連桿零件加工工藝和專用鉆床夾具的設(shè)計(jì)論

第 1 章 弓 I 言 . 1 第 2 章連桿零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制 . 1 2.1 連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2.2 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 . 3 2.3 連桿零件的分析 . 5 2.4 毛坯的選擇及毛坯制造方法 . 5 2.5 工藝過(guò)程的安排設(shè)計(jì) . 8 2.5.1 定位基面的選擇 . 8 2.5.2 連桿零件表面加工方法 . 9 2.5.3 制定工藝路線 . 9 2.5.4 選擇加工設(shè)備及工藝裝備 . 10 2.5.5 連桿的檢驗(yàn) 2.5 加工工序尺寸及切削用量的計(jì)算 . 11 2.6 時(shí)間定額的計(jì)算 . 15 第 3 章連桿零件的夾具設(shè)計(jì) . 17 3.1 專用夾具的概述及組成 3.1 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本要求和一般步驟 . 20 3.1.1 對(duì)專用夾具的基本要求 . 20 3.1.2 專用夾具設(shè)計(jì)步驟 . 20 3.2.1 對(duì)零件工序的加工要求分析 22 3.2 連桿零件的鉆床夾具設(shè)計(jì) . 22 322 確定夾具類型 3.3 擬訂定位方案和選擇定位元件 . 23 3.4 繪制夾具總裝圖 . 25 第 4 章總 結(jié) . 錯(cuò)誤！未定義書簽。 參考文獻(xiàn) . 錯(cuò)誤！未定義書簽。 致謝 . 錯(cuò)誤！未定義書簽。23 第 1 章引言 工作對(duì)于每一位即將畢業(yè)的畢業(yè)生來(lái)說(shuō)都是非常重要的，它對(duì)我們 以后走上工作崗位很有幫助。對(duì)于我們機(jī)電專業(yè)來(lái)說(shuō)，在以后的工作中 經(jīng)常要做關(guān)于夾具的設(shè)計(jì)工作，在這里，我以連桿零件為例，對(duì)它的工 藝過(guò)程和夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)。做畢業(yè)設(shè)計(jì)可以把以前所學(xué)的知識(shí)加以綜合運(yùn) 用，起到鞏固學(xué)到的知識(shí)的作用，從而提高分析，解決問題的能力。因 此，認(rèn)真的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)是很有必要的。機(jī)械制造工藝規(guī)程的制定需選 擇機(jī)械加工余量，機(jī)械加工余量的大小，不僅影響機(jī)械零件的毛坯尺寸， 而且也影響工藝裝備的尺寸，設(shè)備的調(diào)整，材料的消耗，切削用量的選 擇，加工工時(shí)的多少。因此，正確的確定機(jī)械加工余量，對(duì)于節(jié)約金屬 材料，降低刀具損耗，減少工時(shí)，從而降低產(chǎn)品制造成本，保證加工質(zhì) 量具有十分重要的意義。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，廣泛的收集各種資料及標(biāo) 準(zhǔn)，課程設(shè)計(jì)中另一個(gè)重要的設(shè)計(jì)為專用夾具的設(shè)計(jì)。專用夾具的設(shè)計(jì) 是為了特殊加工工序的技術(shù)要求的加工。夾具是機(jī)械制造廠使用的一種 工藝裝備，分為機(jī)床夾具、焊接夾具、裝配夾具及檢驗(yàn)夾具等。各種金屬 切削機(jī)床上用于裝夾工件的工藝裝備，稱機(jī)床夾具，如車床上使用的三 爪自定心卡盤、銑床上使用的平口虎鉗等。 第二章連桿零件機(jī)械加工工藝規(guī)程 1.1 連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一， 它在柴油機(jī)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(dòng)而帶動(dòng)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(dòng)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 孔用螺栓和螺母和曲軸裝在一起。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(lái) 補(bǔ)償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷和活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯 套， 以減少小頭孔和活塞銷的磨損， 同時(shí)便于在磨損后進(jìn)行修理和更換。 在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)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(qiáng)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(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)稱分布在連 桿中截面的兩側(cè)。考慮到裝夾、安放、搬運(yùn)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(dòng)機(jī) 工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把氣缸體下部的潤(rùn)滑油飛濺到小頭頂端 的油孔內(nèi)，以潤(rùn)滑連桿小頭襯套和活塞銷之間的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副。 連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來(lái)，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍?的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機(jī)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(gè)：（1）連桿大端中心面和小端中心面相對(duì)連桿桿身中心面 的對(duì)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 孔和接合面的垂直度 2.1 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對(duì)生產(chǎn)組織和零件加工工藝過(guò)程起著重要的作用， 它決定了各工序所需專業(yè)化和自動(dòng)化的程度，以及所選用的工藝方法和 工藝裝備。 零件生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計(jì)算。 N=Qn ( 1+a%)( 1+b%) 式中 a-備品率 b- 廢品率 n- 每件產(chǎn)品中該種零件的數(shù)量 Q- 產(chǎn)品的計(jì)劃期內(nèi)產(chǎn)量 N- 零件的計(jì)劃期內(nèi)產(chǎn)量 根據(jù)教材中生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型及產(chǎn)品大小和復(fù)雜程度的關(guān)系，確 定其生產(chǎn)類型。 圖 2-1，為某產(chǎn)品上的一個(gè)連桿零件。該產(chǎn)品年產(chǎn)量為 6000 臺(tái)。設(shè) 其備品率為 30%，機(jī)械加工廢品率為 0.2%，每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量為 1 件，現(xiàn)制定該連桿零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程。 圖 2-1 連桿零件工件 N=Qn ( 1+a%) ( 1+b%) =6000 x1x ( 1+30%) ( 1+0.2% ) =7815.6 件 / 年 連桿零件的年產(chǎn)量為 715.6 件，現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于輕型機(jī)械，根據(jù) 生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系查閱參考文獻(xiàn)，確定其生產(chǎn)類型為大量生 大量生產(chǎn)的工藝特征： 零件的互換性：是指制成同一規(guī)格的零件部件，不需進(jìn)行任何挑選、 調(diào)整或修配，就能裝到機(jī)器上取，并符合規(guī)定的設(shè)計(jì)性能要求。具有廣 泛的互換性，少數(shù)裝配精度較高處，采用分組裝配法和調(diào)整法 1. 毛坯的制造方法和加工余量：廣泛采用金屬模機(jī)器造型，鑄或其 他有效方法。所要求的毛坯精度高，則零件的加工余量小。 2. 機(jī)床設(shè)備及其布置形式：廣泛采用有效專用機(jī)床及自動(dòng)機(jī)床，按 流水線和自動(dòng)排列設(shè)備。 3. 工藝裝備：廣泛采用高效夾具，復(fù)合刀具，專用量具或自動(dòng)檢驗(yàn) 裝置，靠調(diào)整法達(dá)到精度要求。 4. 對(duì)工人的技術(shù)要求：對(duì)調(diào)整工的技術(shù)水平要求高，對(duì)操作工的技 術(shù)水平要求較低。 2.2 零件的分析 （1） 加工表面的尺寸精度和形狀精度。 （2） 主要加工表面之間的相互位置精度。 （3） 加工表面的粗糙度及其他方面的表面質(zhì)量要求。 （4） 熱處理及其他要求。 連桿零件的圖樣的視圖正確，完整，尺寸，公差及技術(shù)要求齊全。 但基準(zhǔn)孔14H8mm 要求 Ra1.6 卩 m 比較高，需要絞孔。本零件的兩大小頭 孔的加工并不困難。根據(jù)零件的技術(shù)要求，其大小頭孔的兩中心的平行 度要求比較高，達(dá)0.08mm，因此在加工時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)一夾具來(lái)保證兩孔中 心的平行度要求。另外就是該零件的油槽加工，分析該小孔是做油孔之 用，位置精度不需要太高，只要鉆至溝槽之內(nèi)，即能使油路暢通就行。 再就是銑小頭孔上十字形通槽，需要設(shè)計(jì)一夾具來(lái)加工。 2.3 選擇毛坯及毛坯制造方法 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(qiáng)度。因此， 連桿材料一般采用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼；如 45 鋼、55 鋼、40Cr、40CrMnB 等。近年來(lái)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)和使用，使粉末冶金件的 密度和強(qiáng)度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個(gè)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(duì)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(jìn)的毛坯制造方法的可能性來(lái)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一體。 整體鍛造的毛坯，需要在以后的機(jī)械加工過(guò)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(duì)于分體 鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動(dòng)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(shí)少、模具少等優(yōu) 點(diǎn)，故用得越來(lái)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) 根據(jù)零件用途確定毛坯類型。 (2) 根據(jù)批量(生產(chǎn)綱領(lǐng))確定毛坯制造方法。 (3) 根據(jù)手冊(cè)查定表面加工余量及余量公差。 根據(jù)技術(shù)要求，零件材料為 ZG310 570，即鑄造碳鋼。如表 2-1。 按 GB/T5613 1995 規(guī)定，鑄鋼牌號(hào)用“鑄”和“鋼”兩字漢語(yǔ)拼音首位 字母“ ZG”后加工兩組數(shù)字表示。 毛坯的制造方法： 根據(jù)毛坯的材料，生產(chǎn)類型，生產(chǎn)綱領(lǐng)及零件的復(fù)雜程度，毛坯可 采用鑄成型。 零件并不復(fù)雜，因此毛坯可以和零件的形狀盡量接近。兩孔可不必 鍛出，直接加工。 通過(guò)查加工余量表，得兩端面的總加工余量為 3mm 毛坯尺寸可以通 過(guò)加工余量確定。 ZG310 570 表示6 s 310MPa, 6 B 570MPa 的鑄鋼。鑄 造碳 鋼的碳 質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為 0.15% 0.6%，其鑄造性能比鑄造鐵差，但力學(xué)性能比鑄 造鐵好。主要用于制造形狀復(fù)雜，力學(xué)性能要求高，而在工藝又很鍛壓 等方法成形的比較重要的機(jī)械零件，例如機(jī)車車輛的車銷和聯(lián)軸器等。 鑄造碳鋼的牌號(hào)，化學(xué)成分，力學(xué)性能見表 2-1 。 表 2-1 鑄造碳鋼熱處理及機(jī)械性能 主要化學(xué)成分 W% 主要特性 用途舉例 C Si Mn P S 不大于 0.40 0.50 0.90 0.04 0.04 有較好強(qiáng)度、塑 性、焊接、性能尚好。 軌剛機(jī)架 模具、箱體、缸 體連桿、曲軸 等。 正火或退火溫度C 回火溫度C 870 890 620 680 (T bN/mm 2 (T sN/mm 2 S s% % a kJ/cm 2 570 310 15 21 30 選擇毛坯鑄的主要依據(jù)：鑄可鍛造形狀復(fù)雜的毛坯，尺寸精度較高， 尺寸偏差0.1mm0.2mm，表面粗糙度 Ra 為 12.5 卩 m,毛坯的釬維組織好， 強(qiáng)度高，生產(chǎn)率較高，但需要專用鍛模及鍛錘設(shè)備。 大批量生產(chǎn)，適于鍛造碳素鋼，合金鋼 鍛件加工表面直線度，平面度公差。 鑄件長(zhǎng)度為 160mm,熱處理為調(diào)質(zhì)時(shí)，直線度和平面度公差的普通級(jí) 為 1.1mm，精密度為 0.7mm。 2.4 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 連桿的加工順序大致如下：粗銑精磨上下斷面鉆、擴(kuò)、鉸小頭孔 粗精銑工藝凸臺(tái)及結(jié)合面兩件連桿半圓孔和拼鏜大頭孔磨 結(jié)合面鉆鉸定位孔配鉆、攻螺栓孔合件聯(lián)結(jié)磨削合見 兩端面 半精鏜大頭孔 精鏜大小頭孔 鉆小油孔、倒角 研 磨大頭孔壓裝小頭孔襯套銑小頭孔端面精鏜小頭孔襯套一 拆分合件并配對(duì)編號(hào)銑軸瓦定位槽對(duì)號(hào)裝配清洗檢 驗(yàn) 連桿小頭孔壓入襯套后常以金剛鏜孔作為最后加工。大頭孔常以研磨 或冷擠壓作為底孔的最后加工。 整個(gè)過(guò)程體現(xiàn)出“先粗后精”、“先面后孔”、“先基準(zhǔn)而后其他面”、 “先主要后次要面”的工藝順序。 2.4.1 定位基面的選擇 定位基面的選擇是擬定零件的機(jī)械加工路線，確定加工方案中首先 要做的重要工作?；孢x擇得正確、合理和否，將直接影響工件的加工 質(zhì)量和生產(chǎn)率。 在選擇定位基面時(shí)，需要同時(shí)考慮以下三個(gè)問題： （1） 以哪一個(gè)表面作為加工時(shí)的精基面或統(tǒng)一基準(zhǔn)，才能保證加工 精度，使整個(gè)機(jī)械加工工藝過(guò)程順利地進(jìn)行。 （2） 為加工上述精基面或統(tǒng)一基準(zhǔn)，應(yīng)采用哪一個(gè)表面作為粗基面。 （3） 是否有個(gè)別工序?yàn)榱颂厥獾募庸ひ?，需要采用統(tǒng)一基準(zhǔn)以外 的精基面。 精基面的選擇：根據(jù)精基面的選擇原則：（1.基準(zhǔn)重合原則 2.基準(zhǔn)統(tǒng) 一原則 3.自為基準(zhǔn)原則 4.互為基準(zhǔn)原則 5.保證工件定位準(zhǔn)確，夾緊安全 可靠，操作方便、省力的原則）選擇精基面時(shí)，首先應(yīng)考慮基準(zhǔn)重合的 問題，即在可能的情況下，應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)。 242 連桿零件表面加工方法的選擇 零件各表面加工方法和方案的選擇，首先要保證加工表面的加工精 度和表面粗糙度的要求，還須考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性方面的要求，在選擇 時(shí)，應(yīng)根據(jù)各種加工方法的特點(diǎn)及其經(jīng)濟(jì)加工精度和表面粗糙度，結(jié)合 零件的特點(diǎn)和技術(shù)要求，慎重決定。 本零件的加工面有：大小頭孔兩端面，小頭孔外圓，大小頭孔，十 字形槽，大小孔端槽及螺紋孔。 零件各表面加工順序的確定 機(jī)械加工順序安排 根據(jù)機(jī)械加工順序安排時(shí)應(yīng)遵循的原則，考慮到該工件的具體特 點(diǎn)，先安排大小頭孔兩端面的加工，接著安排鉆大小頭兩孔，再就是 銑十字型通槽，再鉆大頭端6mm 8mm 的孔，攻 M8 的螺紋，銑大頭 端槽，最后鉆大頭端5mm 的油孔。 熱處理工序的安排 由于毛坯為鑄件，在機(jī)械加工之前，首先安排正火處理，以消除 鍛造應(yīng)力，改善金屬組織，細(xì)化晶粒，改善切削性能。 輔助工序的安排。 檢驗(yàn)工序：在熱處理工序后安排中間檢驗(yàn)工序，最后安排終結(jié)檢 驗(yàn)。 243 制定工藝路線 制定工藝路線主要是確定加工方法和劃分加工階段。 (1) 選擇加工方法應(yīng)以零件加工表面的技術(shù)條件為依據(jù)，主要是加工 面的尺寸精度、形狀精度、表面粗糙度，并綜合考慮各個(gè)方面工藝因素 的影響。一般是根據(jù)主要表面的技術(shù)條件先確定終加工方法，接著再確 定一系列準(zhǔn)備工序的加工方法，然后再確定其他次要表面的加工方法。 (2) 在各表面加工方法選定以后，就需進(jìn)一步考慮這些加工方法在工 藝路線中的大致順序，以定位基準(zhǔn)面的加工為主線，妥善安排熱處理工 序及其他輔助工序。 (3) 排加工路線圖表。 當(dāng)生產(chǎn)批量不同時(shí)零件的工藝路線也會(huì)有較大的差別，先在列出連 桿零件大量生產(chǎn)時(shí)的工藝路線。 244 選擇加工設(shè)備及工藝裝備 (1) 根據(jù)零件加工精度、輪廓尺寸和批量等因素，合理確定機(jī)床種類 及規(guī)格。 (2) 根據(jù)質(zhì)量、效率和經(jīng)濟(jì)性選擇夾具種類和數(shù)量。 (3) 根據(jù)工件材料和切削用量以及生產(chǎn)率的要求， 選擇刀具， 應(yīng)注意 盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具。 (4) 根據(jù)批量及加工精度選擇量具。 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以通用機(jī)床為主，輻以少 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 由人工完成。 連桿的檢驗(yàn)： 連桿加工工序多，中間又插入熱處理工序，因而需經(jīng)多次中間檢 驗(yàn)，最終檢查項(xiàng)目和其他零件一樣，包括尺寸精度、形狀精度和位置精 度。以及表面粗糙度檢驗(yàn)，只不過(guò)連桿某些要求較高而已。 由于裝配的要求，大小頭孔要按尺寸分組，連桿的位置精度要 在檢具上進(jìn)行。如：大小頭孔軸心線在兩個(gè)互相垂直方向上的平行度。 在大小頭孔中穿入心軸。大頭的心軸放在等高的墊鐵上， 使大頭心軸和 平板平行。 將連桿至于直立位置時(shí)， 在小頭心軸上距離為 100mm處測(cè)量 高度的讀書差，既為大小頭孔在連桿軸心線方向的平行度誤差值：工件 置于水平位置是，同樣方法測(cè)得出來(lái)的讀書差，即為大小頭孔在垂直連 桿軸心線方向的平行度誤差值，連桿還要進(jìn)行探傷檢查其內(nèi)在質(zhì)量。 2.5 加工工序設(shè)計(jì)、工序尺寸及切削用量的計(jì)算 （1） 用查表法確定工序余量。 （2） 當(dāng)無(wú)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，工序尺寸及其公差的確定應(yīng)首先明確工序的 加工精度。 （3） 當(dāng)有基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)的工序尺寸及其公差應(yīng)由解算工藝尺寸鏈獲 得。 （4） 確定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算， 最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標(biāo)注。當(dāng)無(wú)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，同一表 面多次加工的工序尺寸只和工序（或工步）的加工余量有關(guān)。有基準(zhǔn)轉(zhuǎn) 換時(shí)，工序尺寸使用工藝尺寸鏈解算。 單件小批生產(chǎn)時(shí)，一般可由操作工人自定，大批生產(chǎn)條件下，工藝 規(guī)程必須給定切削用量的詳細(xì)數(shù)值，選擇的原則是確保質(zhì)量的前提下具 有較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，具有選用可參考各類工藝人員手冊(cè)。 工序 10 粗銑及半精銑大小頭孔兩端面 查有關(guān)手冊(cè)平面加工余量表，得半精加工余量 Z 為 1 mm，已知端面 總余量 Z 總為 3 mm ,故粗加工余量 Z 粗=(3-1 ) mm=2 mm。 如表 2-2 所示，半精銑右端面以左端面定位，工序尺寸為： 表 2-2 鉆、擴(kuò)、大頭端30H11 mm 的孔的加工余量表 加工表面 加工方法 余量 公差等級(jí) 工序尺寸 30H11 鉆孔 14.1 28.2 30H11 擴(kuò)孔 0.9 (單邊) H11 30+0.13 參考Z25140機(jī)床技術(shù)參數(shù)表， 取 鉆 孔 3 0 H 1 1 m m 的 進(jìn) 給 量 取f = 0 . 4 m m / r 。 參考有關(guān)資料，得鉆孔28.2 mm的切削速度 Vc=0.445m/s=126.7m/mi n 。 由此可算出轉(zhuǎn)速為： n=1000v/ n d=1000*26.7/3.14*28.2 r /min=301.5 r /min 按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取 n=300 r /min ，則實(shí)際切削速度為： Vc= n d n/1000=3.14*28.2*300/1000=26.56 m/min 查有關(guān)資料得： Ff=9.81*42.7dof0.8KF ( N) M=9.81*0.021 dof0.8KM ( N- M) 所以30 的 Ff 和 M 如下： Ff=9.81*42.7*28.2*0.40.8*1 N=5675.4 N M=9.81*0.021*28.2 2*0.40.8*1 N - M=78.71N - M 擴(kuò) 30H11 mm 的孔，參考機(jī)床實(shí)際進(jìn) 給量取 f=0.4 mm/ r 。 參考有關(guān)資料 擴(kuò)孔切削速度為鉆孔時(shí)的 1/2 1/3，故取擴(kuò)孔時(shí)=1/2*26.56 m/min =13.28m/mi n 。 由此可算出轉(zhuǎn)速為： n=1000v/ n d=1000*13.28/3.14*30 r /min=140.98 r /min 按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取 n=400 r /min 。 確定銑槽時(shí)的工序尺寸。粗銑就可達(dá)到零件圖樣的要求，則該工 序尺寸：槽寬 4mm、8mm 深 12mm=其工序余量既等于總余量 12 mm。 鉆大頭端12 mm 深 20 的孔及攻 M8 的螺紋：本工序用鉆孔就可以 達(dá)到零件的圖樣要求。 本工序的切削用量及其余次要工序設(shè)計(jì)略 X 小精=61-0.5mm, X 大精=23mm 則粗銑右端面工序尺寸 X 小精為 62mm,X 大精為 24mm= 查教材表 3 16 平面加工方法，得粗銑加工公差等級(jí)為 IT1113，取 IT11，其公差 T 小精=0.13mm , T 大精=0.19mm，所以 X 小精=(62 0.065 ) mm, X 大精=(24 0.095 ) mm 如表 2-3。 Z 小精=X 小精 min -X 小精 max= ( 62-0.13 ) - (61+0)mm=0.87mm Z 大精=X 大精 min -X 大精 max= ( 24-0.19 ) - 23mm=0.81mm 故余量足夠。 查閱有關(guān)資料手冊(cè)， 取粗銑的每齒進(jìn)給量fz=0.2mm/z; 半精銑的每轉(zhuǎn) 進(jìn)給量f=0.05mm/z, 粗銑走刀 1 次，ap =2mm;半精 銑走刀 1 次，即=1mm。 取粗銑的主軸轉(zhuǎn)速為 150r/min ，取半精銑的主軸轉(zhuǎn)速為 300r/min ， 又前面已選定銑刀直徑 D 為50 mm，故相應(yīng)的切削速度分別為： 粗加工 Vc= n Dn 粗/1000=3.14*50*150/1000m/min=23.55m/min 圖 2-3 半精銑右端面以左端面定位 半精工 Vc= n Dn 粗/1000=3.14*50*300/1000 m/min=47.1 m/min 表 2-3 加工端面的工步余量和工序尺寸及公差 加工表 面 工序邊余量 /mm 工序尺寸及公差 /mm 表面粗糙度/um 小頭孔右端 面 2 1 62 0.065 61 0.037 6.3 3.2 大頭孔右端 面 2 1 24 0.095 23 0.026 6.3 3.2 小頭孔左端 面 2 1 59 0.065 58-0.5 6.3 3.2 大頭孔左端 面 2 1 21 0.095 20 0.026 6.3 3.2 工序 20 :鉆、擴(kuò)、鉸10 的孔到14H8 14H8 的孔鉆、擴(kuò)、鉸余量參考有關(guān)資料手冊(cè) Z 擴(kuò)=0.9mm , Z 鉸=0.1 mm 由此可 推算出 Z 鉆=(14/2-0.9-0.1 ) =6 mm。 參考 Z25140 機(jī)床技術(shù)參數(shù)表，取鉆孔14H8 的進(jìn)給量 f=0.3 mm/ r , 參考有關(guān)資料得鉆孔12 的 v=0.435m/s=26.1m/min 。由此算出轉(zhuǎn)速為： n=1000v/ n d=1000*26.1/3.14*12 r /min=692.68 r / min 按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取 n=630 r /min ,則實(shí)際切削速度為： Vc= n d n/1000=3.14*12*630/1000 m/min= 23.74m/min 擴(kuò)孔13.8 mm 參考有關(guān)資料，并參考機(jī)床實(shí)際進(jìn)給量，取 f=0.3 mm/ r , 參考有關(guān)資料，擴(kuò)孔切削速度為鉆孔是的 1/2-1/3 ,故取擴(kuò)孔時(shí)由此算出轉(zhuǎn)速為： n=1OOOv/ n d=1000*11.87/3.14*13.8 r /min=273.93 r /min 按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取 n=300 r /min 。 參考有關(guān)資料，取鉸孔的切削速度為 Vc=0.3 m/s=18 m/min 由此算出轉(zhuǎn)速為： n=1000v/ n d=1000*18/3.14*14 r /min =409.46 r /min 按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取為 n=400 r /min 。則實(shí)際切削速度為 Vc= n d n/1000=3.14*14*400/1000 m/min=17.58 m/min 工序 30 :鉆、擴(kuò)大頭端30H11 mm 的孔。 30H11 mm 的孔，擴(kuò)余量參考有關(guān)手冊(cè)取 Z 擴(kuò)=0.9 mm 。 由此可算出 Z 鉆=(30/2-0.9 ) =14.1 mm。 2.6 時(shí)間定額計(jì)算 1. 計(jì)算工序 20 的時(shí)間定額 (1) 機(jī)動(dòng)時(shí)間。 參考有關(guān)資料，得鉆孔的計(jì)算公式為： Tj= ( 1+11+12 ) /fn L 仁 D/2cotkr+ ( 12 ) L2=14 ,鉆盲孔時(shí) 12=0。 對(duì)鉆12 mm 的孔有： =1/2*23.74 m/mi n=11.87 m/min o L 仁 D/2cotkr+ ( 12 ) =12/2cot ( 118 /2 ) +1.5 mm L=40mm,取 l2=0 mm5.1mm 參考有關(guān)資料，得擴(kuò)孔的計(jì)算公式為： Tj= ( 1+11+12 ) /fn L1= ( D-d1 ) /2cotkr+ ( 12) 擴(kuò)盲孔和鉸盲控時(shí) 12=0。 對(duì)擴(kuò)孔13.8 mm 有： L1= ( D-d1 ) /2cotkr+ ( 12) = ( 13.8-12 ) /2cot60 2 mm L=40mm,取 12=0 mm 。 將以上數(shù)據(jù)及前面已選定的 f 及 n 代入公式得： Tj= ( 40+2+0 ) /0.3*300 min 0.47min 對(duì)鉸孔14 mm 有： L1= ( D-d1 ) /2cotkr+ ( 12) = ( 14-13.8 ) /2cot45 1.6 mm 將以上數(shù)據(jù)及前面已選定的 f 及 n 代入公式得： Tj= (40+1.6+0 ) /0.3*400 min 0.35min (2) 總機(jī)動(dòng)時(shí)間 Tj (既基本時(shí)間 tb )為： Tb= ( 0.24+0.47+0.35 ) =1.06 min 。 2. 計(jì)算工序 30 的時(shí)間定額 (1)機(jī)動(dòng)時(shí)間。 參考有關(guān)資料得鉆孔的計(jì)算公式為： Tj= ( 1+11+12 ) /fn L 仁 D/2cotkr+ ( 12 ) +1.5 mm +1.5 mm L2=14 ,鉆盲孔時(shí) 12=0 。 對(duì)鉆28.2 mm 的孔有： L 仁 D/2cotkr+ ( 12 ) =28.2/2cot ( 118 /2 ) +1.5 mm 9.96mm L=21.5mm ,取 12=3 mm。 將以上數(shù)據(jù)及前面已選定的 f 及 n 代入公式得： Tj= ( 21.5+9.96+3 )/0.4*300 min 0.29min 參考有關(guān)資料，得擴(kuò)孔的計(jì)算公式為： Tj= ( 1+11+12 ) /fn L1= ( D-d1 ) /2cotkr+ ( 12) 擴(kuò)盲孔時(shí) 12=0。 對(duì)擴(kuò)孔30 mm 有： L1= ( D-d1 ) /2cotkr+ ( 12) = ( 30-28.2 ) /2cot60 +1.5 mm 2 mm L=21.5mm ,取 12=3 mm 。 將以上數(shù)據(jù)及前面已選定的 f 及 n 代入公式得： Tj= ( 21.5+2+3 ) /0.4*140 min 0.47min (2)總機(jī)動(dòng)時(shí)間 Tj (既基本時(shí)間 tb )為：Tb= ( 0.29+0.47 ) =0.76 min。 第 3 章連桿零件的夾具設(shè)計(jì) 夾具的認(rèn)識(shí) 夾具是機(jī)械制造廠使用的一種工藝裝配，分為機(jī)床夾具、焊接夾具、 裝配夾具及檢驗(yàn)夾具等。 各種金屬切削機(jī)床上用于裝夾工件的工藝裝備，稱機(jī)床夾具， 一、 機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用 對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，為了保證加工要求，首先要使工件相對(duì)于刀具及 機(jī)床有正確的位置，并使這個(gè)位置在加工過(guò)程中不因外力的影響而變動(dòng)。 為此，在進(jìn)行加工前，首先要將工件裝夾好。 工件的裝夾方法有兩種：一種是工件直接裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)或花盤 上，另一種是工件裝夾在夾具上。 采用第一種方法夾工件時(shí)，一般要先按圖樣要求在工件表面劃線，劃 出加工表面的尺寸和位置，裝夾是用劃線針或百分表找正后再夾緊。這 種方法無(wú)需專用裝備，但效率低，一般用于小批生產(chǎn)。批量較大時(shí)，大 都用夾具裝夾工件。 用夾具裝夾工件有下列優(yōu)點(diǎn)： （1）能穩(wěn)定地保證工件的加工精度 用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對(duì)于 刀具及機(jī)床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響， 時(shí)一批工件的加工趨于一致。 （2） 能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要 劃線趙正，可顯著減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；工件在夾具 中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動(dòng)生 產(chǎn)率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊 機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)率。 （3） 能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍 （4） 能降低成本在批量生產(chǎn)中使用夾具后，由于勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高、 使用技術(shù)等級(jí)較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯地降低了 生產(chǎn)成本。夾具制造成本分?jǐn)傇谝慌ぜ希總€(gè)工件增加的成 本是極少的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于由于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率而降低的成本。工件 批量愈大，使用夾具所取得的經(jīng)濟(jì)效益就愈顯著。 二、 機(jī)床夾具的分類 機(jī)床夾具的種類繁多，可以從不同的角度對(duì)機(jī)床夾具進(jìn)行分類。 常用的分類方法有以下幾種 按夾具的使用特點(diǎn)分類 （1 ）通用夾具 已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，可加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具， 稱為通用夾具，如三爪卡盤、機(jī)床用平口虎鉗、萬(wàn)能分度頭、磁 力工作臺(tái)等。這些夾具已作為機(jī)床附件的專門工廠制造供應(yīng)，只 需選購(gòu)即可。 （2）專用夾具 專門為某一工件的某道工序設(shè)計(jì)制造的夾具，稱為專 用夾具。專用夾具一般在批量生產(chǎn)中使用。 （3 ）可調(diào)夾具 夾具的某些原件可調(diào)整或可更換，以適應(yīng)多種工件加 工的夾具，稱為可調(diào)夾具。它還分為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩 類。 （4） 組合夾具 采用標(biāo)準(zhǔn)的組合夾具元件、部件，專為某一工件的某 道工序組裝的夾具， 稱為組合夾具。 （5） 拼裝夾具 用專門的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的拼裝夾具而成的夾具，稱 為拼裝夾具。它具有組合夾具的優(yōu)點(diǎn)，但比組合夾具精度高、效 能好、結(jié)構(gòu)緊湊。它的基礎(chǔ)板和夾緊部件中常帶有小型液壓缸。 此類夾具更設(shè)和在數(shù)控機(jī)床上使用。 2 按使用機(jī)床分類 夾具按使用機(jī)床可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾 具、齒輪機(jī)床夾具、數(shù)控機(jī)床夾具、自動(dòng)機(jī)床夾具、自動(dòng)線隨行 夾具以及其它機(jī)床夾具等。 3 按夾緊的動(dòng)力源分類 夾具按夾緊的動(dòng)力源可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣液 增力夾具、電磁夾具以及真空夾具等。 三機(jī)床夾具的組成 機(jī)床夾具的種類和結(jié)構(gòu)雖然繁多，但它們的組成均可概括為下面 幾個(gè)部分。 1 定位裝置 定位裝置的作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。 2 夾緊裝置 夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾勞，保證工件在加工 過(guò)程中受到外力作用是不離開已經(jīng)占據(jù)的正確位置。 3 對(duì)刀或?qū)蜓b置 對(duì)刀或?qū)蜓b置用于相對(duì)于定位元件的正確 位置。 4 連接元件連接元件是確定夾具在機(jī)床上正確位置的元件。 5 夾具體 夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)件。 6 其它裝置或元件它們是指夾具中因特殊需要而設(shè)置的裝置或元 件。如需加工按一定規(guī)律分布的多個(gè)表面是，常設(shè)置分度裝置； 為能方便、準(zhǔn)確的定位，常設(shè)置預(yù)定為裝置；對(duì)于大型夾具，常 設(shè)置吊裝元件等。 3.1 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本要求和一般步驟 3.1.1 對(duì)專用夾具的基本要求 1保證工件的加工精度 專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，標(biāo)注合適的尺寸、公差和技術(shù)要求， 并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 2. 提高生產(chǎn)效率 應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設(shè)計(jì)不同復(fù)雜程度的高效夾具，以縮短 輔助時(shí)間，提高生產(chǎn) 效率。 3. 工藝性好 專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修。 專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證是， 夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或修配結(jié)構(gòu)，如設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)整間隙，采用可修磨的 墊片等。 4. 使用性好 專用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時(shí)可 設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。 5. 經(jīng)濟(jì)性好 除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉。還應(yīng)根 據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng) 濟(jì)效益。 3.1.2 專用夾具設(shè)計(jì)步驟 1. 明確設(shè)計(jì)任務(wù)和收集設(shè)計(jì)資料 夾具設(shè)計(jì)的第一步是在已知生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下，研究被加工零件的 零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設(shè)計(jì)任務(wù)書，對(duì)工件進(jìn)行工藝分析。其內(nèi) 容主要是了解工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料；確定本工序的加工表面、加工要 求、加工余量、定位基準(zhǔn)和夾緊表面及所用的機(jī)床、刀具、量具等。 2. 擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案和繪制夾具草圖 O確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置。 (2 確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置。 O確定對(duì)刀或?qū)蚍桨?，設(shè)計(jì)對(duì)刀或?qū)蜓b置。 2確定夾具和機(jī)床的連接方式，設(shè)計(jì)連接兀件及安裝基面。 2確定和設(shè)計(jì)其它裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式。如分度裝置、預(yù)定位裝 置及吊裝元件等。 2確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式及夾具在機(jī)床上的安裝方式。 繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)要求。 1. 進(jìn)行必要的分析計(jì)算 工件的加工精度較高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行工件加工精度分析。有動(dòng)力裝置的 夾具，需計(jì)算夾緊力。當(dāng)有幾種夾具方案時(shí)，可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，選用經(jīng) 濟(jì)效益較高的方案。 2. 審查方案和改進(jìn)設(shè)計(jì) 夾具草圖畫出后，應(yīng)征求有關(guān)人員的意見，并送有關(guān)部門審查，然 后根據(jù)根據(jù)他們的意見對(duì)夾具方案作進(jìn)一步修改。 3. 繪制夾具裝配總圖 夾具的總裝配圖應(yīng)按國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。繪圖比例盡量采用 1 : 1。 主視圖按夾具面對(duì)操作者的方向繪制?？倛D應(yīng)把夾具的工作原理、個(gè)種 裝置的結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系表達(dá)清楚。 3.2 連桿零件的鉆床夾具設(shè)計(jì) 如圖 3-1 所示為連桿類零件 圖 3-1 連桿工件圖 3.2.1 零件本工序的加工要求分析 鉆12 孔和鉆7 螺紋底孔； 鉆12 孔，其深為 20 ;再用7 鉆通，攻為 M8; 鉆出的12 孔和7 螺紋底孔的總長(zhǎng)度為 40mm= 本工序前已加工的表面如下： 0同時(shí)銑大小一端面（兩工件一起加工）； 2同時(shí)銑大小一端面（兩工件一起加工）； 0鉆，鉸30H11 孔并倒角; O鉆，鉸14H8 孔并倒角 本工序使用機(jī)床為 Z5125 立鉆；刀具為通用標(biāo)準(zhǔn)刀具。 322 確定夾具類型 本工序所加工兩孔（12 孔和7 螺紋底孔），位于一條直線上，孔 徑不大，工件質(zhì)量較小，輪廓尺寸也不是很大，因此采用移動(dòng)式鉆模。 3.3 擬訂定位方案和選擇定位元件 定位方案 根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其定位方案如下。 以30H11 的大頭端孔及14H8 的小頭端孔作為定位基準(zhǔn)。再選 30H11 的大頭端孔左端面為定位基準(zhǔn)，限制工件的 6 個(gè)自由度，如圖所 示： 如圖所示：用小頭端孔作定位基準(zhǔn)，用心軸定位限制 x、y、x、y。 用大頭端孔作定位基準(zhǔn)，用螺紋心軸定位，限制 z。 用大頭端左端面作為定位基準(zhǔn)，限制了 z。 O以大頭端30H11 的孔及小頭端14H8 的孔作為定位基準(zhǔn)，再選 大小頭端左端面作為定位基準(zhǔn)。也限制了工件的 6 個(gè)自由度。如圖 3-2 所示： 如圖所示： 以大頭孔作為定位基準(zhǔn)限制了 z 轉(zhuǎn)動(dòng)； 以小頭孔作為定位基準(zhǔn)限制了 x 的移動(dòng)和 y 的移動(dòng)及 x 的轉(zhuǎn)動(dòng)和 y 的轉(zhuǎn)動(dòng)。 以大、小頭孔作為定位基準(zhǔn)限制了 z 移動(dòng)。 方案此定位方案有效制了工件的 6 個(gè)自由度，且定位合理。 方案此定位方案有效制了工件的 6 個(gè)自由度， 但定位元件比較浪 費(fèi)， 且有過(guò)定位現(xiàn)象。 因此，從以上的分析比較，采用方案比較經(jīng)濟(jì)合理，且又能保證 要求。 選擇定位元件 根據(jù)定位方式，選用帶臺(tái)階的心軸安裝在工件部分為小頭端，14H8 的孔選用螺紋心軸安裝在工件部分為大頭端30H11 的孔。選擇可調(diào)支承 定位誤差計(jì)算 加工12 孔時(shí)30H11 孔的最大間隙的定位誤差的計(jì)算。 I ! 圖 3-2 兩種定位方案 由于零件是一面兩銷定位，由于孔和心軸存在最大配合間隙，因此 在 鉆12 孔時(shí)會(huì)產(chǎn)生直線位移誤差。 計(jì)算如下： 經(jīng)表查得：30H11 孔的上下偏差分別為+0.13 , 0 ; 29.96h6 軸的上下偏差分別為 0 , -0.013 。 D= B+ Y =S d1 + D1 +X 1 mi n =X 1 ma x =30.13-29.947 =0.183 mm v 1/3 S K 加工7 的螺紋底孔和加工12 孔在一條直線上，因此7 的螺紋底 孔的定位誤差的計(jì)算和12 孔定位誤差的計(jì)算相同。 由于加工要求不高，其他精度可以不必計(jì)算。 3.4 繪制夾具總裝圖 (1 )對(duì)12 孔，鉆套采用可換鉆套。當(dāng)工件為單一鉆孔工步，大批量生 產(chǎn)時(shí)，為便于更換磨損的鉆套，選用可換鉆套。鉆套和襯套(GB/T6623-91 ) 之間采用 F7/K6 或 F7/m6 配合，襯套和鉆摸板之間采用 H7/n6 配合。當(dāng) 鉆摸磨損后，可卸下螺釘(GB/T2268-91 )，更換新的鉆套。螺釘能防止 鉆套加工時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)及退刀時(shí)脫落。 鉆孔時(shí)鉆套內(nèi)徑12 JO.0?4 mm 外徑18瑞12 mm 襯套內(nèi)徑18莖0：6mm 外徑2 6 ：025mm 鉆套端面至加工面的距離取 12 伽。 麻花鉆選用11.8 _ 0.027伽。 (2)對(duì)7 的螺紋底孔。鉆套采用可換鉆套。 麻花鉆選用6.8 _ 0.027伽。 各引導(dǎo)元件至定位元件間的位置尺寸分別為(15 0.03 )伽和(18 0.05 )伽，各鉆套軸線對(duì)基面達(dá)到直線允差為 0.02 伽