K390-球頭連桿加工工藝及鉆20孔夾具設(shè)計【彎臂連桿】帶圖紙

喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的全都有，下載后全都有，有疑問咨詢QQ:3278627871 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：“連桿”零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計學生姓名： _ _學號： _專業(yè)：機械工程 _班級：_ _指導老師： _學院： _2016年6月23日目錄一、零件分析1.1零件的作用1.2零件的工藝分析1.3確定零件的生產(chǎn)類型二、確定毛坯類型繪制毛坯簡圖 2.1選擇毛坯 2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 2.3繪制連桿毛坯簡圖三、工藝規(guī)程設(shè)計 3.1定位基準的選擇1）粗基準的選擇2）精基準的選擇 3.2擬定工藝路線1）表面加工方法的確定2）加工階段的劃分3）工序的集中與分散4）工序順序的安排（1）機械加工工序（2）熱處理工序（3）輔助工序5）確定工藝路線 3.3加工設(shè)備及工藝裝備的選用 3.4加工余量、工序尺寸和公差的確定3.5切削用量的計算 1）背吃刀量的計算 2）進給量的計算 3）切削速度的選擇計算3.6時間定額的計算 1）基本時間的計算 2）輔助時間的計算 3）其他時間的計算 4）單件時間的計算3.7填寫機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片4、 專用夾具設(shè)計4.1定位基準的選擇4.2定位元件的設(shè)計4.3定位誤差分析4.4鉆削力與夾緊力的計算4.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計4.6夾緊裝置的設(shè)計4.7夾具設(shè)計及操作的簡要說明總結(jié)與致謝參考文獻附錄一、零件分析1.1零件的作用題目所給的連桿是汽車發(fā)動機的重要元件。它的作用是將活塞受的力傳遞給曲軸，并使活塞的王府運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，是發(fā)動機中最重要的配合副之一。1.2零件的工藝分析根據(jù)任務(wù)書可知，“連桿”零件的材料是HT200。該材料具有一定的強度、耐磨性、耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力、要求耐磨的零件。該零件的主要加工面為：（1）尺寸直徑20和30的左平面；（2）直徑30的右端面；（3）直徑32的圓柱表面；（4）直徑30和20的圓孔；各表面的相互位置精度要求有:（1）20孔中心線對30孔中心線的平行度公差為0.08mm；（2）左平面對20孔中心線的垂直度公差為0.1mm；（3）右端面對30孔中心線的垂直度公差為0.1mm；（4）下垂頭中心線對30孔中心線的平行度公差為0.1mm；（5）零件材質(zhì)為灰鑄鐵，需要熱處理32處27長度上54HRC。1.3確定零件的生產(chǎn)類型根據(jù)任務(wù)書可知，該零件屬于大批生產(chǎn)。二、確定毛坯類型，繪制毛坯簡圖2.1選擇毛坯零件材料選用HT200，此材料不光切削加工方面性能較好，而且?guī)缀醪划a(chǎn)生熱量，為了簡化工藝和提高勞動利用率，可考慮采用工序集中原則。零件結(jié)構(gòu)比較簡單，以便能使零件具有更好的機械性能，采用鑄造成型來保證零件工作可靠。從提高生產(chǎn)效率保證加工精度方面來說是有必要的。2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量1）鑄件尺寸公差等級由表2.8查得鑄件尺寸公差等級為CT8-10級,根據(jù)鑄件作用和結(jié)構(gòu)取CT9。2）鑄件機械加工余量加工余量由精到粗分為A、B、C、D、E、F、G、H、J和K共10級，對成批和大批生產(chǎn)的鑄件加工余量由表2.8查得為G級。表2.1 連桿的機械加工余量及鑄造毛坯尺寸公差（mm）加工表面零件尺寸機械加工余量毛坯公差毛坯尺寸連桿30孔303.01.8240.9（30）連桿左平面243.01.7300.85（24）連桿右端面273.01.8330.9（27）連桿下垂頭連接處123.01.6180.8（12）連桿下垂頭端面323.01.8380.9（32）2.3 繪制連桿毛坯簡圖圖3.1 連桿零件毛坯簡圖三、工藝規(guī)程設(shè)計3.1 定位基準的選擇定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后確定粗基準。1）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“基準合一”原則，選擇零件左視圖中的左平面和30孔中心作為精基準。2）粗基準的選擇對于零件而言，盡量選擇比加工表面為粗基準。而對于若干個不加工表面的工件，則應(yīng)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(jù)這個基準選擇原則，選取零件右表面為粗基準。3.2 擬定工藝路線1）表面加工方法的確定根據(jù)零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查工藝人員手冊，可得到表面和孔加工加工方法能達到的經(jīng)濟精度，確定連桿各表面的加工方法如下：表3.1 連桿零件各表面加工方案加工表面尺寸及偏差/mm尺寸精度等級表面粗糙度Ra/m加工方案左平面IT113.2粗銑-精銑右端面IT113.2粗銑-精銑20孔20IT91.6鉆-鉸30孔30IT91.6粗擴-精擴垂頭端面32IT133.2粗銑-精銑垂頭連接處R12IT133.2粗銑-精銑2）加工階段的劃分該連桿加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分為粗加工、精加工兩個階段。首先將精基準（連桿左平面和孔）準備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑連桿右端面，鉆20孔和粗銑垂頭端面及連接處，；在精加工階段，完成左右端面的精銑加工和垂頭端面及連接處。3）工序的集中與分散選用工序集中原則，安排連桿的加工工序。該連桿的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不斷可以縮短輔助時間，而且由于一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各種加工表面之間的相對位置精度要求。4）工序順序的安排（1）機械加工工序表3.2 連桿零件機械加工工序安排（初擬）工序號工序內(nèi)容簡要說明10粗、精銑左平面先基準后其他，先粗后精20粗、精銑右端面先基準后其他，先粗后精30粗、精銑垂頭端面及連接處先主后次，先粗后精40鉆、鉸20孔先面后孔50粗、精擴30孔先面后孔60檢查遵循“先基準后其他”原則，首先加工基準連桿左右端面和30孔、20孔；遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原則，先加工主要表面，后加工次要表面；遵循“先面后孔”原則，先加工主要表面，后加工孔；先加工左右端面，后加工兩個孔；最后加工垂頭端面及連接處。（2）熱處理工序為改善工件材料的切削性能和消除毛坯應(yīng)力而安排熱處理工序和為消除切削加工過程中工件的應(yīng)力而安排的熱處理工序，例如退火，人工時效等，通常安排在初加工之前；為改善工件材料力學性能而采用的熱處理工序，例如淬火，滲碳淬火等，通常安排在半精加工和精加工之間進行。在淬火處理之前，應(yīng)將銑槽、鉆孔、攻螺紋、去毛刺等次要表面的加工進行完畢，以防工件淬硬后無法加工。（3）輔助工序粗加工連桿左右端面和熱處理后，應(yīng)安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該連桿工序的安排順序為：基準加工主要平面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工熱處理主要表面精加工。5）確定工藝路線在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，擬定連桿的機械加工工藝路線，表3.3。表3.3 連桿機械加工工藝路線（修改后）工序號工序內(nèi)容定位基準10鑄造20退火30粗、精銑左平面55外圓輪廓表面40粗、精銑右端面左平面50粗、精銑垂頭端面及連接處左平面，55外圓輪廓表面60鉆、鉸20孔左平面，55外圓輪廓表面70粗、精擴30孔左平面，20孔80去毛刺90清洗100終檢3.3加工設(shè)備及工藝裝備的選用由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以通用機床為主，輔以少量專用機床。其生產(chǎn)方式為以通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線。工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。表3.4 連桿工藝路線及設(shè)備、工裝的選用工序號工序內(nèi)容加工設(shè)備工藝裝備10鑄造20退火30粗、精銑左平面立式銑床X51端銑刀、游標卡尺40粗、精銑右端面立式銑床X51端銑刀、游標卡尺50粗、精銑垂頭端面及連接處立式銑床X51端銑刀、游標卡尺60鉆、鉸孔20立式鉆床Z525鏜刀、卡尺、塞尺70粗、精擴孔30立式鉆床Z525擴孔鉆、卡尺、塞尺80去毛刺鉗工臺平銼90清洗清洗機100終檢塞規(guī)、卡尺、千分表等3.4加工余量、工序尺寸和公差的確定工序30 粗、精銑左平面查表得左平面的精加工余量Z精為1mm。已知該面的總余量Z總為3mm。故粗加工余量Z粗=（3-1）mm=2mm。粗銑左平面工序中以55外圓輪廓端面定位，左平面至20孔右端面的工序尺寸即為設(shè)計尺寸X精=24mm。求解尺寸鏈，由X粗=X精+Z精，則粗銑左平面工序尺寸X粗=（24+1）mm=25mm。查表面加工方法相關(guān)表格，得粗銑加工公差等級為IT11IT13，取IT11，其公差T精=0.16mm，所以X粗=（250.08）mm。校核精銑余量Z精：上述尺寸鏈中，Z精是封閉環(huán)，由豎式計算法（下表）計算可得：Z精=1.00.08mm表3.5 余量Z精校核表 mm環(huán)的名稱基本尺寸上偏差下偏差X粗（增環(huán)）25+0.08-0.08X精（減環(huán)）2400Z精1+0.08-0.08校核結(jié)果表明，所確定的工序尺寸公差是合理的。工序30粗、精銑左平面工序加工余量、工序尺寸及公差見下表。表3.6 工序30粗、精銑左平面工序加工余量、工序尺寸及公差 mm加工表面加工方法余量公差等級工序尺寸粗銑銑2IT11X粗=250.08精銑左平面銑1X精=243.5切削用量的計算工序30：粗、精銑左平面1）背吃刀量的計算粗銑左平面時，粗銑走刀一次，背吃刀量為粗加工余量，ap=2mm;精銑左平面時，精銑走刀一次，背吃刀量為精加工余量，ap=1mm。2）進給量的選擇X51型立式銑床功率為4.5kW，查表高速鋼端銑刀粗銑平面進給量，按機床、工件、夾具系統(tǒng)剛度為中等條件選取，粗銑的每齒進給量fz取為0.2mm/z。由本工序表面粗糙度Ra12.5m，查表高速鋼端銑刀精銑平面進給量，每齒進給量f取為0.08mm/z。3）切削速度的選擇計算粗銑左平面由本工序采用高速鋼端銑刀，dw=80mm，齒數(shù)z=10。查高速鋼端銑刀銑銷速度相關(guān)表，確定銑銷速度vc=40m/min，則ns=1000vd=10004080=159.15r/min由本工序采用X51型立式銑床，查表取nw=160r/min，故實際銑銷速度vc=dnw1000=801601000=40.2m/min當nw=160r/min時，工作臺的每分鐘進給量fm應(yīng)為=0.210160=320/查表確定機床的進給量為300mm/min。精銑左平面查高速鋼端銑刀銑銷速度相關(guān)表，確定銑銷速度vc=57.6m/min，則ns=1000vd=100057.680=229.18r/min由本工序采用X51型立式銑床，查表取nw=210r/min，故實際銑銷速度vc=dnw1000=802101000=52.78m/min當nw=210r/min時，工作臺的每分鐘進給量fm應(yīng)為fm=fzn=0.0810210=168mm/min查表確定機床的進給量為160mm/min。表3.7粗、精銑左平面切削用量表加工表面背吃刀量ap/mm每齒進給量fz/（mm/min）每分鐘進給量fm/（mm/min）切削速度vc/（m/min）主軸轉(zhuǎn)速n/（r/min）粗銑左平面20.230040.2160精銑左平面10.0816052.782103.6時間定額的計算工序60：鉆、鉸20孔1 切削用量 本工序為鉆、擴、鉸20mm的孔。鉸刀選用19.95的標準高速鋼鉸刀，r0=0,a0=8,kr=5鉸孔擴削用量：確定進給量f 根據(jù)參考文獻三表10.4-7查出f表=0.651.4.按該表注釋取較小進給量，按Z525機床說明書，取f=0.72。確定切削速度v和轉(zhuǎn)速n 根據(jù)表10.4-39取V表=14.2,切削速度的修正系數(shù)可按表10.4-10查出，kmv=1。故K=0.87 故V=14.20.871=12.35m/minN= 根據(jù)Z525機床說明書選擇n=275r/min.這時實際的鉸孔速度V為：V= 根據(jù)以上計算確定切削用量如下： 鉆孔：d0=15mm, f=0.3mm/r, n=400r/min, v=18m/min 半精鉸：d0=15.85mm, f=0.5mm/r, n=574r/min, v=25.8m/min 精鉸：d0=15.95mm, f=0.72mm/r,n=275r/min, v=13.65m/min時間計算：1.鉆孔基本工時：T = 式中，n=400,f=0.3,l=27.5mm,l1=l2=5mm T= 半精鉸基本工時：l= L=27.5mm,n=530r/min,f=0.5mm,取l1=3mm, l2=4mm, T= 3.精鉸基本工時：l=取l1=4mm, l2=2mm.l=27.5mmT= 4、 專用夾具設(shè)計4.1定位基準的選擇在加工20孔工序時，30孔以及端面已經(jīng)加工到要求尺寸。因此選用和30孔及30孔下表面加的作為定位基準。選擇30孔限制了工件的2個自由度，選擇端面定位時，限制了3個自由度。V型塊限制旋轉(zhuǎn)自由度，工件以一面一銷定位時，夾具上的定位元件是：一面一芯軸。4.2定位元件的選擇本工序選用的定位基準為一面一銷定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是一面一銷。因此進行定位元件的設(shè)計主要是芯軸銷與V型塊。4.3定位誤差分析機械加工過程中，產(chǎn)生加工誤差的因素有很多。在這些因素中，有一項因素于機床夾具有關(guān)。使用夾具時，加工表面的位置誤差與夾具在機床上的對定及工件在夾具中的定位密切相關(guān)。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中各項加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。本夾具選用的定位元件為一面一銷定位。其定位誤差主要為：銷與孔的配合0.020mm，鉆模與銷的誤差0.02mm，鉆套與襯套0.029mm由公式e=(H/2+h+b)max/Hmax=(0.0202+0.011+0.0292)1/2 =0.06mm e=0.0630/32=0.020611可見這種定位方案是可行的。4.4鉆削力與夾緊力的計算由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、鉸加工，鉆削力較大。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準。由參考文獻9得：鉆削力 鉆削力矩 式中： 本套夾具采用移動壓板夾緊，移動壓板主要靠移動壓板上的螺母來實現(xiàn)夾緊。根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即：安全系數(shù)K可按下式計算有：式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻20表可得： 所以有： 螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：式中參數(shù)由參考文獻20可查得： 其中： 螺旋夾緊力：該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下：圖 移動壓板受力簡圖由表得：原動力計算公式 即： 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。4.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)參考文獻11表2-1-47可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)如圖2.14所示。圖2.14 快換鉆套鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2.9所示。表2.9dHD公稱尺寸允差202012+0.018+0.00711181047711200根據(jù)參考文獻11表2-1-208可得襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖2.120所示。圖2.120 固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2.10所示。表2.10dHDC公稱尺寸允差公稱尺寸允差20+0.034+0.0112018+0.023+0.0120.202根據(jù)參考文獻11夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖2.11所示。圖2.11 U型槽主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表2.11所示。 表2.11螺栓直徑121430204.6夾緊裝置的設(shè)計夾緊裝置采用移動的A型壓板來夾緊工件，采用的移動壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。根據(jù)參考文獻11移動壓板（GB21720-80），其結(jié)構(gòu)如圖2.17所示。圖 移動壓板主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表所示表12030113620081141.20124.7夾具設(shè)計及操作的簡要說明本套夾具用于加工20孔。定位采用常見的一面一銷定位方案。以30孔下表面（一面）及其內(nèi)孔（帶大端面的長圓柱銷），下平臺（固定定位銷）來實現(xiàn)完全定位。主要考慮工件便于取出夾緊裝置采用移動壓板夾緊。工件加工完成后，移動壓板向后退一定距離，工件就可以很方便的取出。工件裝夾時，先將工件放到帶大端面的長圓柱銷，然后將移動壓板前移，壓在工件上，將螺栓擰緊就可以進行加工了。加工完成以后將移動壓板退出一定距離，就可以把工件直接取出?？偨Y(jié)與致謝經(jīng)過了為期三個月的不懈努力，我終于順利完成了學院安排的這次課程設(shè)計。這次課程設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)零件的特性，為連桿零件設(shè)計銑床夾具。通過這次設(shè)計，我在課堂中所學到的機械知識得到了進一步的應(yīng)用于擴展，也完善了自己的機械知識體系。在設(shè)計過程中，培養(yǎng)了我的綜合運用所學知識的技能和解決技術(shù)問題的能力。同時，我也遇到了許多問題，通過同組人員的互相幫助和全班同學的集思廣益，還有在老師的幫助下順利地完成了這次課程實際的任務(wù)。在這里，我首先要感謝我的老師在我的課程設(shè)計過程中給予我的指導、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次設(shè)計的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多難題，讓我可以吧設(shè)計做的更加完善。在此期間，我不僅學到了許多新的知識，而且開闊了視野，提高了自己的設(shè)計能力。同時，在課程設(shè)計中，老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識儲備、敏銳的學術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以及誨人不倦的師者風范是我終身學習的楷模。老師們高深精湛的造詣和嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。在此，謹向老師們致以衷心的感謝！參考文獻【1】 尹成湖等編。機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導書，高等教育出版社。【2】 艾興等編。切削用量簡明手冊，機械工業(yè)出版社?！?】 呂明等編。機械制造技術(shù)基礎(chǔ)第三版，武漢理工大學出版社。【4】 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