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“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程設(shè)計(jì)
說明書
題目：連桿銑削槽口工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計(jì)
系 名 機(jī)械工程
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級 08 機(jī)制一班
學(xué) 號(hào)
姓 名
指導(dǎo)教師
2011年 9月 21日
摘要
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)一般安排在完成了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后。這是進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前的一次綜合性復(fù)習(xí)及理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)踐訓(xùn)練，對我們的大學(xué)生活及以后進(jìn)入社會(huì)參加工作具有重要意義。從中有效地鍛煉了我們提出問題、分析問題、解決問題的能力。
機(jī)械制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)正在改變著人們的生產(chǎn)方式、生活方式、經(jīng)營管理模式乃至社會(huì)的組織結(jié)構(gòu)和文化。生產(chǎn)的發(fā)展和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，對生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量提出了越來越高的要求，也就對機(jī)械加工工藝等提出了要求。
在實(shí)際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、形狀、尺寸和技術(shù)要求等條件不同，針對某一零件，往往不是單獨(dú)在一種機(jī)床上用某一種加工方法就能完成的，而是需要經(jīng)過一定的工藝過程。因此，我們不僅要根據(jù)零件具體要求，選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，一步一步地把零件加工出來。
由于能力有限，設(shè)計(jì)中尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞：課程設(shè)計(jì)；機(jī)械制造業(yè)；加工方法；指導(dǎo)
目錄
摘要 2
設(shè)計(jì)任務(wù)書 4
1 連桿的加工特性及其結(jié)構(gòu)工藝性分析 5
1.1 連桿的加工特性 5
1.2 連桿的結(jié)構(gòu)工藝性分析 5
2 加工件的加工工藝路線、關(guān)鍵工序的分析確定 5
2.1 毛坯材料的選擇 5
2.2 制定工藝路線 6
2.3 關(guān)鍵工序分析 6
2.3.1 大小端面的加工 6
2.3.2 大小端孔的加工 6
2.3.3 槽口的加工 7
3 切削用量計(jì)算 7
3.1 選擇刀具及切削用量 7
3.2 工序卡 9
4銑削槽口專用夾具設(shè)計(jì) 10
4.1工件的加工工藝分析 10
4.2確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 10
4.2.1確定定位方案，設(shè)計(jì)定位元件 10
4.2.2夾緊方案選擇及夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
4.2.3夾具對定位方案的確定 12
4.3夾緊力計(jì)算和定位誤差分析 13
4.3.1夾緊力計(jì)算 13
4.3.2定位誤差分析 14
4.4確定夾具的主要尺寸、公差和技術(shù)要求 14
4.4.1夾具總圖應(yīng)標(biāo)尺寸，公差 14
參考文獻(xiàn) 15
附錄 16
設(shè)計(jì)任務(wù)書
設(shè)計(jì)題目： 連桿—1 零件批量生產(chǎn)機(jī)械加工工藝過程設(shè)計(jì)及
銑削槽口工序夾具設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求：
1．制定 連桿—1 零件機(jī)械加工工藝規(guī)程，編制機(jī)械加工工藝過程卡片，選擇所用機(jī)床、夾具、刀具、量具、輔具；
2．對所制定的工藝進(jìn)行必要的分析論證和計(jì)算；
3．確定毛坯制造方法及主要表面的總余量；
4．確定主要工序的工序尺寸、公差和技術(shù)要求；
5．對兩道工序進(jìn)行工序設(shè)計(jì)，編制機(jī)械加工工序卡片，畫出的工序簡圖，選擇切削用量，計(jì)算時(shí)間定額；
6．設(shè)計(jì) 銑削槽口工序 夾具，繪制夾具裝配圖，進(jìn)行必要的計(jì)算（如夾具元件結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，切削力、夾緊力、定位誤差、導(dǎo)向誤差計(jì)算等）；
7．對 王曉鵬 同學(xué)的設(shè)計(jì)進(jìn)行校對；
8．編寫設(shè)計(jì)說明書。
車間設(shè)備（與設(shè)計(jì)有關(guān)的設(shè)備）：
普通車床C6125，CM6125，C6132，C6140；數(shù)控車床CK6125，CK6132，CK6140；立式銑床X51K，X52K；臥式銑床X61W，X62W；工具銑床X8120,X61W；立式鉆床Z5125；臺(tái)式鉆床Z4115；外圓磨床MG1416，MG1432；內(nèi)圓磨床MG2110，MG2120；平面磨床M7120；臥式鏜床T6150；鋸床G605；插床B5025；拉床L6106
設(shè)計(jì)小組：組長：賈新文
成員：田鑫 王曉鵬 苗潤時(shí) 裘濤
指導(dǎo)教師簽字
年 月 日
成績：
工作態(tài)度
（滿分20）
設(shè)計(jì)質(zhì)量
（滿分60）
答辯
（滿分10）
校對質(zhì)量
（滿分10）
總評
5
天津大學(xué)仁愛學(xué)院
連桿機(jī)加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及銑削槽口工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計(jì)
1 連桿的加工特性及其結(jié)構(gòu)工藝性分析
1.1 連桿的加工特性
連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)的五大件之一，是發(fā)動(dòng)機(jī)重要的安全件。其大頭孔與曲軸連接，小頭孔通過活塞銷與活塞連接，其作用是將活塞的氣體壓力傳給曲軸，又受曲軸驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿受的是沖擊動(dòng)載荷，因此要求連桿質(zhì)量小、強(qiáng)度高。連桿桿身是工字型截面，而且從大頭到小頭逐步變小。連桿的質(zhì)量直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能和安全性能。從結(jié)構(gòu)上看連桿并不復(fù)雜，但連桿屬于典型的不規(guī)則件且精度要求高，所以加工工藝比較復(fù)雜：磨削、鉆、鉸、鏜、銑、衍磨等多種加工方法。
1.2 連桿的結(jié)構(gòu)工藝性分析
連桿由連桿大頭、桿身和連桿小頭三部分組成。連桿機(jī)械加工的主要內(nèi)容有小端孔、大端孔和與其垂直的兩端平面，以及連桿桿身和螺栓孔。這些表面都要求達(dá)到一定的精度。同時(shí)為了提高疲勞強(qiáng)度，要求有較小的表面粗糙度數(shù)值，不允許有細(xì)微的傷痕或裂紋。高速機(jī)連桿桿身要求對全部非工作表面進(jìn)行噴丸處理，圓角及過渡都應(yīng)拋光。
連桿是一種桿類零件，外形細(xì)長、剛性差，因而在選擇定位基準(zhǔn)和夾壓點(diǎn)時(shí)，應(yīng)使其加工時(shí)的變形最小。故大多數(shù)工序都是采用大、小端孔的端面作為定位基準(zhǔn)，并使夾緊力作用在端面上。這種定位方法簡單，又避免因夾緊力和切削力的作用而使連桿發(fā)生變形。
2 加工件的加工工藝路線、關(guān)鍵工序的分析確定
2.1 毛坯材料的選擇
連桿復(fù)雜的工作條件（承受拉力、壓力和扭曲的多變負(fù)荷）及高的疲勞強(qiáng)度要求，決定了它的材料的選取和毛坯的制造方法。這里選擇的材料為牌號(hào)是QT40—17，它能夠滿足上述要求，由于連桿的強(qiáng)度要求，故其毛胚的制造選擇了鑄造的方法。
2.2 制定工藝路線
連桿加工工藝過程見表1所列。
表1 連桿加工工藝過程
工序號(hào)
工序名稱
1
鑄造毛坯
2
粗銑大小、頭兩端面
3
粗鏜大、小端孔
4
熱處理
5
半精銑大、小兩端面
6
精鏜大、小端孔
7
劃加工線
8
粗銑大頭端槽口
9
半精銑大頭端槽口
10
鉆φ6孔
11
攻絲
12
去毛刺
13
發(fā)藍(lán)處理
14
檢查
2.3 關(guān)鍵工序分析
2.3.1 大小端面的加工
大小端孔常常先加工好，使其作為后續(xù)工序的定位基準(zhǔn)。大小端面常用銑、磨以及拉削方法加工。加工時(shí)先以其中的一邊端面為基準(zhǔn)加工另一邊端面，然后將連桿翻轉(zhuǎn)180°，以加工過的端面作為基準(zhǔn)加工另一端面。
2.3.2 大小端孔的加工
大小端孔常常為孔本身加工和其他表面的定位基準(zhǔn)。大小端孔的加工精度和表面粗糙度要求都較高，通常分為粗、半精二次進(jìn)行。
對于這種尺寸較小的連桿，模精度要求很高，一般只經(jīng)過粗鏜、半精鏜、精鏜 。小端孔的粗加工一般安排在大端孔粗加工前，這是由于小端孔在后續(xù)加工中將作為主要定位基準(zhǔn)。鏜孔時(shí)以桿身裝夾，按孔的劃線痕找正定位。
2.3.3 槽口的加工
槽口的定位以兩端孔的的中心線為基準(zhǔn)。以槽口的加工要求和精度，分為粗銑和半精銑兩次進(jìn)行。
在槽口的深度方面的工序基準(zhǔn)是工件的相應(yīng)端面。從基準(zhǔn)重合的要求出發(fā)，定位基準(zhǔn)選擇此端面，但由于要在次端面上開槽，開槽時(shí)此面必須朝上，相應(yīng)的夾具定位勢必要設(shè)計(jì)朝下，這對定位、夾緊等操作和加工都不方便。因此，定位基準(zhǔn)選在與槽相對的那個(gè)端面比較合適。由于槽深的尺寸公差為（0.2mm），而基準(zhǔn)不重合造成的誤差僅為0.1mm，所以這樣選擇定位基準(zhǔn)是可以的。
在保證夾角45°±10′方面，工序基準(zhǔn)是雙孔中心線所在平面，所以定位件采用圓柱銷和菱形銷。以大端孔為主要定位基準(zhǔn)，小端孔為次要基準(zhǔn)。
3 切削用量計(jì)算
3.1 選擇刀具及切削用量
選擇高速鋼圓柱銑刀，根據(jù)槽口要求，選銑刀直徑d0=12mm，齒數(shù)為8
1. 選擇切削用量
1) ap=5mm ae=3.2mm af=0.1mm
2) 決定進(jìn)給量fz 根據(jù)查表取fz=0.10mm/z
(1) 選擇車刀后到面最大磨損量為0.4mm，刀具壽命為T=120min。
(2) 查切削用量簡明手冊 表3.10，, ,
當(dāng)，查切削用量簡明手冊 表3.9 修正系數(shù)為0.87，所以
(3) 實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量
根據(jù)銑床X61W型萬能銑床說明書，選擇
(4)計(jì)算基本工時(shí)
tm=Lvf
式中L=ｌ+η+Δ，其中ｌ＝4×70ｍｍ=280mm，根據(jù)切削用量簡明手冊表3.25，η+Δ＝17mm
故 tm=(280+17)/85=3.49min
3.2 工序卡
連桿加工工藝工序卡見表2所列。
表2 連桿加工工藝工序卡
機(jī)械加工工藝過程卡
產(chǎn)品型號(hào)
產(chǎn)品名稱
連桿
共 1 頁
第 1 頁
材料編號(hào)
QT40—17
毛坯種類
鑄造
毛坯外
形尺寸
每毛坯
可制件數(shù)
1
備注
工
序
號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
刀具
工藝
裝備
工時(shí)/h
準(zhǔn)終
單件
1
鑄造毛坯
2
粗銑
大小端面 以加工面的對面為基準(zhǔn)
立式銑刀
銑床
3
粗鏜
粗鏜大小頭端孔 以端面為基準(zhǔn)
鏜刀
鏜床
4
熱處理
熱處理檢查
5
劃線
劃加槽口工線 以大小端孔為基準(zhǔn)
6
半精銑
大小端面 以加工面的對面為基準(zhǔn)
立式銑刀
銑床
7
精鏜
精鏜大小頭端孔 以端面為基準(zhǔn)
鏜刀
鏜床
8
粗銑
銑大頭端槽口 以加工面的對面為基準(zhǔn)
立式銑刀
銑床
9
精銑
半精銑大頭端槽口以加工面的對面為基準(zhǔn)
立式銑刀
銑床
10
鉆孔
鉆φ6孔
鉆頭
鉆床
11
攻絲
12
去毛刺
去毛刺
13
表面處理
表面發(fā)藍(lán)處理
14
檢驗(yàn)
全面檢查
4銑削槽口專用夾具設(shè)計(jì)
4.1工件的加工工藝分析
工件已加工過的大小頭孔徑分別為mm和mm，兩孔中心距為80±0.05mm，大、小頭厚度均為mm。如圖1。
圖1
在加工槽口時(shí)。槽口的寬度由刀具直接保證，而槽口的深度和位置則和設(shè)計(jì)的夾具有關(guān)。槽口的位置包括兩方面的要求：
（1）槽口的中心面應(yīng)通過mm的中心線，但沒有在工序圖上提出，說明此項(xiàng)要求精度較低，因此可以不作重點(diǎn)考慮。
（2）要求槽口的中心面和兩孔中心線所在的平面的夾角為45°±10′。為保證槽口的深度mm和夾角45°±10′，需要分析與這兩個(gè)要求有關(guān)的夾具精度。
4.2確定夾具的結(jié)構(gòu)方案
4.2.1確定定位方案，設(shè)計(jì)定位元件
在槽口深度方面的工序基準(zhǔn)是工件的相應(yīng)端面。從基準(zhǔn)重合的要求出發(fā)，定位基準(zhǔn)最好選擇此端面。但由于要在此端面上開槽，開槽時(shí)，此面必須朝上，相應(yīng)的夾具定位勢必要設(shè)計(jì)成朝下，這對定位、夾緊等操作和加工都不方便。因此，定位基準(zhǔn)選在與槽相對的那個(gè)端面比較合適。由于槽深的尺寸公差較大（0.2mm），而基準(zhǔn)不重合造成的誤差僅為0.1mm，所以這樣選擇定位基準(zhǔn)是可以的。
在保證夾角45°±10′方面，工序基準(zhǔn)是雙孔中心線所在的平面，所以定位工件采用一圓柱銷和一菱形銷最為簡便。由于槽開在大頭端面上，槽的中心面應(yīng)通過孔的mm中心線，這說明大頭孔還是槽口的對稱中心面的工序基準(zhǔn)。因此，應(yīng)選擇大頭孔mm作主要定位基準(zhǔn)，定位元件選擇短圓柱銷（限制兩個(gè)自由度）。而小頭孔mm作次要定位基準(zhǔn)，定位元件選擇菱形銷（限制一個(gè)自由度），如圖2.
圖2
在每個(gè)工件上銑八個(gè)槽，除正反兩面分別裝卸加工外，在同一面的四個(gè)槽的加工也可采用兩種方案：一是采用分度機(jī)構(gòu)在一次裝夾中加工，由于不能夾緊大頭端，夾具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但可獲得較高的槽與槽間的位置精度；另一方案是采用兩次裝夾工件，通過兩個(gè)菱形定位銷分別定位（如圖2），由于受兩次裝夾定位誤差的影響，獲得的槽與槽間的位置精度較低。鑒于本夾具設(shè)計(jì)中槽與槽間的位置精度要求不高（夾角45°±10′），故可采用第二種方案。
4.2.2夾緊方案選擇及夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)的夾緊機(jī)構(gòu)采用螺釘壓板較為合適?？晒┻x擇的夾緊部位有兩個(gè)方案：一是壓在大端上，需要兩個(gè)壓板（讓開加工位置）；另一是壓在桿身上，此時(shí)只需一個(gè)壓板。前者的缺點(diǎn)是夾緊兩次，后者的缺點(diǎn)是加緊點(diǎn)離加工面較遠(yuǎn)，而且壓在桿身中部可能引起工件的變形?？紤]到銑削力較大，故采用第一種方案（如4）。
圖4
4.2.3夾具對定位方案的確定
夾具的設(shè)計(jì)除了考慮工件在夾具上的定位之外，還要考慮夾具如何在機(jī)床上定位，以及刀具相對夾具的位置如何確定。
對設(shè)計(jì)中銑床夾具，在機(jī)床的定位是以夾具體的底面放在銑床工作臺(tái)面上，再通過兩個(gè)定向鍵與機(jī)床工作臺(tái)的T型槽相連接來實(shí)現(xiàn)，兩定向鍵之間的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)些（如圖5）。刀具相對夾具位置采用直角對刀塊及厚度為5mm的塞尺來確定，以保證加工槽面的對稱度及深度要求（如圖5）。
圖5
4.3夾緊力計(jì)算和定位誤差分析
4.3.1夾緊力計(jì)算
根據(jù)單位切削力計(jì)算公式 查表得
故
根據(jù)切削力計(jì)算公式
得切削力為 =1069.2 故切削力取 1100N
根據(jù)夾緊力的計(jì)算公式，每個(gè)壓板需給工件的夾緊力為FJ=KFe2f
式中K為安全系數(shù)取K=1.6，f為工件與定位元件之間的摩擦因數(shù)，取f=0.5
故FJ=1760N。取FJ=1800N
即每個(gè)壓板需給工件的壓緊力為1800N時(shí)滿足要求。
4.3.2定位誤差分析
本設(shè)計(jì)中采用一圓柱銷一菱形銷定位工件，平面內(nèi)定位銷相對工件孔的移動(dòng)定位誤差由基準(zhǔn)孔D和定位銷d之間的配合間隙來決定，其移動(dòng)定位誤差為：
圓柱銷 Δd1=δD1+Δ1+δd1=0.052+0.01+0.028=0.09mm
菱形銷 Δd2=δD2+Δ2+δd2=0.023+0.01+0.054=0.087mm
兩孔軸線連線的角度誤差tgα=12δD1+Δ1+δd1+12δD2+Δ2+δd2L =0.001
α=3′
滿足定位精度要求。
4.4確定夾具的主要尺寸、公差和技術(shù)要求
如圖5所示，在該夾具總圖中需標(biāo)注有關(guān)尺寸，公差及技術(shù)要求：
4.4.1夾具總圖應(yīng)標(biāo)尺寸，公差
（1）夾具最大輪廓尺寸：268mm×220mm×80mm
（2）定位元件的定位尺寸及各定位元件間的位置尺寸為 、 及80±0.05。
（3）對刀元件的工作面與定位元件的定位面間的位置尺寸為11.5±0.02及11±0.02mm。
（4）夾具定向槽與夾具定向鍵的配合為H7n6 。
（5）夾具體與定位套的配合為φ25H7n6及φ18H7n6 。
參考文獻(xiàn)
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附錄
附錄一：工序卡5
附錄二：工序卡7
附錄三：機(jī)械加工工藝過程卡
附錄四：零件圖
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