连杆零件机械加工工艺规程成及工艺装备设计方案

1、此套设计有全套 CAD 图和卡片，有意者请联系我索取摘要本次课程设计详细阐述了对连杆端面10mm 槽的专用铣床夹具设计，采用一面两销进行定位，通过综合分析与设计，验证了该设计的可行性和优越性，通过此设计，实现了理论知识和实践的充分结合，在这次课程设计涉及了机床类型的选择、加工方式的选择、刀具的选择、定位误差的分析与计算、夹具体设计应注意的问题等等。进一步添加计算机绘图的经验。综合该次设计的全过程，体会到了设计路途的迷茫和艰难，作为学完机械制造技术基础之后的一项重要的实践，充分考察了我们独立设计，计算，绘图和分析的能力，尤其提高了我们查阅各种设计手册的和相关资料的能力，深刻体会了夹具设计的一般步

2、骤和相关问题的解决办法，为将来参加工作，熟悉工艺打下坚实基础。AbstractThecurriculumdesigndetailoftheconnecting rodslotdedicated10mmFacemillingfixturedesign,usinga two -pinposition,througha comprehensiveanalysisand design,designverification ofthefeasibilityandadvantagesofthisdesign,the realizationofthetheoreticalknowledgeandpracti

3、cearefully integrated in the curriculum design involves the choice ofthe machine tool type, processing,selection,toolselection,locationanalysisandcalculationerror, the foldershouldbenoted that the specific design problems, and so on. Add furtherexperience in computer graphics.Integrateddesignofthewh

4、oleprocessofdesignexperiencetotheconfusedanddifficultroad,asschoolfinished,"the basisof mechanicalmanufacturingtechnology"after the practice of an important and fully independent of ourstudy design,computing,graphicsandanalysiscapabilities,particularlytoimproveour access toavarietyofdesign

5、manualsand relatedinformationon thecapacity of the fixturedesignshouldhaverealizedthegeneralstepsandrelatedsolutions to the problems for the future work, familiar with the process to lay a solid foundation.目录1 连杆零件的机械加工工艺规程11.1连杆的工艺性分析及生产类型的确定11.1.1连杆的技术要求11.1.2审查连杆的工艺性11.1.3确定连杆的生产类型11.2机械加工工艺规程设计2

6、1.2.1选择毛坯 21.2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量21.2.3绘制连杆毛坯简图31.3拟定连杆工艺路线 41.3.1定位基准的选择41.3.2表面加工方法的确定41.3.3加工阶段的划分41.3.4工序的集中与分散41.3.5工序顺序的安排51.3.6确定工艺路线 51.4加工余量、工序尺寸和公差的确定（工序6） 51.5切削用量、时间定额的计算（工序6） 61.5.1切削用量的计算61.5.2时间定额的计算72.相关工序夹具的设计 82.1定位方案及定位误差分析82.2夹紧机构 92.3对刀及夹具的安装方案的确定92.4夹具体 102.5方案综合评价和总结103设计体会 111

7、 连杆零件的机械加工工艺规程1.1连杆的工艺性分析及生产类型的确定1.1.1连杆的技术要求根据连杆零件图纸将该连杆的全部技术要求列于表中。见表1-1 。表 1-1连杆零件技术要求表加工表面尺寸及偏公差及精度表面粗糙度形位公差（ mm ）等级Ra(um)差连杆左端面14.300.1IT113.2连杆右端面14.300.1IT113.215.3 孔15.300 .1IT113.242.6 孔42.600.1IT103.2连杆槽宽度1000.20IT133.2连杆槽深度3.200.4IT审查连杆的工艺性分析零件图可知，连杆的两端面均要求切削加工，该零件除主要工作表面（连杆两端面、

8、1000.20的槽、15.300 .1孔、42.600. 1孔）外其余加工表面加工精度较低，通过铣削，钻床的粗加工就可以达到，虽然主要工作表面加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来。由此可见，该零件的公艺性较好。1.1.3确定连杆的生产类型Q=5000 件 / 年；结合生产实际，备品率a% 和废品率b% 分别取 3%和 0.5% 。代入公式（1-1 ）得N=5000 件 / 年 X （ 1+3% ） X （ 1+0.5%） =5175.8 件 / 年连杆重量为 2.0kg ，由查表 1-3知，连杆属于轻型零件；由表1-4知，该连杆的生产为大批生产。1.

9、2机械加工工艺规程设计选择毛坯由零件要求可知，不但要有高的抗拉、压强度和高的疲劳强度，而且要有足够的刚性和韧性，选择材料为45 钢。为增强连杆的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛胚选用锻件。该零件轮廓尺寸不大，且生产类型数大批生产，为提高生产率和锻件精度，采用模锻方法制造毛胚，毛胚拔模斜度为5o。确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量a) 公差等级根据连杆的功用和要求，确定该零件的公差等级为普通级。b) 锻件重量加工后工件重量为2.0kg, 初步估计锻件加工前毛胚重量为4kg 。c) 锻件形状复杂系数对连杆零件图分析，大致确定锻件外廓包容体的长度、宽度、和高度， l=45mm ， b=53 ， h=1

10、0( 详见毛胚简图1-1) ；有公式（2-3 ）和（ 2-5 ）可计算出连杆锻件的形状复杂系数S =mt/mN= 4/ （ lbh ） =(45mm × 53mm × 10mm × 7.810-6kg/mm3) 6/8.01 0.18由于 0.74 介于 0.16 和 0.32 之间故形状复杂系数属S3 级d) 材质系数该材料属45 钢，是碳的质量分数小于0.65% 的碳素钢，故锻件材质系属M1 级。e) 锻件分模线形状根据连杆形位特点，选高度方向的对称平面为为分模面，属平直分模线，如图连杆锻造毛胚见图1-1 所示。f)零件表面粗糙度如零件图所示，该连杆各加工表面

11、的粗糙度Ra 均大于1.6 。根据上述综因素，查机械制造技术基础课程设计指导书中表2-102-12确定该段间的尺寸公差和机械加工余量。所得结果列于表1-2 。确定此铸造毛坯的尺寸公差和机械加工余量如下表所示：表 1-2连杆铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量表项目 /mm机械加工余量/mm尺寸公差 /mm备注42.6 孔2.0表 2-142.21.5表 2-100.72.0表 2-1415.3 孔1.52.2表 2-100.6中心距 570.3表 2-122.02.2 （取 2.0 ）表 2-13厚度 0.4表 2-11绘制连杆毛坯简图由表 1-2 所得结果，绘制毛坯简图如下所示

12、：图 1-1连杆锻造毛坯简图1.3拟定连杆工艺路线定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。a) 精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，选择零件左视图中的左端面和42.6 孔中心线作为精基准。b) 粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，选取零件右端面为粗基准。表面加工方法的确定表 3-1连杆零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度 Ra/um加工方案备注左端面IT113

13、.2粗铣 - 半精铣表 1-8右端面IT113.2粗铣 - 半精铣表 1-842.6孔IT103.2粗镗 - 半精镗表 1-715.3孔IT113.2粗扩 -精扩 -铰表 1-7槽内侧面IT133.2粗铣 - 半精铣表 1-8槽底面IT153.2粗铣 - 半精铣表 1-81.3.3加工阶段的划分该连杆加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工，半精加工两个阶段。，在粗加工阶段。首先将精基准（连杆左端面和 42.6 孔）准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣连杆右端面，钻15.3 孔和粗铣加工阶段，完成左右端面的的精铣加工和工序的集中与分散8 个槽的内侧

14、面和底面；在半精8 个槽的精铣加工。选用工序集中原则安排连杆的加工工序。该连杆的生产类型为大批或者中批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。工序顺序的安排a) 遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准连杆左右端面和42.6 孔、15.3 孔。b) 遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。c) 遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。d) 遵循“先面后孔”原则，先加工主要表面，后加工孔；先加工左右端面，然后加

15、工两个孔；最后加工8 个槽。确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表列出了连杆的工艺路线。表 1-3 连杆工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床装备刀具量具1粗铣左端面立式铣床端铣刀游标卡尺X512粗铣右端面立式铣床端铣刀游标卡尺X513半精铣连杆立式铣床端铣刀游标卡尺左右端面X514粗镗-半精镗X60 卧式铣镗刀卡尺、塞规42.6孔床5粗扩-精扩-四面组合机 扩孔钻、铰卡尺、塞规铰 15.3 孔床刀6粗铣-半精铣X60 卧式铣三面刃铣刀游标卡尺8 个槽床1.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定（工序6）根据课程设计要求，这里只作工序6 加工余量和工序尺寸公差的确定。第 6

16、道工序的加工过程：先以 l=8的三面刃铣刀铣出槽，以l=8 的三面刃铣刀进行粗铣，查表2-26 ，则粗铣余量 Z 精铣 =1.5 （双边），再进行精铣。查表1-20 可依次确定各工序尺寸的加工精度为，粗铣：IT12 ；精铣： IT11 ，查标准公差数值表确定各工步的公差值分别为，粗铣：0.18mm ；精铣：0.11 ；8 00.18所以，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为粗铣（mm ）；精0.11铣（ 10 0mm ），它们之间的相互关系如图1-2 所示。0.750.188 00.180.1110 00.11图 1-21.5切削用量、时间定额的计算（工序6）切削用量的计算a) 粗铣槽底面和两侧

17、面（ 1）切削深度的确定取 ap =3.2mm 。（ 2）进给量的确定表 5-19 ，按机床功率为5-10kW 、工件夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量f z 取为 0.09mm/z 。（3）铣削速度的计算由表5-20 ，按硬质合金三面刃圆盘铣刀、d/z=200/12的条件选取，铣削速度v 可取为268m/min 。由公式（5-1 ）n=1000v/( d) 可 求 得 该 工 件 铣 刀 转 速 ， n=1000 × 268m/min/ ×200mm=426.53r/min,参照表4-18 所列X60 卧式铣床的主轴转速，取转速 n=400r/min。再将此转

18、速代入公式（5-1 ），可求出该工序的实际铣削速度 v=n d/1000=400r/min× × 200mm/1000=251.33m/min。b) 精铣槽底面和两侧面（ 1）背吃刀量的确定取 ap =1.5mm 。（ 2）进给量的确定表 5-19 ，按机床功率为5-10kW 、工件夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量f Z 取为 0.08mm/z 。（3）铣削速度的计算由表5-20 ，按硬质合金三面刃圆盘铣刀、d/z=200/12的条件选取，铣削速度v 可取为318m/min 。有公式（5-1 ）n=1000v/ d可 求 得 该 工 件 铣 刀 转 速 ， n

19、=1000 × 318m/min/ ×200mm=506.11r/min,参照表4-18 所列 X60 卧式铣床的主轴转速，取转速 n=560r/min 。再将此转速代入公式（5-1 ），可求出该工序的实际铣削速度 v=n d/1000=560r/min× × 200mm/1000=351.86m/min。1.5.2时间定额的计算a) 基本时间 t m 的计算（ 1）粗铣槽底面和两侧面根据表5-43 中三面刃铣刀铣槽的基本时间计算公式tj =(l+l 1+l 2 )/f M z可求 出该工序的基本时间 ：式中l=5mm，l 1ae (dae )(1 3)

20、3.2(2003.2) 126mm， l 2=2mm ，查表 4-19铣床工作台的进给量f M z=45mm/min,得 tj =（ 5+26+2 ） /45=0.73min（ 2）半精铣槽底面和两侧面同理，根据表 5-43 中三面刃铣刀铣槽的基本时间计算公式tj=(l+l1+l2)/fMz可 求 出 该 工 序 的 基 本 时 间 ： 式 中l=5mm，l 1ae (dae )(1 3)0.75( 2000.75)1 12.22mm， l2=2mm ，查表4-19铣床工作台的进给fMz=22.4mm/min,得tj=（ 5+13+2）/22.4=2.45min。b) 辅助时间 t f 的计算

21、根据第五章第二节所述，辅助时间tf 与基本时间tj 之间的关系为tf=（ 0.15-0.2 ） tj ，这里取 tf=0.15 tj ，则各工序的辅助时间分别为：工序 6 粗铣的辅助时间：tf =0.15× 0.73min=0.1min ；工序 6 精铣的辅助时间：tf =0.15× 2.45min=0.3675 min ；c) 其他时间的计算除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间准备与终结时间。由于本工件的生产类型为大量生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚 微，可忽略不计；布置工作地时间tb是作业时间的2

22、%-4%,这里取3% ，则各工序的其他时间（tb+ tx ）可按关系式（3%+3%）×（tb+tx）计算，它们分别为：工序 8 的其他时间：tb+tx =6%× (0.1min+0.27min)=0.022min;工序 9 的其他时间：tb+tx =6%× (2.45min+0.3675min)=0.16905min;d) 单件时间 t d j 的计算上述两道工序的单件时间分别为：工序 6 的单件粗铣时间：tdj=0.1min+0.27min+0.022min=0.392min；工序9 的单件半精铣时间：tdj =2.45min+0.3675min+0.16905

23、min=2.98655min将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。表5-2.1列出了连杆零件的机械加工工艺过程；表5-2.2列出了连杆加工第6 道工序的工序卡。2. 相关工序夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。工序图上标明，该工序的定位基准为已经加工过的两孔及工件孔端的两个端平面，加工时选用三面刃铣刀，在卧式铣床上加工，槽宽由铣刀尺寸保证，槽深和角度位置由夹具和调整对刀来保证。制造夹具体毛坯的材料为HT200 。通过铸造得到。2.1定位方案及定位误差分析前已述及，定位基准的选择应尽量符合基准重合原则，但对于工件0.4槽深 3.20要求来说，选择与所

24、加工槽相对的另一端面为定位基准，引起基准不重合误差B ，B 的值为两端面间的尺寸公差0.1 mm 。由于所加工的槽深公差规定为0.4 mm ，根据经验，可以保证槽深的要求；对于槽的角度位置45 ± 30 的要求方面，工序要求是以大孔中心为基准，并与两孔连线成45 ± 30 。现以两孔为定位基准，在大孔中采用圆柱销配合定位，小孔中用菱形销定位，完全符合基准重合，定位精度较高。两定位销直径及公差、两定位销之间的距离及公差：圆柱定位销直径按g6选取为25019；菱形销定位圆柱部分按f7 选取为 15.3 0.0.034016；两销间的距离尺寸与公差按连杆相应尺寸

25、公差±0.06 的 1/3 取值为±0.02 ，所以该尺寸标注为57 ± 0.02; 为保证槽的角度要求，两菱形销安装位置的角度公差为工件相应角度公差±30 的1/5, 即± 6，所以图上该角度标注为45 °± 6。2.2夹紧机构夹紧机构设计时应考虑动作快速可靠，不碰刀，夹紧点应尽量接近被加工部位。因此，采用两个手动螺旋压板，夹紧点选在大孔端面，另外在压板外侧设有防转销，使用也很方便，能满足生产要求。2.3对刀及夹具的安装方案的确定由于槽的加工要保证刀具两个方向的位置，为了快速对刀，采用直角对刀块。为了保证对刀块的方向与工作

26、台纵向进给运动方向一致，整个夹具在工作台上安装时采用的是一对定位键定向，在夹具体两端的耳座中穿入 T 形螺栓，用螺母夹紧。定位平面 N 到对刀块底面之间的尺寸关系到槽深精度，而连杆上相应的这个尺寸是由尺寸3.20 0.4 mm和 14.30 0.1 mm 间接决定的，经过尺寸链的换算( 3.200.4 mm 是封闭0.1环 )，得到这个尺寸为11.1 0 .4 mm 。因为夹具的工序尺寸是按要保证的槽深相应尺寸的平均值标注，将上面算得的尺寸改写为10.85 ± 0.15 mm ，然后再减去塞尺的厚度3 mm ，得 7.85 mm ，此尺寸的公差取为工件上尺寸公差( ± 0.

27、15)的1/21/5 ，最终取±0.03 ，所以最终夹具总图上对刀块到定位面N 的距离应标注为7.85 ± 0.03 。考虑到塞尺的尺寸，对刀块水平方向的工作表面到定位圆柱销中心的距离为8.05 ± 0.02(取工件相应尺寸公差的1/21/5)，如图4-71中所注。2.4夹具体夹具体一般是夹具上最大和最复杂的基础元件，在夹具体上，要安放组成该夹具所需要的各种元件，机构，装置，并且还要考虑便于装卸工件以及在机床上的固定。因此夹具体的形状和尺寸应满足一定的要求，它主要取决与工件的外廓尺寸和各类元件与装置的布置情况以及加工性质等。所以在专用夹具中，夹具体的形状和尺寸很多

28、是非标准的。设计时应满足一下基本要求：1 有足够的强度和刚度2 减轻重量，便于操作3 安放稳定，可靠4 尺寸稳定，有一定的精度5 结构稳定，工艺性好6 排屑方便7 应吊装方便，使用安全夹具结构方案确定后，就可着手绘制夹具总图，步骤如下：(1) 用双点划线绘出零件在加工位置的外形轮廓。(2) 绘制定位元件。(3) 绘制夹紧装置。(4) 绘制对刀块、夹具体。(5) 绘制定位键，并绘出连接件把各元件连接在一起。最后得到的夹具总图。2.5 方案综合评价和总结该夹具结构简单，操作方便。采用手动夹紧装置，夹具上装有直角对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀；同时，夹具体底面上的两对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以利于铣削加工。此设计达到了铣床专用夹具的设计要求，能够满足加工条件的要求，达到完