工裝夾具課程設(shè)計(jì)--連桿銑削槽口工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計(jì).doc

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1、工裝夾具課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題目：連桿銑削槽口工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計(jì)系 名 機(jī)械工程 專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班 級(jí) AY110801 學(xué) 號(hào) AY11080118 姓 名 xxxxx 指導(dǎo)教師 xxx 2011年 11月摘要機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)一般安排在完成了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后。這是進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前的一次綜合性復(fù)習(xí)及理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)踐訓(xùn)練，對(duì)我們的大學(xué)生活及以后進(jìn)入社會(huì)參加工作具有重要意義。從中有效地鍛煉了我們提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)正在改變著人們的生產(chǎn)方式、生活方式、經(jīng)營(yíng)管理模式乃至社會(huì)的組織結(jié)構(gòu)和文化。生產(chǎn)的發(fā)

2、展和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，對(duì)生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求，也就對(duì)機(jī)械加工工藝等提出了要求。 在實(shí)際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、形狀、尺寸和技術(shù)要求等條件不同，針對(duì)某一零件，往往不是單獨(dú)在一種機(jī)床上用某一種加工方法就能完成的，而是需要經(jīng)過(guò)一定的工藝過(guò)程。因此，我們不僅要根據(jù)零件具體要求，選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，一步一步地把零件加工出來(lái)。由于能力有限，設(shè)計(jì)中尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。目錄摘要21 連桿的加工特性及其結(jié)構(gòu)工藝性分析41.1 連桿的加工特性41.2 連桿的結(jié)構(gòu)工藝性分析42 加工件的加工工藝路線、關(guān)鍵工序的分析確定42.1 毛坯材料的選擇4

3、2.2 制定工藝路線42.3 關(guān)鍵工序分析52.3.1 大小端面的加工52.3.2 大小端孔的加工52.3.3 槽口的加工63 切削用量計(jì)算63.1 選擇刀具及切削用量63.2 工序卡74銑削槽口專用夾具設(shè)計(jì)84.1工件的加工工藝分析84.2確定夾具的結(jié)構(gòu)方案84.2.1確定定位方案，設(shè)計(jì)定位元件84.2.2夾緊方案選擇及夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)104.2.3夾具對(duì)定位方案的確定104.3夾緊力計(jì)算和定位誤差分析114.3.1夾緊力計(jì)算114.3.2定位誤差分析124.4確定夾具的主要尺寸、公差和技術(shù)要求124.4.1夾具總圖應(yīng)標(biāo)尺寸，公差12參考文獻(xiàn)13連桿機(jī)加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及銑削槽口工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計(jì)1

4、 連桿的加工特性及其結(jié)構(gòu)工藝性分析1.1 連桿的加工特性連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)的五大件之一，是發(fā)動(dòng)機(jī)重要的安全件。其大頭孔與曲軸連接，小頭孔通過(guò)活塞銷與活塞連接，其作用是將活塞的氣體壓力傳給曲軸，又受曲軸驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿受的是沖擊動(dòng)載荷，因此要求連桿質(zhì)量小、強(qiáng)度高。連桿桿身是工字型截面，而且從大頭到小頭逐步變小。連桿的質(zhì)量直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能和安全性能。從結(jié)構(gòu)上看連桿并不復(fù)雜，但連桿屬于典型的不規(guī)則件且精度要求高，所以加工工藝比較復(fù)雜：磨削、鉆、鉸、鏜、銑、衍磨等多種加工方法。1.2 連桿的結(jié)構(gòu)工藝性分析連桿由連桿大頭、桿身和連桿小頭三部分組成。連桿機(jī)械加工的主要內(nèi)容有小端孔、大

5、端孔和與其垂直的兩端平面，以及連桿桿身和螺栓孔。這些表面都要求達(dá)到一定的精度。同時(shí)為了提高疲勞強(qiáng)度，要求有較小的表面粗糙度數(shù)值，不允許有細(xì)微的傷痕或裂紋。高速機(jī)連桿桿身要求對(duì)全部非工作表面進(jìn)行噴丸處理，圓角及過(guò)渡都應(yīng)拋光。連桿是一種桿類零件，外形細(xì)長(zhǎng)、剛性差，因而在選擇定位基準(zhǔn)和夾壓點(diǎn)時(shí)，應(yīng)使其加工時(shí)的變形最小。故大多數(shù)工序都是采用大、小端孔的端面作為定位基準(zhǔn)，并使夾緊力作用在端面上。這種定位方法簡(jiǎn)單，又避免因夾緊力和切削力的作用而使連桿發(fā)生變形。2 加工件的加工工藝路線、關(guān)鍵工序的分析確定2.1 毛坯材料的選擇連桿復(fù)雜的工作條件（承受拉力、壓力和扭曲的多變負(fù)荷）及高的疲勞強(qiáng)度要求，決定了它的

6、材料的選取和毛坯的制造方法。這里選擇的材料為牌號(hào)是QT4017，它能夠滿足上述要求，由于連桿的強(qiáng)度要求，故其毛胚的制造選擇了鑄造的方法。2.2 制定工藝路線連桿加工工藝過(guò)程見(jiàn)表1所列。表1 連桿加工工藝過(guò)程工序號(hào)工序名稱1鑄造毛坯2粗銑大小、頭兩端面3粗鏜大、小端孔4熱處理5半精銑大、小兩端面6精鏜大、小端孔7劃加工線8粗銑大頭端槽口9半精銑大頭端槽口10鉆6孔11攻絲12去毛刺13發(fā)藍(lán)處理14檢查2.3 關(guān)鍵工序分析2.3.1 大小端面的加工大小端孔常常先加工好，使其作為后續(xù)工序的定位基準(zhǔn)。大小端面常用銑、磨以及拉削方法加工。加工時(shí)先以其中的一邊端面為基準(zhǔn)加工另一邊端面，然后將連桿翻轉(zhuǎn)180

7、，以加工過(guò)的端面作為基準(zhǔn)加工另一端面。2.3.2 大小端孔的加工大小端孔常常為孔本身加工和其他表面的定位基準(zhǔn)。大小端孔的加工精度和表面粗糙度要求都較高，通常分為粗、半精二次進(jìn)行。對(duì)于這種尺寸較小的連桿，模精度要求很高，一般只經(jīng)過(guò)粗鏜、半精鏜、精鏜 。小端孔的粗加工一般安排在大端孔粗加工前，這是由于小端孔在后續(xù)加工中將作為主要定位基準(zhǔn)。鏜孔時(shí)以桿身裝夾，按孔的劃線痕找正定位。2.3.3 槽口的加工槽口的定位以兩端孔的的中心線為基準(zhǔn)。以槽口的加工要求和精度，分為粗銑和半精銑兩次進(jìn)行。在槽口的深度方面的工序基準(zhǔn)是工件的相應(yīng)端面。從基準(zhǔn)重合的要求出發(fā)，定位基準(zhǔn)選擇此端面，但由于要在次端面上開(kāi)槽，開(kāi)槽時(shí)

8、此面必須朝上，相應(yīng)的夾具定位勢(shì)必要設(shè)計(jì)朝下，這對(duì)定位、夾緊等操作和加工都不方便。因此，定位基準(zhǔn)選在與槽相對(duì)的那個(gè)端面比較合適。由于槽深的尺寸公差為（0.2mm），而基準(zhǔn)不重合造成的誤差僅為0.1mm，所以這樣選擇定位基準(zhǔn)是可以的。在保證夾角4510方面，工序基準(zhǔn)是雙孔中心線所在平面，所以定位件采用圓柱銷和菱形銷。以大端孔為主要定位基準(zhǔn)，小端孔為次要基準(zhǔn)。3 切削用量計(jì)算3.1 選擇刀具及切削用量選擇高速鋼圓柱銑刀，根據(jù)槽口要求，選銑刀直徑=12mm，齒數(shù)為81. 選擇切削用量1) =5mm =3.2mm af=0.1mm2) 決定進(jìn)給量 根據(jù)查表取=0.10mm/z(1) 選擇車刀后到面最大磨

9、損量為0.4mm，刀具壽命為T=120min。(2) 查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) 表3.10，, , 當(dāng)，查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) 表3.9 修正系數(shù)為0.87，所以(3) 實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量 根據(jù)銑床X61W型萬(wàn)能銑床說(shuō)明書(shū)，選擇 (4)計(jì)算基本工時(shí) 式中L=+，其中470=280mm，根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.25，+17mm故 tm=(280+17)/85=3.49min3.2 工序卡連桿加工工藝工序卡見(jiàn)表2所列。表2 連桿加工工藝工序卡機(jī)械加工工藝過(guò)程卡產(chǎn)品型號(hào)產(chǎn)品名稱連桿共 1 頁(yè)第 1 頁(yè)材料編號(hào)QT4017毛坯種類鑄造毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)1 備注工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容刀具 工藝裝備

10、工時(shí)/h準(zhǔn)終單件1鑄造毛坯2粗銑大小端面 以加工面的對(duì)面為基準(zhǔn)立式銑刀銑床3粗鏜粗鏜大小頭端孔 以端面為基準(zhǔn)鏜刀鏜床4熱處理熱處理檢查5劃線劃加槽口工線 以大小端孔為基準(zhǔn)6半精銑大小端面 以加工面的對(duì)面為基準(zhǔn)立式銑刀銑床7精鏜精鏜大小頭端孔 以端面為基準(zhǔn)鏜刀鏜床8粗銑銑大頭端槽口 以加工面的對(duì)面為基準(zhǔn)立式銑刀銑床9精銑半精銑大頭端槽口以加工面的對(duì)面為基準(zhǔn)立式銑刀銑床10鉆孔鉆6孔鉆頭鉆床11攻絲12去毛刺去毛刺13表面處理表面發(fā)藍(lán)處理14檢驗(yàn)全面檢查4銑削槽口專用夾具設(shè)計(jì)4.1工件的加工工藝分析 工件已加工過(guò)的大小頭孔徑分別為mm和mm，兩孔中心距為800.05mm，大、小頭厚度均為mm。如圖

11、1。 圖1 在加工槽口時(shí)。槽口的寬度由刀具直接保證，而槽口的深度和位置則和設(shè)計(jì)的夾具有關(guān)。槽口的位置包括兩方面的要求： （1）槽口的中心面應(yīng)通過(guò)mm的中心線，但沒(méi)有在工序圖上提出，說(shuō)明此項(xiàng)要求精度較低，因此可以不作重點(diǎn)考慮。（2）要求槽口的中心面和兩孔中心線所在的平面的夾角為4510。為保證槽口的深度mm和夾角4510，需要分析與這兩個(gè)要求有關(guān)的夾具精度。4.2確定夾具的結(jié)構(gòu)方案4.2.1確定定位方案，設(shè)計(jì)定位元件 在槽口深度方面的工序基準(zhǔn)是工件的相應(yīng)端面。從基準(zhǔn)重合的要求出發(fā)，定位基準(zhǔn)最好選擇此端面。但由于要在此端面上開(kāi)槽，開(kāi)槽時(shí)，此面必須朝上，相應(yīng)的夾具定位勢(shì)必要設(shè)計(jì)成朝下，這對(duì)定位、夾緊

12、等操作和加工都不方便。因此，定位基準(zhǔn)選在與槽相對(duì)的那個(gè)端面比較合適。由于槽深的尺寸公差較大（0.2mm），而基準(zhǔn)不重合造成的誤差僅為0.1mm，所以這樣選擇定位基準(zhǔn)是可以的。 在保證夾角4510方面，工序基準(zhǔn)是雙孔中心線所在的平面，所以定位工件采用一圓柱銷和一菱形銷最為簡(jiǎn)便。由于槽開(kāi)在大頭端面上，槽的中心面應(yīng)通過(guò)孔的mm中心線，這說(shuō)明大頭孔還是槽口的對(duì)稱中心面的工序基準(zhǔn)。因此，應(yīng)選擇大頭孔mm作主要定位基準(zhǔn)，定位元件選擇短圓柱銷（限制兩個(gè)自由度）。而小頭孔mm作次要定位基準(zhǔn)，定位元件選擇菱形銷（限制一個(gè)自由度），如圖2. 圖2在每個(gè)工件上銑八個(gè)槽，除正反兩面分別裝卸加工外，在同一面的四個(gè)槽的加

13、工也可采用兩種方案：一是采用分度機(jī)構(gòu)在一次裝夾中加工，由于不能夾緊大頭端，夾具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但可獲得較高的槽與槽間的位置精度；另一方案是采用兩次裝夾工件，通過(guò)兩個(gè)菱形定位銷分別定位（如圖2），由于受兩次裝夾定位誤差的影響，獲得的槽與槽間的位置精度較低。鑒于本夾具設(shè)計(jì)中槽與槽間的位置精度要求不高（夾角4510），故可采用第二種方案。4.2.2夾緊方案選擇及夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的夾緊機(jī)構(gòu)采用螺釘壓板較為合適?？晒┻x擇的夾緊部位有兩個(gè)方案：一是壓在大端上，需要兩個(gè)壓板（讓開(kāi)加工位置）；另一是壓在桿身上，此時(shí)只需一個(gè)壓板。前者的缺點(diǎn)是夾緊兩次，后者的缺點(diǎn)是加緊點(diǎn)離加工面較遠(yuǎn)，而且壓在桿身中部可能引起工件

14、的變形?？紤]到銑削力較大，故采用第一種方案（如4）。圖44.2.3夾具對(duì)定位方案的確定夾具的設(shè)計(jì)除了考慮工件在夾具上的定位之外，還要考慮夾具如何在機(jī)床上定位，以及刀具相對(duì)夾具的位置如何確定。對(duì)設(shè)計(jì)中銑床夾具，在機(jī)床的定位是以?shī)A具體的底面放在銑床工作臺(tái)面上，再通過(guò)兩個(gè)定向鍵與機(jī)床工作臺(tái)的T型槽相連接來(lái)實(shí)現(xiàn)，兩定向鍵之間的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)些（如圖5）。刀具相對(duì)夾具位置采用直角對(duì)刀塊及厚度為5mm的塞尺來(lái)確定，以保證加工槽面的對(duì)稱度及深度要求（如圖5）。圖54.3夾緊力計(jì)算和定位誤差分析4.3.1夾緊力計(jì)算 根據(jù)單位切削力計(jì)算公式 查表得 故 根據(jù)切削力計(jì)算公式 得切削力為 =1069.2 故切削力取

15、 1100N 根據(jù)夾緊力的計(jì)算公式，每個(gè)壓板需給工件的夾緊力為 式中K為安全系數(shù)取K=1.6，f為工件與定位元件之間的摩擦因數(shù)，取f=0.5 故=1760N。取=1800N 即每個(gè)壓板需給工件的壓緊力為1800N時(shí)滿足要求。4.3.2定位誤差分析 本設(shè)計(jì)中采用一圓柱銷一菱形銷定位工件，平面內(nèi)定位銷相對(duì)工件孔的移動(dòng)定位誤差由基準(zhǔn)孔D和定位銷d之間的配合間隙來(lái)決定，其移動(dòng)定位誤差為：圓柱銷 =0.052+0.01+0.028=0.09mm菱形銷 =0.023+0.01+0.054=0.087mm兩孔軸線連線的角度誤差 =0.001=3滿足定位精度要求。4.4確定夾具的主要尺寸、公差和技術(shù)要求如圖5

16、所示，在該夾具總圖中需標(biāo)注有關(guān)尺寸，公差及技術(shù)要求：4.4.1夾具總圖應(yīng)標(biāo)尺寸，公差（1）夾具最大輪廓尺寸：268mm220mm80mm（2）定位元件的定位尺寸及各定位元件間的位置尺寸為 、 及800.05。（3）對(duì)刀元件的工作面與定位元件的定位面間的位置尺寸為11.50.02及110.02mm。（4）夾具定向槽與夾具定向鍵的配合為 。（5）夾具體與定位套的配合為25及18 。參考文獻(xiàn)1 楊叔子機(jī)械加工工藝師手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社2 蘭建設(shè). 機(jī)械制造工藝與夾具. 機(jī)械工業(yè)出版社 3 冀秀煥，唐建生.工程材料與成型設(shè)計(jì). 武漢理工大學(xué)出版社4 王健石機(jī)床夾具和輔具速查手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社5 王光斗，王春福機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）. 上海科學(xué)技術(shù)出版社6 孫已德機(jī)床夾具圖冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社7 董燕. 公差配合與測(cè)量技術(shù). 武漢理工大學(xué)出版社8 唐建生. 金屬切削與刀具. 武漢理工大學(xué)出版社9 于興芝. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 武漢理工大學(xué)出版社10 劉紅普. 特種機(jī)械加工技術(shù). 北京理工大學(xué)出版社11劉家平. 機(jī)械制圖. 武漢理工大學(xué)出版社14