机电及自动化学院专业课程综合设计三轴连杆课程设计说明书

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1、1 机电及自动化学院机电及自动化学院机电及自动化学院机电及自动化学院 专业课程综合设计专业课程综合设计设计题目：三轴连杆工艺流程设计设计题目：三轴连杆工艺流程设计专 业： 机械电子工程机械电子工程 届 别： 08 级 学 号： 0811114046 姓 名： 指导老师： 2011 年 7 月2一、设计题目一、设计题目三轴连杆零件的加工工艺流程二、原始资料二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1 张(2) 生产类型:大批大量生产摘摘要要设计内容：设计“三轴连杆”零件的机械加工工艺规程及工艺装备，并绘制出三轴连杆零件图、三轴连杆毛坯图、夹具装配图，夹具体零件图。填写机械加工工艺过程综合卡片、机械

2、加工工艺卡片。编制课程设计说明书。设计意义：本课程设计是重要的实践教学环节之一。是在完成生产实习，学完机械制造技术基础和其它专业课程之后进行的。通过该课程设计，将所学理论与生产实践相结合， 锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，在这个过程中我独立地分析和解决了零件机械制造的工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及对自己未来将从事的工作进行了一次适应性训练，从而打下了良好的基础。关键词：三轴连杆关键词：三轴连杆;课程设计课程设计;工艺规程；工艺装备；工艺规程；工艺装备；3目录目录1 1 三轴连杆零件工艺性分三轴连杆零件工艺性分析析.51.1 零件的工艺

3、分析.51.2 零件的技术要求.51.3 审核零件的工艺性.51.4 确定三轴连杆的生产类型.62 2 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图.62.1 选择毛坯.62.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量.62.2.1公差等级.62.2.2锻件重量.72.2.3锻件形状复杂系数.72.2.4锻件材质系数.72.2.5零件表面粗糙度.72.3 绘制三轴连杆锻造毛坯简图.83 3 拟定零件工艺路线拟定零件工艺路线.93.1 定位基准的选择.93.1.1精基准的选择.93.1.2粗基准的选择.93.2 表面加工方法的确定.93.3 加工阶段的划分.93.4 工序的集中

4、与分散.103.5 工序顺序的安排.103.6 确定工艺路线.104 4 加工余量、工序尺寸和公差加工余量、工序尺寸和公差以及切削用量以及切削用量的确定的确定.115 5 时间定额的计算时间定额的计算.157 7 方案综合评价与分析方案综合评价与分析.178 8 体会与展望体会与展望.179 9 参考文献参考文献.1841 1 三三轴轴连连杆杆零零件件 工工艺艺性性分分析析1.11.1 零件的工艺分析零件的工艺分析分析零件图可知，该三轴连杆的侧面端面及上下端面精度要求并不太高，其粗糙度在Ra6.3 以上，故可用铣削加工。25H6mm 的孔的粗糙度为 Ra1.6，所以采用钻-扩-粗铰-精铰的工艺

5、过程在钻床上加工。35H6mm 的孔的粗糙度为 Ra1.6，所以采用钻-扩-粗铰-精铰的工艺过程在钻床上加工。90H6mm 的孔的粗糙度为 Ra1.6，所以采用粗镗-半精镗-精镗的工艺过程在钻床上加工。各个内孔对精度要求较高，由于端面为平面，可防止钻头钻偏以保证加工精度。该零件除了内孔之外，其他加工表面精度要求均不高，因此以铣床的粗加工就可达到要求。51.21.2 零件的技术要求零件的技术要求根据三轴连杆零件图纸将该三轴连杆的全部技术要求列于表中。见表 1-1。表 1-1 三轴连杆零件技术要求表加工表面尺寸及偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度 Ra(um)形位公差三轴连杆 R18 下表面2

6、. 020IT136.3三轴连杆 R18 上表面2 . 020IT136.3三轴连杆下表面502 . 035IT136.3三轴连杆上表面502 . 035IT136.3三轴连杆下表112面2 . 050IT136.3三轴连杆上表112面2 . 050IT136.3孔25013. 0025IT61.6孔35016. 0035IT61.6孔90022. 0090IT61.61.31.3 审核零件的工艺性审核零件的工艺性分析零件图可知，三轴连杆的上下端面均要求切削加工，该零件除主要工作表面（三轴连杆上下端面、孔、孔、孔）外其余加工表面加工精度较013. 0025016. 0035022. 0090低

7、，通过铣削粗加工就可以达到， 虽然主要工作表面加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来。由此可见，该零件的公艺性较好。1.41.4 确定三轴连杆的生产类型确定三轴连杆的生产类型该三轴连杆的生产为大批生产。62 2 选选择择毛毛坯坯，确确定定毛毛坯坯尺尺寸寸，设设计计毛毛坯坯图图2.12.1 选择毛坯选择毛坯由零件要求可知，不但要有高的抗拉、压强度和高的疲劳强度，而且要有足够的刚性和韧性，选择材料为 45 钢。为增强三轴连杆的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛胚选用锻件。该零件轮廓尺寸不大，且生产类型数大批生产，为提高生产率和锻件精度，采用模锻方法制造毛胚，

8、毛胚拔模斜度为 7。2.22.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下的因素2.2.1 公差等级公差等级由三轴连杆的技术要求，确定该零件的的公差等级为普通级。2.2.2 锻件重量锻件重量已知机械加工后的三轴连杆为 45 钢，密度为 7.8 克每立方厘米，估算体积为，506 立方厘米，算得重量约为 4Kg，由此可初步估计机械加工前的锻件的重量为 4.5Kg2.2.3 锻件形状复杂系数锻件形状复杂系数对三轴连杆进行分析计算，可大致确定锻件的包容体的长度、宽度和高度，即350mm，150mm，50mm。 （详见毛坯图）;由公

9、式（2-3）和（2-5）可以计算出锻件的复杂系数225. 08 . 7501503505 . 4)(5 . 4106lbhSmmts所以锻件形状复杂系数为级S32.2.4 锻件材质系数锻件材质系数 由于该材料为 45 号钢，是碳的质量分数小于 0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属级。M172.2.5 零件表面粗糙度零件表面粗糙度由零件图可知，该三轴连杆的各加工表面的粗糙度 Ra 大于或等于 1.6um根据上述因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于下表表 三轴连杆锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量锻件重量/Kg包容体重量/Kg形状复杂系数材质系数公差等级4.520S3M1普

10、通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注0 . 25 . 15 . 0表 2-11厚度 202.02.2 取 2表 2-132 . 27 . 15 . 0表 2-11厚度 352.02.2 取 2表 2-132 . 27 . 15 . 0表 2-11厚度 502.02.2 取 2表 2-132 . 27 . 15 . 0表 2-11孔径孔352.0表 2-142 . 27 . 15 . 0表 2-11孔径孔902.5表 2-14孔径孔25孔径小于最小冲孔孔径，所以该孔为实体中心距 2700 . 1表 2-12中心距 950 . 1表 2-1282.32.3 绘制三轴连杆锻造毛坯简图绘

11、制三轴连杆锻造毛坯简图3 3 拟拟定定零零件件工工艺艺路路线线3.13.1 定位基准的选择定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。93.1.1 精基准的选择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，选择零件主视图中的下表面和孔中心线作为精基准。112903.1.2 粗基准的选择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，选取零件孔的外圆面为粗基准。903.23.2 表面加工方法的确定表

12、面加工方法的确定 连杆零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度 Ra/um加工方案粗铣 112 圆盘两端面IT136.3粗铣粗铣 50 圆盘两端面IT136.3粗铣粗铣 R18 圆盘两端面IT136.3粗铣90 孔IT61.6粗镗-半精镗-精镗35 孔IT61.6钻-扩-粗铰-精铰25 孔IT61.6钻-扩-粗铰-精铰3.33.3 加工阶段的划分加工阶段的划分该三轴连杆上下表面加工质量要不高，可将对上下表面加工阶段划只分为粗加工一个阶段。该三轴连杆各个内孔加工质量要较高，需要分为粗加工，精加工两个阶段在粗加工阶段。首先将精基准（下表面和孔）准备好，使后续工序都可以11290采用精基准定

13、位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣三轴连杆底面以及上表面， 然后粗铣连杆上的槽的内侧面和底面；由于三个孔的精度较高，需要按照要求钻-扩-粗铰-精铰孔和孔以及粗镗-半精镗-精镗孔； 2535903.43.4 工序的集中与分散工序的集中与分散选用工序集中原则安排三轴连杆的加工工序。该三轴连杆的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。103.53.5 工序顺序的安排工序顺序的安排1)遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准

14、下端面和孔。902)遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。3)遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。4)遵循“先面后孔”原则，先加工主要表面，后加工孔；先加工上下端面，然后加工三个孔。3.63.6 确定工艺路线确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表列出了三轴连杆的工艺路线。三轴连杆工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床装备刀具量具1粗铣 112 圆盘两端面立式铣床 X51高速钢套式面铣刀游标卡尺2粗铣 50 圆盘两端面立式铣床 X51高速钢套式面铣刀游标卡尺3粗铣 R18 圆盘两端面立式铣床 X51高速钢套式面铣刀游标卡尺4粗镗-半精镗

15、-精镗90 孔镗床 T612硬质合金镗刀卡尺、塞规5钻-扩-粗铰-精铰 35孔立式钻床 Z550麻花钻、铰刀卡尺、塞规6钻-扩-粗铰-精铰 25孔立式钻床 Z550麻花钻、铰刀卡尺、塞规7清洗清洗机8终检塞规、百分表、卡尺等114 4 加加工工余余量量、工工序序尺尺寸寸和和公公差差 以以及及切切削削用用量量的的确确定定第 5 道工序的加工过程：查表得粗铣余量为 2mm112 圆盘两端面的加工过程为先铣下表面，以下表面为精基准加工其他表面，112圆盘毛坯厚度为 54mm,选取铣刀直径为 80mm查表可知；背吃刀量为 2mmf=0.4查表得切削速度 v=15-20m/s.n=1000*18/*80

16、=71.65r/min，查表选取 n=80r/min,实际 v=n*80*=20.1m/min第 6 道工序的加工过程：查表得粗铣余量为 2mm50 圆盘两端面的加工过程为先铣上表面，50 圆盘毛坯厚度为 39mm,选取铣刀直径为 80mm查表可知；背吃刀量为 2mmf=0.4查表得切削速度 v=15-20m/s.n=1000*18/*80=71.65r/min，查表选取 n=80r/min,实际 v=n*80*=20.1m/min第 7 道工序的加工过程：查表得粗铣余量为 2mm12R18 圆盘两端面的加工过程为先铣上表面，R18 圆盘毛坯厚度为 24mm,选取铣刀直径为80mm查表可知；背

17、吃刀量为 2mmf=0.4查表得切削速度 v=15-20m/s.n=1000*18/*80=71.65r/min，查表选取 n=80r/min,实际 v=n*80*=20.1m/min第 8 道工序的加工过程：查表得，精镗余量为 0.18mm，半精镗余量为 1.75mm，粗镗余量为 2mm，所以毛坯内径为 86.1mm1）粗镗工步查表知，背吃刀量为 2mmf=0.41查表得切削速度为 v=50-70m/min,取 v=60m/min，n=1000*88/60*=286r/min,取 n=245r/m,实际 v=n*88*=66.9m/min2）半精镗工步查表知，背吃刀量为 1.75mmf=0.

18、2查表得切削速度为 v=95-135m/min,取 v=100m/min，n=1000*89/100*=283.4r/min,取 n=245r/m,实际 v=n*89*=68.5m/min3）精镗工步查表知，背吃刀量为 0.18mmf=0.1查表得切削速度为 v=100-150m/min,取 v=125m/min，n=1000*125/90*=442.3r/min,取 n=370r/m,实际 v=n*90*=104.6m/min第 8 道工序的加工过程：查表 2-28，则精铣余量 Z 精铣=0.07，粗铰余量 Z 粗铰=0.18，扩孔余量 Z 扩孔=1.75，钻孔余量 Z 钻孔=2。查表 1-

19、20 可依次确定各工序尺寸的加工精度为，所以，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为粗铣（8mm） ；精铣（10 mm） ，0.1800.110它们之间的相互关系如图 1-2 所示。钻孔为 IT12=0.25mm，扩孔为 IT11=0.16mm，粗铰为13IT11，精铰为 IT6=0.016mm。工序尺寸偏差按“如体原则”标注，则总结为下表35 的加工过程钻孔扩孔钻粗铰精铰基本尺寸3334.7534.9335公差等级IT12IT11IT11IT6加工后尺寸25. 003316. 0075.3416. 0093.34016. 0035所以，该工序各工步的工序尺寸及公差之间的相互关系如下图所示（1）钻

20、孔工步1）背吃刀量=2mmap2）进给量 由表 5-22，选取每转进给量 f=0.30.6mm/r，再根据立式钻床 Z550 的技术参数表 4-9，取 f=0.4mm/r。3)切削速度 由表 5-22 查得，因为工件为 45 号钢，v=1825m/min，取 v=20 m/min，带入公式得参照表 4-9 所列 Z550 型立式钻床的主轴转速min1933314. 32010001000rdvn取 n=185r/min。实际转速为min17.1910003314. 31851000mdnv14（2）扩孔工步1）背吃刀量=1.75mmap2）进给量 由表 5-23，选取每转进给量 f=0.60m

21、m/r，再根据立式钻床 Z550 的技术参数表4-9，取 f=0.62mm/r。3)切削速度 由表 5-24 查得，因为工件为 45 号钢，v=53.4m/min，取 v=53.4m/min，带入公式得参照表 4-9 所列 Z550 型立式钻床的主轴min48975.3414. 34 .5310001000rdvn转速取 n=500r/min。实际转速为min56.54100075.3414. 35001000mdnv（3）粗铰工步1）背吃刀量=0.18mmap2）进给量 由表 5-31，选取每转进给量 f=0.40.6mm/r，再根据立式钻床 Z550 的技术参数表 4-9，取 f=0.4m

22、m/r。3)切削速度 由表 5-31 查得， v=1.25m/min，取 v=5m/min，带入公式得参照表 4-9 所列 Z550 型立式钻床的主轴转速取min59.4593.3414. 3510001000rdvnn=47r/min。实际转速为min2 . 5100093.3414. 3471000mdnv（4）精铰工步1）背吃刀量=0.07mmap2）进给量 由表 5-31，选取每转进给量 f=0.40.6mm/r，再根据立式钻床 Z550 的技术参数表 4-9，取 f=0.4mm/r。3)切削速度 由表 5-31 查得， v=1.25m/min，取 v=5m/min，带入公式得参照表

23、4-9 所列 Z550 型立式钻床的主轴转速取min49.453514. 3510001000rdvnn=47r/min。实际转速为min2 . 510003514. 3471000mdnv155 5 时时间间定定额额的的计计算算第 5 道工序l=200mm，f=0.4mm/r,n=80t1=l/n*f=375sT 总=2*t1*1.2=900s第 6 道工序l=130mm，f=0.4mm/r,n=80t1=l/n*f=243.8sT 总=2*t1*1.2=584.6s第 7 道工序l=130mm，f=0.4mm/r,n=80t1=2l/n*f=243.8sT 总=2*t1*1.2=584.6

24、s第 8 道工序1)粗镗l=55mm，f=0.41mm，n=245r/mint1=l/n*f=31.3s2)半精镗l=55mm，f=0.2mm，n=245r/mint2=l/n*f=63.2s3)精镗l=55mm，f=0.1mm，n=370r/mint3=l/n*f=81.1sT=（t1+t2+t3）*1.2=210.8第 9 道工序161）钻孔 =35 mml f=0.4 mm/r, n=185 r/min 带入 t1=28.4s2）扩孔 ， =35 mm， l f=0.62 mm/r, n=500 r/min 带入sfnLtj8 . 73）粗铰 =35 mm， l f=0.4 mm/r,

25、n=47 r/min 带入sfnLtj6 .1264）精铰 =35 mm， l f=0.4 mm/r, n=47 r/min带入sfnLtj122T=（t1+t2+t3+t4）=341.8s第 10 道工序1）钻孔 =20 mml f=0.4 mm/r, n=351r/min 带入 t1=8.6s2）扩孔 =20mml f=0.62 mm/r, n=735 r/min 带入 t2=2.7s173）粗铰 =20mml f=0.4 mm/r, n=63 r/min 带入 t3=47.6s4）精铰 =20mml f=0.4 mm/r, n=63 r/min 带入 t4=47.6sT=（t1+t2+t

26、3+t4)*1.2=127.8s7 7 方方案案综综合合评评价价与与分分析析此套方案，机械加工工艺规程设计是在分析零件的功能与工艺性的基础上展开的。工艺规程制定合理、规范，有很强的实用性。总之，这套方案合理、规范，使用性强。8 8 体体会会与与展展望望两周的课程设计就快结束，本作品也接近尾声，回想整个设计过程感觉收获满满的，我们终于走出了课本能够真正的自己动手设计充分的实现了理论与现实相结合，感觉很不容易但还是成功的完成了任务。本次设计要非常感谢老师大力支持和热心的帮助，您的帮助我们看在眼里记在心里，在此对老师说声您辛苦了。机械制造工艺课程设计是机械制造工艺课程教学的一个不可或缺的辅助环节。它

27、是我全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识进行加工工艺设计的一次重要实践。培养了自己编制机械加工工艺规程的能力，为以后搞好毕业设计和去工厂从事工艺设计做了一些必要的准备。通过本课程设计自己的收获如下： 1 培养了自己综合运用机械制造工艺学及相关专业课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削加工及装备等）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力 2 使自己提高了应用有关手册、标准、图表等技术资料的能力，掌握了从事工艺设计的方法和步骤。 3 进一步培养了自己机械制图、设计计

28、算、结构设计和编写技术文件等的基本技能。 。 4 培养了自己解决工艺问题的能力，为今后进行毕业设计和去工厂从事工艺设计打下了18良好的基础。所以，非常感谢学校能够给我们提供这样的机会，在这样的条件下我想我们的动手能力会越来越强，但由于本人的能力有限本次设计终会有一些不足之处希望老师给与修改点评，再次表示感谢。9 9 参参考考文文献献1顾崇衡 .机械制造工艺学 M.陕西科学出版社.1995。2邹青 .机械制造技术基础课程设计指导教程 M . 机械工业出版社，200.8。3崇凯 .机械制造技术基础课程设计指南 M.化学工业出版社 .2006.12。4周开勤 .机械零件手册 M.高等教育出版社 .1994。5大连组合机床研究所 .组合机床设计 M.机械工业出版社 .1978。6李云.机械制造及设备指导手册 M.北京:机械工业出版社 .1997.8。7孟少农.机械加工工艺手册 M.北京:机械工业出版社.1991.9。8于骏一 .机械制造技术基础 M.北京：机械工业出版社.2000。9赵家奇 .机械制造工艺学课程设计指导书2 版 M.北京:机械工业出版社.2000.10。10黄健求.机械制造技术基础 M. 机械工业出版社 .2005。11杨叔子. 机械加工工艺师手册 M. 机械工业出版社 .2000。