连杆体的机械加工工艺规程的编制文档格式.docx

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2.1零件分析

2.1.1零件的作用

本零件的作用是用来连接和传递运动和动力的，且精度要求较高。

2.1.2零件的工艺分析

由零件图可知，主要加工表面有：

（1）.尺寸55上表面

（2）.尺寸27左表面

（3）.38的前后表面

（4）.∮70的半圆孔

（5）.基准面1

（6）.基准面2

（7）.基准面3

各表面的相互位置精度要求有：

（1）.孔2—∮10.2对尺寸55上表面的垂直度公差为∮0.05；

（2）.∮70的同轴度公差为0.005㎜；

（3）.连杆体应该经过调质处理，硬度为217~293HB；

由上述可知，各加工表面以尺寸55上表面、38前后表面为主，有较高的尺寸精度和较高的相互位置尺寸精度要求，因此，拟订55上表面、38前后表面为主的工艺方案。

为了保证各表面的相对位置精度要求，应以基准1、基准2、基准3为定位基准，便于实现基准重合和基准统一。

2.1.3零件毛坯的选择

零件材料为45钢，考虑到零件的经济性和综合性能要求，可选择铸件，可以保证加工精度要求。

2.1.4零件的定位基准面的选择

基准面的选择是工艺规程设计中重要的工作之一，基准面选择的正确与否，可以使加工质量得到保证，使生产力得到提高，否则，不但加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批量报废，使生产无法正常进行。

（1）.粗基准的选择

粗基准的选择要保证粗基准定位所加工出的精基准有较高的精度，通过精基准定位使后续各被加工表面具有较高的均匀的加工余量，并与非加工表面保持应有的相对位置精度。

在确定粗基准时，要保证相对位置精度要求和加工表面余量合理分配原则，在本零件中，先以基准面2为粗基准，加工∮18圆，然后加工20的表面，以∮18的孔和基准面1来加工∮70的上表面；

在加工∮70的上表面时，要保证其表面的45度要求，在以此基础上，加工∮70的半圆孔，要注意∮70的同轴度公差要求，要保证足够的加工余量，然后对R13进行粗加工，在∮70的表面上钻俩个孔——2-∮10.2，要保证两孔的轴线与∮70的上表面的垂直度。

（2）.精基准的选择

选择精基准应考虑的主要问题是保证加工精度要求，特别是加工表面的相互位置精度要求，以及实现装夹的方便、可靠、准确，要考虑到基准重合原则，基准统一原则，互为基准原则，自为基准原则，保证工件定位准确，夹紧可靠，操作方便的原则。

在本零件中，我选择了基准面2作为精基准，以粗糙度要求为12.5来加工∮18的孔，在镗∮18孔的时候，要保证其加工精度要求，然后以∮18孔来加工55上表面，55上表面是精度要求较高的表面，其粗糙度值为0.8um，为了保证55上表面的精度，用铣刀对55上表面进行铣削加工；

尺寸38的前后表面加工要求较高，粗糙度值为0.8um，也需要进行铣削加工；

在对孔∮10.2进行第二次加工时，要保证∮10.2的轴线与55上表面的垂直度公差为∮0.05um，同时，也需要注意的是，在加工∮70的半圆孔时，要注意同轴度公差为0.05um，同时也需要对基准面1进行加工，但要求精度不高，在加工尺寸38前后表面时，其宽度在38.15~38.25之间，在∮70的半圆上，有一个小槽，在加工∮70时，也需要加工这个小槽，这样加工是为了便于实现基准重合和基准统一，从而保证了零件的加工质量，并使夹具的设计和制造简化！

第三章制定加工工艺路线

拟订零件的加工路线是制定工艺规程的总体布局，主要任务是选择各表面的加工方法，及定位基准，确定加工顺序，各工序采用的机床设备和工艺装备等。

该零件是大批量生产，可以采用机床配以专用夹具，并适当配置专用机床进行加工，工序以分散为主，某些工序可以适当集中应划分加工阶段，将粗加工和精加工分开；

刀具和量具的选择可以专用的与适用的相结合，根据以上分析，初步拟订的工艺路线方案

（一）如下：

第四章机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定

连杆体零件的材料是45钢，硬度为217~293HB，为大批量生产，所以采用铸造的形式。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：

1内孔∮18的加工

钻孔∮17

扩孔∮17.85

镗孔∮18

2Z=1.5mm

2尺寸55上表面和38的前后表面的加工

（1）.按照<

<

工艺手册>

>

取加工精度后,铸件复杂系数S3,则三个表面的单边余量为2.0~3.0mm，取Z=2.0mm，铸件的公差按《工艺手册》，材质系数取M1，复杂系数为Sn1，则铸件的上偏差为+1.3mm，下偏差为-0.7。

（2）.磨削余量：

单边0.2mm，磨削的公差既零件的公差，为-0.1mm

（3）.铣削余量：

铣削的公称余量（单边）为

Z=2.0-0.2

=1.8mm

铣削公差:

现规定本工序的加工精度为IT11级,因此,可知本工序的公差为-0.2mm。

由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工公差，因此，所规定的加工余量其实是其名义上的加工余量，实际上，加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。

3.2—∮10.2的加工

毛坯为实心，不冲出孔，参照《工艺手册》，来确定加工余量的分配：

（1）.钻孔∮9.8

（2）.镗孔∮10.2

第五章确定切削用量及基本工时

5.1工序Ⅲ钻.扩.镗∮18的孔

5.1.1钻∮18的孔

根据有关资料介绍，利用钻头进行扩孔时，其进给量与切削速度，与钻同样尺寸的实心孔时的进给量，与切削速度之间的关系为：

f=（1.2-1.8）f钻

V=（1\2-1\3）V钻

式中:

f钻V钻——加工实心孔时的切削用量

现已知，

f钻=0.56mm/r（《切削手册》）

v钻=19.25mm/min（《切削手册》）

并

f=1.35f钻

=1.35*0.56

=0.76mm/r

按机床选取

f=0.76mm/r

v=0.4v钻

=0.4*19.25mm/r

=7.7mm/min

ns=1000v/3.14D

=1000*7.7/3.14*41

=59r/min

nw=58r/min

所以

实际切削速度为：

V=3.14*41*58/1000

=7.47m/min

切削工时：

l1=7mml2=2mml=150mm

t=150+7+2/0.76*59

=3.55min

5.1.2扩∮18孔

根据<

切削手册>

查得扩孔扩∮18孔时的进给量,并根据机床规格

选

f=1.24mm/r

扩孔时的切削速度，根据其他有关资料，确定为：

V=0.4v钻

其中v钻为用钻头钻同样的尺寸实心孔时的切削速度

故

V=0.4*19.25

=7.7r/min

n=1000*7.7/3.14*43

=57r/min

按机床选取：

nw=58r/min

l1=3mml2=1.5mm

t=150+3+1.5/58*1.24

=2.14min

5.1.3镗∮18的孔

机床：

CA6140

夹具：

专用夹具

刀具：

镗刀

量具：

塞规

切削用量：

ap=18-17.5/2

=0.25mm

f=0.2mm/r

Vs=15m/min

ns=1000*15/3.14*18

=265r/min

根据机床选取：

n=270r/min

v=3.14*18*450/1000

=25.4m/min

L=l+l1+l2=55mm

T1=55/0.2*450

=0.6min

5.2工序Ⅳ铣20的平面

fz=0.08mm/齿

切削速度：

参考有关手册，确定：

V=0.45m/s=27m/min

采用高速刚镶齿三面刃铣刀

dw=225mm齿数Z=20

则

ns=1000V/3.14dw

=1000*27/3.14*225

=38r/min

现采用X63卧式铣床，根据使用说明书

取

nw=37.5r/min

故实际切削速度为：

V=3.14dwnw/1000

=3.14*225*37.5/1000

=26.5m/min

当nw=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量fw应为：

fw=fzz/nw=0.08*20*37.5

=60mm/min

5.3工序Ⅴ精铣55上表面和38的前后表面

在精铣55上表面和38的前后表面时，需要保证尺寸38。

所以选

fz=0.05mm/齿（参考〈〈切削手册〉〉）

V=0.65m/s=39m/min（参考〈〈切削手册〉〉）

采用高速钢镶齿三面刃铣刀

dw=225mm齿数Z=20

=1000*39/3.14*225

=55.2r/min

nw=56r/min

=3.14*225*56/1000

=39.564m/min

当nw=56r/min时，工作台的每分钟进给量fw应为：

fm=fzz/nw=0.08*20*56

=56mm/min

查资料：

刚好有fm=56mm/min，故选用该值。

由于是精铣，整个铣刀要铣过整个工件，利用作图法，可得出铣刀的行程：

L=l+l1+l2=105mm

则机动工时为：

tm=l+l1+l2/fm

=105/56

=1.875min

5.4工序Ⅵ钻2-∮10.02的孔

在钻∮10.2时，应保证两孔的中心距和与∮70的垂直度。

确定进给量f：

根据《切削手册》表2.7，当钢的刚度〈800Mpad0=∮10.2时

f=0.39~0.47mm/r

由于本零件在加工∮70.2时，孔属于低刚度零件

进给量*系数0.75

f=（0.39—0.47）*0.75

=0.29—0.35mm/r

根据双轴钻床说明书

f=0.25mm/r

V=1.8m/min

所以

ns=1000V/3.14dw

=1000*18/3.14*25

=229r/min

根据机床说明书

nw=195r/min

=3.14*225*195/1000

=137.76m/min

L=l+l1+l2=45mm

Tm1=l+l1+l2/fnw

=45/195*0.25

=0.92min

5.5工序Ⅶ镗2-∮10.02的孔

在镗2—∮10.2孔时，要保证2—∮10.2孔的粗糙度为6.3um。

选用机床：

T740金刚镗床

单边余量：

Z=0.1mm，一次镗去余量0.1mm

进给量：

f=0.1mm/r

根据有关手册，确定镗床的切削速度为：

V=1000m/min

nw=1000V/3.14D

=1000*100/3.14*10.2

=3122.268r/min

由于T740镗床主轴转速为无级调速，故以上转速可以作为加工时的使用的转速。

当加工一个孔时

l1=15mml2=5mml=25mm

t=25+15+5/3122*0.1

=0.14min

加工两个孔时的机动时间为：

t=0.14*2=0.28min

5.6工序Ⅷ粗铣∮70的半圆

fz=0.08mm/齿（参考《切削手册》表3-3）

参考有关手册来确定：

dw=225mm齿数z=20

=1000*27/3.14*225

=38r/min

取

fw=fzznw=0.08*20*37.5

刚好有fm=60mm/min，故选用该值。

由于是粗铣，整个铣刀不要铣过整个工件，利用作图法，可得出铣刀的行程：

机动工时为：

tm=l+l1+l2/fm=105/60

=1.875min

5.7工序Ⅹ磨55上表面和38的前后表面

在加工此程序时，要保证38的尺寸。

5.7.1选择砂轮：

见《工艺手册》第三章中磨料的选择表，结果为：

WA46KV6P350*40*127

其含义为：

砂轮磨料为白刚玉，粒度为46号，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为：

350*40*127（D*B*d）

5.7.2切削用量的选择

砂轮的转速n砂=1500r/min（见机床说明书）

V砂=27.5m/s

轴向进给量：

fa=0.5B=20mm（双行程）

工件速度：

vw=10m/min

径向进给量：

fr=0.015mm/双行程

5.7.3切削工时：

当加工1个表面时：

t1=2L62bk/1000vfafr（见《工艺手册》表6.2-8）

式中

L——加工长度96mm

B——加工宽度38mm

Z——单面加工余量0.2mm

K——系数1.10

V——工作台移动速度m/min

fa——工作台往返一次砂轮轴向进给量mm

fr——工作台往返一次砂轮径向进给量mm

t1=2*96*38*1.1/1000*10*20*0.015

=2.67min

当加工两个端面时

tm=2.67*2=5.34min

5.8工序Ⅸ精铣∮70的半圆

在精铣∮70的半圆时，要保证与2-∮10.2的孔的轴线的垂直度，保证其公差带要求。

在所选的铣刀为立铣刀，有3—4个刀齿组成。

第六章夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

经讨论，决定将设计第Ⅵ道工序——钻2-∮10.2的钻床夹具，本夹具将用于双轴钻床。

6.1问题的提出

本夹具主要用于2-∮10.2孔，∮70半圆孔对于两个孔——2-∮10.2都有一定的技术要求，但在加工本工序时，两孔尚未加工，而且这两个端面在工序Ⅶ时还要进行加工，因此，在本工序加工时，主要应该考虑如何提高生产率，降低劳动强度，而精度则不是问题。

6.1.1夹具的设计

1.定位基准的选择

由零件图可知，∮70对2-∮10.2有垂直度要求，其设计基准为2-∮10.2的中心线，为了使定位误差为零，应该选择以两个∮10.2的孔为定位的自动定心夹具，但这种自动定心夹具在结构上过于复杂，因此，这这是只选用∮10.2两孔为主要定位基面。

为了提高加工效率，为了缩短辅助时间，准备用气动夹紧。

2.切削力及夹紧力的计算

采用硬质合金钻头

F=CfapXFfzaeUYfz/d0qfnWf（见《切削手册》表3-28）

其中

Cf=650

Ap=3.1mm

XF=1.0

fz=0.08mm

d0=225mm

Wf=0

Ae=40（在加工面上测量近似值）

Uf=0.86

Qf=0.86

Z=20

Yf=0.72

F=650*3.1*0.08*40*20/225

=1456N

在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。

安全系数

K=K1*K2*K3*K4

K1：

基本安全系数1.5

K2：

加工安全系数1.1

K3：

刀具钝化系数1.1

K4：

断续切削系数1.1

F=KFH

=1.5*1.1*1.1*1.1*1456

=2906.904N

选用汽缸斜锲加紧机构，锲角a=10°

，其结构形式选用Ⅳ型，则扩力比I=3.42,故由汽缸产生的实际夹紧力为：

N汽=3900i=3900×

3.42

=13338N

此时N汽所需要5813.808N的夹紧力，故本来夹具可安全工作。

6.2定位误差分析

6.2.1定位元件尺寸及公差的确定

夹具的主要定位元件为φ10.2两孔，该定位φ10.2两孔的尺寸与公差规定为本零件在工作时应该有的公差。

（1）计算φ70+00.019的孔外端面铣加工后与两孔2—φ10.2的最大垂直度误差。

零件两孔与φ70+00.019的最大间隙为

бmax=+0.019-0=0.019mm

当定位孔的共度取100mm时，则上述间隙引起的最大倾角为0.019/100，此即为由于定位而引起的φ70+00.019的半圆端对两孔中心线而不起最大垂直度误差。

由φ70+00.019孔要进行精加工，故上述垂直度误差可以允许。

6.3夹具设计及操作简要说明

如前所述，在设计夹具时，应注意提高该产品的生产率，为此，应该先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。

因此这是提高产品生产率的重要途径。

本道工序的铣床夹具就选择该夹紧方式。

本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大汽缸直径，而这样使整个夹具庞大。

因此，应首先改进降低切削力；

目前采取措施有三：

一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；

二是选择一种比较理想的斜锲机构，尽量增加该机构的扩展力。

三是在可能的情况下，适当提高压缩完全的工件压力，以增加汽缸推力，结果本夹具总

的感觉还比较紧凑。

定位方案的设计是夹具设计的第一步，也是夹具设计中的最关键一步。

定位方案的

好坏，将直接影响加工精度和加工效率。

定位方案一经确定，夹具的其他组成部分也大体

随之而定，因此，对于定位方案必须慎重考虑，以满足设计的要求。

由于定位元件的精度对加工精度影响很大，所以在设计定位元件时，其材料的选择和技术条件应有较高的要求；

定位元件与工件定位基准面或配合的表面，一般不低于IT8，常选IT7甚至IT6制造；

定位元件工作表面的粗糙度值一般不大于Ra1.6um，常选Ra0.8um和Ra0.4um；

采用调整法和修配法提高装配精度，以保证夹具安装面的平行度或垂直度要求。

定位方案的设计，不仅要求符合六点定位要求，而且应有足够的定位精度；

不仅要求定位元件的结构简单，定位可靠，而且应容易加工和装配。

此外，还应对其热处理性能，经济性等多方面进行分析，论证，才能确定最佳方案。

本夹具是由定位块，定位柱和定位板来实现连杆体加工时的定位的。

在安装工件时先拧松螺母24，使T型压板松动，然后将工件装上，拧紧即可。

在机床工作时，双轴通过钻模板对工件进行加工，在钻模板上，钻套和衬套，衬套和钻模板都有一定的配合公差要求。

总结

在设计指导老师的悉心指导下，本次设计任务已初步完成，对在本设计过程中的种种因素，方案均作了适当的考虑，同时采取了相应的措施。

在设计过程中，基本围绕连杆体的设计步骤进行并力求使结构简单，便于安装，调整和维修，但由于设计者知识水平和实践机会有限，所在设计过程中对课题的深度和广度，难免有出现漏洞及不如意之处，加上时间有限，对整个升降机全部设计还有较多工作来做，这都需要在今后的工作中使自己更加努力学习，不断完善自己，最终不断促进自己。

二个月的辛勤劳动结束了，在这段时间内使自己已经受到一次严格、正规、有序的锻炼，获得了很多知识，从许多手册，以及参考资料中汲取丰富的未曾学过的东西。

在这里，我要感谢我的指导老师，非常感谢他在我设计过程中的淳淳教导以及对有关问题的指点。

本设计中难免有不足之处，敬望各位答辩老师多多谅解指正，谢谢！

参考文献

1.《毕业设计指导书》青岛海洋大学出版社出版

2.《机械制图》高等教育出版社出版

3.《切削用量简明手册》机械工业出版社出版

4.《机械制造工艺简明手册》机械工业出版社出版

5.《机械夹具设计手册》上海科技出版社出版

6.《CAD技术》电子出版社出版