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XXXXXX开 题 报 告（20XX 届）题 目 拖拉机LT三孔连杆体数控工艺及编程设计 指导教师 院 系 班 级 学 号 姓 名 年 月 日一、选题的意义随着科学技术的发展，目前，连杆是发动机的五大主关件之一，其在发动机中的地位是显而易见。它是发动机传递动力的主要运动件， 在机体中做复杂的平面动，连杆小头随活塞作上下往复运动连杆大头随曲轴作高速回转运动连杆杆身在大、小头孔运动的合成下作复杂的摆动。连杆在承受往复的惯性力之外， 还承受高压气体的压力， 在气体的压力和惯性力合成下形成交变载荷， 这就要求连杆具有疲劳、抗冲击， 并具备足够的强度、刚度和较好的韧性。在今天随着汽车工业的高发展，“ 小体积、大功率、低油耗”的高性能发动机对连杆提出更新、更高的要作为高速运动件重量要轻， 减小惯性力， 降低能耗和噪声强度、刚度要高， 并具较高的韧性连杆比要大， 连杆要短。因此对连杆制定出一套合理的加工工艺方案以设计出连杆加工的专用夹具十分具有重要的意义。二、研究的主要内容，拟解决的主要问题（阐述的主要观点）合理、正确的设计三孔连杆的机械加工工序及工装设计，同时，也是很好的对整个学习期间专业知识的总结，提高对专业知识的综合利用能力为在实际的工作岗位上打下坚实的专业基础。1材料的选择2连杆的毛坯的确定3.工序的分析4.定位基准的选择5定位误差的分析与计算6加紧方案的确定7切削力的计算三、研究（工作）步骤、方法及措施（思路） 1. 零件图的分析和三孔连杆的工艺分析。2. 选择加工所用刀具，夹具及量具。3. 走刀路线的选择。4. 编写工艺卡和主要的工序卡。5. 加工程序的编制。四、毕业论文（设计）提纲第一章 绪论第二章 普通连杆简介及工艺加工第三章 三孔连杆的设计第四章 总结五、主要参考文献1杨柏青.汽车发动机构造M.重庆大学出版，2009.12戴枝荣，张远明.工程材料M.北京：高等教育出版社， 2006.33张洪涛.机械制造工艺及工装 .北京：科学出版社 ,20084陈立德.机械制造装备设计.北京.高等教育出版社,20065吴拓.机械制造工艺与机床夹具 . 北京:机械工业出版社， 20066王先逵.机械制造工艺学.北京.机械工业出版社,20067张权民.机床夹具设计.北京.科学出版社,20068吴宗泽.机械设计师手册. 北京:机械工业出版社,20029孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导 . 北京:冶金工业出版社,200310王章忠.机械工程材料. 北京:机械工业出版社,200111李益民.机械制造工艺设计简明手册 . 北京:机械工业出版社,200512戴亚春.机械制造工艺实习指导书 . 北京:化学工业出版社,200713何庆.机械制造专业毕业设计指导 . 北京:化学工业出版社,200814黄如林等.金属加工工艺及工装设计 . 北京:化学工业出版社,2006指导教师意见：签名：年 月 日系毕业设计（论文）工作指导小组意见： 签名：年 月 日二级学院(直属系)毕业设计（论文）工作领导小组意见：签名：年 月 日4工序号工序名称工序内容工艺装备1锻模锻2热处理正火处理3喷砂喷砂、去毛刺4划线划杆身十字中心线及三孔端面加工线5铣按所划加工线找正，垫平，杆身加辅助支承，压紧工件，铣平面至划线尺寸。并确定大头孔平面为以下各序加工的主基准面作标记（下称大头孔基准面）XD-40A组合夹具6铣以大头孔基准面为基准。小头、耳部及杆身加辅助支承，压紧工件，铣平面，大头厚为500.2mm，小头厚350.2mmXD-40A组合夹具7铣以大头孔基准面为基准。按大、小头中心连线找正，压紧大头，铣耳部两侧平面，保尺寸高为52mm，厚为200.2mmX62W组合夹具8粗镗以大头孔基准面为基准。小头及耳部端面加辅助支承后，压紧工件。粗镗大头孔至88mm，T612专用夹具9精镗以大头孔基准面为基准。小头及耳部端面加辅助支承后，压紧工件。精镗大头孔至90H6mmT612专用夹具10划线以大头毛坯孔为基准，兼顾连杆外形情况，划两孔径的加工线11钻以大头孔基准面和大头孔内孔面为基准。小头及耳部端面加辅助支承后，压紧工件。钻小头孔至29mm、侧耳孔至19mmZ3050专用夹具12粗镗粗镗小头孔和侧耳孔，其中小头孔尺寸至33mm耳部孔尺寸至24mmT612专用夹具13精镗以大头孔基准面和大头孔内孔面为基准。小头及耳部端面加辅助支承后，重新装夹压紧工件。精镗两孔至图样要求尺寸。其中小头孔35H6 mm，保证中心距为2700.1mm，耳部孔25H6mm，保证与大头孔中心距为95mmT612专用夹具续 表5工序号工序名称工序内容工艺装备14倒角对大头孔倒角专用夹具15钳修钝各处尖棱，去毛刺16检验检查各部尺寸及精度17检验探伤检查，无损探伤，检查零件有无裂纹，夹渣等磁力探伤仪18入库油封入库 I拖拉机拖拉机 LTLT 三孔连杆体数控工艺及编程设计三孔连杆体数控工艺及编程设计摘 要连杆是很多机械中的主要部件之一一，例如在汽车发动机中有重要的作用。本设计主要介绍了普通连杆的加工工艺及其夹具设计。本设计主要内容有普通连杆的作用、选材、毛坯的制造方法、连杆的技术要求、加工工艺路线的制定、加工设备的选择，刀具、量具，切削用量的选择计算等，并设计出一套加工连杆的的专用夹具，最终达到零件的技术要求。通过制定连杆加工工和设计夹具为工人加工连杆提供了依据。而我要设计的三孔连杆工艺规程的设计是从零件图开始对零件的加工工艺进行了分析，并通过查表、计算对毛坯材料、制造方法等进行选择确定。然后根据定位基准的选择原则和所要求的加工精度，确定加工基准和加工方法。并最终确定加工工艺路线。参阅有关技术手册计算确定三孔连杆的机械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸并绘制出了毛坯图，计算其相关加工工序的切削用量并制作了加工工序卡片。最后，确定加工机床和工艺装备，并对专用夹具进行设计。关键词：三孔连杆；加工工艺；工装设计关键词：三孔连杆；加工工艺；工装设计 IIAbstractThe connecting rod is one of the main parts of car engines, and it plays an important role in the car engines. The text mainly tells us the processing technology and the design of clamping device of vehicle engine connecting rod. The text include the function, selecting the material, the method of manufacturing the rough, the technical requirements, designing the processing route, selecting the equipments, the tools, the measuring instruments, calculating the cutting dosages, and then design the clamping device of vehicle engine connecting rod. At last, it can meet the technical requirements of the connecting rod. It can provide the basis to the workers according to formulating the processing technology and designing clamping device of vehicle engine connecting rod. From the start of the work diagram, the work of the processing was analysed. Through the look-up table and calculation ,blank materials, manufacturing methods was selected.The base was choice. Then according to the principle of datum reference and requirement of design precision,we determined the processing standards and processing method,and ultimately determine processing route. Refer to the related technical manuals,machining allowance, procedure sizes and blank dimension was determined, blank drawing was drawn. Then, calculate cutting dosages of the related processes and make proces sheets. Finally, chose the processing machine and process equipment and design special fixure.Key words: Three holes connecting rod; processing technology; jig design III目 录摘 要 .IABSTRACT .II第一章 引 言 .1第二章 三孔连杆的设计 .22.1 三孔连杆零件图介绍 .22.2 零件的工艺分析 .32.3 毛坯的选择 .32.3.1 选择毛坯时应考虑的因素.42.4 选择毛坯 .42.5 确定毛坯的制造流程，确定毛坯的形状.52.6 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 .62.7 绘制锻件毛坯简图.8第三章 机械加工工艺规程的制定 .83.1 定位基准的选择 .83.1.1 粗基准的选择.93.1.2 精基准的选择.103.2 零件表面加工方法的选择 .123.3 加工顺序的安排 .133.3.1 工序安排需遵循的原则.133.3.2 加工阶段的划分.143.3.3 工序顺序的安排.143.3.4 确定工艺路线.153.4 加工余量、工序尺寸的确定 .163.4.1 加工余量与工序余量.163.4.2 加工余量与工序尺寸的确定.173.5 切削用量的确定、基本时间的计算.183.5.1 工序 6 .18 IV3.5.2 工序 13 .203.6 机床工艺装备的确定 .213.7 机床设备的选择 .213.8 工艺装备的选择.223.8.1 夹具的选择.223.8.2 刀具的选择.233.8.3 量具的选择.23第四章 UG 造型编程及加工 .234.1 三维造型 .234.2数控加工编程 .284.2.1 连杆的凹槽的数控加工编程 .28设计结语 .32致 谢 .34参考文献 .35 1第一章 引 言在当代机械制造工业正以迅猛的步伐迈向 21 世纪，加工方法和制造工艺进一步完善与开拓，在传统的切削、磨削技术不断发展，上升到新的高度的同时，各种特种方法也在不断出现，开拓出新的工艺可能性，达到新的技术水平，并在生产中发挥重要作用；加工技术向高精度发展，出现了所谓的“精密工程” 、 “纳米技术” 。制造技术向自动化方向发展，正沿着数控技术、柔性制造系统及计算机集成制造系统的台阶向上攀登1。随着经济的发展，人们生活水平的提高，汽车成为越来越重要的交通工具，尤其是加入世贸以来，我国的汽车工业得到了迅速的发展，汽车工业已经成为国民经济的重要组成部分。发动机是给汽车提供动力的部件，发动机对汽车而言非常重要，然而连杆是汽车发动机中的主要传动件之一，连杆的制造对汽车行业有很重要的作用，因此对连杆制定出一套合理的加工工艺方案以及设计出连杆加工的专用夹具十分有必要。题目所给定的零件是一个三孔连杆，连杆的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴。所以，连杆除上下运动外，还左右摆动作复杂的平面运动。连杆工作时，主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷，要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度。同时，由于连杆既是传力零件，又是运动件，不能单靠加大连杆尺寸来提高其承载能力，须综合材料选用、结构设备。下面就对三孔连杆的加工工艺及工装设计进行分析。 2第二章 三孔连杆的设计2.1 三孔连杆零件图介绍 三孔连杆的零件图如图 1 所示。经检查之后，视图足够并正确，所需要的尺寸、公差、表面粗糙度、和技术要求全部齐全、合理，而且零件的表面质量、表面精度和技术要求在现有的技术条件和生产条件下能够达到。图 2-1 三孔连杆零件图 32-2 三维零件图2.2 零件的工艺分析参考机械制造工艺设计中的零件的工艺分析方法，对三孔连杆的工艺进行分析(1)铣平面后，立即确定大头孔平面为以下各序加工的主基准面，这样可确保加工质量的稳定。(2)铣平面时，应保证小头孔及耳部孔平面厚度与大头孔平面厚度的对称性。(3)由于连杆三个孔平面厚度不一致，因此，加工中要注意合理布置辅助支承及应用。(4)连杆平面加工也可以分为粗、精两序，这样可更好的保证三个平面相互位置及尺寸精度。(5)粗、精镗三孔也可改用专用工装或组合夹具装夹。(6)当加工连杆尺寸较小时，粗、精加工三孔也可采用镗削加工方法。三孔的精度要求较高，可以分为粗、精两工序。(7)连杆三孔平行度的检验；连杆三孔圆柱度的检验。2.3 毛坯的选择连杆是发动机的五大主关件之一，其在发动机中的地位是显而易见。它是发动机传递动力的主要运动件， 在机体中做复杂的平面运动，连杆小头随活塞作 4上下往复运动连杆大头随曲轴作高速回转运动连杆杆身在大、小头孔运动的合成下作复杂的摆动。连杆在承受往复的惯性力之外， 还要承受高压气体的压力， 在气体的压力和惯性力合成下形成交变载荷， 这就要求连杆具有耐疲劳、抗冲击， 并具备足够的强度、刚度和较好的韧性。在今天随着汽车工业的高速发展， “ 小体积、大功率、低油耗的高性能发动机对连杆提出更新、更高的要求作为高速运动件重量要轻， 减小惯性力， 降低能耗和噪声强度、刚度要高， 并具有较高的韧性连杆比要大， 连杆要短。这也就意味着对连杆的设计和加工有更高的要求。2.3.1 选择毛坯时应考虑的因素在选择毛坯的时候应考虑以下因素4：(1)毛坯的种类和特点，设计图纸规定的材料和机械性能；零件结构形状和外形尺寸；不同的毛坯的制造方法对结构和尺寸有特定的要求；企业现有的生产条件；新工艺，新材料新技术的应用。(2)毛坯结构形状和尺寸，毛坯形状应力求接近零件形状，以减少机械加工劳动量。毛坯尺寸是在原有零件尺寸基础上，考虑后续加工切除余量确定。毛坯形状也有几种特殊情况。如尺寸小而薄的零件，多个工件连在一起由一个毛坯制造出；某些零件如车床开合螺母外壳，两件合为一个毛坯，加工至一个阶段后再切开；为加工时安装方便，毛坯上留有工艺搭子。(3)毛坯制造精度，毛坯制造精度高，材料利用率高，后续加工费用低，但相应设备投入大。因此，确定毛坯制造精度时，需要综合考虑毛坯制造成本和后续加工成本。2.4 选择毛坯 连杆连接活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出去功率。连杆在工作中，除承受燃烧室内燃气产生的压力以外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个很复杂的应力状态下工作，它既承受交变的拉应力，又承受弯曲应力，其主要失效形式是疲劳断裂和过量变形。连杆的功能工作条件要求连杆具有较高的工作强度和抗疲劳性能；有要求具有足够的刚度和韧性。因此，连杆材料一般采用 45 钢， 540Cr 或 40MnB 等调制钢。调制钢是指经调制处理后使用的结构钢5，经过调质处理后钢的组织为回火索氏体，具有良好的综合力学性能，即强度高，韧性好。合金调质钢的合金元素，主要作用是提高刚的渗透性和保证良好的强度和韧性。钢经调质后的力学性能与其渗透性有密切关系。渗透性差的钢，由于淬不透，在整个截面上得不到均匀一致的力学性能，没有渗透的部位强度低，韧性差。所以渗透性是调质钢的一个重要性能。Cr、Ni、Mn、Si、B 等元素均能提高钢的淬透性。综合各方面的考虑从本设计的三孔连杆采用 45 钢。钢制零件在结构不杂不复杂及机械性能要求不太高的情况下，用型材毛坯，否则可用锻造毛坯，由于三孔连杆机械性能要求较高因此可采用锻造毛坯，锻造分为模锻和自由锻，自由锻是将加热好的金属坯料放在锻造设备的上，下砥铁之间，施加冲击力或压力，直接使坯料产生塑性变形，从而获得所需锻件的一种加工方法.自由锻由于锻件形状简单，操作灵活，适用于单件，小批量及重型锻件的生产，但是自由锻生产效率低，劳动强度大，仅用于修配或简单，小型，小批锻件的生产，模锻全称为模型锻造，将加热后的坯料放置在固定于模锻设备上的锻模内锻造成形的。与自由锻相比，模锻的优点是：生产效率高、锻件尺寸精度高、表面粗糙度低、材料利用率高，能锻制形状较复杂的锻件，操作简单，易实现机械化等。非常适用于中小型零件的成批大量生产。本设计中零件年产已达到了中批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这对于提高生产率，保证加工质量也是有利的7。2.5 确定毛坯的制造流程，确定毛坯的形状由于三孔连杆的长度明显大于其宽度和高度，锻造过程中锤击方向应垂直于锻件的轴线，终锻时金属沿高度和宽度方向流动，而长度方向流动不显著，因此常选用拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻等工步。模锻结束之后，需对毛坯进行休整和后续处理，处理步骤为：(1)切边和冲孔，模锻件一般都带有飞边和连皮，需在压力机上的切边模和冲孔模上将其切去。(2)校正，在切边和其他工序中都可能引起锻件的变形，应进行校正，大中型锻件在热态下校正，小锻件亦可在冷态下校正，也可在终锻模或者专门的校正模具中进行。由于三孔连杆属小型锻件，选择在冷态下校正。 6(3)热处理和时效处理，对模锻之后的毛坯进行热处理，消除毛坯的过热组织和冷变形强化组织，使毛坯具有所需的力学性能，一般采用正火或退火。然后对毛坯进行时效处理，消除其内应力。(4)清理，为了提高模锻件的表面质量，改善切削加工性能，需进行表面处理，去除在生产过程中产生的氧化皮，所站油污及其他表面缺陷等。通过以上分析可以最后确定本设计中三孔连杆毛坯的选择方案，可以将毛坯的选择列表，如表 3-1 所示。表 2-1 毛坯的选择 2.6 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量(1)公差等级由三孔连杆的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级(2)锻件的质量初步估计机械加工后的三孔连杆质量为 4kg，机械加工前的三孔连杆质量为6kg。(3)锻件形状复杂系数S = mt/mN其中：mt锻件重量mN锻件外廓包容体重量对于非圆形锻件mN =lbh 是锻件的材料密度，这里取 7.8kg/mm3610S = m /m =6kg/ (351mm 164mm 35mm 7.8)0.38tN610生产类型材料形状复杂程度尺寸大小后续处理制造方法毛坯中批生产45 钢较复杂小型零件热处理、时效处理模锻 7由于 0.38 介于 0.32 和 0.63 之间，故该零件形状复杂系数属于 S 级11。2(4)锻件的材质系数 M 由于锻件材质是 45 钢，45 钢属于含碳的质量分数小于 0.65%的碳素钢；所以锻件的材质系数为 M1 级11。(5)零件的表面粗糙度由零件图可知，该零件各个表面加工表面的粗糙度均大于等于 1.6m。aR根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列表，如表 3-2 所示。表 2-2 三孔连杆锻造毛坯尺寸公差及加工余量锻件重量/kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级615.75S2M1普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm厚度 5022.5.71.80 厚度 35 2 2.5.71.80 厚度 20 2 2.2.51.70 孔径90 2.5 2.8.91.90 孔径35 2.0 2.5.71.80 孔径25 2.0 2.2.51.70 82.7 绘制锻件毛坯简图由表所得结果，绘制毛坯简图，见附图 2。第三章 机械加工工艺规程的制定该三孔连杆要求中批生产，另外再根据三孔连杆的零件图及其结构尺寸，可以设计出一套三孔连杆的机械加工工艺路线，方便为今后的加工生产提供依据。三孔连杆的加工工艺路线可以大致归纳如下：毛坯锻造及热处理-定位基准的选择-三孔端面加工-三孔加工-终结检验。下面分别就三孔连杆加工工艺中几方面的问题进行分析。3.1 定位基准的选择所谓基准，就是零件上用来确定其他点、线、面的位置的那些点、线、面。 9根据基准功用的不同，又可以分为设计基准和工艺基准两大类1、8。零件图样上所采用的基准，称为设计基准。这是从零件的工作条件、性能要求出发，适当考虑加工工艺性而选定的。在零件图上可以有一个也可以有多个设计基准。在本设计中的三孔连杆小孔和耳部孔的设计基准是大孔中心线。零件在加工工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。定位基准是工艺基准中的一种，而定位基准是获得尺寸的直接基准，占有很重要的地位。定位基准还可进一步分为：粗基准、精基准，另外还有附加基准。合理选择定位基准对保证加工精度和确定加工顺序都有决定性的影响。因此，它是制定工艺规程时要解决的主要问题。基准的选择实际上就是基面的选择问题，在第一道工序中，只能使用毛坯的表面来定位，这种定位基面就是粗基面（或称毛基面） 。在以后的各工序的加工中，可以采用已经切削加工过的表面作为定位基准，这种定位基面就称为精基面（或称光基面） 。在本设计机械加工工艺规程设计先对定位粗基准和精基准进行了确定，下面分别就本设计中三孔连杆的粗基准和精基准的选择进行讨论。3.1.1 粗基准的选择粗基准的选择主要影响加工表面与不加工表面的相互位置精度，以及影响加工表面的余量分配。粗基准的选择有一定的原则，其基本原则如下所述：(1)保证相互位置要求的原则 如果必须保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。(2)保证加工表面加工余量合理分配的原则 如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。(3)便于工件装夹的原则 选择粗基准时，必须考虑定位准确，夹紧可靠及夹具结构简单、操作方便等的问题。为保证定位准确，夹紧可靠，要求选用的粗基准尽可能平整、光洁和有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。(4)粗基准一般不得重复使用的原则 如果能使用精基准定位，则粗基准一般不应被重复使用。这是因为若毛坯的 10定位面很粗糙，在两次装夹中重复使用同一基准，就会造成相当大的定位误差。上述选择粗基准的四条原则，每一原则都只能说明一个方面的问题。在实际应用中有时可以兼顾这四条原则，而夹具装夹则不能同时兼顾，这就要根据具体情况抓住主要矛盾，解决主要问题。在本设计的三孔连杆中，综合考虑以上原则，在端面的加工时可选择大头孔为粗基准，在保证垂直度的情况下，通过划线找正装夹的方法，铣削大头孔端面（作为后续工序的精基准） 、小头孔端面、侧耳孔端面。在钻削加工小孔和侧耳孔时需要以大头孔作为粗基准，来确定另外两孔的轴线位置，钻小头孔至29mm、耳部孔至 19mm。 由以上的分析可以将三孔连杆机械加工中粗基准的选择列表，如表 3-3 所示。表 3-3 粗基准的选择粗基准定位面大头孔端面大头孔端面和内径面粗加工面及加工内容铣大头孔端面、小孔和侧耳孔的端面钻小头孔至 29mm、耳部孔至19mm3.1.2 精基准的选择在选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证技术设计要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。精基准的选择也有一定的原则，其基本原则如下所述：（1）基准重合原则应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准。这称之为基准重合原则。（2）统一基准原则当工件以某一精基准定位，可以比较方便的加工大多数其他表面，则应尽早地把这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后工序均以它为精基准加工其他表面。这称之为统一基准原则。（3）互为基准原则某些位置度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求。这称之为互为基准原则。旨在减小表面粗糙度，减小加工余量和保证加工余量均匀的工序，常以加工面本身为基准进行加工，称为自为基准原则。 11（5）便于装夹原则所选择的精基准，应保证定位准确、可靠，夹紧机构简单，操作方便，这称为便于装夹原则。另外，选择精基准时也应考虑要便于工件加工，并能使夹具结构简单。本设计的三孔连杆中，综合考虑以上原则，并确定大头孔端平面为以下各序加工的主基准面作标记（下称大头孔基准面） 。以大头孔基准面为基准，小头、耳部及杆身加辅助支承，压紧工件，铣另一侧端平面，大头厚为 50mm，小头厚 35mm。以大头孔基准面为基准。按大、小头中心连线找正，压紧大头，铣耳部两侧平面，保尺寸高为 52mm，厚为 20mm。粗镗大头孔时，以大头孔基准面为基准。小头及耳部端面加辅助支承后，压紧工件。粗镗大头孔至 88mm。精镗大头孔时，以大头孔基准面为基准。小头及耳部端面加辅助支承后，压紧工件。精镗大头孔至 90H6mm。粗镗小头孔和侧耳孔时，以大头孔基准面和大头孔轴线为基准。小头及耳部端面加辅助支承后，压紧工件。粗镗小头孔尺寸至 33mm。耳部孔尺寸至24mm，然后以大头孔基准面和大头孔轴线为精基准，精镗小头孔至 330.2mm，保证中心距为 2700.1mm，镗耳部孔 25H625H6mm，保证与大头孔中心距013. 00为 950.1mm。由以上的分析可以将三孔连杆机械加工中精基准的选择列表，如表 3-4 所示。表 3-4 精基准的选择精基面大头孔端平面大头孔基准面大头孔基准面大头孔基准面大头孔基准面和大头孔轴线 12加工面及加工内容小头、耳部及杆身加辅助支承，压紧工件，铣另一侧端平面，大头厚为 50mm，小头厚 35mm。压紧大头，铣耳部两侧平面，保证尺寸高为52mm，厚为20mm。粗镗三孔，其中大头孔尺寸至88mm，小头孔尺寸至 33mm 耳部孔尺寸至24mm，精镗大孔至图样要求尺寸90H6mm镗小头孔，保证中心距为 270mm，镗耳部孔 25H6mm，保证与大头孔中心距为 950.1mm。3.2 零件表面加工方法的选择工件上的加工表面往往需要通过粗加工、半精加工、精加工等才能逐步达到加工质量要求。因此一般在选择表面加工方法时，先根据零件表面的加工精度和表面粗糙度要求，选定加工方法，然后再确定精加工前的准备工序的加工方法，即确定加工方案。由于获得同一精度和同一粗糙度的方案有好几种，选择时还要考虑生产率和经济性，考虑零件的结构形状、尺寸大小、材料和热处理要求及工厂的生产条件等15。选择零件表面加工方法时要考虑以下因素：经济精度与经济粗糙度；零件结构形状和尺寸大小；零件的材料及热处理要求；生产率和经济性。本设计中的三孔连杆零件的加工面有大头孔端面、小头孔端面、耳部两侧平面、大头孔内壁、小头孔内壁、侧耳孔内壁。材料为 45 钢，通过查阅典型表面加工的经济精度和表面粗糙度表16，可以针对零件的实际生产加工要求来分析确定，现针对三孔连杆各个表面的加工方法进行如下分析确定：（1）大头孔端面、小头孔端面、耳部两侧平面：粗铣半精铣该三孔连杆材料为 45 钢，大头孔端面、小头孔端面、耳部两侧平面的粗糙度要求都是6.3m，经济精度为 IT8，只进行粗铣加工无法满足要求，故需要aR在粗铣加工后再进行精铣加工。（2）大头孔内壁：粗镗精镗大头孔已经锻造出，粗糙度要求是1.6m，经济精度为 IT8，若只采用粗aR镗则难以达到表面粗糙度要求，若采用粗镗精镗浮动镗完全没有必要，只会增加生产成本。 13（3）小头孔内壁、侧耳孔内壁：钻粗镗精镗由于大头孔和侧耳孔早期没有锻造出，因此要额外增加一道钻削工序，粗糙度要求是1.6m，经济精度为 IT8，因此后续加工工序的选择和大头孔内壁相aR同。结合上述分析，零件各表面加工方法的选择，如表 3-5 所示。表 3-5 零件各表面加工方法的选择加工表面加工方法大头孔端面粗铣半精铣小头孔端面粗铣半精铣耳部两侧平面粗铣半精铣大头孔内壁粗镗精镗小头孔内壁钻粗镗精镗侧耳孔内壁钻粗镗精镗3.3 加工顺序的安排该零件有多个表面需要机械加工，这些表面不仅本身有一定的表面粗糙度和尺寸精度要求，而且各表面间还有一定的位置要求。而为了满足以上这些要求，就需要合理安排各个表面的加工工序。3.3.1 工序安排需遵循的原则加工顺序安排总的原则是前面的工序为后续工序创造条件，并作好基本准备。机械加工顺序的安排有如下原则13：先粗厚精，零件的加工一般应划分加工阶段，先进行粗加工，然后进行半精加工，最后是精加工和光加工，应将粗精加工分开进行。先主后次，先考虑主要表面的加工，后考虑次要表面的加工。主要表面加工容易出废品，应放在前阶段进行，以减少工时的浪费。次要表面一般加工余量较小，加工比较方便，因此把次要表面加工穿插在各种加工阶段中进行，使加工阶段更明显且能顺利进行，又能增加加工阶段的时间间隔，可以有足够的时间让残余应力重新分布并使其引起的变形充分表现，以便在后续工序中修正。 14先面后孔，先加工平面，后加工孔。应为平面一般面积比较大，轮廓平整，先加工好平面，便于加工孔时的定位夹装，利于保证孔与平面的位置精度，同时也给孔的加工带来方便，另外由于平面已加工好，对平面上的孔加工时，使刀具的初始工作条件得到改善。先基准后其他，工艺路线开始安排的加工面应该是选择定位基准的精基准面，然后再以精基准定位，加工其它表面。为保证一定的定位精度，当加工面的精度要求很高时，精加工前一般应先精修一下精基准。3.3.2 加工阶段的划分划分加工阶段可以达到以下目的利于保证加工质量。便于合理的使用机床设备。便于热处理工序安排。便于及时发现毛坯缺陷。该三孔连杆加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工三个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（大头孔端平面）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣大头孔另一侧端面、小头孔两侧端面、耳部两侧平面。钻小头孔、侧耳孔；粗镗大头孔、小头孔和侧耳孔。在半精加工阶段，完成粗铣大头孔另一侧端面、小头孔两侧端面、耳部两侧平面的半精镗和大头孔、小头孔和侧耳孔的半精镗、精镗。而在其精加工阶段主要是保证三个孔的端面和内孔面的表面粗糙度及相互位置精度的要求。3.3.3 工序顺序的安排（1）机械加工工序遵循“先基准后其他”的原则，首先加工精基准大头孔端平面和大头孔内表面 90H6 +0.016 0mm。遵循“先粗后精”的原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。遵循“先面后孔”的原则，先加工大头孔和小头孔的两侧端面及侧耳孔的两侧平面，后加工三个孔。 15（2）热处理工序模锻成型后切边，进行正火处理，然后喷砂、去毛刺。（3）辅助工艺精加工之后安排去刺、修钝各处尖棱探伤检查，无损探伤，检查零件有无裂纹，夹渣等工序3.3.4 确定工艺路线在综合考虑上述工序安排原则的基础上，列表确定出工艺路线，如表 6 所示。表 3-6 三孔连杆机械加工工艺过程卡工序号工序名称工序内容工艺装备1锻模锻2热处理正火处理3喷砂喷砂、去毛刺4划线划杆身十字中心线及三孔端面加工线5铣按所划加工线找正，垫平，杆身加辅助支承，压紧工件，铣平面至划线尺寸。并确定大头孔平面为以下各序加工的主基准面作标记（下称大头孔基准面）XD-40A组合夹具6铣以大头孔基准面为基准。小头、耳部及杆身加辅助支承，压紧工件，铣平面，大头厚为 500.2mm，小头厚350.2mmXD-40A组合夹具7铣以大头孔基准面为基准。按大、小头中心连线找正，压紧大头，铣耳部两侧平面，保尺寸高为 52mm，厚为200.2mmX62W组合夹具8粗镗以大头孔基准面为基准。小头及耳部端面加辅助支承后，压紧工件。粗镗大头孔至 88mm，T612专用夹具9精镗以大头孔基准面为基准。小头及耳部端面加辅助支承后，压紧工件。精镗大头孔至 90H6mm016. 00T612专用夹具10划线以大头毛坯孔为基准，兼顾连杆外形情况，划两孔径的加 16工线11钻以大头孔基准面和大头孔内孔面为基准。小头及耳部端面加辅助支承后，压紧工件。钻小头孔至 29mm、侧耳孔至 19mmZ3050专用夹具12粗镗粗镗小头孔和侧耳孔，其中小头孔尺寸至 33mm 耳部孔尺寸至 24mmT612专用夹具13精镗以大头孔基准面和大头孔内孔面为基准。小头及耳部端面加辅助支承后，重新装夹压紧工件。精镗两孔至图样要求尺寸。其中小头孔 35H6 mm，保证中心距为013. 002700.1mm，耳部孔 25H6mm，保证与大头孔中心013. 00距为 95mm10. 00T612专用夹具续 表 5工序号工序名称工序内容工艺装备14倒角对大头孔倒角455 . 0专用夹具15钳修钝各处尖棱，去毛刺16检验检查各部尺寸及精度17检验探伤检查，无损探伤，检查零件有无裂纹，夹渣等磁力探伤仪18入库油封入库3.4 加工余量、工序尺寸的确定3.4.1 加工余量与工序余量加工余量是指加工过程中从被加工表面上切除的金属层厚度17。加工余量有工序余量和和加工总余量（毛坯余量）两种。工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差 。加工总余量是指从毛坯变为成品的整个加工过程中某表面切除的金属层总厚度，即毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。显然，某个表面加工总余量为该表面工序余量之和，即每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。另外工序余量还可以定义为相邻两工序基本尺寸之差。由于加工表面形状不同，加工余量又可分为单边余量和双边余量，零件非对称结构的非对称表面，其加工余量一般为单 17边余量；零件对称结构的对称表面，其加工余量为双边余量。在三孔连杆的机械加工中，大头孔端平面、小头孔端面和耳部两侧平面是非对称结构，故其加工余量为单边边余量。三个孔是对称结构，其加工余量是双边余量，工序余量主要受第一道粗加工工序余量与毛坯制造精度的影响。3.4.2 加工余量与工序尺寸的确定确定加工余量的方法有计算法、查表法和经验估计法等三种。三孔连杆机械加工中加工余量可以通过查表法确定，然后可以计算出各加工工序基本尺寸，可以通过查表12计算得出三孔连杆机械加工余量及工序尺寸如表 3-7。表 3-7 三孔连杆的机械加工余量及工序尺寸工序工序内容单边余量()工序尺寸()表面粗糙度(m)粗铣大头孔端面1.511212.55粗铣小头孔端面1.55012.5半精铣大头孔端面0.51126.36半精铣小头孔端面0.5506.3续 表 6工序工序内容单边余量()工序尺寸()表面粗糙度(m)粗铣耳部两侧平面1.25525012.57半精铣耳部两侧平面0.7552506.3粗镗大头孔1.5506.38精镗大头孔1.0501.69钻小头孔14.5356.310钻侧耳孔9.5206.311粗镗小头孔2356.3 18粗镗侧耳孔2.5206.3精镗小头孔1.0351.612精镗侧耳孔0.5201.613倒角455 . 01.5455 . 012.53.5 切削用量的确定、基本时间的计算作为示例，只介绍 6、11 三道工序切削用量和时间定额的计算 3.5.1 工序 6工序 6 是半精铣大头孔端面和小头孔端面，由于半精铣大头孔端面和小头孔端面时，是在同一台机床上经过一次装夹后完成的，因此他们的切削速度和进cv给量是一样的，只有背吃刀量不同。查表 5-10319，选取铣刀为镶齿套式面铣f刀，材料为高速钢，=125mm，L=40mm，z=10。机床选用 XD-40A 型铣床。0d（1）背吃刀量的确定 精铣大头孔端面时背吃刀量等于毛坯端面总余量减去粗加工工序的余量，1p所以，=0.5。同理，精铣大头孔端面时背吃刀量=0.5。1p2p（2）进给量的确定按机床功率为 5-10kW，工件夹具系统刚度条件为中等刚度选取，查 5-919可得每转进给量 =0.10mm/z，因此，每齿进给量fzf=0.01mm/zzf1010. 0（3）铣削速度的计算和工作台每分钟进给量的确定fzM根据表 217中的公式 19 (3-1)vpueyzxpmvvkzafaTqdCvvvv0cv 并且，=180，=715，=0.21，=0.1，=0.12，=0.3，=0，m=0.35TvCvqvxvyvuvp计算得 =1.2m/scv确定机床主轴转速 n: min/208min/1107210001000rrdvnwc根据 XD-40A 型铣床主轴转速表 5-7219，选择 n=235r/min所以，实际切削速度为=81.2m/mincv根据 XD-40A 型铣床工作台进给量表 5-7319选择=75mm/minzfM（4）基本时间的计算由铣削机动时间计算公式12查得端面铣刀铣平面的基本时间计算公式为： (3-2)Mzjflll21T其中：=1l)31 ()(.5000CdCd d）（05. 003. 0C0 532l计算得到: =20sjT通过以上对该加工工序切削用量及基本时间的分析计算，可将各工步的计算结果列成表，工序 6 的切削用量及基本时间，如表 3-8 所示。表 3-8 工序 7 的切削用量及基本时间 20工步ap/mmf/mmr-1v/ms-1n/rmin-1Tj/min半精铣大头孔端面0.50.101.22350.33半精铣小头孔端面0.50.101.22350.333.5.2 工序 13 工序 13 是精镗小头孔和侧耳孔，查表 11-1520，选取镗刀为机卡单刃镗刀，材料为高速钢，L=125mm，d=10mm，最小镗孔直径 D=13。镗床选用 T612 型镗床。背吃刀量的确定 精镗小头孔时背吃刀量=1.0，精镗侧耳孔时背吃刀量=0.5。1p2p进给量的确定，查 5-2912可得每转进给量 =0.50mm/zf确定切削速度，查 5-2912可得初步确定切削速度 cvmin/20mvc由此 选择主轴转速为 205min/.0182min/3520100010001rrdvnwcmin/r计算得到切削速度min/5 .221mvc 选择主轴转速为 320min/.0255min/2520100010002rrdvnwcmin/r计算得到切削速度min/1 .252mvc基本时间的计算，镗削小头孔，镗刀选用主偏角=90，查表jTmml35rk5-3912和 5-4012得： (3-3)32(tan1rpal取；mm，取；，取。mml21532l42lmml533mml43 21mmmmllllL4544235321 min.21min15 . 075451infLTj镗削侧耳孔，mml35，取；mm，取；)32(tan1rpalmml21532l42l，取。mml533mml43mmmmllllL3044220321 min8 . 0min15 . 075302infLTj通过以上对该加工工序切削用量及基本时间的分析计算，可将各工步的计算结果列成表，工序 11 的切削用量及基本时间，如表 3-9 所示。表 3-9 工序 7 的切削用量及基本时间工步ap/mmf/mmr-1v/mmm-1n/rmin-1Tj/min精镗小头孔1.00.5022.52051.2精镗侧耳孔0.50.5025.13200.83.6 机床工艺装备的确定在加工工序的设计过程中，需要正确的选择机床和工艺装备，并填入工艺过程卡片中。合理选择机床工艺装备是保证零件的加工质量、提高生产率和经济效益的重要措施.3.7 机床设备的选择机床是加工工件的主要生产工具，选择时应考虑以下几个问题：(1) 所选择的机床应与加工零件相适应。即机床的精度应与加工零件的技术 22要求相适应；机床的主要规格尺寸应与加工零件的外轮廓尺寸相适应；机床的生产率应与零件的生产纲领相适应。(2) 考虑生产现场的实际情况。(3) 考虑生产工艺技术的发展。综合考虑上述因素，在选择时应充分利用现有设备，并尽量采用国产机床。为现有设备的规格尺寸和实际精度不能满足零件的设计要求时，应优先考虑新技术、新工艺进行设备改造，实施“以小干大” 、“以粗干精”等行之有效的办法。在本设计中，铣削大头孔和小头孔端面是选用立式铣床 XD-40A 加工，这是由于铣削大头孔和小头孔端面时，只需竖直方向进给，而铣削侧耳孔两端面是选用卧式铣床 X62 加工，水平方向需要进给。3.8 工艺装备的选择3.8.1 夹具的选择各种机床上加工零件时所使用的装夹工件的工艺装备，称为机床夹具22，如车床上使用的三爪自定心卡盘、铣床上使用的虎口钳等。其主要功能是实现工件的定位和夹紧，使工件加工时相对于机床、刀具有正确的位置，以保证工件的加工质量和生产率能达到设计要求。夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制定之后按照某一工序的具体要求进行的。制定工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见（1） 机床夹具的工作原理通过工件各定位面与夹具相应定位元件的定位工作面接触、配合或对准来使工件在夹具中占有正确的位置。夹具对机床应先保证有准确的相对位置，而夹具结构有保证定位元件的定位工作面对夹具与机床相连接表面之间的相对准确位置，这就保证了夹具定位工作面相对机床切削运动形成表面的准确几何位置，也就达到了工件加工表面对定位基准的相互位置精度要求。同时，夹具使刀具相对有关的定位元件的定位工作面调整到准确位置，这就保证了刀具在工件上加工出的表面对工件定位基准的位置尺寸。（2） 机床夹具的组成 23机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为下面几个部分。定位装置，定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。夹紧装置，夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确位置。对刀或导向装置，对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。连接元件，连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。夹具体，夹具体是机床夹具的基础件。其它装置或元件，它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。3.8.2 刀具的选择 刀具的选择主要取决于加工工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度和表面粗糙度、生产率及经济性等，选择刀具时应尽可能采用高生产率的复合刀具和其他专用刀具。3.8.3 量具的选择 量具的选择主要是根据要求检验的精度和生产类型，量具的精度必须与加工精度相适应。在中、小批生产中，应尽量采用通过用量具、量仪，而在大批大量生产中，则应采用各种量规、高生产率的检验仪器、检验夹具等。本设计中尽量选取通用量具。在加工大头孔、小头孔和侧耳孔的端面时，查表 5-5612，计量器具不确定值允许的值为 U、=0.029，查表 5-5712和 5-5912，选择读数值为 0.02的普通游标卡尺不确定值为 u=0.020。Uu 量具合格。在加工大头孔、小头孔和侧耳孔时，查表 5-5612，计量器具不确定值允许的值为 U、=0.018， 查表 5-6412，选择两点内径千分尺，不确定值为 u=0.0012。Uu 量具合格。第四章 UG 造型编程及加工4.1 三维造型先建立新文件，文件名只能是英文和数字组成。在主菜单中依次单击“起始” 24“建模”命令，进入实体建模环境。进入草图绘制如下完成草图后，选择回转 进入草图绘制完成草图后，选择回转 25进入草图绘制选择拉伸 26进入草图绘制选择拉伸，求差选择镜像特征 27进入草图绘制选择拉伸进入草图绘制选择扫略 28选择边倒圆最后绘制完后如下图所示4.24.2数控加工编程数控加工编程4.2.1 连杆的凹槽的数控加工编程在标准工具条中选择“开始”“加工” ，系统将弹出“加工环境”对话框，在 CAM 设置选择栏中选择“mill-contour”模板，单击“初始化”按钮，系统将进入型腔铣加工环境。 29（一）创建几何体 在操作导航器的几何视图中，设置加工坐标系、零件和毛坯，为创建操作做准备。（1）设置加工坐标系。 先将操作导航器转换到几何体视图。 在“操作导航器-几何体”中选择“MCS-MILL” ，单击右键，在其快捷菜单中选择“编辑”命令。 在弹出对话框中的“机床坐标系”中的“指定 MCS”栏中，单击“自动判断”图标，然后在图形区域选择毛坯的顶面，之后单击“确定” ，系统将自动在毛坯的顶面中心位置创建加工坐标系，如图所示。（2）设置几何体 在“操作导航器-几何体”中，双击“WORKPIECE”图标，将弹出“几何体”对话框。 指定部件几何体。在“几何体”对话框中，单击“指定部件”按钮，将弹出“部件几何体”对话框，在图形区域选择零件， 点击“确认”返回“几何体”对话框，如图所示。 30指定毛坯几何体，在“几何体”对话框中，单击“指定毛坯”图标按钮，将弹出“毛坯几何体”对话框，选择“自动块”，单击“确定”后，返回“几何体”对话框，如图所示。在“几何体”对话框中单击“确认”，结束几何体的设置操作。（二）创建刀具（1）在“创建操作”工具条中选择“创建刀具”命令，进入“创建刀具”对话框。（2）先在“创建刀具”对话框中的类型选择项内选择“mill-contour（铣型腔）”，然后在“刀具子类型”选项栏中选择“立铣刀（MILL）”图标，并输入刀具名称 D8，然后单击“应用”，进