机械制造技术课程设计-连杆加工工艺规程及钻M8螺纹底孔夹具设计

目录TOC\o"1-3"\h\u23692第1章计算生产纲领、确定生产类型 计算生产纲领、确定生产类型全套图纸加V信153893706或扣33463894111.1生产纲领生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的生产纲领按下式计算。N=Qn(1+a+)式中：N——零件的生产纲领（件/年）Q——机器产品的年产量（台/年）n——每台产品中该零件的数量（件/台）a——备品百分率——废品百分率1.2生产效率分析

1）标准工时：标准工时=标准作业时间+辅助时间

a\标准工时：标准工时=生产一个良品的作业时间。b\标准工时=正常工时+宽放时间=正常工时×（1+宽放率）c\工厂使用的宽放率一般在10%～20%，对一些特殊的工种，如体力消耗较大的工种，宽放率可适当放宽一些d\正常工时是人工操作单元工时+机器自动作业工时的总和。2生产率＝（产出数量×标准工时）÷（日工作小时×直接人工数）×100%

1.3生产类型根据生产纲领的大小，可分为三种不同的生产类型：1.单件生产：少量地制造不同结构和尺寸的产品，且很少重复。如新产品试制，专用设备和修配件的制造等。2.成批生产：产品数量较大，一年中分批地制造相同的产品，生产呈周期性重复。而小批生产接近于单件生产，大批生产接近于大量生产。3.大量生产：当一种零件或产品数量很大，而在大多数工作地点经常是重复性地进行相同的工序。生产类型的判别要根据零件的生产数量（生产纲领）及其自身特点，具体情况见表1-1。表1-1：生产类型与生产纲领的关系生产类型重型（零件质量大于2000kg）中型（零件质量为100-2000kg）轻型（零件质量小于100kg）单件生产小于等于5小于等于20小于等于100小批生产5-10020-200100-500中批生产100-300200-500500-5000大批生产300-1000500-50005000-50000大量生产大于1000大于5000大于50000第2章零件分析2.1零件的作用题目所给的零件是连杆，连杆由连杆Ф25H8孔、Ф12H8孔、Ф70端面和Ф30端面等组成。连杆承受活塞销传来的气体作用力及其本身摆动和活塞组往复惯性力的作用，这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此连杆受到压缩、拉伸等交变载荷作用。连杆必须有足够的疲劳强度和结构刚度。疲劳强度不足，往往会造成连杆或连杆螺栓断裂，进而产生整机破坏的重大事故。若刚度不足，则会造成杆弯曲变形及连杆大头的失圆变形，导致活塞、汽缸、轴承和曲柄销等的偏磨。图2-1连杆零件图2.2零件的工艺分析1.连杆Φ25H8孔，粗糙度Ra1.62.连杆Φ12H8孔，粗糙度Ra3.23.连杆Φ70下端面（即基准A），粗糙度Ra3.24.连杆Φ70上端面，粗糙度Ra3.25.连杆Ф30下端面，粗糙度Ra6.36.连杆Ф30上端面，粗糙度Ra6.37.连杆Ф25H8孔与Ф12H8孔的中心距100，尺寸精度位置精度分析：连杆Φ70下端面为基准A，Φ25H8孔与基准A的垂直度公差0.05；连杆Φ25H8孔与Φ12H8孔的平行度公差0.10。第3章工艺规程设计3.1基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。3.1.1粗基准的选择原则1.如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2.如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3.如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4.选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5.粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。由粗基准选择原则及零件图知，选用连杆Ф70上端面、Ф30外圆及Ф70外圆作为定位粗基准。3.1.2精基准选择的原则1.用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。2.当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。3.当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。4.为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。5.有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。由精基准选择原则及零件图知，选用连杆Ф70下端面（即基准A）、Ф25H8孔和Ф12H8孔作为定位精基准。3.2制定加工工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工件集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工序01：锻造工序02：经调质处理，HRC50～55工序03：粗铣Ф70下端面；半精铣Ф70下端面；粗铣Ф30下端面工序04：粗铣Ф70上端面；半精铣Ф70上端面；粗铣Ф30上端面工序05：钻孔至Ф23；扩Ф23孔至Ф24.8；铰Ф24.8孔至Ф25H8工序06：钻孔至Ф11.8；铰Ф11.8孔至Ф12H8工序07：锪Ф10沉孔工序08：钻M8螺纹底孔Ф6.8工序09：攻M8螺纹工序10：去毛刺工序11：检验至图纸要求工序12：包装、入库3.3选择加工设备及工艺装备工序03：粗铣Ф70下端面；半精铣Ф70下端面；粗铣Ф30下端面；刀具：面铣刀；量具：游标卡尺；夹具：专用夹具；机床：立式铣床X51工序04：粗铣Ф70上端面；半精铣Ф70上端面；粗铣Ф30上端面；刀具：面铣刀；量具：游标卡尺；夹具：专用夹具；机床：立式铣床X51工序05：钻孔至Ф23；扩Ф23孔至Ф24.8；铰Ф24.8孔至Ф25H8；刀具：Ф23麻花钻、Ф24.8扩孔钻、Ф25H8铰刀；量具：锥柄圆柱塞规；夹具：专用夹具；机床：立式钻床Z525工序06：钻孔至Ф11.8；铰Ф11.8孔至Ф12H8；刀具：Ф11.8麻花钻、Ф12H8铰刀；量具：锥柄圆柱塞规；夹具：专用夹具；机床：立式钻床Z525工序07：锪Ф10沉孔；刀具：Ф10锪孔钻；量具：锥柄圆柱塞规；夹具：专用夹具；机床：立式钻床Z525工序08：钻M8螺纹底孔Ф6.8；刀具：Ф6.8麻花钻；量具：锥柄圆柱塞规；夹具：专用夹具；机床：立式钻床Z525工序09：攻M8螺纹；刀具：M8丝锥；量具：螺纹塞规；夹具：专用夹具；机床：立式钻床Z5253.4确定各工序的加工余量LG100B连杆材料为45钢，为锻造毛坯，依据《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25查出该零件余量是：厚度方向为1.7~2.2mm，水平方向为1.7~2.2mm。现厚度方向与水平方向均取2.0mm。图3-1连杆毛坯图第4章选择切削用量、确定时间定额工序03：粗铣Ф70下端面；半精铣Ф70下端面；粗铣Ф30下端面工步一：粗铣Ф70下端面1.选择刀具刀具选取硬质合金面铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量①决定铣削深度加工余量2.0mm，表面粗糙度Ra3.2，两步即粗铣——半精铣方可达到精度要求，粗铣单边余量Z=1.5mm，半精铣单边余量Z=0.5mm，此工步为粗铣，故②决定每次进给量及切削速度根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝3003.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工步二：半精铣Ф70下端面1.选择刀具刀具选取硬质合金面铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量①决定铣削深度加工余量2.0mm，表面粗糙度Ra3.2，两步即粗铣——半精铣方可达到精度要求，粗铣单边余量Z=1.5mm，半精铣单边余量Z=0.5mm，此工步为半精铣，故②决定每次进给量及切削速度根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝3803.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工步三：粗铣Ф30下端面1.选择刀具刀具选取硬质合金面铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量①决定铣削深度加工余量2.0mm，表面粗糙度Ra6.3，一步即可达到精度要求，故②决定每次进给量及切削速度根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝5903.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序04：粗铣Ф70上端面；半精铣Ф70上端面；粗铣Ф30上端面工步一：粗铣Ф70上端面1.选择刀具刀具选取硬质合金面铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量①决定铣削深度加工余量2.0mm，表面粗糙度Ra3.2，两步即粗铣——半精铣方可达到精度要求，粗铣单边余量Z=1.5mm，半精铣单边余量Z=0.5mm，此工步为粗铣，故②决定每次进给量及切削速度根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝3003.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工步二：半精铣Ф70上端面1.选择刀具刀具选取硬质合金面铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量①决定铣削深度加工余量2.0mm，表面粗糙度Ra3.2，两步即粗铣——半精铣方可达到精度要求，粗铣单边余量Z=1.5mm，半精铣单边余量Z=0.5mm，此工步为半精铣，故②决定每次进给量及切削速度根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝3803.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工步三：粗铣Ф30上端面1.选择刀具刀具选取硬质合金面铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量①决定铣削深度加工余量2.0mm，表面粗糙度Ra6.3，一步即可达到精度要求，故②决定每次进给量及切削速度根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝5903.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序05：钻孔至Ф23；扩Ф23孔至Ф24.8；铰Ф24.8孔至Ф25H8工步一：钻孔至Ф23确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为 工步二：扩Ф23孔至Ф24.8利用扩孔钻将Φ23孔至Φ24.8，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 ，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取则主轴转速为，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为 工步三：铰Ф24.8孔至Ф25H8确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取故实际切削速度为切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为工序06：钻孔至Ф11.8；铰Ф11.8孔至Ф12H8工步一：钻孔至Ф11.8确定进给量：根据参考文献15，P159，表4.2-14知，主轴进给量，根据参考文献15，P160，表4.2-16，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献15，P159，表4.2-15，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为 工步二：铰Ф11.8孔至Ф12H8确定进给量：根据参考文献15，P159，表4.2-14知，主轴进给量，根据参考文献15，P160，表4.2-16，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献15，P159，表4.2-15，取 故实际切削速度为切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为工序07：锪Ф10沉孔确定进给量：根据参考文献15，P159，表4.2-14知，主轴进给量，根据参考文献15，P160，表4.2-16，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献15，P159，表4.2-15，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为 工序08：钻M8螺纹底孔Ф6.8确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为 工序09：攻M8螺纹确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为第5章连杆钻床夹具我选择的夹具任务是：LG100B连杆钻M8螺纹底孔Ф6.8的夹具，选用机床：立式钻床Z525。5.1加工要求LG100B连杆钻M8螺纹底孔Ф6.8，粗糙度Ra12.5，精度要求不高，因此设计夹具时，主要考虑如何提高劳动生产率。5.2LG100B连杆夹具的夹紧机构1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。2.夹紧力的方向的确定：①夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。②夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。③夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。3.夹紧力的作用点的选择：①夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。②夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。③夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。④夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。4.选择夹紧机构：设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：①夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。②工件和夹具的变形必须在允许的范围内。③夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构④必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。⑤夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。⑥夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。选用螺栓螺母夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。5.2.1钻削力计算本夹具加工M8螺纹底孔Ф6.8，粗糙度Ra12.5，由《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-8知，由《简明机床夹具设计手册》表3-3得切削力计算公式：由钻M8螺纹底孔Ф6.8的工时计算知，，=0.28mm由《简明机床夹具设计手册》表3-3知即5.2.2夹紧力计算所需夹紧力，查表5得，，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=2.153，当计算K<2.5时，取K=2.5孔轴部分由M8螺母锁紧，查表得夹紧力为2550N夹紧力越大于钻削力，故夹紧可靠。5.3LG100B连杆夹具的定位在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。由于LG100B连杆所设计的为钻M8螺纹底孔Ф6.8的夹具，以LG100B连杆Ф70底面、Ф25H8孔和Ф12H8孔定位，本套设计定位方案，连杆Ф70底面与心轴Ф70端面相配合，限制三个自由度（即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动）；连杆Ф25H8孔与心轴Ф25f7外圆相配合限制两个自由度（即Y轴移动、Z轴移动），连杆Ф12H8孔与B型固定式定位销Ф12f7外圆相配合，限制一个自由度（即X轴转动），属于完全定位。5.4误差分析5.4.1定位误差工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的：1.工件在夹具中的定位、夹紧误差。2.夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。3.加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。5.4.2产生定位误差的原因1.基准不重合来带的定位误差：夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。2.间隙引起的定位误差在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。3.与夹具有关的因素产生的定位误差①定位基准面与定位元件表面的形状误差。②导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。③夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。④夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。5.4.3定位误差的计算1、移动时基准位移误差（式5-1）式中：————A型固定式定位销孔的最大偏差————A型固定式定位销孔的最小偏差————A型固定式定位销孔与A型固定式定位销最小配合间隙代入（式5-1）得：=0.033+0+0.02=0.053（mm)2、转角误差（式5-2）式中：————A型固定式定位销孔的最大偏差————A型固定式定位销孔的最小偏差————A型固定式定位销孔与A型固定式定位销最小配合间隙————B型固定式定位销孔的最大偏差————B型固定式定位销孔的最小偏差————B型固定式定位销孔与B型固定式定位销最小配合间隙其中：则代入（式5-2）得：则：≈0.0275°5.5引导装置本夹具加工M8螺纹底孔Ф6.8，粗糙度Ra12.5，由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-7知，一步钻削即可满足其精度要求，小批量生产，选用可换钻套，图5-1是标准可换钻套的结构，它凸缘上铣有台肩，钻套螺钉的台阶形部分压紧在此台肩上而防止可换钻套转动。松动螺钉，便可取出可换钻套。图5-1可换钻套 图5-2可换钻套的规格及主要尺寸 5.6绘制装配图1.装配图按1:1的比例绘制，根据工件在几个视图上的投影关系，分别画出其轮廓线。2.视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。3.安排定位元件。4.按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。5.布置对刀元件，连接元件；设计夹具体并完成夹具总图。6.标注必要的尺寸、配合、公差等①夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。②夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。③夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及公差。④夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。⑤各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。6.夹具装备图上应标注的技术要求①定位元件的定位面间相互位置精度。②定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。

③定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。

④各导向元件的工作面间的相互位置精度。⑤夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类的夹具图样资料。7.对零件编号，填写标题栏和零件明细表：每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。8.机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面：①保证加工精度这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和