設計連桿蓋零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備

1、12中北大學課程設計說明書目 錄 序言：設計目的 1 一、零件的分析 1 1、零件的作用 2、零件的工藝分析 二、確定毛坯，畫毛坯零件合圖 4 1、選擇毛坯 2、確定機械加工余量，毛坯尺寸和公差 3、零件的毛坯圖（如附圖二所示） 三、工藝規(guī)程設計 6 1、定位基準的選擇 2、零件表面加工方法的選擇 3、制定工藝路線 四、加工工序設計 8 1、選擇加工設備及工藝裝備 2、確定工序尺寸 五、確定切削用量及基本時間 9 1、時間定額計算 六、夾具設計 9 1、確定設計方案 2、計算夾緊力 3、定位精度分析參考文獻12設 計 目 的 本次課程設計的目的在于：1.培養(yǎng)學生解決機械加工工藝問題的能力。通過

2、課程設計，熟練運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸的確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。2.提高結(jié)構(gòu)設計能力。學生通過訓練，能根據(jù)被加工零件的加工要求，選擇高效、省力、經(jīng)濟合理而能保證加工質(zhì)量的夾具，提高結(jié)構(gòu)設計能力。3.培養(yǎng)學生熟悉并運用有關(guān)手冊、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力。4.進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術(shù)文件等基本技能。一、零件的分析1、零件的作用連桿蓋零件，是汽車上的動力連接裝置中的主要零件。20孔與動力源配合起定心作用。用81mm的半

3、圓將動力傳至輸出裝置。 零件的工藝分析此零件為連桿蓋合件之二-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Ø81+0.021 0mm以及小頭孔要求表面粗糙度Ra1.6µ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。此外還應該注意：1.該連桿蓋為整體鑄造成型，其外形可不在加工。鑄件尺寸公差，鑄件尺寸公差分為16級，由于是中批量生產(chǎn)，毛坯制造方法采用金屬模鑄造，由機械加工工藝簡明手冊查得，鑄

4、件尺寸公差等級為13級。2.連桿大端孔對A基準的平行度公差為0.01mm。3.大端孔兩端的臺階面對B基準的對稱度公差為0.3mm。4.小端孔中間的溝槽，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.采用2mm的鋸片銑刀加工，也可以改為線切割加工，該道工序使的連桿大孔為一個不完整的半圓。若采用線切割可減小加工缺陷，但是采用銑刀可以節(jié)約加工時間。由于加工為中批量生產(chǎn)所以采用銑刀加工。 8.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、確定

5、毛坯，畫毛坯零件合圖（附圖二）1、 選擇毛坯根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。為保證質(zhì)量，減少加工質(zhì)量，采用砂型鑄造造。這種鑄件的精度，表面質(zhì)量好，鑄件的形狀也可復雜一些，加工余量小，鑄件的材料組織分布比較有利，因而機械強度較高，因此零件材料確定毛坯為鑄件。根據(jù)第一章有關(guān)表格及鑄造工手冊,確定外表面單邊加工余量為34mm。2、 確定機械加工余量，毛坯尺寸和公差參考文獻1：查表2-3、表2-4確定確定外表面單邊加工余量為34mm。根據(jù)表1-18，端面加工余量確定為4mm。參考文獻1表2.3，用查表法可得鑄件主要尺寸的公差，如表2-1所示。表2-1 主要毛坯尺寸主要加工尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸備注20

6、孔2051081孔815.570零件厚度43247大端耳座厚度21.52.52440外圓柱面4555015mm槽151503、 零件的毛坯圖（如附圖二所示）三、工藝規(guī)程設計1、 定位基準的選擇精基準的選擇：連桿蓋為鑄造零件，大圓的軸線是其設計基準也是裝配基準，為避免由于基準不重合而產(chǎn)生的誤差，大圓的軸線為定位基準，遵守“基準重合”的原則。所以選用大圓的軸線為精基準，應先進行加工，因此應選圓孔20為粗基準。粗基準的選擇: 連桿蓋為鑄造零件所以加工時應該根據(jù)“基面先行”原則，先加工精基準面，所以選用10圓孔面為粗基準面，采用此種方法加工，夾緊方案簡單可靠，操作方便。2、零件表面加工方法的選擇該零件

7、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：毛坯的大端兩端面應該互為基準加工，表面粗糙度為Ra3.2µ，需粗銑-半精銑。大端孔Ø81mm：內(nèi)表面粗糙度為Ra1.6µ，需進行粗鏜-精鏜。小端孔Ø20：內(nèi)表面粗糙度為Ra1.6µ，需進行擴-半精鉸。大端孔內(nèi)溝槽：表面粗糙度為Ra6.3µ，一次成型磨即可。切割面：表面粗糙度為Ra1.6µ，需精銑。兩臺階面；底面為Ra6.3µ，側(cè)面為Ra1.6µ，故采用粗銑臺階面后，對則面進行精銑并保證距離尺寸94mm，以及對稱度

8、0.3mm A。兩個螺紋孔的加工：鉆-鉸孔。小端孔的大溝槽采用R67mm的成型銑刀去加工。大端孔內(nèi)表面的溝槽采用R25的砂輪磨削。小端孔里面的夠槽用精細的鏜刀加工。在將連桿蓋毛坯從大孔孔中間切開的時候采用2mm的鋸片銑刀。3、制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。又因為此零件要求小批量生產(chǎn)，所以工序安排要求較集中。工序10：鑄造毛坯。工序20：無損探傷，查是否有夾渣，氣孔，疏松等缺陷。工序30：清理毛刺、飛邊，涂漆。工序40：人工時效處理。工序50：劃桿身中心

9、線，以及大小端孔的中心線。工序60：按線加工，粗、精銑連桿大小端兩平面，互為基準，保證尺寸43mm。工序70：重劃大小端孔中心線，并選擇一個面為基面。 工序80：以基面定位，按線找正，粗鏜大小頭孔，分別為Ø78±0.05mm, Ø17±0.05mm.工序90：以基面定位，按線找正，精鏜大端孔到Ø81mm。并定其軸線為基準A。工序100：以大端孔、基面定位，借助側(cè)面裝夾工件，精鏜小頭孔至Ø20mm。并保證中心距為85mm，以及對基準A的平行度為0.01mm。工序110：磨大端孔內(nèi)表面的溝槽 砂輪R25mm，磨削深度2.5mm。車倒角1*

10、45度。工序120：以基面、側(cè)面和小端孔定位裝夾工件，按照大端孔的中心線用鋸片銑刀將連桿切開，并對連桿做好標記。工序130：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94mm，深度3.5mm，以及對基準A的對稱度為0.3mm。鉆兩邊的底孔Ø10mm，保證中心距為110±0.15。工序140：由鉗工鉸孔2-M12-6H。工序150：以連桿分割面、基面定位裝夾，銑削溝槽寬15mm，R67mm的盤形銑刀。對基準A的對稱度為0.01mm。工序160：用微型銑刀銑內(nèi)溝槽 直徑Ø21mm，寬1.1mm，兩溝槽距離37mm。工序170：車倒角0.5*

11、45度。工序180：檢查各個部分的尺寸和精度。工序190：組裝入庫。四、工藝設計1、 選擇加工設備及工藝裝備由于生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，故加工設備宜以通用機床為主，輔以少量專用機床。其生產(chǎn)方式為以通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線。工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均有人工完成。工序一：粗、精銑連桿大小端兩平面， 考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設計等問題，應選銑床，故選常用的X5020B型立式銑床。選A類可轉(zhuǎn)位面銑刀（參考文獻1表3-23）、專用夾具和游標卡尺。工序二：粗鏜精鏜81，選用在臥式鏜床上加工，故選用T611A型臥式鏜床。選用單刃鏜刀（參考文獻1表3-4）,專用

12、夾具和游標卡尺。工序三：粗鏜精鏜20，選用在臥式鏜床上加工，故選用T611A型臥式鏜床。選用單刃鏜刀（參考文獻1表3-4）,專用夾具和游標卡尺、千分尺。工序四：粗磨削大端孔內(nèi)表面的溝槽，選用的機床應使用范圍較廣為宜，故選常用的M2110內(nèi)圓磨床，選R25mm砂輪（參考文獻3表3-35）游標卡尺、千分尺。工序五：粗銑精銑大端面槽，應選用臥式銑床，故選常用的X6012型臥式銑床即能滿足加工要求。選用鋸片銑刀（參考文獻1表3-14），專用夾具、游標卡尺。工序六：粗銑兩臺階面，應選用立式銑床，故選常用的X5020B型立式銑床選用D=16mm高速鋼直柄倒角刀（參考文獻1表3-17）專用夾具，游標卡尺。工

13、序七：鉆兩臺階面上螺紋底孔，擴孔，并鉸螺紋，可在鉆床上加工，故選Z512A立式鉆床，選用莫氏錐柄麻花鉆（參考文獻1表3-4），硬質(zhì)合金鉸刀（參考文獻2表3-15）專用夾具、塞規(guī)檢查孔徑。工序八：粗銑精銑小端槽，應選用臥式銑床，故選常用的X6012型臥式銑床即能滿足加工要求。選用鋸片銑刀（參考文獻1表3-14），專用夾具、游標卡尺。工序九：粗車0.5*45度倒角選用的機床應使用范圍較廣為宜，故選常用的CA6140型車床，選YT15硬質(zhì)合金車刀（參考文獻1表3-23）、三爪卡盤和游標卡尺、千分尺。2、 確定工序尺寸確定圓柱面的工序尺寸。查表可以得出該零件各加工表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表

14、面粗糙度見下表：由P62表4-29得：粗、精銑連桿大小端兩平面，左端面第一次粗銑到45.5mm，直接精銑到45mm。翻轉(zhuǎn)右端面第一次粗銑43.5mm，第二次精銑到43mm。由P65表2-46得：粗鏜精鏜81，第一次粗鏜2.5mm, 第二次粗鏜2.5mm精鏜削0.5mm。由P46表2-39得：粗鏜精鏜20，第一次粗鏜2.5mm, 第二次粗鏜2mm精鏜削0.5mm。由P62表2-39得：粗磨削大端孔內(nèi)表面的溝槽，第一次粗磨1.5mm，第二次粗車1mm。由P45表2-36得：粗銑精銑大端面槽,直接銑到所需尺寸。由P71表1-26得：粗銑兩臺階面，粗銑的加工余量為2.5mm。由P41表2-26得：鉆兩

15、臺階面上螺紋底孔，鉆孔為10mm，擴到11.4mm，鉸削余量為0.6mm。由P45表2-36得：粗銑精銑小端槽,粗銑到13.5mm，精銑到15mm。五、確定切削用量及基本時間（工序七）1、時間定額計算根據(jù)本次設計要求：工序七要先由鉆刀鉆螺紋底孔，接著由擴刀對孔進行擴大，最后由鉸刀加工出螺紋。所以工序七的時間定額。應為如下計算：基本工時：t=(L+L1+L2)/nf=（85*10+2+0）/600/0.65=2.18(min)工序七的輔助時間Ta的計算： 根據(jù)第六章第三節(jié)所述，輔助時間Tf與基本時間Tj之間的關(guān)系為Tf=（0.050.2）Tj，本工序取Tf=0.15Tj，則本工序的輔助時間為：T

16、f=0.2*Tj=0.2*2.18=0.436s Tj=10*2=20s工序七其他時間的計算：除了作業(yè)時間（基本時間與輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作地點、休息與生理需要時間和準備與終結(jié)時間。由于該零件是中批量生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準備與終結(jié)時間甚微，可以忽略不計；布置工作地時間Tb是作業(yè)時間的2%7%，休息與生理需要時間Tx是作業(yè)時間的2%4%，該零件取3%，則工序七的其他時間（Tb+Tx）可按關(guān)系式（3%+3%）*（Tj+Tf）計算，如下所示： 工序七其他時間：Tb+Tx=6%*（2.18+0.436）=0.157s單件時間Tdj的計算：Tdj=2.18+20+0.1

17、57=22.337s6、 夾具設計 本次設計的夾具為第七道工序鉆2M12螺紋底孔。1、 確定設計方案本設計是設計連桿蓋零件的夾具，連桿蓋屬于盤形零件，故使用鉆床的固定式。本設計連桿蓋是屬于盤形零件，應該使用大端面底面和側(cè)面定位方式。當加工一側(cè)的螺紋孔時，另一側(cè)的螺紋孔應采用壓板壓緊從而固定住零件，是加工可靠準確，一邊加工好后換另一邊。由于設計的夾具是關(guān)于鉆10的圓孔,所以使用鉆套，以便引導麻花鉆定位,從而保證螺紋孔不會偏離軸線。再用定位螺釘固定上壓壓板，下部用臺虎鉗夾緊固定。用立式鉆床依次鉆10個孔。夾緊機構(gòu)應保證工件夾緊可靠、安全、不破壞工件的定位及夾壓表面的精度和粗糙度。在設計夾緊裝置時必

18、須合理選擇夾緊力的方向和作用點，必要時還應進行夾緊力的估算。2、 計算夾緊力在確定夾緊力的大小時，為簡化計算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件還應考慮重力、慣性力等）的作用情況，找出加工過程中夾緊最大的受力狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)，即 Fwk=K×Fw式中：Fwk實際夾緊力、 Fw計算出的理論夾緊力、K安全系數(shù)。粗加工時取2.53。由于本設計使用的是鉆床鉆孔,所以將算出切削扭矩M. M=CM×D0XM×fYM×KM×0.001 =333.54×201.9×20.8×0.87×0.001 300(N·m) 夾緊裝置的設計實際上是一個綜合性的問題，確定夾緊力的大小、方向和作用點時，必須全面考慮工件的結(jié)構(gòu)、工藝方法、定位元件的結(jié)構(gòu)與布置等因素。要求夾緊裝置動作迅速，操作安全省力，結(jié)構(gòu)