设计连杆盖零件的机械加工工艺规程及工艺装备DOCWord文档下载推荐.docx
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学生通过训练,能根据被加工零件的加工要求,选择高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具,提高结构设计能力。
3.培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。
4.进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。
一、零件的分析
1、零件的作用
连杆盖零件,是汽车上的动力连接装置中的主要零件。
ф20孔与动力源配合起定心作用。
用ф81mm的半圆将动力传至输出装置。
零件的工艺分析
此零件为连杆盖合件之二-连杆盖,连杆盖的视图完整,尺寸、公差及技术要求齐全。
此零件形状结构较为简单,零件各表面的加工并不困难,但是基准孔Ø
81+0.0210mm以及小头孔要求表面粗糙度Ra1.6µ
m偏高。
基本思路为先加工大头孔再以其为基准来加工小头孔。
在小头孔中间的大的沟槽需要用R67mm具去加工,同样在加工大头孔内表面的沟槽时也要用特殊的R25mm的刀具去加工。
此外还应该注意:
1.该连杆盖为整体铸造成型,其外形可不在加工。
铸件尺寸公差,铸件尺寸公差分为16级,由于是中批量生产,毛坯制造方法采用金属模铸造,由机械加工工艺简明手册查得,铸件尺寸公差等级为13级。
2.连杆大端孔对A基准的平行度公差为0.01mm。
3.大端孔两端的台阶面对B基准的对称度公差为0.3mm。
4.小端孔中间的沟槽,对基准B的对称度为0.2mm。
5.铸件毛坯需要经过人工时效处理。
6.材料QT450-10。
7.采用2mm的锯片铣刀加工,也可以改为线切割加工,该道工序使的连杆大孔为一个不完整的半圆。
若采用线切割可减小加工缺陷,但是采用铣刀可以节约加工时间。
由于加工为中批量生产所以采用铣刀加工。
8.连杆大小头孔平行度的检验,可采用穿入专用心轴,在平台上用等高的V型块支撑连杆大头孔心轴,测量大头孔心轴在最高位置时两端的差值,其差值一半即为平行度误差。
二、确定毛坯,画毛坯——零件合图(附图二)
1、选择毛坯
根据零件材料确定毛坯为铸件。
为保证质量,减少加工质量,采用砂型铸造造。
这种铸件的精度,表面质量好,铸件的形状也可复杂一些,加工余量小,铸件的材料组织分布比较有利,因而机械强度较高,因此零件材料确定毛坯为铸件。
根据第一章有关表格及《铸造工手册》,确定外表面单边加工余量为3~4mm。
2、确定机械加工余量,毛坯尺寸和公差
参考文献[1]:
查表2-3、表2-4确定确定外表面单边加工余量为3~4mm。
根据表1-18,端面加工余量确定为4mm。
参考文献[1]表2.3,用查表法可得铸件主要尺寸的公差,如表2-1所示。
表2-1主要毛坯尺寸
主要加工尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
备注
Ф20孔
Ф20
5
Ф10
Ф81孔
Ф81
5.5
Ф70
零件厚度
43
2
47
大端耳座厚度
21.5
2.5
24
Ф40外圆柱面
Ф45
Ф50
15mm槽
15
3、零件的毛坯图(如附图二所示)
三、工艺规程设计
1、定位基准的选择
精基准的选择:
连杆盖为铸造零件,大圆的轴线是其设计基准也是装配基准,为避免由于基准不重合而产生的误差,大圆的轴线为定位基准,遵守“基准重合”的原则。
所以选用大圆的轴线为精基准,应先进行加工,因此应选圆孔Ф20为粗基准。
粗基准的选择:
连杆盖为铸造零件所以加工时应该根据“基面先行”原则,先加工精基准面,所以选用Φ10圆孔面为粗基准面,采用此种方法加工,夹紧方案简单可靠,操作方便。
2、零件表面加工方法的选择
该零件的加工面有内孔、端面、小孔及槽等,材料为QT450-10。
参考有关资料,其加工方法的选择如下:
毛坯的大端两端面应该互为基准加工,表面粗糙度为Ra3.2µ
m,需粗铣-半精铣。
大端孔Ø
81mm:
内表面粗糙度为Ra1.6µ
m,需进行粗镗-精镗。
小端孔Ø
20:
m,需进行扩-半精铰。
大端孔内沟槽:
表面粗糙度为Ra6.3µ
m,一次成型磨即可。
切割面:
表面粗糙度为Ra1.6µ
m,需精铣。
两台阶面;
底面为Ra6.3µ
m,侧面为Ra1.6µ
m,故采用粗铣台阶面后,对则面进行精铣并保证距离尺寸94mm,以及对称度0.3mmA。
两个螺纹孔的加工:
钻-铰孔。
小端孔的大沟槽采用R67mm的成型铣刀去加工。
大端孔内表面的沟槽采用R25的砂轮磨削。
小端孔里面的够槽用精细的镗刀加工。
在将连杆盖毛坯从大孔孔中间切开的时候采用2mm的锯片铣刀。
3、制定工艺路线
连杆的加工工艺路线一般是先进行外形的加工,再进行孔、槽等加工。
连杆的加工包括各侧面和端面的加工。
按照先加工基准面及先粗后精的原则,连杆盖加工可按下面工艺路线进行。
又因为此零件要求小批量生产,所以工序安排要求较集中。
工序10:
铸造毛坯。
工序20:
无损探伤,查是否有夹渣,气孔,疏松等缺陷。
工序30:
清理毛刺、飞边,涂漆。
工序40:
人工时效处理。
工序50:
划杆身中心线,以及大小端孔的中心线。
工序60:
按线加工,粗、精铣连杆大小端两平面,互为基准,保证尺寸43mm。
工序70:
重划大小端孔中心线,并选择一个面为基面。
工序80:
以基面定位,按线找正,粗镗大小头孔,分别为Ø
78±
0.05mm,
Ø
17±
0.05mm.
工序90:
以基面定位,按线找正,精镗大端孔到Ø
81mm。
并定其轴线为基准A。
工序100:
以大端孔、基面定位,借助侧面装夹工件,精镗小头孔至Ø
20mm。
并保证中心距为85mm,以及对基准A的平行度为0.01mm。
工序110:
磨大端孔内表面的沟槽砂轮R25mm,磨削深度2.5mm。
车倒角1*45度。
工序120:
以基面、侧面和小端孔定位装夹工件,按照大端孔的中心线用锯片铣刀将连杆切开,并对连杆做好标记。
工序130:
以基面、连杆体侧面和分割面装夹工件,铣削两个台阶面,保证台阶面的距离为94mm,深度3.5mm,以及对基准A的对称度为0.3mm。
钻两边的底孔Ø
10mm,保证中心距为110±
0.15。
工序140:
由钳工铰孔2-M12-6H。
工序150:
以连杆分割面、基面定位装夹,铣削沟槽宽15mm,R67mm的盘形铣刀。
对基准A的对称度为0.01mm。
工序160:
用微型铣刀铣内沟槽直径Ø
21mm,宽1.1mm,两沟槽距离37mm。
工序170:
车倒角0.5*45度。
工序180:
检查各个部分的尺寸和精度。
工序190:
组装入库。
四、工艺设计
1、选择加工设备及工艺装备
由于生产类型为中批量生产,故加工设备宜以通用机床为主,辅以少量专用机床。
其生产方式为以通用机床加专用夹具为主,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间的传送均有人工完成。
工序一:
粗、精铣连杆大小端两平面,考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题,应选铣床,故选常用的X5020B型立式铣床。
选A类可转位面铣刀(参考文献[1]表3-23)、专用夹具和游标卡尺。
工序二:
粗镗—精镗φ81,选用在卧式镗床上加工,故选用T611A型卧式镗床。
选用单刃镗刀(参考文献[1]表3-4),专用夹具和游标卡尺。
工序三:
粗镗—精镗φ20,选用在卧式镗床上加工,故选用T611A型卧式镗床。
选用单刃镗刀(参考文献[1]表3-4),专用夹具和游标卡尺、千分尺。
工序四:
粗磨削大端孔内表面的沟槽,选用的机床应使用范围较广为宜,故选常用的M2110内圆磨床,选R25mm砂轮(参考文献[3]表3-35)游标卡尺、千分尺。
工序五:
粗铣—精铣大端面槽,应选用卧式铣床,故选常用的X6012型卧式铣床即能满足加工要求。
选用锯片铣刀(参考文献[1]表3-14),专用夹具、游标卡尺。
工序六:
粗铣两台阶面,应选用立式铣床,故选常用的X5020B型立式铣床选用D=16mm高速钢直柄倒角刀(参考文献[1]表3-17)专用夹具,游标卡尺。
工序七:
钻两台阶面上螺纹底孔,扩孔,并铰螺纹,可在钻床上加工,故选Z512A立式钻床,选用莫氏锥柄麻花钻(参考文献[1]表3-4),硬质合金铰刀(参考文献[2]表3-15)专用夹具、塞规检查孔径。
工序八:
粗铣—精铣小端槽,应选用卧式铣床,故选常用的X6012型卧式铣床即能满足加工要求。
工序九:
粗车0.5*45度倒角选用的机床应使用范围较广为宜,故选常用的CA6140型车床,选YT15硬质合金车刀(参考文献[1]表3-23)、三爪卡盘和游标卡尺、千分尺。
2、确定工序尺寸
确定圆柱面的工序尺寸。
查表可以得出该零件各加工表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表:
由P62表4-29得:
粗、精铣连杆大小端两平面,左端面第一次粗铣到45.5mm,直接精铣到45mm。
翻转右端面第一次粗铣43.5mm,第二次精铣到43mm。
由P65表2-46得:
粗镗—精镗φ81,第一次粗镗2.5mm,第二次粗镗2.5mm精镗削0.5mm。
由P46表2-39得:
粗镗—精镗Φ20,第一次粗镗2.5mm,第二次粗镗2mm精镗削0.5mm。
由P62表2-39得:
粗磨削大端孔内表面的沟槽,第一次粗磨1.5mm,第二次粗车1mm。
由P45表2-36得:
粗铣—精铣大端面槽,直接铣到所需尺寸。
由P71表1-26得:
粗铣两台阶面,粗铣的加工余量为2.5mm。
由P41表2-26得:
钻两台阶面上螺纹底孔,钻孔为φ10mm,扩到φ11.4mm,铰削余量为0.6mm。
粗铣—精铣小端槽,粗铣到13.5mm,精铣到15mm。
五、确定切削用量及基本时间(工序七)
1、时间定额计算
根据本次设计要求:
工序七要先由钻刀钻螺纹底孔,接着由扩刀对孔进行扩大,最后由铰刀加工出螺纹。
所以工序七的时间定额。
应为如下计算:
基本工时:
t=(L+L1+L2)/nf=(85*10+2+0)/600/0.65=2.18(min)
工序七的辅助时间Ta的计算:
根据第六章第三节所述,辅助时间Tf与基本时间Tj之间的关系为Tf=(0.05~0.2)Tj,本工序取Tf=0.15Tj,则本工序的辅助时间为:
Tf=0.2*Tj=0.2*2.18=0.436sTj=10*2=20s
工序七其他时间的计算:
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点、休息与生理需要时间和准备与终结时间。
由于该零件是中批量生产,分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微,可以忽略不计;
布置工作地时间Tb是作业时间的2%~7%,休息与生理需要时间Tx是作业时间的2%~4%,该零件取3%,则工序七的其他时间(Tb+Tx)可按关系式(3%+3%)*(Tj+Tf)计算,如下所示:
工序七其他时间:
Tb+Tx=6%*(2.18+0.436)=0.157s
单件时间Tdj的计算:
Tdj=2.18+20+0.157=22.337s
6、夹具设计
本次设计的夹具为第七道工序——钻2—M12螺纹底孔。
1、确定设计方案
本设计是设计连杆盖零件的夹具,连杆盖属于盘形零件,故使用钻床的固定式。
本设计连杆盖是属于盘形零件,应该使用大端面底面和侧面定位方式。
当加工一侧的螺纹孔时,另一侧的螺纹孔应采用压板压紧从而固定住零件,是加工可靠准确,一边加工好后换另一边。
由于设计的夹具是关于钻φ10的圆孔,所以使用钻套,以便引导麻花钻定位,从而保证螺纹孔不会偏离轴线。
再用定位螺钉固定上压压板,下部用台虎钳夹紧固定。
用立式钻床依次钻10个孔。
夹紧机构应保证工件夹紧可靠、安全、不破坏工件的定位及夹压表面的精度和粗糙度。
在设计夹紧装置时必须合理选择夹紧力的方向和作用点,必要时还应进行夹紧力的估算。
2、计算夹紧力
在确定夹紧力的大小时,为简化计算,通常将夹具和工件看成一个刚性系统。
根据工件所受切削力、夹紧力(大型工件还应考虑重力、惯性力等)的作用情况,找出加工过程中夹紧最大的受力状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力,最后再乘以安全系数,即
Fwk=K×
Fw
式中:
Fwk——实际夹紧力、Fw——计算出的理论夹紧力、K——安全系数。
粗加工时取2.5~3。
由于本设计使用的是钻床钻孔,所以将算出切削扭矩M.
M=CM×
D0XM×
fYM×
KM×
0.001
=333.54×
201.9×
20.8×
0.87×
≈300(N·
m)
夹紧装置的设计实际上是一个综合性的问题,确定夹紧力的大小、方向和作用点时,必须全面考虑工件的结构、工艺方法、定位元件的结构与布置等因素。
要求夹紧装置动作迅速,操作安全省力,结构简单、易于制造并且体积小、刚度好,有足够的夹紧行程和装卸工件的间隙。
夹紧力基本计算公式为:
W=QL/[tan(α+φ1)(d/2)+r(tanφ2)]
d——螺纹中径
r——螺杆下端与工件的当量摩擦半径。
对于钻夹具应正确地选择钻套的型式和结构尺寸,对于铣床夹具合理地设置对刀装置,而镗夹具则应合理地选择镗套类型和镗模导向的布置方式。
表3-49到表3-62可供参考。
3、定位精度分析
工件的定位方式只要取决于工件的加工要求和定位基准的形状、尺寸。
分析加工工序的技术要求和定位基准选择的合理性,遵循六点定位原则,按定位可靠、结构简单的原则,确定定位方式。
常见的定位方式有平面定位,内孔定位,外圆定位和组合表面定位等。
在确定了工件的定位方式后,即可根据定位基准面的形状,选取相应的定位元件及结构。
为满足加工精度要求,夹具本身应有较高的精度。
由于目前分析计算方法不够完善,因此夹具的有关公差仍按经验来确定。
参考文献
【1】刘登平主编《机械制造工艺及机床夹具设计》北京理工大学出版社
【2】李华主编《机械制造技术》高等教育出版社出
【3】邹青主编《机械制造技术基础课程设计指导教程》机械工业出版社
【4】李益民主编《机械制造工艺设计简明手册》机械工业出版社
【5】马霄主编《互换性与测量技术基础》北京理工大学出版社
【6】孟少农主编《机械加工工艺手册.》机械工业出版社
【7】刘友才,肖继德主编.《机床夹具设计》.机械工业版社
【8】薛源顺主编《机床夹具设计》机械工业出版