连杆加工工艺规程及其铣上下端面的夹具设计（全套图纸）

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1、 摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。连杆加工工艺规程及其铣上下端面的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进

2、。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。全套图纸加153893706目 录序言1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2零件的工艺分析 3二. 工艺规程设计42.1确定毛坯的制造形式 42.2基面的选择传 52.3制定工艺路线 82.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 42.5确定切削用量及基本工时5三 夹具设计133.1问题的提出133.2定位基准的选择133.3切削力及夹紧力计算133.4定位误差分析153.5定向键和对刀装置设计163.6夹具设计及操作简要说明19总 结21致 谢22参考文献 23序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成

3、机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。连杆的加工工艺规程及其铣上下端面的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学

4、与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一、 零件的分析1.1 零件的作用连杆的作用是通过摆动传递动力和扭矩的，1.2 零件的工艺分析连杆有3组加工面且有位置度要求。1：以上下底面为基准的加工面，这组加工面主要的是上下端面，2：以下端面为基准的加工面，这组加工面主要包括上端面1640的孔及其45的球面.3;以40，16孔为基准的加工面，这组加工面主要是宽度为47mm的2侧面二. 工艺规程设计2.1 确定

5、毛坯的制造形式零件的材料为12Cr2Ni4，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用合模锻造。2.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择：对连杆这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。以零件的上端的不加工平面作为粗基准。连杆外轮廓用2个短V形块定位，可以消除、两个自由度，再用一个底面定位，精基准的选择：根据基准重合原则，选取泵体外轮廓及已加工的底面作为精基准。2.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理

6、的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：方案一工序：锻造工序：退火处理工序：铣连杆的上下端面工序：镗16和40的孔工序：插宽21.5键槽工序：车45球面工序：16和45球面渗碳工序：磨16孔上下端面工序IX：磨16孔工序X：磨45球面工序XI：铣49的上下端面工序XII：发蓝工序XIII：入库方案二工序：锻造工序：退火处理工序：铣连杆的上下端面工序：镗16和40的孔工序：插宽21.5键槽工序：车45球面工序：16和45球面渗碳工序：磨16孔上下端面工序IX：磨16孔工序X：铣R27的外圆端面工序XI：发蓝工序XII：入库工艺方案一和方案二的区别在于工序一在渗碳处理完45球面

7、后，又增加了磨削的加工，这样能很好的去除渗碳时产生的应力，能更好的保证工件的加工质量，而方案二没有这步，因此综合考虑我们选择方案一具体的加工路线如下。工序：锻造工序：退火处理工序：铣连杆的上下端面工序：镗16和40的孔工序：插宽21.5键槽工序：车45球面工序：16和45球面渗碳工序：磨16孔上下端面工序IX：磨16孔工序X：磨45球面工序XI：铣49的上下端面工序XII：发蓝工序XIII：入库2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定连杆材料为12Cr2Gi4，生产类型为大批量生产，采用锻造毛坯1、 不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由锻造可直接获得。2、

8、连杆的底面由于连杆的底面要与其他接触面接触。粗糙度要求为0.8作为后序的基准，所以要进行精铣，磨削加工，其加工余量为2mm。3、连杆的孔16孔不锻造出孔。40孔的精度要求介于IT7IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量2.5mm2.5 确定切削用量及基本工时1、工序III：粗精铣上下端面工步一：粗铣上下端面 1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取750当750r/min时按机

9、床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为.工步二：精铣上下端面精铣上下端面的两个平面(1) 精铣平面1) 切削深度 查机械加工工艺师手册表10-119,取=1mm2) 进给量 查机械加工工艺师手册表10-118与表10-119按机床行选取f=0.2mm/齿3) 切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=190min/s. 即V=11.4m/min4) 确定机床主轴转速ns= 36.3r/min按机床说明书(见工艺手册表6-39),与36.3r/min相近的机床转速为37.5r/min。现选取=37.5r/min。所以实际切削速度=当=37.5r/min时，工作台的

10、每分钟进给量应为=fZ=0.21037.5=75(mm/min) 查机床说明书有=80(mm/min)5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=2x（）=2x（132/80）=1.65min工序IV钻15底孔1、 选择钻头选择高速钢麻花钻头，钻头几何形状（文献3）表2.1及2.2，双锥，修模横刃，棱带，b = 1.5mm，2、 选择切削用量（1）决定进给量f 根据表2.7，当加工要求H12H13精度，灰铸铁硬度200HBS，时，,需乘深孔修正系数=0.9。按钻头强度决定进给量，表2.8，当硬度为168218HBS，时，钻头强度允许的进给量按机床进给强度决定进给量，表2.9，当硬度210HBS

11、，时，机床进给机构允许的轴向力为（P79表2.35），进给量1.5mm/r，从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是,机床要求其值为，根据Z525钻床说明书，选择。由于是加工通孔，为避免钻穿时折断钻头，故在孔即将钻穿时停止进给而采用手动进给。（2）决定钻头磨钝标准及寿命表2.12，当d = 15mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.50.8mm，取0.8mm，寿命T = 60min。（3）决定切削速度表2.15，硬度182199HBS，进给量0.53mm/r，时，切削速度。由表2.31，切削速度修正系数，根据Z525钻床说明书，考虑选择，但因所选转数较计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进

12、给量将低一级，取，也可选择较低一级转数，仍用，比较这两种方案：方案一：，方案二：，因为方案一乘积较大，基本工时较少，故方案一较好，这时，（4）检验机床扭矩及功率表2.21，当，时，扭矩修正系数为1.0，故，根据Z525钻床说明书，当时，表2.23，当硬度170213HBS，钻头直径15mm，时，。根据Z525钻床说明书，。由于，故选择之切削用量可用，即，n=，。3、 计算基本工时，表2.29，y+=8mm工序IV：粗镗16、40孔工步一、粗镗16 刀具：刀片材料为硬质合金镗刀，刀杆尺寸为50 （1)切削用量 粗镗至51.6mm。单边余量，一次镗去全部，所以。 (2)确定进给量f 查表得f1=0

13、.2mm/r, 根据相关手册，确定金刚镗床的切削速度为刀头50m/min，刀板V=50m/min （3）确定机床主轴转速 由于金刚镗床主轴转速为无级调速，故以上转速可作为加工时使用的转速。 最后决定的车削用量为： ， f=0.2mm/r， n=308.6r/min, v=50m/min (4)基本时间 切削加工时：当加工1个孔，查金属机械加工工艺人员手册表153可知L1 =21mm, L2 =3mm，L=21mm 工序VI：插宽21.5mm的键槽机床L2110A拉床工序切削用量及基本工时的确定：拉宽21.5的键槽单面升齿，根据有关手册，确定拉花键孔时的花键拉刀的单面升齿为0.06mm，拉削速度

14、为0.06m/m切削工时 式中：单面余量为3.5 L-拉削长度61 -考虑校准部分 的长度系数取1.2 K-考虑机床反行程系数 ，取1.4 V-拉削速度 -拉刀单面升齿 Z-拉刀同时工作齿数 P-拉刀齿距所以拉刀同时工作齿数z=l/p=29/10.5=5.8拉削工时 工序VI：车45球面工序VII：16和45球面渗碳工序VIII：磨16上下端面机床平面磨床1) 选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料WA46KV6P 35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350401272) 切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-4

15、2有N砂=1500r/min V砂=27.5m/s工件速度18m/min轴向进给量 0.5B20mm(双行程)切削深度0.0157mm/st 3) 切削工时。当加工1个表面时(D改为L) 式中 L-被加工长度 b-加工宽度Z-单边加工余量K-系数V-工作台移动速度-工作台往返一次砂轮轴向进给量-工作台往返一次砂轮径向进给量0.80(min)(此处没)加工2个表面时Tm=0.80*2=1.60(min)工序IX磨16孔机床平面磨床1) 选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料WA46KV6P 163010其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺

16、寸为1630102) 切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有N砂=1500r/min V砂=27.5m/s工件速度18m/min轴向进给量 0.5B20mm(双行程)切削深度0.0157mm/st 3) 切削工时。当加工1个表面时 式中 D-被加工直径长度 b-加工宽度Z-单边加工余量K-系数V-工作台移动速度-工作台往返一次砂轮轴向进给量-工作台往返一次砂轮径向进给量0.89(min)（45改为16）工序X磨45球面机床平面磨床1) 选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料WA46KV6P 454040其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平

17、型砂轮，其尺寸为1630102) 切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有N砂=1500r/min V砂=27.5m/s工件速度18m/min轴向进给量 0.5B20mm(双行程)切削深度0.0157mm/st 3) 切削工时。当加工1个表面时 式中 D-被加工直径长度 b-加工宽度Z-单边加工余量K-系数V-工作台移动速度-工作台往返一次砂轮轴向进给量-工作台往返一次砂轮径向进给量2.5(min)工序XI：铣49mm的2端面选择刀具刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则5） 决定每次进给量及切削速度

18、根据X62型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取375当375r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时： ，则机动工时为三：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。由指导老师的分配，决定设计和铣连杆上下端面的夹具设计3.1：问题的提出本夹具主要用于铣连杆的上下端面，因为连杆的上下端面和其他面没有任何精度要求，粗糙度要求为0.8和1.6，因此我们后面还需要精铣和磨削加工，作为粗加工，我们主要考虑如何提高生产效率上。3.2： 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所

19、制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。我们采用2个外圆球面作为定位基准，采用一个固定V型块和一个活动V型块定位。3.3切削力和夹紧力的计算（1）刀具： 采用高速钢圆柱铣刀,机床： x51立式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可

20、得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=8mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力3.4：定位误差分析(1)分析计

21、算孔的深度尺寸7的定位误差：用外圆表面定位，工件定位面是外圆表面，定位元件的定位工作面是V形块对称面，定位基准是外圆中心线，当工件外圆直径发生变化时其中心线在V形块对称面上上下移动。定位误差计算如下：jb=1/2T(d)=1/2x0.022=0.011db=0.707(Td)=0.707x0.022=0.016dw=db-jb=0.005（1） 分析计算孔中心线与侧板中心线的重合度误差：jb=0db=0dw=03.5：定向建和对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正

22、确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示：图 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=12mm 定向键的结构尺寸如下：对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成后轴承座40mm侧面的铣加工，所以选用圆形对刀块。圆形对刀块的结构和尺寸如图所示：图 3.4 对刀块图查机床夹具标准件可知具体的尺寸 如下塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC3-0.0060.253.6：夹具设计及简要操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在夹紧方案上我们螺旋夹紧，为了定位准确，

23、我们下面用一固定V型块和一活动V型块定位，采用手柄螺旋夹紧，这样装卸方便夹紧迅速，装配图附图如下夹具体附图如下总 结设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益匪浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多

24、，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致 谢这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课

25、题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年第 26 页 共 29 页