連桿蓋夾具設計

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1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上摘 要 連桿是柴油機的主要傳動件之一，本文主要論述了連桿的加工工藝及其夾具設計。連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，而連桿的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，因此在安排工藝過程時，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開。逐步減少加工余量、切削力及內應力的作用，并修正加工后的變形，就能最后達到零件的技術要求。機械加工工藝是企業(yè)上品種、上質量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術保障。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要部分，工藝對夾具的要求也會提高，專用夾具、成組夾具、組合夾具和隨行夾具都朝著柔性化、自動化、標準化、通用化和高效化方向發(fā)展以滿足加工要求。所以對機械的加工工

2、藝及夾具設計具有十分重要的意義。 關鍵字：連桿，加工工藝，夾具設計 目 錄專心-專注-專業(yè)第1章 零件的工藝分析1.1零件的功用、結構及特點圖1.1為連桿蓋零件，材料為QT450-10鑄件，生產(chǎn)綱領為6000 件年。要求設計加工該零用的毛坯圖或零件與毛坯合圖1張，關鍵工序機械加工工藝過程卡片1套，主要工序的機械加工工序卡片份，以及設計說明書1份。 圖1.1連桿是柴油機的重要零件之一.連桿體和連桿蓋通過螺栓連接成為一整體,其大頭孔與曲軸相連,小頭通過活塞銷和活塞相連,將作用于活塞氣體的膨脹壓力傳給曲軸,又受曲軸驅動而帶動活塞壓縮汽缸中的氣體.1.2 零件的工藝分析連桿蓋共有兩組加工表面,他們之間

3、有一定的位置要求.現(xiàn)分述如下：1.以81mm內孔為中心的加工表面：這一組加工表面包括：81mm的內孔及倒角,兩個M12的螺紋孔,與內孔中心相距尺寸為3.5mm的平面,還有相距為94mm的兩平面,以及一段半徑為R25的圓弧. 2.以20mm孔為中心的加工表面：這一組加工表面包括：2個20mm的內孔及其倒角,寬為15mm的槽,相距尺寸為37mm的凹槽. 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求,主要是： a.連桿蓋的端面相對mm內孔中心的對稱度公差為0.3mm; b.寬為15mm的槽相對連桿蓋中心的對稱度公差為0.2mm; c.20mm孔與mm內圓中心的連線相距為85mm. d.20mm兩孔與mm內圓

4、的平行度公差為0.2mm.第2章 毛坯的選擇2.1 確定毛坯的類型、制造方法和尺寸及其公差 （l）.因零件材料為鑄鐵件,要求的年產(chǎn)量為6000 件,屬大批生產(chǎn),左支座的輪廓尺寸不大,且有較多不需要切削加工的表面所以毛坯制造選用砂型手工造型鑄造成形.（2）.連桿蓋屬特形零件,且加工過程中利用不加工表面進行定位的工序少,故零件毛坯選為粗鑄件.鑄件尺寸公差等級為 CT11,加工余量等級按H級.2.2 定毛坯的技術要求（1）.鑄件經(jīng)人工時效處理；（2）.逐漸不允許有夾渣、氣孔、疏松等缺陷；（3）.材料為QT450-10.2.3 繪制毛坯圖根據(jù)連桿蓋零件圖,在各加工表面上加上機械加工余量,繪制毛坯圖,如

5、圖2.1.圖2.12.4 確定機械加工余量、工序尺寸及公差加工位置加工方法加工余量/mm表面粗糙程度R/m大端端面粗銑4.5半銑11.6螺紋孔下端面粗銑3.6精銑0.96.3螺紋孔鉆螺紋孔11.0擴螺紋孔12.0大端側面粗銑3.6精銑0.93.281孔粗鏜2.0半精鏜1.2精鏜0.75浮動鏜0.551.6上端內槽粗銑4.0精銑0.51.620孔鉆18.0擴19.8鉸201.6第3章 基準的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一.基面選擇得正確與合理可以使加工質量得到保證,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,還會造成零件的大批報廢,是生產(chǎn)無法正常進行. （1）粗基準的選

6、擇.對于零件而言,盡可能選擇不加工表面為粗基準.而對有若干個不加工表面的工件,則應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,現(xiàn)選取81內孔左右兩邊的凸臺的上表面作為粗基準,在小端尾部用V型塊,限制6個自由度,達到完全定位,然后進行車銷. （2）精基準的選擇.主要應該考慮基準重合的問題.當設計基準與工序基準不重合時,應該進行尺寸換算,這在以后還要專門計算,此處不再重復.第4章 擬訂機械加工工藝路線4.1 確定各表面的加工方法根據(jù)各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求,選定如下加工方法：大端端面：粗銑精銑螺紋孔下端面：粗銑精銑螺紋孔：鉆擴鉸大端側面：粗銑半精銑81

7、孔：粗鏜半精鏜精鏜浮動鏜刀塊精鏜小端凹槽：粗銑精銑20孔：鉆擴粗鉸精鉸21圓槽：鏜81孔內的R25圓弧：鏜4.2 擬訂加工工藝路線4.2.1工藝路線方案1工序1 鑄造毛坯。工序2 粗銑大端側面,以螺紋孔定位。工序3 精銑大端側面,以螺紋孔定位。工序4 粗銑螺紋孔下端面,以大端端面定位。 工序5 精銑大端端面。工序6 鉆 、擴、12螺紋孔,以大端端面定位。工序7 精銑小側面,以螺紋孔定位。工序8 鉸12螺紋孔,以大端端面定位。工序9 精銑螺紋孔下端面,以大端定位。工序10 合連桿蓋,粗鏜81孔,并倒角,以大端定位。工序11 鉆20孔,并倒角,以81孔定位。工序12 鉸20孔,以大端定位。工序13

8、 鏜21內槽,以81孔定位。工序14 半精鏜,精鏜,浮動鏜刀塊鏜81孔。工序15 鉸20孔,以大端定位。工序16 粗、精銑上端凹槽,以20孔和大端側面定位。4.2.1工藝路線方案2工序1 鑄造毛坯。工序2粗精銑大小端側面,兩面互為基準（翻轉幾次）工序3粗-精銑大端端面工序4鉆-擴-鉸20孔，以大端端面定位工序5 合連桿蓋,粗鏜81孔,并倒角,以大端定位。工序6半精鏜,精鏜,浮動鏜刀塊鏜81孔,并鏜R25圓弧,以20孔定位鉆工序7 鏜21內槽,以81孔定位。工序8鉆-擴-鉸12螺紋孔，以20孔和大端側面定位工序9粗精銑螺紋孔下端臺階面，以20孔81孔和側面。工序10粗、精銑上端凹槽,以20孔和大

9、端側面定位。 4.3工藝方案的比較與分析工藝路線一是按照工序分散的原則制定的,這樣使得裝夾次數(shù)增多,大大的降低了生產(chǎn)效率,對成批生產(chǎn)不適合,而且在選擇粗基準的時候先加工側面,給后面的加工帶來了很大的誤差.工藝路線按照工序集中的原則,克服了路線一的缺點,在粗基準選擇上比較合理,先加工大端端面,減少對后面的加工所帶來的誤差.通過分析,最終選用路線2.第5章 確立切削用量及基本工時5.1工序2切削用量及其基本時間的確定 本工序為粗銑大小端側面,所選用刀具為高速鋼直齒三面刃銑刀。銑刀直徑,寬度,齒數(shù)5.1.1 確定每齒進給量fz由表9。4-1知道X62臥室銑床的功率為,工藝系統(tǒng)剛性為中等,細齒盤銑刀加

10、工鑄鐵,查得?，F(xiàn)取5.1.2 選擇銑刀磨鈍標準和耐用度由表9.4-7查得銑刀刀齒后到刀面最大磨損量為,耐用度5.1.3確定切削速度和工作臺每分鐘進給量 根據(jù)表9。4-8中的公式計算： （5-1） 式中, ,。 （5-2）根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉速表,查表4.2-9選擇,實際切削速度,工作臺沒分鐘進給糧為。 根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉速表,查文獻1表4.2-40選擇則實際的每齒進給量為5.1.4基本時間 根據(jù)表6.2-7,三面銑刀銑平面的基本時間為 (5-3) 式中, , , ,5.2工序4切削用量及其基本時間的確定 5.2.1 確定進給量 本工序為鉆孔,刀具為直柄麻花鉆,鉆頭直徑,HBS20

11、0,根據(jù)表5-127,本孔加工要絞,根據(jù)表4.2-16,Z525立式鉆床的進給量取。 5.2.2 確定切削速度 查 3.1, 則。 根據(jù)表4.2-15 取 則實際速度。 鉆孔基本時間的確定 （5-4）式中, , 5.2.3 確定切削速度 v則根據(jù)表4.2-15 取實際速度。 5.2.4 基本時間的確定 根據(jù)表6.2-5 (5-5)式中, 5.3工序9切削用量及其基本時間的確定 本工序為粗銑螺紋孔下臺階端面,所選用刀具為高速鋼直齒三面刃銑刀.銑刀直徑,寬度,齒數(shù). 5.3.1 確定每齒進給量由表9.4-1知道X62臥室銑床的功率為,工藝系統(tǒng)剛性為中等,細齒盤銑刀加工鑄鐵,查得.現(xiàn)取. 5.3.2

12、 選擇銑刀磨鈍標準和耐用度由表9.4-7查得銑刀刀齒后到刀面最大磨損量為,耐用度. 5.3.3 確定切削速度和工作臺每分鐘進給量 根據(jù)(5-1)計算：式中 ,。 根據(jù)(5-2)計算：根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉速表,查文獻1表4.2-9選擇,實際切削速度,工作臺沒分鐘進給糧為。根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉速表,查表4.2-40選擇,則實際的每齒進給量為。 5.3.4基本時間 根據(jù)表6.2-7,三面銑刀銑平面的基本時間為 （5-6） 式中 5.4工序10切削用量及其基本時間的確定 本工序為粗銑上端槽,所選用刀具為高速鋼直齒三面刃銑刀.銑刀直徑,寬度,齒數(shù). 5.4.1 確定每齒進給量由表9.4-1知

13、道X52型立式銑床的功率為7.5KW,工藝系統(tǒng)剛性為中等,細齒盤銑刀加工鑄鐵,查得.現(xiàn)取。 5.4.2 選擇銑刀磨鈍標準和耐用度由表9.4-7查得銑刀刀齒后到刀面最大磨損量為,耐用度。 5.4.3 確定切削速度和工作臺每分鐘進給量 根據(jù)(5-1)計算：式中 ，,T,. 根據(jù)(5-2)計算：根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉速表,查表4.2-9選擇,實際切削速度,工作臺每分鐘進給糧為 根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉速表,查表4.2-40選擇,則實際的每齒進給量為。 5.4.4基本時間 根據(jù)表6.2-7,三面銑刀銑平面的基本時間為 (5-7) 式中 , 第6章 夾具體的總體設計1、設計任務此次設計主要分為兩部

14、分，一是對零件的機加工進行工藝規(guī)程設計，二是對工序進行專用夾具設計。此次夾具設計選擇連桿蓋臺階面下端面加工進行專用夾具設計。本夾具主要作來銑連桿體和連桿蓋分割面的臺階面底面，臺階底面與小頭孔軸心線有尺寸精度要求，臺階底面與螺栓孔應有垂直度要求和臺階底面的平面度要求。由于本工序是粗加工，主要應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。2、夾具方案分析2.1工件的定位方案分析由零件圖可知，在銑臺階面之前，連桿的兩個端面、小頭孔及大頭孔的兩側都已加工，且表面粗糙要求較高。為了使定位誤差為零，按基準重合原則選小頭孔與連桿的端面為基準，但由于大頭孔不完整，難以用來較好的定位，所以采用小頭孔定位。因為大小孔軸

15、向方向不影響臺階面銑削精度，所以此方向可以不定位，而靠加緊機構固定，所以連桿蓋以大小頭孔及側面的 “兩孔”定位，屬于不完全定位，其中大頭孔做成與削邊銷作用相同的定位板，以避免過定位。由于大頭孔尺寸,沒有相應的削邊銷，由于是大批量生產(chǎn)，所以可以自制一個作用與削邊銷相同作用的“定位板”，如圖6.1所示：圖6.1而小頭孔用定孔芯軸定位，元件如圖6.2所示：圖6.22.2夾緊方案分析由于零件小，所以采用螺母壓與壓板，裝卸工件方便、迅速。加緊機構用螺母與壓塊，如圖6.3所示：圖6.32.3夾具體設計夾具體的作用是將定位、夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時，能承受一部分切削力。夾具體圖如圖6

16、.4：圖6.4夾具體為鑄造件，安裝穩(wěn)定，剛度好，但制造周期較長。4) 切削力及夾緊力的計算 切削力的計算：，由組合機床（表7-24）得：=1902.538夾緊力的計算：由機床夾具設計手冊（表1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夾緊力：M=,，,作用力：，夾緊力：由于夾緊力大于切削力，即本夾具可安全使用。定位誤差的計算: 由加工工序知，加工面為連桿的剖分臺階面。臺階底面對連接螺栓孔中心線應有垂直度要求；對剖分出來的臺階底面有一定的平面度要求。所以本工序的工序基準為小頭孔中心線，其設計計算如下：（1）確定定位銷中心與大頭孔中心的距離及其公差。此公差取工件相應尺寸的平均值，公差取相應公差的三分之一（

17、通常取1/51/3）。故此尺寸為。（2）確定定位銷尺寸及公差本夾具的主要定位元件為一固定銷，結構簡單，但不便于更換。該定位銷的基本尺寸取工件孔下限尺寸。公差與本零件在工作時與其相配孔的尺寸與公差相同，即。（3）小頭孔的確定考慮到配合間隙對加工要求中心距850.015影響很大，應選較緊的配合。另外小頭孔的定位面較短，定位銷有錐度導向，不致造成裝工件困難。故確定小頭定位孔的孔徑為。5) 定位誤差分析對于連桿體蓋剖分臺階面深度的要求，以的中心線為定位基準，而其設計基準為大頭孔軸心線，屬“基準不重合”，基準不重合誤差，且由于定位面與定位間存在間隙，造成的基準位置誤差即為定位誤差，其值為： =0.1+0

18、.023+0.012+0 =0.135 mm剖分面的定位誤差工件孔的直徑公差定位銷的直徑公差孔和銷的最小保證間隙因此工件在加工過程中能夠保證加工精度要求。設計心得 為期二周的機械制造工藝學課程設計終于完成了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益匪淺。通過這次設計作業(yè)我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論與實踐相結合進行了自己的設計。在課程設計的過程中，我們組員們通過不但的努力，弄清楚了本次設計的主要來龍去脈，最重要的是我們通過這次的設計不但加深了對工藝這么專業(yè)課程中學到的知識有了進一步的鞏固，而且學會了應用以前學到的知識，更深一層次的體會到工藝的重要性和設計的靈活性。在此過程中

19、使我們的團隊精神得到了充分的體現(xiàn)同時也鍛煉了我們團隊合作的能力。而夾具的設計是需要個人去思考與設計，要做出自己的東西，使得我們的個人思考能力和獨自處理問題的能力對到的提高。（三號黑體居中，段前0.5行，段后0.5行，單倍行距）參考文獻 1 朱耀祥，浦林祥.代夾具設計手冊M.機械工業(yè)出版社,2009. 2 李益民.機械制造工藝設計簡明手冊M.機械工業(yè)出版社,1999.3 艾興,肖詩綱.切削用量簡明手冊第三版M.機械工業(yè)出版社,2007.4 孫麗媛.機械制造工藝及專用夾具M.冶金工業(yè)出版社,2002.5 吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊M.高等教育出版社,2006. 6 李洪.機械加工工藝手冊M.北京出版社,1996. 7 孟少龍.機械加工工藝手冊M.機械工業(yè)出版社,1991.8 崇凱.機械制造技術基礎課程設計指南M.化學工業(yè)出版社,2007.9 肖繼德，陳寧平.機床夾具設計M. 機械工業(yè)出版社,2004.附 錄