机械制造课程设计说明书《连杆体》.docx

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机械制造课程设计说明书《连杆体》

课程设计任务书

《机械制造技术》

课程设计任务书

1、设计题目:

设计下表选定零件的机械加工工艺规程及指定关键工序的专用机床夹具。

B气门摇杆座

F连接座

J连杆盖

N左支座

C尾座体

G杠杆

K操纵阀

O轴承外壳

2、设计要求：

熟练使用计算机辅助（软件自选），独立完成

（1）

毛坯图、零件-毛坯合图各一张

（3或4号图）

（2）

关键工序机械加工工艺规程卡片一张

（4号图）

（3）

指定工序夹具装配图一张

（2或3号图）

（4）

夹具部分零件图1〜2张

（图幅自定）

（5）

设计说明书

（一份）

（6）

夹具3D效果图一张

（4号图）

以上均需输出，以书面交作业，不收软盘。

3、原始资料：

零件图样一张（参见《课程设计指导书及习题》Page52〜66）;

生产纲领为6000件/年。

所使用机床等根据需要自选，以通用机床为主。

序言6..

PART1工艺设计6..

第1章零件的分析6.

1.1零件的作用6.

1.2零件的工艺分析8.

1.3零件的生产类型8.

第2章毛坯的制造8.

2.1确定毛坯的制造形式8.

2.1.1选择毛坯公差等级9.

2.1.2铸件收缩率9.

2.1.3起模斜度9.

2.1.4选择浇注系统类型9.

2.1.5确定内浇道在铸件上的位置9

2.1.6确定直浇道的位置和高度1.0

2.2各加工表面总余量10

2.3根据加工余量绘毛坯图1.1

第3章制定工艺路线.1.1

3.1定位基准的选择.1.1

3.2各表面加工方法1.2

3.2.1结合面1.2

3.2.2凹槽面1.2

3.2.3螺栓孔1.3

3.2.4轴瓦锁止口13

3.2.5端面1.3

3.2.6大头中心孑L13

3.3拟定工艺路线1.3

3.4工艺方案的比较与分析14

3.5选择加工设备与工艺装备16

3.5.1选择机床根据不同的工序选择机床16

3.5.2选择刀具1.6

第4章机械加工工序设计17

4.1加工余量、工序尺寸及公差的确定17

4.1.1加工余量的确定17

4.1.2工序尺寸与公差的确定1.7

4.2切削用量及其基本时间的确定1.9

4.2.1工序二切削用量及其基本时间的确定19

4.2.1.1工序和刀具19

4.2.1.2确定每齿进给量fz1.9

4.2.1.3选择铣刀磨钝标准和耐用度19

4.2.1.4确定切削速度和工作台每分钟进给量19

4.2.1.5基本时间20

4.2.2工序三切削用量及其基本时间的确定20

4.2.2.1切削用量20

4.222选择铣刀磨钝标准和耐用度20

4.223确定切削速度和工作台每分钟进给量20

4.2.2.4基本时间21

4.2.3工序五切削用量及其基本时间的确定21

4.2.3.1钻孔切削用量21

4.2.3.2钻孔基本时间的确定21

4.2.3.3扩孔切削用量22

4.2.4工序八切削用量及其基本时间的确定22

4.2.4.1铣轴瓦锁止口，保证止口加工深度尺寸为2.5mm22

4.2.4.2切削工时22

PART2夹具设计23

1问题的提出23

2定位基准和定位方案23

3装夹方案的选择23

4切削力的计算24

5夹紧力的计算25

6定位误差分析25

结论26

课程设计总结27

参考文献28

附表1机械加工工艺过程卡片29

序言

机械制造工艺学课程设计是我们学习完大学阶段的机械类基础和技术基础课以及专业

课程之后的一个综合课程，它是将设计和制造知识有机的结合，并融合现阶段机械制造业的

实际生产情况和较先进成熟的制造技术的应用，而进行的一次理论联系实际的训练，通过本

课程的训练，将有助于我们对所学知识的理解；是在学完了机械制造工艺学的理论课程之

后，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。

这次设计使我们能够综合运

用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决

了零件制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为

今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。

由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。

PART1工艺设计

第1章零件的分析

1.1零件的作用

连杆是柴油机的重要零件之一。

连杆体与连杆盖通过螺栓连接成为一整体，其大头孔与曲轴相连接，将作用于活塞的气体膨胀压力传给曲轴，又受曲轴而带动活塞压缩汽缸中的气体。

连杆的作用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传给曲轴•所以，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、热处理及表面强化等因素来确保连杆的可靠性。

零件图如下所示:

材斡：

QT450-10o

图1-1零件图

1.2零件的工艺分析

连杆体要求加工的平面有结合面、轴瓦锁止口、螺栓孔、大头中心孔、凹槽

以及端面。

其中，零件的大头中心孔和凹槽面粗糙度较低且精度要求较高，为主

加工面，需要进行较精密的加工过程，其余为次加工面，没有必要进行精密加工。

根据各面的粗糙度和公差等级确定不同的加工方式。

1.3零件的生产类型

依据设计题目知：

年生产量为6000件；结合生产实际，备品率a和废品率

B分别取和，代入N=Q（1+a%+B%），得年生产纲领

（）件年

其属轻型零件，生产类型为大量生产。

第2章毛坯的制造

2.1确定毛坯的制造形式

零件材料为QT450-100。

连杆的作用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传给曲轴。

所以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

处理及表面强化等因素来确保连杆的可靠性

由于零件年产量为6660件，已达大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用铸造成型。

这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。

2.1.1选择毛坯公差等级

查文献［2］表3.28。

这种铸件的尺寸公差CT为7-9级，加工余量RMA为F级。

2.1.2铸件收缩率

查文献［3］表3.3-7查得球墨铸铁收缩率为自由收缩0.9〜0.11，受阻收缩

0.6〜0.8

由于零件为简单厚实铸件视为自由收缩，取收缩率K=1.0%

KLg100%

Lg

式中：

Lm---模样的工作面尺寸。

Lg---铸件的尺寸。

2.1.3起模斜度

为了方便起模，在模样、芯盒的出模方向要有一点的斜度，以免损坏型砂或

砂芯。

JB/T5015-91中得起模斜度为1:

30。

2.1.4选择浇注系统类型

由于铸件为较小也不易氧化，故采用封闭式浇注系统。

该系统具有较好的阻渣能力，可防止金属液卷入气体，消耗金属少，清理方便。

2.1.5确定内浇道在铸件上的位置

采用底注浇注系统。

其优点有：

内浇道基本上在淹没状态下工作，充型平稳，可避免金属液发生激溅、氧化及由此形成的铸件缺陷。

2.1.6确定直浇道的位置和高度

Hm三Ltga=600*tg7°=73.7

由参考文献［1］中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。

2.2各加工表面总余量

加工表面

基本尺寸

（mm）

加工余量等级

加工余量数值（mm）

说明

结合面

28

F

2.5

顶面降1级，单侧加工（取上行数据）

端面

43

F

2.0

双侧加工

①81mm孔

80

F

2.0

孔降1级，双侧加工

表2-1加工表面总余量

由参考文献［1］表2.3-9可得铸件主要尺寸的公差，如表2-2所示。

主要面尺寸

零件尺寸

总余量

毛坯尺寸

公差CT

结合面

28

2.5

30.5

1.8

端面轮廓尺寸

43

2.0+2.0

47

2.0

①81mm孔

①81

2.0+2.0

①77

2.2

表2-2主要毛坯尺寸及公差（mm）

2.3根据加工余量绘毛坯图

■Ur：

埠

图2-2毛坯图

第3章制定工艺路线

3.1定位基准的选择

精基准的选择：

连杆的结合既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现箱体零件“一面两孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。

此外，结合面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。

粗基准的选择：

按照有关粗基准的选择原则，当零件有不同加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，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为粗基准。

现选取两个未铸造孔①12.5

伽孔的下表面，R12外圆的圆弧不加工外轮廓表面作为基准，此外还应能保证定位准确、夹紧可靠。

最先进行机械加工的表面是精基准面-结合面。

方案一

用两支承钉支撑两个未铸造孔①12.5伽孔的下表面，限制Z的移动和X的旋转这两个自由度；用对活动动V型块夹紧R12的外圆表面，限制丫、X的移动Z、丫的旋转这四个自由度。

用粗铣的方式加工连杆体结合面。

以上端面为基准，对①12.5伽孔的加工是先钻孔再扩孔，然进行与连杆盖配对加工其它孔和端面。

方案二

用两支承钉支撑连杆体的下表面，并预留出①12.5伽孔的位置，限制Z的移动和X的旋转这两个自由度；用对活动动V型块夹紧R12的外圆表面，限制丫、X的移动，Z、丫的旋转这四个自由度。

以粗铣的方式加工连杆体结合面，以先钻孔后扩孔的方式加工①12.5伽的孔和前后端面。

对于方案二：

这样加工，虽然减少了几次装夹，可减少装夹辅助时间。

但是以初基准面加工①12.5伽的孔和前后端面，会产生较大误差，不能保证钻孔时孔与结合面的垂直度。

且装夹时需预留①12.5伽孔的位置，反而增加了装夹难度，同时使装夹工具复杂化，降低了工作效率。

方案一：

完全克服了方案存在的缺点，减小了加工误差，降低了对工人技术的要求和工人的劳动强度，使制造夹具的成本降低了。

同时也大大提高了加工效率，提高了效益。

3.2各表面加工方法

3.2.1结合面

未选定公差等级，根据GB1800-79规定其公差等级，按IT13加工，表面粗糙度为Ra=6.3g,故用粗铣或粗刨，即可达到要求。

但因刨加工时是单行程加工，返回时不加工，只适合工件较长而窄的情况，而铣加工是连续切削，铣比刨效率高，故选用铣加工。

3.2.2凹槽面

公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra=1.6口,应采用粗铣，半精铣、精铣或者粗刨、半精刨、精刨，才可达到要求。

但因刨加工时是单行程加工，返回时不加工，只适合工件较长而窄的情况，而铣加工是连续切削，铣比刨效率高，故选

用铣加工

3.2.3螺栓孔

未选定公差等级，根据GB1800-79规定其公差等级，按IT13加工，表面粗糙度为Ra=6.3