《连杆加工工艺及铣槽夹具设计毕业设计(共21页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《连杆加工工艺及铣槽夹具设计毕业设计(共21页).doc（22页珍藏版）》请在新文库网上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上大连交通大学信息工程学院毕 业 设 计 (论 文)题 目 连杆加工工艺及铣槽夹具设计 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 顾晓华 班 级机械07-3班指导教师 刘军 职 称讲 师 所在单位 机制教研室 教研室主任 张秀艳 完成日期 2011年 12月 30日专心-专注-专业摘 要连杆是汽车发动机主要的传动机构之一，它将活塞与曲轴连接起来，把作用于活塞顶部的膨胀气体压力传给曲轴，使活塞的往复直线运动可逆的转化为曲轴的回转运动，以输出功率。是为发动机提供安全可靠、经久耐用、节省能源、满足功用的一个重要零件，它对开发轻型、高速、大功率的柴油机有着密切的关系。因此，连杆
2、的合理结构设计、加工工艺性设计，保证连杆的加工质量，提高生产效率有这重要意义，它是保证柴油机产品质量的关键所在。此说明书，对连杆零件进行了详细的分析。设计出了零件加工的工艺规程。在工艺规程中涉及到了连杆加工的加工工艺，加工设备的选择，加工余量的确定，毛坯的确定，机床、刀具的确定，夹具的设计一系列与连杆加工有紧密联系的因素。机床夹具是机床上用来装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。工件装夹实质是在机床上对工件进行定位和夹紧，其目的是通过定位和夹紧使工件在加工过程中始终保持正确的加工位置，以保证该工序所规定的加工技术要求。关键词：连杆
3、工艺 夹具ABSTRACTThe connecting rod module is in the diesel engine essential movement power transmission component. It is affects the gas physical strengthand so on each kind of strength transmits on the piston gives the crank, also transforms the crank rotary motion into the piston reciprocal motion pa
4、rt. Is safely provides reliable, durable, the economical energy, satisfied function important components for the engine, it to develops lightly, is high speed, the high efficiency diesel engine has close relationship. Therefore, the connecting rod reasonable structural design, the processing technol
5、ogy capability design, guaranteed the connecting rod the processing quality, enhances the production efficiency to have this vital significance, it is guaranteed the diesel engine product quality the key is at. This instruction book let, has carried on the detailed analysis to the connecting rod com
6、ponents. Designed the components processing technological process. A series of involved the processing craft in the technological process which the connecting rod processed, the processing equipment choice, the processing remainder determination,the semifinished materials determination, the engine b
7、ed, the cutting tool determination, the jig design with the connecting rod processing had the close relation the factor.The machine tool clamp is to be used to pretend to grip one kind of device of workpiece on the machine tool , whose effect is to make workpiece have a correct location relative to
8、the machine tool or the knife , location is invariable and in keeping this in processing process. That workpiece holds lined purpose with is by the fact that fixing position and clamping makes workpiece keep correct treating location in the process of treating all the time, to swear to owe processin
9、g technology stipulated by working procedure arequest.Key words: Coupler floating link Craft Clamp目 录 1 前 言毕业设计是在大学期间的最后一次全面的设计训练，是设计课程的最后一个环节，通过本次设计，综合运用其他有关先修课程的理论和生产实际知识去分析、解决设计问题，并使所学知识得到进一步巩固、深化和发展，了解一般设计的计算、绘图、查阅设计资料和手册、熟悉标准和规范、培养正确的设计思想、培养分析问题和结局问题的能力。本次设计的课题是连杆的工艺规程及工序、夹具的设计。该说明书的设计共分三部分。在前一
10、部分，主要进行工艺卡的填写。首先，通过对零件的分析，从而进行毛坯材料的选择和工艺纲领的制订；然后，结合所学相关知识，最终拟定了所设计的加工工艺路线；最后，进行工艺装备的选择和确定以及工时定额的计算，使之与连杆的生产纲领、加工精度相匹配。第二阶段，进行夹具设计。纵观整条工艺路线，结合难易程度和夹具本身的特色，选定铣45槽的工序进行夹具的总体装配和夹具体的设计。首先，结合零件在该工序中需要达到的各项技术要求，初步拟定工件的定位、夹紧方案；然后，根据夹具设计原则以及夹紧力和夹紧点的确定原则进行局部零部件和夹具体的设计；最后校核该夹具的精度。2 零件的分析2.1 零件的作用 连杆的作用是将活塞承受的力
11、传给曲轴，并使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。 连杆由连杆体，连杆盖，连杆螺栓和连杆轴瓦等零件组成，连杆体与连杆盖分为连杆小头、杆身和连杆大头。 连杆小头用来安装活塞销，以连接活塞。杆身通常做成“工”或“H”形断面，以求在满足强度和刚度要求下减少质量。 连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连。一般做成分开式，与杆身切开的一半称为连杆盖二者靠连杆螺栓连接为一体。 连杆轴瓦安装在连杆大头孔座中，与曲轴上得连杆轴颈装和在一起，是发动机中最重要的配合副之一。常用减磨合金主要有白合金、铜铅合金和铝基合金。2.2 零件的工艺分析连杆的主要加工表面有：两端小孔，中间大孔，连杆上下平面，连杆槽。连杆杆身一般不进行机
12、加工，只需要喷丸处理就可以了。（1） 两端小孔精度两端小孔尺寸公差为IT7级，表面粗糙度为Ra0.8。（2） 中间大孔精度中间大孔尺寸公差为IT7级，表面粗糙度为Ra1.6。（3） 上下平面精度上下两平面尺寸公差为16±0.05mm，平行度为0.04,mm，用平面磨削能达到此要求。（4） 杆身槽的精度槽宽精度为,表面粗糙度为Ra6.3，由于粗糙度较高，故选择半精铣就可以了。3 工艺规程设计3.1年产量和批量的确定生产纲领50000件/年，发动机年产量 Q=生产纲领×每台件数×每台件数×（1+备品率）×（1+废品率） Q=50000×1
13、×(1+2%)×(1+2%)=52020月产量 Q/12=4335 Days=（365-52-14）=25天日产量（一天三班）=月产量/Days=4335/25=173（1）生产量类型的确定：查工艺员手册，轻型（100公斤以内）零件的生产性质：中批5005000 大批500050000连杆的生产性质：大批（2) 年时基数，三班制为：第一班2392小时，第二班2392小时，第三班1794小时。在女同志占25%以下：第一班 1914小时， 第二班1914小时，第三班1435小时 。总共小时数为5086小时。（3) 平均流水线节拍流水线实际平时基数×60×（1
14、-y）/零件年产量其中，y损失系数： 作时间内设备修理方面损失y； 人缺勤和自然需要方面损失y； 理设备时的损失y； 人休息方面的损失y； yyyyy15考虑到保证产品按时定量完成，生产该产品的每一道工序的单件核算时间必须小于生产节拍（工艺卡填写过程考虑到客观随机因素的影响，将节拍乘80%后与单件核算时间比较），若大于生产节拍，就会造成完不成年产量，因此应改用多台机床加工。3.1.2 批量的确定及生产间隔期：在一个零件的总加工时间，及最长工序时间确定的情况下，批量和生产间隔期越长，生产率高，但是资金周转慢，批量越大，生产间隔期短，资金周转快，但是生产率低，所以要同时兼顾两者。生产周期批量的确定
15、：除了考虑生产间隔期外，还要考虑车间毛坯仓库面积的限制，考虑毛坯贮存期，最小批量大于半个班，选批量为174件，已知一个零件总的加工时间为177分（各道工序定额时间之和），最长工序时间为18.3分钟，所以：生产周期=2.53天3.2 毛坯的选择 3.2.1 生产类型的确定根据课题任务内容可知，此连杆生产纲领为50000件/年，每日三班。查机械制造技术基础课程设计指导教程表14可知，其生产类型属于大批生产。3.2.2 毛坯种类与方法的确定根据技术要求，零件材料为40GrV表3-1材料的化学成分以及用途主要化学成分主要用途C Si Mn Gr V不大于0.44 0.4 0.8 1.1 0.2连杆热处
16、理表3-2材料热处理温度淬火温度回火温度880油650 油、水机械性能表3-3材料的力学性能bN/mm²sN/mm²s%kJ/cm²885735105070.6机械加工中毛坯的种类很多，如铸件、锻件、型材等。根据生产批量、连杆的结构、连杆的技术条件等可确定，零件承受重载荷、冲击载荷或交变载荷时，其毛坯宜用锻件，锻造方法有自由锻、模锻与胎模锻和精密锻造等几种。由于模锻生产率高、锻件精度高、表面质量好、加工余量小、可锻制较复杂的锻件，所以此零件选用模锻。3.2.3 确定毛坯尺寸公差和加工余量 查参考文献1表210表212可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确
17、定如下各项因素：a公差等级由连杆的功用和技术要求，确定连杆零件的公差等级为普通级。b锻件重量已知40GrV的密度为7.8g/cm3，经Pro/E对连杆零件进行三维建模，并执行质量属性分析可知，连杆的质量约为0.5Kg，进一步推算出毛坯质量为0.6Kg。c锻件形状复杂系数对连杆零件图进行分析，连杆零件的总长为107mm，总宽40mm,总高16mm。由此可以大致估算锻件外廓包容体积总长113mm，总宽46mm，总高20mm，由公式2-3和2-5可计算出连杆锻件的形状复杂系数: 由于0.165介于0.16和0.32之间，所以该连杆的形状复杂系数属S3级。d锻件材质系数由于连杆的材料为45GrV钢，是
18、碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，所以该锻件的材质系数属M1级。e锻件分模线形状根据连杆零件的形位特点，选择零件高度方向的对称平面为分模面，属平直分模线。f零件表面粗糙度有零件图可知，连杆的各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6m。3.3 定位基准的分析3.3.1 连杆加工工艺的特点分析及选择连杆是较细长的变截面非圆形杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作承受的急剧变化的动截荷。中等尺寸或大型连杆是由连杆体和连杆盖两部分组成，连杆体与连杆盖用螺栓和螺母与曲轴主轴劲装置在一起，而尺寸较小的连杆（如摩托车发动机用连杆）多数为整体结构。图4-1所示为发动机的连杆零件图。为了减少磨损和磨
19、损后便于修理，在连杆小头孔中压入青铜衬套，大头孔中装有薄壁巴氏合金轴瓦。连杆材料一般采用45钢或40CrV、45Mn2等优质钢或合金钢。连杆体和盖可以分开锻造，也可整体锻造，取决于毛坯尺寸及锻造毛坯的设备能力。3.3.2 连杆机械加工定位基准的选择连杆的主要加工面（孔）有两头小孔，中间大孔，两个平面，槽等。由于孔面加工较多，可将加工分为孔加工和面加工两种。分析如下：基准选择原则：1. 粗基准原则A 尽可能用精度要求高的主要表面作粗基准；B 用不加工面作粗基准，且该面与要加工面有一定的位置精度要求；C 余量均匀原则；D 作粗基准的表面要尽量光整、光洁、有一定的面积便于装夹；E 不能重复使用原则。
20、2. 精基准选择原则：A 基准重合原则尽可能使设计基准和原始基准重合；B 统一基准原则尽可能选择同一组精基准加工工件上尽可能多的加工表面，以保证个加工表面之间的位置关系；C 互为基准原则采用两个表面互为基准，反复加工的方法；D 自为基准原则要求余量小而均匀时，采用互为基准原则；3.4机械加工余量、工序尺寸及尺寸的确定连杆零件的材料为40GrV，毛坯净重为O.6kg，生产类型为大批生产，采用模锻根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序及毛坯尺寸如下。表3-4连杆两表面加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸偏差工序尺寸及偏差精磨0.3160.03粗磨0.616.30
21、.11精铣1.016.90.2粗铣1.217.90.43毛坯1.5191表3-5连杆两端小孔13加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸铰孔0.113H8钻孔0.212.8毛坯12.80表3-6连杆中间大孔25加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸铰孔O.125H7扩孔0.224.8钻孔1.823毛坯230表3-7连杆槽加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸精铣342毛坯4203.3.1 工艺路线的拟定工艺路线分析：（1） 磁粉探伤（2） 粗铣精铣上下端面（3） 磨上下端面（4） 钻大孔（5） 扩孔（6） 铰大孔（7） 钻小孔（8） 铰小孔（9） 铣中间槽（10） 钳(倒角、去毛刺)（11） 清洗（1
22、2） 合对、分组、终检、打印批次码和转入总装厂经过考虑这个工艺方案是最符合实际，从经济性，可操作性上都是最简单可行的，因此，上面所介绍工艺路线的为我所要设计的最终方案。3.5重点工序加工方法说明1.粗铣 上下面的铣削上下面是整个连杆加工工艺路线的主要基准平面，在加工过程中有很重要的地位。平面的加工有很多种方法。例如，铣、刨、磨、车等。在流水自动线大量生产中，连杆平面的加工一般是采用在半自动车床上进行的磨削加工。磨削加工多用在需要更高的加工精度和表面粗糙度。故采用磨削加工平面，定位、夹紧如图4-2所示、连杆的上下面加工分为粗铣、精铣、粗磨、精磨。工艺简图由4-1表示。加工上表面时以下表面为基准，
23、加工下表面时以上表面为基准。加工时的加紧方向如图所示。 选择机床参照机械加工工艺手册表7-27选择工厂常见的万能铣床X6130A,机床参数如下表表3-8铣床参数产品名称型号工作台台面尺寸（宽*长）/mm主轴转速工作精度工作台最大回转角度/(度)备注级数范围平面度mm/mm2表面粗糙度/m万能升降台铣床X6130A300×11501235-16000.022.5±45立铣头左右转45度套筒可激动进给，伸臂水平 选择刀具参照机械加工工艺手册图10-102选择套式立铣刀。外径50确定切削用量A. 粗铣上端面 切削深度0.6mm，一次走刀完成B. 精铣上端面 切削深度0.5mm，一
24、次走刀完成C. 粗铣下端面 切削深度0.6mm，一次走刀完成D. 精铣下端面 切削深度0.5mm，一次走刀完成2.磨削选择机床参照机械加工工艺手册表7-120选择M7116磨床，参数如下表表3-9磨床参数产品名称型号工作台尺寸技术参数工作精度加工范围砂轮尺寸砂轮转速平行度表面粗糙度卧轴矩台平面磨床M7116400×160400×200×260175×13×3228400.004/3000.32平面磨削的形式及特点我们选择圆周磨削，用砂轮圆周面磨削平面时，砂轮与工件的接触面较小，磨削时冷却和排屑条件较好，产生的磨削力和磨削热也较小，因此有利于提高
25、磨削精度，这种磨削方式适用于精磨各种平面零件，一般能达到0.01/100-0.02/100mm的平面公差，表面粗糙度Ra值可达到1.25-0.20m。但因磨削时要用间断的横向进给来完成整个工做表面的磨削，所以生产率较低。工件装夹方法用电磁吸盘装夹，装夹时，工件定位表面应尽可能的多盖住绝缘磁层条，以便充分利用磁性吸力。小而薄的工件应放在绝缘层中间并在其左右放置低于工件厚度而面积较大的挡板，以防止在磨削时工件松动选择砂轮参照机械加工工艺手册表11-183表3-10砂轮参数工件材料非淬火碳素钢磨料A粒度F36-F46硬度L-N组织5-6结合剂V选择砂轮切削速度参照表11-184选择：粗磨 24m/s
26、 精磨 28m/s3划线4.钻、铰25的孔选择机床参照机械加工工艺手册表7-59选择Z3050×16/2的摇臂钻床，钻床参数如下表表3-11钻床参数产品名称型号技术参数主轴行程质量最大钻孔直径主轴转速级数范围摇臂钻床Z3050×16/2501625-20003153.5t选择刀具A.钻孔参照表10-78选择直柄麻花钻，外径15B.扩孔参照表10-78选择莫氏锥柄麻花钻，外径为24.8C.铰孔参照表10-100选择锥柄机用铰刀，外径为25切削液的选择由于加工材料为合金钢，故选择3%-5%的乳化液作为切削液对钻孔的工艺分析A. 钻削通孔时，当孔快要钻穿时，应变自动进给为手动进给
27、，以避免钻穿孔的瞬间因进给量剧增而发生啃刀，影响加工质量损坏钻头B.选择切削用量，根据表11-266选择切削速度为21m/min 进给量为0.4mm/r对扩孔的工艺分析A. 扩孔是用扩孔刀具对工件上已有的孔进行扩大加工，如钻孔、铸孔，锻孔、和冲孔的扩大加工。扩孔可以作为孔的最终加工，也可以作为铰孔前的预加工工序。扩孔后，孔的公差等级一般可达到IT9-IT10，表面粗糙度值Ra可达到12.5-3.2m。B.扩孔时的切削用量根据表11-271选择进给量f0.3mm/r 切削速度v=39.9m/min 主轴转速为507r/mm对铰孔进行工艺分析A.铰孔对已经粗加工的孔进行精加工称为铰孔。铰孔可提高孔
28、的尺寸精度和降低表面粗糙度值，铰孔后孔的公差等级等达到IT9-IT7，表面粗糙度值Ra可达到3.2-0.8mB. 铰孔时切削用量的选择根据表11-282选择f=0.3m/mim v=9r/mim3 检测使用内径百分表测量内径5.钻、扩、铰13的小孔选择机床机床选择同4-1钻孔A.选择刀具根据表10-78选择直柄麻花钻，外径12.8B. 切削用量的选择 根据表11-266选择f=0.15mm/r 切削速度为21m/min铰孔A. 选择刀具 根据表10-100选择莫氏锥柄机用铰刀，外径为13B.切削用量的选择 根据表11-282选择f=0.18mm/r v=9m/min5.铣削45的槽选择机床参照
29、机械加工工艺手册选择X6130卧式升降台铣床，机床参数如下表3-12铣床参数产品名称型号技术参数/主轴转速工作精度电动机功率质量级数范围平面度表面粗糙度主电动机总容量卧式升降台铣床X60301832-16000.02/3002.545.142t选择刀具根据表11-70我们选择错齿三面刃铣刀4 夹具设计为了能提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与老师协商，设计第9道工序铣45的槽的夹具。本夹具将用于铣床，刀具为错齿三面刃铣刀，优点是排屑顺利，效率高。4.1 问题提出本夹具主要用来铣45的槽，加工此平面时13的两个小孔以及上下两平面都已加工出来，可用来作为此工序的定位面，因此在本道工序，在保证提高劳动生产率降低劳动强度的同时可以设计选用比较简短的夹具。4.2 夹具设计4.2.1 定位基准的选择本设计选用以两端13的孔以及下平面作为定位基准，因此此道工序的定位为一面
