连杆螺钉加工工艺及钻夹具的设计Word格式.docx

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HYPERLINK\l_Toc5331.1零件的作用PAGEREF_Toc5331

HYPERLINK\l_Toc106251.2零件的结构及工艺分析PAGEREF_Toc106251

HYPERLINK\l_Toc24926第2章设计毛坯PAGEREF_Toc249263

HYPERLINK\l_Toc248532.1选择毛坯PAGEREF_Toc248533

HYPERLINK\l_Toc58792.2确定机械加工余量及毛坯尺寸PAGEREF_Toc58793

HYPERLINK\l_Toc54862.2.1确定机械加工余量PAGEREF_Toc54863

HYPERLINK\l_Toc153922.2.2确定毛坯尺寸PAGEREF_Toc153923

HYPERLINK\l_Toc67752.2.3设计毛坯尺寸公差PAGEREF_Toc67754

HYPERLINK\l_Toc77082.2.4设计毛坯图PAGEREF_Toc77084

HYPERLINK\l_Toc13665第3章制定工艺路线PAGEREF_Toc136656

HYPERLINK\l_Toc200723.1定位基准的选择PAGEREF_Toc200726

HYPERLINK\l_Toc221383.2零件表面加工方法的选择PAGEREF_Toc221386

HYPERLINK\l_Toc137593.3制定工艺路线PAGEREF_Toc137596

HYPERLINK\l_Toc7860第4章工序设计PAGEREF_Toc78609

HYPERLINK\l_Toc184274.1选择加工设备与工艺装备PAGEREF_Toc184279

HYPERLINK\l_Toc303094.1.1选择机床PAGEREF_Toc303099

HYPERLINK\l_Toc103314.1.2选择刀具PAGEREF_Toc103319

HYPERLINK\l_Toc263764.1.3选择量具PAGEREF_Toc2637610

HYPERLINK\l_Toc186244.2确定工序尺寸PAGEREF_Toc1862410

HYPERLINK\l_Toc143454.2.1圆柱面工序尺寸PAGEREF_Toc1434510

HYPERLINK\l_Toc91644.2.2确定轴向工序尺寸PAGEREF_Toc916411

HYPERLINK\l_Toc3805第5章确定切削用量及基本时间PAGEREF_Toc380512

HYPERLINK\l_Toc289445.1工序60切削用量及基本时间的确定PAGEREF_Toc2894412

HYPERLINK\l_Toc53675.2工序80切削用量及基本时间的确定PAGEREF_Toc536715

HYPERLINK\l_Toc275695.3工序90切削用量及基本时间的确定PAGEREF_Toc2756917

HYPERLINK\l_Toc313285.4工序100切削用量及基本时间的确定PAGEREF_Toc3132819

HYPERLINK\l_Toc182215.5工序110切削用量及基本时间的确定PAGEREF_Toc1822121

HYPERLINK\l_Toc86885.6工序120切削用量及基本时间的确定PAGEREF_Toc868823

HYPERLINK\l_Toc28385.7工序130切削用量及基本时间的确定PAGEREF_Toc283823

HYPERLINK\l_Toc277795.8工序140切削用量及基本时间的确定PAGEREF_Toc2777924

HYPERLINK\l_Toc5647第6章夹具设计PAGEREF_Toc564726

HYPERLINK\l_Toc6696.1定位方案PAGEREF_Toc66926

HYPERLINK\l_Toc187686.2夹紧机构PAGEREF_Toc1876827

HYPERLINK\l_Toc144196.3钻模板的设计PAGEREF_Toc1441928

HYPERLINK\l_Toc105996.3.1钻模板类型的选用PAGEREF_Toc1059928

HYPERLINK\l_Toc177926.3.2钻套的选用PAGEREF_Toc1779229

HYPERLINK\l_Toc261516.4使用说明PAGEREF_Toc2615129

HYPERLINK\l_Toc73036.5结构分析PAGEREF_Toc730330

HYPERLINK\l_Toc2782参考文献PAGEREF_Toc278231

HYPERLINK\l_Toc15403致谢PAGEREF_Toc1540332

第1章零件的工艺分析

1.1零件的作用

在工作中，连杆螺钉不仅承受静载荷,而且承受着交变载荷,连杆螺钉一旦断裂将酿成严重的机破事故,造成连杆弯曲、活塞破碎、曲轴断裂等。

由于位置所限，为保证曲轴直径足够大，连杆螺钉的直径只能较小。

为保证连杆螺钉足够的强度及抗疲劳特性，必须综合材料选用、结构设计和加工工艺等因素来确保连杆的可靠性。

其中，加工工艺对产品的质量和加工效率有重要的影响，必须予以重视，优化加工工艺，提高生产力。

1.2零件的结构及工艺分析

1）连杆螺钉在整个连杆组件中是非常重要的零件，其承受交变载荷作用，易产生疲劳断裂，所以本身要有较高的强度，在结构上，各变径的地方均以圆角过渡，以减少应力集中。

在定位尺寸φ34mm两边均为φ30mm尺寸，主要是为了装配方便。

在φ45mm圆柱头部分铣一平面（尺寸42mm），是为了防止在拧紧螺钉时转动。

2）毛坯材料为40Cr锻件，根据加工数量的不同，可以采用自由锻或模锻，锻造后要进行正火。

锻造的目的是为了改善材料的性能。

3）图样要求的调质处理应安排在粗加工后进行，为了保证调质变形后的加工余量，粗加工时就留有3mm的加工余量。

4）连杆螺钉上不允许留有中心孔，在锻造时就留下工艺留量，两边留有φ25mm×

7.5mm工艺凸台，中心孔钻在凸台上，中心孔为A2.5。

5）M30×

2-6g螺纹的加工，不宜采用板牙套螺纹的方法（因为这种方法达不到精度要求）。

应采用螺纹车刀，车削螺纹。

表面粗糙度值为Ra3.2μm，半精车外圆后车螺纹。

6）热处理时，要注意连杆螺钉的码放、不允许交叉放置，以减小连杆螺钉的变形。

7）为保证连杆螺钉头部支撑面（即靠近φ30mm杆径一端）对连杆螺钉轴心线的垂直度要求，在磨削φ34mm外圆时，一定要用砂轮靠端面的方法，加工出支撑面来，磨削前应先修整砂轮，保证砂轮的圆角及垂直度。

8）连杆螺钉体承受交变载荷作用，不允许材料有裂纹，夹渣等影响螺纹及整体强度的缺陷存在，因此，对每一根螺钉都要进行磁粉探伤检验。

总体而言，这个零件的工艺性较好。

第2章设计毛坯

2.1选择毛坯

根据零件的工作情况，零件的材料为40Cr，要承受较大的循环载荷、冲击载荷等，所以毛坯形式采用锻件，其晶粒细小，较均匀、致密，可以保证零件的工作可靠，由于零件为大批生产，为了提高生产率，保证加工质量，故采用模锻成型。

2.2确定机械加工余量及毛坯尺寸

根据上述原始资料及加工工艺，用查表法分别确定各加工表面的机械加工余量。

为简化模锻毛坯的外形，取直径为Φ30的各段的毛坯尺寸与Φ34相同。

2.2.1确定机械加工余量

查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-9，以下简称参考[1]，可得锻件各外径的单面余量为3.0~3.2，轴向余量为2.0~2.2。

考虑到要粗加工后要进行调质处理，单边余量可适量增大。

2.2.2确定毛坯尺寸

根据零件的表面粗糙度值，在余量范围内取值。

Φ45外圆Ra为3.2，需要粗车和半精车，可取余量2.0。

而φ34外圆Ra为0.8，需要精车工序，则余量取大值2.2。

综合所述，根据零件的工艺要求，确定毛坯尺寸，如表2.1所示。

表2.1毛坯尺寸

2.2.3设计毛坯尺寸公差

查参考[1]表5-6和表5-7可得锻件毛坯允许的偏差，如表2.2所示。

表2.2毛坯尺寸允许偏差

2.2.4设计毛坯图

毛坯为轴状结构，以轴的径向为分模面。

查参考[1]表5-12确定锻件外圆角为为。

毛坯经锻造后应安排正火，以消除参与的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善加工性。

图2.1为本零件的毛坯图。

图2.1连杆螺钉毛坯图

第3章制定工艺路线

3.1定位基准的选择

根据零件图纸及零件的使用情况分析：

1.粗基准的选择：

由于该零件为普通的轴类零件，按照粗基准的选择原则，应该选次要的加工表面为粗基准，故选外圆为粗基准。

2.精基准的选择：

按照基准重合的原则及加工表面要求，应选轴心线为精基准，可先加工中心孔，用于后续的加工的精基准。

3.2零件表面加工方法的选择

根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，选定如下加工方法：

M30×

2-6g螺纹的加工，应采用螺纹车刀，车削螺纹；

Φ34的外圆粗糙度的加工，应采用粗车、半精车和精车，考虑到垂直度的要求，需要进行磨削加工。

Φ45的外圆粗糙度的加工，可采用粗车和半精车加工。

各阶梯面的加工根据粗糙度的要求，选择粗车和半精车加工。

Φ6孔要求不高，可一次钻削成型。

轴两端面由于设置了工艺凸台，可用粗铣加工。

3.3制定工艺路线

连杆螺钉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，其加工可按下面工艺路线进行。

又因为此零件要求批量生产，所以工序安排要求较集中以提高生产率。

除此之外，还应该考虑经济成果，以便使生产成本尽量下降。

加工工艺路线如下：

工序10：

下料。

棒料尺寸为φ60mm×

125mm。

工序20：

锻造。

自由锻造成形，锻件尺寸：

连杆螺钉头部为φ52mm×

27mm，杆部为φ41mm×

183mm，零件总长为210mm（留有工艺余量）。

资料覆盖

工序30：

热处理。

正火处理。

工序90：

精车。

以两中心孔定位，卡环夹紧φ45mm外圆，其中φ34mm处，车至φ34.5mm，留磨量0.5mm，车轴段φ31mm部分至φ30mm。

车螺纹退刀槽。

工序100：

车螺纹。

夹紧φ34.5mm外圆（垫上铜皮），并以外圆找正，车螺纹M30×

2-6g，倒角1×

45°

。

工序110：

磨削。

以两中心孔定位装夹，磨φ34.5mm尺寸至图样要求φ34mm，同时磨削φ45mm右端面，保证尺寸15mm。

工序120：

铣削。

用V形块或组合夹具装夹工作，铣螺纹一端中心孔工艺凸台，与螺纹端面平齐即可。

注意不可碰伤螺纹部分。

用V形块或组合夹具装夹工作，铣另一端工艺凸台，与φ45mm端面平齐即可。

注意不可碰伤倒角部分。

工序130：

用V形块或组合夹具装夹工作，铣φ45mm处42mm尺寸为（42±

0.1mm）。

工序140：

用专用钻模或组合夹具装夹工件，钻2×

φ6mm孔（以（42±

0.1）mm尺寸定位）。

工序150：

检验。

按图样要求检验各部，并进行磁粉探伤检查。

工序160：

入库。

涂防锈油、包装入库。

第4章工序设计

4.1选择加工设备与工艺装备

4.1.1选择机床

根据不同的工序选择机床。

工序10是下料，直径为φ60，选择普通锯床G4025D卧式锯床。

工序50、60、80是粗车和半精车，选择普通车床C620-1即可（查参考[1]表5-55）。

工序90是精车，选择精度较高的车床，可选用C616A型车床（查参考[1]表5-55）。

工序110是磨削，参考《机械加工工艺师手册》（以下简称参考[2]），选择M1420磨床。

工序120、130、140是铣削，选择X62型铣床（查参考[1]表5-74）。

工序150是钻孔。

选择Z525型钻床（查参考[1]表5-64）。

4.1.2选择刀具

根据不同的工序选择刀具。

在车床上加工的工序，选择硬质合金车刀。

选择YT类硬质合金刀具，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30。

切槽刀选用高速钢刀具，刀具宽度3mm。

铣刀根据参考[1]表5-105选镶齿三面刃铣刀（JB/T7953-1999）。

铣刀直径80mm，齿数为10即可。

钻φ6孔，由于孔的质量要求不高，可一次钻孔，选用莫式锥炳麻花钻，麻花钻直径6mm，总长mm，沟槽长度。

4.1.3选择量具

1）外圆面的量具选用两用游标卡尺，读数值为0.02mm，测量范围为0~300mm。

2）对连杆螺钉头部支撑面（即靠近φ30mm杆径一端）对中心线垂直度的检验，可采用专用检具配合涂色法检查

3）连杆螺钉M30×

2-6g螺纹部分对φ34mm定位直径的同轴度的检验，可采用专用检具图和标准V形块配合进行。

4.2确定工序尺寸

4.2.1圆柱面工序尺寸

（1）、螺纹外圆表面（M30×

2—6g）

考虑其加工长度为40mm（含退刀槽），与其联结的非加工外圆表面直径为φ41mm，为简化锻件毛坯的外形，考虑其加工工序以及外表有螺纹配合精度要求，因此，其工序尺寸和加工余量为：

粗车：

φ41mm，2Z=7，加工至φ34mm

半精车：

φ36mm，2Z=3，加工至φ33mm

精车：

φ32mm，2Z=1，加工至φ30mm

切退刀槽：

φ30mm，退刀槽尺寸为：

槽宽×

槽深=5mm×

4mm

车螺纹：

2—6g，倒角1×

（2）、φ34mm外圆表面

考虑其加工长度为60mm，与其联结的非加工外圆表面直径为φ41mm，为简化锻件毛坯的外形，考虑其作为定位基准尺寸，有圆度以及圆柱度精度要求，因此，其工序尺寸和加工余量为：

φ41mm，2Z=5，加工至φ36mm

φ36mm，2Z=1，加工至φ35mm

φ35mm，2Z=0.5，加工至φ34.5mm

磨削：

φ34.5mm，2Z=0.5，加工至φ34mm，使之满足φ34mm

（3）、φ30mm外圆表面

表面粗糙度Ra要求为3.2μm，因此，其工序尺寸和加工余量为：

φ41mm，Z=7，加工至φ34mm

φ34mm，2Z=3，加工至φ31mm

φ31mm，2Z=1，加工至φ30mm

（4）、φ45mm外圆表面及端面

φ52mm，2Z=4，加工至φ48mm

φ48mm，2Z=3，加工至φ45mm，倒角1x45°

4.2.2确定轴向工序尺寸

铣削：

φ45mm×

15.1mm，铣φ45mm处42mm尺寸为（42±

0.1mm）

φ45mm右端面，即φ45mm×

15.1mm，使之保证尺寸为15mm，表面粗糙度Ra要求为3.2μm。

第5章确定切削用量及基本时间

切削用量包括背吃刀量，进给量和切削速度。

确定顺序是先确定、，最后是。

5.1工序60切削用量及基本时间的确定

切削用量本工序为粗车（车端面、外圆）。

加工毛坯为锻件，有外皮，选用机床为C620-1型卧式车床。

①确定粗车外圆Φ48。

所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。

根据参考[1]表5-112，由于C620-1车床的中心高为200mm（参考[1]表5-55），故选刀杆尺寸B×

H=16×

25，刀片厚度为4.5。

根据参考[1]表5-113，选择车刀几何形状为卷屑槽倒棱形前刀面，前角12o，后角6o，主偏角90o，副偏角10o，刃倾角0o，刀尖圆弧半径0.8。

Ⅰ.确定背吃刀量粗车双边余量为4mm，显然为单边余量，故==2mm。

Ⅱ.确定进给量根据参考[1]表5-114，查得进给量为=0.5~0.7mm/r，按照车床C620-1的进给量（参考[1]表5-57），选择=0.65mm/r。

Ⅲ.确定切削速度根据参考[1]表5-120，σb=980MPa，≤3mm，≤0.75mm/r。

切削速度为86.4m/min。

切削速度修正系数（参考[1]表2-9）。

故

按C620-1车床的转速（参考[1]表5-56），取=230，实际切削速度为=38m/min。

Ⅳ.校验机床功率由参考[1]表5-125，当σb=980MPa，HBS=207,查得。

切削功率的修正系数为，，，（表2-9），故实际切削时的功率为：

根据表5-59，当=230时，机床主轴允许功率5.9kW。

<

，故所选切削用量可在C620-1车床上进行。

最后的φ48mm外圆的切削用量为：

=2.5mm，=0.65mm/r，=230，=38m/min。

②确定粗车外圆φ36mm及端面的切削用量

刀具与车φ48mm所用刀具相同。

加工余量可一次走刀。

切削用量为：

=mm，其余参数与车φ48mm一致，即=0.65mm/r，=305。

台阶面的切削用量：

=2mm，=0.52mm/r（查参考[1]表5-57），转速与车φ36mm外圆一致=230。

③确定粗车外圆φ34mm切削用量

即背吃刀量为=。

其余参数与车φ36mm一致，即，=0.65mm/r，=230。

④确定车大端凸台的切削用量

加工余量为11.5mm，四次走刀。

=3mm，其余参数与车φ48mm一致，即=0.65mm/r，=230。

⑤确定车小端凸台的切削用量

加工余量为5.5mm，2次走刀。

基本时间的确定

①确定粗车外圆φ48mm的基本时间。

根据参考[1]表2-24有：

其中：

=27mm，，，，，，。

则

②确定粗车外圆φ36mm的基本时间。

=185mm，，，，，，。

③确定粗车端面的基本时间。

，

其中，，，。

代入得

④确定粗车外圆φ34mm的基本时间。

=125mm，，，，，，。

⑤确定车大端凸台基本时间

=8mm，，，，，，。

⑥确定车小端凸台基本时间

⑦确定工序的基本时间

5.2工序80切削用量及基本时间的确定

本工序为为半精加工。

包括（车外圆和凸台）。

已知条件与粗加工工序相同。

（1）切削用量

①确定半精车外圆φ45mm的切削用量。

车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。

根据参考[1]表5-113，车刀几何形状为，。

Ⅰ.确定背吃刀量。

Ⅱ.确定进给量根据参考[1]表5-116及C620-1车床的进给量（表5-57），选择。

由于是半精加工，切削力较小，故不需要校核该机床的机构强度。

Ⅲ.确定切削速度根据表5-120，当用YT15硬质合金车刀加工σb=980MPa，切削速度为。

按C620-1车床的转速（参考[1]表5-56），选择。

实际切削速度为：

半精加工机床功率也可不校验。

最后确定的切削用量为：

，，，。

②确定半精车外圆φ35mm的切削用量。

刀具与车φ45mm所用刀具相同。

=mm，其余参数与车φ45mm一致，即=0.30mm/r，=955。

③确定半精车外圆φ31mm的切削用量

=mm，其余参数与车φ48mm一致，即=0.30mm/r，=955。

（2）基本时间的确定

①确定半精车外圆φ45mm的基本时间。

=15.2mm，，，，，，。

②确定半精车外圆φ35mm的基本时间。

=60mm，，，，，，。

③确定半精车外圆φ31mm的基本时间。

=115mm，，，，，，。

④确定工序的基本时间

5.3工序90切削用量及基本时间的确定

本工序为为精加工。

车外圆和退刀槽。

车床为C616，所选刀具为YT30硬质合金刀具，车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。

根据参考[1]表5-113，车刀几何形状为，，。

确定切削用量

①确定精车φ34.5mm外圆的切削用量。

Ⅱ.确定进给量根据参考[1]表5-116及C616A车床的进给量（表5-57），选择。

Ⅲ.确定切削速度根据表5-120，当用YT30硬质合金车刀加工σ

③确定车螺纹退刀槽切削用量。

选用高速钢切槽刀，采用手动进给，主轴转速选为。

基本时间

①确定精车外圆φ34.5mm的基本时间。

影藏

②确定精车外圆φ30mm的基本时间。

=115mm，，，，，

，。

③确定切螺纹退刀槽基本时间。

手工操作，大约20s。

5.4工序100切削用量及基本时间的确定

（1）确定切削用量

Ⅰ.切削速度的计算选择C616A型车床。

查《切削手册》可知，刀具寿命为T=60min，采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时=0.17，