连杆盖零件的加工工艺及夹具的设计说明书

1、热能与动力机械制造工艺学热能与动力机械制造工艺学 课程设计说明书课程设计说明书 题目名称题目名称： 连杆盖 2 加工工艺及夹具设计 班班级级：热能一班 姓姓名名：易焕东20090420122 张清凤20090420124 张翔鹤20090420125 周千露20090420130 指导教师：指导教师：王曙辉朱浩 评定成绩评定成绩： 2012 年 07 月 10 日 - 2 - 摘要摘要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配 合与测量等多方面的知识。 连杆盖加工工艺规程及其铣 15mm 槽的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、 工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺

2、设计中要首先对零件进行分析，了 解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工 艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工 艺装备及切削用量； 然后进行专用夹具的设计， 选择设计出夹具的各个组成部件， 如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计 算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后 设计中注意改进。 关键词关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 - 3 - 目录目录 机床夹具设计课程设计任务书.1 一、零件的分析.2 1.1 零件的作用.2 1.2 零件的工艺分析.3 二

3、、工艺规程的设计.3 2.1 确定毛胚的制造形式.3 2.2 基准的选择.4 2.2.1 粗基准的选择.4 2.2.2 精基准的选择.4 2.3 制定工艺路线.4 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.5 2.5 确定铣削用量和基本工时.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 三、铣床夹具设计.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1、设计任务.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2、夹具方案分析.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.1 工件的定位方案分析.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.2 夹紧方案分析.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.3 夹具体设计.错误

4、！未定义书签。错误！未定义书签。 四、设计小结.17 参考文献.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 - 1 - 机床夹具设计课程设计任务书机床夹具设计课程设计任务书 一、设计题目一、设计题目： 连杆盖的加工工艺及专用夹具设计 二、设计任务和要求二、设计任务和要求： 1制定零件在中批生产条件下的机械加工工艺规程，画零件图，毛坯图， 写工艺卡片、工序卡片。 2. 合理选择或设计所有工装，设计一套主要工步的专用工夹具，绘制夹具 的装配图，零件图。 3撰写课程设计说明书一份（A4 纸不少于 15 页） 。 四、设计步骤及要求四、设计步骤及要求： 第一部分检验、分析 1检验、分极零件图 绘制零件图，分

5、析视图是否完整，是否有不合理之处 2零件技术经济分析 哪些面是重要表面，哪些面的技术要求较高，哪些面有位置精度要求 第二部分 制定工艺路线 1毛坯的选择及毛坯余量确定 2基准的选择 3制定工艺路线，填写工艺过程卡 第三部分夹具的设计 1确定加工部位，分析技术要求 2确定定位方案 1） 选择定位元件，包括尺寸和公差 2） 分析定位的合理性，判断有无欠定位和过定位 3确定夹紧方案，选择夹紧元件和夹紧结构 第四部分夹具结构设计 1夹具体及其它零件设计，确定夹具详细结构。 2定位误差计算 第五部分夹具体绘制 总装图绘制，零件图绘制 - 2 - 一、一、零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用 我们设计

6、零件是连杆盖，如下图所示。连杆盖主要和连杆组合成一体，作为 组合机体来使用，是汽车上的动力连接装置中的主要零件。连杆由连杆体和连杆 盖两部分组成。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起，连杆 盖是其中一个重要的部分。此外，为了减少摩擦和便于维修，连杆的大头孔内装 有轴瓦，连杆盖还起到固定和定位轴瓦的作用。 X X （日期） （绘图） 审阅 设计 数量 重量 比例图号 连杆盖 湖南大学级 热能一班 夹具课 程设计 技技术术要要求求 铸件经人工时效处理； 铸件不允许有夹渣、气孔、疏松等缺陷； 未注圆角； 材料： 其余 向 - 3 - 1.2 零件的工艺分析 此零件为连杆的合件之一连杆盖

7、，连杆盖的视图完整，尺寸、公差及技 术要求齐全。此零件形状结构较为简单，零件各表面的加工并不困难，但是基准 孔81 +0.021 0 mm 以及小头孔要求表面粗糙度 Ra1.6偏高。 基本思路为先加工大头 孔再以其为基准来加工小头孔。 在小头孔中间的大的沟槽需要用 R67mm 刀具加工， 同样在加工大头孔内表面的沟槽时也要用特殊的 R25mm 的刀具加工。 1.该连杆盖为整体铸造成型，其外形可不再加工，根据 GB/T 6414-1999 的规定， 铸件尺寸公差代号为 CT 公差等级分为 16 级，由于零件的轮廓尺寸不大，形状不 是很复杂，为大批量生产，从减少加工难度来说，经查机械制造工艺手册，

8、毛坯 采用铸造成型。 2.连杆小头孔对 A 基准的平行度公差为 0.01mm。 3.大头孔两端的台阶面对 B 基准的对称度公差为 0.3mm。 4.小头孔中间的沟槽，对基准 B 的对称度为 0.2mm。 5.铸件毛坯需要经过人工时效处理。 6.材料 QT450-10 。 7.连杆大小头孔平行度的检验，可采用穿入专用心轴，在平台上用等高的 V 型块 支撑连杆大头孔心轴，测量大头孔心轴在最高位置时两端的差值，其差值一半即 为平行度误差。 二、工艺规格的设计二、工艺规格的设计 2.1 确定毛坯的制造形式 在各类机械中，连杆盖为为传动件,由于其在工作时处于运动中，经常受冲 击和高压载荷，要求具有一定的

9、强度和韧性。该零件的材料选择 QT450-10，零 - 4 - 件的轮廓尺寸不大， 形状不是很复杂， 为成批量生产模型， 从减少加工难度来说， 经查机制工艺手册，毛坯采用铸造成型。 因为零件形状并不复杂，但为减小加工时的切削用量和提高生产效率，节 约毛坯材料， 毛坯形状可以与零件形状接近， 即外形做成台阶形。 由于工艺原因， 和质量要求，内部孔小于 25mm 不铸出。 2.2 基准的选择 2.2.12.2.1 粗基准的选择粗基准的选择 由连杆盖有孔、沟槽等都需加工，而孔作为精基准应先加工，因此选外圆及 一端面为粗基准。 2.2.22.2.2 精基准的选择精基准的选择 该零件是带孔的盘状零件，孔

10、是其设计基准，为避免由于基准不重合而产生 误差，应选孔为定位基准，即选81 +0.021 0 mm 孔及一端面为加工精基准。 2.3 制定工艺路线 2.3.12.3.1 表面加工方法的确定表面加工方法的确定 该零件的加工面有内孔、端面、小孔及槽等，材料为 QT450-10。参考 有关资料，其加工方法的选择如下: 1.毛坯的两端面互为基准加工，表面粗糙度为 Ra3.2，需粗铣-半精铣。 2.大头孔81 +0.021 0 mm：内表面粗糙度为 Ra1.6，需进行粗镗-精镗。 3.小头孔20 +0.023 0 mm：内表面粗糙度为 Ra1.6，需进行钻-扩-半精铰。 4.大头孔内沟槽：表面粗糙度为

11、Ra6.3，一次成型磨即可。 5.切割面：表面粗糙度为 Ra1.6，需精铣。 6.两台阶面:底面为 Ra6.3，侧面为 Ra1.6，故采用粗铣台阶面后，侧 面进行精铣并保证距离尺寸 94 0 +0.02mm，以及对称度 0.3mm A。 - 5 - 7.两个螺纹孔的加工：钻-铰孔。 8.小头孔的大沟槽采用 R67mmR67mm 的成型铣刀去加工。 9.大头孔内表面的沟槽采用 R25 的砂轮磨削。 10.小头孔里面的沟槽用精细的镗刀加工。 2.3.22.3.2 确定工艺路线确定工艺路线 连杆的加工工艺路线一般是先进行外形的加工，再进行孔、槽等加工。 其加工包括各侧面和端面的加工， 按照先加工基准

12、面及先粗后精的原则进行。 连杆盖加工可按下面工艺路线进行。 工序：铸造毛坯。 工序：人工时效处理。 工序: 铣上下两端面 工序：铣下面各端面和侧面 工序：镗直径为 81mm 的孔 工序：钻 2-M12 的孔 工序：钻 20 的孔 工序：车直径为 21，宽 1.1mm 的沟槽 工序：铣宽 15mm 的槽 工序：检查各个部分的尺寸和精度。 工序：组装入库。 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 1.铸件质量：零件表面无明显的裂纹等缺陷。 2.加工精度：零件除孔以外的各表面为一般加工精度。 - 6 - 3.机械加工余量。根据铸件质量、形状，以及各个加工部位的要求毛坯尺寸 和余量如下： 表：

13、毛坯尺寸和余量 加工表面基本尺寸 mm毛坯尺寸 mm单边总加工余量 mm 小头孔直径 20 010 大头孔直径 81 705.5 零件厚度43461.5 大头孔两端深度3.501.75 铸造圆角R3-R5 其余余量Z=2.5 2.5 确定切削用量及基本工时 2.5.12.5.1 粗铣连杆盖端面和侧面粗铣连杆盖端面和侧面 1）选择刀具 刀具选取不冲磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 YG8 2）决定铣削用量 因为加工余量不大一次加工完成 ap=1.5mmd0=40mmv=125m/minz=4 根据 X51 型铣床说明书，其功率为 7.5kw，中等系统刚度。根据表查 出 fz=0.2mm/齿，则

14、按机床标准选取 nw=750r/min - 7 - 当时 按机床标准选取 3）计算工时 切削连杆盖端面工时：l=90mm，l1=9mm，l2=3mm，则机动工时为 切削连杆盖侧面工时：l=110mm，l1=9mm，l2=3mm，则机动工时为 2.5.22.5.2 钻钻 2-M122-M12 的孔的孔 1）决定机床要素 钻 M12 螺纹底孔10 确定进给量 f：根据参考文献，当钢的b800Mpa，d0=10mm 时， f=0.390.47m/r 由于本零件在加工4.8 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75 则 根据 Z525 机床说明书，现取 f=0.25mm/r 切削速度：根据参考

15、文献，查得切削速度 v=18m/min，所以 根据机床说明书，取 nw=965r/min，故实际切削速度为 - 8 - 2）计算工时 切削工时：l=10mm，l1=9mm，l2=3mm，则机动工时为 2.5.32.5.3 攻丝攻丝 M12M12 1）决定机床要素 攻螺纹 M12mm v=15m/mmns=217r/min 按机床选取 nw=195r/min，则 v=13.4r/mm 2）计算工时 机动时l=20mm，l1=5mm，l2=3mm，则 2.5.42.5.4 镗直径为镗直径为 81mm81mm 的孔的孔 1）选择加工机床和刀具 加工要求精镗孔81H7 机床：T6210 坐标镗床 刀具

16、： 刀具材料为硬质合金、 YG8、 刀杆尺寸为12mm12mm， 长度为500mm。 2）决定机床要素 镗孔至81mm，单边余量 Z=1.5mm，ap=1mm，一次加工确定进给量， f=0.15mm/r 2）计算工时 查机械制造工艺设计手册 ，nw=612r/min， l1=3mm，l2=4mm，l3=5mm，l=20mm，则 - 9 - 2.5.52.5.5 钻直径为钻直径为 1919 的孔的孔 1）决定机床要素 钻孔19mm 确定进给量：根据参考文献，当钢的b800 Mpa，d0=19mm 时， f=0.390.47m/r。由于本零件在加工19mm 孔时属于低刚度零件， 故进给量应乘以系数

17、 0.75.则 根据 Z525 机床说明书，现取 f=0.25mm/r 切削速度：根据参考文献，查得切削速度 v=18m/min，所以 根据机床说明书，取 nw=375r/min，故实际切削速度为 2）计算工时： l=72mm，l1=9mm，l2=3mm，则机动工时为 扩孔19.85mm 1）决定机床要素 利用钻头将19mm 孔扩大至19.85mm，根据有关手册规定，扩孔的 切削用量可根据钻孔的切削用量选取 - 10 - 根据机床说明书，选取 f=0.57mm/r 则主轴转速为 n=51.634r/min，并按车床说明书取 nw=68r/min，实 际切削速度为 2）计算工时 切削工时：l =

18、43mm，l1=9mm,l2=3mm,则机动工时为 铰孔20H7mm 孔 1）决定机床要素 根据参考文献，f=0.20.4mm/r，v=812m/min，得 查参考文献，按照机床实际进给量和实际进给转速，取 f=0.35mm/r, nw=198r/min,实际切削速度 v=9.33m/min。 2）计算工时 切削工时：l=43mm，l1=9mm，l2=3mm，则机动工时为 2.5.62.5.6 车直径为车直径为 2121 宽宽 1.11.1 的沟槽的沟槽 1）决定机床要素 切削深度：因为所车内圆有精度的要求，故可以选择 ap=1.0mm，多次 走刀即可完成所需长度 - 11 - 机床功率为 7

19、.5kw。查切削手册，f=0.140.24mm/z，选较小量， f=0.14mm/z 查后刀面最大磨损及寿命，最大磨损为 1.01.5mm，寿命 T=180min 计算切削速度， 查切削手册， 查得 VC=98mm/s， n=439r/min， Vt=490mm/s 根据 CA6140 卧式车床参数，选择 nc=475r/min，Vfc=475mm/s，则实际 切削速度 VC=3119.3m/min，实际进给量为 fzc=Vfc/ncz=475（30019）=0.16mm/z 2）计算工时 tm=L/Vf=（12+43）475=0.052min 2.5.72.5.7

20、铣宽铣宽 15H915H9 槽面槽面 1）选择刀具 刀具选取不重合磨损硬金三面刃铣刀，刀片采用 YG8 ap=1.5mm，d0=200，v=75m/min，z=4 2）决定铣削用量 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 ap=1.5mm 根据 X63 型铣床说明书，其功率为 12.5kw，中等系统刚度。根据表 查出，fz=0.2mm/齿，则 按照铣床标准选取 nw=198r/min 当 nw=198r/min 时， 按照机床标准选取 fm=158.4mm/r - 12 - 3）计算工时 切削工时：l1=100mm，l2=3mm，则机动工时为 三、铣床夹具的设计三、铣床夹具的设计 3.1

21、设计任务 此次设计主要分为两部分，一是对零件的机加工进行工艺规程设计，二是对 工序进行专用夹具设计。 此次夹具设计选择连杆盖台阶面下端面加工进行专用夹具设计。 本夹具主要作来铣连杆体和连杆盖分割面的台阶面底面， 台阶底面与小头孔 轴心线有尺寸精度要求， 台阶底面与螺栓孔应有垂直度要求和台阶底面的平面度 要求。由于本工序是粗加工，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。 3.2 夹具方案分析 3.2.13.2.1 工件的定位方案分析工件的定位方案分析 由零件图可知，在铣台阶面之前，连杆的两个端面、小头孔及大头孔的两侧 都已加工，且表面粗糙要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选81 小

22、头孔与连杆的端面为基准，但由于大头孔不完整，难以用来较好的定位，所以 采用小头孔20 定位。因为大小孔轴向方向不影响台阶面铣削精度，所以此方向 可以不定位，而靠加紧机构固定，所以连杆盖以大小头孔及侧面的 “两孔”定 位，属于不完全定位，其中大头孔做成与削边销作用相同的定位板，以避免过定 - 13 - 位。 由于大头孔尺寸81,没有相应的削边销，由于是大批量生产，所以可以自制 一个作用与削边销相同作用的“定位板” ，如下图所示： 而小头孔用定孔芯轴定位，元件如下图所示： 3.2.23.2.2 夹紧方案分析夹紧方案分析 - 14 - 由于零件小，所以采用有压紧手柄机构的螺母压紧机构与压板，装卸工件

23、方 便、迅速。加紧机构用压紧手柄机构与压块，如下图所示： 3.2.33.2.3 夹具体设计夹具体设计 夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加 工时，能承受一部分切削力。夹具体如图： 夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。 - 15 - 3.2.43.2.4切削力夹紧力计算切削力夹紧力计算 切削力的计算： ，由组合机床得： 夹紧力的计算：由机床夹具设计手册得： 用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N， 夹紧力：W0=5380N 由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。 3.3.53.3.5 定位误差

24、分析定位误差分析 定位误差的计算:由加工工序知，加工面为连杆的剖分台阶面。台阶底面 对连接螺栓孔中心线应有垂直度要求； 对剖分出来的台阶底面有一定的平面度要 求。所以本工序的工序基准为小头孔中心线，其设计计算如下： （1）确定定位销中心与大头孔中心的距离及其公差。此公差取工件相应尺 寸的平均值，公差取相应公差的三分之一（通常取 1/51/3） 。故此尺寸为 850.015。 （2）确定定位销尺寸及公差 本夹具的主要定位元件为一固定销，结构简单，但不便于更换。该定位销的 基本尺寸取工件孔下限尺寸20。 公差与本零件在工作时与其相配孔的尺寸与公 差相同，即为20 0 -0.012。 （3）小头孔的确定 考虑到配合间隙对加工要求中心距 850.015 影响很大，应选较紧的配合。 另外小头孔的定位面较短，定位销有锥度导向，不致造成装工件困难。故确定小 头定位孔的孔径为20 +0.023 0 。 对于连杆体盖剖分台阶面深度