连杆螺钉说明书

- 1 - 课程设计说明书 题目： 连杆螺钉工艺及其夹具设计 专 业： 机械制造与设计及其自动化 班 级： 机制 班 姓 名： 学 号： 指导老师： - 2 - 目 录 一 1 1 二 1 1 1 的制定 2 3 4 20 三 21 四 23 五 24 六 24 - 3 - 一 零件的分析 零件的工艺分析 : 连接螺钉 共有 3 组加工表面，它们之间有一定的位置要求，具体分述如下： 45和 34 为中心的加工表面。这一组加工表面包括： 所有外圆及倒角、退刀槽、 两端面 。 45为中心的加工表面。 主要 包括： 45上的 削边 。 3. 2要包括： 2 孔。 这 3 组加工表面之间有着一定的位置要求，具体如下： 45 外圆 侧面 与 34 有垂直度要求跳动 2纹与 34跳 动公差为 34 圆度与圆柱度 公差为 008以上分析可知，对于这 3 组加工表面而言， 可以先加工其中一组表面，然后再加工其他两组表面，并保证它们之间的位置精度要求。 二 (一 )根据零件的工作情况，零件的材料为 40 要承受较大的循环载荷、冲击载荷等，所以毛坯形式采用锻件，其晶粒细小，较均匀、致密，可以保证零件的工作可靠，由于零件为中批生产，为了提高生产率，保证加工质量，故采用模锻成型。 (二 )粗基准的选择。由于该零件为普通的轴类零件，故选外圆为粗基准。 精基准的选择，选轴前端的圆锥孔和后端孔倒角作为精基准。 (三 )制定 工艺路线的出发点，应使零件的几何形状精度 、 尺寸精度 、 位置精度等技术要求得到保证。 在生产 纲领 成批生产的条件下， 可以考虑采用通用机床和专用夹具尽量使工序集中而提高生产率，除此还应考虑，经济效果使成本最低。 - 4 - 1. 工艺路线方案一： 工序一： 下料 工序二： 锻造 工序 三 ： 热处理 （正火） 工序 四 ： 车端面，钻中心孔 工序 五 ： 半精 车 45、 30、 34外圆 及其倒角 工序 六 ： 铣前 端 42的平台达到 图纸要求 工序 七 ： 钻 2 工序 八 ： 精车 34外圆 工序 九 ： 粗磨外圆 34 工序 十 ： 车螺纹 序 十一 ： 精磨外圆 34 至图纸要求 工序 十二 ： 钳工 工序十 三 ：检验 2. 工艺方案路线二 工序一： 下料 工序二： 锻造 工序三：热处理 （正火） 工序四： 车平面，车两端中心孔 工序 五 ： 粗车两端外圆 工序 六 ：热处理（调质） 工序 七 ： 车两端工艺凸台 及半其外圆 工序 八 ： 半精车各外圆 工序 九 ：车螺纹 序 十 ： 精磨 34外圆 工序 十 一 ： 铣 45端 尺寸 42的平台达到 图纸要求 工序 十 二 ： 钻 2 工序 十 三 ： 铣去两端工艺凸台 工序 十 四 ：钳工 ，去除锐 边毛剌 工序十 五 ：检验 - 5 - 经分析比较， 方案 一比 方案 二多增加了一道工序热处理， 并且增加了工艺零件两端的凸台， 方案 二 更容易 保证零件图的尺寸要求 ，故采用方案二 。 (四 )序尺寸及毛坯尺寸的确定 该零件的材料为 40度为 生产类型为中批生产， 采用在锻锤上合模模锻生成毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺，用查表法分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 为简化模锻毛坯的外形，取直径为 30 的各段 的毛坯尺寸与 34 相同。 机械制造工艺手册 以下简称工艺手册表 1义直径（ 表面加工方法 直径余量（ 45 粗车 精车 车 34 粗车 精车 车 磨 磨 坯直径的确定： 工件直径 45，公差为 械加工总余量为： 2×( 2× 毛坯尺寸为 工件直径 34，公差 械加工总余量： 2×( 2× 毛坯尺寸为 - 6 - 取毛坯直径为 52 41 工艺手册 表 (1知 45 的长度方向的加工余量为 2.0 7 34 及以后的外圆长度方向的加工余量为 总长 L 17 +据工艺需要两端增加 7加工艺凸台，因此毛坯总长度为 210m 模锻斜度为 7° 。查（工艺手册表 1 工艺手册表 1 取 2段的毛坯圆角半径 R 5 毛坯的内圆角半径取 R 5圆角半径取 2 （ 五 ） 车端面，钻中心孔，粗车各外圆 工序 （如未特别注明，本工序相关数据的出示切削用量手册的车削用量选择） 1. 车端面 （ 1） 工作材料： 40 b 锻。 加工要求：车两端面，打中心孔，粗车各外圆表面 机床： 刀具：刀片材料 刀杆尺寸 16×25 90°, r 0 10°, 。 12°, s 0°,r （ 2） 45端面，用计算法 切削深度：加工总余量 留余量 边余量 次走刀， 给量：根据表 4选 f r。 按 f=6 计算切削速度：见表 21 - 7 - 根据表 10，车刀耐用度 t 60（ 1 m×a f ×式中 42， m v K k 中 21 21 21 11）， 21 b 21 v=（ 242/600 ×× s 确定机床主轴转速： 1000v/ 1000×45) s（ 323r/ 按 床说明书（表 26），与 323r/近的机床转速为 305r/ 370r/选 370r/以实际切削速度 V nW× 370×96×000 s） 切削工时工艺手册表 7 T 左 L l2/n×f 式中 L 96/2 48， 4， 0 T 左 48+4+0/70 T 右 L l2/n×f ， 式中 L 96 12， 4， 0 T 右 12+4+0/70 5s） 30端 面： 切削深度： 加工总余量 余量 边余量 次走刀， 轴转速和进给量： 为了提高生产率，在不影响加工质量的情况下，取与车 45 端面时的主轴转速和进给量。即 n 370r/f r。所以实际切削速度 : V d 000 2×370/1000 s） 切削工时工艺手册表 7 T L l2/n×f ，式中 L 72/2 36， 4， 0 T 36 4 0/70 - 8 - 粗车 45 外圆。要求校验机床功率及进给强度 切削深度：单边余量 Z 次走刀。 进给量：查表 4， f r。按机床说明书取 f=r。 计算切削速度：按表 21 V（ 1 m×a f ×式中 42， m K k 中 21 21 21 11）， 21 b 21 V（ 242/600 ×× s（ 确定主轴转速： 1000v/ 1000×30 机床选取 n 230r/以实际切削速度 V nW× 45×230/1000 s） 校验机床功率： 由表 22 中查得： 0 中 3 查出，当 b fr ， V 2350N，切削力 22 故 2350× 0 0 机床说明书，当 n230r/床主轴允许功率 所选切削用量可在 校验机床进给系统强度：根据 床说明书，其进给机构允许走刀力表 16，当 b f r， V s， 90° 时，走刀力 760N。 切削时 K 22 故实际走刀力为 760× 所选 f - 9 - 切削工时工艺手册表 7 T L l2/n×f ，式中 L 4， 3 T +3/230× 考虑到该零件台阶面较多，如若各台阶面都采用不同的转速和不同的进给量，则效率不高，故在不影响加工质量的情况下， 粗车该轴时，采用主轴转速 230r/车进给量 f r。 粗车 34 外圆 切削深度：单边余量 次走刀， 给量 f=r 主轴转 速 n=230r/以实际切削速度 V nW××72×230/1000=52m/ s） 切削工时： T L l2/n×f ，式中 L 4， 0 T ×粗车 30 外圆 切削深度：单边余量 2次走刀， 2给量 f=r 主轴转速 n=230r/以实际切削速度 V nW××30/1000 =s） 切削工时： T L l2/n×f ，式中 L 45， 4， 0 T 45+4/230×精车 34 外圆 切削深度 给量：因表面粗糙度 了保证质量，查表 6， f=机床说明书取 f=r。 计算切削速度：根据表 21 01×K v， 式中 91， m= K k 其中 - 10 - 291/600 ×× s（ 确定主轴转速： 1000v/ 1000× 632r/机床选取 n 610r/以实际切削速度 V nW× 10/1000 s） 切削工时： T L l2/n×f ，式中 L 60， 4， 0 T 64+4+0/610× 半精车 45 切削深度 给量与主轴转速：与 同，即 f=r， n=370r/以实际切削速度 V nW× 70/1000 54m/ s） 切削工时： T L l2/n×f ，式中 L 35， 4， 0 T 35+4+0/370× 半精车 30 切削深度 给量与主轴转速：与 45 相同，即 f=r， n=370r/所以实际切削速度 : V nW× 70/1000 s） 切削工时： - 11 - T L l2/n×f ，式中 L 45， 4， 0 T 100+4+0/370× 钻 6（如未特别注明，本工序相关数据的出示切削手册的孔加工削用量选择） 钻孔 6求校验机床的功率和扭矩。 选择钻头：选莫氏锥柄麻花钻，其直径 0头几何形状（表 1及表2）：双锥修磨横刃、棱带， =30° ， 2=118° ， 2 1=70° ， 0=10° ，=50° 。 切削用量： 进给量：根据表 5，当钢的 b d=20m 时， f=r，按机床取 f=r. 切削速度：根据表 11， b= 40加工性属 7 类。由表 10，当加工性为第 7类， fr ，双横刃磨的钻头， 0， s（ 18m/切削速度的修正系数： 10）， 23）， 23）， 21故 V=轴转速： n=1000V/ 1000×18/0 机床说明书去取 00r/以实际切削速度为： V nW× 6×400/1000 s） 校验机床功率及扭矩： 根据表 17，当 f r， 21， m 。扭矩的修正系数 m 。根据钻床说明书，当n=400r/， m 。据表 19，当 b=0f r， V 据钻床说明书， 由于 选择的切削用量可用。 粗精铣 45削边 （如未特别注明，本工序相关数据的出示切削手册的铣削用量选择） - 12 - 选择铣刀：采用错齿三面刃盘铣刀，齿数为 18。耐用度 T=7200s（表 8） 机床： 切削用量： 进给量 据 床说明书（表 24），其功率为 7中等系统刚度。根据表 3， z，现取 z。 切削速度和每秒进给量 据表 9，当 d=100z=18， 2 40 s， s， r 各修正系数为 以 v=v=s n=n=s vf=v f=m/r 根据机床取 s， s，因此实际切削速度和每齿进给量为： dn c=/1000=00×000=s 8=z 切削工时： T L/中 L l+y+ ， l 45，根据表 19， y+=23 T 45+23/91s） 切槽 3× 2 何形状： 0， h=25， 8， B=3° ， 0=5° 。车刀耐用度 T=3600s（表 10） 切削深度： 给量：查工艺手册表 3f=r 主轴转速：为了缩短辅助时间，取主轴转速 n=460r/以实际切削速度 v=000 5×460/1000 65m/ s） 切削工时：工艺手册表 7 L/n×f ，式中 L +4， L=45+4= T 60× 6s） - 13 - 倒角：采用 45° 车刀，为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速 n=460r/动进给。 车螺纹 : 切削速度：当公称直径 D=30距 P=2，查工艺手 册表 3 切削手册 表 21， 粗车螺纹的速度 v=s， 并规定粗车螺纹时 刀次数 i=4； 精车螺纹的速度 v=s， 精车时 走刀次数i=2。 确定主轴转速： 粗车螺纹时： 000v/d=1000×30=s（ 255r/ 按机床取 n=230r/际切削速度： v=d·n/1000=30×230/1000=精车螺纹时： 000v/d=1000×30=s（ 按机床取 n=460r/际切削速度： v=d·n/1000=30×460/1000=65m/ s） 切削工时：取切入长度 粗车螺纹的工时： l+l1/n·f ） ·i= （ 40+3/230× ×4= 精车螺纹的工时： l+l1/n·f ） ·i= （ 32+3/450× ×2= 6s） 粗精磨外圆 34（本工序未特别注明，数据均出自工艺手册） : 外圆 34： 选择砂轮：见表 397，表 4结果为 3×305 。 切削用量：表 4n 砂 =1110r/v 砂 =00×1110/1000= s） 轴向进给量 3=双行程）（ 工件速度 s（表 3 径向进给量 行程 切削工时： - 14 - t=2l·Z b·k/n·f B·f 双 ， 式中 l=64， k= t=2×64×110× 精磨 34: 选择砂轮：参照有关资料及工艺手册表 397。其结果为2×6 切削用量： n 砂 =11000r/v 砂 =0×11000/1000= s） 轴向进给量 B=（ ×32=8 0件速度 0m/ 3 径向进给量 行程 切削工时： t=2l·Z b·k/n·f B·f 双 ， 式中 l=20， k= t=2×20×1000×20× 铣 直径 452： 加工条件 ： 工件材料： 造。 机床： 床 。 查 参考文献 7表 30 34 刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料： 15 100D ，齿数 8Z ，此为粗齿铣刀。 因其余量： Z=3以铣削深度2pa 齿进给量据参考文献 3表 0 /fa m m Z铣削速度 V ：参照 参考文献 7表 30 34，取 V m s 。 由式 机床主轴转速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 1 . 3 3 6 0 2 5 4 / m i 1 4 1 0 0 按照参考文献 3表 300 / m 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 3 0 0 1 . 5 7 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0m s 进给量0 . 1 2 8 3 0 0 / 6 0 4 . 8 /a Z n m m s - 15 - 工作台每分进给量4 . 8 / 2 8 8 / m i m m s m m a：根据参考文献 7表 60a 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 60l ， 刀具切入长度1l： 221 0 . 5 ( ) ( 1 3 )l D D a 式（ 220 . 5 ( 1 0 0 1 0 0 6 0 ) ( 1 3 ) 1 1 1 3 刀具切出长度2l：取 2 走刀次数为 1 根据 参考文献 9切削工时：2t=249/(3)=据 参考文献 5表 查得铣削的辅助时间2 铣平台 的总工时： t= 45外圆削边 的夹具 （一） 问题的提出 本夹具要用于 铣槽 45 外圆削边 ，精度等级为 道工序只铣一 次 即达到各要求，因此，在本道工序加工时，我们应首先考虑保证 平面 的各加工精度，如何提高生产 效率，降低劳动强度。 （二） 夹具设计 对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点： 尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。 1 在成批生产时才考虑采用专用夹具， 最好 结构简单 可靠、制造容易 。 2 装卸 零件 要迅速方便，以减少机床的停机时间。 3 夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。 根据基准统一的原则 ,我采用设计基准来作为我们的定位基准 ,即采零件的 34 外圆作为定位基准 夹紧方式的确定 ,我考虑了各种各样的方案 ,都觉得不理想 形块 与压板的螺旋夹紧 方法。 . 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，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零 - 16 - 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。 34 的 外圆 和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的 34 外圆 和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具 . 1 切削力和夹紧力计算 （ 1）刀具： 高速钢铣刀 160z=24 机床： 万能铣床 由 3 所列公式 得 查表 8 得其中： 修正系数 0.130 q X y u 8 z=24 0 代入上式，可得 F= 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K= 4321 其中： 1K 为基本安全系数 K 为加工性质系数 K 为刀具钝化系数 K 为断续切削系数 以 - 17 - （ 2） 夹紧力的计算 选用夹紧螺 栓 夹紧机 由 21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取 F=G G 为工件自重 N 夹紧螺 栓 ： 公称 直径 d=20料 45 钢 性能级数为 006 M P 8 0108 螺 栓 疲劳极限： M P 极限应力幅： M P ak kk 许用应力幅： M P aS 螺 栓 的强度校核：螺钉的许用切应力为 s= 取 s=4 得 c 满足要求 M P c 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 夹具使用说明 : 先用螺 母上旋， 把压板 移 开，然后放上零件，再 固定 把零 - 18 - 件靠在一端的挡板侧面， 最后把活动螺 母 旋进去 通过 压板把零件压在 V 形块 上面， 把整个夹具放到机床工作台上 ,用夹具体上的 形槽 当加工零件时 ,把零件放到夹具体上 ,把零件固定在夹具上 , 。夹紧零件 零件在机床上加工完成后 ,再通过旋转螺 母 使其与 再用手去轻轻 移动 压板 ,使零件能从夹具体上拿下来 ,在用同样的方法加工下一个零件 . 铣工艺凸台夹具 : 工件的装夹指的是工件的定位和夹紧。 工件的夹具中定位的任务是：使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置。 工件位置的正确与否，用加工要求衡量。能满足加工要求的为正确，不能满足加工要求的为不正确。 一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致，也不必要求它们完全一致，但各个工件的位置变动时必须控制在加工要求所允许的范围之内。 将工件定位后的位置固定下来，称为夹紧。工件夹紧的任务是：使工件在切削力、离心力、惯性力和重力的作用下不离开已经占据的正确位置，以保证机械加工的正常进行。 夹紧机构 : 根据该产品是批量生产，因此夹具的夹紧机构不用太过复杂，自动化程度也不能太高，采用螺旋压板夹 紧机构，采用 栓作为夹具夹紧 手柄 。 - 19 - 夹紧力的计算 : 根据理论力学的力平衡理论，夹紧摩擦力矩应与铣削力矩平衡，即 M 摩 =削力矩 M 切的计算和夹紧力的计算 (1)切削力的计算 (C a 吃刀量 v 切削速度 k 修正系数 ) 180 × 4 × 10 ×（ 300/190 ）× y= 94 × × 4 × 10 ×（ 300/190 ）× x= 54 × × 4 × 10 ×（ 300/190 ）× 故总的切削力 F=【 】开平方根 =2)夹紧力的计算 M/际夹紧力 ,M 切削力矩 ,L 压板长度 ,F 进给量） = 20 /50× 确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件所受切削力。夹紧力 （大型工件还应考虑重力，惯性力等）的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数。此夹具图形如 附图 操作的简要说明 在设计夹具时，为降低成本，可选用手动螺钉夹紧，本道工序的铣床夹具就是选择了手动螺旋 板夹紧机构。由于本工序是粗加工，切削力比较大，为夹紧工件，势必要求工人在夹紧工件时更加吃力，增加了劳动强度，因此应设法降低切削力。可以采取的措施是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力。 夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀 （与塞尺配合使用） 结构分析 - 20 - 按设计步骤，先在各视图部位用双点划线画出工件的外形，然后围绕工件的布置定位，加紧和导向元件再进一步考虑零件的装卸，各部件结构单元的划分，加工时操作的方便和结构工艺性的问题使整个夹具设计形成一个整体。 1、夹具采用分铸式铸件组合的结构。铸造简单，刚性较好。为保证铸件壁厚均匀，内腔掏空；为减少加工面，各部件的结合面处设置铸件凸台。 2、定位板和定位钉安装在夹具体的底面与侧面并通过夹具体的孔与底面的平行度，保证工件底面与夹具底面的平行度。 小结 : 本次 设计总体来说较为成功。在分析目前 机械产品加工的 特点、技术特点以及使用情况后，我们确定了设计这个课题。在设计过程中，我们特别注意吸收各种新的技术，新的设计方法，并将之尽量融入到我们的设计中，使机 加工 能够达到一个较高的水平。同时我们自始至终贯彻使我的设计具有实用性、经济性的要求，总体方案的设计及部件结构设计均以降低成本为目的，尽量采用新工艺、新技术，并结合我国实际情况，具有一定的可行性；机械设计保证了其功能良好、使用可靠、维护方便；零件结构 - 21 - 设计选择合理的毛坯型式和材料，保证具有良好的加工工艺性；结构设计中尽可能 的采用标准件和通用件。 在设计中，我学到了很多很多，从开始的无从下手到后来的掌握，我明白了一个道理：做任何事情都不要畏惧，要敢于面对任何挑战。通过这次设计，我将四年中学到的知识得到了一次综合应用，使学到的知识结构得到科学组合，同时也从理论到实践之间得到一次质的飞跃。只有这样不断的学习、实践，我才能够不断的提高自己的专业水平，使得自己在平时的工作中能够得心应手的解决所遇到的问题，即使偶尔遇到一些以前没接触出甚至根本就没想到过的问题，我想只要我能够一直坚持学下去，也会通过自己已有的工作经验和理论知识在摸 索中解决它的。 参 考 资 料 1.机械制图 教材 2.机械设计 教材 3.金属切削原理 教材 4.> 教材 5.> 教材 6.> 教材 7.> 教材 8.> 机械工业出版社 9.> 哈工大出版社 10.> 机械工业出版社 11.> 冶金工业出版社 12.> 机械工业出版社 致 谢 一个学期的 课程 设计业课程已经结束。在这次设计过程中，虽然充满了困难与曲折，但我感到受益匪浅。本设计是 对我所学知识的一次大检验。通过这次 课程 设计我熟悉了解了机械 产品加工 的设计制造和应用，掌握了 - 22 - 一些生产设备的设计、选型和计算。从收集资料到分析解决问题，提出观点，每一步都认真对待同时使我能够将理论与实践更加融会贯通，加深了我对理论知识的理解，强化了实际生产中的感性认识。 通过这次 课程 设计，我基本上掌握了了解了 零件 的生产流程，对机 加工 的工作原理以及其工作特性有和全面了解，使我们知道怎样将生产的问题，在设计时进行解决，以及让我了解到在设计时要注意许多问题等，另外还更加熟悉运用查阅各种相关手册，选择使用工艺装备等。 回顾整个 课程 设计过程，使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面实现了一次质的飞跃，提高了我独立思考问题、解决问题以及创新设计的能力，为我以后从事实际工程技术工作打下了一个坚实的基础。 此次毕业设计中，刘平成老师对我进行了认真的指导。刘平成老师经常为我解答一系列的疑难问题，以及指导我们设计的思想，引导我的设计思路。在设计过程中，一直热心的辅导。还有其他老师在我们 课程 设计期间也很关心我们，感谢多位老师的热情关心，也感谢我的同学在我困难的时候帮助我，使我顺利完成了设计。 当然由于个人能力有限，在设计中难 免有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。