機械制造技術(shù)課程設(shè)計-連桿合件加工工藝及擴大頭孔夾具設(shè)計【全套圖紙】

1 目錄目錄 第一章第一章 柴油機連桿的加工工藝柴油機連桿的加工工藝 2 2 1.11.1 柴油機連桿的用途及其特點柴油機連桿的用途及其特點 2 2 1.21.2 連桿的的材料及毛坯制造連桿的的材料及毛坯制造 2 2 1.31.3 連桿的加工工藝過程連桿的加工工藝過程 3 3 1.41.4 連桿的加工工藝過程分析連桿的加工工藝過程分析 4 4 1.4.11.4.1 定位基準的選擇定位基準的選擇4 4 1.4.21.4.2 加工階段的劃分和加工順序的安排加工階段的劃分和加工順序的安排5 5 1.4.31.4.3 確定合理的夾緊方法確定合理的夾緊方法5 5 1.4.41.4.4 連桿主要面的加工方法連桿主要面的加工方法6 6 1.4.51.4.5 連桿主要孔的加工方法連桿主要孔的加工方法6 6 1.4.61.4.6 連桿體與連桿蓋的銑開工序連桿體與連桿蓋的銑開工序7 7 1.51.5 夾具使用夾具使用 7 7 1.61.6 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 7 7 1.6.11.6.1 確定加工余量確定加工余量7 7 1.6.21.6.2 確定工序尺寸及其公差確定工序尺寸及其公差 8 8 1.71.7 各項加工數(shù)據(jù)的計算各項加工數(shù)據(jù)的計算 8 8 1.81.8 連桿的檢驗連桿的檢驗 1212 1.8.11.8.1 觀察外表缺陷及目測表面粗糙度觀察外表缺陷及目測表面粗糙度1313 1.8.21.8.2 檢查主要表面的尺寸精度檢查主要表面的尺寸精度1313 1.8.31.8.3 檢驗主要表面的位置精度檢驗主要表面的位置精度 1313 1.8.41.8.4 連桿螺釘孔與結(jié)合面垂直度的檢驗連桿螺釘孔與結(jié)合面垂直度的檢驗1313 第二章第二章 工裝設(shè)計工裝設(shè)計 1414 2.12.1 銑削分面夾具設(shè)計銑削分面夾具設(shè)計 1414 2.1.12.1.1 夾具的問題注意夾具的問題注意 1414 2.1.22.1.2 夾具設(shè)計夾具設(shè)計1414 2.22.2 擴大頭孔夾具擴大頭孔夾具 1616 2.2.12.2.1 夾具的注意問題夾具的注意問題1616 2.2.22.2.2 夾具設(shè)計夾具設(shè)計 參考文獻參考文獻: : 致致 謝謝 2121 2 第一章 柴油機連桿的加工工藝 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 1.1 柴油機連桿的柴油機連桿的用途及其特點用途及其特點 連桿是發(fā)動機中的主要傳動部件之一，它在柴油機中，把作用于活塞頂 面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅(qū)動而帶動活塞壓縮氣缸中的氣體。 連桿在工作中承受著急劇變化的動載荷。連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。 連桿體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。為了減少磨損和 便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦有鋼質(zhì)的底，底的內(nèi)表 面澆有一層耐磨巴氏合金軸瓦金屬。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片， 可以用來補償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青 銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時便于在磨損后進行修理和更換。 在發(fā)動機工作過程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用， 連桿除應(yīng)具有足夠的強度和剛度外，還應(yīng)盡量減小連桿自身的質(zhì)量，以減小 慣性力的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形 狀。為了保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動機中各連桿的質(zhì)量不能相差太大， 因此，在連桿部件的大、小頭兩端設(shè)置了去不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱量 后切除不平衡質(zhì)量。連桿大、小頭兩端對稱分布在連桿中截面的兩側(cè)?？紤] 到裝夾、安放、搬運等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。在 連桿小頭的頂端設(shè)有油孔(或油槽)，發(fā)動機工作時，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動， 把氣缸體下部的潤滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤滑連桿小頭襯套與活 塞銷之間的擺動運動副。 連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復直線運動變?yōu)榍?3 的回轉(zhuǎn)運動，以輸出動力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機的性能， 而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。反映連桿精度的參數(shù)主要有 5 個：（1）連桿大端中心面和小端中心面相對連桿桿身中心面的對稱度； （2）連桿大、小頭孔中心距尺寸精度；（3）連桿大、小頭孔平行度； （4）連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度；（5）連桿大頭螺栓孔與接合面 的垂直度。 1.2 連桿的連桿的的材料及毛坯制造的材料及毛坯制造 連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強度。因此， 連桿材料一般采用高強度碳鋼和合金鋼；如 45 鋼、55 鋼、40Cr、40CrMnB 等。近年來也有采用球墨鑄鐵的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料損耗少， 成本低。隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應(yīng)用，使粉末冶金件的密度和強度 大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個很有發(fā)展前途的制造 方法。 連桿毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性， 可鍛性）及零件對材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車 間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法。 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)，連桿多用模鍛制造毛坯。連桿模鍛形式有兩種， 一種是體和蓋分開鍛造，另一種是將體和蓋鍛成體。整體鍛造的毛坯，需 要在以后的機械加工過程中將其切開，為保證切開后粗鏜孔余量的均勻，最 好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需 鍛造設(shè)備動力大和金屬纖維被切斷等問題，但由于整體鍛造的連桿毛坯具有 材料損耗少、鍛造工時少、模具少等優(yōu)點，故用得越來越多，成為連桿毛坯 的一種主要形式?？傊鞯姆N類和制造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成 本降低，性能提高。 1.3 連桿的加工工藝過程連桿的加工工藝過程 由上述技術(shù)條件的分析可知，連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度 的要求都很高，但是連桿的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給連桿的機械 加工帶來了很多困難，必須充分的重視。 (連桿機械加工工藝過程見加工工藝卡片) 連桿的主要加工表面為大、小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿 體和蓋的結(jié)合面及連桿螺栓孔定位面，次要加工表面為軸瓦鎖口槽、油孔、 4 大頭兩側(cè)面及體和蓋上的螺栓座面等。 連桿的機械加工路線是圍繞著主要表面的加工來安排的。連桿的加工路 線按連桿的分合可分為三個階段：第一階段為連桿體和蓋切開之前的加工； 第二階段為連桿體和蓋切開后的加工；第三階段為連桿體和蓋合裝后的加工。 第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準備精基準（端面、小頭孔和大頭外側(cè) 面） ；第二階段主要是加工除精基準以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工， 為合裝做準備的螺栓孔和結(jié)合面的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第三 階段則主要是最終保證連桿各項技術(shù)要求的加工，包括連桿合裝后大頭孔的 半精加工和端面的精加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前后來分， 合裝之前的工藝路線屬主要表面的粗加工階段，合裝之后的工藝路線則為主 要表面的半精加工、精加工階段。 1.4 連桿的加工工藝過程分析連桿的加工工藝過程分析 1.4.1 定位基準的選擇定位基準的選擇 在連桿機械加工工藝過程中，大部分工序選用連桿的一個指定的端面和 小頭孔作為主要基面，并用大頭處指定一側(cè)的外表面作為另一基面。這是由 于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、小頭孔的 中心距。這樣就使各工序中的定位基準統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。具體的 辦法是，如圖 1 所示：在安裝工件時，注意將成套編號標記的一面不 5 圖 1 連桿的定位方向 與夾具的定位元件接觸（在設(shè)計夾具時亦作相應(yīng)的考慮） 。在精鏜小頭 孔（及精鏜小頭襯套孔）時，也用小頭孔（及襯套孔）作為基面，這時將定 位銷做成活動的稱“假銷” 。當連桿用小頭孔（及襯套孔）定位夾緊后，再 從小頭孔中抽出假銷進行加工。 為了不斷改善基面的精度，基面的加工與主要表面的加工要適當配合： 即在粗加工大、小頭孔前，粗磨端面，在精鏜大、小頭孔前，精磨端面。 由于用小頭孔和大頭孔外側(cè)面作基面，所以這些表面的加工安排得比較 早。在小頭孔作為定位基面前的加工工序是鉆孔、擴孔和鉸孔，這些工序?qū)?于鉸后的孔與端面的垂直度不易保證，有時會影響到后續(xù)工序的加工精度。 在第一道工序中，工件的各個表面都是毛坯表面，定位和夾緊的條件都 較差，而加工余量和切削力都較大，如果再遇上工件本身的剛性差，則對加 工精度會有很大影響。因此，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對 于整個工藝過程的加工精度常有深遠的影響。連桿的加工就是如此，在連桿 加工工藝路線中，在精加工主要表面開始前，先粗銑兩個端面，其中粗磨端 面又是以毛坯端面定位。因此，粗銑就是關(guān)鍵工序。在粗銑中工件如何定位 呢？一個方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，粗銑一個端面后，翻 身以銑好的面定位，銑另一個毛坯面。但是由于毛坯面不平整，連桿的剛性 6 差，定位夾緊時工件可能變形，粗銑后，端面似乎平整了，一放松，工件又 恢復變形，影響后續(xù)工序的定位精度。另一方面是以連桿的大頭外形及連桿 身的對稱面定位。這種定位方法使工件在夾緊時的變形較小，同時可以銑工 件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度較好的平面。同時， 由于是以對稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。 1.4.2 加工階段的劃分和加工順序的安排加工階段的劃分和加工順序的安排 由于連桿本身的剛性差，切學加工時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，易產(chǎn)生變形。因此，在安排 工藝過程時，應(yīng)把各主要表面的的粗，精加工工序分開。這樣，粗加工產(chǎn)生的變形就可 以在半精加工中得到修；半精加工中產(chǎn)生的形變可以在精加工中得到修正，最終達到零 件的技術(shù)要求。 再工序安排上先加工定位基準，如端面加工的銑、磨工序防在加工過程的前面，然 后再加工孔，符合符合先面后孔的加工工序安裝原則。 連桿工藝加工過程可分為以下幾個方面： 1）粗加工階段 粗加工階段也是連桿體和連桿蓋合之前的加工階段：基準面的加工，包括輔助基準 面加工：準備連桿體及連桿蓋合并所進行的加工，如兩者對口面的銑、磨等 2）半精加工階段 半精加工階段也是連桿體和連桿蓋合并之后的加工，如精磨兩平面，半精鏜大頭孔 及孔口倒角等?？傊菫榫庸ご蟆⑿☆^孔做準備的階段。 3）精加工階段 精加工階段主要是最終保證連桿主要表面大、小頭孔全部達到圖樣要求的階段， 如珩磨大頭孔，精鏜小頭活塞銷軸承孔。 1.4.3 確定合理的夾緊方法確定合理的夾緊方法 既然連桿是一個剛性比較差的工件，就應(yīng)該十分注意夾緊力的大小，作 用力的方向及著力點的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形，以影響加 工精度。在加工連桿的夾具中，可以看出設(shè)計人員注意了夾緊力的作用方向 和著力點的選擇。在粗銑兩端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾 緊力的作用方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，既使有一些變 形，亦產(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會影響端面的平面度。夾緊力 通過工件直接作用在定位元件上，可避免工件產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。 在加工大小頭孔工序中，主要夾緊力垂直作用于大頭端面上，并由定位 元件承受，以保證所加工孔的圓度。在精鏜大小頭孔時，只以大平面（基面） 定位，并且只夾緊大頭這一端。小頭一端以假銷定位后，用螺釘在另一側(cè)面 夾緊。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形。 7 1.4.4 連桿主要面的加工連桿主要面的加工方法方法 采用粗銑、精銑工序，并將精磨工序安排在精加工大、小頭孔之前，以 便改善基面的平面度，提高孔的加工精度，這種方法的生產(chǎn)率較高。以基面 及小頭孔定位，它用一個圓銷（小頭孔） 。裝夾工件銑兩側(cè)面至尺寸，保證 對稱（此對稱平面為工藝用基準面） 。 1.4.5 連桿主要孔的加工方法連桿主要孔的加工方法 連桿大、小頭孔的加工是連桿機械加工的重要工序，它的加工精度對連 桿質(zhì)量有較大的影響。 小頭孔是定位基面，在用作定位基面之前，它經(jīng)過了鉆、鉸兩道工序。 鉆時以小頭孔外形定位，這樣可以保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差較小。 小頭孔在鉆、鉸后，在金剛鏜床上與大頭孔同時精鏜，達到 IT6 級公差 等級，然后壓入襯套，再以襯套內(nèi)孔定位精鏜大頭孔。由于襯套的內(nèi)孔與外 圓存在同軸度誤差，這種定位方法有可能使精鏜后的襯套孔與大頭孔的中心 距超差。 大頭孔經(jīng)過擴、粗鏜、精鏜、金剛鏜和珩磨達到 IT6 級公差等級。表面 粗糙度 Ra 為 1.6m，大頭孔的加工方法是在銑開工序后，將連桿與連桿體 組合在一起，然后進行精鏜大頭孔的工序。這樣，在銑開以后可能產(chǎn)生的變 形，可以在最后精鏜工序中得到修正，以保證孔的形狀精度。 連桿的螺栓孔經(jīng)過鉆、鉸工序。加工時以大頭端面、小頭孔及大頭一側(cè) 面定位。 為了使兩螺栓孔在兩個互相垂直方向平行度保持在公差范圍內(nèi)，在擴和 鉸兩個工步中用上下雙導向套導向。從而達到所需要的技術(shù)要求。 1.4.6 連桿體與連桿蓋的銑開工序連桿體與連桿蓋的銑開工序 剖分面（亦稱結(jié)合面）的尺寸精度和位置精度由夾具本身的制造精度及 對刀精度來保證。為了保證銑開后的剖分面的平面度不超過規(guī)定的公差 0.03mm ，并且剖分面與大頭孔端面保證一定的垂直度，除夾具本身要保證 精度外，鋸片的安裝精度的影響也很大。如果鋸片的端面圓跳動不超過 0.02 mm,則銑開的剖分面能達到圖紙的要求，否則可能超差。但剖分面本身的平 面度、粗糙度對連桿蓋、連桿體裝配后的結(jié)合強度有較大的影響。因此，在 8 剖分面銑開以后再經(jīng)過磨削加工。 1.5 夾具使用夾具使用 應(yīng)具備適應(yīng)“一面一孔一凸臺”的統(tǒng)一精基準。而大小頭定位銷是一次 裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準”情況，這時小頭定位銷應(yīng)做成活動的， 當連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進行加工。 保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時，夾具可考慮重復 定位情況，如采用夾具限制 7 個自由度（其是長圓柱銷限制 4 個，長菱形銷 限制 2 個） 。長銷定位目的就在于保證垂直度。但由于重復定位裝御有困難， 因此要求夾具制造精度較高，且采取一定措施，一方面長圓柱銷削去一邊， 另一方面設(shè)計頂出工件的裝置。 1.6 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 1.6.1 確定加工余量確定加工余量 用查表法確定機械加工余量： （根據(jù)機械加工工藝手冊第一卷 表 3.225 表 3.226 表 3.2 27） （1） 、平面加工的工序余量（mm） 單面加 工方法 單面 余量 經(jīng)濟精度工序尺寸表面粗 糙度 毛坯54812.5 粗銑4.4IT12() 320 . 0 0 43.6() 320 . 0 0 12.5 精銑 0.6IT10() 100 . 0 0 43() .20 . 0 36 . 0 3.2 則連桿兩端面總的加工余量為： A總= 2 1 n i i A =（A粗銑+A精銑+A粗磨+A精磨）2 =（1.5+0.6+0.3+0.1）2 =mm 0 55 . 0 5 （2） 、連桿鑄造出來的總的厚度為 H=43+=mm 0 55 . 0 5 0 55 . 0 48 9 1.6.2 確定工序尺寸及其公差確定工序尺寸及其公差 （根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導教程 表 229 表 234） 1） 、大頭孔各工序尺寸及其公差（鍛造出來的大頭孔為81 mm） 工序名稱 工序基本 余量 工序經(jīng)濟 精度 工序尺寸極限尺寸表面粗糙度 精鏜0.4 )(8 046 . 0 0 H 81+0.0 21/ 0 81 )(8 046 . 0 0 H 1.6 粗鏜2 )(12 30 . 0 0 H 80.6 80.6 )(12 30 . 0 0 H 12.5 擴孔5 78.6 78.6 ) 1( 2） 、小頭孔各工序尺寸及其公差 （根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導教程 表 229 表 230） 工 序名稱 工序基本 余量 工序經(jīng)濟精 度 工序尺寸 最小極限尺 寸 表面粗糙 度 精鏜0.2)(8 033 . 0 0 H.20)(20 033 . 0 0 1.6 鉸0.2)(9 052 . 0 0 H 8 . 19)( 8 . 19 052 . 0 0 6.4 鉆 鉆至 6 . 19 33 . 0 0 13H 6 . 19 33 . 0 0 6 . 19 12.5 1.7 各項加工數(shù)據(jù)的計算各項加工數(shù)據(jù)的計算 1、 加工小頭孔 (1) 鉆小頭孔 選用鉆床 Z3080 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.438(41)選取數(shù)據(jù) 鉆頭直徑 D = 19.6 mm 切削速度 V = 0.99 mm 切削深度 ap = 10 mm 進給量 f = 0.12 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/D = 945 r/min 根據(jù)表 3.130 按機床選取 n = 1000 r/min 10 則實際鉆削速度 V = Dn/（100060） = 1.04 m/s (2) 鉸小頭孔 選用鉆床 Z3080 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.481 選取數(shù)據(jù) 鉸刀直徑 D = 30 mm 切削速度 V = 0.22 m/s 切削深度 ap = 0.10 mm 進給量 f = 0.8 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/D = 140 r/min 根據(jù)表 3.131 按機床選取 n = 200 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（100060） = 0.32 m/s 2 、銑大頭兩側(cè)面 選用銑床 X62W 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.477(88)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑 D = 20 mm 切削速度 V = 0.64 m/s 銑刀齒數(shù) Z = 3 切削深度 ap = 2.5 mm af = 0.10 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/D = 611 r/min 根據(jù)表 3.174 按機床選取 n=750 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（100060） = 0.78 m/s 3 、銑開連桿體和蓋 選用銑床 X62W 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.479(90)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑 D = 63 mm 切削速度 V = 0.34 m/s 切削寬度 ae = 3 mm 銑刀齒數(shù) Z = 24 切削深度 ap = 2 mm af = 0.015 mm/r d = 40 mm 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/D = 103 r/min 根據(jù)表 3.174 按機床選取 n=750 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（100060） = 2.47 m/s 4 粗锪連桿兩螺栓底面 選用鉆床 Z3025 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.467 選取數(shù)據(jù) 锪刀直徑 D = 28 mm 切削速度 V = 0.2 m/s 锪刀齒數(shù) Z = 6 切削深度 ap = 3 mm 進給量 f = 0.10 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/D = 50.9 r/min 根據(jù)表 3.130 按機床選取 n = 750 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（100060） = 2.94 m/s 5 銑 15 槽 選用銑床 X62W 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.490 選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑 D = 63 mm 切削速度 V = 0.31 m/s 銑刀齒數(shù) Z = 24 切削深度 ap = 2 mm 11 切削寬度 ae = 0.5 mm af = 0.02 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/D = 94 r/min 根據(jù)表 3.174 按機床選取 n=100 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（100060） = 0.33 m/s 6 磨結(jié)合面 選用磨床 M7130 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.4170 選取數(shù)據(jù) 砂輪直徑 D = 40 mm 切削速度 V = 0.330 m/s 切削深度 ap = 0.1 mm 進給量 fr0 = 0.006 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/D = 157 r/min 根據(jù)表 3.148 按機床選取 n = 100 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（100060） = 0.20 m/s 7 、磨連桿蓋結(jié)合面 選用磨床 M7350 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.4170 選取數(shù)據(jù) 砂輪直徑 D = 40 mm 切削速度 V = 0.330 m/s 切削深度 ap = 0.1 mm 進給量 fr0 = 0.006 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/D = 157 r/min 根據(jù)表 3.148 按機床選取 n = 100 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（100060） = 0.20 m/s 8 鉆鉸螺栓孔 選用鉆床 Z3025 a)鉆鉸螺栓孔 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.438（41）選取數(shù)據(jù) 切削速度 V = 0.99 m/s 切削深度 ap = 5 mm 進給量 f = 0.08 mm/r 鉆頭直徑 D = 11.8 mm 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/D = 1910 r/min 根據(jù)表 3.130 按機床選取 n = 910 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（100060） = 0.99 m/s b）鉸螺栓孔 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.481 選取數(shù)據(jù) 鉸刀直徑 D = 12 mm 切削速度 V = 0.22 m/s 切削深度 ap = 0.10 mm 進給量 f = 0.2 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/D = 140 r/min 根據(jù)表 3.131 按機床選取 n = 200 r/min 則實際切削速度 V =Dn/（100060） = 0.127 m/s (3) 從連桿蓋上方給螺栓孔口倒角 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.467 選取數(shù)據(jù) 12 切削速度 V = 0.2 m/s 切削深度 ap = 3 mm 進給量 f = 0.10 mm/r Z = 8 根據(jù)表 3.130 按機床選取 n = 750 r/min 9 、粗鏜大頭孔 選用鏜床 T618 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.466 選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑 D = 80.6 mm 切削速度 V = 0.16 m/s 進給量 f = 0.30 mm/r 切削深度 ap = 3.0 mm 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 000v/D = 47 r/min 根據(jù)表 3.141 按機床選取 n = 800 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（100060） = 2.72 m/s 10 、大頭孔兩端倒角 選用機床 X62W 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.467 選取數(shù)據(jù) 切削速度 V = 0.2 m/s 切削深度 ap = 3 mm 進給量 f = 0.10 mm/r Z = 8 根據(jù)表 3.130 按機床選取 n = 750 r/min 11、精磨大頭兩平面（先標記朝上） 選用磨床 M7130 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.4170 選取數(shù)據(jù) 切削速度 V = 0.413 m/s 切削深度 ap = 0.10 mm 進給量 f = 0.006 mm/r 12 、精鏜小頭孔 選用鏜床 T2115 （2）根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.466 選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑 D = 16 mm 切削速度 V = 3.18 m/s 進給量 f = 0.10 mm/r 切削深度 ap = 1.0 mm 根據(jù)表 3.139 按機床選取 n = 2000 r/min 13 、精鏜大頭孔 選用鏜床 T2115 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.466 選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑 D = 65.4 mm 切削速度 V = 0.20 m/s 進給量 f = 0.2 mm/r 切削深度 ap = 1 mm 根據(jù)表 3.139 按機床選取 n = 1000 r/min 14 、小頭孔兩端倒角 選用機床 X62W 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.467 選取數(shù)據(jù) 切削速度 V = 0.2 m/s 切削深度 ap = 3 mm 13 進給量 f = 0.10 mm/r Z = 8 根據(jù)表 3.130 按機床選取 n = 750 r/min 1.8 連桿的檢驗連桿的檢驗 連桿在機械加工中要進行中間檢驗，加工完畢后要進行最終檢驗，檢驗 項目按圖紙上的技術(shù)要求進行。 1.8.1 觀察外表缺陷及目測表面粗糙度觀察外表缺陷及目測表面粗糙度 1.8.2 檢查主要表面的尺寸精度檢查主要表面的尺寸精度 用量缸表，在大頭孔內(nèi)分三個斷面測量其內(nèi)徑，每個斷面測量兩個方向， 三個斷面測量的最大值與最小值之差的一半即圓柱度。 1.8.3 檢驗主要表面的位置精度檢驗主要表面的位置精度 其中大，小頭孔軸心線在兩個互相平行垂直的方向的平行度用專用量具進行檢 測。 1.8.4 連桿螺釘孔與結(jié)合面垂直度的檢驗連桿螺釘孔與結(jié)合面垂直度的檢驗 制做專用垂直度檢驗心軸，其檢測心軸直徑公差，分三個尺寸段制做， 配以不同公差的螺釘，檢查其接觸面積，一般在 90%以上為合格，或配用塞 尺檢測，塞尺厚度的一半為垂直度公差值。 14 第二章第二章 工裝設(shè)計工裝設(shè)計 2.1 銑削分面夾具設(shè)計銑削分面夾具設(shè)計 由連桿工作圖可知，工件材料為 T450-10，年產(chǎn)量 20 萬件。根據(jù)設(shè)計任 務(wù)的要求，需設(shè)計一套銑剖分面夾具，刀具為硬質(zhì)合金端銑刀。 2.1.1 夾具的問題注意夾具的問題注意 本夾具主要作來銑剖分面，剖分面與小頭孔軸心線有尺寸精度要求，剖 分面與螺栓孔有垂直度要求和剖分面的平面度要求。由于本工序是粗加工， 主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。 2.1.2 夾具設(shè)計夾具設(shè)計 1) 定位基準的選擇 由零件圖可知，在銑剖分面之前，連桿的兩個端面、小頭孔及大頭孔的 兩側(cè)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 19.8H8 小頭孔與連桿的端面為基準。連桿上蓋以基面（無標記面） 、 凸臺面及側(cè)面定位，連桿體以基面和小頭孔及側(cè)面定位，均屬于完全定位。 2) 夾緊方案 由于零件小，所以采用開口墊圈的螺旋夾緊機構(gòu)，裝卸工件方便、迅速。 3) 夾具體設(shè)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： 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： 15 P= 242 . 0 2250 a = 242 . 0 2 2250 =1902.538N 銑剖分面夾具體圖 夾緊力的計算：由機床夾具設(shè)計手冊 （表 1-2-25）得： 用扳手的六角螺母的夾緊力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力： F=70N，夾緊力：W0=5380N 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面。剖分面對連 接螺栓孔中心線有垂直度要求（垂直度允差 0.08） ；對連桿體小頭孔有中心 距 1900.1 要求；對剖分面有 0.025 的平面度要求。所以本工序的工序基準： 連桿上蓋為螺母座面，連桿體為小頭孔中心線，其設(shè)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(yīng)尺寸的平均值，公差取相應(yīng)公差的三分之一（通常取 1/51/3） 。故此尺寸 為 190.30.010。 （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(jié)構(gòu)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 19.8。公差與本零件在工作時與其相配孔 的尺寸與公差相同，即為 19.8 0 012 . 0 。 （3）小頭孔的確定 考慮到配合間隙對加工要求中心距 1900.1 影響很大，應(yīng)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 19.8 033 . 0 0 。 5) 定位誤差分析 對于連桿體剖分面中心距 1900.1 的要求，以 19.8 033 . 0 0 的中心線 為定位基準，雖屬“基準重合” ，無基準不重合誤差，但由于定位面與定位 16 間存在間隙，造成的基準位置誤差即為定位誤差，其值為： Dw=D+d+min =0.033+0.012+0 =0.045 mm Dw剖分面的定位誤差 D工件孔的直徑公差 d定位銷的直徑公差 min孔和銷的最小保證間隙 此項中心距加工允差為 0.2mm,因此工件在加工過程中能夠保證加工精度 要求。 連桿上蓋剖分面的尺寸要求，螺母座面（工藝基準）為加工面的工 序基準，同時亦為第一定位基準，對加工剖分面來說，它與工序基準的距離 及相應(yīng)的平行度誤差只取決于基準在夾具中位置。因為工序基準同時為定位 基準，即基準重合，沒有基準不重合誤差。基準位置誤差為零。所以對加工 剖分面來說，定位誤差為零。即當基準重合時，造成加工表面定位誤差的原 因是定位基準的基準位置誤差。 2.2 擴大頭孔夾具擴大頭孔夾具 由連桿工作圖可知，連桿材料為 T450-10，年產(chǎn)量 20 萬件。根據(jù)指導老 師的要求，需設(shè)計一套擴大頭孔夾具。為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量， 降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。 2.2.1 夾具的注意問題夾具的注意問題 本夾具主要用來擴 78.6 的大頭孔，大頭孔的軸心線相對于小頭孔軸心 線有一定的尺寸精度要求。由于本工序是粗加工，在加工本道工序時，主要 應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。 2.2.2 夾具設(shè)計夾具設(shè)計 1) 定位基準的選擇 由零件圖可知，在粗加工大頭孔之前，連桿的兩個端面，小頭孔及大頭 17 孔的兩側(cè)面都已加工，且表面粗糙度要求較高。為了使定位誤差為零，按基 準重合原則選 19.8h7 定位銷與基面為定位基準，定位銷限制 2 個自由度， 基面限制工件 3 個自由度，大頭孔的外側(cè)面限制工件 1 個自由度，屬完全定 位。由于生產(chǎn)批量大，為了提高加工效率，縮短輔助時間，準備采用手動式 滑柱鉆模，采用了常用的圓錐自鎖裝置，裝卸工件方便、迅速。 2) 夾緊方案 由于所加工的零件比較小，夾具的夾緊力與加工零件時的軸向力方向相 同，為了裝卸工件方便，采用手動式滑柱鉆模。加工的大頭孔為通孔，沿 Z 方向的位移自由度可不予限制，但實際上以工件的端面定位時，必須限制該 方向上的自由度。故應(yīng)按完全定位設(shè)計夾具。 滑柱式是一種帶有升降鉆模板的通用可調(diào)夾具，它由鉆模板、三根滑柱、 夾具體和傳動、鎖緊機構(gòu)所組成。使用時，轉(zhuǎn)動手柄，經(jīng)過齒輪齒條的傳動 和左右滑柱的導向，便能順利的帶動鉆模板升降，將工件夾緊或松開。鉆模 板在夾緊工件或升降至一定高度后，必須自鎖。自鎖機構(gòu)的種類很多，但用 得最廣泛的是圓錐鎖緊機構(gòu)。 3) 夾具體設(shè)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。擴大頭孔夾具體圖如下： 擴大頭孔夾具體圖 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 由于本工序主要是粗加工大頭孔，所以只對夾具的定位穩(wěn)定性進行計算， 18 及夾緊力和鉆削力的計算。 擴孔時的切削力計算： 根據(jù)（機械加工工藝手冊 李洪 主編 ）表 2.4-69 擴孔時的切削力為： F kfdF 7 . 0 0 2 . 6181 . 9 2 . 13 . 16 2 . 6181 . 9 7 . 0 N.m 136.5194 夾緊力的計算： 根據(jù)（機床夾具設(shè)計手冊 第三版 王光斗 王春福 主編）表 1-3-11 4/ 2 00 pdQ 4/306214 . 3 2 =90526 N 在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)。 安全系數(shù) 4321 KKKKK 式中：基本安全系數(shù)；取 1.5 1 K 加工性質(zhì)系數(shù)；取 1.1 2 K 刀具鈍化系數(shù)；取 1.1 3 K 斷續(xù)切削系數(shù)；取 1.1 4 K 則KFF 136.51941 . 11 . 11 . 15 . 1 N093.10370 鉆削力小于夾緊力 ，所以該夾緊裝置可靠。 F 0 Q 5) 定位誤差分析 定位元件尺寸及公差的確定： 本夾具的主要定位元件為一固定定位銷，結(jié)構(gòu)簡單，但不便于更換。該 定位銷尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時與其相配孔的尺寸公差相同，即 為 19.8h7. 對于連桿體剖分面中心距 850.1 的要求，以 19.8 033 . 0 0 的中心線 為定位基準，雖屬“基準重合” ，無基準不重合誤差，但由于定位面與定位 19 間存在間隙，造成的基準位置誤差即為定位誤差，其值為： Dw=D+d+min =0.033+0.012+0 =0.045 mm Dw剖分面的定位誤差 D工件孔的直徑公差 d定位銷的直徑公差 min孔和銷的最小保證間隙 此項中心距加工允差為 0.2mm,因此工件在加工過程中能夠保證加工精度 要求。 大頭孔兩側(cè)面對中心距的要求：擴大頭孔時，限制 Z 軸的轉(zhuǎn)動是一 擋板（工序基準） ，同時亦為第一定位基準，對加工大頭孔來說，它與工序 基準的距離及相應(yīng)的平行度誤差只取決于工序基準在夾具中的位置。因為工 序基準同時為定位基準，即基準重合，沒有基準不重合誤差。即基準位置誤 差為零，定位誤差為零。 參考文獻參考文獻: 1 機械制造工藝學. 鄭本修主編 機械工業(yè)出版社， 2 先進制造技術(shù) 王隆太主編 機械工業(yè)出版社 3 機械制造工程專業(yè)英語 章躍主編 機械工業(yè)出版社 4 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 李益民主編 機械工業(yè)出版社 5 機械設(shè)計基礎(chǔ) 揚可楨 程光蘊主編 高等教育出版社 6 機床夾具設(shè)計 肖繼德 陳寧平主編 機械工業(yè)出版社 20 致致 謝謝 首先衷心感謝張麗萍老師，論文的選題、研究的方向和設(shè)計內(nèi)容都得到 張老師的精心指導與熱情的幫助。張老師嚴謹細致的作風，豐富的理論知識 給了我很深的啟迪，使我受益匪淺。 我的論文是在你悉心指導和嚴格要求下完成的，我的每一點進步和提高 都得益于教授你的指導、鼓勵、影響和支持；同時也使我在思維方法、工作 作風以及學習態(tài)度方面得到進步。 感謝所有關(guān)心和幫助過我的老師們、同學們！