连杆加工工艺过程及夹具设计【钻螺纹孔】【说明书+CAD】
购买设计请充值后下载,资源目录下的文件所见即所得,都可以点开预览,资料完整,充值下载可得到资源目录里的所有文件。【注】:dwg后缀为CAD图纸,doc,docx为WORD文档,原稿无水印,可编辑。具体请见文件预览,有不明白之处,可咨询QQ:12401814
湖南科技大学本科生毕业设计(论文)摘 要连杆是汽车发动机主要的传动机构之一,它将活塞与曲轴连接起来,把作用于活塞顶部的膨胀气体压力传给曲轴,使活塞的往复直线运动可逆的转化为曲轴的回转运动,以输出功率。是为发动机提供安全可靠、经久耐用、节省能源、满足功用的一个重要零件,它对开发轻型、高速、大功率的柴油机有着密切的关系。因此,连杆的合理结构设计、加工工艺性设计,保证连杆的加工质量,提高生产效率有这重要意义,它是保证柴油机产品质量的关键所在。此说明书,对连杆零件进行了详细的分析。设计出了零件加工的工艺规程。在工艺规程中涉及到了连杆加工的加工工艺,加工设备的选择,加工余量的确定,毛坯的确定,机床、刀具的确定,夹具的设计一系列与连杆加工有紧密联系的因素。通过对此次设计,学会对中等难度零件的工艺编制,及其特定工序的夹具设计。关键词: 工艺;毛坯;夹具。 ABSTRACTThe connecting rod module is in the diesel engine essential movement power transmission component. It is affects the gas physical strengthand so on each kind of strength transmits on the piston gives the crank, also transforms the crank rotary motion into the piston reciprocal motion part. Is safely provides reliable, durable, the economical energy, satisfied function important components for the engine, it to develops lightly, is high speed, the high efficiency diesel engine has close relationship. Therefore, the connecting rod reasonable structural design, the processing technology capability design, guaranteed the connecting rod the processing quality, enhances the production efficiency to have this vital significance, it is guaranteed the diesel engine product quality the key is at. This instruction book let, has carried on the detailed analysis to the connecting rod components. Designed the components processing technological process. A series of involved the processing craft in the technological process which the connecting rod processed, the processing equipment choice, the processing remainder determination,the semifinished materials determination, the engine bed, the cutting tool determination, the jig design with the connecting rod processing had the close relation the factor.By the endtime of the densign,learn the technics weave of medium difficultry part,and the holding design of the especially working procedure.Key words: roughcast; craft; jig 湖南科技大学本科生毕业设计(论文)目 录绪论11.零件的工艺分析31.1连杆的工作情况31.2连杆的结构特点31.3连杆机械加工的主要技术要求32.毛坯的确定52.1生产类型的确定52.2材料的选择52.3毛坯种类与方法的确定52.4确定毛坯尺寸公差和加工余量62.5毛坯主要加工表面的尺寸及公差的确定73.连杆工艺规程的编制93.1定位基准的选择93.2拟订工艺路线93.2.1选择表面加工方法93.2.2加工阶段的划分103.2.3加工工序的顺序安排103.2.4机械加工余量、工序尺寸及其公差的确定103.2.5加工设备与工艺装备的选择214.钻孔夹具设计254.1专用夹具设计方法的工艺分析254.1.1专用夹具的基本要求254.1.2专用夹具的设计步骤254.1.3夹具的选材254.1.4夹具体的热处理254.1.5问题的提出254.2.1工件自由度分析264.3确定夹具体结构264.4夹具零件及夹具的公差技术条件264.5螺栓、垫圈选择274.6夹具的工作原理274.7切削力及夹紧力的计算275部分工序的数控程序295.1数控编程295.11数控编程技术295.12数控编程的方法295.2部分工序的数控程序29结论31致谢32参考文献33文献综述34I 湖南科技大学本科生毕业设计(论文) 绪 论本课题研究的主要內容是连杆加工工艺过程的编制以及在加工中用到的一些典型夹具的设计。连杆是发动机的主要零件之一,它连接活塞和曲轴,把作用于活塞顶面的膨胀气体的压力传给曲轴;将活塞的往复运动变为曲柄的旋转运动,又受到曲轴的驱动而带动活塞压缩缩气缸中的气体。因此,连杆在工作中承受着呈周期交变的压缩、拉伸及弯曲应力,这些交变载荷具有很大的冲击特性。发动机正常工作时,连杆大头约以3000r/min的转速旋转,线速度达10m/s,所以连杆在工作时,形成巨大的离心力。由于连杆横向窜动和形位误差引起连杆受压时产生弯曲,是连杆很容易断裂,断裂是连杆的主要损伤形式,对于EQ6100-I型汽车发动机连杆,其断裂率约为0.5/1000。连杆属于典型的“杂件”类零件,不但精度要求高,形状复杂,制造难度大,而且批量大,直接影响发动机质量,本篇论文详细介绍了其加工方法的拟订和确立,并对加工中某工序所采用专用夹具进行设计。从工艺与专用夹具的方向进行了一定的探讨。制造工艺的发展情况随着科学技术的发展,各料、新工艺和新技术不断涌现,机械制造工艺正向高质量、高生产率和低成本方向发展。电火花、电解、超声波、种新材激光、电子束和离子束加工等工艺的出现,已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴,可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的出现,提高了更新频繁的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展,大大推进了机械加工工艺的进步,使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。目前,数控机床的工艺功能已由加工循环控制、加工中心,发展到适应控制。加工循环控制虽可以实现每个加工工序的自动化,但不同的工序中刀具的更换及工件的重新装夹,仍须人工来完成。加工中心是一种高度自动化的多工序机床,能自动完成刀具的更换,工件的转位和定位,主轴和进给量的变换等,使工件在机床上只安装一次就能完成全部加工。因此,他可以显著缩短辅助时间,提高生产率,改善劳动条件,适应控制数控机床是一种具有“随机应变”功能的机床,他能在加工中,根据切削条件的变化,自动调整切削条件,是机床保持最佳状态下进行加工,因而有效提高加工效率,扩大品种,更好的保证了加工质量,并达到最大的经济效率。近年发展起来的以计算机为行动中心,完成加工、装卸、运输、管理的柔性制造系统,具有监视、诊断、修复、自动转位加工产品的功能,使多品种、中小批量生产实现了加工自动化,大大促进了自动化的进程,尤其是将计算机辅助设计与制造结合起来而形成的计算机集成制造系统,是加工自动化向智能化方向发展的又一关键性技术,并进一步朝着网络化、集成化和智能化的方向发展。夹具的发展趋势工艺装备的设计、制造、使用和管理,体现着一个企业的工艺技术水平,夹具设计与制造又是制造环境中的生产准备周期时间和加工成本的重要因素,工装设计水平的高低,很大程度上反映出企业制造能力的高低。夹具设计与制造是机电产品设计与制造的一项重要步骤,传统的夹具设计制造时需大量的工时消耗和金属材料的消耗。目前,基于特征参数化技术已在机电产品设计与制造的各个阶段得到广泛的应用,夹具设计也必须向标准化、系统化、参数化方向发展。而且,为了适应我国加入WTO后机电产品的创新能力和尽快机电产品设计制造的全程仿真,快速组合夹具的发展正是适应了这种要求。 夹具是机械加工不可缺少的部件,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。二、本次设计的内容本设计主要是针对连杆工艺及钻孔夹具的设计。夹具设计是组合机床设计中的重要部分,夹具设计的合理与否,直接影响到被加工零件的加工精度等参数。在设计中,设计的主要思路是用工件以已加工端面为定位基准,夹具体的凸台和大端面孔为定位面,工件以气动夹紧,这样设计主要是为了解决了手动夹紧时夹紧力不一致、误差大、精度低、工人劳动强度大等缺点;气动夹紧采用空气作为动力源,资源丰富并且干净、清洁,对周围环境没有污染;不足是噪音比较大。具体的设计思路是:首先确定工件的已加工端面定位方式,通过夹具体的凸台、内孔,再用气动装置将其夹紧,这样连杆的六个自由度全部限制,实现了零件的定位夹紧,然后确定零件的夹紧方式。在本次设计中采用的是手动夹紧方式;然后进行误差分析、夹紧力的计算,对夹具的主要零件进行结构设计。 第一章 连杆的工艺分析1.1 连杆的工作情况 连杆在发动机的工作行程中将作用于活塞顶部的膨胀气体的压力传给曲轴,在进气、排气和压缩行程时,又受曲轴的驱动而带动活塞。气体的压力在连杆内引起很大的压缩应力和纵向弯曲应力,活塞和连杆本身的惯性力则在连杆横断面上引起拉伸应力和横向弯曲应力,而且这些受力的情况是急剧地改变的,所以连杆工作条件的特征是承受接近于冲击性质的变动负荷。 因此,连杆不但应具有高的疲劳强度,而且本身的重量应尽量减轻,以降低由于连杆本身重量所产生的惯性力。故制造连杆应使用优质钢材和设计合理的结构形式,在制造毛坯时应使金属纤维的方向合适排列。 1.2 连杆的结构特点 连杆一般由连杆盖和连杆体两部分组成。连杆体上有大头,小头和杆身。为了使连杆有足够的强度和刚度而重量又要尽可能轻,所以杆身采用工字形断面。为了减少活塞销和连杆小头孔的磨损及便于在磨损后进行修理,在连杆的小头孔中压入青铜衬套。同样在大头孔内也衬有轴瓦以减轻连杆大头孔与曲轴轴颈之间的摩擦,这种轴瓦是可以互换的。 连杆盖与连杆体的接合面形式主要有两种:一种是斜剖式的,这种连杆的大头外形尺寸较小,装配时能从气缸中通过,装配较方便。另一种是直剖式的,即连杆盖和连杆体的接合面垂直于杆身的轴心线,如解放牌汽车发动机的连杆为直剖式的。连杆盖和连杆体不能互换,因为是装在一起进行最后加工的。有些连杆上有工艺凸台,作为机械加工时的辅助基准。1.3 连杆机械加工的主要技术要求连杆的主要加工表面有:大小头孔、上下平面、大头盖体结合面以及连杆螺栓孔等。杆身的表面一般不进行机械加工。机械加工的主要技术要求如下:(1)大、小头孔精度:a、大头孔:大头孔镶有薄壁部分轴瓦,底孔尺寸公差为IT6级,粗糙度Ra0.8。圆度、圆柱度0.01mm 。b、小头孔:小头衬套底孔尺寸公差为IT7IT9级,粗糙度Ra1.6。小头衬套孔为IT5级,粗糙度Ra0.4。为了保证与活塞销的精密装配间隙,小头衬套孔在加工后以每组间隔为0.0025mm分组。圆度、圆柱度0.008mm 。c、大小头孔轴线位于同一平面,其平行度不大于0.06mm,大小头孔间距尺寸公差0.05 mm,大小头孔对端面的垂直度允差每100 mm长度上不大于0.1 mm。(2)连杆大小头平面:大头表面粗糙度Ra1.6,小头表面粗糙度Ra6.3(3)两螺孔的平行度为0.15mm/100mm,两螺孔和定位孔对于接合面的垂直度为0.12mm/100mm,接合面对于连杆纵向中心线的不垂直度不得大于0.1mm/100mm。(4)大头孔止口侧面的平行度为0.015mm/100mm,其对称度0.05mm/100mm。为保证柴油机正常运转平稳,对于连杆的重量以及装于同一台柴油机中的一组连杆重量都有要求,对连杆大头重量和小头重量都分别规定、涂色分组供选择装配。7 湖南科技大学本科生毕业设计(论文) 第二章 毛坯的确定2.1 生产类型的确定根据课题任务内容可知,此连杆的生产纲领为200000件/年,每日一班。查机械制造技术基础课程设计指导教程表14可知,其生产类型属于大批生产。2.2 材料的选择 为了使发动机结构紧凑,连杆的材料大多采用高强度的精选45钢、40Cr钢等,并经调质处理以改善切削性能和提高抗冲击能力,硬度要求45钢为HB217293, 40Cr钢为HB223280。也有采用球墨铸铁的。近年来,由于粉末冶金技术的发展,特别是粉末冶金锻造工艺的出现和应用,使得机械加工余量在为减少,这样不公提高了机械加工的生产率,也使原材料利用率增加。国此,采用粉末冶金的连杆是很有发展前途的。但在性能能够保证和成本分析的情况下,此连杆的材料采用45钢。2.3 毛坯种类与方法的确定连杆的特殊作用要求机械性能应大于或等于抗拉强度 屈服极限 冲击韧性 毛坯的选择有两种:使毛坯形状与尺寸和零件接近;使毛坯的形状尺寸与零件相差较大。这影响着毛坯的制造费用及劳动量,与机械加工费用及劳动量。为节省能源与金属材料,随着毛坯制造专业化生产的发展,制坯方法的确定应取向前种方法。其中前种方法又有模锻和铸造两种毛坯制造形式最常用,考虑到零件工作的场所和综合力学性能要求,毛坯选用模锻的方式进行生产连杆锻坯形式有两种,一种是体和盖分开锻造,另外一种是将体和盖锻成一体。整体锻造的毛坯,需要在以后的机械加工过程中将其切开,为保证切开后粗镗孔余量的均匀,需将整体连杆大头孔锻成椭圆形。相对于分体锻造而言,整体锻造存在所需锻造设备动力大和金属纤维被切断等问题,分体锻造能够减少一定的工序,加工效率高。故最终选用分体锻造的方式制造毛坯。锻造的工艺过程如下:将棒料在炉中加热至1140-1200,现在锟锻机上通过四个型槽进行锟锻制坯,然后在锻压机上进行预锻和终锻,再在压床上冲连杆大头孔并切除飞边。为了改善毛坯的切削加工性能,锻造好的连杆毛坯需要进行调质处理,使之得到细致均匀的回火索氏体组织,减少毛坯的内应力。为了提高毛坯的精度,连杆毛坯还需进行热校正。此外, 连杆的显微组织在连杆小头“工”字形截面检验,应符合NJ24-86曲轴技术条件附录中的1-4级。连杆的纵剖面的金属宏观组织,其纤维方向应沿着连杆中心线,并与外形相符,不得间断。连杆经过外观缺陷、内部探伤、毛坯尺寸及质量等的全面检查合格后就可以进入机械加工生产线了。2.4 确定毛坯尺寸公差和加工余量 查参考文献1表210表212可知,要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量,应先确定如下各项因素:a公差等级由连杆的功用和技术要求,确定连杆零件的公差等级为普通级。b锻件重量已知45钢的密度为7.8g/,经Pro/E对连杆零件进行三维建模,并执行质量属性分析可知,连杆的质量约为5.0Kg.进一步推算毛坯的质量约为7.1Kg。c锻件形状复杂系数对连杆零件图进行分析,连杆零件的总长409mm,总宽167mm,总高65mm。由此可以大致估算锻件外廓包容体的总长约为340mm,总宽约为107mm,总高约为64mm,由公式23和25可计算出连杆锻件的形状复杂系数 SMt/MN7/(lbh)3kg/(430mm167mm65mm7.8kg/)3/18.160.165由于0.165介于0.16和0.32之间,所以该连杆的形状复杂系数属S3级。d锻件材质系数由于连杆的材料为45钢,是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢,所以该锻件的材质系数属M1级。e锻件分模线形状根据连杆零件的形位特点,选择零件高度方向的对称平面为分模面,属平直分模线。f零件表面粗糙度有零件图可知,连杆的各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6m。根据上述因素,可查表确定锻件的尺寸公差和机械加工余量,所的结果见下表: 表2.1 连杆锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量 (查文献1)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5.018.16S3M1普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注厚度68.5表2-111.72.2通过后面切削余量的确定,以实际加工为准,每边各取5.15表2-13小头孔 孔径52表2-102.0表2-14大头孔 孔径98表2-102.5表2-14剖分面表2-102.02.5(取2.5)表2-13中心距2801.2表2-122.5 毛坯主要加工表面的尺寸及公差的确定连杆毛坯的尺寸由5个加工表面来确定,其分别为连杆大头孔、大头孔平面、大头孔剖分面、小头孔平面和小头孔。a、小头孔的加工经过了( 钻孔粗镗精镗 )三个阶段。查表可得各个工序的余量:钻孔1mm,粗镗1.7mm(含半粗镗和粗镗),精镗0.3mm。总余量为3mm。所以毛坯尺寸为52mm。b、大头孔的加工经过了( 半粗镗粗镗精镗珩磨 )四个阶段。查表可得各个余量:半粗镗2mm, 粗镗1mm,精镗0.84mm, 珩磨为0.16mm,总余量为4mm。毛坯大头孔内径为98mm。c、大头孔两平面的加工经过了 (粗铣精铣粗磨精磨 )四个阶段。查表各个工序加工两平面时的余量:粗铣1.5mm, 精铣1mm,粗磨0.7mm,精磨0.3mm。所以连杆平面毛坯的最终余量为四个余量之和1.51mm0.7mm0.3mm3.5mm。由此可得,毛坯连杆平面的尺寸为68.5mm。d、小头孔两平面的加工经过了(粗铣精铣粗磨精磨粗铣精铣 )六个阶段。前四个与大头孔两平面一起加工,故可以直接考虑后两个工序。经过前面四个工序,基本尺寸变为55.5。粗铣余量1.523mm,精铣余量0.2520.5mm。30.53.5mm。为了加工方便和加工过程中定位,及制造毛坯。使毛坯小头孔宽度与大头孔平面一样,因此小头孔平面毛坯为58.5mm,所以其总余量为3.5mm。e、剖分面的加工经过了 (粗铣精铣) 两个阶段。查表可得,粗铣余量1.5mm,精铣余量0.5mm,所以总余量为1.5mm0.5mm2mm 湖南科技大学本科生毕业设计(论文)第三章连杆工艺规程的编制3.1 定位基准的选择在大批量生产中,工件加工时广泛采用专用夹具装夹,连杆加工中可作为定位基面的表面有:小头孔、上下两平面、大小头孔两侧面等,这些表面在加工过程中不断地转换基准,由初到精逐步形成。(1)粗基准的选择为保证工件上两端面的加工余量均匀,根据粗基准选择原则,先选毛坯两侧面任一面为基准面加工另一侧面。连杆加工粗基准选择要保证其对称性和孔的壁厚均匀,例如:钻小头孔钻模是以小头外圆定位,来保证孔和外圆的同轴度,使其壁厚均匀,镗大头孔时的定位基准为一底平面、小头孔和大头孔一侧面定位点。而镗小头孔时可选一底平面、大头孔定位点和小头孔外圆等。(2)精基准的选择由于大、小头端面面积大、精度高、定位准确、夹紧可靠,所以大部分工序选用其一个指定的端面(消除三个自由度)和小端孔(消除两个自由度),以及大端孔处指定的一个侧面作为精基准。这不仅使基准统一,而且还减少了定位误差(基准重合)(3)确定合理的夹紧方案连杆相对刚性较差,要十分注意加紧力的大小、方向及着力点的选择,根据选择夹紧装置的要求,在不破坏工件正确定位的前提下,应能保持与工件的正确位置。夹紧适当、可靠,并使机构操作方便、安全、省力。3.2 拟订工艺路线321 选择表面加工方法零件材料为45钢,毛坯为模锻制造,孔的直径较大,尺寸精度、形状精度要求较高,两孔位置精度要求严格,大小头孔加工既要保证孔本身的精度、表面粗糙度要求,还要保证相互位置和孔与端面垂直度要求。根据各个加工表面的技术要求,其零件各部分的加工方法(参考机械制造技术基础课程设计指导教程表1610)如下:连杆两侧端面: 粗铣精铣粗磨精磨大头孔: 半粗镗粗镗倒角精镗细镗珩磨小头孔: 钻孔倒角粗镗精镗小头孔端面: 粗铣精铣大头孔剖分面及止口:粗铣精铣螺纹孔: 钻孔扩孔倒角冷挤压螺纹定位销: 钻孔扩孔油孔: 钻孔倒角因为端面与大小头孔的垂直度要求较高,大小头孔的加工主要靠端面作为定位基准面,因为端面精度要求较高,铣削不易达到。故铣后还要安排精磨加工工序,以保证孔与端面的相相互垂直度要求。大小头孔孔径都较大,毛坯锻造就应有预留孔,来节省材料,节约成本。工件为高精度零件,后期都安排了高精度加工方案。钻孔用外圆定心夹具,以保证壁厚均匀,小头孔经倒角后再在卧式镗床上进行镗孔。接合面主要与小头孔有较高位置精度,因此以小头孔和一侧平面为定位基准。对于连杆体与盖分开锻造的连杆,螺栓孔是接合面经精加工后进行的,这样易于保证连杆和连杆盖的配合符合要求。因其精度要求较高。322 加工阶段的划分该件精度要求较高,加工应划分粗加工、精加工和精整三个阶段,在粗加工和精加工阶段,平面和孔交替反复加工,逐步提高精度。为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度和各项技术要求,必须制定合理的工艺路线。由于生产纲领为大批生产,并考虑部分相互位置精度要求较高,且加工设备多以通用机床为主,因此采用工序集中。323 加工工序的顺序安排因为连杆属于平面轮廓尺寸较大的零件,所以采用“先面后孔”的原则,因为平面定位比较稳定,可靠。根据“先面后孔”的原则在工艺过程的开始先将上述定位基准面加工出来,在每个加工阶段均先加工平面,再加工平面上的孔,以保证加工质量。具体工艺路线的拟定毛坯:模锻、调质处理工序:工艺方案一:101. 铣两平面2. 磨两平面3. 钻小头孔4. 扩小头孔5. 铣大头定位点6. 粗铣接合面及止口7. 半边镗大头孔8. 精铣接合面9. 精铣止口10. 钻螺纹底孔、冷挤压螺纹11. 合装12. 粗镗大头孔13. 大头孔倒角14. 钻油孔15. 油孔倒角16. 拆装连杆、连杆盖17. 精磨两平面18. 精镗大小头孔19. 拆杆盖20. 铣瓦槽21. 细镗大头孔22. 珩磨大头孔23. 铣小头端面24. 小头孔倒角工艺方案二:XII121. 钻小头孔 2. 扩小头孔 3. 铣两平面 4. 磨两平面5. 铣大头定位点6. 粗铣接合面及止口7. 半边镗大头孔 8. 精铣接合面9. 精铣止口 10. 钻螺纹底孔、冷挤压螺纹 11. 合装12. 粗镗大头孔 13. 精镗大小头孔14. 大头孔倒角 15. 钻油孔 16. 油孔倒角 17. 拆装连杆、连杆盖 18. 精磨两平面 19. 拆杆盖 20. 铣瓦槽 21. 细镗大头孔22. 珩磨大头孔 23. 铣小头端面 24. 小头孔倒角工艺方案三:连杆体的加工:工序1 粗、精铣两端面工序2 磨两端面工序3 钻、扩小头孔工序4 粗镗小头孔工序5 小头孔倒角及去毛刺工序6 粗铣连杆体工艺凸台侧面工序7 精铣工艺凸台及结合面工序8 铣连杆体结合面工序9 钻连杆体两螺钉孔工序10 冷挤压螺纹工序11 精镗小头孔至图样尺寸。工序12 钻连杆体大头油孔、小头油孔工序 13 精磨侧面及结合面只要求尺寸及精度工序14 去除毛刺工序15 清洗连杆盖零件图 12连杆盖的加工:工序1 粗、精铣两端面工序2 磨两端面工序3 精铣结合面工序4 钻沉头孔工序5 精镗沉头孔工序6 精磨结合面到要求尺寸及精度工序7 去毛刺工序8 清洗工序9 终检连杆总成的加工:工序1 将连杆体、盖对号组装工序2 粗、精镗大头孔至图样尺寸,倒角工序3 将连杆体、盖拆分工序4 铣连杆体、盖斜槽工序5 去除毛刺工序6 检测工序7 入库连杆体零件图连杆盖零件图三个工艺方案的比较与分析:三个方案在工序安排上基本相同,只是在一些细节上有些差异。第一点: 在前几道工序中,根据先加工基准面原则,三个方案都是为了得到定位精基准。两端面和小头孔都是作为以后工序的定位基准因此应先加工。第一方案中前两道工序先加工平面来得到定位基准面,然后在钻床上加工出孔。因为两个端面一次铣出可以有较好的平行度,然后用端面定位用钻模的钻套定中心,用钻模板直接夹紧,能得到较好的孔与端面垂直度。方案二先在钻床上将孔加工出,然后再加工平面。这也是为了得到定位基准,而且先加工孔能够很好的得到孔与作为粗基准的两端面垂直度要求。方案一对于方案二的优点在于加工两平面时不需要其他面作为定位基准,而是以两个面互为基准,粗加工和精加工相结合,可以进一步提高加工精度,使两端面平行度得到保证。方案二中孔加工需要有端面作为定位基准面,在未加工时两端面是作为粗基准定位的,难免会出现位置精度误差。方案一中孔的加工过程是以加工后的两端面为定位基准面,是精基准,大大降低了由于定位面的误差而导致的位置精度误差。并且方案一符合“先面后孔”的加工原则,因此比较合理。第二点: 在方案一中精镗大小头孔排在精铣两平面后面而方案二是直接将精镗大小头孔排到粗镗的后面,提到了精铣两平面的前面。通常在加工精度比较高的零件时,为达到起精度要求选择面和孔交叉加工。方案一就是依据这个原则进行设计的。而方案二中是以工序集中为原则考虑的,将孔在粗加工后直接进行精加工,这样虽然能减少装夹时间,减少重新装夹定位引起的误差,但其定位面仍是粗加工状态,无法避免其精度对尺寸精度的影响。 方案三:整体锻造的毛坯,需要在以后的机械加工过程中将其切开,为保证切开后粗镗孔余量的均匀,需将整体连杆大头孔锻成椭圆形。相对于分体锻造而言,整体锻造存在所需锻造设备动力大和金属纤维被切断等问题,分体锻造能够减少一定的工序,加工效率高。综合考虑应选择加工工艺方案三。3.2.4 机械加工余量、工序尺寸及其公差的确定(一) 小头孔的加工工序:钻小头孔粗镗精镗 55mm小头孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定1) 用查表法确定加工余量。毛坯总余量:由表231锻件内孔直径的单面机械加工余量得小头孔的毛坯余量为1.5mm,即Z总3.0mm。 由表229得精镗余量:Z精镗0.3mm由表229得粗镗余量:Z粗镗1.2mm 由表229得钻孔余量:Z钻孔(31.20.3) mm1.5 mm2) 计算各工序尺寸的基本尺寸。精镗后工序基本尺寸为102mm(设计尺寸);其它各工序基本尺寸依次为:精镗 (101.940.44)mm101.5mm粗镗 (101.51.5)mm100mm毛坯 (1002)mm98mm3) 确定各工序尺寸的公差及其偏差。工序尺寸的公差按加工经济精度确定:精镗:IT7(表120);公差值为0.035mm(表240); 粗镗:IT11(表120);公差值为0.16mm(表240);钻孔:IT11(表120);公差值为0.16mm(表240);毛坯: CT10,2.8mm (表23)4) 工序尺寸偏差按“入体原则”标注:精镗:mm; 粗镗:mm; 钻孔:mm; 毛坯:52mm为了清楚起见,把上述计算和查表结果总会于表3.1 中 表3.1 工序尺寸及公差计算结果表 (单位:mm)工序名称工序余量工序尺寸经济精度IT工序公差工序尺寸及偏差精镗0.355IT70.035粗镗1.2550.354.7IT110.16钻孔1.554.71.253.5IT110.16毛坯353.51.552CT102.8(二) 大头孔的加工工序:粗镗精镗细镗珩磨 102mm大头孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定1) 用查表法确定加工余量。毛坯总余量:由表231对锻件内孔直径的单面机械加工余量得大头孔的毛坯余量为2mm,即Z总4.0mm。 由表233得珩磨余量:Z珩磨0.06mm 由表231得细镗余量:Z细镗0.5mm由表229得精镗余量:Z精镗1.5mm由表229得粗镗余量:Z粗镗2mm2) 计算各工序尺寸的基本尺寸。珩磨后工序基本尺寸为102mm(设计尺寸); 其他各工序基本尺寸依次为:珩磨 (1020.06)mm101.94mm精镗 (101.940.44)mm101.5mm粗镗 (101.51.5)mm100mm毛坯 (1002)mm98 mm3) 确定各工序尺寸的公差及其偏差。工序尺寸的公差按加工经济精度确定: 珩磨: IT6(表120);公差值为0.022mm(表240); 精镗: IT8(表120);公差值为0.054mm(表240); 粗镗: IT11(表120);公差值为0.22mm(表240);毛坯: CT10,3.2mm (表23)4) 工序尺寸偏差按“入体原则”标注:珩磨: mm; 精镗:mm; 粗镗:mm; 毛坯:mm为了清楚起见,把上述计算和查表结果总会于表3.2中: 表 3.2 工序尺寸及公差计算结果表 (单位:mm)工序名称工序余量工序尺寸经济精度IT工序公差工序尺寸及偏差珩磨0.06102IT60.022精镗0.44101.940.44101.5IT80.054粗镗1.5101.51.5100IT110.220毛坯4100298CT103.2(三) 大头孔两端面的加工工序:粗铣精铣粗磨精磨各工序的加工过程为: (1)以下平面定位,粗铣上平面,保证尺寸P1 (2)以上平面定位,粗铣下平面,保证尺寸P2 (3)以下平面定位,精铣上平面,保证尺寸P3 (4)以上平面定位,精铣下平面,保证尺寸P4 (5)以下平面定位,粗磨上平面,保证尺寸P5 (6)以上平面定位,粗磨下平面,保证尺寸P6 (7)以下平面定位,精磨上平面,保证尺寸P7 (8)以上平面定位,精磨下平面,保证尺寸P8由下图31所示加工方案,可找出全部工艺尺寸链, 如图31所示Z5P8P4P5P6Z6P7Z7Z8图(31)大头孔两端面加工工艺尺寸链图 P7P8Z8(a)P6P7Z7(b)P5P6Z6(c)P4P5Z5(d)图(32)a)图:由图可知:P8为加工完成要保证的尺寸,即P865mm由图可知工序尺寸链为:P7P8Z8,查表236可得:Z80.25mm,所以P7(650.25)mm65.25mm,由于P7是精磨加工过程中保证的尺寸,查表120可知,精磨加工的经济精度可达到IT7,因此确定该工序尺寸公差为IT7,其公差为0.03mm。所以P7(65.250.015)mm;b)图:由图可知工序尺寸链为:P6P7Z7 ,查表236可得:Z70.25mm,所以P6(65.250.25)65.5mm ,由于P6是在粗磨加工中保证的尺寸,查表120可知,精细加工的经济精度等级可以达到IT8,因此确定该工序尺寸公差为IT8, 其公差为0.046mm,所以P6(65.50.023)mm。c)图:由图可知工序尺寸链为:P5P6Z6,查表236可得:Z61.5mm, 所以P5(65.51.5)mm67mm,由于P5是粗磨加工过程中保证的尺寸,查表120可知,磨加工的经济精度可达到IT8,因此确定该工序尺寸公差为IT8,其公差为0.046mm。所以P5(670.023)mm;d)图:由图可知工序尺寸链为;P4P5Z5 ,查表236可得:Z51.5mm, 所以P4671.568.5mm ,由于P4是在精铣加工中保证的尺寸,查表120可知,精铣加工的经济精度等级可以达到IT8,因此确定该工序尺寸公差为IT8, 其公差为0.4mm,所以P4(68.50.2)mm。为验证确定的工序尺寸及公差是否合理,还需对加工余量进行校核:1) 余量Z8的校核,在图a所示的尺寸链中Z8是封闭环,所以Z8maxP7maxP8min(65.250.015)(650.50)mm0.765mmZ8minP7minP8max(65.250.015)(650.35)mm0.585mm2) 余量Z7的校核,在图b所示的尺寸链中Z7是封闭环,所以Z7max P6maxP7min(65.50.023)(65.250.015)mm0.318mmZ7min P6minP7max(65.50.023)(65.250.015)mm0.212mm3) 余量Z6的校核,在图c所示的尺寸链中Z6是封闭环,所以Z6maxP5maxP6min(670.023)(65.50.023)mm0.446mmZ6minP5minP6max(670.023)(65.50.023)mm0.354mm4) 余量Z5的校核,在图d所示的尺寸链中Z5是封闭环,r所以Z5max P4maxP5min(68.50.2)(670.023)mm0.446mmZ5min P4minP5max(68.50.2)(670.023)mm0.354mm余量校核结果表明,所确定的工序尺寸公差是合理的。(四) 小头孔两端面的加工:铣削小头孔两端面该工序的加工过程为:1) 以小头孔下端面定位,粗铣小头孔上端面,保证工序尺寸P12) 以小头孔上端面定位,粗铣小头孔下端面,保证工序尺寸P23) 以小头孔下端面定位,精铣小头孔上端面,保证工序尺寸P34) 以小头孔上端面定位,精铣小头孔下端面,保证工序尺寸P452mm由图所示加工方案,可找出全部工艺尺寸链,如下图所示,求解各工序尺寸及公差的顺序如下图31: Z1P4PP1P2Z2P3Z3Z4图(33)小头孔两端面加工工艺尺寸链图(a)P3P4Z4 P2P3Z3(b)图(34)P1P2Z2(c) PP1Z1(d)由(37)中的图可知:P4为加工完成要保证的尺寸,即P452mm由a图可知:P3P4Z4,其中Z4为精铣余量,查表236确定Z40.5mm,则P3(520.5)mm52.5mm。由于工序尺寸P3是在精铣加工中保证的,查表120可知,精铣工序的经济加工精度等级可达到加工要求IT9,因此确定该加工工序尺寸公差为IT9,其公差值为0.062mm,故P3(52.50.031)mm由b图可知: P2P3Z3,其中Z3为精铣余量,查表236确定Z30.5mm,则P2(52.50.5)mm53mm。由于工序尺寸P2是在粗铣加工中保证的,查表120可知,粗铣工序的经济加工精度等级可达到加工要求IT11,因此确定该加工工序尺寸公差为IT11,其公差值为0.16mm,故P2(530.08)mm由c图可知, P1P2Z2,其中Z2为粗铣余量,由于此道工序的加工余量是由粗铣一步完成的,故Z2应等于次面的毛坯余量,由(三)中的计算可得,上下两端面加工完成后的尺寸为55.5mm,所以两面的粗铣余量总共为Z(55.553)2.5mm,所以在此工序中Z21.25mm,由表235得粗铣加工的余量为3mm,所以此工序要两次进刀加工,所以P1(521.25)mm53.25mm, 由于工序尺寸P1是在粗铣加工中保证的,查表120可知,粗铣工序的经济加工精度等级可达到加工要求IT11,因此确定该加工工序尺寸公差为IT11,其公差值为0.16mm,所以P1(53.250.08)mm。由d图可知: Z1为粗铣余量,与Z2相互对应,所以Z1Z21.25mm,P已经在(三)的计算中求出,为Pmm为验证确定的工序尺寸及公差是否合理,还需对加工余量进行校核:1) 余量Z4的校核,尺寸链中Z4是封闭环,所以Z4maxP3maxP4min(52.50.031)(520.25)mm1.281mmZ4minP3minP4max(52.50.031)(520)mm0.969mm2) 余量Z3的校核,尺寸链中Z3是封闭环,所以Z3maxP2maxP3min(530.08)(52.50.031)mm1.111mmZ3minP2minP3max(530.08)(52.50.031)mm0.889mm3) 余量Z2的校核,尺寸链中Z2是封闭环,所以Z2maxP1maxP2min(54.250.08)(530.08)mm5.66mmZ2minP1minP2max(54.250.08)(530.08)mm5.34mm4) 余量Z1的校核,尺寸链中Z1是封闭环,所以Z1maxPmaxP1min(55.50.35)(54.250.08)mm5.23mmZ1minPminP1max(55.50.50)(54.250.08)mm4.92mm余量校核结果表明,所确定的工序尺寸公差是合理的。3.2.5 加工设备与工艺装备的选择根据加工零件在各个加工工序中的不同尺寸及加工精度等,选择加工的机床、刀具、夹具和量具,其中夹具的选择是采用大量专用高效夹具。各加工工序的设备和工艺装备的确定如下表(由各类有关标准手册查表): 表3.3 加工设备与工艺装备的选择汇总表工序机床选择刀具、量具选择夹具选择切屑液选择铣连杆两端面XF924直柄立铣刀连杆铣平面对刀规连杆两平面位置度铣用量规游标卡尺0.02 0-125连杆两端面铣夹具乳化液粗磨两端面平面磨床砂轮外径千分尺5075 1级退磁线圈乳化液钻小头孔加工中心VM-32SA莫氏锥柄麻花钻53连杆小头孔钻夹具普通乳化液镗小头孔加工中心VM-32SA连杆小头孔粗镗刀杆连杆小头孔粗镗刀塞规连杆小头孔镗夹具铣定位点XF924直立铣刀连杆大头定位点检具大头定位点铣夹具粗铣剖分面及止口XF924剖分面面粗铣刀止口粗铣刀剖分面及止口检具剖分面及止口铣夹具乳化液粗镗大头孔T60粗镗刀杆粗镗刀游标卡尺 0.020125大头孔粗镗夹具乳化液精铣剖分面XF924直柄立铣刀专用检具剖分面精铣夹具乳化液精铣止口XF924连杆止口精铣刀盘连杆接合面及止口检具外径百分尺100125 1级卡规 115n6(+0.045+0.023)连杆止口精铣夹具乳化液钻螺纹孔、冷挤螺纹NZ73007锥柄麻花钻12.5丝锥M14X1.5螺纹塞规M18X1.5 5H6H垂直度检具专用夹具极压乳化液粗镗大头孔TF673粗镗刀杆粗镗刀游标卡尺0.02 0125连杆大头孔粗镗夹具大头孔口倒角Z3080锪钻82X90GB1143-84钻油孔Z3080直柄麻花钻8连杆油孔钻夹具油孔口倒角Z3080直柄麻花钻14连杆油孔钻夹具精磨两端面平面磨床连杆两平面位置度量规外径千分尺5075 1级砂瓦普通乳化液精镗大小头孔T60连杆大头孔半精镗镗刀杆连杆大头孔半精镗镗刀连杆大头孔精镗刀杆连杆大头孔精镗刀连杆小头孔精镗刀杆连杆小头孔精镗刀大小头孔精镗对刀规大小头孔精镗标准规连杆55环规塞规102塞规55H7内径千分表0.001mm,50160连杆大小头孔平行度检具连杆大小头孔精镗夹具铣瓦槽XF924连杆瓦槽铣刀专用槽规8H12连杆瓦槽铣夹具细镗大头孔T60连杆大头孔精镗刀连杆大头孔精镗刀杆连杆大头孔精镗对刀规连杆大头孔细镗标准规连杆小头孔精镗对刀规塞规内径千分表0.001mm,50160连杆大头孔精镗夹具珩磨大头孔M7350长方珩磨油石连杆大头孔珩磨头连杆大头孔珩磨机导向套连杆102环规塞规102H6内径千分表0.001mm,50160连杆大头孔珩磨夹具乳化液铣小头端面XF924直柄立铣刀外径百分尺 45100 1级连杆小头端面铣夹具普通乳化液小头孔倒角Z3080连杆小头孔倒角刀杆连杆小头孔倒角刀连杆小头孔倒角夹具对于加工前的探伤需要磁力探伤机,及其他各检测工序,去毛刺,合装,拆分等工序,需要钳工和量具来完成。32 湖南科技大学本科生毕业设计(论文)第四章 钻孔夹具的设计4.1专用夹具设计方法的工艺分析:钻螺纹孔夹具属于专用夹具,除工件的定位和夹紧外,还有一些问题需要解决:如专用夹具的设计步骤、夹具体的设计、夹具总图上尺寸公差及技术要求的标准、工件在夹具中加工的精度分析、夹具的经济分析及机床夹具的计算等。4.1.1专用夹具的基本要求a.保证工件的加工精度b.提高生产率c.工艺性好d.实用性好e.经济性好 除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外,还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析以提高夹具在生产中的经济效益。4.1.2专用夹具的设计步骤(1)明确设计任务和收集设计资料钻螺纹孔所要设计的夹具其设计任务主要是对其进行定位和夹紧与一些辅助支撑,对工件进行六点支撑,使工件定位可靠,操作安全,设计资料的收集主要是机床夹具设计手册和机械加工工艺手册等。(2)机床夹具的组成a.定位装置b.夹紧装置c.对刀或导向装置d.连接元件e.夹具体f.其它装置或元件4.1.3夹具的选材根据零件图的加工条件可以知道,夹具可以由铸造成型,选用HT200,铸造夹具体的优点是工艺性好,可铸出各种复杂形状,具有较好的抗压强度、但生产周期长,需进行时效处理,以消除内应力。 4.1.4夹具体的热处理由于本夹具体属于复杂型夹具,热处理主要采用时效或退火处理。4.1.5问题的提出本夹具主要是加工发动机连杆盖端面两个通孔。为了保证他的位置精度和提高生产率,特制了一套专用夹具,孔 的轴线与分合面有垂直度的要求,孔有圆度要求,公差为0.20。3.2零件在夹具上定位基准的选择 零件在夹具上以端面定位控制三个自由度,内孔以短心轴定位限制两个自由度,孔的外端面以短销定位控制一个自由度。为保证定位的准确性、高精度性,在零件加工过程中,严格保证零件的精度严格按照图纸要求进行,保证某些零件在加工完成后所要达到的硬度,表面光洁
收藏