连杆机械加工工艺及铣面夹具设计.docx

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连杆机械加工工艺及铣面夹具设计

毕业设计（论文）

连杆机械加工工艺铣面夹具设计

所在学院

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指导老师

年月日

诚信承诺

我谨在此承诺：

本人所写的毕业论文《XXXXXXXX》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。

承诺人（签名）：

年月日

摘要

本设计是基于连杆零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。

连杆零件的主要加工表面是平面及孔系。

一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。

因此，本设计遵循先面后孔的原则。

并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。

主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，再以顶平面与支承孔系定位加工出工艺孔。

在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。

支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔。

整个加工过程均选用组合机床。

夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用气动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁，因此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工，能够满足设计要求。

关键词：

连杆类零件；工艺；夹具；

目录

摘要I

目录II

序言1

第1章零件的分析1

1.1零件的作用1

1.2零件的工艺分析1

第2章工艺规程设计2

2.1确定毛坯的制造形成2

2.2基准的选择2

2.3制定工艺路线2

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定3

2.5确定切削用量及基本工时5

第3章夹具设计9

3.1问题的提出9

3.2夹具设计9

3.2.1定位基准的选择9

3.2.2切削力和夹紧力计算9

3.2.3定位误差分析11

3.2.4夹具设计及操作的简要说明12

总结13

参考文献14

致谢15

序言

机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们的大学生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。

第1章零件的分析

1.1零件的作用

题目所给的零件是车床的连杆。

它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。

1.2零件的工艺分析

车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。

分述如下：

1.以φ38mm孔为中心的加工表面

这一组加工表面包括：

φ38H7mm的孔，以及φ50mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为φ38H7mm通孔。

2.以φ19mm孔为中心的加工表面

3.铣宽度14.5的两侧面铣宽度24的两侧面

由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。

第2章工艺规程设计

2.1确定毛坯的制造形成

零件材料为HT200。

考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。

2.2基准的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。

（1）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，现选取φ27孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个φ50作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。

（2）精基准的选择。

主要应该考虑基准重合的问题。

当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。

2.3制定工艺路线

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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1.工艺路线方案一

工序一粗、钻、扩、铰、精铰φ27、φ19孔

工序二粗、精铣φ27、φ19孔下端面。

工序三粗、精铣φ27孔上端面

工序四粗、精铣φ19孔上端面

工序五铣拔叉孔侧面

工序六切断。

工序七钻铰锥孔。

工序八检查。

上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔，对设备有一定要求。

且看另一个方案。

2.工艺路线方案二

工序一粗、精铣φ27孔上端面。

工序二粗、精铣φ27孔下端面。

工序三钻、扩、铰、精铰φ27孔。

工序四钻、扩、铰、精铰φ19孔。

工序五粗、精铣φ19孔上端面

工序六粗、精铣φ19孔下端面。

工序七切断。

工序八铣螺纹孔端面。

工序九钻铰锥孔。

工序十检查。

上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。

再看另一方案。

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

”车床连杆”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，铸造毛坯。

据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

1.外圆表面（φ50）

考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，

没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。

2.外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ38，φ60端面）。

查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》）表3.1～26，取φ38，φ60端面长度余量均为2.5（均为双边加工）

铣削加工余量为：

粗铣2mm

半精铣0.7mm

3.内孔（φ60已铸成φ50的孔）

查《工艺手册》表2.2～2.5，为了节省材料，取φ60孔已铸成孔长度余量为3，即铸成孔半径为50mm。

工序尺寸加工余量：

钻孔5mm

扩孔0.5mm

铰孔0.1mm

精铰0mm

同上，零件φ38的孔也已铸出φ19的孔。

工序尺寸加工余量：

钻孔至φ23余量为8mm

扩孔钻1.8mm

粗铰孔0.14mm

精铰孔0.06mm

4.槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量

铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。

工序尺寸加工余量：

粗铣端面2.1mm

半精铣0.7mm

精铣0.2mm

5.螺纹孔顶面加工余量

铸出螺纹孔顶面至φ38孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4mm

工序尺寸加工余量：

粗铣顶面3.1mm

半精铣0.7mm

精铣0.2mm

6.其他尺寸直接铸造得到

由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。

因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。

2.5确定切削用量及基本工时

工序一以φ50外圆为粗基准，粗铣φ27孔上下端面。

1.加工条件

工件材料：

HT200,σb=0.16GPaHB=200~241,铸造。

加工要求：

粗铣φ27孔上下端面。

机床：

X53立式铣床。

刀具：

W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径do=80mm。

选择刀具前角γo＝0°后角αo＝19°，副后角αo’=10°，刀齿斜角λs=－19°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1.5mm。

2.切削用量

1）铣削深度

因为切削量较小，故可以选择ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量

机床功率为10kw。

查《切削手册》f=0.08~0.19mm/z。

由于是对称铣，选较小量f=0.19mm/z。

3）查后刀面最大磨损及寿命

查《机械切削用量手册》表8，寿命T=180min

4）计算切削速度按《2》表14，

V=1.84

n=7.32

=6.44

5）计算基本工时

tm＝L/Vf=（90+36）/6.44=6.99min。

工序二精铣φ27孔上下端面。

1.加工条件

工件材料：

HT200,σb=0.16GPaHB=200~241,铸造。

加工要求：

精铣φ38上下端面。

机床：

X6140卧式铣床。

刀具：

W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径do=80mm。

选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。

2.切削用量

1）铣削深度

因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量

机床功率为7.5kw。

查《切削手册》表5f=0.14~0.24mm/z。

由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/z。

3）查后刀面最大磨损及寿命

查《切削手册》表8，寿命T=180min

4）计算切削速度按《切削手册》表14，查得Vf＝6.44mm/s，

5）计算基本工时

tm＝L+182/Vf=（2+182）/6.44=5.9min。

工序三以φ27孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ27孔，孔的精度达到IT7。

1.选择钻床及钻头

选择Z5138A钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=23mm，钻头采用双头刃磨法，

2.选择切削用量

（1）决定进给量

由do=23mm,查《2》表5

按钻头

按机床强度查[1]表10.1-2选择

最终决定选择机床已有的进给量

（2）耐用度　

查[2]表9

T=4500s=75min

　（3）切削速度

查《1》表10.1-2

n=50-2000r/min取n=1000r/min.

3.计算工时

由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。

扩铰和精铰的切削用量如下：

扩钻：

选高速钢扩孔钻

铰孔：

选高速钢铰刀

精铰：

选高速钢铰刀

工序四以φ27孔为精基准，钻、粗镗、精镗φ60孔，保证孔的精度达到IT7。

1.选择钻头

选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=55mm，钻头采用双头刃磨法。

选择Z5163A钻床n=22.4~1000r/min,f=0.063~1.2mm/r.

2.选择切削用量

（1）决定进给量

查《2》表5钻头进给量

按钻头强度选择按机床强度选择

最终决定选择Z5163A机床已有的进给量

（2）计算工时

选择n=600r/min所以　

3.选择镗刀

选择高速钢镗刀，粗镗时do=59.9mm

选择卧式镗床T68,

粗镗时v=20-35m/min,f=0.3-1.0mm/r

精镗时v=19-30m/min,f=0.19-0.5mm/r