连杆螺钉 2.docx
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连杆螺钉2
机
械
制
造
课
程
设
计
说
明
书
姓名：
陈泰锋
专业：
10机设4班
指导教师：
戴老师
完成日期：
2013.1.10
1.零件的分析......................................................................................2
1.2零件的作用................................................................................2
1.3零件的工艺分析........................................................................2
2.工艺规程的设计..............................................................................2
2.1确定毛坯的制造形式..................................................................2
2.2基准的选择..................................................................................2
2.3工艺路线的制定..........................................................................2
2.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定...............................4
2.5确定切削用量及基本工时.............................................................5
3．铣直径45mm端尺寸为42mm的平面............................................13
4.铣φ45外圆削边的夹具..................................................................14
4.1问题的提出................................................................................14
4.2夹具的设计.................................................................................14
5.夹具使用说明.................................................................................16
6.铣工艺凸台夹具.............................................................................17
7.夹紧机构........................................................................................17
8.加紧力的计算.................................................................................17
9.操作的简要说明.............................................................................18
10.结构分析......................................................................................18
11.小结..............................................................................................21
参考文献
1.零件的分析
零件的工艺分析:
连接螺钉共有3组加工表面，它们之间有一定的位置要求，具体分述如下：
1.1以Φ45和Φ34为中心的加工表面。
这一组加工表面包括：
所有外圆及倒角、退刀槽、两端面。
1.2以Φ45为中心的加工表面。
主要包括：
Φ45上的削边。
1.3M30×2-6g加工表面。
主要包括：
2-Φ6孔。
这3组加工表面之间有着一定的位置要求，具体如下：
Φ45外圆侧面与Φ34有垂直度要求跳动0.015mm，M30×2-6g螺纹与Φ34跳动公差为0.04mm；
Φ34圆度与圆柱度公差为008mm
由以上分析可知，对于这3组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后再加工其他两组表面，并保证它们之间的位置精度要求。
2.工艺规程设计
2.1.确定毛坯的制造形式
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，由于零件为中批生产，为了提高生产率，保证加工质量，故采用模锻成型。
2.2.基准的选择
粗基准的选择。
由于该零件为普通的轴类零件，故选外圆为粗基准。
精基准的选择，选轴前端的圆锥孔和后端孔倒角作为精基准。
2.3工艺路线的制订
制定工艺路线的出发点，应使零件的几何形状精度、尺寸精度、位置精度等技术要求得到保证。
在生产纲领成批生产的条件下，可以考虑采用通用机床和专用夹具尽量使工序集中而提高生产率，除此还应考虑，经济效果使成本最低。
2.3工艺方案路线
1）下料：
按
下棒料
2）锻造：
按
自由锻
3）热处理：
正火
4）车：
车平面，车两端中心孔
5）粗车：
粗车两端外圆
6）热处理：
调质
7）车：
车两端工艺凸台及半其外圆
8）半精车：
半精车各外圆
9）车：
车螺纹M30
10）精磨：
精磨φ34外圆
11）铣：
铣Φ45端尺寸42的平台达到图纸要求
12）钻：
钻2-Φ6孔
13）铣：
铣去两端工艺凸台
14）钳：
钳去除锐边毛剌
15）检验：
按零件图的尺寸标准检验
2.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定
该零件的材料为40Cr，硬度为HB220--250，生产类型为中批生产，
采用在锻锤上合模模锻生成毛坯。
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、工序尺寸及毛坯尺寸。
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。
2.4.1毛坯直径的确定，查《机械制造工艺手册》以下简称《工艺手册》表1-27
名义直径（mm）表面加工方法直径余量（mm）
Φ45
粗车2.6
半精车0.5
精车0.3
Φ34
粗车2.2
半精车0.45
精车0.3
粗磨0.1
精磨0.06
毛坯直径的确定：
工件直径Φ45，公差为0.015，机械加工总余量为：
2×（2.6+0.5+0.3）＝2×3.4
∴毛坯尺寸为Φ51.8mm。
工件直径Φ34，公差0.013，机械加工总余量：
2×（2.2+0.45+0.3+0.1+0.06）＝2×3.11
∴毛坯尺寸为Φ40.22mm
∴取毛坯直径为Φ52mm，Φ41mm。
2.4.2毛坯长度L的确定：
查《工艺手册》表（1-52）可知
Φ45的长度方向的加工余量为2.0
mm
∴L1=17
mm
Φ34及以后的外圆长度方向的加工余量为3.25
mm
∴L2＝178.25
∴总长L＝17
+178.25
=195.25
mm，根据工艺需要两端增加7mm的加工艺凸台，因此毛坯总长度为210m
模锻斜度为7°。
查（《工艺手册》表1-51）
2.4.3毛坯过渡圆角的确定查（《工艺手册》表1-51）
取L1段过渡到L2段的毛坯圆角半径R＝5mm
∴毛坯的内圆角半径取R＝5mm，外圆角半径取2mm。
2.5确定切削用量及基本工时
车端面，钻中心孔，粗车各外圆工序（如未特别注明，本工序相关数据的出示《切削用量手册》的车削用量选择）
2.5.1车端面
（1）.加工条件
工作材料：
40Cr钢正火，σb＝0.735GPa，模锻。
加工要求：
车两端面，打中心孔，粗车各外圆表面
机床：
C620-1卧式车床
刀具：
刀片材料YT15，刀杆尺寸16×25mmKr＝90°,r0＝10°,
α。
＝12°,λs＝0°,rε＝1.0mm.
计算切削用量
a.粗车Φ45端面，用计算法
切削深度：
加工总余量＝2.0mm，留余量0.5mm，单边余量0.75mm，一次走刀，ap＝0.75mm
进给量：
根据表4选f＝0.6-0.9mm/r。
按C620-1机床说明书选f=0.52mm/r表26
计算切削速度：
见表21
根据表10，车刀耐用度t＝60min
V＝（
1-m×Tm×apxv×fyv）×Kv
式中Cv=242，xv＝0.15，yv＝0.35，m＝0.20
Kv＝KMv×Ktv×Kkrv×Ksv×KTv×KKv
其中Ktv＝1.0（表21-6），Kkrv＝0.81（表21-7），KSV＝0.8（表21-5），
KTv＝1.0（表11），KKv＝1.24（表21-9），KMv＝0.637/σb
＝0.637/0.735＝0.87（表21-1）
∴v=（242/601-0.2×36000.2×0.750.15×0.520.35）×0.87×1.0×0.81
×0.8×1.0×1.24＝1.623m/s
确定机床主轴转速：
ns＝1000v/πdw＝1000×1.623/（3.14×45）＝5.38r/s（323r/min）
按C620-1机床说明书（表26），与323r/min相近的机床转速为305r/min
及370r/min，现选nw＝370r/min，所以实际切削速度
V＝nW×dw×π/1000＝370×96×3.14/1000＝111.53r/min（1.86r/s）
切削工时《工艺手册》表7-1：
T左＝L＋l1＋l2/n×f式中L＝96/2＝48，l1＝4，l2＝0
∴T左＝48+4+0/0.52×370＝0.27min（16.2s）
T右＝L＋l1＋l2/n×f，式中L＝96-72/2＝12，l1＝4，l2＝0
∴T右＝12+4+0/0.52×370＝0.083min（5s）
b.车Φ30端面：
切削深度：
加工总余量＝3.25mm，留余量0.5mm，单边余量2.75mm，一次走刀，ap＝2.75mm
主轴转速和进给量：
为了提高生产率，在不影响加工质量的情况下，取与车Φ45端面时的主轴转速和进给量。
即n＝370r/min，f＝0.52mm/r。
所以实际切削速度:
V＝πdwns/1000＝3.14×72×370/1000＝83.65m/min（1.394m/s）
切削工时《工艺手册》表7-1：
T＝L＋l1＋l2/n×f，式中L＝72/2＝36，l1＝4，l2＝0
T＝36＋4＋0/0.52×370＝0.21min（12.6s）
2.5.2车外圆
粗车Φ45外圆。
要求校验机床功率及进给强度
切削深度：
单边余量Z＝2.76mm，一次走刀。
ap＝2.76mm，
进给量：
查表4，f＝0.6-0.9mm/r。
按机床说明书取f=0.6mm/r。
计算切削速度：
按表21
V＝（
1-m×Tm×apxv×fyv）×Kv，式中Cv=242，xv＝0.15，yv＝0.35，m＝0.20，Kv＝KMv×Ktv×Kkrv×Ksv×KTv×KKv
其中Ktv＝1.0（表21-6），Kkrv＝0.81（表21-7），KSV＝0.8（表21-5），
KTv＝1.0（表11），KKv＝1.0（表21-9），KMv＝0.637/σb
＝0.637/0.735＝0.87（表21-1）
V＝（242/601-0.2×36000.2×2.760.15×0.60.35）×0.87×1.0×0.81
×0.8×1.0×1.0＝1.03m/s（61.8m/min）
确定主轴转速：
ns＝1000v/πdw＝1000×61.8/3.14×30＝205.02r/min
按机床选取n＝230r/min，所以实际切削速度
V＝nW×dw×π/1000＝3.14×45×230/1000＝32.5m/min（1.94m/s）
校验机床功率：
由表22中查得：
Pm＝FzV×10-3KW,式中Fz可由表13查出，当
σb＝0.569-0.951GPa，ap＜2.0mm，f≤0.6mm/r，
V＜1.66m/s时，Fz＝2350N，切削力Fz的修正系数为KKrFz＝0.89，
Kr0Fz＝1.0（表22-3）
故Fzc＝2350×0.89=2091.5N
∴Pmc＝FzV×10-3＝2091.5×1.16×10-3＝2.43kw,按机床说明书，当n＝230r/min时，机床主轴允许功率PE＝5.9kw，因Pmc＜PE
故所选切削用量可在C620-1车床上进行。
校验机床进给系统强度：
根据C620-1机床说明书，其进给机构允许走刀力Fmax3530N,由表16，当σb＝0.669-0.794GPa，ap＜2.8mm，
f＜0.75mm/r，V＜1.66m/s，Kr＝90°时，走刀力Fxc＝760N。
切削时Fx的修正系数为Kr0Fx＝1.0，KλsFx＝1.0，KKrFx＝1.17（表22-3）
故实际走刀力为Fxc＝760×1.0×1.0×1.17＝889.2N，则所选
f＝0.6mm/r的进给量可用。
切削工时《工艺手册》表7-1：
T＝L＋l1＋l2/n×f，式中L＝35.5，l1＝4，l2＝3
∴T＝35.5+4+3/230×0.6＝0.31min（18.6s）
考虑到该零件台阶面较多，如若各台阶面都采用不同的转速和不同的进给量，则效率不高，故在不影响加工质量的情况下，粗车该轴时，采用主轴转速230r/min，粗车进给量f＝0.6mm/r。
粗车Φ34外圆
切削深度：
单边余量2.59mm，一次走刀，ap＝2.59mm
进给量f=0.6mm/r
主轴转速n=230r/min，所以实际切削速度
V＝nW×dw×π/1000=3.14×72×230/1000=52m/min（0.87m/s）
切削工时：
T＝L＋l1＋l2/n×f，式中L＝400.5，l1＝4，l2＝0
∴T＝400.5+4/230×0.6=2.93min
粗车Φ30外圆
切削深度：
单边余量2mm，一次走刀，ap＝2mm
进给量f=0.6mm/r
主轴转速n=230r/min，所以实际切削速度
V＝nW×dw×π/1000=3.14×66.82×230/1000
=48.26m/min（0.804m/s）
切削工时：
T＝L＋l1＋l2/n×f，式中L＝45，l1＝4，l2＝0
∴T＝45+4/230×0.6=0.36min
切槽3×2
1.选用刀具：
W18Cr4V，几何形状：
h1=20，h=25，H1=18，B=3r0=7°，α0=5°。
车刀耐用度T=3600s（表10）
2.切削用量：
切削深度：
ap=1.5mm
进给量：
查《工艺手册》表3-16，f=0.1～0.14mm/r
主轴转速：
为了缩短辅助时间，取主轴转速n=460r/min，所以实际切削速度
v=ndπ/1000＝3.14×45×460/1000＝65m/min（1.1m/s）
切削工时：
《工艺手册》表7-1
T＝L/n×f，式中L＝d-d1/2+l1，l1＝4，L=45-42/2+4=5.5
∴T＝5.5/460×0.12＝0.10min（6s）
倒角：
采用45°车刀，为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速n=460r/min，手动进给。
车螺纹:
切削速度：
当公称直径D=30mm，螺距P=2，查《工艺手册》表3-57及《切削手册》表21，粗车螺纹的速度v=0.6m/s，并规定粗车螺纹时ap＝0.17，走刀次数i=4；精车螺纹的速度v=1.066m/s，精车时ap＝0.08，走刀次数i=2。
确定主轴转速：
粗车螺纹时：
n1=1000v/πd=1000×0.6/3.14×30=4.25r/s（255r/min）
按机床取n=230r/min，实际切削速度：
v=πd·n/1000=3.14×30×230/1000=32.50m/min
精车螺纹时：
n2=1000v/πd=1000×1.066/3.14×30=7.54r/s（452.4r/min）
按机床取n=460r/min，实际切削速度：
v=πd·n/1000=3.14×30×460/1000=65m/min（1.08m/s）
切削工时：
取切入长度l1=3mm，
粗车螺纹的工时：
t1=（l+l1/n·f）·i=（40+3/230×1.5）×4=0.41min（24.6s）
精车螺纹的工时：
t2=（l+l1/n·f）·i=（32+3/450×1.5）×2=0.10min（6s）
粗精磨外圆Φ34（本工序未特别注明，数据均出自《工艺手册》）:
1.粗磨外圆Φ34：
选择砂轮：
见表3-91～97，表4-10，其结果为GB50ZR1A6P600×63×305。
切削用量：
表4-11
n砂=1110r/min，v砂=3.14×600×1110/1000=2091.24m/min（34.854m/s）
轴向进给量fa=0.7B=0.7×63=44.1mm（双行程）（P175）
工件速度vw=0.45m/s（表3-101）
径向进给量fr=0.025mm/双行程
切削工时：
t=2l·Zb·k/n·fB·f双，式中l=64，Zb=0.1，k=1.1
∴t=2×64×0.1×1.1/1110×44.1×0.025=0.012min（0.72s）
精磨Φ34:
选择砂轮：
参照有关资料及《工艺手册》表3-91～97。
其结果为GB70R2A3P20×32×6
切削用量：
n砂=11000r/min，v砂=3.14×20×11000/1000=690.8m/min（11.5m/s）
轴向进给量fa=（0.25～0.7）B=（0.25～0.7）×32=8～22.4mm，取fa=20mm
工件速度vw=50m/min（表3-107）
径向进给量fr=0.006mm/双行程
切削工时：
t=2l·Zb·k/n·fB·f双，式中l=20，Zb=0.06，k=1.1
∴t=2×20×0.06×1.1/11000×20×0.006=0.002min（0.12s）
3.铣直径45mm端尺寸为42mm的平面
加工条件：
工件材料：
HT200，铸造。
机床：
X62w铣床。
查参考文献[7]表30—34
刀具：
硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：
，
，齿数
，此为粗齿铣刀。
因其余量：
Z=3mm
所以铣削深度
：
每齿进给量
：
根据参考文献[3]表2.4-75，取
铣削速度
：
参照参考文献[7]表30—34，取
。
由式2.1得机床主轴转速
：
按照参考文献[3]表3.1-74
实际铣削速度
：
进给量
：
工作台每分进给量
：
：
根据参考文献[7]表2.4-81,
被切削层长度
：
由毛坯尺寸可知
，
刀具切入长度
：
式（2.2）
刀具切出长度
：
取
走刀次数为1
根据参考文献[9]切削工时：
=249/（37.5×3）=2.21min
根据参考文献[5]表2.5-45可查得铣削的辅助时间
铣平台的总工时：
t=2.62min
4.铣φ45外圆削边的夹具
4.1夹具设计
对夹具主要有两大要求：
一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。
选用夹具时，通常考虑以下几点：
1在成批生产时才考虑采用专用夹具，最好结构简单可靠、制造容易。
2装卸零件要迅速方便，以减少机床的停机时间。
3夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。
定位基准的选择:
拟定加工路线的第一步是选择定位基准。
因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。
此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度。
Φ34的外圆和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的φ34外圆和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具.
4.2切削力和夹紧力计算
（1）刀具：
高速钢铣刀φ160mmz=24
机床：
x61W型万能铣床
由[3]所列公式得
查表9.4—8得其中：
修正系数
z=24
代入上式，可得F=889.4N
因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。
安全系数K=
其中：
为基本安全系数1.5
为加工性质系数1.1
为刀具钝化系数1.1
为断续切削系数1.1
所以
（2）夹紧力的计算
选用夹紧螺栓夹紧机由
其中f为夹紧面上的摩擦系数，取
F=
+GG为工件自重
夹紧螺栓：
公称直径d=20mm，材料45钢性能级数为6.8级
螺栓疲劳极限：
极限应力幅：
许用应力幅：
螺栓的强度校核：
螺钉的许用切应力为
[s]=3.5~4取[s]=4
得
满足要求
经校核：
满足强度要求，夹具安全可靠，
使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力
5.夹具使用说明:
先用螺母上旋，把压板移开，然后放上零件，再固定把零件靠在一端的挡板侧面，最后把活动螺母旋进去通过压板把零件压在V形块上面，把整个夹具放到机床工作台上,用夹具体上的U形槽对准机床的T形槽.用螺栓和压板把夹具体固定在机床上.当加工零件时,把零件放到夹具体上,把零件固定在夹具上,.再通过旋转螺母。
夹紧零件.夹紧力的大小通过手工来调节。
当零件在机床上加工完成后,再通过旋转螺母使其与V形块分开,再用手去轻轻移动压板,使零件能从夹具体上拿下来,在用同样的方法加工下一个零件.
6.铣工艺凸台夹具:
工件的装夹指的是工件的定位和夹紧。
工件的夹具中定位的任务是：
使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置。
工件位置的正确与否，用加工要求衡量。
能满足加工要求的为正确，不能满足加工要求的为不正确。
7.夹紧机构:
根据该产品是批量生产，因此夹具的夹紧机构不用太过复杂，自动化程度也不能太高，采用螺旋压板夹紧机构，采用M10螺栓作为夹具夹紧手柄。
8.夹紧力的计算:
根据理论力学的力平衡理论，夹紧摩擦力矩应与铣削力矩平衡，即M摩=M切。
铣削力矩M切的计算和夹紧力的计算
（1）切削力的计算（Ca吃刀量f进给量v切削速度k修正系数）
Fz=9.81Cafvk=9.81×18×0.2×4×10×（300/190）×
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