設(shè)計(jì)連桿蓋零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備.doc

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目 錄 序言：設(shè)計(jì)目的 1 一、零件的分析 1 1、零件的作用 2、零件的工藝分析 二、確定毛坯，畫毛坯零件合圖 4 1、選擇毛坯 2、確定機(jī)械加工余量，毛坯尺寸和公差 3、零件的毛坯圖（如附圖二所示） 三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 6 1、定位基準(zhǔn)的選擇 2、零件表面加工方法的選擇 3、制定工藝路線 四、加工工序設(shè)計(jì) 8 1、選擇加工設(shè)備及工藝裝備 2、確定工序尺寸 五、確定切削用量及基本時(shí)間 9 1、時(shí)間定額計(jì)算 六、夾具設(shè)計(jì) 9 1、確定設(shè)計(jì)方案 2、計(jì)算夾緊力 3、定位精度分析參考文獻(xiàn)設(shè) 計(jì) 目 的 本次課程設(shè)計(jì)的目的在于：1.培養(yǎng)學(xué)生解決機(jī)械加工工藝問題的能力。通過課程設(shè)計(jì)，熟練運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸的確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量，初步具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。2.提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。學(xué)生通過訓(xùn)練，能根據(jù)被加工零件的加工要求，選擇高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工質(zhì)量的夾具，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。3.培養(yǎng)學(xué)生熟悉并運(yùn)用有關(guān)手冊、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力。4.進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖、制圖、運(yùn)算和編寫技術(shù)文件等基本技能。一、零件的分析1、零件的作用連桿蓋零件，是汽車上的動(dòng)力連接裝置中的主要零件。20孔與動(dòng)力源配合起定心作用。用81mm的半圓將動(dòng)力傳至輸出裝置。 零件的工藝分析此零件為連桿蓋合件之二-連桿蓋，連桿蓋的視圖完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。此零件形狀結(jié)構(gòu)較為簡單，零件各表面的加工并不困難，但是基準(zhǔn)孔81+0.021 0mm以及小頭孔要求表面粗糙度Ra1.6偏高。基本思路為先加工大頭孔再以其為基準(zhǔn)來加工小頭孔。在小頭孔中間的大的溝槽需要用R67mm具去加工，同樣在加工大頭孔內(nèi)表面的溝槽時(shí)也要用特殊的R25mm的刀具去加工。此外還應(yīng)該注意：1.該連桿蓋為整體鑄造成型，其外形可不在加工。鑄件尺寸公差，鑄件尺寸公差分為16級(jí)，由于是中批量生產(chǎn)，毛坯制造方法采用金屬模鑄造，由機(jī)械加工工藝簡明手冊查得，鑄件尺寸公差等級(jí)為13級(jí)。2.連桿大端孔對(duì)A基準(zhǔn)的平行度公差為0.01mm。3.大端孔兩端的臺(tái)階面對(duì)B基準(zhǔn)的對(duì)稱度公差為0.3mm。4.小端孔中間的溝槽，對(duì)基準(zhǔn)B的對(duì)稱度為0.2mm。5.鑄件毛坯需要經(jīng)過人工時(shí)效處理。6.材料 QT450-10 。7.采用2mm的鋸片銑刀加工，也可以改為線切割加工，該道工序使的連桿大孔為一個(gè)不完整的半圓。若采用線切割可減小加工缺陷，但是采用銑刀可以節(jié)約加工時(shí)間。由于加工為中批量生產(chǎn)所以采用銑刀加工。 8.連桿大小頭孔平行度的檢驗(yàn)，可采用穿入專用心軸，在平臺(tái)上用等高的V型塊支撐連桿大頭孔心軸，測量大頭孔心軸在最高位置時(shí)兩端的差值，其差值一半即為平行度誤差。二、確定毛坯，畫毛坯零件合圖（附圖二）1、 選擇毛坯根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。為保證質(zhì)量，減少加工質(zhì)量，采用砂型鑄造造。這種鑄件的精度，表面質(zhì)量好，鑄件的形狀也可復(fù)雜一些，加工余量小，鑄件的材料組織分布比較有利，因而機(jī)械強(qiáng)度較高，因此零件材料確定毛坯為鑄件。根據(jù)第一章有關(guān)表格及鑄造工手冊,確定外表面單邊加工余量為34mm。2、 確定機(jī)械加工余量，毛坯尺寸和公差參考文獻(xiàn)1：查表2-3、表2-4確定確定外表面單邊加工余量為34mm。根據(jù)表1-18，端面加工余量確定為4mm。參考文獻(xiàn)1表2.3，用查表法可得鑄件主要尺寸的公差，如表2-1所示。表2-1 主要毛坯尺寸主要加工尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸備注20孔2051081孔815.570零件厚度43247大端耳座厚度21.52.52440外圓柱面4555015mm槽151503、 零件的毛坯圖（如附圖二所示）三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1、 定位基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇：連桿蓋為鑄造零件，大圓的軸線是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)也是裝配基準(zhǔn)，為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，大圓的軸線為定位基準(zhǔn)，遵守“基準(zhǔn)重合”的原則。所以選用大圓的軸線為精基準(zhǔn)，應(yīng)先進(jìn)行加工，因此應(yīng)選圓孔20為粗基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)的選擇: 連桿蓋為鑄造零件所以加工時(shí)應(yīng)該根據(jù)“基面先行”原則，先加工精基準(zhǔn)面，所以選用10圓孔面為粗基準(zhǔn)面，采用此種方法加工，夾緊方案簡單可靠，操作方便。2、零件表面加工方法的選擇該零件的加工面有內(nèi)孔、端面、小孔及槽等，材料為QT450-10。參考有關(guān)資料，其加工方法的選擇如下：毛坯的大端兩端面應(yīng)該互為基準(zhǔn)加工，表面粗糙度為Ra3.2，需粗銑-半精銑。大端孔81mm：內(nèi)表面粗糙度為Ra1.6，需進(jìn)行粗鏜-精鏜。小端孔20：內(nèi)表面粗糙度為Ra1.6，需進(jìn)行擴(kuò)-半精鉸。大端孔內(nèi)溝槽：表面粗糙度為Ra6.3，一次成型磨即可。切割面：表面粗糙度為Ra1.6，需精銑。兩臺(tái)階面；底面為Ra6.3，側(cè)面為Ra1.6，故采用粗銑臺(tái)階面后，對(duì)則面進(jìn)行精銑并保證距離尺寸94mm，以及對(duì)稱度0.3mm A。兩個(gè)螺紋孔的加工：鉆-鉸孔。小端孔的大溝槽采用R67mm的成型銑刀去加工。大端孔內(nèi)表面的溝槽采用R25的砂輪磨削。小端孔里面的夠槽用精細(xì)的鏜刀加工。在將連桿蓋毛坯從大孔孔中間切開的時(shí)候采用2mm的鋸片銑刀。3、制定工藝路線連桿的加工工藝路線一般是先進(jìn)行外形的加工，再進(jìn)行孔、槽等加工。連桿的加工包括各側(cè)面和端面的加工。按照先加工基準(zhǔn)面及先粗后精的原則，連桿蓋加工可按下面工藝路線進(jìn)行。又因?yàn)榇肆慵笮∨可a(chǎn)，所以工序安排要求較集中。工序10：鑄造毛坯。工序20：無損探傷，查是否有夾渣，氣孔，疏松等缺陷。工序30：清理毛刺、飛邊，涂漆。工序40：人工時(shí)效處理。工序50：劃桿身中心線，以及大小端孔的中心線。工序60：按線加工，粗、精銑連桿大小端兩平面，互為基準(zhǔn)，保證尺寸43mm。工序70：重劃大小端孔中心線，并選擇一個(gè)面為基面。 工序80：以基面定位，按線找正，粗鏜大小頭孔，分別為780.05mm, 170.05mm.工序90：以基面定位，按線找正，精鏜大端孔到81mm。并定其軸線為基準(zhǔn)A。工序100：以大端孔、基面定位，借助側(cè)面裝夾工件，精鏜小頭孔至20mm。并保證中心距為85mm，以及對(duì)基準(zhǔn)A的平行度為0.01mm。工序110：磨大端孔內(nèi)表面的溝槽 砂輪R25mm，磨削深度2.5mm。車倒角1*45度。工序120：以基面、側(cè)面和小端孔定位裝夾工件，按照大端孔的中心線用鋸片銑刀將連桿切開，并對(duì)連桿做好標(biāo)記。工序130：以基面、連桿體側(cè)面和分割面裝夾工件，銑削兩個(gè)臺(tái)階面，保證臺(tái)階面的距離為94mm，深度3.5mm，以及對(duì)基準(zhǔn)A的對(duì)稱度為0.3mm。鉆兩邊的底孔10mm，保證中心距為1100.15。工序140：由鉗工鉸孔2-M12-6H。工序150：以連桿分割面、基面定位裝夾，銑削溝槽寬15mm，R67mm的盤形銑刀。對(duì)基準(zhǔn)A的對(duì)稱度為0.01mm。工序160：用微型銑刀銑內(nèi)溝槽 直徑21mm，寬1.1mm，兩溝槽距離37mm。工序170：車倒角0.5*45度。工序180：檢查各個(gè)部分的尺寸和精度。工序190：組裝入庫。四、工藝設(shè)計(jì)1、 選擇加工設(shè)備及工藝裝備由于生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床。其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均有人工完成。工序一：粗、精銑連桿大小端兩平面， 考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問題，應(yīng)選銑床，故選常用的X5020B型立式銑床。選A類可轉(zhuǎn)位面銑刀（參考文獻(xiàn)1表3-23）、專用夾具和游標(biāo)卡尺。工序二：粗鏜精鏜81，選用在臥式鏜床上加工，故選用T611A型臥式鏜床。選用單刃鏜刀（參考文獻(xiàn)1表3-4）,專用夾具和游標(biāo)卡尺。工序三：粗鏜精鏜20，選用在臥式鏜床上加工，故選用T611A型臥式鏜床。選用單刃鏜刀（參考文獻(xiàn)1表3-4）,專用夾具和游標(biāo)卡尺、千分尺。工序四：粗磨削大端孔內(nèi)表面的溝槽，選用的機(jī)床應(yīng)使用范圍較廣為宜，故選常用的M2110內(nèi)圓磨床，選R25mm砂輪（參考文獻(xiàn)3表3-35）游標(biāo)卡尺、千分尺。工序五：粗銑精銑大端面槽，應(yīng)選用臥式銑床，故選常用的X6012型臥式銑床即能滿足加工要求。選用鋸片銑刀（參考文獻(xiàn)1表3-14），專用夾具、游標(biāo)卡尺。工序六：粗銑兩臺(tái)階面，應(yīng)選用立式銑床，故選常用的X5020B型立式銑床選用D=16mm高速鋼直柄倒角刀（參考文獻(xiàn)1表3-17）專用夾具，游標(biāo)卡尺。工序七：鉆兩臺(tái)階面上螺紋底孔，擴(kuò)孔，并鉸螺紋，可在鉆床上加工，故選Z512A立式鉆床，選用莫氏錐柄麻花鉆（參考文獻(xiàn)1表3-4），硬質(zhì)合金鉸刀（參考文獻(xiàn)2表3-15）專用夾具、塞規(guī)檢查孔徑。工序八：粗銑精銑小端槽，應(yīng)選用臥式銑床，故選常用的X6012型臥式銑床即能滿足加工要求。選用鋸片銑刀（參考文獻(xiàn)1表3-14），專用夾具、游標(biāo)卡尺。工序九：粗車0.5*45度倒角選用的機(jī)床應(yīng)使用范圍較廣為宜，故選常用的CA6140型車床，選YT15硬質(zhì)合金車刀（參考文獻(xiàn)1表3-23）、三爪卡盤和游標(biāo)卡尺、千分尺。2、 確定工序尺寸確定圓柱面的工序尺寸。查表可以得出該零件各加工表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度見下表：由P62表4-29得：粗、精銑連桿大小端兩平面，左端面第一次粗銑到45.5mm，直接精銑到45mm。翻轉(zhuǎn)右端面第一次粗銑43.5mm，第二次精銑到43mm。由P65表2-46得：粗鏜精鏜81，第一次粗鏜2.5mm, 第二次粗鏜2.5mm精鏜削0.5mm。由P46表2-39得：粗鏜精鏜20，第一次粗鏜2.5mm, 第二次粗鏜2mm精鏜削0.5mm。由P62表2-39得：粗磨削大端孔內(nèi)表面的溝槽，第一次粗磨1.5mm，第二次粗車1mm。由P45表2-36得：粗銑精銑大端面槽,直接銑到所需尺寸。由P71表1-26得：粗銑兩臺(tái)階面，粗銑的加工余量為2.5mm。由P41表2-26得：鉆兩臺(tái)階面上螺紋底孔，鉆孔為10mm，擴(kuò)到11.4mm，鉸削余量為0.6mm。由P45表2-36得：粗銑精銑小端槽,粗銑到13.5mm，精銑到15mm。五、確定切削用量及基本時(shí)間（工序七）1、時(shí)間定額計(jì)算根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求：工序七要先由鉆刀鉆螺紋底孔，接著由擴(kuò)刀對(duì)孔進(jìn)行擴(kuò)大，最后由鉸刀加工出螺紋。所以工序七的時(shí)間定額。應(yīng)為如下計(jì)算：基本工時(shí)：t=(L+L1+L2)/nf=（85*10+2+0）/600/0.65=2.18(min)工序七的輔助時(shí)間Ta的計(jì)算： 根據(jù)第六章第三節(jié)所述，輔助時(shí)間Tf與基本時(shí)間Tj之間的關(guān)系為Tf=（0.050.2）Tj，本工序取Tf=0.15Tj，則本工序的輔助時(shí)間為：Tf=0.2*Tj=0.2*2.18=0.436s Tj=10*2=20s工序七其他時(shí)間的計(jì)算：除了作業(yè)時(shí)間（基本時(shí)間與輔助時(shí)間之和）以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作地點(diǎn)、休息與生理需要時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于該零件是中批量生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可以忽略不計(jì)；布置工作地時(shí)間Tb是作業(yè)時(shí)間的2%7%，休息與生理需要時(shí)間Tx是作業(yè)時(shí)間的2%4%，該零件取3%，則工序七的其他時(shí)間（Tb+Tx）可按關(guān)系式（3%+3%）*（Tj+Tf）計(jì)算，如下所示： 工序七其他時(shí)間：Tb+Tx=6%*（2.18+0.436）=0.157s單件時(shí)間Tdj的計(jì)算：Tdj=2.18+20+0.157=22.337s6、 夾具設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的夾具為第七道工序鉆2M12螺紋底孔。1、 確定設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)連桿蓋零件的夾具，連桿蓋屬于盤形零件，故使用鉆床的固定式。本設(shè)計(jì)連桿蓋是屬于盤形零件，應(yīng)該使用大端面底面和側(cè)面定位方式。當(dāng)加工一側(cè)的螺紋孔時(shí)，另一側(cè)的螺紋孔應(yīng)采用壓板壓緊從而固定住零件，是加工可靠準(zhǔn)確，一邊加工好后換另一邊。由于設(shè)計(jì)的夾具是關(guān)于鉆10的圓孔,所以使用鉆套，以便引導(dǎo)麻花鉆定位,從而保證螺紋孔不會(huì)偏離軸線。再用定位螺釘固定上壓壓板，下部用臺(tái)虎鉗夾緊固定。用立式鉆床依次鉆10個(gè)孔。夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)保證工件夾緊可靠、安全、不破壞工件的定位及夾壓表面的精度和粗糙度。在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)必須合理選擇夾緊力的方向和作用點(diǎn)，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行夾緊力的估算。2、 計(jì)算夾緊力在確定夾緊力的大小時(shí)，為簡化計(jì)算，通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件還應(yīng)考慮重力、慣性力等）的作用情況，找出加工過程中夾緊最大的受力狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)，即 Fwk=KFw式中：Fwk實(shí)際夾緊力、 Fw計(jì)算出的理論夾緊力、K安全系數(shù)。粗加工時(shí)取2.53。由于本設(shè)計(jì)使用的是鉆床鉆孔,所以將算出切削扭矩M. M=CMD0XMfYMKM0.001 =333.54201.920.80.870.001 300(Nm) 夾緊裝置的設(shè)計(jì)實(shí)際上是一個(gè)綜合性的問題，確定夾緊力的大小、方向和作用點(diǎn)時(shí)，必須全面考慮工件的結(jié)構(gòu)、工藝方法、定位元件的結(jié)構(gòu)與布置等因素。要求夾緊裝置動(dòng)作迅速，操作安全省力，結(jié)構(gòu)簡單、易于制造并且體積小、剛度好，有足夠的夾緊行程和裝卸工件的間隙。夾緊力基本計(jì)算公式為： W=QL/tan(+1)(d/2)+r(tan2)式中：d螺紋中徑 r螺桿下端與工件的當(dāng)量摩擦半徑。 對(duì)于鉆夾具應(yīng)正確地選擇鉆套的型式和結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)于銑床夾具合理地設(shè)置對(duì)刀裝置，而鏜夾具則應(yīng)合理地選擇鏜套類型和鏜模導(dǎo)向的布置方式。表3-49到表3-62可供參考。3、 定位精度分析工件的定位方式只要取決于工件的加工要求和定位基準(zhǔn)的形狀、尺寸。分析加工工序的技術(shù)要求和定位基準(zhǔn)選擇的合理性，遵循六點(diǎn)定位原則，按定位可靠、結(jié)構(gòu)簡單的原則，確定定位方式。常見的定位方式有平面定位，內(nèi)孔定位，外圓定位和組合表面定位等。在確定了工件的定位方式后，即可根據(jù)定位基準(zhǔn)面的形狀，選取相應(yīng)的定位元件及結(jié)構(gòu)。 為滿足加工精度要求，夾具本身應(yīng)有較高的精度。由于目前分析計(jì)算方法不夠完善，因此夾具的有關(guān)公差仍按經(jīng)驗(yàn)來確定。參 考 文 獻(xiàn) 【1】劉登平主編機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)北京理工大學(xué)出版社【2】 李華主編 機(jī)械制造技術(shù)高等教育出版社出【3】 鄒青主編 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程機(jī)械工業(yè)出版社【4】 李益民主編機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊機(jī)械工業(yè)出版社【5】 馬霄主編互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)北京理工大學(xué)出版社【6】孟少農(nóng)主編機(jī)械加工工藝手冊.機(jī)械工業(yè)出版社【7】劉友才，肖繼德主編 .機(jī)床夾具設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)版社【8】薛源順主編機(jī)床夾具設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版