小连杆零件的机械加工工艺规程及钻Ф36孔工序的专用夹具设计.doc

机械制造技术课程设计说明书设计题目：设计小连杆零件的机械加工工艺规程及钻36孔工序的专用夹具姓 名： 韩毫月 学 号： 120125146 班 级: 起机121 指导教师: 程雪利 河南机电高等专科学校2013年11月1日目录设计任务书.1课程设计说明书正文.2序言.31、 零件的分析.3 (一)零件的作用.3 (二)零件的工艺分析.32、 工艺规程设计.4 (一)确定毛坯的制造形式.4 (二)基面的选择.4 (三)制定工艺路线.5 (四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.6 (五)确定切削用量及基本工时.73、 专用夹具设计.15 (一)设计主旨.15 (一)夹具设计.154、 课程设计心得体会.16参考文献.17机械制造技术课程设计任务书题目：设计连杆零件的机械加工工艺规程及钻36工序的专用夹具内容（1）零件毛坯合图 1张 （2）机械加工工艺规程卡片 1套 （3）夹具装配图 1张 （4）夹具体零件图 1张 （5）课程设计说明书 1份原始资料：该零件图样一张；生产纲领为10000件/年；每日一班。2014年11月1日序言 机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。1、 零件的分析（1） 零件的作用 题目所给的零件是连杆的构架，此小连杆可用于许多地方，与其他连杆机构结合。连杆的功能决定了它既是传力构件，又是运动件，可以将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴。连杆除上下运动外，还左右摆动作复杂的平面运动。 连杆工作时，主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷，要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度。同时，由于连杆既是传力零件，又是运动件，不能单靠加大连杆尺寸来提高其承载能力，须综合材料选用、结构设计、热处理及表面强化等因素来确保连杆的可靠性。 （二） 零件的工艺分析 零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： 此拔叉有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求，现分述如下： 1以36孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括36内孔，以及36孔的上、下端面，拉花键。 2以15圆孔为中心的加工表面 这一组的加工表面包括15圆孔的内表面，15圆孔的上下两端面。 这两组加工表面之间有一定的位置要求，主要是： （1） 15的下端面与36内孔的中心线的垂直度公差为0.05。 由上面分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 二 、工艺规程设计（一） 确定生产类型 已知零件的生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。 （二）确定毛坯的制造形式 确定毛坯种类：零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为 大批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺及设备设计指导手册324页表15-5（后称指导手册）选用铸件尺寸公差等级CT8级。 （三）基面的选择 定位基准是影响连杆零件加工精度的关键因素。基准选择得合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工过程中将问题百出，更有甚者，造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。1、 粗基准的选择 在选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够多的余量，及保证不加工表面与加工表面间的尺寸，位置符合零件图样设计要求，粗基准的选择原则： （1） 重要表面余量均匀原则 必须首先保证工件重要表面具 有较小的加工余量，应选择该表面为粗基准 表面间的相互位置要求原则 必须保工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置要求，应以不加工表面作为粗基准，如果在工件上有很多不加工表面，应以其中与不加工表面相互位置要求较高的不加工表面作为粗基准，以求壁厚均匀外形对称等 （2） 定位可靠性原则 作为粗基准的表面，应选用比较可靠，平整光洁的的表面，以便定位准确，夹紧可靠。在铸件上不应该选择有浇冒口的表面，分型面，有毛刺或夹砂的表面作为粗基准；在锻件上不应该伴有飞边的表面作为粗基准，若工件上没有合适的表面作为粗基准，可以先铸出或焊上几个凸台，以后再去掉 （3） 不重复使用原则 粗基准的定位精度低，在同一尺寸方向上只允许使用一次，不能重复使用。对于一般类的叉杆类零件而言，以孔和端面作为粗基准，是完全合理的。对于本零件而言，尽可能选择不加工便面为粗基准，而对于有若干个不加工表面的工件，则应以与不加工表面要求要求相对位置精度较高的不加工表面为粗基准，以求壁厚均匀外形对称等。根据这个基准选择原则，现选取36孔的不加工外轮廓作为粗基准，利用俩个V型块支撑36俩个外轮廓表面作为粗基准的定位面，限制5个自由度在利用一个销钉限制一个自由度达到完全定位然后进行铣削。对于拨叉零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，而对于有若干个不加工表面的工件，则应以与不加工表面为粗基准，根据这个基准选择原则，现选取拨叉36孔下端面为粗基准，利用俩个36和15的外轮廓作为主要定位面，再以一个销钉限制最后一个自由度，达到完全定位。 2、 精基准的选择 精基准的选择原则主要考虑如何减少误差，保证加工精度和安装方便以及以及设计基准和工序基准重合问题。精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个孔内圆柱表面为辅助的定位精基准。当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门的计算，此处不再重复。 （4） 工艺路线方案一: 工序1铸造毛坯 工序2 铣60上平面，保证表面粗糙度3.2 工序3 钻扩绞孔36， 工序4拉花键39，保证表面粗糙度,6.3 工序5铣60下端面，保证表面粗糙度6.3 工序6钻扩绞孔15，保证表面粗糙度3.2工序7铣25上端面，保证表面粗糙度3.2 工序8去毛刺、倒棱角工序9终验入库 工艺路线方案二:工序1 铸造毛坯 工序2车下端面工序3铣、半精铣60上平面，保证表面粗糙度6.3 工序4铣、半精铣、精铣25上平面，保证表面粗糙度3.2 工序5半精铣下端面 工序6 钻、扩、绞孔36，工序7钻、扩、绞孔15，保证表面粗糙度3.2工序8 拉花键，保证表面粗糙度6.3工序9去毛刺、倒棱角工序10终验入库工艺方案的比较及分析 上述两方案中方案一：先加工60上端面，再加工内孔36，再以36孔为基准加工下端面，以下端面为基准加工15的孔。而方案二：先加工下端面，再以下端面铣36上端面及25上端面，再加工下端面，再以下平面为基准加工36孔和15的孔。由零件图可知36内孔与60下端面有垂直度要求，按照基准统一的原则，应先加工下端面，以其为精基准，再加工36的孔。也减少装夹次数。因此最终工艺过程如表2-1所示。 表2-1 最终工艺路线表 工序 工序内容 机床 定位基准夹具或辅助工具刀具1铸造毛坯 2 车下平面CA6140卧式车床上平面 车刀3铣60上端面XA5032立式铣床下平面套式面铣刀 4铣25上端面XA5032立式铣床下平面套式面铣刀 5钻、扩、绞36Z550立式钻床 下表面专用夹具 6钻、扩、绞15Z550立式钻床 下表面专用夹具 7拉花键L6120立式拉床下表面8去毛刺、倒棱角9检查（五）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 该连杆零件材料为TH200,零件重量为1Kg，生产类型为大批大量生产，采用铸造毛坯。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及毛坯尺寸如下：1、 外圆表面（60及25） 考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2、 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（60，25端面）。 查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表3.126，取60、25上、下端面长度余量均为3（均为双边加工） 铣削加工余量为： 粗铣 2.5mm 精铣 0.5mm:；3、 内孔（36已铸成26的孔） 查工艺手册表2.22.5，为了节省材料，取36 孔已铸成孔长度余量为5，即铸成孔半径为26mm。 工序尺寸加工余量： 钻孔 8mm 扩孔 1.5mm 铰孔 0.5mm 4、内孔15的孔 工序尺寸加工余量： 钻孔至13 扩孔钻 1.8 mm 铰孔 0.2 mm 5、其他尺寸 中间20高的部位，由于上表面是 非加工表面，下表面是加工表面，则留少量余量即可。即留有余量为3mm。工序尺寸加工余量： 铣削加工余量为： 粗铣 2.5mm 精铣 0.5mm 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。该连杆的锻件毛坏图见图2-1（六）确定切削用量及基本工时1、车下表面加工条件：工件材料：HT200，加工要求：粗车36的下端面。机床：CA6140卧式车床刀具：刀片材料为YT15，计算切削用量已知毛坏长度方向的技工余量为3，粗加工时，取2.5mm确定进给量f：查书二表5-1和切削用量简明册表1.4，以及工件直径为60mm时，。按CA6140卧式车床说明书去mm/r。计算切削速度：按切削手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）式中，所以确定机床主轴转速按机床说明书，与相近的机床转速为及。现在选取。所以实际切削速度。计算切削加工，按工艺手册表6.2-1，取2、粗铣60的上端面加工条件：工件材料：HT200，加工要求：铣60的上端面，表面粗糙度值保证为6.3。机床：XA5032立式铣床。刀具：高速钢立铣刀背吃刀量区2mm.2、切削用量 查书二表5-11可得：取0.3mm/z，由机械设计手册可以直接查出铣 削速度：V42m/min，采用高速钢立铣刀，D50mm，Z=4，则268r/min。按机床说明书，见机械制造技术基础此转速与268r/min相近的机床转速为285r/min。所以实际铣削速度V55.7m/min。则=342mm/min。 3、计算基本工时：=0.64min3、精铣60的上端面1、加工条件机床：XA5032立式铣床。加工要求：铣60的上端面，表面粗糙度值保证为3.2.切削用量: 查书二表5-11可得：取0.2mm/z， 由机械设计手册可以直接查出铣削速度：V49m/min，采用套式面铣刀，D50mm,Z=6则p312r/min。 按机床说明书，见机械制造技术基础此转速与312r/min相近的机床转速为355r/min。 所以实际铣削速度V52.3m/min。 374mm/min（3） 计算基本工时 =0.72min4、粗铣25的上端面。1、 加工条件工件材料：HT200。加工要求：铣25的上端面。机床：XA5032立式铣床。刀具：套式面铣刀，D50mm,Z=5 2、切削用量 查切削手册可得：0.1mm/z，由机械设计手册可以直接查出铣 削速度：V60m/min，采用套式面铣刀，D50mm,Z=5，则382r/min。按机床说明书，见机械制造技术基础此转速与382r/min相近的机床转速为355r/min。所以实际铣削速度V55.7m/min。则=177.5mm/min。 3、计算基本工时：=1.13min5、精铣25孔上端面 1、加工条件机床：XA5032立式铣床。加工要求：铣25的上端面，表面粗糙度值保证为3.2.切削用量: 查切削手册可得：=0.03mm/z，由机械设计手册可以直接查出铣削速度：V73m/min，采用套式面铣刀，D50mm,Z=5则p581r/min。 按机床说明书，见机械制造技术基础此转速与581r/min相近的机床转速为575r/min。 所以实际铣削速度V72.3m/min。 172mm/min（4） 计算基本工时 =1.57min6、钻36孔 （1） 加工条件 机床：Z525立式钻床 刀具：硬质合金扩孔钻，粗钻时d=30mm，钻头采用双头刃磨法， 后角 12，二重刃长度=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度=, 120,100=,30=b。 （2） 选择切削用量 查切削手册可得：f=0.700.86=，= 所以， f=0.8mm/r 。 查机械加工工艺手册可得：14m/min，根据公式：=202r/min， 查机械制造设计基础，选择立式钻床Z525取n=195m/min，故实际切削速度为V=13.4m/min。 （3）计算基本工时 切削用量及时间定额 0.37min 7、扩36孔加工条件机床：Z550立式钻床 刀具：硬质合金扩孔钻选择切削用量查切削手册表5-23进给量f=1.0mm/r，查表5-24切削速度V=54.3m/min转速的计算r/min式中d刀具直径 V切削速度3）计算基本工时 切削用量及时间定额min式中：2.25mm8、铰36孔背吃刀量的选择由书二查表2-30得，铰前孔的直径是35.5mm，因此铰孔工位的背吃刀量进给量的选择由表5-31查得铰36的孔，进给量故本例取切削速度的选择由书二表5-31查得铰36的孔，故本例将该工位的切削速度V=4m/min。由公式5-1得可求出该工位的主轴转速又由立式钻床主轴转速表4-9取47r/min.再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际切削速度：3、计算基本工时 切削用量及时间定额min式中：由书二的表5-42可知取1.2mm9、钻15的孔加工条件 机床：Z525立式钻床 刀具：硬质合金扩孔钻选择切削用量查切削手册表5-23进给量f=0.9mm/r，查表5-24切削速度V=47.3m/min转速的计算r/min式中d刀具直径 V切削速度3）计算基本工时 切削用量及时间定额式中：盲孔时10、扩15的孔加工条件机床：Z550立式钻床 刀具：硬质合金扩孔钻选择切削用量查切削手册表5-23进给量f=0.6-0.7mm/r，取0.6mm/r查表5-24切削速度V=53.4m/min转速的计算r/min式中d刀具直径 V切削速度3）计算基本工时 切削用量及时间定额0.49mm式中：2mm11、铰15背吃刀量的选择由书二查表2-30得，铰前孔的直径是14.8mm，因此铰孔工位的背吃刀量进给量的选择由表5-31查得铰的孔，进给量故本例取切削速度的选择由书二表5-31查得铰15的孔，故本例将该工位的切削速度V=4m/min。由公式5-1得可求出该工位的主轴转速又由立式钻床主轴转速表4-9取89r/min.再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际切削速度：3、计算基本工时 切削用量及时间定额min式中：由书二的表5-42可知取0.5mm加工盲孔是12、拉花键根据书三，表5-47规定，查得扩孔钻扩36孔时的进给量，并根据机床规格选扩孔钻扩孔是的切削速度，根据其他有关资料，确定为式中，为用钻孔时的切削速度，故，=0.4按机床选取 切削工时：切入时，切出时，则13、 去毛刺、倒棱角最后，将以上各工序切削用量、工序定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片中，见附表2-1、2-2。三、专用夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，提高生产效率的问题，应广泛采用多件加紧机构，通常需要设计专用夹具。经过集体协商，决定设计钻36孔时的专用夹具。（1） 设计主旨 本夹具主要用来钻孔36及15的孔，这两个孔都有一定技术要求。在本道工序加工时，不仅要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，还要考虑加工精度的问题。（2） 夹具设计1、 定位基准的选择 由零件图可知，36的孔中心线与下表面有垂直度要求，其设计基准要为下表面。2、 切削及及加紧力的计算 进给力25566N式中参数可查书三表3-7查得，切削转矩式中参数可查书三表3-7查得，消耗切削功率3、夹具设计及操作的简要说明 本道工序是粗加工，切削力较大，为了加紧工件，夹具将做的较大，因此应设法降低切削力，目前采用如下方法：一是提高毛坏的制造精度，使最大背吃刀量降低，以降低切削力。二是选择一种比较理想的斜楔加紧机构，尽量增加该加紧机构的扩力比。 在夹具设计时，为了提高劳动生产率， 钻孔时采用一侧用V形块和挡块做为加紧装置。钻床夹具的零件图及夹具的装配图如图3-1.3-2四、课程设计心得体会 机械制造设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础，通过这次的设计，本人在多方面都有所提高。在此期间，我综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行设计计算，提高了自身的独立工作能力，巩固与扩充了课程所学的内容，掌握了设计的方法和步骤，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。 通过这次课程设计，使我收获颇多。在设计中培养了大家的团队合作精神，遇到问题大家集体讨论进行解决。这对于即将走向工作岗位的新人是一个很好的培训和锻炼，同时这次设计将对今后工作和学习打下坚实的的理论知识基础。五、参考文献1马国亮.机械制造技术M.北京：机械工业出版社,2010.2雏青.机械制造技术基础课程设计指导教程M.北京：机械工业出版社，2004.3吴拓.机械制造工艺与机床夹具课程设计指导M.北京：机械工业出社,2010.4李庆寿.机床夹具设计手册M.北京：机械工业出版社,19845刘友才.机床夹具设计手册M.北京：机械工业出版社,19926李益明主编.机械制造工艺设计简明手册M.北京：机械工业出版社,1993.