K286-連桿支座的機械加工工藝規(guī)程及Φ12mm孔夾具設計【含CAD圖紙、工序卡、說明書】

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Connecting the size accuracy, the bearing and the position precision of shape accuracy requirements are very high, and the rigidity of the connecting rod is poorer, complex shape, easy to produce the deformation, so in arrangement process, they need to put the main surface finishing process coarse apart, and that process focus, and gradually reduce machining allowance, cutting force and stress, and the effect of correction of the deformation after processing, can finally achieved the components the technical requirements. Fixture design USES special machine tool fixtures, the first principle of the workpiece position at six positioning, ensure positioning error, under the premise of fixture design to meet hole process accuracy.Keywords: connecting rod bearing special machine tool fixtures accuracy 目錄一、零件的分析11.1零件的作用11.2零件的技術要求11.3零件的工藝分析21.4確定生產類型2二、毛坯的設計32.1毛坯的制造形式32.2確定毛坯加工余量及形狀3三、選擇加工方法，擬定工藝路線43.1粗基面的選擇43.2精基面的選擇43.3.制定機械加工工藝路線4四、機械加工余量、工序尺寸及公差的確定54.1孔表面64.2平面工序尺寸6五、確定切削用量及時間定額75.1 切削用量的計算75.1.1鉆11mm孔85.1.2粗鉸孔至11.85mm85.1.3. 精鉸孔至12mm85.2時間定額的計算95.2.1基本時間的計算95.2.2輔助時間ta的計算95.2.3 其他時間的計算105.2.4單件時間tdj的計算10六、機床夾具設計106.1 12mm孔夾具設計106.1.1問題的指出：106.1.2夾具設計：106.2定位誤差分析:11七、體會與展望11八.參考文獻1212 一、零件的分析1.1零件的作用題目所給定的零件是連桿支座。它的主要作用是用來連接、支撐、固定作用。要求零件的配合要符合精度和位置要求。零件圖1-11.2零件的技術要求參考毛坯圖2-1表1-2加工表面尺寸及偏差(mm)公差及精度等級表面粗糙度Ra ( m )形位公差(mm)端面A154IT1212.5外圓面C32+0.027 0IT61.6孔B12+0.018 0IT61.6端面E94IT1212.5上端面G80IT126.3孔F45IT61.6右端面J154IT1212.5下端面M80IT126.3后端面N44IT121.6孔O16+0.018 0IT73.21.3零件的工藝分析由老師所給的零件圖可得知，該零件的材料為HT150。根據所學的機械工程材料可知該材料具有良好的鑄造性能，工藝簡單，鑄造應力小，不用人工時效處理，減震性優(yōu)良，并有一定的機械強度，適用于承受中等應力中工作的零件。為此，以下是連桿支座需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：1、支座孔45與以及與此相通的16的孔、M12螺紋孔2、連桿上的通孔123、連桿支座底面M面、上端面G面、16的孔端面N面、M12螺紋孔端面J面、連桿階梯軸表面C面及端面E面A面，支座中心線與支座底M面的垂直度誤差為0.01mm，連桿階梯軸中心線與支座底M面的平行度誤差為0.01mm。4、其余表面和孔通過鑄造直接獲得。由以上分析可知，可以先粗加工支座下端面M面，然后以此作為基準加工其他需要加工的孔和表面，并且保證位置精度要求。根據各加工方法的經濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此連桿支座零件沒有復雜的加工曲面，所以根據上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。1.4確定生產類型根據機械制造工藝學課程設計任務書的要求可知，該連桿支座零件的生產綱領為中批生產（500-5000）。二、毛坯的設計2.1毛坯的制造形式為提高生產效率、保證加工精度，另外灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓而應該采用澆鑄成型，這同時也符合了零件的技術要求。查機械制造技術基礎課程設計指導書表2-1,選用鑄件為砂型造型尺寸公差等級為CT=10。2.2確定毛坯加工余量及形狀（1）已知，該零件為鑄件，生產綱領為中批量生產，該毛坯零件的鑄造方法選用砂型機器造型，根據相關資料可查得，該零件在鑄造過程中的拔模斜度為。由于鑄件從開始鑄造到鑄造出成型零件，該零件存在很多的內應力，為了保證鑄件的質量，在鑄造后需安排人工進行時效處理。在時效處理后，要對鑄件進行涂料，以免鑄件表面被破壞。 (2)根據機械制造技術基礎課程設計指導書表2-1該鑄件的公差等級為CT8-12。由表2-5得機械加工余量等級為E-H，底面和側面的加工余量等級以及砂型鑄造孔的加工余量等級需要降低一級選用，其加工余量等級為CT10，MA-H.由表2-3和2-4可以確定各表面的加工余量如下表所示：表2-1毛坯圖的基本尺寸及加工余量簡圖加工表面代號基本尺寸加工余量等級加工余量數值說明端面A面154108mm單側加工外圓面C面32105mm雙側加工端面E面94105.5mm單側加工端面G面80105.5mm單側加工內孔F45105mm孔降一級雙側加工J面154108mm單側加工端面M面80105.5mm單側加工端面N面44105mm單側加工三、選擇加工方法，擬定工藝路線3.1粗基面的選擇對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。對于本零件來說，應盡可能選擇不加工表面為粗基準。按照有關粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準）根據這個基準選擇原則和在設計過程中所考慮的要求，選擇零件的重要面或重要孔做基準。在保證各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量盡量均勻，同時，還要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時間，所以60外圓面作為粗基準。3.2精基面的選擇主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。在裝夾連桿支座時，連桿支座的下端面既是定位基準又是設計基準，用它作為精基準，能使加工遵循基準重合的原則。孔的加工及左右兩端面都采用底面做基準，這使得工藝路線又遵循“基準統(tǒng)一”的原則，下端面的面積比較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單、可靠、操作方便3.3.制定機械加工工藝路線工序I 銑100端面M面及倒角1X45；以60外圓面S面為定位基準，采用X51立式銑床并加用專用夾具以及量具；工序II 銑60端面G面；100端面M面為定位基準，采用X51立式銑床并加用專用夾具及量具；工序III 鉆、擴、鉸45孔至圖樣尺寸；100端面M面為定位基準，采用Z5150A立式鉆床并采用專用夾具及量具； 工序IV 粗車32外圓面C面；100端面M面及45孔為定位基準，選用C620-1并采用專用夾具及量具；工序V 車32端面A面，100端面M面及45孔為定位基準，選用C620-1并采用專用夾具及量具；工序VI 車48端面E面并倒角1X45，100端面M面及45孔為定位基準，選用C620-1并采用專用夾具及量具；工序VII 半精車32外圓面C面；100端面M面及45孔為定位基準，選用C620-1并采用專用夾具及量具；工序VIII 粗磨32外圓面C面；100端面M面，選用外圓磨床M135并采用專用夾具及量具；2工序IX 精磨32外圓面C面；100端面M面，選用外圓磨床M135并采用專用夾具及量具；工序X 鉆、擴、鉸12孔至圖樣尺寸；100端面M面及外圓面C面為定位基準，采用Z525立式鉆床并采用專用夾具及V型塊聯動夾緊和量具；工序XI 銑20X20端面J面，45孔為定位基準，采用X51立式銑床并加用專用夾具及量具；工序XII 粗銑28端面N面，45孔為定位基準，采用X51立式銑床并加用專用夾具及量具；工序XIII 半精銑28端面N面，45孔為定位基準，采用X51立式銑床并加用專用夾具及量具；工序XIV 精銑28端面N面，45孔為定位基準，采用X51立式銑床并加用專用夾具及量具；工序XV 鉆M12螺紋底孔10.2mm，45孔為定位基準，采用Z5150A立式鉆床并采用專用夾具及量具；工序XVI 鉆、擴、鉸16孔，45孔為定位基準，采用Z5150A立式鉆床并采用專用夾具及量具；工序XVII 攻螺紋M12工序XVIII 去毛刺工序XIX 終檢以上工藝工程詳見“機械加工工藝過程綜合卡片四、機械加工余量、工序尺寸及公差的確定前面根據資料已初步確定工件各面的總加工余量，現在根據計算法（相應因素查機械制造工藝學P168表4-10，鑄件尺寸公差查機械加工工藝手冊3-12表3.1-21及表3.1-24；加工余量查機械加工工藝手冊3-59表3.2-920）確定各表面的各個加工工序的加工余量如下：4.1孔表面公差查互換性與測量技術p39表3-2表4-1 孔的加工內容及余量加工表面加工內容加工余量精度等級工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大鉆孔15mmIT116.314.89mm15mm擴孔0.85mmIT103.20.78mm0.96mm鉸孔0.15mmIT71.60.132mm0.22mm鑄件5mmCT10鉆3mmIT116.30.24mm5.6mm擴孔1.75mmIT103.21.65mm1.91mm鉸孔0.25mmIT71.60.239mm0.35mm鉆11mmIT116.310.989mm11mm擴孔0.85mmIT103.20.78mm0.861mm鉸孔0.15mmIT61.60.132mm0.22mmM12鉆孔10.2mmIT116.310.189mm10.2mm4.2平面工序尺寸公差查互換性與測量技術p39表3-2表4-2 表面加工的加工內容及余量工序號工序內容加工余量基本尺寸經濟精度工序尺寸及偏差工序余量最小最大鑄件5.5CT1001粗銑M面485.5IT122.45.9502精銑M面1.584IT81.151.554鑄件5.5CT1003粗銑G面481.5IT122.44.3504精銑G面1.580IT81.151.85鑄件5CT1005粗車C面3.533.5IT122.25.0506半精車C面132.5IT100.751.107粗磨C面0.332.2IT90.20.36208精磨C面0.232IT70.1380.225鑄件5CT1009粗銑N面3.445.6IT122.05.0510半精銑N面144.6IT100.751.111精銑N面0.644IT80.50.639鑄件8CT1012銑J面8154IT12610.4鑄件8CT1013車A端面8154IT12610.4鑄件5.5CT1014車E端面5.594IT123.97.45五、確定切削用量及時間定額5.1 切削用量的計算鉆、擴、鉸12孔至圖樣尺寸；100端面M面及外圓面C定位基準。工件材料為HT150鑄鐵?？椎闹睆綖?2mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機床為Z5150A立式鉆床，加工工序為鉆、粗鉸、精鉸，加工刀具分別為：鉆孔11mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；粗鉸孔11.85mm標準高速鉸刀；精鉸孔12mm標準高速鉸刀。選擇各工序切削用量。5.1.1鉆11mm孔（1）背吃刀量的確定ap=5.5mm（2）確定進給量 由表5-22得 選取該工步的每轉進給量f=0.16mm/r（3）確定切削速度 由表5-22，按工件材料為HT150的條件選取，切削速度v=22m/min.由公式（5-1） n=1000v/d可求得改工序鉆頭轉速n=897.6r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉速，取n=960r/min。再將此轉速代入公式（5-1），可求出改工序的實際鉆削速度v=96011/1000=33.18m/min。5.1.2粗鉸孔至11.85mm（1）背吃刀量的確定 ap=0.475mm（2）確定進給量 由表5-31得鉸刀的進給量為0.51.0mm/r 選取該工步的每轉進給量f=0.6mm/r （3）確定切削速度 由表5-31得，v=26m/min,選取v=3m/min,，由n=1000v/d可得n=10003/(11.85)=80.58r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉速，取轉速n=97r/min.將轉速n代入v=nd/1000得，該工序的實際切削速度v=3.6m/min.5.1.3. 精鉸孔至12mm（1）背吃刀量的確定 ap=0.15mm（2）確定進給量 由表5-31得鉸刀的進給量為0.51.0mm/r 選取該工步的每轉進給量f=0.8mm/r （3）確定切削速度 由表5-31得，v=26m/min,選取v=4m/min,，由n=1000v/d可得n=10004/(11.85)=106r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉速，取轉速n=140r/min.將轉速n代入v=nd/1000得，該工序的實際切削速度v=5.3m/min.5.2時間定額的計算5.2.1基本時間的計算（1） 鉆孔工步根據表5-41，鉆孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中l(wèi)=32mm;l2=1mm;l1=D/2*cotkr+(12)=11/2*cot54+1mm=4.2mm; f=0.16mm/r;n=960mm/r.。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間tj=14.4s。（2） 粗鉸工步根據表5-41，鉸圓柱孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=15o、ap=（D-d）/2=（11.85-11）/2=0.425的條件查得l1=1.10mm; l2=45mm; 而l=32mm; f=0.6mm/r; n=97r/min.。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間tj=80.4s。（3） 精鉸工步根據表5-41，鉸圓柱孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=15o、ap=（D-d）/2=（12-11.85）/2=0.075的條件查得l1=0.35mm; l2=14mm; 而l=32mm; f=0.8mm/r; n=140r/min.。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間tj=24.6s。5.2.2輔助時間ta的計算根據第五章第二節(jié)所述，輔助時間ta與基本時間tj之間的關系為ta=(0.150.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時間分別為：鉆孔工步的輔助時間為：ta=0.15x14.4s=2.16s;粗鉸工步的輔助時間為：ta=0.15x80.4s=12.06s;精鉸工步的輔助時間為：ta=0.15x24.6s=3.69s;5.2.3 其他時間的計算除了作業(yè)時間（基本時間和輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要的時間和準備與終結時間。由于端蓋的生產類型為大批生產，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間tb是作業(yè)時間的2%7%，休息與生理需要時間tx是作業(yè)時間的2%4%，這里均取3%，則各工序的其他時間可按關系式（3%+3%）（tj+ta）計算，它們分別為：鉆孔工步的其他時間為：tb+tx =6%(14.4s+2.16s)=0.99s;粗鉸工步的其他時間為：tb+tx =6%(80.4s+12.06s)=5.55 s;精鉸工步的其他時間為：tb+tx =6%（24.6s+3.69s)=1.70 s;5.2.4單件時間tdj的計算 這里的各工序的單件時間分別為： 鉆孔工步tdj鉆=14.4s+2.16s+0.99s=17.55s; 粗鉸工步tdj粗鉸=80.4s+12.06s+5.55s=98.01s;精鉸工步tdj精鉸=24.6s+3.69s+1.70s=29.99s 因此，此工序的單件時間tdj=tdj鉆+tdj粗鉸+tdj粗鉸=17.55+98.01+29.99=145.55s 六、機床夾具設計6.1 12mm孔夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。最后決定設計12鉆孔的鉆床專用夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床。刀具為麻花鉆、鉸。6.1.1問題的指出：本夾具主要鉆12mm孔，內表面有粗糙度要求，因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何準確定位，提高勞動生產率，降低勞動強度。6.1.2夾具設計：（1）定位基準的選擇由零件圖可知，在鉆12mm孔之前，100mm的底面M面和32mm的外圓柱面C面都已加工，且C面表面粗糙要求較高。為了使定位誤差滿足要求，在水平方向上，45mm的中心線是設計基準，且與M面的形位公差為垂直度為0.01mm，所以選取M面為定位基準，選用3個支撐釘；豎直方向上，利用短V型塊對外圓柱面進行定位。利用六點定位原理對工件進行定位，底面的3個支撐釘限制沿z軸移動的自由度和分別繞x，y軸旋轉的自由度，20X20面上的兩個支撐釘限制了沿x軸移動的自由度和繞z軸旋轉的自由度，短V型塊限制了沿y軸移動的自由度。（2）夾緊方案由于螺旋夾緊機構結構簡單，制造容易，夾緊行程大，擴力比大，自鎖性能好，在實踐設計中得到廣泛應用，尤其適合于手動夾緊機構，再根據加工孔的位置、工件的外形，以及定位方案的選擇，選用螺旋壓板夾緊機構進行夾緊。（3）夾具體設計夾具體的作用是將定位、夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時，能承受一部分切削力。夾具體為鑄造件，安裝穩(wěn)定，剛度好，但制造周期較長。（4）夾緊力的計算在加工過程中，工件會受到切削力、慣性力、離心力等外力的作用，為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持定位的正確位置，而不致發(fā)生位移或產生振動，一般在夾具結構中都必須設置一定的夾緊裝置，把工件壓緊夾牢在定位元件上。 夾緊力的計算：由機床夾具設計手冊（表1-2-11）得：用六角螺母的夾緊力：M=16mm, P=2mm，手柄長度L=190mm,作用力：F=65N，夾緊力：W0=7900N 。6.2定位誤差分析: 由加工工序知，加工12mm孔。在豎直方向上，由于V型塊對中性好，孔加工誤差為零；在水平方向上，其基準位移誤差j=d/2=0.02/2=0.01mm，基準不重合度誤差b=0.01mm, 定位誤差d=j-b=00.018/3=0.006mm七、體會與展望通過本次的機械制造工藝課程設計以及讓我又重新溫習了書本上的重要內容，讓我深刻意識到實踐的東西總是離不開書本，不管什么時候從書上我們總可以找得到我們想要的東西。書上的知識永遠是基礎，而基礎正是讓我們向更深的領域邁進，沒有這個基礎我們永遠都不會享受到成功的喜悅。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計，了解并認識一般機器零件的生產工藝過程，鞏固和加深已學過的技術基礎課和專業(yè)課的知識，理論聯系實際，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎，并且為后續(xù)課程的學習打好基礎。通過設計，培養(yǎng)了我獨立思考問題和解決問題的能力，樹立了正確的設計思想，掌握了零件產品設計的基本方法和步驟，設計的過程使我能熟悉地查找和應用有關參考資料、計算圖表、手冊、圖冊、國家標準。同時，本次設計中的作圖有要求是電腦作圖，這是現在設計領域的趨勢。隨著計算機的普及，利用軟件熟練作圖，不僅便于操作，而且能夠提高工作效率。本次計算機作圖不僅熟練了我們的計算機制圖，而且為畢業(yè)設計做了鋪墊。課程設計是對我們學習的補充和擴展，實現自我完善和獨立工作的過程，是大學學習的特色和優(yōu)勢。展望未來，我們機械的學子必將是社會發(fā)展的有力力量，靠的就是專著的態(tài)度，良好的學習習慣和扎實的設計實力。而這一切都來源于努力的結果，所以我們要繼續(xù)發(fā)揚這種精神。本次設計的完成是離不開老師的悉心指導和同學們熱情的幫助，謹在此對他們的幫助給予誠摯的謝意和崇高的敬意。八.參考文獻1. 黃健求主編.機械制造技術基礎M.北京:機械工業(yè)出版社,2005.112.王忠.機械工程材料. -北京：清華大學出版社，2007.93.王光斗等主編.機床夾具設計手冊M.上海:上?？茖W技術出版,2000.11.4.王伯平.互換性與測量技術.-2版.-北京：機械工業(yè)出版社，2009.15.蔡蘭.機械零件工藝性手冊.-2版.-北京: 機械工業(yè)出版社，2006.126.艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊.-北京：機械工業(yè)出版社7.劉鴻文.材料力學I.-4版.-北京：高等教育出版社，2004.18.沈鴻.機械加工工藝手冊1,2卷.-北京: 機械工業(yè)出版社，1991.19.王先逵.機械制造工藝學.-2版.-北京: 機械工業(yè)出版社，2006.110.機械制造技術基礎課程設計指導書