小連桿零件的機械加工工藝規(guī)程及鉆Ф36孔工序的專用夾具設(shè)計.doc

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機械制造技術(shù)課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：設(shè)計小連桿零件的機械加工工藝規(guī)程及鉆Ф36孔工序的專用夾具 姓 名： 韓毫月 學(xué) 號： 120125146 班 級: 起機121 指導(dǎo)教師: 程雪利 河南機電高等?？茖W(xué)校 2013年11月1日 目錄 設(shè)計任務(wù)書....................................................................................................................1 課程設(shè)計說明書正文....................................................................................................2 序言................................................................................................................................3 1、 零件的分析............................................................................................................3 (一)零件的作用........................................................................................................3 (二)零件的工藝分析................................................................................................3 2、 工藝規(guī)程設(shè)計........................................................................................................4 (一)確定毛坯的制造形式........................................................................................4 (二)基面的選擇............................................................................................................4 (三)制定工藝路線..................................................................................................5 (四)機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定................................................6 (五)確定切削用量及基本工時..............................................................................7 3、 專用夾具設(shè)計......................................................................................................15 (一)設(shè)計主旨..........................................................................................................15 (一)夾具設(shè)計..........................................................................................................15 4、 課程設(shè)計心得體會..............................................................................................16參考文獻......................................................................................................................17 機械制造技術(shù)課程設(shè)計 任務(wù)書 題目：設(shè)計連桿零件的機械加工工藝規(guī)程及鉆Ф36工序的專用夾具 內(nèi)容（1）零件——毛坯合圖 1張 （2）機械加工工藝規(guī)程卡片 1套 （3）夾具裝配圖 1張 （4）夾具體零件圖 1張 （5）課程設(shè)計說明書 1份 原始資料：該零件圖樣一張；生產(chǎn)綱領(lǐng)為10000件/年；每日 一班。 2014年11月1日 序言 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是我們學(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)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計，了解并認識一般機器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)大好基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。 1、 零件的分析 （1） 零件的作用 題目所給的零件是連桿的構(gòu)架，此小連桿可用于許多地方，與其他連桿機構(gòu)結(jié)合。連桿的功能決定了它既是傳力構(gòu)件，又是運動件，可以將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，并把作用在活塞組上的燃氣壓力傳給曲軸。連桿除上下運動外，還左右擺動作復(fù)雜的平面運動。 連桿工作時，主要承受氣體壓力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的交變載荷，要求它應(yīng)有足夠的疲勞強度和結(jié)構(gòu)剛度。同時，由于連桿既是傳力零件，又是運動件，不能單靠加大連桿尺寸來提高其承載能力，須綜合材料選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱處理及表面強化等因素來確保連桿的可靠性。 （二） 零件的工藝分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 此拔叉有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求，現(xiàn)分述如下： 1．以φ36孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括φ36內(nèi)孔，以及φ36孔的上、下端面，拉花鍵。 2．以Ф15圓孔為中心的加工表面 這一組的加工表面包括φ15圓孔的內(nèi)表面，φ15圓孔的上下兩端面。 這兩組加工表面之間有一定的位置要求，主要是： （1） φ15的下端面與φ36內(nèi)孔的中心線的垂直度公差為0.05。 由上面分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 二 、工藝規(guī)程設(shè)計 （一） 確定生產(chǎn)類型 已知零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。 （二）確定毛坯的制造形式 確定毛坯種類：零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為 大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。查《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊》324頁表15-5（后稱《指導(dǎo)手冊》）選用鑄件尺寸公差等級CT8級。 （三）基面的選擇 定位基準是影響連桿零件加工精度的關(guān)鍵因素?；鶞蔬x擇得合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工過程中將問題百出，更有甚者，造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 1、 粗基準的選擇 在選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠多的余量，及保證不加工表面與加工表面間的尺寸，位置符合零件圖樣設(shè)計要求，粗基準的選擇原則： （1） 重要表面余量均勻原則 必須首先保證工件重要表面具 有較小的加工余量，應(yīng)選擇該表面為粗基準 表面間的相互位置要求原則 必須保工件上加工表面與不加工表面之間的相互位置要求，應(yīng)以不加工表面作為粗基準，如果在工件上有很多不加工表面，應(yīng)以其中與不加工表面相互位置要求較高的不加工表面作為粗基準，以求壁厚均勻外形對稱等 （2） 定位可靠性原則 作為粗基準的表面，應(yīng)選用比較可靠，平整光潔的的表面，以便定位準確，夾緊可靠。在鑄件上不應(yīng)該選擇有澆冒口的表面，分型面，有毛刺或夾砂的表面作為粗基準；在鍛件上不應(yīng)該伴有飛邊的表面作為粗基準，若工件上沒有合適的表面作為粗基準，可以先鑄出或焊上幾個凸臺，以后再去掉 （3） 不重復(fù)使用原則 粗基準的定位精度低，在同一尺寸方向上只允許使用一次，不能重復(fù)使用。對于一般類的叉桿類零件而言，以孔和端面作為粗基準，是完全合理的。對于本零件而言，盡可能選擇不加工便面為粗基準，而對于有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與不加工表面要求要求相對位置精度較高的不加工表面為粗基準，以求壁厚均勻外形對稱等。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取Φ36孔的不加工外輪廓作為粗基準，利用倆個V型塊支撐Φ36倆個外輪廓表面作為粗基準的定位面，限制5個自由度在利用一個銷釘限制一個自由度達到完全定位然后進行銑削。對于撥叉零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準，而對于有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與不加工表面為粗基準，根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取撥叉φ36孔下端面為粗基準，利用倆個φ36和Φ15的外輪廓作為主要定位面，再以一個銷釘限制最后一個自由度，達到完全定位。 2、 精基準的選擇 精基準的選擇原則主要考慮如何減少誤差，保證加工精度和安裝方便以及以及設(shè)計基準和工序基準重合問題。精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，以兩個孔內(nèi)圓柱表面為輔助的定位精基準。當設(shè)計基準和工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門的計算，此處不再重復(fù)。 （4） 工藝路線方案一: 工序1鑄造毛坯 工序2 銑φ60上平面，保證表面粗糙度3.2 工序3 鉆擴絞孔φ36， 工序4拉花鍵39，保證表面粗糙度,6.3 工序5銑φ60下端面，保證表面粗糙度6.3 工序6鉆擴絞孔φ15，保證表面粗糙度3.2 工序7銑φ25上端面，保證表面粗糙度3.2 工序8去毛刺、倒棱角 工序9終驗入庫 工藝路線方案二: 工序1 鑄造毛坯 工序2車下端面 工序3銑、半精銑φ60上平面，保證表面粗糙度6.3 工序4銑、半精銑、精銑φ25上平面，保證表面粗糙度3.2 工序5半精銑下端面 工序6 鉆、擴、絞孔φ36， 工序7鉆、擴、絞孔φ15，保證表面粗糙度3.2 工序8 拉花鍵，保證表面粗糙度6.3 工序9去毛刺、倒棱角 工序10終驗入庫 工藝方案的比較及分析 上述兩方案中方案一：先加工Ф60上端面，再加工內(nèi)孔φ36，再以φ36孔為基準加工下端面，以下端面為基準加工Ф15的孔。而方案二：先加工下端面，再以下端面銑Ф36上端面及Ф25上端面，再加工下端面，再以下平面為基準加工φ36孔和Ф15的孔。由零件圖可知φ36內(nèi)孔與Ф60下端面有垂直度要求，按照基準統(tǒng)一的原則，應(yīng)先加工下端面，以其為精基準，再加工φ36的孔。也減少裝夾次數(shù)。因此最終工藝過程如表2-1所示。 表2-1 最終工藝路線表 工序 工序內(nèi)容 機床 定位基準 夾具或輔助工具 刀具 1 鑄造毛坯 2 車下平面 CA6140臥式車床 上平面 車刀 3 銑φ60上端面 XA5032立式銑床 下平面 套式面銑刀 4 銑φ25上端面 XA5032立式銑床 下平面 套式面銑刀 5 鉆、擴、絞φ36 Z550立式鉆床 下表面 專用夾具 6 鉆、擴、絞φ15 Z550立式鉆床 下表面 專用夾具 7 拉花鍵 L6120立式拉床 下表面 8 去毛刺、倒棱角 9 檢查 （五）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 該連桿零件材料為TH200,零件重量為1Kg，生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量及毛坯尺寸如下： 1、 外圓表面（φ60及φ25） 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度方向的加工余量及公差（φ60，φ25端面）。 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》（以下稱《工藝手冊》）表3.1～26，取φ60、φ25上、下端面長度余量均為3（均為雙邊加工） 銑削加工余量為： 粗銑 2.5mm 精銑 0.5mm:； 3、 內(nèi)孔（φ36已鑄成φ26的孔） 查《工藝手冊》表2.2～2.5，為了節(jié)省材料，取φ36 孔已鑄成孔長度余量為5，即鑄成孔半徑為26mm。 工序尺寸加工余量： 鉆孔 8mm 擴孔 1.5mm 鉸孔 0.5mm 4、內(nèi)孔φ15的孔 工序尺寸加工余量： 鉆孔至φ13 擴孔鉆 1.8 mm 鉸孔 0.2 mm 5、其他尺寸 中間20高的部位，由于上表面是 非加工表面，下表面是加工表面，則留少量余量即可。即留有余量為3mm。 工序尺寸加工余量： 銑削加工余量為： 粗銑 2.5mm 精銑 0.5mm 由于本設(shè)計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認。 該連桿的鍛件毛壞圖見圖2-1 （六）確定切削用量及基本工時 1、車下表面 加工條件： 工件材料：HT200， 加工要求：粗車φ36的下端面。 機床：CA6140臥式車床 刀具：刀片材料為YT15， 計算切削用量 已知毛壞長度方向的技工余量為3，粗加工時，取2.5mm 確定進給量f： 查書二表5-1和切削用量簡明冊表1.4，以及工件直徑為60mm時，。按CA6140臥式車床說明書去mm/r。 計算切削速度： 按《切削手冊》表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=60min） 式中，， 所以 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 按機床說明書，與相近的機床轉(zhuǎn)速為及?，F(xiàn)在選取。所以實際切削速度。 計算切削加工，按《工藝手冊》表6.2-1，取 2、粗銑φ60的上端面 加工條件： 工件材料：HT200， 加工要求：銑φ60的上端面，表面粗糙度值保證為6.3。 機床：XA5032立式銑床。 刀具：高速鋼立銑刀 背吃刀量區(qū)2mm. 2、切削用量 查書二表5-11可得：取0.3mm/z，由《機械設(shè)計手冊》可以直接查出銑 削速度：V＝42m/min，采用高速鋼立銑刀，D＝50mm，Z=4，則268r/min。按機床說明書，見《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》此轉(zhuǎn)速與268r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為285r/min。所以實際銑削速度V＝55.7m/min。則=342mm/min。 3、計算基本工時：=0.64min 3、精銑φ60的上端面 1、加工條件 機床：XA5032立式銑床。 加工要求：銑φ60的上端面，表面粗糙度值保證為3.2. 切削用量: 查書二表5-11可得：取0.2mm/z， 由《機械設(shè)計手冊》可以直接查出銑削速度：V＝49m/min，采用套式面銑刀，D＝50mm,Z=6則p312r/min。 按機床說明書，見《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》此轉(zhuǎn)速與312r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為355r/min。 所以實際銑削速度V＝52.3m/min。 374mm/min （3） 計算基本工時 =0.72min 4、粗銑φ25的上端面。 1、 加工條件 工件材料：HT200。 加工要求：銑φ25的上端面。 機床：XA5032立式銑床。 刀具：：套式面銑刀，D＝50mm,Z=5 2、切削用量 查《切削手冊》可得：0.1mm/z，由《機械設(shè)計手冊》可以直接查出銑 削速度：V＝60m/min，采用套式面銑刀，D＝50mm,Z=5，則382r/min。按機床說明書，見《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》此轉(zhuǎn)速與382r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為355r/min。所以實際銑削速度V＝55.7m/min。則=177.5mm/min。 3、計算基本工時：=1.13min 5、精銑φ25孔上端面 1、加工條件 機床：XA5032立式銑床。 加工要求：銑φ25的上端面，表面粗糙度值保證為3.2. 切削用量: 查《切削手冊》可得：=0.03mm/z，由《機械設(shè)計手冊》可以直接查出銑削速度：V＝73m/min，采用套式面銑刀，D＝50mm,Z=5則p581r/min。 按機床說明書，見《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》此轉(zhuǎn)速與581r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為575r/min。 所以實際銑削速度V＝72.3m/min。 172mm/min （4） 計算基本工時 =1.57min 6、鉆φ36孔 （1） 加工條件 機床：Z525立式鉆床 刀具：硬質(zhì)合金擴孔鉆，粗鉆時d=30mm，鉆頭采用雙頭刃磨法， 后角 α＝12，二重刃長度=2.5mm,橫刀長b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長度=, 120,100=,30=b。 （2） 選擇切削用量 查《切削手冊》可得：f=0.700.86=，<= 所以， f=0.8mm/r 。 查《機械加工工藝手冊》可得：＝14m/min，根據(jù)公式：==202r/min， 查《機械制造設(shè)計基礎(chǔ)》，選擇立式鉆床Z525取n=195m/min，故實際切削速度為V=13.4m/min。 （3）計算基本工時 切削用量及時間定額 0.37min 7、擴φ36孔 加工條件 機床：Z550立式鉆床 刀具：硬質(zhì)合金擴孔鉆 選擇切削用量 查《切削手冊》表5-23進給量f=1.0mm/r，查表5-24切削速度V=54.3m/min 轉(zhuǎn)速的計算r/min 式中d——刀具直徑 V——切削速度 3）計算基本工時 切削用量及時間定額min 式中： 2.25mm 8、鉸φ36孔 背吃刀量的選擇 由書二查表2-30得，鉸前孔的直徑是35.5mm，因此鉸孔工位的背吃刀量 進給量的選擇 由表5-31查得鉸36的孔，進給量故本例取 切削速度的選擇 由書二表5-31查得鉸36的孔，，故本例將該工位的切削速度 V=4m/min。由公式5-1得 可求出該工位的主軸轉(zhuǎn)速 又由立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速表4-9取47r/min. 再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實際切削速度： 3、計算基本工時 切削用量及時間定額min 式中： 由書二的表5-42可知取1.2mm 9、鉆φ15的孔 加工條件 機床：Z525立式鉆床 刀具：硬質(zhì)合金擴孔鉆 選擇切削用量 查《切削手冊》表5-23進給量f=0.9mm/r， 查表5-24切削速度V=47.3m/min 轉(zhuǎn)速的計算r/min 式中d——刀具直徑 V——切削速度 3）計算基本工時 切削用量及時間定額 式中： 盲孔時 10、擴φ15的孔 加工條件 機床：Z550立式鉆床 刀具：硬質(zhì)合金擴孔鉆 選擇切削用量 查《切削手冊》表5-23進給量f=0.6-0.7mm/r，取0.6mm/r查表5-24切削速度V=53.4m/min 轉(zhuǎn)速的計算r/min 式中d——刀具直徑 V——切削速度 3）計算基本工時 切削用量及時間定額0.49mm 式中： 2mm 11、鉸φ15 背吃刀量的選擇 由書二查表2-30得，鉸前孔的直徑是14.8mm，因此鉸孔工位的背吃刀量 進給量的選擇 由表5-31查得鉸的孔，進給量故本例取 切削速度的選擇 由書二表5-31查得鉸φ15的孔，，故本例將該工位的切削速度 V=4m/min。由公式5-1得 可求出該工位的主軸轉(zhuǎn)速 又由立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速表4-9取89r/min. 再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實際切削速度： 3、計算基本工時 切削用量及時間定額min 式中： 由書二的表5-42可知取0.5mm 加工盲孔是 12、拉花鍵 根據(jù)書三，表5-47規(guī)定，查得擴孔鉆擴φ36孔時的進給量，并根據(jù)機床規(guī)格選 擴孔鉆擴孔是的切削速度，根據(jù)其他有關(guān)資料，確定為 式中，為用鉆孔時的切削速度，故， =0.4 按機床選取 切削工時：切入時，切出時，則 13、 去毛刺、倒棱角 最后，將以上各工序切削用量、工序定額的計算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填入機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片中，見附表2-1、2-2。 三、專用夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，提高生產(chǎn)效率的問題，應(yīng)廣泛采用多件加緊機構(gòu)，通常需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過集體協(xié)商，決定設(shè)計鉆36孔時的專用夾具。 （1） 設(shè)計主旨 本夾具主要用來鉆孔φ36及φ15的孔，這兩個孔都有一定技術(shù)要求。在本道工序加工時，不僅要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，還要考慮加工精度的問題。 （2） 夾具設(shè)計 1、 定位基準的選擇 由零件圖可知，φ36的孔中心線與下表面有垂直度要求，其設(shè)計基準要為下表面。 2、 切削及及加緊力的計算 進給力 25566N 式中參數(shù)可查書三表3-7查得，， 切削轉(zhuǎn)矩 式中參數(shù)可查書三表3-7查得，， 消耗切削功率 3、夾具設(shè)計及操作的簡要說明 本道工序是粗加工，切削力較大，為了加緊工件，夾具將做的較大，因此應(yīng)設(shè)法降低切削力，目前采用如下方法：一是提高毛壞的制造精度，使最大背吃刀量降低，以降低切削力。二是選擇一種比較理想的斜楔加緊機構(gòu)，盡量增加該加緊機構(gòu)的擴力比。 在夾具設(shè)計時，為了提高勞動生產(chǎn)率， 鉆孔時采用一側(cè)用V形塊和擋塊做為加緊裝置。 鉆床夾具的零件圖及夾具的裝配圖如圖3-1.3-2 四、課程設(shè)計心得體會 機械制造設(shè)計結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計過程中，與同學(xué)分工設(shè)計，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了運籌帷幄，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處世。 課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認真的進行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)，通過這次的設(shè)計，本人在多方面都有所提高。在此期間，我綜合運用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行設(shè)計計算，提高了自身的獨立工作能力，鞏固與擴充了課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握了設(shè)計的方法和步驟，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標準，同時各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨立思考的能力也有了提高。 通過這次課程設(shè)計，使我收獲頗多。在設(shè)計中培養(yǎng)了大家的團隊合作精神，遇到問題大家集體討論進行解決。這對于即將走向工作崗位的新人是一個很好的培訓(xùn)和鍛煉，同時這次設(shè)計將對今后工作和學(xué)習(xí)打下堅實的的理論知識基礎(chǔ)。 五、參考文獻 [1]馬國亮.機械制造技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社,2010. 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