连杆的机械加工工艺及夹具设计(含图纸)

1、word word 文档 可自由复制编辑课程设计题目：连杆的机械加工工艺及夹具设计连杆加工说明书目录3 TOC o 1-5 h z 本课题的意义、目的3机械制造工艺在国内的发展概况3机械制造工艺在国外的发展概况3机床夹具的定义及发展趋势3机床夹具的定义3机床夹具的发展趋势3本课题应解决的主要问题及技术要求4本课题的主要问题4本课题的技术要求44零件的作用4零件的工艺分析46确定毛坯的制造形式6基准的选择6粗基准的选择6精基准的选择 TOC o 1-5 h z 工艺路线的拟定及工艺方案的分析与比较6工艺路线的拟定6工艺方案的比较与分析6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 7毛坯尺寸的确定，画

2、毛坯图加工两凸面8钻 7.94mm孔 8钻 3.7mm孔 8加工 1mm槽面 8钻 3.5mm螺纹孔 8钻 2.5mm孔 9时间定额计算910 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 精 铣 连 杆 两 端 面 的 夹 具 设 计 101.1 铣床夹具定位方案的确定10铣床夹具的夹紧机构的确定11铣床夹具对刀装置的确定11铣床夹具的结构分析11 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 五、总结13 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 六、参考文献14一、绪论本

3、课题的意义、目的机械制造业是一个古老而永远充满生命力的行业。随着现代工业的发展，对机械产品的要求越来越高，机械制造工艺也在日新月异地发展。资料表明，优秀的工艺工程师在发达国家十分稀缺，因为培养工艺工程师需要长时间的磨练，不可能一蹴而就。这次课程设计，就是旨在进行一次大练兵。当然， 不可能期望通过一次课程设计就成为合格的工程师，但起码可以籍此踏入机械制造与自动化专业的门槛。机械制造工艺在国内的发展概况随着我国装备制造业的发展，特别是结合国家重大装备研制与技术引进、技术改造，制造业总体工艺水平和综合制造能力得到了新的提高。我国已掌握了一批重大装备的成套制造工艺技术，对规模制造产品，能较快地形成规模

4、化、集成化的工艺结构与制造能力，装备制造业的机床数控化率有了较大的提高，产品装配工艺有新的突破，在铸造、锻压、热处理、电镀等行业普遍推行专业化生产，涌现出许多较高水平的工艺创新成果。我国机械制造工艺虽然取得了长足进步，但与发达国家先进工艺相比，在技术方面还存在着相当大的差距，主要表现在“两低”、 “两高” 。 “两低” ：一是产品零件精度低，二是生产效率低；“两高” ：一是工艺消耗高，二是环境污染大。我国机械制造业正面临着一个快速发展的重大机遇。针对如何抓住机遇快速发展问题，原机械工业部副部长、中国机械制造工艺协会高级顾问陆燕荪认为核心问题是产业结构的调整。机械制造工艺在国外的发展概况进入 2

5、1 世纪，发达国家把机械制造工艺置于更为优先发展的重要地位，机械制造工艺的基础地位毫不动摇。机械制造工艺位居工业的核心地位，担负着为国民经济发展和国防建设提供技 术装备的重任，是工业化国家的主导产业。工业发达国家不断加大对机械制造工艺的研发投入，持续加强核心技术创新，增强高技术在机械制造工艺发展中的影响力和渗透力，从而更加凸显了现代机械制造工艺对于推动产业技术升级和国民经济发展的重要性。极端制造技术将成为制造技术发展的重要领域。极端制造是指在极端条件下，制造极端尺度或极高功能的器件和功能系统，集中体现在微细制造、超精密制造和巨系统制造。不断提升系统设计、成套制造的能力，是机械制造工艺的重要发展

6、方向。不断强化系统设计、成套制造的能力，是国际机械制造工艺的一个重要发展方向。在机械制造工艺的发展过程中，各国越来越重视以保护环境和提高生活质量为核心的产品开发、生产流程和作业。产业集群成为培育产业竞争力的重要基础性环节。20 世纪 90 年代以来，全球机械制造工艺的集群化趋势不断发展。机床夹具的定义及发展趋势机床夹具的定义在机械制造过程中，用来固定加工对象，使其占有正确的位置，以便接受施工，检测的装置，都可统称为“夹具”。机床夹具为机床的一种附加装置，安装工件后使之获得相对于机床或刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。机床夹具的发展趋势夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现

7、在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。它主要表现在以下几个方面：加强机床夹具的三化工作：为了加速新产品的投产，简化设计

8、工作，加速工艺装备的准备工作，以获得良好的技术经济效果，必须重视机床夹具的标准化，系列化和通用化工作。大力研制推广实用新型机床夹具：在单件，小批生产或新产品试制中，应推广使用组合夹具和半组合夹具。在多品种，中小批生产中，应大力推广使用可调夹具，尤其是成组夹具。提高夹具的机械化，自动化水平：近十几年来，高效，自动化夹具得到了迅速的发展。主要原因是：一方面是由于数控机床，组合机床及其它高效自动化机床的出现，要求夹具能适应机床的要求，才能更好的发挥机床的作用本课题应解决的主要问题及技术要求本课题的主要问题连杆零件的机加工工艺、工装设计。本课题的技术要求连杆应按经规定程序批准的产品图样及技术文件制造；

9、连杆不加工表面应光洁，不允许有裂纹、折叠、折痕、结疤、氧化皮及因金属未充满锻模而产生的缺陷；杆身部位不允许有切边拉伤；铸件有倾斜的部位、其尺寸公差带应沿倾斜面对称配置；连杆应采用灰铸铁HT200（一般为：2.6% 3.6% C,1.2% 3.0% Si,0.4% 1.2% Mn, 0.3%P,0.15% S； 高强度铸铁，硬度 163-255 HBS）制造。同一连杆上的硬度差应不大于35 HBS；铸件应清除浇冒口、飞刺等。非加工表面上的浇冒口残留量要铲平、磨光，达到表面质量要求。铸件非加工表面的粗糙度，砂型铸造R，不大于50 m；零件加工表面上，不应有划痕、擦伤等损伤零件表面的缺陷；铸件非加工

10、表面上的铸字和标志应清晰可辨，位置和字体应符合图样要求；未注形状公差应符合GB1184-2000；未标注尺寸公差应该按照GB/T1804-m 。二、零件的工艺分析零件的作用此连杆可用于许多地方，与其他连杆机构结合。连杆的功能决定了它既是传力构件，又是运动件， 可以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。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、结构设计、热处理及表面强化

11、等因素来确保连杆的可靠性。mm为配合面，有较高精度。零件的工艺分析该零件是属于连杆机构，形状不规则，尺寸精度、形位精度要求不高，零件的主要技术要求分析如下：（见附图1 ）两个 7.94mm孔的孔面平行度应为100:0.1 ； 7.94mm孔与外圆之间的同轴度为0.006 ；主要保证连杆能正确的与其他零件配合，因此必须保证 7.94mm，还有上下二孔之间的中心线距离39.5 0.1mm；铸件要求不能有砂眼、疏松等缺陷，以保证零件的强度、硬度及刚度，在外力的作用下，不致于发生意外事故。附图 1三、工艺规程的设计确定毛坯的制造形式HT200（灰铸HT200（灰铸铁 ） ，毛坯的尺寸精度要求为IT 7

12、 8 级。基准的选择根据零件图纸及零件的使用情况分析，知 7.94mm孔， 2.5mm孔， 3.7mm孔， 3.5mm螺纹孔，1mm槽等均应通过正确的定位才能保证，故对基准的选择应予以分析。粗基准的选择按照粗基准的选择原则，为保证不加工表面的和加工表面的位置要求，应选择不加工表面为粗基准，故此处选择杆壁左侧（无凸出）为第一毛基准；在加工 7.94mm 孔时，为保证孔壁均匀，选择 12mm的外圆表面为第二毛基准。精基准的选择在 7.94mm两孔加工以后，各工序则以该孔为定位精基准。这样就满足了基准重合的原则和互为基准的原则。在加工某些表面时，可能会出现基准不重合，这时需要进行尺寸链的换算。工艺路

13、线的拟定及工艺方案的分析与比较工艺路线的拟定为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。由于生产纲领为大量生产，所以采用通用机床配以专用的工、夹、量具，并考虑工序集中，以提高生产率和减少机床数量，使生产成本下降。工艺路线方案一：热处理时效，整形工艺路线方案一：热处理时效，整形工序：同时铣2- 12 的一端面同时铣2- 12 的另一端面粗铣2-12至2- 10精铣2-10一端面精铣2-10另一端面钻扩铰 2- 7.94 孔倒角钻M3.5 底孔，扩孔至 3.7铣1mm槽加工螺纹M3.5钻 2.5 孔去毛刺检验热处理时效，整形工序：钻孔，扩至2- 7.94拉孔

14、铣大头，定位凸台夹外圆粗、精车内孔及其端面2- 7.94倒角以内孔为基准铣下端面工件装夹在工装上，铣上端面钻 2.5 孔去毛刺铣1mm槽钻 3.7 孔，加工螺纹M3.5去毛刺检验3.3.2 工艺方案的比较与分析方案一是先加工铸件两侧的四个端面，再在钻床上加工出孔。因为同一侧的两个端面一次铣出，可以有很好的平行度，然后再以端面定位，用滑注钻模的钻套定中心，用钻模板直接压紧，也得到很好的孔与端面的垂直度，并且是先钻M3.5 再扩孔至3.7 。方案二是先钻两头的孔，其次在粗精车端面，用车削的方法, 在车端面的同时将孔一并完成，这样也可以较好的保证孔与端面的垂直度。后面的工序均以孔及端面定位，故基准是

15、重合的，两方案在这点是相同的。选择方案时考虑到零件的大量生产，工厂的具体条件和加工简便等因素，如设备，能否借用工、夹、量具等。所以本次设计我们选择方案一。毛坯为铸铁件，清理后退火处理，以消除铸件的内应力及改善机械加工性能。在毛坯车间初步加工，达到毛坯的技术要求，然后送到机械加工车间来加工。所以工序为：热处理时效整形同时铣2- 12 的一端面同时铣2- 12 的另一端面粗铣4-12至 4- 10精铣2-10一端面精铣2-10另一端面钻扩铰 2- 7.94 孔倒角2-7.94 孔 TOC o 1-5 h z 钻M3.5 底孔，扩孔至 3.7铣1mm槽加工螺纹M3.5钻 2.5 孔去毛刺检验根据此工

16、序安排，编出机械加工工艺过程卡及工序卡片。附表 1：机械加工工艺过程卡；附表2 15：机械加工工序卡。3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定毛坯尺寸的确定，画毛坯图此连杆材料为HT200（灰铸铁）。由于产品的形状简单，生产纲领是大量生产，所以毛坯选用金属型铸造。毛坯铸出后应进行时效处理，以消除铸件在铸造过程中产生的内应力，减少工件的变形。由文献表 2-1 ，该种铸件的尺寸公差等级CT为 8 10，加工余量等级RMA为 F 级。故取CT为 9 级，RMA为 F 级。由文献表 2-6 可用查表法确定各表面的总余量，但由于用查表法所确定的总余量与生产实际情况有些差距，故还应根据工厂具体情况进

17、行适当的调整。由文献表 2-3 可查出铸件主要尺寸的公差，现将调整后的主要毛坯尺寸及公差，如附表附表 16 主要毛坯尺寸及公差（ 附表 16 主要毛坯尺寸及公差（ 见附图 2） ：主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CT14两端面51.53+357.521 槽面11+131 7.94 的端面142+2181.6(mm)附图 2加工凸面凸面由粗铣、精铣两次加工完成，采用三面刃圆盘铣刀（高速钢）， 铣刀的规格为 1253 13.5 。由文献表2-4 ，查得精加工余量为0.5mm，由于两凸面较小，根据实际情况将其调整为0.35 ，故其粗加工余量为（2.75-0.35）mm=2.4mm 。由文献表 2

18、.4-73 ，取粗铣的每齿进给量为0.2mm/z，取精铣的每转进给量为0.5mm/r ，粗铣走刀一次 p=2.4mm，精铣走刀一次 p=0.35mm。由文献 表 3.1-74 ，取粗、精铣的主轴转速分别为150r/min 和 300r/min ，又由前面选定的刀具直径 125mm，故相应的切削速度分别为： 粗 = Dn/1000= 3 1253 150/1000m/min=58.9 m/min 精 = Dn/1000= 3 1253 300/1000m/min=117.8 m/min校核机床的功率（只需校核粗加工即可）由文献表 2.4-96 ，得切削功率Pm为：Pm=92.43 10-5d p

19、ZnKpm取 Z=16， n=150/60=2.5r/s ， e =18mm， f =0.2mm/z ， ap=2.4mm，而Kpm=Kv2 KFZ由文献表 2.4-94 可知 Kv=1， KFZ=1，故 Kpm=1，所以Pm=92.43 10-53 1250.14 3 180.863 0.2 0.723 2.4 3 163 2.5 3 1kW=0.66KW其所耗功率小于机床功率，故可用。钻 7.94mm孔采用直径为 7.94mm的高速钢钻头加工，尺寸39.5 0.1mm由钻模保证。由文献表 2.4-38 ，取进给量f=0.3mm/r ，由文献表 2.4-41 ，用插入法求得钻 7.94mm孔

20、的切削速度为 =0.457m/s=27.42m/min由此算出转速为n=1000 / D=10003 27.42/ 3 7.94 r/min =1099r/min按机床实际转速取n=1100 r/min ，则实际切削速度为： = Dn/1000= 3 7.94 3 1100/1000 r/min =27.42m/min钻 3.7mm孔采用直径为 3.7mm的高速钢钻头加工，尺寸8mm由钻模保证。由文献表2.4-38 ，取进给量f=0.3mm/r ，由文献表2.4-41 ，用插入法求得钻 3.7mm孔的切削速度为 =0.227m/s=13.62m/min ，由此算出转速为：n=1000 / D=

21、10003 13.62/ 3 3.7 r/min =1172r/min按机床实际转速取n=1200 r/min ，则实际切削速度为： = Dn/1000= 3 3.7 3 1200/1000 r/min =13.94m/min加工1mm槽面1mm的槽面可用变速钢三面刃铣刀加工，由前定余量为1mm故可一次铣出，铣刀规格为 12012。由文献 表 2.4-73 ，取每齿进给量为0.15mm/z， p=2mm；由文献表3.1-74 ，取主轴转速为 190r/min ，则相应的切削速度为 = Dn/1000= 3 1203 190/1000m/min=71.59 m/min钻 3.5mm螺纹孔采用直径

22、为 3.5mm的高速钢钻头加工，尺寸30由钻模保证。由文献 表 2.4-38 ，取进给量f=0.3mm/r ，由文献 表 2.4-41 ， 用插入法求得钻 3.5mm孔的切削速度为 =0.32m/s=19.52m/min ， 由此算出转速为 n=1000 / D=10003 19.52/ 3 3.5 r/min =1776r/min按机床实际转速取n=1800 r/min ，则实际切削速度为：= Dn/1000= 3 3.5 3 1800/1000 m/min =19.78m/min钻 2.5mm孔采用直径为 2.5mm的高速钢钻头加工，尺寸30由钻模保证。由文献表 2.4-38 ，取进给量f

23、=0.3mm/r ，由文献表 2.4-41 ， 用插入法求得钻 2.5mm孔的切削速度为 =0.225m/s=13.5m/min ， 由此算出转速为n=1000 / D=10003 13.5/ 3 2.5 r/min =1720r/min按机床实际转速取n=1700 r/min ，则实际切削速度为： = Dn/1000= 3 2.5 3 1700/1000 r/min =13.35m/min时间定额计算根据设计要求，现计算其中一道工序，以钻 2.5mm孔为例，计算其时间定额：机动时间由文献表 2.5-7 得钻孔的计算公式为t= （ l+l 1+l 2） /fn式中 l 1=（ D/2）3 co

24、tKy+ （ 1 2） ，l 2=1 4，这里取3，l=12 ， l 2=2， f=0.3 ， n=1700，l 1=（ 2.5/2 ）3 cot （ 30 /2 ） +1=2.2所以t=（ 12+2.2+3 ） /0.3 3 1700 min =0.0337minTb=2t=2 3 0.0337 min =0.0674min辅助时间由文献表 2.5-41 确定开停车0.015min升降钻杆0.015min主轴运转0.02min清除铁屑0.04min卡尺测量0.10min装卸工件时间由文献表 2.5-42 取 1min所以辅助时间） min=1.19minT =( ） min=1.19minC

25、. 作业时间TB= Tb+ T =（ 0.0674+1.19 ） min=1.2574min常量工作场地时间Ts由文献 , 取 =3%,则Ts= T B =1.2574 3 3% min =0.0377min休息与生理需要时间Tr由文献 , 取 =3%,则Tr=TB =1.2574 3 3% min =0.0377min单件时间Tp= T + Tb+ Ts+ Tr= ( 1.19+0.0674+0.0377+0.0377 ) min=1.3328min四、夹具设计精 铣 连 杆 两 端 面 的 夹 具 设 计连杆端面是整个连杆加工过程的主要定位基准, 应首先加工出来。由零件图可知, 连杆大小头

26、端, 但其精度要求不同。若在铣大小头端面时, 也按不同的要求加工, 会增加夹具制造与机床调整的复杂性。故在加工中使大小头端面处在同一平面上, 简化了后续工序的夹具结构 , 减少了机床的调整工作。1.1 铣床夹具定位方案的确定根据六点定位原理, 对本道工序的加工定位采用完全定位。其中 , 选用连杆的大小头孔端面作为主要定位基准, 使零件的支承面积大, 定位稳定, 装夹方便。同时也符合精基准选择时应注意的基准重合原则。这个面定位共消除了3 个自由度。再次, 选用连杆大、小头孔上下顶面作为第二定位基准, 压紧定位不仅便于在加工过程中实现基准统一 , 而且装夹方便, 端面与大头孔中心线的垂直度要求也能

27、很好的保证, 两端面的距离要求在加工中实现基准重合, 从而减少加工误差。另外 , 采用互为基准反复加工的办法 , 对连杆的两个端面进行加工。在定位元件的选择上, 为满足六个自由度完全定位要求, 分别对三个定位元件进行设计：1 ）首先在第一定位面, 考虑到夹具加工性及夹具在使用过程中出现的磨损, 故采用圆形支承板进行定位。支承板用螺钉安装在夹具底板上, 然后再加工支承板面，保证与机床的平行度要求。支撑板不但可以很容易地保证支承面对夹具底板面的平行度, 而且这样磨损后还可以替换降低夹具的制造费用。2）其次在第二定位面, 为消除两个自由度, 故采用固定V 形块和活动V 形块进行定位。以消除最后一个自

28、由度。具体请见图4。图 4 定位图铣床夹具的夹紧机构的确定夹紧装置是夹具的重要组成部分。因此在夹具设计过程中, 必须保证定位时获得的正确位置并使夹紧可靠, 适当 , 操作方便安全。而且结构力求简单, 紧凑 , 并尽可能地多采用标准件。根据夹紧力的作用方向应有利于工件准确定位的原则, 在铣削侧面时, 为保证端面与大头孔根据夹紧力的作用方向应有利于工件准确定位的原则中心线的垂直度要求, 故将夹紧力作用方向定在与定位销中心线相垂直的方向上。这个方向与工件刚度最大的方向也相一致, 使工件减少变形。为了适合大批生产的要求，所以本设计采用了气动夹紧机构，而且采用两个一起加工，既满足了大批量生产的要求，而且

29、操作方便，又节省了时间提高了生产率。铣床夹具对刀装置的确定对刀装置用以确定夹具相对于刀具的位置。铣床夹具的对刀装置主要由对刀块和塞尺构成。本道工序是铣平面, 故采用用于加工平面的高度对刀块。铣床夹具的结构分析根据工件, 定位元件, 夹紧装置和对刀块在总体上的配置来确定夹具体的外形尺寸。夹具体上安装有平面定位元件（ 两个支承板，每个支承板分为三段以便屑。）, 固定V形块、活动 V形块和圆形平面对刀块。三者组合共同作为该夹具的定位元件. 对于支承板和对刀块都有较高的尺寸和位置精度要求. 其中 , 支承板与工件接触的平面与夹具体底座平行。所有的支承板与夹具体都采用普通螺丝钉进行联接，一旦支承板受磨损

30、，可拆换。至于活动V 形块，因在加工过程中它必须要沿着工件长度方向左右移动。为了保证夹紧后良好的对中性，故在夹具体上沿着 V形块的两侧安装了两块移动导向板。导向板与工件接触的内表面与夹具横向轴线应保持较高的平行度。导向板的定位采用圆柱销。夹紧结构也较为方便，采用汽缸推动夹紧机构，当工件被放在夹具体的支承板平面上后，通过气动装置，推动压板，压板在推动活动V 形块，沿着导向面夹紧工件。在工件加工过程结束后 , 气压降低，压板在弹簧的拉力下后退，然后就可以取下工件，在装夹下个零件。因为该铣床夹具要承受较大的切削力，因此要有足够的稳定性。为此通过两个定位键与铣床工作台的T 形槽相配合来确定夹具在机床上

31、的方位。上图中定位键与夹具体的配合采用H7/h6。另外在该夹具体的两头设有耳座，可通过螺栓将夹具牢固地紧固在机床的工作台上。形块设计如下：形块是两个定位平面间具有一定夹角的一种定位元件。V 形块工作面间夹角常取60o、 90o和120o，此时采用应用最多的是90o角。形块结构尺寸主要根据工件定位基准直径来确定，并应确定定位高度T。因为当 V 形块加工完毕后需将心轴放在V 形块上， 安尺寸 T 综合检验V 形块的加工精度。当 =60o时T= H+D-0.867N ；当 =90o时T= H+0.707D-0.5N ；当 =120o时T=H-0.578D-0.289N ；式中H V形块高度；D 工件定位基准直径；V 形块定位部分宽度，该尺寸可供划线和粗加工时使用。V 形块尺寸DNT数量47525490275111381202夹具设计的结构如图5 所示5 夹具图五、总结课程设计是培养学生综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。回顾这次课程设计，从选题到定稿，从理论到实践，在这近半年里，可以说得是苦多于甜。通过本次课程设计，不