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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
連桿機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
班級(jí)
學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師 職稱
導(dǎo)師單位
論文提交日期
目錄
序言
一． 零件的分析 …………………………1
（一） 零件的作用 …………………....1
（二） 零件的工藝分析………………....2
二． 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)………………………3
（一） 確定毛坯的制造形式……………….3
（二） 基面的選擇…………………....3
（三） 制定工藝路線…………………..3
（四） 機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定..5
（五） 確立切削用量及基本工時(shí)…………..7
三． 夾具設(shè)計(jì)……………………...…...13
（一） 問題的提出……………………13
（二） 夾具設(shè)計(jì)…………………….13
四． 參考文獻(xiàn)………………………….17
序言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。
就我個(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
一、零件的分析
（一） 零件的作用
題目所給的零件是車床的連桿。它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。
（二） 零件的工藝分析
車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：
1. 以φ38mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ38H7mm的孔，以及φ50mm的圓柱兩端面，其中主要加工表面為φ38H7mm通孔。
2. 以φ19mm孔為中心的加工表面
3. 銑寬度14.5的兩側(cè)面 銑寬度24的兩側(cè)面
由上面分析可知，加工時(shí)應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。
二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
(一)確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，故選擇鑄件毛坯。
（二）基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇。
對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取φ27孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個(gè)φ50作主要定位面，限制5個(gè)自由度，再以一個(gè)銷釘限制最后1個(gè)自由度，達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行銑削。
（2）精基準(zhǔn)的選擇。
主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。
（三）制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1. 工藝路線方案一
工序一 粗、鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ27、φ19孔
工序二 粗、精銑φ27、φ19孔下端面。
工序三 粗、精銑φ27孔上端面
工序四 粗、精銑φ19孔上端面
工序五 銑拔叉孔側(cè)面
工序六 切斷。
工序七 鉆鉸錐孔。
工序八 檢查。
上面的工序加工不太合理，因?yàn)橛山?jīng)驗(yàn)告訴我們大多數(shù)都應(yīng)該先銑平面再加工孔，那樣會(huì)更能容易滿足零件的加工要求，效率不高，但同時(shí)鉆兩個(gè)孔，對(duì)設(shè)備有一定要求。且看另一個(gè)方案。
2. 工藝路線方案二
工序一 粗、精銑φ27孔上端面。
工序二 粗、精銑φ27孔下端面。
工序三 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ27孔。
工序四 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ19孔。
工序五 粗、精銑φ19孔上端面
工序六 粗、精銑φ19孔下端面。
工序七 切斷。
工序八 銑螺紋孔端面。
工序九 鉆鉸錐孔。
工序十 檢查。
上面工序可以適合大多數(shù)生產(chǎn)，但是在全部工序中間的工序七把兩件銑斷，對(duì)以后的各工序的加工定位夾緊不方便，從而導(dǎo)致效率較低。再看另一方案。
（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
”車床連桿”；零件材料為HT200，硬度190～210HB，毛坯重量1.45kg，生產(chǎn)類型為中批量，鑄造毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1. 外圓表面（φ50）
考慮其零件外圓表面為非加工表面，所以外圓表面為鑄造毛坯，
沒有粗糙度要求，因此直接鑄造而成。
2. 外圓表面沿軸線方向長(zhǎng)度方向的加工余量及公差（φ38，φ60端面）。
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（以下稱《工藝手冊(cè)》）表3.1～26，取φ38，φ60端面長(zhǎng)度余量均為2.5（均為雙邊加工）
銑削加工余量為：
粗銑 2mm
半精銑 0.7mm
3. 內(nèi)孔（φ60已鑄成φ50的孔）
查《工藝手冊(cè)》表2.2～2.5，為了節(jié)省材料，取φ60孔已鑄成孔長(zhǎng)度余量為3，即鑄成孔半徑為50mm。
工序尺寸加工余量：
鉆孔 5mm
擴(kuò)孔 0.5mm
鉸孔 0.1mm
精鉸 0mm
同上，零件φ38的孔也已鑄出φ19的孔。
工序尺寸加工余量：
鉆孔至φ23 余量為8mm
擴(kuò)孔鉆 1.8 mm
粗鉸孔 0.14 mm
精鉸孔 0.06 mm
4. 槽端面至中心線垂直中心線方向長(zhǎng)度加工余量
鑄出槽端面至中心線47mm的距離，余量為3mm。
工序尺寸加工余量：
粗銑端面 2.1 mm
半精銑 0.7 mm
精銑 0.2 mm
5. 螺紋孔頂面加工余量
鑄出螺紋孔頂面至φ38孔軸線且垂直軸線方向40mm的距離，余量為4 mm
工序尺寸加工余量：
粗銑頂面 3.1 mm
半精銑 0.7 mm
精銑 0.2 mm
6. 其他尺寸直接鑄造得到
由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。
（五）確立切削用量及基本工時(shí)
工序一 以φ50外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑φ27孔上下端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=200~241,鑄造。
加工要求：粗銑φ27孔上下端面。
機(jī)床： X53立式銑床。
刀具： W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱《切削手冊(cè)》）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝0°后角αo＝19°，副后角αo’=10°，刀齒斜角λs=－19°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1.5mm。
2. 切削用量
1）銑削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2）每齒進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊(cè)》f=0.08~0.19mm/z。由于是對(duì)稱銑，選較小量f=0.19 mm/z。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊(cè)》表8，壽命T=180min
4）計(jì)算切削速度 按《2》表14，
V=1.84
n=7.32
=6.44
5）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(90+36)/6.44=6.99min。
工序二 精銑φ27孔上下端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=200~241,鑄造。
加工要求：精銑φ38上下端面。
機(jī)床： X6140臥式銑床。
刀具： W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱《切削手冊(cè)》）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2. 切削用量
1） 銑削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2） 每齒進(jìn)給量
機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》表5 f=0.14~0.24mm/z。由于是對(duì)稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》表14，查得 Vf＝6.44mm/s，
5） 計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L+182/ Vf=(2+182)/6.44=5.9min。
工序三 以φ27孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ27孔，孔的精度達(dá)到IT7。
1. 選擇鉆床及鉆頭
選擇Z5138A鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=23mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，
2.選擇切削用量
（1）決定進(jìn)給量
由do=23mm,查《2》表5
按鉆頭
按機(jī)床強(qiáng)度查[1]表10.1-2選擇
最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量
（2）耐用度
查[2]表9
T=4500s=75min
（3）切削速度
查《1》表10.1-2
n=50-2000r/min 取n=1000r/min.
３.計(jì)算工時(shí)
由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。
擴(kuò)鉸和精鉸的切削用量如下：
擴(kuò)鉆：選高速鋼擴(kuò)孔鉆
鉸孔：選高速鋼鉸刀
精鉸：選高速鋼鉸刀
工序四 以φ27孔為精基準(zhǔn)，鉆、粗鏜、 精鏜φ60孔，保證孔的精度達(dá)到IT7。
1. 選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=55mm，鉆頭采用雙頭刃磨法。
選擇Z5163A鉆床 n=22.4~1000r/min, f=0.063~1.2mm/r.
2.選擇切削用量
（1）決定進(jìn)給量
查《2》表5鉆頭進(jìn)給量
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇
最終決定選擇Z5163A機(jī)床已有的進(jìn)給量
（2）計(jì)算工時(shí)
選擇n=600r/min所以
３.選擇鏜刀
選擇高速鋼鏜刀， 粗鏜時(shí)do=59.9mm
選擇臥式鏜床T68,
粗鏜時(shí) v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r
精鏜時(shí) v=19-30 m/min,f=0.19-0.5 mm/r
三、 夾具設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)工序——銑加工夾具。
（一） 問題的提出
本夾具要用于精銑面，鉸孔鏜孔等銑加工使用。
（二） 夾具設(shè)計(jì)
1． 定位基準(zhǔn)的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對(duì)稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工精度。Φ38的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的φ38孔和其端面作為定位精基準(zhǔn)，來設(shè)計(jì)本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的φ38孔的端面作為定位夾具。
為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，決定用簡(jiǎn)單的螺母作為夾緊機(jī)構(gòu)。
2． 切削力和夾緊力計(jì)算
（1）刀具： 高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀 φ160mm z=24
機(jī)床： x61W型萬能銑床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
（2）夾緊力的計(jì)算
選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級(jí)數(shù)為6.8級(jí)
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，
使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力
3. 定位誤差分析
（1） 定位元件尺寸及公差確定。
夾具的主要定位元件為一平面和兩定位銷，孔與銷間隙配合。
（2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動(dòng)量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin
本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會(huì)使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。
4. 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)殓M床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序?yàn)榫M切削余量小，切削力小，所以一般的手動(dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求。
本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。
夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速夾緊機(jī)構(gòu)。
參考文獻(xiàn)
[1] 趙家齊主編 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。北京：機(jī)械工業(yè)出版社
[2] 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院編。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979
[3] 艾興，肖詩綱主編。切削用量手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社
[4[ 金屬切削手冊(cè) 上海：上?？茖W(xué)文化技術(shù)出版社