连杆盖夹具设计

精选优质文档-倾情为你奉上摘 要 连杆是柴油机的主要传动件之一，本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比较差，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。机械加工工艺是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保障。然而夹具又是制造系统的重要部分，工艺对夹具的要求也会提高，专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具都朝着柔性化、自动化、标准化、通用化和高效化方向发展以满足加工要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。 关键字：连杆，加工工艺，夹具设计 目 录专心-专注-专业第1章 零件的工艺分析1.1零件的功用、结构及特点图1.1为连杆盖零件，材料为QT450-10铸件，生产纲领为6000 件年。要求设计加工该零用的毛坯图或零件与毛坯合图1张，关键工序机械加工工艺过程卡片1套，主要工序的机械加工工序卡片份，以及设计说明书1份。 图1.1连杆是柴油机的重要零件之一.连杆体和连杆盖通过螺栓连接成为一整体,其大头孔与曲轴相连,小头通过活塞销和活塞相连,将作用于活塞气体的膨胀压力传给曲轴,又受曲轴驱动而带动活塞压缩汽缸中的气体.1.2 零件的工艺分析连杆盖共有两组加工表面,他们之间有一定的位置要求.现分述如下：1.以81mm内孔为中心的加工表面：这一组加工表面包括：81mm的内孔及倒角,两个M12的螺纹孔,与内孔中心相距尺寸为3.5mm的平面,还有相距为94mm的两平面,以及一段半径为R25的圆弧. 2.以20mm孔为中心的加工表面：这一组加工表面包括：2个20mm的内孔及其倒角,宽为15mm的槽,相距尺寸为37mm的凹槽. 这两组加工表面之间有着一定的位置要求,主要是： a.连杆盖的端面相对mm内孔中心的对称度公差为0.3mm; b.宽为15mm的槽相对连杆盖中心的对称度公差为0.2mm; c.20mm孔与mm内圆中心的连线相距为85mm. d.20mm两孔与mm内圆的平行度公差为0.2mm.第2章 毛坯的选择2.1 确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差 （l）.因零件材料为铸铁件,要求的年产量为6000 件,属大批生产,左支座的轮廓尺寸不大,且有较多不需要切削加工的表面所以毛坯制造选用砂型手工造型铸造成形.（2）.连杆盖属特形零件,且加工过程中利用不加工表面进行定位的工序少,故零件毛坯选为粗铸件.铸件尺寸公差等级为 CT11,加工余量等级按H级.2.2 定毛坯的技术要求（1）.铸件经人工时效处理；（2）.逐渐不允许有夹渣、气孔、疏松等缺陷；（3）.材料为QT450-10.2.3 绘制毛坯图根据连杆盖零件图,在各加工表面上加上机械加工余量,绘制毛坯图,如图2.1.图2.12.4 确定机械加工余量、工序尺寸及公差加工位置加工方法加工余量/mm表面粗糙程度R/m大端端面粗铣4.5半铣11.6螺纹孔下端面粗铣3.6精铣0.96.3螺纹孔钻螺纹孔11.0扩螺纹孔12.0大端侧面粗铣3.6精铣0.93.281孔粗镗2.0半精镗1.2精镗0.75浮动镗0.551.6上端内槽粗铣4.0精铣0.51.620孔钻18.0扩19.8铰201.6第3章 基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一.基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证,生产率得以提高.否则,加工工艺过程中回问题百出,更有甚者,还会造成零件的大批报废,是生产无法正常进行. （1）粗基准的选择.对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准.而对有若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准.根据这个基准选择原则,现选取81内孔左右两边的凸台的上表面作为粗基准,在小端尾部用V型块,限制6个自由度,达到完全定位,然后进行车销. （2）精基准的选择.主要应该考虑基准重合的问题.当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不再重复.第4章 拟订机械加工工艺路线4.1 确定各表面的加工方法根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求,选定如下加工方法：大端端面：粗铣精铣螺纹孔下端面：粗铣精铣螺纹孔：钻扩铰大端侧面：粗铣半精铣81孔：粗镗半精镗精镗浮动镗刀块精镗小端凹槽：粗铣精铣20孔：钻扩粗铰精铰21圆槽：镗81孔内的R25圆弧：镗4.2 拟订加工工艺路线4.2.1工艺路线方案1工序1 铸造毛坯。工序2 粗铣大端侧面,以螺纹孔定位。工序3 精铣大端侧面,以螺纹孔定位。工序4 粗铣螺纹孔下端面,以大端端面定位。 工序5 精铣大端端面。工序6 钻 、扩、12螺纹孔,以大端端面定位。工序7 精铣小侧面,以螺纹孔定位。工序8 铰12螺纹孔,以大端端面定位。工序9 精铣螺纹孔下端面,以大端定位。工序10 合连杆盖,粗镗81孔,并倒角,以大端定位。工序11 钻20孔,并倒角,以81孔定位。工序12 铰20孔,以大端定位。工序13 镗21内槽,以81孔定位。工序14 半精镗,精镗,浮动镗刀块镗81孔。工序15 铰20孔,以大端定位。工序16 粗、精铣上端凹槽,以20孔和大端侧面定位。4.2.1工艺路线方案2工序1 铸造毛坯。工序2粗精铣大小端侧面,两面互为基准（翻转几次）工序3粗-精铣大端端面工序4钻-扩-铰20孔，以大端端面定位工序5 合连杆盖,粗镗81孔,并倒角,以大端定位。工序6半精镗,精镗,浮动镗刀块镗81孔,并镗R25圆弧,以20孔定位钻工序7 镗21内槽,以81孔定位。工序8钻-扩-铰12螺纹孔，以20孔和大端侧面定位工序9粗精铣螺纹孔下端台阶面，以20孔81孔和侧面。工序10粗、精铣上端凹槽,以20孔和大端侧面定位。 4.3工艺方案的比较与分析工艺路线一是按照工序分散的原则制定的,这样使得装夹次数增多,大大的降低了生产效率,对成批生产不适合,而且在选择粗基准的时候先加工侧面,给后面的加工带来了很大的误差.工艺路线按照工序集中的原则,克服了路线一的缺点,在粗基准选择上比较合理,先加工大端端面,减少对后面的加工所带来的误差.通过分析,最终选用路线2.第5章 确立切削用量及基本工时5.1工序2切削用量及其基本时间的确定 本工序为粗铣大小端侧面,所选用刀具为高速钢直齿三面刃铣刀。铣刀直径,宽度,齿数5.1.1 确定每齿进给量fz由表9。4-1知道X62卧室铣床的功率为,工艺系统刚性为中等,细齿盘铣刀加工铸铁,查得。现取5.1.2 选择铣刀磨钝标准和耐用度由表9.4-7查得铣刀刀齿后到刀面最大磨损量为,耐用度5.1.3确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据表9。4-8中的公式计算： （5-1） 式中, ,。 （5-2）根据X62型卧式铣床主轴转速表,查表4.2-9选择,实际切削速度,工作台没分钟进给粮为。 根据X62型卧式铣床主轴转速表,查文献1表4.2-40选择则实际的每齿进给量为5.1.4基本时间 根据表6.2-7,三面铣刀铣平面的基本时间为 (5-3) 式中, , , ,5.2工序4切削用量及其基本时间的确定 5.2.1 确定进给量 本工序为钻孔,刀具为直柄麻花钻,钻头直径,HBS200,根据表5-127,本孔加工要绞,根据表4.2-16,Z525立式钻床的进给量取。 5.2.2 确定切削速度 查 3.1, 则。 根据表4.2-15 取 则实际速度。 钻孔基本时间的确定 （5-4）式中, , 5.2.3 确定切削速度 v则根据表4.2-15 取实际速度。 5.2.4 基本时间的确定 根据表6.2-5 (5-5)式中, 5.3工序9切削用量及其基本时间的确定 本工序为粗铣螺纹孔下台阶端面,所选用刀具为高速钢直齿三面刃铣刀.铣刀直径,宽度,齿数. 5.3.1 确定每齿进给量由表9.4-1知道X62卧室铣床的功率为,工艺系统刚性为中等,细齿盘铣刀加工铸铁,查得.现取. 5.3.2 选择铣刀磨钝标准和耐用度由表9.4-7查得铣刀刀齿后到刀面最大磨损量为,耐用度. 5.3.3 确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据(5-1)计算：式中 ,。 根据(5-2)计算：根据X62型卧式铣床主轴转速表,查文献1表4.2-9选择,实际切削速度,工作台没分钟进给粮为。根据X62型卧式铣床主轴转速表,查表4.2-40选择,则实际的每齿进给量为。 5.3.4基本时间 根据表6.2-7,三面铣刀铣平面的基本时间为 （5-6） 式中 5.4工序10切削用量及其基本时间的确定 本工序为粗铣上端槽,所选用刀具为高速钢直齿三面刃铣刀.铣刀直径,宽度,齿数. 5.4.1 确定每齿进给量由表9.4-1知道X52型立式铣床的功率为7.5KW,工艺系统刚性为中等,细齿盘铣刀加工铸铁,查得.现取。 5.4.2 选择铣刀磨钝标准和耐用度由表9.4-7查得铣刀刀齿后到刀面最大磨损量为,耐用度。 5.4.3 确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据(5-1)计算：式中 ，,T,. 根据(5-2)计算：根据X62型卧式铣床主轴转速表,查表4.2-9选择,实际切削速度,工作台每分钟进给粮为 根据X62型卧式铣床主轴转速表,查表4.2-40选择,则实际的每齿进给量为。 5.4.4基本时间 根据表6.2-7,三面铣刀铣平面的基本时间为 (5-7) 式中 , 第6章 夹具体的总体设计1、设计任务此次设计主要分为两部分，一是对零件的机加工进行工艺规程设计，二是对工序进行专用夹具设计。此次夹具设计选择连杆盖台阶面下端面加工进行专用夹具设计。本夹具主要作来铣连杆体和连杆盖分割面的台阶面底面，台阶底面与小头孔轴心线有尺寸精度要求，台阶底面与螺栓孔应有垂直度要求和台阶底面的平面度要求。由于本工序是粗加工，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。2、夹具方案分析2.1工件的定位方案分析由零件图可知，在铣台阶面之前，连杆的两个端面、小头孔及大头孔的两侧都已加工，且表面粗糙要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选小头孔与连杆的端面为基准，但由于大头孔不完整，难以用来较好的定位，所以采用小头孔定位。因为大小孔轴向方向不影响台阶面铣削精度，所以此方向可以不定位，而靠加紧机构固定，所以连杆盖以大小头孔及侧面的 “两孔”定位，属于不完全定位，其中大头孔做成与削边销作用相同的定位板，以避免过定位。由于大头孔尺寸,没有相应的削边销，由于是大批量生产，所以可以自制一个作用与削边销相同作用的“定位板”，如图6.1所示：图6.1而小头孔用定孔芯轴定位，元件如图6.2所示：图6.22.2夹紧方案分析由于零件小，所以采用螺母压与压板，装卸工件方便、迅速。加紧机构用螺母与压块，如图6.3所示：图6.32.3夹具体设计夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时，能承受一部分切削力。夹具体图如图6.4：图6.4夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。4) 切削力及夹紧力的计算 切削力的计算：，由组合机床（表7-24）得：=1902.538夹紧力的计算：由机床夹具设计手册（表1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夹紧力：M=,，,作用力：，夹紧力：由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。定位误差的计算: 由加工工序知，加工面为连杆的剖分台阶面。台阶底面对连接螺栓孔中心线应有垂直度要求；对剖分出来的台阶底面有一定的平面度要求。所以本工序的工序基准为小头孔中心线，其设计计算如下：（1）确定定位销中心与大头孔中心的距离及其公差。此公差取工件相应尺寸的平均值，公差取相应公差的三分之一（通常取1/51/3）。故此尺寸为。（2）确定定位销尺寸及公差本夹具的主要定位元件为一固定销，结构简单，但不便于更换。该定位销的基本尺寸取工件孔下限尺寸。公差与本零件在工作时与其相配孔的尺寸与公差相同，即。（3）小头孔的确定考虑到配合间隙对加工要求中心距850.015影响很大，应选较紧的配合。另外小头孔的定位面较短，定位销有锥度导向，不致造成装工件困难。故确定小头定位孔的孔径为。5) 定位误差分析对于连杆体盖剖分台阶面深度的要求，以的中心线为定位基准，而其设计基准为大头孔轴心线，属“基准不重合”，基准不重合误差，且由于定位面与定位间存在间隙，造成的基准位置误差即为定位误差，其值为： =0.1+0.023+0.012+0 =0.135 mm剖分面的定位误差工件孔的直径公差定位销的直径公差孔和销的最小保证间隙因此工件在加工过程中能够保证加工精度要求。设计心得 为期二周的机械制造工艺学课程设计终于完成了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益匪浅。通过这次设计作业我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论与实践相结合进行了自己的设计。在课程设计的过程中，我们组员们通过不但的努力，弄清楚了本次设计的主要来龙去脉，最重要的是我们通过这次的设计不但加深了对工艺这么专业课程中学到的知识有了进一步的巩固，而且学会了应用以前学到的知识，更深一层次的体会到工艺的重要性和设计的灵活性。在此过程中使我们的团队精神得到了充分的体现同时也锻炼了我们团队合作的能力。而夹具的设计是需要个人去思考与设计，要做出自己的东西，使得我们的个人思考能力和独自处理问题的能力对到的提高。（三号黑体居中，段前0.5行，段后0.5行，单倍行距）参考文献 1 朱耀祥，浦林祥.代夹具设计手册M.机械工业出版社,2009. 2 李益民.机械制造工艺设计简明手册M.机械工业出版社,1999.3 艾兴,肖诗纲.切削用量简明手册第三版M.机械工业出版社,2007.4 孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具M.冶金工业出版社,2002.5 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册M.高等教育出版社,2006. 6 李洪.机械加工工艺手册M.北京出版社,1996. 7 孟少龙.机械加工工艺手册M.机械工业出版社,1991.8 崇凯.机械制造技术基础课程设计指南M.化学工业出版社,2007.9 肖继德，陈宁平.机床夹具设计M. 机械工业出版社,2004.附 录