连杆机械加工工艺流程及工艺装备设计方案

1、设计题目题目：连杆的机械加工工艺规程及工艺装备设计图afftSJ亠、零件的分析1. 零件的工艺分析连杆的加工表面主要有圆柱端面的加工，孔的加工，凹台的加工以及螺纹的加工，其余 的表面通过不去除表面材料的加工方法以获得所需尺寸，在该零件里为铸造。各组加工面之 间有严格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，孔的加工有的需要Ra1.6的表面粗糙度，因而需精加工，现将主要加工面分述如下：1.1面的加工该零件中共有6个面需要加工出来：G面、I面、E面、F面、H面和J面。在这六个面中， J面和H面的形位公差有较高的要求，且尺寸精度也比较高，后面的孔的加工和其他面的加工 都需要用这两个面来定位，所以应该

2、经过粗加工和精加工， 且应尽早加工出来；E面G面和的 尺寸精度也比较高，也需要进行精加工；F面的粗糙为Ra3.2,对表面质量的要求比较高，所 以也要进行精加工；至于面I，其尺寸精度为自由公差，切表面粗糙度为 Ra12.5，所以只用 粗加工即可。1.2孔的加工该零件的孔有四个，？35、？60、？6、？10、?10.5的孔。其中？35、？60和?10的孔的尺寸 精度和表面质量都比较高，所以要进行精加工，而？60和？35有平行度的要求，应在同一工位完成加工，两孔的尺寸精度都为 7级，粗糙度为Ra1.6，为了减少加工步骤、方便加工，都 定为先铸出毛胚孔，然后用铣刀进行粗一精加工，且为了避免加工时刀具受

3、到冲击，？60的孔 应先于？10、?6两孔加工；4-?10.5的孔虽然尺寸精度为自由公差，要求不高，但是其表面粗糙度为Ra3.2,所以要对其进行精加工；而?6的孔为自由公差，且表面质量为 Ra12.5，故只 用粗加工就可以了。1.3凸台的加工该零件中凸台在？60的孔的两侧，表面粗糙度要求为 Ra3.2，是故应进行精加工。1.4螺纹的加工该零件中油孔的位置有螺纹配合的要求，且孔底与？6的孔相通，在加工时应注意螺纹底孔的深度。综合以上分析，可得出该零件的加工路线为：粗铣面G E、I ;粗铣、精铣面J、H、F;精加工面 G E;钻？60和？35的孔；加工螺纹 M14钻？10.5、?6的孔。二、确定毛

4、胚、画毛胚 零件合图根据零件的材料确定为铸件。又由题目已给定零件为大批量生产。毛胚的铸造方法选用 砂型机器造型。为了减少机加工的加工量，？60mm ?35mm在铸造时就铸造出来，所以还应该安放型芯。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。参考文献1表2.2 3,该种零件的尺寸公差等级 CT为810级，加工余量等级MA为G 级。故取CT为10级，MA为G级。铸件的分型面选择通过？6的孔的中心轴线，且平行与面H的平面，浇冒口位置分别位于 ?35的孔的中心。参考文献1表2.2-4，用查表法确定各表面的总余量如表 2-1表2-1 各加工表面总余量加工表面基本尺寸（mrh加工余量 等级加工余量数值（

5、mm说明E面41H4顶面降一级F面78G3.5侧面，单侧加工（取上行G面56H4数据）H面41G3.5顶面降一级I面56H4侧面，单侧加工（取上行J面56G3.5数据）?3535H4顶面降一级?6060H4侧面，单侧加工（取上行 数据）孔降一级，双侧加工 孔降一级，双侧加工由参考文献1表2.3-5，用查表法可得铸件主要的尺寸公差，如表2-2所示2表-2 主要毛胚尺寸及公差主要面尺寸零件尺寸总余量毛胚尺寸公差CTG J两面间距567.563.52.8E H两面间距787.585.53.2I面距中心线高度304342.6F面尺寸413.544.52.8?35354272.6?60604522.8毛

6、胚图如下:盛1L 渤坏允讣有臟期八J去酬. H粒为Hiy即图b二、工艺规程设计3.1定位基准的选择粗基准的选择：选择 H面和J面作为粗基准。精基准的选择：选择加工好后的 H面和J面作为零件上其他的表面和孔的精基准，能够 实现通过一个基准对多个表面进行精加工，也就是实现基准重合。且对于该类零件来说，若 只是单个端面来定位，其定位效果极差，可以等同认为是两个点的定位，是故用两个阶梯面 来定位，其定位效果较单个面来说好得多。且便于夹紧。3.2制定工艺路线根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面加工方法如下：E面、H面、F面：粗铣一一精铣；G面、J面、I面：粗铣；？60和?35的孔

7、：扩一一铰；螺纹 G14钻孔一一攻螺纹；钻 ？10.5、?6的孔。零件中的？60和？35有较高的平行度要求，故它们的加工宜采用工序集中的原则，即分 别在一次装夹下将两孔同时加工出来，以保证其加工精度。根据先面后孔、现主要表面后次要表面和先粗加工后粗加工的原则，将面 E、F、G H J，孔 ?60、？35mm和 ?10的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一阶段中又先加工面F、H,然后 加工 G E、J面和钻扩铰孔？60mm ?10mn和?35mm然后铣凹台面 B。孑L 4-?10.5、?6面I 和其上的螺纹孔M14最后加工。精加工也是按如此顺序加工。初步拟定加工工艺路线如下:序号工序内容铸造退火

8、（人工时效）涂漆10粗铣G面及E面20粗铣H面及J面30粗铣？60mn和？35mn!勺孔（？60mmt勺孔与配件配作）钻？10mn的孔40精铣E面50精铣H面60精铣？35mn和？60mnt勺孔（？60mnt勺孔与配件配作）70粗铣凸台面B面、F面80精铣凸台面B面、F面90粗铣1面100锪平？20mn的孔，钻4-?10.5mm的孔（配作）粗铰4-?10.5mm的孔110钻？6mnt勺孔，铣？10mmt勺孔120钻M14的底孔，攻M14的螺纹130去毛刺（所有锐角）140检验150入库上述方案遵循了工艺路线拟定的一般原则，但某些工序有些问题还值得进一步讨论。女口：在第10道工序中，加工时应该同

9、时粗铣I面，因为I面的要求不高，同时加工能减 少反复装夹次数，提高加工效率。在第70和80道工序中粗铣凸台面B面、F面精铣凸台面B面、F面，为保证配作时故应 将凹台B面的加工放在孔？35mn和?60mm之前。在铣削加工孔？35mn和?60mm应将粗、精加工放在相连的两道工序中。修改后的工艺路线如下:序号工艺内容简要说明铸造退火（人工时效）消除残余应力涂底漆防止生锈10粗铣G I、E面先加工基准面20粗铣H J面粗加工面30精铣G E面,精铣H、J面精加工面40粗铣凸台B、F面精加工面50精铣凸台B、F面加工接合面，为配作准60粗铣？60mn和？35mn的孔（?60mm的孔与配件配作）备70精铣

10、孔？35mn和?60mm（ ?60mn!勺孔与配件配作）粗加工孔锪平?20mn的孔，钻4-?10.5mm的孔（留有粗铰余量）孑L精加工孔80口倒角1 X45?,粗铰4-?10.5mm的孔配作加工孔90钻？6mnt勺孔，铣？10mnS勺孔钻油孔100钻M14的底孔，攻M14的螺纹加工凹台120去毛刺（所有锐角）130检验加工螺纹140入库3.3选择加工设备及刀、夹、量具由于生产类型为大批量生产，所以加工设备宜以通用机床为主，辅以少量的专用机床。 其生产方式为以通用机床家专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床 上的装卸及各机床之间的传送均由人工完成。粗铣G I、E面和粗铣H、J、

11、F面。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具设计的问题，都 采用立铣。选择X52K立式铣床。选择直径为80mm勺材料为YG6硬质合金可转位锥柄面铣刀 （如下表4-41所示）、专用夹具和游标卡尺。XS2K A 5aK .»WOK £ 衣税从机4：TJ号|XAZKX33KIXft itfCK X3tx mm >!；50K12aIflOOX 400r7O0/6S093畑n)?$<»/J WO忻f手255/2dU1151004i*?tU-U堇向忙/手J70/AJU3«5/3«54 JC/4CN123. 5neo.u- 73CZ4-I lNQtl57

12、8<5IDT Z的:rl(mm/ram >V-394底3刃工忤台诙屋井幼建厦F朋CKM討。2300.U4077U770SwJ大卓賣小£*SOOI SSo |1+ wt 4&*| 土灯70I騎|wis-118諷庖用IO ' 1 二 <W1 lauoatt /mm 一150 > O. i：>2» 0. *MIIOD » e. 02 0,工养赫虞网*反f>lou V, 02MkD i O_ g0, 02nsiffin/r乩打血I电到机功中主五鬲肛叭51011/kW113. iesU H幣阳尺寸/mm长123012$旳0

13、1770j27?0-L* .Z0S922iS7-J9U小郦恂删胎i1.1精铣E面和粗铣H面。加工设备仍选用X52K型立式铣床。刀具选用同上的直径为 80mm 的可转位锥柄面铣刀，专用夹具和游标卡尺。粗铣？60mn和？35mn的孔。由于铣孔是属于曲线插补加工，所以要求用数控铣床。故对 孔？60mn和？35mm勺加工设备选用型号为XK6330的数控铣床。刀具选用直径为 25mn和16mm 的材料为硬质合金中齿莫氏锥柄立铣刀，专用夹具、游标卡尺。jil411C±o. 18n】；h!)G亍1±0.2152022：528ilkJ?粵I-'- -:«-b £

14、!，:r，尺寸和:jilE血119IE21±0.801iin1説1 1|i*1EX11 J;7:1'I4i|亠1Ci¥i井Iarlj1 i I!1 II. itll145*I?h；Jj*31*11±l.0I1用 j11. LC I1ISj1Jna2012-i1精铣？60mn和？35mn的孔。加工设备还是XK6330型号的数控铣床。刀具选用直径为16mm 和20mn的材料为硬质合金细齿莫氏锥炳立铣刀。专用夹具，量具选用塞规顶目单位XK6325XK6330行程工作台移动X轴mmi760760工作台进给T轴】伽385380主轴務动疋轴IDIT)3B0360工作台

15、台面开弑T型槽T型槽曲尺寸mm3-163-1E尺寸區X长）ITlIh254X127030SXL3T0胞3D0300主轴E3/HT30HT4C主抽艇rpn161 80-544016® 00-3600主轴覇行程1mm12712?主铀头馱回转角度（左A&前馆）ITiFl±45°左右±45°主轴端面作台最大距离iriirn0-4S00-490电机主轴电机听車剧2.23.15呻伺服电机最大扭矩R.ni7.57.5z轴伺服电机最大扭拒Mm1111工非台进给范国阳炉）mm/inin5-20005-20C0工作台快谨移动谏度3000300C工作甜给范国

16、ftm/ihin2500250C伸出尉程mm456458手动隔锪平？20mnU勺孔，钻4-?10.5mm的孔（留有粗铰余量）,孔口倒角1 X45?。粗铰4-?10.5mm 的孔。选用型号为Z3025的摇臂钻床。 锪平？20mm勺孔选用锪钻。4-?10.5mm的孔选用直径 为10的钻头和直径为10.5mm的铰刀。钻？6mm的孔，铣？10mn的孔。选用专用的机床。刀具选用直径为？6mm的加长型钻头和直径为10mm的材料为硬质合金立铣刀。专用夹具。粗铣凸台B、F面。机床选用卧式铣床，型号为 X603O刀具选用直径为？12mn中齿的材料为硬质合金立铣刀精铣凸台B、F面。机床还是选用卧式铣床，型号为 X

17、6030。刀具选用直径为？10mm勺材 料为硬质合金细齿立铣刀。1苗式钛斥的覽号号技术C6030.X120.X6120BAQ6i25A.X6132 臣卜式tt隊机味型特X603OXJ2DX612OHXQ6125AX6130、XSJ32工作會工作面尺寸K X JE >/CtnmXmni）900 X 2005Q0X20C2曲90CX250110UX30013ZUX3Z0工作台 行程Fnun纵囱 制/郛650/620sap5讪11 » VI、1勺*5R0i700横向)2S0/22O190260>255（机仔）390/3K5和139U1320ifte 进给附 tmnn/ min)

18、11680012 77012-800IA】E)129和横向1ABOO12-720吕F51 1150r12-960S-27O474Q4-2634720X6030X 120X4120BhXQ612aA.X61 SO.Xfil32 軒式铁床钻M14的底孔，攻M14的螺纹。选用型号为Z3025的摇臂钻床。参考文献1中表3.1-6、3.1-48。加工M14的螺纹底孔选用直径为12.5mm的锥柄麻花钻。攻螺纹时选用代号为 M14X 1.5的机用丝锥。专用夹具、机用丝锥夹头、螺纹塞规。3.4加工工序设计1. 工序10粗铣G I、E及工序30精铣E、G面工序。查文献1表2.3-21平面加工余量，Z E精为1m

19、m已知E面总余量Z E总为4mm故粗加工余量为3mm查文献2表2.6-6，得粗铣的加工公差等级为IT9 IT11级，取IT=10,E面公差为0.12mmG面公差为 0.12mm 所以 X E粗=82.5 土 0.06 , X G粗=60.5 土 0.06mm校核E面精铣余量Z申青：Z E精 min =( 82.5-0.06 ) -(81.5+0.05 )=0.89mmZ G精=(60.5-0.06 ) - (59.5-0.05 )=0.89mm故余量足够。切削参数的选择：查表3-16取粗铣每齿进给量f Z为0.13mm/z;取精铣每转进给量为f =0.5mm/r。粗铣走刀一次，p=3mm精铣走

20、刀一次，p=1mm表3-16，取粗铣主轴转速为380r/min ;取精铣主轴转速为 700r/min。YG斑鮒金絶刀戦袱解的娴用匱刀貝寿命齿腸盘人価mG玄GJ!0J30.14f切Mffift(mci)%1V*%fl1 %a1I如I LS1Z139£no14921U)ns43fi$7w43Jr.s阴謝Imh3祐融!_ 10W316w站2紳4册322 !4303.5aam310M786mns卵311241873107T245' 121.5；«5mwHkm268noS7281W37S333862W471Uqif n24tS7! 2!1awm1釧ULi124H7277i -

21、Im3449B1954Z93*5itsni1241 !97i时304U172刑人6：17171271 !n154337U 2. 工序20粗铣H、J面和工序40精铣H、J面查文献1表2.3-21平面加工余量，ZH精=ZF精= 1mm。已知F面与H面的总余量 都为3.5mm故粗加工余量为2.5mm查文献2表2.6-6，得粗铣的加工等级为IT9 IT11级，取IT=10，H面公差为0.10mm,J 面公差为 0.12mm 所以可得 X 嵋=79土 0.05mm X J粗=58土 0.06mm H 面余量校核：Zh1 min = ( 79-0.05)-( 78+0.05)=0.9mmJ面余量校核：Z

22、J精=(57-0.06)-( 56-0.05) =0.89mm故H面与J面余量均足够。切削参数的选择：查上表表3-16取粗铣每齿进给量f Z为0.13mm/z;取精铣每转进给量为f =0.5mm/r。粗 铣走刀一次，p=3mm精铣走刀一次，p=1mm查上表表3-16，取粗铣主轴转速为380r/min ;取精铣主轴转速为 700r/min。3. 工序50粗铣？60mn和?35mm的孔和工序60精铣？60mn和？35mm的孔。由于这两个是通过用铣刀加工出来的， 所以精铣时按圆周铣来预留加工余量。参考文献3第171页，预留精加工余量为单边Z?35精 Z?60精 =0.5mm已知两孔的单边总余量 皆为

23、4mm所以粗加工余量为3.5mm>粗铣的加工精度为IT9 IT11,取IT=10级。？60mm的孔的公差为0.12mm所以X?60粗 =?58± 0.06mm ?60mrrt勺孔的公差为 0.10mm X?35粗 =?33± 0.05mm 余量校核：Z?35精min = ( 35-0.01 ) - (34+0.05) - 2=0.47mmZ ?60精 min =(60-0.012)-(59+0.06)- 2=0.46mm经校核，两孔精加工余量均足够。切削参数的选择：参考文献3表7-5，取粗铣时切削速度 Vc=45m/min,取精铣时切削速度为Vc=90m/mi n.速

24、度转换:n=Vc/n d=895r/min取 n=900r/minn=Vc/n d=1791r/min取 n=1800r/minn=Vc/n d=573r/min取 n=600r/minn=Vc/n d=1433r/min取 n=1500r/min粗铣？35孔的转速精铣？35孔的转速粗铣？60孔的转速精铣？60孔的转速参考文献3表7-4，取粗铣时每齿进给f Z为0.2mm，精铣时每齿进给f Z为0.15mm 进给速度:Vf= f Z Zn粗铣？35孔的进给：Vf=720mm/min精铣？35孔的进给：Vf=1620mm/min粗铣？60孔的进给：Vf=480mm/min精铣？60孔的进给：Vf

25、=1350mm/min粗加工走一刀，p=3.5mm 精加工走一刀，p=0.5mm第60、70道工序的加工程序：所有加工程序都基于将工件坐标系原点建立在直径为35mri的孔的中心这一前提条件下编制的。加工直径为35mm勺孔粗加工：O0001G00 G90 Z200G17 G42 GOO X0.0 Y 0.0 D01M03 S900G00 G43 Z26 H01G17 G94 G02 X0.0 Y 16.5 R8.25 F720G02 X0.0 Y 16.5 R16.5G02 XO.O Y 0.0 R8.25GOO G43 Z-2.0 H01G17 G94 G02 X0.0 Y 16.5 R8.2

26、5 F720G02 X0.0 Y 16.5 R16.5G02 X0.0 Y 0.0 R8.25G00 Z200G00 X200 Y 200G40 G90M30精加工：O0002G00 G90 Z200G17 G42 GOO X0.0 Y 0.0 D02M03 S1800G00 G43 Z-2.0 H02G17 G94 G02 X0.0 Y 16.5 R8.75 F1620G02 X0.0 Y 17.5 R17.5G02 X0.0 Y 0.0 R8.75G00 Z200G00 X200 Y 200G40 G90M30加工直径为60mm勺孔粗加工：O0003G00 G90 Z200G17 GOO

27、X459 Y 0.0 D03M03 S600M98 P31234G00 X100 Y100G40 G90M30OI234G00 G43 W-27 H03G17 G94 G02 X459 Y29 R14.5 F480G02 X459 Y29 R29G02 X459 Y 0.0 R14.5M99精加工：O0004G00 G90 Z200G17 GOO X459 Y 0.0 D04M03 S600GOO G43 W-2 H04G17 G94 G02 X459 Y29 R14.5 F480G02 X459 Y29 R29G02 X459 Y 0.0 R14.5GOO X100 Y100G40 G90M

28、304. 工序90粗铣凸台B、F面和工序100精铣凸台B F面。查文献1表2.3-21平面加工余量，ZB精 =lmm已知凸台B面的总余量为3mm故 粗加工余量为2mm粗铣的加工精度等级为IT9 IT11，取IT=10。可查得B面的公差为0.12mm F面 公差为 0.14mm XBs =2± 0.06mm,X F粗=42土 0.07mm余量校核：ZB精min=（ 3-0.1）-（ 2+0.06）=0.84mmZ F精min 二（42-0.07）-41=0.93mm经校核，B、F面余量足够。切削参数的选择：参考文献3表7-4，取粗铣时每齿进给f Z为0.2mm精铣时每齿进给f Z为0.

29、15mm 参考文献3表7-5，取粗铣时切削速度 Vc=45m/min,取精铣时切削速度为Vc=90m/mi n.速度转换：粗铣转速 n=Vc/ n d=1194r/min 取 n=1200r/min精铣转速 n=Vc/ n d=2866r/min 取 n=2900r/min进给速度:Vf= f Z Zn粗铣进给：Vf=960mm/min精铣进给：Vf=2180mm/min四、夹具设计本次设计的夹具为第 50道粗铣？60mn和？35mnt勺孔和第60道精铣？60mn和 ?35mm勺孔工序共用的夹具。该夹具适用与 XK6330数控铣床。1.确定设计方案这道工序是用立式数控铣床加工 ？60mn和？3

30、5mm勺两个通孔，所以从E、G面加工还是从 H、J面加工都可以。但是考虑到装夹定位时要用到两个孔的端面来进行定位，若是从 H、J 面加工，以E、G面定位的话，定位时由于零件中部的I面比E面低但又比G面高，会带来干 涉。故选用H J面定位，从E、G面加工。工件以H J面在夹具上定位，限制了三个自由度，再在零件右端以一定位块限制一个自 由度，左边用一 V形块限制两个自由度。从而将六个自由度都限制，实现精准定位。为了保 证工件的刚性，在工件的中间部分增加一个辅助支承。在本工件加工时，工件局部要求与配件配作，用两个搭扣将两个零件固定在一起，以保证在加工过程中两工件间的相对位置没有因加工时的冲击振动而发

31、生变化，保证加工的形状 精度。本工件的夹紧方案，考虑到利用切削力来辅助夹紧，故从工件的上方以一压块在工件的 中心位置即辅助支承的位置向下压紧工件。这样保证了夹紧力靠近支承点的夹紧原则，减小 了工件的变形，保持工件加工时在夹具中的位置。2. 夹紧力的计算夹紧力的计算公式：F 夹=KFF夹一一夹紧力。F切削力K安全系数。在上式中，由于切削力与夹紧力同向，查文献3可知安全系数K取2.5。34紬加U鮮躺抻沖2 xWP厂為式中兄一B8周税聊力N b61削条精变时賄力炉正載M81 矩 Nf?»«* kWc八臥 加 臥八fFKKK«9U-iot加町0 5臥”叽糾八盯的*Z ft

32、 W »钱刀英m刀昇州Cf“PIfS SSOMPi铁刀廉站僉"50l0J5L10.21.3Xflfll |77J0.S50.1LI01.1Ht1.40J5O.M00.37Mfl1371.0o.n04600.8S立e刀11610J5O«BSQMo.nX3K(371.00J2O.M00.8tOAtX、fif(fe&0K«刀血金24 SO1.1040.80.11.1Xl«(37140.7!0.8S0(MGco,童4411.00J：046004$H B HlCt!8NhTl(141HB>用et刀ejae21380.92OeFIi.o0X.1S.t ft刀Mfl1041.0040J500.18 刀5J40.90J4i.e0L0KUBft 刀5691.0Q.Bo.«0S9BOftJJ. 乂优刀. aat刀.w*艮m断q刀仙294LO0<650430043WffWttClSOHB)壮161.00.75】0«2L3立铁刀Rift刀.切IB入切麻糠刀2941.00J20.16«046由上表公式算出铣削力的计算公式为:Cf pXf fYf wUfZ ,F znkFzdoqF nWF已知：P=3.5f =0.2W =480Z=4n =600CF =569X