連桿銑削槽口工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計(jì)【連桿1機(jī)械加工工藝及銑削槽口夾具設(shè)計(jì)】,連桿1機(jī)械加工工藝及銑削槽口夾具設(shè)計(jì),連桿,銑削,槽口,工序,專用,夾具,設(shè)計(jì),機(jī)械,加工,工藝 《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》 課程設(shè)計(jì) 題目： 院（系）： 專業(yè)、班級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 年12 月20日 目錄 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 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)動機(jī)的五大件之一，是發(fā)動機(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)動而帶動活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿受的是沖擊動載荷，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，應(yīng)使其加工時的變形最小。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 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 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 產(chǎn)品名稱 連桿 共 1 頁 第 1 頁 材料編號 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 工序名稱 工序內(nèi)容 刀具 工藝 裝備 工時/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。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′，需要分析與這兩個要求有關(guān)的夾具精度。 4.2.1確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 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，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（限制一個自由度），如圖2. 圖2 在每個工件上銑八個槽，除正反兩面分別裝卸加工外，在同一面的四個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。可供選擇的夾緊部位有兩個方案：一是壓在大端上，需要兩個壓板（讓開加工位置）；另一是壓在桿身上，此時只需一個壓板。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面上，再通過兩個定向鍵與機(jī)床工作臺的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 即每個壓板需給工件的壓緊力為1800N時滿足要求。 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) [1] 楊叔子．機(jī)械加工工藝師手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001． [2] 張世昌，李旦，高航．機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：高等教育出版社，2007． [3] 吳拓．現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì) [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009． [4] 王健石．機(jī)床夾具和輔具速查手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007． [5] 王光斗，王春福．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊（第三版）[M]．上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2000． [6] 孫已德．機(jī)床夾具圖冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1984． 16 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械加工工序卡 產(chǎn)品型號及規(guī)格 圖 號 名 稱 工藝文件編號 連桿 連桿 材料牌號及名稱 毛坯外型尺寸 HT150鑄件 零件毛重 零件凈重 硬 度 設(shè) 備 型 號 設(shè) 備 名 稱 X52 銑床 專 用 工 藝 裝 備 名 稱 代 號 專用夾具 機(jī)動時間 單件工時定額 每合件數(shù) 15min 15min 1 技 術(shù) 等 級 冷 卻 液 中 工序號 工步號 工 序 及 工 步 內(nèi) 容 刃 具 量 檢 具 切 削 用 量 代 號 名 稱 代 號 名稱 切削速度（米/分） 切削深度（毫米） 進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)） 轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 20 1 粗銑上、下平面，保證尺寸15，照顧中間筋板和上下平面的對稱 125 銑刀 0～125 卡尺 150 3 2 71.6 2 精銑上、下平面，保證尺寸15，照顧中間筋板和上下平面的對稱 16 1 0.04 318 編 制 校 對 會 簽 復(fù) 制 修改標(biāo)記 處 數(shù) 文件號 簽 字 日 期 修改標(biāo)記 處 數(shù) 文件號 簽 字 日 期 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械加工工序卡 產(chǎn)品型號及規(guī)格 圖 號 名 稱 工藝文件編號 連桿 連桿 材料牌號及名稱 毛坯外型尺寸 HT150鑄件 零件毛重 零件凈重 硬 度 設(shè) 備 型 號 設(shè) 備 名 稱 Z512 鉆床 專 用 工 藝 裝 備 名 稱 代 號 專用夾具 機(jī)動時間 單件工時定額 每合件數(shù) 15min 15min 1 技 術(shù) 等 級 冷 卻 液 中 工序號 工步號 工 序 及 工 步 內(nèi) 容 刃 具 量 檢 具 切 削 用 量 代 號 名 稱 代 號 名稱 切削速度（米/分） 切削深度（毫米） 進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)） 轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 30 1 以工件外形定位，用鉆夾具在小端處鉆孔10，擴(kuò)孔至14.8.缷下后鉸孔至15H7 鉆頭 0～125 卡尺 95.456 1.7 0.8 380 15H7 鉸刀 15H8 塞規(guī) 編 制 校 對 會 簽 復(fù) 制 修改標(biāo)記 處 數(shù) 文件號 簽 字 日 期 修改標(biāo)記 處 數(shù) 文件號 簽 字 日 期 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械加工工序卡 產(chǎn)品型號及規(guī)格 圖 號 名 稱 工藝文件編號 連桿 連桿 材料牌號及名稱 毛坯外型尺寸 HT150鑄件 零件毛重 零件凈重 硬 度 設(shè) 備 型 號 設(shè) 備 名 稱 C6140 車床 專 用 工 藝 裝 備 名 稱 代 號 專用夾具 機(jī)動時間 單件工時定額 每合件數(shù) 15min 15min 1 技 術(shù) 等 級 冷 卻 液 中 工序號 工步號 工 序 及 工 步 內(nèi) 容 刃 具 量 檢 具 切 削 用 量 代 號 名 稱 代 號 名稱 切削速度（米/分） 切削深度（毫米） 進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)） 轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 40 1 以底面、15H7孔及外形定位，用車粗精車大端孔至41.8 42H8 鉸刀 0～125 卡尺 103 1.5 0.5 425 （鑄件上已有預(yù)孔32），鉸孔至42H8， 42H8 塞規(guī) 并保證二孔中心距要求57±0.06 千分尺 編 制 校 對 會 簽 復(fù) 制 修改標(biāo)記 處 數(shù) 文件號 簽 字 日 期 修改標(biāo)記 處 數(shù) 文件號 簽 字 日 期 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械加工工序卡 產(chǎn)品型號及規(guī)格 圖 號 名 稱 工藝文件編號 連桿 連桿 材料牌號及名稱 毛坯外型尺寸 HT150鑄件 零件毛重 零件凈重 硬 度 設(shè) 備 型 號 設(shè) 備 名 稱 X62 銑床 專 用 工 藝 裝 備 名 稱 代 號 專用夾具 機(jī)動時間 單件工時定額 每合件數(shù) 15min 15min 1 技 術(shù) 等 級 冷 卻 液 中 工序號 工步號 工 序 及 工 步 內(nèi) 容 刃 具 量 檢 具 切 削 用 量 代 號 名 稱 代 號 名稱 切削速度（米/分） 切削深度（毫米） 進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)） 轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 50 1 以一面二銷定位，用銑夾具分別加工上下平面上四槽 160×10 銑刀 0～125 卡尺 150 3 2 71.6 保證和二孔連線的位置要求。 編 制 校 對 會 簽 復(fù) 制 修改標(biāo)記 處 數(shù) 文件號 簽 字 日 期 修改標(biāo)記 處 數(shù) 文件號 簽 字 日 期 文件編號 機(jī)械加工工藝過程卡 產(chǎn)品型號 SQ200 零（部）圖號 SQ200-0028 共 1 頁 產(chǎn)品名稱 連桿 零（部）名稱 連桿 第 1 頁 材料牌號 HT150 毛坯種類 鑄件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每臺件數(shù) 2 備注 工序號 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時 夾具 刀具 量具 準(zhǔn)終 單件 10 鑄 鑄件清理，去毛刺、飛邊 鑄 20 銑 粗銑上、下平面，保證尺寸15，照顧中間筋板和上下平面的對稱 機(jī)加工 X52 可轉(zhuǎn)位面銑刀125 游標(biāo)卡尺0～125 銑 精銑上、下平面，保證尺寸15，照顧中間筋板和上下平面的對稱 機(jī)加工 X52 可轉(zhuǎn)位面銑刀125 游標(biāo)卡尺0～125 30 鉗 以工件外形定位，用鉆夾具在小端處鉆孔10，擴(kuò)孔至14.8.缷下后鉸孔至15H7 機(jī)加工 Z512 鉆頭10， 鉆頭14.8， 鉸刀15H7 塞規(guī)15H8 游標(biāo)卡尺0～125 40 車 以底面、15H7孔及外形定位，用車粗精車大端孔至41.8（鑄件上已有預(yù)孔32），鉸孔至42H8，并保證二孔中心距要求57±0.06 機(jī)加工 C6140 鉸刀42H8 游標(biāo)卡尺0～125，塞規(guī)42H8，心軸和外徑千分尺25～100 描圖 描校 50 銑 以一面二銷定位，用銑夾具分別加工上下平面上四槽，保證和二孔連線的位置要求。 機(jī)加工 X62 三面刃盤銑刀160×10 游標(biāo)卡尺0～125 底圖號 裝訂號 標(biāo)記 處號 更改文件 簽字 日期 標(biāo)記 處號 更改文件 簽字日期 編制（日期） 校對（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 審核（日期） 會簽（日期）