连杆机械加工工艺及铣面夹具设计

连杆机械加工工艺及铣面夹具设计,连杆,机械,加工,工艺,夹具,设计 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 连杆 零件名称 连杆 共 1 页 第 1 页 材 料 牌 号 HT200 毛 坯 种 类 铸件 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 1 每 台 件 数 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 1 铸造 铸造 2 时效处理 时效处理 3 铣 粗精铣Φ38的底端面 X51 专用夹具，端铣刀，游标卡尺 4 铣 粗精铣Φ38的顶端面 X51 专用夹具，端铣刀，游标卡尺 5 镗 粗镗—半精镗—精镗Φ28的孔 T616 专用夹具，镗刀，游标卡尺 6 铣 铣Φ50.8的两端面 X51 专用夹具，端铣刀，游标卡尺 7 镗 粗镗—半精镗—精镗Φ45的孔 T616 专用夹具，镗刀，游标卡尺 8 铣 粗精铣68×15的左端面 X51 专用夹具，铣刀，游标卡尺 9 钻 钻2-M8的螺纹孔，攻丝 Z525 专用夹具，麻花钻，游标卡尺 10 检验 检验 11 入库 入库 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 设计说明书 题目：连杆的工艺规程及夹具设计 目 录 课程设计任务书 2 零件图纸 3 1：课程设计的目的与要求 4 1.1：课程设计的目的 4 1.2：课程设计的要求 4 2：零件分析 5 2.1：零件的作用分析 5 2.2：零件的工艺分析 5 3：机械加工工艺规程设计 6 3.1：毛坯设计 6 3.2：工艺路线的拟定 6 3.3：加工设备及工艺装备的选择 8 3.4：加工余量的确定 9 3.5：时间定额的确定 9 4：专用夹具设计 12 4.1：工件自由度分析 12 4.2：工件定位和夹紧方案的确定 14 4.3：定位误差的分析与计算 14 4.4：刀具对刀、导向方案的确定 15 4.5：夹紧力的确定 15 4.6：夹具整体结构说明 17 5：课程设计的体会与感想 17 6：参考文献 18 7：附录：工艺文件 20 7.1：工艺过程卡 20 7.2：工序卡 22 7.3：专用夹具装配图 24 7.4：专用夹具零件图 25 8：课程设计成绩评定表 25 课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题目： 机械加工工艺路线及 专用夹具设计 初始条件： 1、零件图 2、生产纲领：10000 件/年 要求完成的主要任务 1、绘制夹具装配图 1 张 （A1 图纸） 2、绘制夹具零件图 1 张（A4 图纸） 3、制作工艺过程卡 1 份 4、制作工序卡 1 份 5、编写课程设计说明书 1 份 时间安排： 课程设计动员准备 课程设计理论学习 工艺路线设计 绘制总装图、零件图、 编写工艺文件 编写课程设 计说明书 课程设计答辩 合计 1 天 3天 2 天 5-7天 2天 1-2 天 2.5周 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 零件图纸 1：课程设计的目的与要求 1.1：课程设计的目的 机械制造技术课程设计是培养机械工程类专业学生岗位能力的重要实践性教学环节，它要求学生能全面综合地运用所学的理论和实践知识，进行零件机械加工工艺规程和工艺装备的设计。其基本目的是： （1）培养工程意识。通过课程设计，结合生产实际，贴近就业岗位，培养学生分析和解决机械制造工程的实际问题的能力，培养工程意识，做到学以致用。 （2）训练基本技能。通过课程设计，使学生掌握工艺规程和工艺装备设计的方法和步骤，初步具备设计工艺规程和工艺装备的能力，进一步培养学生识图、绘图、计算和编写技术文件的基本技能。 （3）培养质量意识。技术设计是根据产品质量的要求而进行的，应在保证质量的前提下，充分考虑生产率和经济性。通过课程设计，可以强化质量意识，使学生学会协调技术性和经济性的矛盾。 （4）培养规范意识。通过课程设计，使学生养成遵守国家标准的习惯，学会使用与设计有关的手册、图册、标准和规范。 1.2：课程设计的要求 学生应认真阅读有关设计资料和课程设计指导书，分析多种设计方案，选择正确合理的设计方案。学生必须以科学务实和诚信负责的态度对待自己所作的技术决定、数据和计算结果，注重理论联系实际，充分发挥主观能动性，在教师指导下独立完成设计任务。基本要求是： （1）内容完整，步骤齐全。设计过程中必须按设计步骤确定相应的设计内容，并对各项内容进行论述与说明，有分析有结论；引用的公式、数据均应说明出处；应层次分明，文理通顺。 （2）设计内容与说明书的数据和结论应一致，内容表达清楚，图纸准确规范，简图应简洁明了，正确易懂。 （3）正确处理继承与创新的关系。设计中要继承和发展生产实践中积累的经验和成果，不能盲目照搬，应在继承的基础上根据具体条件和要求敢于创新。 （4）正确使用标准和规范。设计中应尽量采用新标准和规范，对使用的图表、文字、技术参数、术语、代号等均应符合有关新标准和规范，表达无误。 （5）尽量采用先进设计手段。应采用计算机绘图和计算机辅助工艺规程设 计，以加快设计进程，提高设计质量。 2：零件分析 2.1：零件的作用分析 零件图的作用：联动，拨动，定位和支撑的作用。 2.2：零件的工艺分析 连杆有2个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。 1：以Φ38顶端面和外圆为基准的加工面，这组加工面主要是Φ38底端面，Φ28孔。 2：以Φ28孔为基准的加工面，这组加工面主要是其他面及孔的加工。 3：机械加工工艺规程设计 3.1：毛坯设计 HT200的可铸性好，因此可用铸造的方法　因为是成批生产，采用砂型铸造的方法生产铸件毛坯，既可以提高生产率，又可以提高精度而且加工余量小等优点。 3.2：工艺路线的拟定 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案： 方案一 1 铸造 铸造 2 时效处理 时效处理 3 铣 粗精铣Φ38的底端面 4 铣 粗精铣Φ38的顶端面 5 镗 粗镗—半精镗—精镗Φ28的孔 6 铣 铣Φ50.8的两端面 7 镗 粗镗—半精镗—精镗Φ45的孔 8 铣 粗精铣68×15的左端面 9 钻 钻2-M8的螺纹孔，攻丝 10 检验 检验 11 入库 入库 方案二 1 铸造 铸造 2 时效处理 时效处理 3 镗 粗镗—半精镗—精镗Φ28的孔 4 铣 粗精铣Φ38的底端面 5 铣 粗精铣Φ38的顶端面 6 铣 铣Φ50.8的两端面 7 镗 粗镗—半精镗—精镗Φ45的孔 8 铣 粗精铣68×15的左端面 9 钻 钻2-M8的螺纹孔，攻丝 10 检验 检验 11 入库 入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案一先铣端面，再镗孔，工序安排紧凑合理，可以更好的保证加工精度要求和位置度要求，综合考虑我们选择方案一。 具体的加工路线如下 1 铸造 铸造 2 时效处理 时效处理 3 铣 粗精铣Φ38的底端面 4 铣 粗精铣Φ38的顶端面 5 镗 粗镗—半精镗—精镗Φ28的孔 6 铣 铣Φ50.8的两端面 7 镗 粗镗—半精镗—精镗Φ45的孔 8 铣 粗精铣68×15的左端面 9 钻 钻2-M8的螺纹孔，攻丝 10 检验 检验 11 入库 入库 3.3：加工设备及工艺装备的选择 加工工序 设备及型号 夹具 量具 粗精铣Φ38的底端面 X51铣床 专用夹具 游标卡尺 粗精铣Φ38的顶端面 X51铣床 专用夹具 游标卡尺 粗镗—半精镗—精镗Φ28的孔 T616镗床 专用夹具 游标卡尺 铣Φ50.8的两端面 X51铣床 专用夹具 游标卡尺 粗镗—半精镗—精镗Φ45的孔 T616镗床 专用夹具 游标卡尺 粗精铣68×15的左端面 X51铣床 专用夹具 游标卡尺 钻2-M8的螺纹孔，攻丝 Z525 专用夹具 游标卡尺 3.4：加工余量的确定 加工工序 加工尺寸 毛坯尺寸 余量 粗精铣Φ38的底端面 Φ38×23.4 Φ38×25.4 2mm 粗精铣Φ38的顶端面 Φ38×23.4 Φ38×25.4 2mm 粗镗—半精镗—精镗Φ28的孔 Φ28×23.4 Φ24 4mm 铣Φ50.8的两端面 Φ50.8×22 Φ50.8×26 4mm（两端） 粗镗—半精镗—精镗Φ45的孔 Φ45 Φ41 4mm 粗精铣68×15的左端面 68×15 68×15×132 2mm 钻2-M8的螺纹孔，攻丝 M8 实心 8mm 3.5：时间定额的确定 工序：铣Φ38的底端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 决定铣削用量 1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则 按机床标准选取＝750 当＝750r/min时 按机床标准选取 3） 计算工时 切削工时：，，，则机动工时为 工序：铣68×15的左端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 决定铣削用量 4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 5） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则 按机床标准选取＝1000 当＝1000r/min时 按机床标准选取 6） 计算工时 切削工时：，，，则机动工时为 工序：钻2-M8螺纹孔 确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7，当 钢的，时，。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则： 根据Z525机床说明书，现取 切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为 切削工时：，，，则机动工时为 攻丝M8 攻螺纹M8mm。 按机床选取，则 机动时，， 4：专用夹具设计 4.1：工件自由度分析 基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。 1. 设计基准 在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。 2. 工艺基准 零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。 （1）装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。 （2）测量基准 测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。 （3）工序基准 在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。 （4）定位基准 工件定位时所采用的基准，称为定位基准。 本道工序铣68×15的左端面，精度不高，因此我们采用已加工好的Φ28孔定位，因为孔径自身较小，切削力较小，因此不在采用其他的辅助定位，压板的压紧力即可以满足要求。 工件通过心轴和定位挡销进行定位，心轴限制5个自由度，分别为X，Y，Z方向；X，Y旋转；定位挡销限制一个自由度，为Z旋转。 4.2：工件定位和夹紧方案的确定 工件通过心轴和定位挡销进行定位。使用开口垫圈和压板压紧工件，属于单个螺旋夹紧机构。能够满足夹紧力的需求。 4.3：定位误差的分析与计算 用调整法加工一批工件时，工件在定位过程中，由于工件的定位基准与工序基准不重合，以及工件的定位基准面与夹具定位元件的定位表面存在制造误差，都会引起工件的工序基准偏离理想位置，而使工序尺寸产生加工误差，称为定位误差，常用表示。其数值大小为工件的工序基准沿工序尺寸方向上发生的最大偏移量。它由定位基准与工序基准不重合误差和定位副制造不准确引起工序基准的位移误差两部分组成，其大小是两项误差在工序尺寸方向上的代数之和，即 当工序基准位置与多个定位基准有关时，以上两个误差方向和工序尺寸方向便可能不一致，定位误差的计算则比较复杂，需要具体情况具体分析。一般按最不利的情况找出定位时一批工件中工序基准的两个极端位置，然后把工序基准的最大变动量折算到工序尺寸方向上，即可得到定位误差。 使用夹具安装工件时，应尽量减少定位误差，在保证该工序加工要求的前提下，留给其他工艺系统误差的比例大一些，以便能较好地控制加工误差。根据加工误差计算不等式，定位误差应不超过零件公差的1/5-1/3。 定位心轴垂直放置：=0.019+0.007+0.002=0.028 式中 ——定位副间的最小配合间隙（mm）； ——工件圆孔直径公差（mm）； ——心轴外圆直径公差（mm）。 4.4：刀具对刀、导向方案的确定 直角对刀块 主要供盘状铣刀及圆柱立铣刀铣端面时对刀用。可选用直角对刀块(JB/T 8031.3-1999)或侧装对刀块(JB/T 8031.4-1999)。 4.5：夹紧力的确定 （1）刀具： 采用端铣刀 φ31mm z=24 机床： x51立式铣床 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 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=12mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅： 许用应力幅： 螺钉的强度校核：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。 4.6：夹具整体结构说明 夹具体为承载件，承载定位元件，夹紧元件，导向元件。 定位元件：心轴和定位挡销，用于定位工件，限制工件自由度，保证工件的定位误差。 夹紧元件：开口垫圈和压板。单个螺旋夹紧机构。 导向元件：直角对刀块，用于对位铣刀。 5：课程设计的体会与感想 1：质量的优势： a：在粗铣完Φ38的上下端面后，就进行镗Φ28的孔的工序，这样可以减少零件的装夹次数，进而大幅度的减少了因多次装夹而引起的误差，提高了零件的加工精度。 b：在铣左端面时，设计了专用夹具，保证了加工左端面的加工精度，为后面孔等部分加工提供了良好的条件，能够保证孔的同轴度要求和表面粗糙度等要求。 2：成本优势： a：零件毛坯使用了铸造件，这样足加工精度要求的同时，极大的降低了生产成本，也大幅的提高了生产效率。 b：对于一些表面的铣、削加工，其表面粗糙度、尺寸精度要求不高时，至进行粗加工，这要可以缩短工时，节约生产成本。 3：操作优势： a：使用了专用夹具，可以很方便的装夹工件，以及进行加工。 b：由于采用了铸件毛坯，一些的可以铸造出来的面和孔已铸造出，且不需要后面的机械加工。 6：参考文献 [1] 许晓旸, 专用机床设备设计[M]. 重庆: 重庆大学出版社, 2003. [2] 孙已德, 机床夹具图册[M]. 北京: 机械工业出版社, 1984: 20-23. [3] 贵州工学院机械制造工艺教研室, 机床夹具结构图册[M]. 贵阳: 贵州任命出版社, 1983: 42-50. [4] 东北重型机械学院等, 机床夹具设计手册[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 1979. [5] 孟少龙, 机械加工工艺手册第1卷[M]. 北京: 机械工业出版社, 1991. [6] 《金属机械加工工艺人员手册》修订组, 金属机械加工工艺人员手册[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 1979.  [7] 李洪, 机械加工工艺手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 1990. [8] 马贤智, 机械加工余量与公差手册[M]. 北京: 中国标准出版社, 1994. [9] 上海金属切削技术协会, 金属切削手册[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 1984. [10] 周永强, 高等学校毕业设计指导[M]. 北京: 中国建材工业出版社, 2002. [11] 刘文剑, 曹天河, 赵维, 夹具工程师手册[M]. 哈尔滨: 黑龙江科学技术出版社, 1987. [12] 余光国, 马俊, 张兴发, 机床夹具设计[M]. 重庆: 重庆大学出版社, 1995. [13] 东北重型机械学院, 洛阳农业机械学院, 长春汽车厂工人大学, 机床夹具设计手册[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 1980. [14] 李庆寿, 机械制造工艺装备设计适用手册[M]. 银州: 宁夏人民出版社, 1991.  [15] 廖念钊, 莫雨松, 李硕根, 互换性与技术测量[M]. 中国计量出版社, 2000: 9-19.  [16] 王光斗, 王春福, 机床夹具设计手册[M]. 上海科学技术出版社, 2000. [17] 乐兑谦, 金属切削刀具. 机械工业出版社 [18]吴拓, 简明机床夹具设计手册. 化学工业出版社, 2010. [19] 孙丽媛, 机械制造工艺及专用夹具设计指导[M]. 冶金工业出版社, 2010. [20] 李益民, 机械制造工艺设计简明手册[M]. 机械工业出版社, 1994. [21] 李名望, 机床夹具设计实例教程[M]. 化学工业出版社, 2009. [22] 李旦, 邵东向, 机床专用夹具图册[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2005. 27 7：附录：工艺文件 7.1：工艺过程卡 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 连杆 零件名称 连杆 共 1 页 第 1 页 材 料 牌 号 HT200 毛 坯 种 类 铸件 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 1 每 台 件 数 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 1 铸造 铸造 2 时效处理 时效处理 3 铣 粗精铣Φ38的底端面 X51 专用夹具，端铣刀，游标卡尺 4 铣 粗精铣Φ38的顶端面 X51 专用夹具，端铣刀，游标卡尺 5 镗 粗镗—半精镗—精镗Φ28的孔 T616 专用夹具，镗刀，游标卡尺 6 铣 铣Φ50.8的两端面 X51 专用夹具，端铣刀，游标卡尺 7 镗 粗镗—半精镗—精镗Φ45的孔 T616 专用夹具，镗刀，游标卡尺 8 铣 粗精铣68×15的左端面 X51 专用夹具，铣刀，游标卡尺 9 钻 钻2-M8的螺纹孔，攻丝 Z525 专用夹具，麻花钻，游标卡尺 10 检验 检验 11 入库 入库 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 7.2：工序卡 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 连杆 零件名称 连杆 共 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 8 铣 HT200 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 X51 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/min m/min mm/r mm 机动 辅助 1 粗精铣68×15的左端面 铣刀，游标卡尺 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 7.3：专用夹具装配图 7.4：专用夹具零件图 8：课程设计成绩评定表 姓 名 性 别 专业、班级 课程设计题目： 课程设计答辩或质疑记录： 成绩评定依据： 最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字： 年 月 日