连杆加工工艺及插键槽夹具设计.docx
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连杆加工工艺及插键槽夹具设计
连杆加工工艺及插键槽夹具设计
目录
一，设计题目及内容--------------------------------------------------------------------2
二，课题任务要求-----------------------------------------------------------------------2
三，原始资料-----------------------------------------------------------------------------3
（一）加工工件--------------------------------------------------------------3
（二）工件的主要加工工艺过程-----------------------------------------3
（三）设计任务书-----------------------------------------------------------4
四，研究工件图，加工工艺和毛坯状况---------------------------------------------4
五，拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图。
------------------------------------4
（一）确定夹具类型---------------------------------------------------------4
（二）拟定定位——夹紧方案----------------------------------------------4
（三）确定定位装置的结构，主要尺寸并计算定位误差-------------5
（四）确定导引元件----------------------------------------------------------6
（五）确定夹紧机构并简练算夹紧力-------------------------------------6
六，夹具设计方案评估--------------------------------------------------------------------6
七，绘制夹具总图--------------------------------------------------------------------------6
八，绘制夹具主要零件图-----------------------------------------------------------------7
九，编制夹具加工工艺--------------------------------------------------------------------9
十，编制夹具加工程序-------------------------------------------------------------------12
十一，参考文献----------------------------------------------------------------------------16
十二，主要涉及的知识点----------------------------------------------------------------16
十三，总结---------------------------------------------------------------------------------27
前言：
专业工程实践是我们的毕业课程设计，在学完机械制造工艺学和全部专业课，为了巩固所学知识，对所学各课程的进行一次深入的综合性的总复习,我们进行了本次课程设计。
通过这次课程设计使我们能综合运用机械制造工艺学的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题；初步具备了设计连杆的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力；也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后将从事的工作进行一次适应性训练。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。
摘要：
通过实际加工例子，论述了在插床上实现连杆工件的加工工艺方法及其工装夹具结构设计，重点分析了连杆工件加工的定位原理与方案，夹紧方案，定位误差计算分析以及夹具制造的工艺方法等。
关键词：
连杆零件插床夹具
一，设计题目及内容
通过连杆加工工艺及两岸插见插键槽夹具设计熟悉零件加工工艺设计，机床夹具设计及制造工艺，熟悉机械设计过程，掌握工件是在数控设备上加工的正确定位和装夹，并通过工艺设计掌握解决机械制造工艺问题的方法。
通过这一课题的训练，可加强机械设计和加工的综合应用，具备初步的工程实践能力。
二，课题任务要求
1，编制零件的加工工艺规程。
2，编写连杆加工工艺及钻削夹具设计工装设计与制造说明书。
3，绘制夹具总装图（1号图纸），全部零件图（图纸幅度根据零件布局确定）。
4，编制主要零件进行加工仿真，数控加工。
三，原始资料
（一）加工工件，如下图
（二）工件的主要加工工艺过程
机械加工工艺过程卡
零件
图号
材料
件数
毛坯类型
毛坯尺寸
连杆
022
45钢
500
锻件
序号
工序
名称
工序内容
机床
工装
1
锻造
模锻
2
热处理
人工时效，正火
3
铣
以连侧面互为基准，粗、半精铣两侧面，尺寸16铣至16.2
mm。
X52
铣夹具，125×0.02mm游标卡尺，750YT15端面铣刀。
4
磨
以两侧面互为基准，磨两侧面至图纸要求。
M7132
125×0.02mm游标卡尺
5
铣
以一侧面、R12圆弧及斜面定位。
铣7×20mm槽至图纸尺寸。
X62
铣夹具、
120×7mm三面刃铣刀，125×0.02mm游标卡尺
6
钻
以一侧面，R12和R9圆弧定位，钻、扩、铰3孔至图纸尺寸
Z3040
钻夹具，
6、
9麻花钻、
9.8mm扩孔钻，
10
机用铰刀和塞规，钻夹具。
7
插
以
侧面、
和
16
两孔定位，插键槽至图纸尺寸。
B5020
插床夹具，高速钢5mm插刀、125×0.02mm游标卡尺
8
检验
照图纸要求检验各部分尺寸。
9
入库
涂油入库。
（三）设计任务书
已知加工零件图，毛坯材料为45号钢，设计的夹具类型为插床夹具，产量500件，属于中小批量产量，同时装夹工件数目为1个等。
为完成连杆零件的５mm插槽加工的夹具设计，要求设计的插槽夹具满足加工零件的精度要求及表面粗糙度要求。
本工序的加工要求：
《1》键槽的宽度为5毫米，上偏差为+0.018，下偏差为0.加工精度较高。
《2》键槽底面的表面粗糙度为3.2。
四，研究工件图，加工工艺和毛坯状况。
《1》工件毛坯为模锻件，精度要求高
《2》工件的轮廓尺寸较小，重量轻，但刚性差，结构简单。
《3》本工序前已加工的表面有：
1，工件的上下表面已经铣削，并且已经磨削到工件要求的精度及表面粗度。
2，已完成第五道工序，以一侧面、R12圆弧及斜面定位。
铣7×20mm槽至图纸尺寸。
3，已完成第六道工序，以一侧面，R12和R9圆弧定位，钻、扩、铰3孔至图纸尺寸。
精度要求较高。
《4》本工序所使用的机床为插床。
《5》生产类型，按工件年产量为500件，有相关资料查的生产类型为中批生产。
通过上面的原始资料可以看出，工件加工要求不高，生产批量不大。
因此，所设计夹具的结构不宜过于复杂。
应在保证质量和适当提高生产率的基础上，尽可能简化结构，以缩短夹具的设计，制造周期，提高经济效益。
五，拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图。
（一）确定夹具类型
由工件图可知，本工序加工用插槽夹具
（二）拟定定位——夹紧方案。
《1》，定位方案及定位元件
1，工件以
和
定位，限制
、
3个自由度；
2以侧面定位限制了
、
3个自由度;以上两个方案使用两个定位元件，即A型固定式定位销和削边插销。
此定位方案为完全定位方案。
定位机构示意图见图.
第七序插键槽定位机构
《2》，夹紧方案及夹紧元件
[设计要点]
本工序加工的切削力向下，故用一块压板的压紧力已足够。
夹紧机构示意图见图3-2-8。
图3-2-8第七序插键槽夹紧机构
（三）确定定位装置的结构，主要尺寸并计算定位误差。
1本工序使用两个定位元件，分别是A型固定式定位销和削边插销。
2，定位误差产生要具备的一个充分条件是：
只用调整法加工一批零件才产生定位误差，用试切法不产生定位误差； 而本题是用试切法加工零件，所以不产生定位误差。
（四）确定导引元件
根据已知和分析，使用导引元件为定位套
（五）确定夹紧机构并简练夹紧力
六，夹具精度分析与计算。
（一）精度评估：
本工序需要保证的尺寸为
。
尺寸
由插铣刀保证，插槽时产生其它误差的可能性很小；尺寸
由夹具保证，由定位方案可知，该方案为基准重合方案，没有基准不重合误差。
（二）标准化：
该夹具共有16个零件，其中标准件12个，非标准件4个，标准化率为75%。
七，绘制夹具总图
根据已完成的夹具结构草图，按照国家有关的标准机机械制图国家标准，进一步修改结构，完善试图后，绘制正是夹具总装图。
八，绘制夹具主要零件图
（一）夹具体的零件图，如下
（二）定位套06的零件图，如下
（三）A型固定式定位销零件图，如下
九，编制夹具加工工艺
（一）夹具体的零件加工工艺，如下
表1-2机械加工工艺过程卡片
湖南工业职业技术学院
机械加工工艺过程卡片
产品
型号
01
零件图号
X2
共2页
产品
名称
泵轮专用夹具
零件名称
泵轮专用夹具
第1页
零件件号
1
材料牌号
45
毛坯
种类
立方体
单件重量
净重
数控程序名
0001
到
O006
1
规格尺寸
140*100*25
毛重
工序号
工序名称
工步号
工序内容
设备
工艺装备
简图
夹具
刀具
量具
1
下料
1
140*100*25
2
热处理
1
调质
3
铣平面
1
平口钳装夹，铣平面A。
数控铣床
平口钳
φ20的平刀
游标卡尺
4
铣槽
1
以平面A为定位基准，铣夹具体的下表面型腔。
数控铣床
平口钳
φ10的立铣刀
游标卡尺
5
铣台阶
1
从新装夹，铣φ54.8和φ45的圆台阶。
数控铣床
平口钳
φ8的立铣刀
游标卡尺
6
倒圆角
1
道台阶边上R5的圆角
数控铣床
平口钳
成型刀
游标卡尺
7
钻孔
1
加工φ8和φ16的通孔
数控铣床
平口钳
φ8和φ16的麻花钻
游标卡尺
8
扩孔
1
扩φ8和φ16的通孔孔
数控铣床
平口钳
扩孔刀具
游标卡尺
9
绞孔
绞φ8和φ16的通孔孔
绞孔刀具
10
检验
检零件的合格性
（二）定位套06的零件加工工艺，如下
表1-2机械加工工艺过程卡片
湖南工业职业技术学院
机械加工工艺过程卡片
产品
型号
零件图号
X2
共2页
产品
名称
泵轮专用夹具
零件名称
泵轮专用夹具
第1页
零件件号
1
材料牌号
45
毛坯
种类
圆钢
单件重量
净重
数控程序名
00010
00011
每台件数
1
规格尺寸
Φ50
毛重
工序号
工序名称
工步号
工序内容
设备
工艺装备
简图
夹具
刀具
量具
1
下料
1
Φ50X25
2
热处理
1
调质
3
车端面
1
车一端面
数控车床
三爪卡盘
90度外圆车刀
游标卡尺
4
车外圆
2
车外圆值到要求尺寸
数控车床
三爪卡盘
90度外圆车刀
游标卡尺
5
镗孔
3
镗Φ16的孔
数控车床
三爪卡盘
内孔车刀
游标卡尺
6
切断
4
用切断刀，切断工件，保证总长。
数控车床
三爪卡盘
内孔车刀
游标卡尺
7
钻孔
5
加工φ6的通孔
数控铣床
平口钳
φ6的立铣刀
游标卡尺
6
检验
检零件的合格性
（三）A型固定式定位销零件加工工艺，如下
表1-2机械加工工艺过程卡片
湖南工业职业技术学院
机械加工工艺过程卡片
产品
型号
零件图号
X2
共2页
产品
名称
泵轮专用夹具
零件名称
泵轮专用夹具
第1页
零件件号
1
材料牌号
45
毛坯
种类
圆钢
单件重量
净重
数控程序名
每台件数
1
规格尺寸
Φ50
X40
毛重
工序号
工序名称
工步号
工序内容
设备
工艺装备
简图
夹具
刀具
量具
1
下料
1
Φ245X25
2
热处理
1
调质
3
车端面
1
平口钳装夹，铣平面φ345的上表面，以下面为粗基准
X6数控铣床
平口钳
φ80的立铣刀
游标卡尺
2
以上表面为精基准，铣下表面
X6数控铣床
平口钳
φ80的立铣刀
游标卡尺
3
铣φ345的外轮廓表面粗糙度为Ra25μm
X6数控铣床
平口钳
φ80的立铣刀
游标卡尺
4
加工中间的φ209.5大通孔，加工精度达到φ290.50/-0.5
X6数控铣床
平口钳
φ80的立铣刀
游标卡尺
5
加工φ9的圆形槽
X6数控铣床
平口钳
φ6的立铣刀
游标卡尺
6
加工φ6.5的通孔，先进行点钻用φ3钻花，再用φ6.2的麻花钻扩孔，最后用φ6.5铰刀进行绞孔，最终达到φ6.5+0.25/0mm的精度
X6数控铣床
平口钳
φ3点钻
φ6.2麻花钻
φ6.5铰刀
游标卡尺
4
清洗
5
钳
1
钳工去毛刺
台虎钳
6
检验
检零件的合格性
十，编制加工程序（专用夹具）
O0001（程序文件名）
O0001（铣平面）
G54G40G90G17
M03S600
G00Z150
X90Y90
G01Z-2F120
X66
M98P100L15
G90G00Z100
M05
M30
%100
G91Y-60
X-10
Y90
X-10
M99
O0002（程序文件名）
O0002（铣夹具体下表面型腔）
N100G21
N102G0G17G40G49G80G90
N104T1M6
N106G0G90G54X-17.425Y-10.535A0.S600M3
N108G43H1Z20.
N110Z5.
N112G1Z1.F120.
N114X-23.75Z.669F100.
N116X-13.75Z.144
N118X-23.75Z-.38
N120X-13.75Z-.904
N122X-23.75Z-1.428
N124X-13.75Z-1.952
N126X-23.75Z-2.476
N128X-13.75Z-3.
N130X9.Y-11.
N132X13.
N134Y1.
N136X9.
N138Y-11.
N140X5.25Y-14.75
N142X16.75
N144Y4.75
N146X5.25
N148Y-14.75
N150X-2.25Y-22.25
N152X24.25
N154Y12.25
N156X-2.25
N158Y-22.25
N160X-9.75Y-29.75
N162X31.75
N164Y19.75
N166X-9.75
N168Y-29.75
N170X-17.25Y-37.25
N172X39.25
N174Y27.25
N176X-17.25
N178Y-37.25
N180X-24.75Y-44.75
N182X46.75
N184Y34.75
N186X-24.75
N188Y-44.75
N190X-25.Y-45.
N192F120.
N194X47.F100.
N196Y35.
N198X-25.
N200Y-45.
N202G0Z20.
N204M5
N206G91G28Z0.
N208G28X0.Y0.A0.
N210M30
O0003（程序文件名）
O0003（加工φ54.8的台阶）
G54G40G90G17
M03S600
G00Z150F80
X40Y40
Z-5
G01X27.4D01
Y0
G02X27.4Y0Z-5I-27.4J0Z0
G01X60Y60G40
G01Z100F50
G00F150
M05
M30
O0004（程序文件名）
O0004（加工φ45的台阶）
G54G40G90G17D01
M03S600
G00Z150F80
X40Y40
Z-5
G01X22.5D01
Y0
G02X27.4Y0Z-5I-22.5J0Z0
G01X60Y60G40
G01Z100F50
G00F150
M05
M30
O0005
%1钻
8的孔
G54G40G17G90
G00Z100
G00X40Y0
G73X40Y0Z-25R20Q-2K1.5F30
G00Z150
M05
M30
O0006
%4钻
16的孔
G54G40G17G90
G00Z100
G00X40Y0
G73X0Y0Z-25R20Q-2K1.5F30
G00Z150
M05
M30
00010（车外圆）
%5
G00X100Z100
G01X52Z2F100
G71U1.5R1P10Q20X0.5Z0.05F100
N10G01X18F80S1200
Z-20
X34
Z-32
N20X52
G00X10Z100
M05
M30
O0011
%2〔镗孔〕
G00X100Z100
G01X12Z2
G71U1.5R1P10Q20X-0.5Z0.05F100
N10G01X12F80S1200
Z-32
N20X12
G01Z2
G00X100Z100
M05
M30
十一，参考文献
1.《机械设计手册》
2.《机械加工工艺手册》
3.《夹具设计手册》
4.《数控机床操作说明书》
5.《仿真知道软件》
6.相关专业教材指导书
十二，主要涉及的知识点
（一）机床夹具相关知识
1.机床夹具的概念
机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。
其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。
2.机床夹具的分类
（1）按专门化程度分类
1）通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。
例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。
这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。
其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。
2）专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。
其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。
当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。
只适用于产品固定且批量较大的生产中。
3）通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。
用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。
通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。
4）组合夹具镜博士组合夹具
组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。
由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。
5）随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。
该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。
（2）按使用的机床分类
由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。
按所使用的机床不同，夹具又可分为：
车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。
（3）按夹紧动力源分类
根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：
手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。
3.机床夹具的组成
（1）定位元件 它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。
如图：
定位销
（2）夹紧装置 用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。
如图：
螺母5和开口垫圈。
（3）对刀、引导元件或装置 这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。
用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。
用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。
如：
快换钻套
（4）连接元件 使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系。
（5）夹具体 用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。
它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。
（6）其它元件及装置 有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。
以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，它们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹牢。
4、机床夹具的功
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