课程设计连杆盖夹具设计说明书.docx
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课程设计连杆盖夹具设计说明书
课程设计
院别：
机电学院
专业：
机械设计制造及其自动化
姓名：
学号：
指导教师：
日期：
2011年5月
目录
机床夹具设计课程设计任务书2
序言3
一、零件的分析3
1、零件的生产类型3
2、零件的工艺分析4
二、工艺规程设计5
1、毛坯的选择及毛坯的余量确定5
2、基准的选择6
3、制定工艺路线6
4、工序内容设计8
三、铣床夹具设计12
1、设计任务12
2、夹具方案分析12
2.1工件的定位方案分析12
2.2加紧方案分析13
2.3夹具体设计14
四、设计小结15
参考文献16
机床夹具设计课程设计任务书
一．设计题目：
设计连杆盖铣下地面（连杆盖与连杆体的剖分面）专用夹具设计（生产纲领：
大批量）
二．设计要求：
（上交电子文件和纸资文件）
零件图1张
工序图1张
专用夹具装配图1张
夹具体零件图1张
课程设计说明书1份
三、时间：
二周（2010～2011学年度第二学期的第十四、十五周）
四、设计步骤及要求：
第一部分检验、分析
1．检验、分极零件图
绘制零件图，分析视图是否完整，是否有不合理之处
2．零件技术经济分析
哪些面是重要表面，哪些面的技术要求较高，哪些面有位置精度要求
第二部分制定工艺路线
1．毛坯的选择及毛坯余量确定
2、基准的选择
3．制定工艺路线，填写工艺过程卡
第三部分．夹具的设计
1．确定加工部位，分析技术要求
2．确定定位方案
1）.选择定位元件，包括尺寸和公差
2）.分析定位的合理性，判断有无欠定位和过定位
3．确定夹紧方案，选择夹紧元件和夹紧结构
第四部分．夹具结构设计
1.夹具体及其它零件设计，确定夹具详细结构。
2.定位误差计算
第五部分．夹具体绘制
总装图绘制，零件图绘制
序言
本课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课的基础上进行的。
本设计是根据学生的实际能力以及结合现代技术的发展趋势综合考虑而做的，主要培养学生综合运用学过的知识，独立地分析和拟定一个零件的合理工艺路线，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力，能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法。
学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力，培养学生熟悉和应用各种手册、图片、设计表格等技术资料，以便掌握从事工艺文件的方法和步骤，培养学生解决工艺问题的能力。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。
一、零件的分析
1、零件的生产类型
根据所给要求，以确定，本两件加工属大批量生产。
2、零件的工艺分析
图1.连杆盖零件图
此零件为连杆合件之一——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Ø81+0.0210mm以及小头孔要求表面粗糙度Ra1.6µｍ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刀具去加工，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，其外形可不再加工，根据GB/T6414-1999的规定，铸件尺寸公差代号为CT公差等级分为16级，由于零件的轮廓尺寸不大，形状不是很复杂，为大批量生产，从减少加工难度来说，经查机制工艺手册，毛坯采用铸造成型。
2.连杆小头孔对A基准的平行度公差为0.01mm。
3.大头孔两端的台阶面对B基准的对称度公差为0.3mm。
4.小头孔中间的沟槽，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.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、工艺规程设计
1、毛坯的选择及毛坯余量确定
在各类机械中，连杆盖为为传动件,由于其在工作时处于运动中，经常受冲击和高压载荷，要求具有一定的强度和韧性。
该零件的材料选择QT450-10，零件的轮廓尺寸不大，形状不是很复杂，为成批量生产模型，从减少加工难度来说，经查机制工艺手册，毛坯采用铸造成型。
因为零件形状并不复杂，但为减小加工时的切削用量和提高生产效率，节约毛坯材料，毛坯形状可以与零件形状接近。
即外形做成台阶形，内部孔铸造出。
确定机械加工余量，及毛坯尺寸：
1）确定机械加工余量
（1）铸件质量：
零件表面无明显的裂纹等缺陷。
（2）加工精度：
零件除孔以外的各表面为一般加工精度。
（3）机械加工余量。
根据铸件质量、形状，以及各个加工部位的要求毛坯尺寸和余量如下
表：
毛坯尺寸和余量
加工表面
基本尺寸mm
毛坯尺寸mm
单边总加工余量mm
小头孔直径
Ø20
Ø10
5
大头孔直径
Ø81
Ø70
5.5
零件厚度
43
46
1.5
大头孔两端深度
3.5
0
1.75
铸造圆角
R3-R5
2、基准的选择
该零件是带孔的盘状零件，孔是其设计基准，为避免由于基准不重合而产生误差，应选孔为定位基准，即选Ø81+0.0210mm孔及一端面为加工精基准。
由连杆盖有孔、沟槽等都需加工，而孔作为精基准应先加工，因此选外圆及一端面为粗基准。
3、制定工艺路线
1）.表面加工方法的确定
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:
毛坯的两端面应该互为基准加工，表面粗糙度为Ra3.2µｍ，需粗铣-半精铣。
大头孔Ø81+0.0210mm：
内表面粗糙度为Ra1.6µｍ，需进行粗镗-精镗。
小头孔Ø20+0.0230mm：
内表面粗糙度为Ra1.6µｍ，需进行扩-半精铰。
大头孔内沟槽：
表面粗糙度为Ra6.3µｍ，一次成型磨即可。
切割面：
表面粗糙度为Ra1.6µｍ，需精铣。
两台阶面:
底面为Ra6.3µｍ，侧面为Ra1.6µｍ，故采用粗铣台阶面后，对侧面进行精铣并保证距离尺寸940+0.02mm，以及对称度0.3mmA。
两个螺纹孔的加工：
钻-铰孔。
小头孔的大沟槽采用R67mm的成型铣刀去加工。
大头孔内表面的沟槽采用R25的砂轮磨削。
小头孔里面的沟槽用精细的镗刀加工。
3）.确定工艺路线
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。
工序1：
铸造毛坯。
工序2：
无损探伤，查是否有夹渣，气孔，疏松等缺陷。
工序3：
清理毛刺、飞边，涂漆。
工序4：
人工时效处理。
工序5:
精铣连杆大小头两平面，互为基准（加工中多翻转几次）至尺寸43-0.20-0.36mm。
工序6：
粗镗大小头孔，分别为Ø78±0.05mm,Ø17±0.05mm.
工序7：
选择一个面为基面，以基面定位，精镗大头孔到Ø81+0.0210mm。
并定其轴线为基准A。
工序8：
以大头孔、基面定位，借助侧面装夹工件，精镗小头孔至
Ø20+0.0230mm。
并保证中心距为85+0.10mm，以及对基准A的平行度为0.01mm。
工序9：
磨大头孔内表面的沟槽，砂轮为R25mm，磨削深度2.5mm。
车倒角1*45度。
工序10：
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940-0.023mm，深度8.5+0.050mm，以及对基准A的对称度为0.3mm。
工序11：
钻两边的底孔Ø10mm，保证中心距为110±0.15。
工序12：
由钳工铰孔2-M12-6H。
工序13：
以连杆台阶面、基面定位装夹，铣削沟槽宽15+0.15+0.05mm，R67mm的盘形铣刀。
对基准B的对称度为0.2mm。
工序14：
用精细的镗刀镗内沟槽直径Ø21+0.280mm，宽1.1+0.120mm，两沟槽距离37+0.150mm。
工序15：
车倒角0.5*45度。
工序16：
检查各个部分的尺寸和精度。
工序17：
组装入库。
4、工序内容设计
1）选择加工设备与工艺装备。
（1）选择机床。
a.工序9、15、是车倒角。
该零件外廓尺寸不大，选用CA6140卧式车床即可。
b.工序5、10为粗铣、半精铣、精铣。
由于加工的零件轮廓尺寸不大，，故宜在普通铣床就可以。
选用立式铣床X5020B型铣床。
c.工序6、7、8为粗镗、精镗。
从加工要求及尺寸大小考虑，选用卧式镗床T611A。
d.工序9是用Ø50mm的砂轮去磨，需要组合夹具，用内圆磨床考虑到孔的大小用M2110内圆磨床。
e.工序10因为要将连杆锯断，工件尺寸不是很大，用卧式铣床X6012。
f.工序11钻孔考虑孔的尺寸等技术要求，采用立式钻床Z5125A。
g.工序13考虑到加工位置和技术要求需要用卧式铣床X6012。
h.工序14加工内沟槽，用微型镗刀加工，由于是回转体采用车床CA6140。
（2）夹具。
组合夹具和普通的三抓、四爪卡盘就可以。
（3）选择刀具。
在工序9需用到R25mm的砂轮。
工序15需要刃口小于1.1mm的细小镗刀。
（4）选择量具。
本零件属于大批量生产，采用通用量具。
选择量具的方法有两种：
一是按计量器具的精确度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。
a.各工序的量具见下表
工序
加工面尺寸
尺寸公差
量具
5、9、
14、15
43
0.16
分度值0.02，测量范围0~150游标卡尺
6
Ø78、Ø17
0.05
普通游标卡尺
7、8、12
Ø81
0.021
分度值0.001，测量范围0~150游标卡尺
b.选择加工槽所用量具。
均可选用分度值0.02mm，测量范围0~150mm游标卡尺进行测量。
2）确定工序尺寸
（1）确定圆柱面的工序尺寸。
查表可以得出该零件圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表
加工表面
工序双边余量/mm
工序尺寸及公差/mm
表面粗糙度/µｍ
粗
半精
精
粗
半精
精
粗
半精
精
毛坯两侧面
1.5
0.5
43.5+0.02-0.02
43-0.20-0.36
6.3
3.2
大头孔
2.5
0.5
Ø80+0.05-0.05
Ø81+0.0210
6.3
1.6
小头孔
2.5
0.5
Ø19.5+0.33-0.05
Ø20+0.0230
6.3
1.6
台阶侧面
0.5
940-0.023
1.6
台阶底面
3.5
3.5+0.050
6.3
根据生产纲领和零件结构选择毛坯：
零件毛坯材料选择为QT450-10,生产类型为大量生产，采用铸造毛坯。
毛坯两侧面的加工余量：
铸造件的机械加工余量查表《机械加工工艺手册》表2.3—5，其单边余量规定为：
1mm
精铣两侧面：
参照《机械加工工艺手册》表2.3—39，其余量值规定为0.5mm
铸造毛坯的基本尺寸为
根据《机械加工工艺手册》表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用CT7，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为
粗铣外圆根据《机械制造工艺学》表1-9，选得经济精度为IT12，再查《互换性与技术测量》表1-8和表1-10查的公差为-300
零件基本尺寸为：
43
零件粗铣后的尺寸：
46—2=44mm
零件精铣后的尺寸：
44—1=43mm
精铣后的尺寸与零件图的尺寸相同：
mm
大头孔的加工余量：
铸造件的机械加工余量查表《机械加工工艺手册》表2.3—5，其单边余量规定为：
2.5mm
精车孔：
参照《机械加工工艺手册》表2.3—43，其余量值规定为0.5mm
铸造毛坯的基本尺寸为
根据《机械加工工艺手册》表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用CT7，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为
粗车端面根据《机械制造工艺学》表1-9，选得经济精度为IT9，再查《互换性与技术测量》表1-8和表1-10查的公差为-100
零件基本尺寸为：
毛坯的名义尺寸为：
粗车后的尺寸：
精车后的尺寸应与图纸要求尺寸相同：
81mm
小头孔的加工余量：
铸造件的机械加工余量查表《机械加工工艺手册》表2.3—5，其单边余量规定为：
2.5mm
精车内孔：
参照《机械加工工艺手册》表2.3—48，其余量值规定为
粗车内孔根据《机械制造工艺学》表1-9，选得经济精度为IT12，再查《互换性与技术测量》表1-8和表1-10查的公差为250
零件基本尺寸为：
毛坯的名义尺寸为：
所以工序尺寸为：
粗车后的尺寸：
精车后的尺寸应与图纸要求尺寸相同：
20mm
台阶底面
铣台端面：
参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2-23。
其余量值规定为
，现取
。
表3.2-27粗铣平面时厚度偏差取
。
精铣台阶面使其加工尺寸为
零件基本尺寸：
134mm
钻孔：
加工孔1/8_12管牙螺纹。
毛坯为实心，不冲孔。
参照《机械加工工艺手册》表2.3-71，现确定其余量为：
g.确定铣小头沟槽的工序尺寸。
精铣可达到要求，则该工序尺寸：
槽宽15+0.15+0.05mm，槽深R67。
粗铣时，为半精铣留有加工余量：
槽宽双边余量为2mm，槽深余量为2mm。
则粗铣的工序尺寸：
槽宽为13mm，槽深为R65mm的圆。
将以上结果填入机械加工工序卡内。
三、铣床夹具设计
1、设计任务
此次设计主要分为两部分，一是对零件的机加工进行工艺规程设计，二是对工序进行专用夹具设计。
此次夹具设计选择连杆盖台阶面下端面加工进行专用夹具设计。
本夹具主要作来铣连杆体和连杆盖分割面的台阶面底面，台阶底面与小头孔轴心线有尺寸精度要求，台阶底面与螺栓孔应有垂直度要求和台阶底面的平面度要求。
由于本工序是粗加工，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。
2、夹具方案分析
2.1工件的定位方案分析
由零件图可知，在铣台阶面之前，连杆的两个端面、小头孔及大头孔的两侧都已加工，且表面粗糙要求较高。
为了使定位误差为零，按基准重合原则选Ø81小头孔与连杆的端面为基准，但由于大头孔不完整，难以用来较好的定位，所以采用小头孔Ø20定位。
因为大小孔轴向方向不影响台阶面铣削精度，所以此方向可以不定位，而靠加紧机构固定，所以连杆盖以大小头孔及侧面的“两孔”定位，属于不完全定位，其中大头孔做成与削边销作用相同的定位板，以避免过定位。
由于大头孔尺寸Ø81,没有相应的削边销，由于是大批量生产，所以可以自制一个作用与削边销相同作用的“定位板”，如下图所示：
而小头孔用定孔芯轴定位，元件如下图所示：
2.2夹紧方案分析
由于零件小，所以采用有压紧手柄机构的螺母压紧机构与压板，装卸工件方便、迅速。
加紧机构用压紧手柄机构与压块，如下图所示：
2.3夹具体设计
夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时，能承受一部分切削力。
夹具体图如图：
夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。
4）切削力及夹紧力的计算
切削力的计算：
，由《组合机床》（表7-24）得：
P=
=
=1902.538N
夹紧力的计算：
由《机床夹具设计手册》（表1-2-25）得：
用扳手的六角螺母的夹紧力：
M=12mm,P=1.75mm，L=140mm,作用力：
F=70N，夹紧力：
W0=5380N
由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。
定位误差的计算:
由加工工序知，加工面为连杆的剖分台阶面。
台阶底面对连接螺栓孔中心线应有垂直度要求；对剖分出来的台阶底面有一定的平面度要求。
所以本工序的工序基准为小头孔中心线，其设计计算如下：
（1）确定定位销中心与大头孔中心的距离及其公差。
此公差取工件相应尺寸的平均值，公差取相应公差的三分之一（通常取1/5~1/3）。
故此尺寸为85
0.015。
（2）确定定位销尺寸及公差
本夹具的主要定位元件为一固定销，结构简单，但不便于更换。
该定位销的基本尺寸取工件孔下限尺寸Φ20。
公差与本零件在工作时与其相配孔的尺寸与公差相同，即为Φ200-0.012。
（3）小头孔的确定
考虑到配合间隙对加工要求中心距85
0.015影响很大，应选较紧的配合。
另外小头孔的定位面较短，定位销有锥度导向，不致造成装工件困难。
故确定小头定位孔的孔径为20+0.0230。
5）定位误差分析
对于连杆体盖剖分台阶面深度8.5+0.050的要求，以Φ20+0.0230的中心线为定位基准，而其设计基准为大头孔轴心线，属“基准不重合”，基准不重合误差Δjb=0.1，且由于定位面与定位间存在间隙，造成的基准位置误差即为定位误差，其值为：
ΔDw=0.1+δD+δd+Δmin
=0.1+0.023+0.012+0
=0.135mm
ΔDw－－剖分面的定位误差
δD――工件孔的直径公差
δd――定位销的直径公差
Δmin――孔和销的最小保证间隙
因此工件在加工过程中能够保证加工精度要求。
四、设计小结
此次机械设计制造工艺及机床夹具课程设计主要是对连杆盖加工工艺规程与夹具设计，在设计过程中要通过对零件进行分析，选择基准，拟定合理的工艺路线，再次选择加工设备及切削用量，即而确定主要表面不同加工时的工序尺寸及公差，填写过程卡，工序卡，通过相关文献手册的查阅，拟定合理的工件定位方案，并分析夹具方案，对刀方案的确定，设计出一套针对于工件铣削台阶底面定位专用夹具，并完成对夹具体装配图，零件图的绘制。
通过本次的课程设计，我将学到的理论知识，应用于实践，学以致用，从中受益匪浅，使我明白了对零件加工时的流程，并大致了解了对相关标准件的查找及绘制，我更从此次设计中学到一丝不苟的工作作风，严谨，细致的工作态度。
在此要感谢在我课程设计过程中给我关心和帮助的老师同学们，谢谢！
参考文献
[1]李旦等.机床专用夹具图册.哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社.2005.
[2]孙己德.机床夹具图册.北京.机械工业出版社.1984.
[3]王启平.机床夹具设计.哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社.2005.
[4]吴拓等.机械制造工艺与机床夹具课程设计指导.北京.机械工业出版社.2005.
[5]孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导.北京.冶金工业出版社.2002.
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