課程設(shè)計連桿蓋夾具設(shè)計說明書

課程設(shè)計院 別： 機電學(xué)院 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 日 期： 2011年5月 目錄機床夾具設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書2序言3一、零件的分析31、零件的生產(chǎn)類型32、零件的工藝分析4二、工藝規(guī)程設(shè)計51、毛坯的選擇及毛坯的余量確定52、基準的選擇63、制定工藝路線64、工序內(nèi)容設(shè)計8三、銑床夾具設(shè)計121、設(shè)計任務(wù)122、夾具方案分析122.1工件的定位方案分析122.2加緊方案分析132.3夾具體設(shè)計14四、設(shè)計小結(jié)15參考文獻16機床夾具設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書一設(shè)計題目： 設(shè)計連桿蓋銑下地面（連桿蓋與連桿體的剖分面）專用夾具設(shè)計（生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批量）二設(shè)計要求：（上交電子文件和紙資文件）零件圖 1張工序圖 1張專用夾具裝配圖 1張夾具體零件圖 1張課程設(shè)計說明書 1份三、時間：二周(20102011學(xué)年度第二學(xué)期的第十四、十五周)四、設(shè)計步驟及要求：第一部分 檢驗、分析1檢驗、分極零件圖 繪制零件圖，分析視圖是否完整，是否有不合理之處2零件技術(shù)經(jīng)濟分析哪些面是重要表面，哪些面的技術(shù)要求較高，哪些面有位置精度要求第二部分 制定工藝路線1毛坯的選擇及毛坯余量確定2、基準的選擇3制定工藝路線，填寫工藝過程卡第三部分夾具的設(shè)計1確定加工部位，分析技術(shù)要求2確定定位方案1）.選擇定位元件，包括尺寸和公差2）.分析定位的合理性，判斷有無欠定位和過定位3確定夾緊方案，選擇夾緊元件和夾緊結(jié)構(gòu)第四部分夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計1. 夾具體及其它零件設(shè)計，確定夾具詳細結(jié)構(gòu)。2. 定位誤差計算第五部分夾具體繪制總裝圖繪制，零件圖繪制序言本課程設(shè)計是在學(xué)完了機械制造技術(shù)基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課的基礎(chǔ)上進行的。本設(shè)計是根據(jù)學(xué)生的實際能力以及結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展趨勢綜合考慮而做的，主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運用學(xué)過的知識，獨立地分析和擬定一個零件的合理工藝路線，初步具備設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力，能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運用夾具設(shè)計的基本原理和方法。學(xué)會擬定夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生熟悉和應(yīng)用各種手冊、圖片、設(shè)計表格等技術(shù)資料，以便掌握從事工藝文件的方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生解決工藝問題的能力。由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請老師給予指教。一、零件的分析1、零件的生產(chǎn)類型根據(jù)所給要求，以確定，本兩件加工屬大批量生產(chǎn)。2、零件的工藝分析圖1.連桿蓋零件圖此零件為連桿合件之一連桿蓋，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來加工小頭孔。在小頭孔中間的大的溝槽需要用R67mm刀具去加工，同樣在加工大頭孔內(nèi)表面的溝槽時也要用特殊的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，其外形可不再加工，根據(jù)GB/T 6414-1999的規(guī)定，鑄件尺寸公差代號為CT公差等級分為16級，由于零件的輪廓尺寸不大，形狀不是很復(fù)雜，為大批量生產(chǎn)，從減少加工難度來說，經(jīng)查機制工藝手冊，毛坯采用鑄造成型。2.連桿小頭孔對A基準的平行度公差為0.01mm。3.大頭孔兩端的臺階面對B基準的對稱度公差為0.3mm。4.小頭孔中間的溝槽，對基準B的對稱度為0.2mm。5.鑄件毛坯需要經(jīng)過人工時效處理。6.材料 QT450-10 。7.連桿大小頭孔平行度的檢驗，可采用穿入專用心軸，在平臺上用等高的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兩端的差值，其差值一半即為平行度誤差。二、工藝規(guī)程設(shè)計1、毛坯的選擇及毛坯余量確定在各類機械中，連桿蓋為為傳動件,由于其在工作時處于運動中，經(jīng)常受沖擊和高壓載荷，要求具有一定的強度和韌性。該零件的材料選擇QT450-10，零件的輪廓尺寸不大，形狀不是很復(fù)雜，為成批量生產(chǎn)模型，從減少加工難度來說，經(jīng)查機制工藝手冊，毛坯采用鑄造成型。 因為零件形狀并不復(fù)雜，但為減小加工時的切削用量和提高生產(chǎn)效率，節(jié)約毛坯材料，毛坯形狀可以與零件形狀接近。即外形做成臺階形，內(nèi)部孔鑄造出。 確定機械加工余量，及毛坯尺寸： 1）確定機械加工余量 （1）鑄件質(zhì)量：零件表面無明顯的裂紋等缺陷。 （2）加工精度：零件除孔以外的各表面為一般加工精度。 (3) 機械加工余量。根據(jù)鑄件質(zhì)量、形狀，以及各個加工部位的要求毛坯尺寸和余量如下表：毛坯尺寸和余量加工表面基本尺寸mm毛坯尺寸mm單邊總加工余量mm小頭孔直徑 20 105大頭孔直徑 81 705.5零件厚度43461.5大頭孔兩端深度3.501.75鑄造圓角R3-R52、基準的選擇該零件是帶孔的盤狀零件，孔是其設(shè)計基準，為避免由于基準不重合而產(chǎn)生誤差，應(yīng)選孔為定位基準，即選81+0.021 0mm孔及一端面為加工精基準。由連桿蓋有孔、溝槽等都需加工，而孔作為精基準應(yīng)先加工，因此選外圓及一端面為粗基準。3、制定工藝路線1）.表面加工方法的確定 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:毛坯的兩端面應(yīng)該互為基準加工，表面粗糙度為Ra3.2，需粗銑-半精銑。 大頭孔81+0.021 0mm：內(nèi)表面粗糙度為Ra1.6，需進行粗鏜-精鏜。小頭孔20+0.023 0mm：內(nèi)表面粗糙度為Ra1.6，需進行擴-半精鉸。大頭孔內(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。兩臺階面:底面為Ra6.3，側(cè)面為Ra1.6，故采用粗銑臺階面后，對側(cè)面進行精銑并保證距離尺寸94 0 +0.02mm，以及對稱度0.3mm A。兩個螺紋孔的加工：鉆-鉸孔。小頭孔的大溝槽采用R67mm的成型銑刀去加工。大頭孔內(nèi)表面的溝槽采用R25的砂輪磨削。小頭孔里面的溝槽用精細的鏜刀加工。3）.確定工藝路線 連桿的加工工藝路線一般是先進行外形的加工，再進行孔、槽等加工。連桿的加工包括各側(cè)面和端面的加工。按照先加工基準面及先粗后精的原則，連桿蓋加工可按下面工藝路線進行。工序1：鑄造毛坯。工序2：無損探傷，查是否有夾渣，氣孔，疏松等缺陷。工序3：清理毛刺、飛邊，涂漆。工序4：人工時效處理。工序5: 精銑連桿大小頭兩平面，互為基準（加工中多翻轉(zhuǎn)幾次）至尺寸43-0.20 -0.36 mm。工序6：粗鏜大小頭孔，分別為780.05mm, 170.05mm.工序7：選擇一個面為基面，以基面定位，精鏜大頭孔到81+0.021 0mm。并定其軸線為基準A。工序8：以大頭孔、基面定位，借助側(cè)面裝夾工件，精鏜小頭孔至20+0.023 0mm。并保證中心距為85+0.1 0mm，以及對基準A的平行度為0.01mm。工序9：磨大頭孔內(nèi)表面的溝槽，砂輪為R25mm，磨削深度2.5mm。車倒角1*45度。工序10：以基面、連桿體側(cè)面和分割面裝夾工件，銑削兩個臺階面，保證臺階面的距離為94 0 -0.023mm，深度8.5+0.05 0mm，以及對基準A的對稱度為0.3mm。工序11：鉆兩邊的底孔10mm，保證中心距為1100.15。工序12：由鉗工鉸孔2-M12-6H。工序13：以連桿臺階面、基面定位裝夾，銑削溝槽 寬15+0.15 +0.05mm，R67mm的盤形銑刀。對基準B的對稱度為0.2mm。工序14：用精細的鏜刀鏜內(nèi)溝槽 直徑21+0.28 0mm，寬1.1+0.12 0 mm，兩溝槽距離37+0.15 0mm。工序15：車倒角0.5*45度。工序16：檢查各個部分的尺寸和精度。工序17：組裝入庫。4、工序內(nèi)容設(shè)計1) 選擇加工設(shè)備與工藝裝備。 (1) 選擇機床。 a.工序9、15、是車倒角。該零件外廓尺寸不大，選用CA6140臥式車床即可。 b.工序5、10為粗銑、半精銑、精銑。由于加工的零件輪廓尺寸不大，故宜在普通銑床就可以。選用立式銑床X5020B型銑床。c.工序6、7、8為粗鏜、精鏜。從加工要求及尺寸大小考慮，選用臥式鏜床T611A。 d.工序9是用50mm的砂輪去磨，需要組合夾具，用內(nèi)圓磨床考慮到孔的大小用M2110內(nèi)圓磨床。e.工序10因為要將連桿鋸斷，工件尺寸不是很大，用臥式銑床X6012。f.工序11 鉆孔考慮孔的尺寸等技術(shù)要求，采用立式鉆床Z5125A。g.工序13考慮到加工位置和技術(shù)要求需要用臥式銑床X6012。h.工序14加工內(nèi)溝槽，用微型鏜刀加工，由于是回轉(zhuǎn)體 采用車床CA6140。 (2) 夾具。組合夾具和普通的三抓、四爪卡盤就可以。 (3) 選擇刀具。在工序9需用到R25mm的砂輪。工序15需要刃口小于1.1mm的細小鏜刀。 (4) 選擇量具。本零件屬于大批量生產(chǎn)，采用通用量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的精確度選擇；二是按計量器具的測量方法極限誤差選擇。 a.各工序的量具見下表 工序加工面尺寸尺寸公差 量 具5、9、14、15430.16分度值0.02，測量范圍0150游標卡尺678、170.05普通游標卡尺7、8、12810.021分度值0.001，測量范圍0150游標卡尺 b.選擇加工槽所用量具。均可選用分度值0.02mm，測量范圍0150mm游標卡尺進行測量。 2）確定工序尺寸 (1)確定圓柱面的工序尺寸。查表可以得出該零件圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度見下表加工表面工序雙邊余量/mm工序尺寸及公差/mm表面粗糙度/粗半精 精 粗半精精粗半精精毛坯兩側(cè)面1.50.543.5+0.02 -0.0243-0.20 -0.366.33.2大頭孔2.50.580+0.05 -0.0581+0.021 06.31.6小頭孔2.50.519.5+0.33 -0.0520+0.023 06.31.6臺階側(cè)面0.594 0 -0.0231.6臺階底面3.53.5+0.05 06.3根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和零件結(jié)構(gòu)選擇毛坯：零件毛坯材料選擇為QT450-10, 生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。毛坯兩側(cè)面的加工余量：鑄造件的機械加工余量查表機械加工工藝手冊表2.35，其單邊余量規(guī)定為：1 mm精銑兩側(cè)面：參照機械加工工藝手冊表2.339，其余量值規(guī)定為0.5mm鑄造毛坯的基本尺寸為根據(jù)機械加工工藝手冊表2.3-11,鑄件尺寸公差等級選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差為粗銑外圓根據(jù)機械制造工藝學(xué)表1-9，選得經(jīng)濟精度為IT12，再查互換性與技術(shù)測量表1-8和表1-10查的公差為-300零件基本尺寸為： 43零件粗銑后的尺寸：462=44mm零件精銑后的尺寸：441=43mm精銑后的尺寸與零件圖的尺寸相同：mm大頭孔的加工余量：鑄造件的機械加工余量查表機械加工工藝手冊表2.35，其單邊余量規(guī)定為：2.5mm精車孔：參照機械加工工藝手冊表2.343，其余量值規(guī)定為0.5mm鑄造毛坯的基本尺寸為根據(jù)機械加工工藝手冊表2.3-11,鑄件尺寸公差等級選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差為粗車端面根據(jù)機械制造工藝學(xué)表1-9，選得經(jīng)濟精度為IT9，再查互換性與技術(shù)測量表1-8和表1-10查的公差為-100零件基本尺寸為： 毛坯的名義尺寸為： 粗車后的尺寸： 精車后的尺寸應(yīng)與圖紙要求尺寸相同： 81mm小頭孔的加工余量：鑄造件的機械加工余量查表機械加工工藝手冊表2.35，其單邊余量規(guī)定為：2.5mm精車內(nèi)孔：參照機械加工工藝手冊表2.348，其余量值規(guī)定為粗車內(nèi)孔根據(jù)機械制造工藝學(xué)表1-9，選得經(jīng)濟精度為IT12，再查互換性與技術(shù)測量表1-8和表1-10查的公差為250零件基本尺寸為： 毛坯的名義尺寸為： 所以工序尺寸為：粗車后的尺寸： 精車后的尺寸應(yīng)與圖紙要求尺寸相同： 20mm臺階底面銑臺端面：參照機械加工工藝手冊第1卷表3.2-23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2-27粗銑平面時厚度偏差取。精銑臺階面使其加工尺寸為零件基本尺寸：134mm鉆孔： 加工孔1/8_12管牙螺紋。毛坯為實心，不沖孔。參照機械加工工藝手冊表2.3-71，現(xiàn)確定其余量為：g.確定銑小頭溝槽的工序尺寸。精銑可達到要求，則該工序尺寸：槽寬15+0.15 +0.05mm，槽深R67。粗銑時，為半精銑留有加工余量：槽寬雙邊余量為2mm，槽深余量為2mm。則粗銑的工序尺寸：槽寬為13mm，槽深為R65mm的圓。將以上結(jié)果填入機械加工工序卡內(nèi)。三、銑床夾具設(shè)計1、設(shè)計任務(wù)此次設(shè)計主要分為兩部分，一是對零件的機加工進行工藝規(guī)程設(shè)計，二是對工序進行專用夾具設(shè)計。此次夾具設(shè)計選擇連桿蓋臺階面下端面加工進行專用夾具設(shè)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(yīng)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(yīng)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(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81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20定位。因為大小孔軸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(gòu)固定，所以連桿蓋以大小頭孔及側(cè)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81,沒有相應(yīng)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”，如下圖所示：而小頭孔用定孔芯軸定位，元件如下圖所示：2.2夾緊方案分析由于零件小，所以采用有壓緊手柄機構(gòu)的螺母壓緊機構(gòu)與壓板，裝卸工件方便、迅速。加緊機構(gòu)用壓緊手柄機構(gòu)與壓塊，如下圖所示：2.3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：P=1902.538N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臺階面。臺階底面對連接螺栓孔中心線應(yīng)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(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850.015。（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20。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20 0 -0.012。（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(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(dǎo)向，不致造成裝工件困難。故確定小頭定位孔的孔徑為20+0.023 0。5) 定位誤差分析對于連桿體蓋剖分臺階面深度8.5+0.05 0的要求，以20+0.023 0的中心線為定位基準，而其設(shè)計基準為大頭孔軸心線，屬“基準不重合”，基準不重合誤差jb=0.1，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：Dw=0.1+D+d+min=0.1+0.023+0.012+0=0.135 mmDw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因此工件在加工過程中能夠保證加工精度要求。四、設(shè)計小結(jié)此次機械設(shè)計制造工藝及機床夾具課程設(shè)計主要是對連桿蓋加工工藝規(guī)程與夾具設(shè)計，在設(shè)計過程中要通過對零件進行分析，選擇基準，擬定合理的工藝路線，再次選擇加工設(shè)備及切削用量，即而確定主要表面不同加工時的工序尺寸及公差，填寫過程卡，工序卡，通過相關(guān)文獻手冊的查閱，擬定合理的工件定位方案，并分析夾具方案，對刀方案的確定，設(shè)計出一套針對于工件銑削臺階底面定位專用夾具，并完成對夾具體裝配圖，零件圖的繪制。通過本次的課程設(shè)計，我將學(xué)到的理論知識，應(yīng)用于實踐，學(xué)以致用，從中受益匪淺，使我明白了對零件加工時的流程，并大致了解了對相關(guān)標準件的查找及繪制，我更從此次設(shè)計中學(xué)到一絲不茍的工作作風，嚴謹，細致的工作態(tài)度。在此要感謝在我課程設(shè)計過程中給我關(guān)心和幫助的老師同學(xué)們，謝謝！參考文獻1李旦等.機床專用夾具圖冊.哈爾濱.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2005.2孫己德.機床夾具圖冊.北京.機械工業(yè)出版社.1984.3王啟平.機床夾具設(shè)計.哈爾濱.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2005.4吳拓等.機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo).北京.機械工業(yè)出版社.2005.5孫麗媛.機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導(dǎo).北京.冶金工業(yè)出版社.2002.18