三孔连杆工艺课程设计说明书模板解读文档格式.docx

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机械制造工艺学课程设计任务书

设计内容：

1、产品零件图1张

2、产品毛坯图1张

3、机械产加工工艺过程卡片1份

4、机械加工工序卡1张

5、课程设计说明书1份

序言

机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础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课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。

因此，它在我们的大学学习生活有十分重要的地位。

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，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。

将设计图样转化成产品，离不开机械制造工艺与夹具，因而它是机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障。

离开了它，就不能开发制造出先进的产品和保证产品质量，不能提高生产率、降低成本和缩短生产周期。

机械制造工艺技术是在人类生产实践中产生并不断发展的。

机械制造工艺的内容极其广泛，它包括零件的毛坯制造、机械加工及热处理和产品的装配等

机械制造工艺课程设计是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,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。

由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师予以指教。

1零件的分析

1.1零件的作用

连杆的作用是将活塞承受的力传给曲轴，并使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，是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转给曲轴，所以连杆除上下运动外，还左右摆动做复杂的平面运动，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，同时由于连杆既是转动零件，又是运动件不能单靠加大尺寸来提高其承载能力，须综合材料选用、结构设备。

1.2零件的工艺分析

从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有φ112、φ50、φ36、的圆柱端面面，φ90、φ35、φ25的内孔表面，连杆的端面，连杆的键槽，耳钩的端面图中所给的尺寸精度高，大部分是IT6级；

粗糙度方面表现在孔的端面和内表面、φ90内孔表面为Ra1.6um,φ112圆柱的端面Ra6.3um。

φ35的孔的内表面Ra1.6um,φ50圆柱面为Ra6.3um、φ25的内孔表面为Ra1.6um,φ36圆柱的端面为Ra6.3um,耳钩的两端面为Ra6.3um，其余为Ra12.5um，要求不高；

位置要求较严格，表现在φ90孔的内表面的圆柱度为0.0085mm、φ25内孔圆柱表面对为0.0085mm,φ35孔内表面的圆柱度为0.0085mm并相对于φ90的孔的内表面A的平行度为0.02mm，热处理方面需要调质处理，到226～271HBS，保持均匀。

通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。

2．工艺规程的设计

2.1确定毛坯的制造形式

毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。

毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：

1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。

根据零件的材料，推荐用铸件或锻件，但从经济方面着想，如用铸件中的铸料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。

2.2基准的选择

工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用φ112内圆孔表面面作为粗基准来加工φ50、φ36圆柱的端面。

以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，φ50、φ25的孔为定位基准，这个基准就是精基准。

在选精基准时采用有基准重合，基准统一。

这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。

2.3制定工艺路线

2.3.1加工方法的选择:

市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，译稿工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人的经验来确定。

由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。

同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的具体情况，一般我们按加工顺序来阐述加工方案：

加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法

φ112圆柱端面Ra6.3IT6粗铣-半精铣-精铣

φ50圆柱端面Ra6.3IT6粗铣-半精铣-精铣

φ36圆柱端面Ra6.3IT6粗铣-半精铣-精铣

耳钩的两端平面Ra6.3IT6粗铣-半精铣-精铣

连杆的两端面Ra12.5自由公差粗铣

连杆的两凹槽Ra12.5自由公差粗铣

φ90圆柱孔Ra1.6IT6精镗孔

φ90孔端口的导圆Ra6.3IT6精铣

φ35圆柱孔Ra1.6IT6钻孔-精镗孔

φ25圆柱孔Ra1.6IT6钻孔-精镗孔

2.3.2加工顺序的安排

（1）工序的安排

1、加工阶段的划分

当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。

①粗加工阶段：

其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工φ112、φ50、φ36、圆柱的端面，耳钩两端面平面，连杆的两端面，连杆的两凹槽。

②半精加工阶段：

其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如φ112、φ50、φ36、外圆柱的端面，耳钩的两端平面等。

③精加工阶段：

其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。

如φ112、φ50、φ36、φ90、φ35、φ25、φ90的导圆，耳钩的两端平面，如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。

2、基面先行原则

该零件进行加工时，要将端面先加工，再以φ112下端面、内孔圆柱面为基准来加工，因为φ112下端面和φ112内圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。

3、先粗后精

即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。

4、先面后孔

对该零件应该先加工平面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于三孔连杆来讲先加工φ112孔内圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔和其它端面。

（2）工序划分的确定

工序集中与工序分散：

工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用采用高生产率的机床。

工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。

综上所述：

考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散

辅助工序的安排：

辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。

（3）、热处理工序的安排

热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预备热处理，最终热处理、实效处理、表面处理和内应力处理等，本零件三孔连杆材料为45钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。

最终热处理、实效处理、在半精车之前，表面处理和内应力处理精车之前，按规范在840℃温度中保持30分钟释放应力。

（4）、拟定加工工艺路线

根据以上各个零部件的分析以及加工工艺确定的基本原则，可以初步确定加工工艺路线，具体方案如下：

方案一

1、下料锻造毛坯

2、热处理退火（消除内应力）

3、普铣粗铣φ112、φ50、φ36、圆柱端面留半精车、

4、普铣粗铣耳钩的两平面、半精铣

5、普铣连杆的两端面

6、普铣连杆的两凹槽

7、数控钻钻φ35、φ25的孔

8、数控镗精镗φ90孔达到要求，圆角

9数控镗精镗φ35、φ25的孔达到要求

10数控铣精铣φ112、φ50、φ36、余量使各圆柱孔端面到要求

11数控铣精铣耳钩的两端平面使其达到精度要求

12、钳工去毛刺、磨倒角

13、检验

方案二

1下料锻造毛坯

2热处理退火（消除内应力）

3普铣粗铣φ112、φ50、φ36、孔圆柱端面留半精车、

4普铣粗铣耳钩的两平面、半精铣

5普铣连杆的两端面

6普铣连杆的两凹槽

7热处理调质

8数控铣精铣φ112、φ50、φ36、余量使各圆柱孔端面到要求

9数控铣精铣耳钩的两端平面使其达到精度要求

10数控镗精镗φ90孔达到要求，圆角

11数控钻钻φ35、φ25的孔

12数控镗精镗φ35、φ25的孔达到要求

13钳工去毛刺、磨倒角

14检验

方案三

3普铣粗铣φ112、φ50、φ36、圆柱端面留半精车、

4普铣粗铣耳钩的两平面、半精铣

7数控铣精铣φ112、φ50、φ36、余量使各圆柱孔端面到要求

8数控铣精铣耳钩的两端平面使其达到精度要求

9数控钻钻φ35、φ25的孔

10数控镗精镗φ90孔达到要求，圆角

11数控镗精镗φ35、φ25的孔达到要求

12钳工去毛刺、磨倒角

13检验

综上所述：

三个工艺方案的特点在于工序集中和工序分散和加工顺序，从零件本身来考虑，由于轴类零件在切削加工时易产生弯曲变形，如采用工序分散，在加工时零件的位置精度无法保证，为了同时保证零件图示的圆跳动要求，所以采用方案二。

（5）、加工路线的确定

确定刀具走刀路线主要是提高生产效率，正确的加工工艺程序，在确定走刀路线时主要考虑以下几个方面：

1、应能保证零件的加工精度和表面粗糙度

2、应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率

3、应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量

具体加工路线见走到路线图。

（6）、加工设备的选择

①、工序3、4、5、6、采用Z6032A普通铣床，车床的参数如下：

主要技术参数Z6032A，T形槽数目（mm）3工作台行程（mm）740*320主轴孔锥度7：

24/ISO40主轴转速范围（r.p.m）40-1300（12级）工作台进给速度（mm/min）30-740（8级）主轴中心至垂直导轨距离（mm）310主轴端面至工作台距离（mm）85-460工作台尺寸（mm）1370×

320工作台上下行程（mm）400外型尺寸（mm）1460×

1720×

1500电动机功率5～1500（KW）3净重/毛重（Kg）1800

②、工序8、9采用数控铣床XK714，数控立式铣床参数如下：

XK714数控铣床主要技术参数

工作台1000*320mm

工作台行程600*360mm

主轴行程500mm

主轴端至工作台距离0-500mm

主轴中心至立柱表面距离120-620mm

主轴转速范围/级别6000rpm

主轴内孔锥度BT40

立铣最大直径50mm

端铣最大宽度100mm

钻孔最大直径16mm

最大快移速度6000mm/min

定位精度0.01mm

重复定位精度0.01mm

最小设定单位0.01mm

主电动机额定功率3.7Kw（变频）

机床净重2000Kg工序11、采用CK5140C，数控钻床的参数如下：

型号CK5140C，最大钻孔直径40mm,主轴允许最大矩200N。

m，最大进给抗力为12000N主轴电机功率3KW，主轴孔锥度7:

24，主轴箱行程为350M，主轴中心线距立柱导轨面距离为335m主轴行程（Z轴）为240m，主轴转速（12级）。

工作台工作面尺寸为850*360，T型槽宽*槽数18*3，进给速度为600mm/min，ZK5140C工作台纵向行程（X轴）为850mm,工作台横向行程（Y轴）为400mm，快移动速度（X／Y／Z轴）15*15*3，主轴端面至工作台面距离100－700mm，定位精度（X．Y坐标）±

0.025mm，重复定位精度（X．Y坐标）±

0.015mm，外型尺寸（长×

宽×

高）1800×

1590×

2360mm

工序10、13采用TK7220数控立式精镗床的参数如下

滑架行程800mm，主轴转速（变频无级）0~1500r/min，主轴进给速度0~3000mm/min，主轴中心至立柱导轨距离580mm，主轴中心至滑架直立面距离510mm，工作台尺寸:

长×

宽1100×

500mm，工作台纵向行程1000mm，工作台横向行程400mm，工作台纵横向进给速度0~3000mm/min，滑架端面离工作台面最小距离375mm，滑架端面离工作台面最大距离1175mm，加工精度IT6，加工粗糙度R0.8~1.6，定位精度0.02mm，重复定位精度0.02mm

（7）、刀具的选择

由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是数控加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。

由于零件三孔连杆材料为45钢，推荐用硬质合金中的YT15类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而YT类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工45钢这种材料时采用硬质合金的刀具。

①、铣车外圆柱面：

刀具号为T0101，立铣刀，圆弧半径为10，

②、半精车，精车外圆柱面：

刀具号为T0202，立铣刀，圆弧半径为3，

③钻头：

高速钢刀具刀具号为T0303，直径为φ35;

刀具号T0303，直径为φ35，钻φ25的孔T0404钻头直径为φ25

④镗刀刀具号为T0505，T0606，T0707，刀杆长度为分别为B×

H＝45×

50，B×

H＝17.5×

35，B×

H＝12.5×

20

综上可做一刀具表如下：

加工表面刀具号刀具名称刀具参数

粗铣孔的外圆柱端面T0101立铣刀r=10

半精，精铣的外圆柱端面T0202立铣刀r=3钻Φ35的孔T0303钻头Φ35钻φ25的孔T0404钻头φ25镗Φ90的孔T0505镗刀B×

50镗Φ35的孔T0606镗刀B×

35

镗Φ25的孔T0707镗刀B×

H=12.5×

粗铣连杆两端面、凹槽T0101立铣刀r=10精铣耳钩的两端平面T0202立铣刀r=3

2.4加工余量，工序尺寸，及其公差的确定

根据各资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：

1）φ112　的孔的外圆柱端面　　　

工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度

粗铣5IT1255±

0.12mm12.5

毛坯60

半精铣1.0IT851±

0.02mm6.3

2）φ35的孔的外圆柱端面

粗铣3.0IT1238±

毛坯40

半精铣1.0IT836±

3）φ25的孔的外圆柱端面

粗铣3.0IT1223±

毛坯25

半精铣1.0IT821±

精铣0IT620±

0.02m6.3

4）耳钩的两端面

半精铣1.0IT621±

5）连杆的端平面

粗铣0IT1223±

0.5mm12.5

毛坯30

6）连杆的凹槽

粗铣0IT1215±

0.5mm12.5

毛坯30

7）φ112　的孔的外圆柱端面　　　

精铣0IT6350.02m6.3

8）φ35的孔的外圆柱端面

精铣0IT635±

9）φ25的孔的外圆柱端面

10）耳钩的两端面

11）精镗φ90的孔

镗0IT6φ90H6﹢0.0221.6

毛坯80

12）钻φ35的孔

钻2.0IT12φ3312.5

13）钻φ25的孔

钻2.0IT12φ2312.5

14）精镗φ35的孔

镗0IT6φ35H6﹢0.0161.6

15）精镗φ25的孔

镗0IT6φ25H6﹢0.0131.6

2.5确定切削用量及功率的校核

Ⅰφ112　的孔的外圆柱面　　　　

粗铣：

查《机械加工工艺设计手册》P433得知：

f=0.8～1.2mm/r取f=0.81mm/rap=2.5mm

查《金属切削手册》知Vc=70～90m/min取Vc=80m/min则n=1000Vc/d=195.85r/min由Z6032A说明书取n=125r/min

故实际切削速度：

Vc=nd/1000=200×

3.14×

187/1000=73.4m/min

校核功率：

Pc=Kc×

ap×

Vcf/60000=2305×

2.5×

0.81×

73.4/60000=5.4Kw由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=73.4m/min，n=125r/min，f=0.81mm/r

Ⅱφ35的孔的外圆柱面

确定进给量f：

查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编上海科学出版社表10-8知f=0.6～0.9mm/r结合Z6032A说明书取f=0.71mm/rap=2.5mm查《金属切削手册》知Vc=70～90m/min取Vc=75m/min则n=1000Vc/d=341.22r/min由Z6032A说明书取n=320r/min故实际切削速度Vc=nd/1000=320×

70/1000=70.34m/min功率Pc=Kc×

Vc×

0.71/60000=2305×

70.34×

0.66/60×

1000=4.4Kw由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=70.34m/min，n=320r/minf=0.71mm/r

半精车：

f=0.25～0.35mm/r取f=0.30mm/rap=0.9mm取Vc=120m/min

故n=1000Vc/d=660.04r/min圆整得n=660r/min

功率Pc=Kc×

f/60000=2305×

0.3×

120/60000=1.24Kw

由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.75，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=120m/min，n=660r/minf=0.3mm/r

精车：

查《机械制造工艺与机床夹具课程设计》表2-20知：

Vc=150～160m/min取Vc=160m/minf=0.18mm/r

ap=0.55mm

则n=1000Vc/d=908.29r/min圆整得n=910r/min功率Pc=Kc×

0.55×

0.18×

160/60000=0.6Kw由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.75，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=160m/min，n=910r/minf=0.18mm/r

Ⅲφ25的孔的外圆柱面

粗铣：

d=70确定进给量f：

查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编上海科学出版社表10-8知f=0.6～0.9mm/r取f=0.71查《金属切削手册》知Vc=70～90m/min取Vc=75m/min则n=1000Vc/d=341.2r/min由Z6032A说明书取n=320r/min故实际