0056-發(fā)動機連桿加工工藝規(guī)程及銑大端面夾具設(shè)計（全套CAD圖）

0056-發(fā)動機連桿加工工藝規(guī)程及銑大端面夾具設(shè)計（全套CAD圖）,發(fā)動機,連桿,加工,工藝,規(guī)程,大端,夾具,設(shè)計,全套,cad 1.連桿零件的工藝性分析及生產(chǎn)類型確定 1.1連桿的功用及結(jié)構(gòu)特點 連桿是汽車發(fā)動機主要的傳動構(gòu)件之一，把作用于活塞頂部的膨脹氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復(fù)直線運動變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運動，以輸出功率。 連桿大頭孔套在曲軸的連桿軸頸上，與曲軸相連，內(nèi)裝有軸瓦。為了便于安裝，大頭設(shè)計成兩半，然后用連桿螺栓連接。連桿小頭與活塞銷相連，小頭壓入耐磨的鋼襯套，孔內(nèi)沒有油槽，小孔部有油孔，以便使曲軸轉(zhuǎn)動時飛濺的潤滑油能流到活塞銷的表面上，起潤滑作用。 1.2汽車連桿的技術(shù)要求 按表形式將該連桿的全部技術(shù)要求列表中 連桿技術(shù)要求表 加工表面 尺寸及偏差/mm 公差及精度等級 表面粗糙度Ra/μm 形位公差/mm 連桿大端上端面 IT7 0.8 連桿大端下端面 IT7 0.8 連桿小端上端面 IT10 6.3 連桿小端下端面 IT10 6.3 連桿小端孔 ? IT8 0.5 平行度為0.04mm/100mm 垂直度為0.06mm/100mm 連桿大端孔 ? IT8 0.5 圓柱度公差為 0.006mm （1）大頭兩端面的尺寸公差等級為IT7，表面粗糙度Ra不大于0.8μm需精銑。 （2）小頭兩端面的尺寸公差等級為IT10，表面粗糙度Ra不大于6.3μm，也須精銑。 （3）小頭孔：公差等級為IT8，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于0.5μm。 （4）大頭孔Φ65.5:公差等級為IT5，表面粗糙度Ra為0.5μm。 1.3審查工藝性 分析零件圖可知,兩孔的端面均為平面,可以防止加工過程中鉆頭鉆偏,以保證孔的加工精度.加工精度要求較高主要工作表面也可以在正常的生產(chǎn)條件下,采用較經(jīng)濟的方法保質(zhì)保量的加工出來.由此可知,該零件的工藝性較好。 1.4確定連桿的生產(chǎn)類型 取Q=100000件/年，m=1件/臺，備用率和廢品率分別取3%和0.5%帶入公式N=QmX(1+a%)X(1+b%) =100000X(1+3%)X(1+0.5%)=103520件/年， 查表1-4可知連桿的生產(chǎn)零件為大批量生產(chǎn)。 2.工藝規(guī)程設(shè)計 2.1連桿的材料 CA6120發(fā)動機連桿采用55鋼，經(jīng)調(diào)制處理后，硬度為HB226-271。采用整體模鍛的加工方式。具有勞動生產(chǎn)率高，鍛件質(zhì)量好，材料利用率高，成本低等優(yōu)點。 2.2確定機械加工余量 根據(jù)鍛件質(zhì)量、F1、形狀復(fù)雜系數(shù)S3查表2-13及2-14得， 厚度方向單邊余量為：1.5-2.0mm； 水平方向單邊余量為：1.5-2.0mm； 即鍛件各端面的單邊余量為：1.5-2.0mm； 鍛件兩孔的單面余量為2.0mm。 2.3確定毛坯尺寸 毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量值即可。 3.擬定連桿的工藝路線 3.1定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，先確定精基準(zhǔn)，再確定粗基準(zhǔn)。 3.1.1粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇：按有關(guān)基準(zhǔn)的選擇原則，即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度高的不加工表面作粗基準(zhǔn)?，F(xiàn)以零件的端面為主要的定位粗基準(zhǔn)。 3.1.2精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，選擇以圓柱體的Φ28小孔和端面為精基準(zhǔn)。 3.2零件表面加工方法的選擇 根據(jù)連桿零件圖上各個加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件表面的加工方法，如下表所示。 連桿各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/μm 加工方案 備注 連桿大端上下端面 IT7 0.8 粗銑—半精銑—精銑 表1-8 連桿小端上下斷面 IT10 6.3 粗銑—半精銑 表1-8 連桿小端?28孔 IT8 0.5 擴—鉸 表1-7 連桿大端?65.5孔 IT8 0.5 擴—鉸 表1-7 3.3制定工藝路線 連桿工藝路線及設(shè)備、工藝的選用 工序號 工序名稱 機床設(shè)備 刀具 量具 1 粗銑連桿大端上下面 立式銑X51 高速鋼套是立銑刀 游標(biāo)卡尺 2 粗銑連桿小端上下面 立式銑X51 高速鋼套式立銑刀 游標(biāo)卡尺 3 半精銑連桿大端上下面 立式銑X51 高速鋼套式立銑刀 游標(biāo)卡尺 4 半精銑連桿小端上下面 立式銑X51 高速鋼套式立銑刀 游標(biāo)卡尺 5 精銑連桿大端上下面 立式銑X51 高速鋼套式立銑刀 游標(biāo)卡尺 6 擴、鉸連桿小端Ф28孔 四面組合鉆床 擴孔鉆和鉸刀 卡尺、塞規(guī) 7 擴、鉸連桿大端Ф65.5孔 四面組合鉆床 擴孔鉆和鉸刀 卡尺、塞規(guī) 8 鉆連桿大端螺栓孔 四面組合鉆床 麻花鉆 內(nèi)徑千分尺、游標(biāo)卡尺 9 銑切連桿蓋、體 切斷銑床 切斷刀 游標(biāo)卡尺 10 精磨連桿接合面 平面磨床 砂輪 游標(biāo)卡尺 11 鉆小端孔旁通孔 四面組合鉆床 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 12 去毛刺 鉗工臺 平銼 13 中檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 14 熱處理 淬火機等 15 清洗 清洗機 16 終檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 4切削用量、時間定額的計算 4.1切削用量的計算 這里只計算需要進行工藝分析的那道工序，工序4—精銑連桿大端上下面，該工序分兩個工步，工步1精銑連桿大端上面，工步2精銑連桿大端下面。 （1）背吃刀量的選擇 取ap =1mm; （2）進給量的選擇 由表5-8，按表面粗糙度Ra2.5微米的條件選取，該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.4mm/r。 （3）銑削速度的計算 由表5-9，按鑲齒銑刀。d/Z=80/10、fz=f/Z=0.05mm/z的條件選取，銑削速度v取為48.4m/min，參照公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得銑刀轉(zhuǎn)速n=1000*48.4/(3.14*80)=92.58r/mm,參照表4-15所列X51型立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=210r/mm。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1）可求得該工序的實際銑削速度v=52.78m/min。 4.2時間定額的計算 （1）工序4—精銑連桿大端上下面 根據(jù)表5-43中面銑刀銑平面（對稱銑削，主偏角90度）的基本時間計算公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/(fn),可求出該工序的基本時間。這里已知l=72*2mm;l2=1mm;代入5-43的公式得l1=24mm;f=0.4mm/rfmz=fz*Z*n=0.4*10*210=840mm。將上述結(jié)果代入公式，則工序的基本時間tj=(144+1+24)/840=0.2mim=12s。 所以兩工步時間都為6s。 （2）輔助時間的計算 Tf=0.15*12=1.8s。所以兩工步時間都為0.9s。 5.專用夾具的設(shè)計 5.1銑連桿兩端面的夾具設(shè)計 連桿端面是整個連桿加工過程的主要定位基準(zhǔn)，應(yīng)首先加工出來。由零件圖可知，連桿大小端面厚度的基本尺寸是相同的。但其精度要求不同。若在銑大小頭端面時，也按不同的要求加工，會增加夾具制造與機床調(diào)整的復(fù)雜性。故在加工中使大小頭端面處在同一平面上，簡化了后續(xù)工序的夾具結(jié)構(gòu)，減少了機床的調(diào)整工作。 5.2銑床夾具定位方案的確定 根據(jù)六點定位定位原理，對本道工序的加工定位采用完全定位。其中，選用連桿的大小頭端面作為主要定位基準(zhǔn)，是零件的支撐面積大，定位穩(wěn)定，裝夾方便。同時也符合精基準(zhǔn)選擇時應(yīng)注意的基準(zhǔn)重合原則。這個面定位消除了3個自由度，再次，選用連桿大小孔上下頂面作為第二定位基準(zhǔn)，壓緊定位不僅便于在加工過程中實現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一，而且裝夾方便，端面與大小頭孔中心線的垂直度要求也能很好的保證，兩端面的距離要求在加工中實現(xiàn)基準(zhǔn)重合，從而減少加工誤差。另外，采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的方法，對連桿的兩端面進行加工。 在定位元件的選擇上，為滿足六個自由度完全定位要求，分別對三個定位元件進行設(shè)計： 首先第一定位面，考慮夾具加工性及夾具在使用過程中出現(xiàn)的磨損，故采用支承板進行定位，支承板用螺釘安裝在夾具底板上，然后在加工支承板面，保證與機床的平行度要求。支承板不但可以很容易地保證支承面對夾具底板面的平行度，而且這樣磨損后還可以替換降低夾具的制造費用。 其次在第二定位面，為消除兩個自由度，故采用固定V形塊和活動V形塊進行定位。為消除最后一個自由度。 5.3銑床夾具夾緊機構(gòu)的確定 夾緊機構(gòu)是夾具的重要組成部分。因此在夾具設(shè)計過程中，必須保證定位是獲得的正確位置，并使夾緊可靠，適當(dāng)，操作方便安全。而且結(jié)構(gòu)力求簡單，緊湊，并盡可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)件。 根據(jù)夾緊力的作用方向應(yīng)有利于工件準(zhǔn)確定位的原則，在銑削側(cè)面時，為保證端面與大頭孔中心線垂直度要求，故將夾緊力作用方向定在與定位銷中心線垂直的方向上。這個方向與工件剛度最大的方向相一致，使工件減少變形。 5.4銑床夾具對刀裝置的確定 對刀裝置用以確定夾具相對于刀具的位置。銑床夾具的對刀裝置主要由對刀塊和塞尺組成，本道工序是銑平面，故采用用于加工平面的高度對刀塊。 5.5銑床夾具結(jié)構(gòu)的分析 根據(jù)工件，定位元件，夾緊裝置和對刀塊在總體上的裝置來確定夾具體的外形尺寸。 夾具體上安裝有平面定位元件（兩個支承板，每個支承板分為三段以便。），固定V形塊、活動V形塊和圓形平面對刀塊，三者結(jié)合共同作為該夾具的定位元件，對于支承板和對刀塊都有較高的尺寸和和位置精度要求。其中，支承板與工件接觸的平面與夾具體底座平行。所有支承板與夾具體都采用普通螺栓釘進行聯(lián)接，一旦支承板受磨損，可拆換。至于活動V形塊，因在加工過程中他必須要沿著工件長大方向左右移動。為了保證夾緊后良好的對中性，故在夾具體上沿著V形塊的兩側(cè)安裝了兩塊移動導(dǎo)向板。導(dǎo)向板與工件接觸的內(nèi)表面與夾具橫向軸線應(yīng)保持較高的平行度。導(dǎo)向版的定位采用圓柱銷。 夾緊結(jié)構(gòu)也較為方便，采用氣缸推動夾緊機構(gòu)，當(dāng)工件被放在夾具體的支承板平面上后，通過氣動裝置，推動壓板，壓板再推動V形塊，沿著導(dǎo)向面夾緊工件。在工件加工過程結(jié)束后，氣壓降低，壓板再彈簧的拉力下后退，然后可以取下工件，再裝夾下個零件。 因為該銑床夾具受較大的切削力，因此要有足夠的穩(wěn)定性，為此通過兩個定位鍵于銑床工作臺的T形槽相配合來確定夾具在機床上的方位。定位鍵與夾具體的配合采用H7|h6，另外在該夾具體的兩頭沒有耳座，可通過螺栓將夾具牢固的緊固在機床的工作臺上。 V形塊是兩個定位平面具有一定夾角的一種定位元件。V形塊工作面間夾角常取60、90和120度，此時采用應(yīng)用最多是90度角。 V形塊結(jié)構(gòu)尺寸主要根據(jù)工件定位基準(zhǔn)直徑來確定，并應(yīng)確定定位高度T。因為V形塊加工完畢后須將心軸放在V形塊上，安裝尺寸T綜合檢驗V形塊的加工精度。 當(dāng)=60度時，T=H+D-0.867N; 當(dāng)=90度時，T=H+0.707D-0.5N; 當(dāng)=120度時，T=H-0.578D-0.289N; 式中：H——V形塊高度； D——工件定位基準(zhǔn)直徑； N——V形塊定位部分寬度。該尺寸可供劃線和粗加工時使用。 5.6定位誤差分析 使用夾具加工工件時，加工表面的位置誤差與工件在夾具中的定位的因素密切相關(guān)。為了保證工件的加工精度，必須使工序中各項加工誤差的總和小于或者等于該工序規(guī)定的公差值， 式中△1-----與機床夾具有關(guān)的加工誤差； △w-----與工序中夾具以外其他因素有關(guān)的誤差 -----工序誤差 夾具有關(guān)的加工誤差△1一般包括工件夾具中的定位誤差△b;工件在加緊時產(chǎn)生的誤差;夾具相對于機床成形運動的位置誤差;夾具想對于刀具的位置誤差;以及夾具產(chǎn)生磨損造成的加工誤差等。 為了給加工中其他誤差因素能占有更大一些比例，由上式可見，應(yīng)當(dāng)盡量減小與夾具有關(guān)的誤差。其中除了在夾具的制造，安裝，調(diào)整，使用中產(chǎn)生的誤差外。在夾具設(shè)計時的的正確計算和減小工件在夾具中的定位誤差，是必須解決的重要問題之一。 定位誤差是工件在夾具中定位時，工序基準(zhǔn)（一批零件的）位置在工序尺寸方向或沿加工要求方向上的變動所引起的，因此在夾具設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)盡可能選折工序基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)并選折精度較高的表面作為定位基準(zhǔn)。一般應(yīng)使定位誤差控制在有關(guān)尺寸內(nèi)或者位置公差的1/3～1/5。 連桿的定位誤差分為水平方向的和垂直方向的。 連桿垂直方向，連桿的工序基準(zhǔn)為零件的端面，定位基準(zhǔn)為零件的中心線。所以兩基準(zhǔn)不重合，存在基準(zhǔn)不重合誤差?！鱞=0.025mm，△j=0。以水平方向的△d=△b+△j=0.025=0.025mm>1/3*0.053mm。 連桿水平方向也存在基準(zhǔn)不重合，△d=△b+△j=1.5>1/3*0.1mm。 所以滿足要求，方案合格。 6.方案綜合評價與結(jié)論 在設(shè)計夾具時，應(yīng)注意提高勞動生產(chǎn)率。為此，首先著眼于機動夾緊，而非手動夾緊，因為這是提高勞動生產(chǎn)率的重要途徑，本道工序選用了動夾緊方式。本工序切削力較大，為了夾緊元件，勢必增大氣壓缸缸直徑，而這樣將使整個夾具龐大，因此，有三個措施：一是提高制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是選擇比較理想的擴力機構(gòu)；三是在可能情況下，適當(dāng)提高壓力，以增大推力。 由于本夾具是由固定V形塊、活動V形塊和圓形平面對刀塊，三者結(jié)合共同作為該夾具的定位元件，對于支承板和對刀塊都有較高的尺寸和和位置精度要求。其中，支承板與工件接觸的平面與夾具體底座平行。所有支承板與夾具體都采用普通螺栓釘進行聯(lián)接，一旦支承板受磨損，可拆換。 因為該銑床夾具受較大的切削力，因此要有足夠的穩(wěn)定性，為此通過兩個定位建于銑床工作臺的T形槽相配合來確定夾具在機床上的方位。定位鍵與夾具體的配合采用H7/h6，另外在該夾具體的兩頭沒有耳座，可通過螺栓將夾具牢固的緊固在機床的工作臺上。 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計雖然僅僅經(jīng)歷了短暫的三個星期，但是它濃縮了機械制造技術(shù)基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課的全過程，體現(xiàn)了我們對所學(xué)知識的掌握和領(lǐng)悟程度。由于我們是第一次進行整體性地設(shè)計，不可避免地碰到了許多困難，有時甚至?xí)械綗o法下手。無論碰到什么樣的困難，我都沒有退縮，憑借著一股求知的熱情，再加上指導(dǎo)老師的幫助，然后再回到書本攻克一個又一個的難題，最終圓滿地完成了本次設(shè)計。通過本次畢業(yè)設(shè)計，使我在各個方面都有了很大的提高，對機械制造技術(shù)基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課所學(xué)到的東西進行了歸納總結(jié)，找到了各種學(xué)科之間的交叉點，同時構(gòu)成了一個知識網(wǎng)絡(luò)，形成了一個整體的知識體系，進一步完善了自己的知識結(jié)構(gòu)。對所學(xué)習(xí)知識點進行查漏補缺，并了解學(xué)習(xí)了新的知識，開闊了視野，拓寬了自己的知識面。養(yǎng)成了勤學(xué)好問的習(xí)慣，同時具有了一定的創(chuàng)新思維。利用理論知識解決實際問題的能力得到了提高，為以后正確解決工作和學(xué)習(xí)中的問題打下了堅實的基礎(chǔ)。學(xué)會了充分地利用網(wǎng)絡(luò)資源查閱相關(guān)資料，以及借助前人的研究成果尋求解決問題的思維方法，對新信息和新知識及時做筆記。利用計算機（CAXA，Word）的能力得到很大的提高，學(xué)會了利用計算機設(shè)計軟件進行相關(guān)的設(shè)計與計算。 但是，設(shè)計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入：缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。與夾具相關(guān)的刀具和量具的了解還不太清楚。系統(tǒng)的設(shè)計不太完善，在與計算機配合進行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。 從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對夾具的認(rèn)識過程亦是如此。經(jīng)過三個星期的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計一定能為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) 1、朱淑萍主編.機械加工工藝及裝備.北京：機械工業(yè)出版社，1999 2、李益民主編.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1994 3、孫本緒、熊萬武編.機械加工余量手冊.北京：國防工業(yè)出版社，1999 4、機床夾具設(shè)計手冊.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社 5、趙家齊主編.機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京.機械工業(yè)出版社，2000 6、田春霞主編.數(shù)控加工工藝.北京：機械工業(yè)出版社，2006 7、吳拓、方瓊珊主編. 機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京：機械工業(yè)出版社，2005 8、黃云清主編.公差配合與測量技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2001 9、梁炳文主編，機械加工工藝與竅門精選，北京：機械工業(yè)出版社，2001 10、楊峻峰主編，機床及夾具，清華大學(xué)出版社，2005 13