K286-连杆支座的机械加工工艺规程及Φ12mm孔夹具设计带图纸
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辽宁工程技术大学课程设计辽宁工程技术大学机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目: 连杆支座的机械加工工艺规程及12mm孔夹具设计班级:机械09-3班姓名: 学 号: 0907100301指导教师: 完成日期:2012/6/23 任 务 书一、设计题目:连杆支座的机械加工工艺规程及12mmH7孔夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:(中批生产)三、上交材料1所加工的零件图 1张2毛坯图 1张3编制机械加工工艺过程卡片 1套4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1套5绘制夹具装配图(A0或A1) 1张6绘制夹具中1个零件图(A1或A2。装配图出来后,由指导教师为学生指定需绘制的零件图,一般为夹具体)。 1张7课程设计说明书,包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。(约5000-8000字) 1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天查资料,绘制零件图。2第37天,完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法,编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3第810天,完成夹具总体方案设计(画出草图,与指导教师沟通,在其同意的前提下,进行课程设计的下一步)。4第1113天,完成夹具装配图的绘制。5第1415天,零件图的绘制。6第1618天,整理并完成设计说明书的编写。7第19天,完成图纸和说明书的输出打印。8第2021天,答辩五、指导教师评语该生设计的过程中表现 ,设计内容反映的基本概念及计算 ,设计方案 ,图纸表达 ,说明书撰写 。综合评定成绩: 指导教师日期摘要主要研究连杆支座的加工工艺及12mmH7夹具设计。连杆支座的尺寸精度、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,形状复杂,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,并使工序集中,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。夹具设计采用专用机床夹具,先采用六点定位原理对工件定位,在保证定位误差的前提下,设计夹具,使之满足孔的加工精度要求。关键词:连杆支座 专用机床夹具 精度要求AbstractThe main research connecting rod bearing processing technology and phi 12 mmH7 fixture design. Connecting the size accuracy, the bearing and the position precision of shape accuracy requirements are very high, and the rigidity of the connecting rod is poorer, complex shape, easy to produce the deformation, so in arrangement process, they need to put the main surface finishing process coarse apart, and that process focus, and gradually reduce machining allowance, cutting force and stress, and the effect of correction of the deformation after processing, can finally achieved the components the technical requirements. Fixture design USES special machine tool fixtures, the first principle of the workpiece position at six positioning, ensure positioning error, under the premise of fixture design to meet hole process accuracy.Keywords: connecting rod bearing special machine tool fixtures accuracy 目录一、零件的分析11.1零件的作用11.2零件的技术要求11.3零件的工艺分析21.4确定生产类型2二、毛坯的设计32.1毛坯的制造形式32.2确定毛坯加工余量及形状3三、选择加工方法,拟定工艺路线43.1粗基面的选择43.2精基面的选择43.3.制定机械加工工艺路线4四、机械加工余量、工序尺寸及公差的确定54.1孔表面64.2平面工序尺寸6五、确定切削用量及时间定额75.1 切削用量的计算75.1.1钻11mm孔85.1.2粗铰孔至11.85mm85.1.3. 精铰孔至12mm85.2时间定额的计算95.2.1基本时间的计算95.2.2辅助时间ta的计算95.2.3 其他时间的计算105.2.4单件时间tdj的计算10六、机床夹具设计106.1 12mm孔夹具设计106.1.1问题的指出:106.1.2夹具设计:106.2定位误差分析:11七、体会与展望11八.参考文献1212 一、零件的分析1.1零件的作用题目所给定的零件是连杆支座。它的主要作用是用来连接、支撑、固定作用。要求零件的配合要符合精度和位置要求。零件图1-11.2零件的技术要求参考毛坯图2-1表1-2加工表面尺寸及偏差(mm)公差及精度等级表面粗糙度Ra ( m )形位公差(mm)端面A154IT1212.5外圆面C32+0.027 0IT61.6孔B12+0.018 0IT61.6端面E94IT1212.5上端面G80IT126.3孔F45IT61.6右端面J154IT1212.5下端面M80IT126.3后端面N44IT121.6孔O16+0.018 0IT73.21.3零件的工艺分析由老师所给的零件图可得知,该零件的材料为HT150。根据所学的机械工程材料可知该材料具有良好的铸造性能,工艺简单,铸造应力小,不用人工时效处理,减震性优良,并有一定的机械强度,适用于承受中等应力中工作的零件。为此,以下是连杆支座需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求:1、支座孔45与以及与此相通的16的孔、M12螺纹孔2、连杆上的通孔123、连杆支座底面M面、上端面G面、16的孔端面N面、M12螺纹孔端面J面、连杆阶梯轴表面C面及端面E面A面,支座中心线与支座底M面的垂直度误差为0.01mm,连杆阶梯轴中心线与支座底M面的平行度误差为0.01mm。4、其余表面和孔通过铸造直接获得。由以上分析可知,可以先粗加工支座下端面M面,然后以此作为基准加工其他需要加工的孔和表面,并且保证位置精度要求。根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度,并且此连杆支座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。1.4确定生产类型根据机械制造工艺学课程设计任务书的要求可知,该连杆支座零件的生产纲领为中批生产(500-5000)。二、毛坯的设计2.1毛坯的制造形式为提高生产效率、保证加工精度,另外灰铸铁属于脆性材料,故不能锻造和冲压而应该采用浇铸成型,这同时也符合了零件的技术要求。查机械制造技术基础课程设计指导书表2-1,选用铸件为砂型造型尺寸公差等级为CT=10。2.2确定毛坯加工余量及形状(1)已知,该零件为铸件,生产纲领为中批量生产,该毛坯零件的铸造方法选用砂型机器造型,根据相关资料可查得,该零件在铸造过程中的拔模斜度为。由于铸件从开始铸造到铸造出成型零件,该零件存在很多的内应力,为了保证铸件的质量,在铸造后需安排人工进行时效处理。在时效处理后,要对铸件进行涂料,以免铸件表面被破坏。 (2)根据机械制造技术基础课程设计指导书表2-1该铸件的公差等级为CT8-12。由表2-5得机械加工余量等级为E-H,底面和侧面的加工余量等级以及砂型铸造孔的加工余量等级需要降低一级选用,其加工余量等级为CT10,MA-H.由表2-3和2-4可以确定各表面的加工余量如下表所示:表2-1毛坯图的基本尺寸及加工余量简图加工表面代号基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明端面A面154108mm单侧加工外圆面C面32105mm双侧加工端面E面94105.5mm单侧加工端面G面80105.5mm单侧加工内孔F45105mm孔降一级双侧加工J面154108mm单侧加工端面M面80105.5mm单侧加工端面N面44105mm单侧加工三、选择加工方法,拟定工艺路线3.1粗基面的选择对于一般的轴类零件而言,以外圆作为粗基准是完全合理的。对于本零件来说,应尽可能选择不加工表面为粗基准。按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面作粗基准,若零件有若干个不加工表面时,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和在设计过程中所考虑的要求,选择零件的重要面或重要孔做基准。在保证各加工面均有加工余量的前提下,使重要孔或面的加工余量尽量均匀,同时,还要保证定位夹紧的可靠性,装夹的方便性,减少辅助时间,所以60外圆面作为粗基准。3.2精基面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。在装夹连杆支座时,连杆支座的下端面既是定位基准又是设计基准,用它作为精基准,能使加工遵循基准重合的原则。孔的加工及左右两端面都采用底面做基准,这使得工艺路线又遵循“基准统一”的原则,下端面的面积比较大,定位比较稳定,夹紧方案也比较简单、可靠、操作方便3.3.制定机械加工工艺路线工序I 铣100端面M面及倒角1X45;以60外圆面S面为定位基准,采用X51立式铣床并加用专用夹具以及量具;工序II 铣60端面G面;100端面M面为定位基准,采用X51立式铣床并加用专用夹具及量具;工序III 钻、扩、铰45孔至图样尺寸;100端面M面为定位基准,采用Z5150A立式钻床并采用专用夹具及量具; 工序IV 粗车32外圆面C面;100端面M面及45孔为定位基准,选用C620-1并采用专用夹具及量具;工序V 车32端面A面,100端面M面及45孔为定位基准,选用C620-1并采用专用夹具及量具;工序VI 车48端面E面并倒角1X45,100端面M面及45孔为定位基准,选用C620-1并采用专用夹具及量具;工序VII 半精车32外圆面C面;100端面M面及45孔为定位基准,选用C620-1并采用专用夹具及量具;工序VIII 粗磨32外圆面C面;100端面M面,选用外圆磨床M135并采用专用夹具及量具;2工序IX 精磨32外圆面C面;100端面M面,选用外圆磨床M135并采用专用夹具及量具;工序X 钻、扩、铰12孔至图样尺寸;100端面M面及外圆面C面为定位基准,采用Z525立式钻床并采用专用夹具及V型块联动夹紧和量具;工序XI 铣20X20端面J面,45孔为定位基准,采用X51立式铣床并加用专用夹具及量具;工序XII 粗铣28端面N面,45孔为定位基准,采用X51立式铣床并加用专用夹具及量具;工序XIII 半精铣28端面N面,45孔为定位基准,采用X51立式铣床并加用专用夹具及量具;工序XIV 精铣28端面N面,45孔为定位基准,采用X51立式铣床并加用专用夹具及量具;工序XV 钻M12螺纹底孔10.2mm,45孔为定位基准,采用Z5150A立式钻床并采用专用夹具及量具;工序XVI 钻、扩、铰16孔,45孔为定位基准,采用Z5150A立式钻床并采用专用夹具及量具;工序XVII 攻螺纹M12工序XVIII 去毛刺工序XIX 终检以上工艺工程详见“机械加工工艺过程综合卡片四、机械加工余量、工序尺寸及公差的确定前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量,现在根据计算法(相应因素查机械制造工艺学P168表4-10,铸件尺寸公差查机械加工工艺手册3-12表3.1-21及表3.1-24;加工余量查机械加工工艺手册3-59表3.2-920)确定各表面的各个加工工序的加工余量如下:4.1孔表面公差查互换性与测量技术p39表3-2表4-1 孔的加工内容及余量加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大钻孔15mmIT116.314.89mm15mm扩孔0.85mmIT103.20.78mm0.96mm铰孔0.15mmIT71.60.132mm0.22mm铸件5mmCT10钻3mmIT116.30.24mm5.6mm扩孔1.75mmIT103.21.65mm1.91mm铰孔0.25mmIT71.60.239mm0.35mm钻11mmIT116.310.989mm11mm扩孔0.85mmIT103.20.78mm0.861mm铰孔0.15mmIT61.60.132mm0.22mmM12钻孔10.2mmIT116.310.189mm10.2mm4.2平面工序尺寸公差查互换性与测量技术p39表3-2表4-2 表面加工的加工内容及余量工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸及偏差工序余量最小最大铸件5.5CT1001粗铣M面485.5IT122.45.9502精铣M面1.584IT81.151.554铸件5.5CT1003粗铣G面481.5IT122.44.3504精铣G面1.580IT81.151.85铸件5CT1005粗车C面3.533.5IT122.25.0506半精车C面132.5IT100.751.107粗磨C面0.332.2IT90.20.36208精磨C面0.232IT70.1380.225铸件5CT1009粗铣N面3.445.6IT122.05.0510半精铣N面144.6IT100.751.111精铣N面0.644IT80.50.639铸件8CT1012铣J面8154IT12610.4铸件8CT1013车A端面8154IT12610.4铸件5.5CT1014车E端面5.594IT123.97.45五、确定切削用量及时间定额5.1 切削用量的计算钻、扩、铰12孔至图样尺寸;100端面M面及外圆面C定位基准。工件材料为HT150铸铁。孔的直径为12mm,公差为H7,表面粗糙度。加工机床为Z5150A立式钻床,加工工序为钻、粗铰、精铰,加工刀具分别为:钻孔11mm标准高速钢麻花钻,磨出双锥和修磨横刃;粗铰孔11.85mm标准高速铰刀;精铰孔12mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。5.1.1钻11mm孔(1)背吃刀量的确定ap=5.5mm(2)确定进给量 由表5-22得 选取该工步的每转进给量f=0.16mm/r(3)确定切削速度 由表5-22,按工件材料为HT150的条件选取,切削速度v=22m/min.由公式(5-1) n=1000v/d可求得改工序钻头转速n=897.6r/min,参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取n=960r/min。再将此转速代入公式(5-1),可求出改工序的实际钻削速度v=96011/1000=33.18m/min。5.1.2粗铰孔至11.85mm(1)背吃刀量的确定 ap=0.475mm(2)确定进给量 由表5-31得铰刀的进给量为0.51.0mm/r 选取该工步的每转进给量f=0.6mm/r (3)确定切削速度 由表5-31得,v=26m/min,选取v=3m/min,,由n=1000v/d可得n=10003/(11.85)=80.58r/min,参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=97r/min.将转速n代入v=nd/1000得,该工序的实际切削速度v=3.6m/min.5.1.3. 精铰孔至12mm(1)背吃刀量的确定 ap=0.15mm(2)确定进给量 由表5-31得铰刀的进给量为0.51.0mm/r 选取该工步的每转进给量f=0.8mm/r (3)确定切削速度 由表5-31得,v=26m/min,选取v=4m/min,,由n=1000v/d可得n=10004/(11.85)=106r/min,参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=140r/min.将转速n代入v=nd/1000得,该工序的实际切削速度v=5.3m/min.5.2时间定额的计算5.2.1基本时间的计算(1) 钻孔工步根据表5-41,钻孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中l=32mm;l2=1mm;l1=D/2*cotkr+(12)=11/2*cot54+1mm=4.2mm; f=0.16mm/r;n=960mm/r.。将上述结果代入公式,则该工序的基本时间tj=14.4s。(2) 粗铰工步根据表5-41,铰圆柱孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=15o、ap=(D-d)/2=(11.85-11)/2=0.425的条件查得l1=1.10mm; l2=45mm; 而l=32mm; f=0.6mm/r; n=97r/min.。将上述结果代入公式,则该工序的基本时间tj=80.4s。(3) 精铰工步根据表5-41,铰圆柱孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=15o、ap=(D-d)/2=(12-11.85)/2=0.075的条件查得l1=0.35mm; l2=14mm; 而l=32mm; f=0.8mm/r; n=140r/min.。将上述结果代入公式,则该工序的基本时间tj=24.6s。5.2.2辅助时间ta的计算根据第五章第二节所述,辅助时间ta与基本时间tj之间的关系为ta=(0.150.2) tj ,这里取ta=0.15 tj ,则各工序的辅助时间分别为:钻孔工步的辅助时间为:ta=0.15x14.4s=2.16s;粗铰工步的辅助时间为:ta=0.15x80.4s=12.06s;精铰工步的辅助时间为:ta=0.15x24.6s=3.69s;5.2.3 其他时间的计算除了作业时间(基本时间和辅助时间之和)以外,每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间。由于端盖的生产类型为大批生产,分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微,可忽略不计;布置工作的时间tb是作业时间的2%7%,休息与生理需要时间tx是作业时间的2%4%,这里均取3%,则各工序的其他时间可按关系式(3%+3%)(tj+ta)计算,它们分别为:钻孔工步的其他时间为:tb+tx =6%(14.4s+2.16s)=0.99s;粗铰工步的其他时间为:tb+tx =6%(80.4s+12.06s)=5.55 s;精铰工步的其他时间为:tb+tx =6%(24.6s+3.69s)=1.70 s;5.2.4单件时间tdj的计算 这里的各工序的单件时间分别为: 钻孔工步tdj钻=14.4s+2.16s+0.99s=17.55s; 粗铰工步tdj粗铰=80.4s+12.06s+5.55s=98.01s;精铰工步tdj精铰=24.6s+3.69s+1.70s=29.99s 因此,此工序的单件时间tdj=tdj钻+tdj粗铰+tdj粗铰=17.55+98.01+29.99=145.55s 六、机床夹具设计6.1 12mm孔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,需要设计专用夹具。最后决定设计12钻孔的钻床专用夹具。本夹具将用于Z525立式钻床。刀具为麻花钻、铰。6.1.1问题的指出:本夹具主要钻12mm孔,内表面有粗糙度要求,因此,在本道工序加工时,主要应考虑如何准确定位,提高劳动生产率,降低劳动强度。6.1.2夹具设计:(1)定位基准的选择由零件图可知,在钻12mm孔之前,100mm的底面M面和32mm的外圆柱面C面都已加工,且C面表面粗糙要求较高。为了使定位误差满足要求,在水平方向上,45mm的中心线是设计基准,且与M面的形位公差为垂直度为0.01mm,所以选取M面为定位基准,选用3个支撑钉;竖直方向上,利用短V型块对外圆柱面进行定位。利用六点定位原理对工件进行定位,底面的3个支撑钉限制沿z轴移动的自由度和分别绕x,y轴旋转的自由度,20X20面上的两个支撑钉限制了沿x轴移动的自由度和绕z轴旋转的自由度,短V型块限制了沿y轴移动的自由度。(2)夹紧方案由于螺旋夹紧机构结构简单,制造容易,夹紧行程大,扩力比大,自锁性能好,在实践设计中得到广泛应用,尤其适合于手动夹紧机构,再根据加工孔的位置、工件的外形,以及定位方案的选择,选用螺旋压板夹紧机构进行夹紧。(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。夹具体为铸造件,安装稳定,刚度好,但制造周期较长。(4)夹紧力的计算在加工过程中,工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力的作用,为了保证在这些外力作用下,工件仍能在夹具中保持定位的正确位置,而不致发生位移或产生振动,一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置,把工件压紧夹牢在定位元件上。 夹紧力的计算:由机床夹具设计手册(表1-2-11)得:用六角螺母的夹紧力:M=16mm, P=2mm,手柄长度L=190mm,作用力:F=65N,夹紧力:W0=7900N 。6.2定位误差分析: 由加工工序知,加工12mm孔。在竖直方向上,由于V型块对中性好,孔加工误差为零;在水平方向上,其基准位移误差j=d/2=0.02/2=0.01mm,基准不重合度误差b=0.01mm, 定位误差d=j-b=00.018/3=0.006mm七、体会与展望通过本次的机械制造工艺课程设计以及让我又重新温习了书本上的重要内容,让我深刻意识到实践的东西总是离不开书本,不管什么时候从书上我们总可以找得到我们想要的东西。书上的知识永远是基础,而基础正是让我们向更深的领域迈进,没有这个基础我们永远都不会享受到成功的喜悦。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,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打好基础。通过设计,培养了我独立思考问题和解决问题的能力,树立了正确的设计思想,掌握了零件产品设计的基本方法和步骤,设计的过程使我能熟悉地查找和应用有关参考资料、计算图表、手册、图册、国家标准。同时,本次设计中的作图有要求是电脑作图,这是现在设计领域的趋势。随着计算机的普及,利用软件熟练作图,不仅便于操作,而且能够提高工作效率。本次计算机作图不仅熟练了我们的计算机制图,而且为毕业设计做了铺垫。课程设计是对我们学习的补充和扩展,实现自我完善和独立工作的过程,是大学学习的特色和优势。展望未来,我们机械的学子必将是社会发展的有力力量,靠的就是专著的态度,良好的学习习惯和扎实的设计实力。而这一切都来源于努力的结果,所以我们要继续发扬这种精神。本次设计的完成是离不开老师的悉心指导和同学们热情的帮助,谨在此对他们的帮助给予诚挚的谢意和崇高的敬意。八.参考文献1. 黄健求主编.机械制造技术基础M.北京:机械工业出版社,2005.112.王忠.机械工程材料. -北京:清华大学出版社,2007.93.王光斗等主编.机床夹具设计手册M.上海:上海科学技术出版,2000.11.4.王伯平.互换性与测量技术.-2版.-北京:机械工业出版社,2009.15.蔡兰.机械零件工艺性手册.-2版.-北京: 机械工业出版社,2006.126.艾兴,肖诗纲.切削用量简明手册.-北京:机械工业出版社7.刘鸿文.材料力学I.-4版.-北京:高等教育出版社,2004.18.沈鸿.机械加工工艺手册1,2卷.-北京: 机械工业出版社,1991.19.王先逵.机械制造工艺学.-2版.-北京: 机械工业出版社,2006.110.机械制造技术基础课程设计指导书
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