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加工工藝與夾具設(shè)計(jì)模板
2．1 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
（1）本設(shè)計(jì)的目的、意義
工藝是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中的重要組成部分。工藝設(shè)計(jì)的好壞直接影響產(chǎn)品的最終制造質(zhì)量和整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化狀況。通過(guò)該畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握較復(fù)雜零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定以及夾具的設(shè)計(jì)。特別是學(xué)習(xí)如何分析、解決實(shí)際問(wèn)題，接受實(shí)際的工程訓(xùn)練。本設(shè)計(jì)工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)
①夾具裝配圖
②夾具零件圖 4張以上
③連桿零件圖 1張
④說(shuō)明書 1份
說(shuō)明書主要內(nèi)容：工藝過(guò)程概述及其重要性；連桿機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定，包括工藝路線設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)(工藝余量計(jì)算、尺寸鏈計(jì)算等)、編制工藝規(guī)程文件；夾具設(shè)計(jì)(設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖)；外文翻譯；畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告等。
(3)設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容及時(shí)間分配(共12周)
第一階段 分析連桿，選擇連桿材料，定出毛坯尺寸 (2周)
第二階段 對(duì)連桿的尺寸、加工精度、形位公差進(jìn)行分析 (1周)
第三階段 制定加工路線，對(duì)路線內(nèi)各工序進(jìn)行計(jì)算、驗(yàn)證 (3周)
第四階段 進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，畫相關(guān)工程圖 (4周)
第五階段 翻譯外文，填寫卡片，整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (1周)
評(píng)閱及答辯 (1周)
(4)摘要
本設(shè)計(jì)主要包括兩方面的內(nèi)容，即連桿加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)以及連桿典型加工工序的夾具設(shè)計(jì)。本文對(duì)一個(gè)常規(guī)工藝設(shè)計(jì)的步驟做了詳細(xì)闡述，例如對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)、受力情況、常見(jiàn)的疲勞破壞形式以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上對(duì)零件加工要求進(jìn)行分析，最終確定毛坯材料，選擇定位基準(zhǔn)，并留出適當(dāng)?shù)募庸び嗔?。綜合上述分析可以制定出零件加工工藝路線。得到工藝路線以后，需要對(duì)工藝路線中的具體參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，例如基本的切削用量的計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇機(jī)床，驗(yàn)算機(jī)床功率，此外，計(jì)算加工過(guò)程中的機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間也是必不可少的。
另一個(gè)方面，進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，更能有效地提高產(chǎn)品的精度，減少?gòu)U品，所以?shī)A具設(shè)計(jì)的優(yōu)劣也影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，本文論述了夾具的分類類型，對(duì)一些典型工序進(jìn)行了對(duì)比分析，最終確定了精鏜小頭孔的夾具設(shè)計(jì)。在夾具的設(shè)計(jì)的過(guò)程中，本文參考了一些既有的成果，對(duì)定位和夾持的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了反復(fù)對(duì)比，確定出了夾具的具體結(jié)構(gòu)形式。
在進(jìn)行上述設(shè)計(jì)的同時(shí)，繪制了夾具圖、零件圖，編寫了工藝卡片。
關(guān)鍵詞：連桿，工藝，夾具，設(shè)計(jì)。
2．2 相關(guān)技術(shù)
在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，各個(gè)行業(yè)中廣泛使用著大量的機(jī)床、機(jī)器、儀器及工具等，這些工藝裝備都是由機(jī)械制造工業(yè)提供的。機(jī)械制造工業(yè)的主要任務(wù)就是圍繞各種工程材料的加工要求，研究其加工工藝并設(shè)計(jì)和制造各種工藝裝備，機(jī)械制造工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的裝備部，它不僅為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造提供了現(xiàn)代化的設(shè)備，同時(shí)也是計(jì)算機(jī)、通信等新興產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。
2．2．1 機(jī)械制造工業(yè)的作用和發(fā)展方向
機(jī)械制造業(yè)的興衰直接影響和制約了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、航天、信息和國(guó)防務(wù)部門的生產(chǎn)技術(shù)和整體水平，進(jìn)而影響著一個(gè)國(guó)家的綜合生產(chǎn)實(shí)力。2001年中國(guó)工程院組織了2；名
院士和40多位專家對(duì)中國(guó)制造業(yè)的現(xiàn)狀、作用、地位及發(fā)展趨勢(shì)和對(duì)策進(jìn)行了調(diào)查研究，寫出了《新世紀(jì)如何提高和發(fā)展我國(guó)制造業(yè)的研究報(bào)告》?其中指出：處于工業(yè)中心的制造業(yè)，特別是裝備制造業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，是工業(yè)化、現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)電機(jī)和動(dòng)力源，是在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中取勝的法寶，是技術(shù)進(jìn)步的主要舞臺(tái)，是提高人均收入的財(cái)源、國(guó)防安全的保證，是發(fā)展現(xiàn)代文明的物質(zhì)基礎(chǔ)。
當(dāng)代的機(jī)械制造業(yè)正沿著三個(gè)主要的方向發(fā)展：
①加工技術(shù)向高度信息化、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，信息技術(shù)、智能制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、柔性制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)以及敏捷制造等先進(jìn)制造技術(shù)都在改造傳統(tǒng)制造業(yè)并迅速向前發(fā)展。
②加工技術(shù)向高精度發(fā)展，出現(xiàn)超精密工程以及納米材料及加工、納米測(cè)量等納米技術(shù)。
③機(jī)械加工的工藝方法進(jìn)——步完善與開(kāi)拓，傳統(tǒng)的切削與磨削技術(shù)仍在不斷發(fā)展，各種特種加工方法也在不斷開(kāi)拓新的工藝可能性與新的技術(shù)，如快速成形、激光加工、電加工和射流加工等。同時(shí)，機(jī)械制造中的計(jì)量與測(cè)試技術(shù)、機(jī)械產(chǎn)品的裝配技術(shù)、工況監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)、機(jī)械設(shè)備性能試驗(yàn)技術(shù)、機(jī)械產(chǎn)品的可靠性保證與質(zhì)量控制技術(shù)、仿生制造技術(shù)、微型制造設(shè)備技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)、人工智能在機(jī)械制造中的應(yīng)用以及考慮到環(huán)境保護(hù)的綠色制造技術(shù)等均有重大的進(jìn)展。
2．2．2 機(jī)械制造過(guò)程及機(jī)械制造系統(tǒng)
(1)機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程與機(jī)械制造過(guò)程
在現(xiàn)代化的制造工業(yè)中，機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)大的系統(tǒng)工程。該過(guò)程根據(jù)內(nèi)容的不同可分為三個(gè)階段：第一階段是產(chǎn)品的決策階段；第二階段是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研究階段；第三階段是產(chǎn)品的制造階段。
原材料的運(yùn)輸和保管、生產(chǎn)設(shè)備、毛坯準(zhǔn)備、機(jī)械加工、裝配與調(diào)試、質(zhì)量檢驗(yàn)、成品包裝等不同的工作構(gòu)成了一個(gè)原材料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的過(guò)程，這也就是通常所說(shuō)的產(chǎn)品制造階段。這一過(guò)程又可細(xì)分為三個(gè)部分：運(yùn)輸、保管、準(zhǔn)備、包裝、檢驗(yàn)等，稱為輔助過(guò)程；毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理、裝配等直接改變毛坯或零件的形狀尺寸、材料性能的過(guò)程，稱為生產(chǎn)工藝過(guò)程或工藝過(guò)程；生產(chǎn)工藝過(guò)程中的機(jī)械加工、裝配調(diào)試等，稱為機(jī)械制造(工藝)過(guò)程。
(2)機(jī)械加工工藝系統(tǒng)與機(jī)械制造系統(tǒng)
機(jī)械加327'作是產(chǎn)品機(jī)械制造過(guò)程中的主要內(nèi)容。機(jī)械加工主要是指通過(guò)金屬切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸的過(guò)程。隨著加工技術(shù)的發(fā)展，加工材料的方法有很多，比如電火花加工、激光加工、電解加工以及快速成形法等新的特種加工方法，但由于成本以及條件的限制，目前主要應(yīng)用的仍然是用金屬切削刀具來(lái)進(jìn)行切削的方法。與機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展相適應(yīng)，以及為了能更有效地對(duì)機(jī)械制造過(guò)程進(jìn)行控制，大幅度地提高加工質(zhì)量和加工效率，人們?cè)跈C(jī)械加工工藝系統(tǒng)的基礎(chǔ)上又提出了機(jī)械制造系統(tǒng)的概念。
綜上所述，無(wú)論是傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)，還是先進(jìn)的機(jī)械制造系統(tǒng)，其基本組成部分均是機(jī)床與刀具，并由作為加工、裝配過(guò)程信息管理基礎(chǔ)的機(jī)械制造工藝聯(lián)系而成?？梢?jiàn)，切削原理及刀具、金屬切削機(jī)床及機(jī)械制造工藝學(xué)等基本理論及相關(guān)知識(shí)形成了機(jī)械制造技術(shù)的基礎(chǔ)。
2．2．3 信息時(shí)代的機(jī)械制造工業(yè)
在信息時(shí)代。隨著社會(huì)的進(jìn)步、技術(shù)的發(fā)展以及全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，人類對(duì)制造的需求不斷更新和提高。制造過(guò)程和活動(dòng)變得愈加復(fù)雜，制造所用時(shí)間的減少和交貨時(shí)間的提前，制造昕需成本的降低和質(zhì)量的提高，制造產(chǎn)品的多樣化和個(gè)性化，制造商和用戶之間的信息交流都是現(xiàn)代制造業(yè)要面對(duì)和迅速解決的問(wèn)題。制造所用設(shè)備、材料、信息、人員理念以及制造過(guò)程的組織和管理，不但自身要求適應(yīng)這一變化，而且相互之間形成相互密切關(guān)聯(lián)的整體。這就要求既要在硬件上形成先進(jìn)的復(fù)雜自勺現(xiàn)代制造系統(tǒng)．也要通過(guò)信息交流形成制造系統(tǒng)的理論和技術(shù)。
首先，通過(guò)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)以及仿真加工技術(shù)、納米加工技術(shù)、特種加工技術(shù)。并借助CAD／CAM技術(shù)、柔性制造技術(shù)生產(chǎn)大量高度自動(dòng)化、高度柔性化、高效率、高精密度的各種數(shù)控機(jī)床、加工：中心、柔性制造系統(tǒng)、自動(dòng)裝配線、工業(yè)機(jī)器人等先進(jìn)的以信息技術(shù)驅(qū)動(dòng)的制造業(yè)工作母機(jī)。
其次，提升和突出信息在制造系統(tǒng)中的作用和地位。制造系統(tǒng)的三要素：物質(zhì)、能量和信息。其中的物質(zhì)部分即加工設(shè)備、被加工材料。物質(zhì)和能量?jī)烧咴趥鹘y(tǒng)的制造系統(tǒng)中曾占據(jù)主導(dǎo)地位．受到重視、研究、開(kāi)發(fā)和利用。隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展，信息這一要素正在迅速上升成為制造系統(tǒng)中的主導(dǎo)因素。能量驅(qū)動(dòng)型和信息驅(qū)動(dòng)型是傳統(tǒng)制造和現(xiàn)代制造的顯著區(qū)別特征?，F(xiàn)代產(chǎn)品是制造過(guò)程中所投入的知識(shí)和信息的物化與集成，這些知識(shí)和信息的內(nèi)容規(guī)范產(chǎn)品的使用價(jià)值，產(chǎn)品的信息量則影響了其交換價(jià)值。
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務(wù)業(yè)和國(guó)防等一切部門所需要的各種高技術(shù)含量裝備的設(shè)計(jì)、制造和批量生產(chǎn)都要靠先進(jìn)的現(xiàn)代制造業(yè)。而實(shí)現(xiàn)工、農(nóng)、服務(wù)業(yè)的機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化和智能化也是現(xiàn)代制造業(yè)面臨的光榮而艱巨的任務(wù)。
2．2．4 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
本設(shè)計(jì)中，主要完成的內(nèi)容包括兩大塊：工藝路線的制定、計(jì)算和夾具的設(shè)計(jì)。而圍繞這兩大塊又有若干工作需要完成，如畫圖、翻譯、填寫卡片，還包括撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書等。
上述工作大概可以分為四個(gè)方面：
l 查閱相關(guān)資料，分析工件的運(yùn)動(dòng)條件，零件加工的要求，如尺寸精度、形位精度、熱處理等。確定零件的材料。
l 制定工藝路線?查相關(guān)手冊(cè)，對(duì)要求加工的部位進(jìn)行工藝計(jì)算，確定機(jī)床型號(hào)，并對(duì)機(jī)床功率進(jìn)行驗(yàn)算。
l 夾具設(shè)計(jì)，確定夾具的組織形式、具體結(jié)構(gòu)，畫夾具裝配圖、夾具零件圖、工件裝配圖、工件圖、工件毛坯圖，寫夾具說(shuō)明書。
l 填寫工藝過(guò)程表、工序表，撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。
2．3 連桿機(jī)械分析
連桿是內(nèi)燃機(jī)的重要運(yùn)動(dòng)部件之一，它連接活塞與曲軸，把作用于活塞頂面的膨脹氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出功率。工作時(shí)，連桿承受大小、方向?yàn)橹芷谛宰兓膭?dòng)載荷。在做功沖程，燃?xì)鈮毫υ谶B桿軸線上的分力為壓縮應(yīng)力；在進(jìn)氣沖程上止點(diǎn)，活塞組和連桿本身的慣性力在橫斷面內(nèi)造成拉伸應(yīng)力；擺動(dòng)時(shí)的橫向慣性力造成橫向彎曲應(yīng)力。
綜上所述，可以概括為：
l 汽缸內(nèi)的燃?xì)鈮毫?連桿受壓縮)。
l 活塞連桿組的往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性力(連桿受拉伸)。
l 連桿高速擺動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的橫向慣性力。
連桿所受的交變應(yīng)力值在很寬的范圍內(nèi)急劇變化，彎曲應(yīng)力引起彎曲變形，常見(jiàn)疲勞破壞如下：
l 連桿小頭與桿身圓弧過(guò)渡處產(chǎn)生裂紋。
l 大頭桿身與螺栓平面直角處產(chǎn)生應(yīng)力集中。
l 連桿螺栓斷裂。
因此，要求連桿的重量輕且有足夠的強(qiáng)度、足夠的疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性。連桿由連桿體和連桿蓋兩部分組成。桿身為工字形斷面，大頭孔用連桿螺栓和螺母與曲柄頸裝配在一起，孔內(nèi)裝有薄壁軸瓦。鋼質(zhì)瓦背內(nèi)表面澆有一層耐磨合金，大頭結(jié)合面為平切口，由凸肩定位。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，小頭、大頭與桿身采用較大圓弧過(guò)渡。
2．3．1 連桿材料的選擇
在前面對(duì)連桿疲勞破壞的分析中，可以對(duì)其材料要求總結(jié)如下：
l 要求具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。
l 要求具有較高的抗疲勞強(qiáng)度。
l 為減小慣性力，盡量減輕桿身重量。
根據(jù)連桿的這些特點(diǎn)，材料的選擇如下。
l 桿身與端蓋：采用45鋼。
l 連桿螺栓：采用30CrMn。
l 小頭青銅襯套：錫青銅QSn4—3。
l 大頭薄壁軸瓦，瓦背：15低碳鋼，瓦背鍍錫，內(nèi)表面澆鑄錫基合金CuSnSbll—6，厚度為0．3～0．7mm。
毛坯具體尺寸見(jiàn)光盤的圖20030768—02—00。
2．3．2 連桿加工要求分析
連桿零件圖詳見(jiàn)光盤中圖20030768—01—01及20030768—01—02。
2．3．3 尺寸精度分析
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