连杆盖加工工艺规程及铣台阶底面夹具设计【含5张CAD图纸、毕业论文】
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。连杆盖制造工艺规程及其铣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。关键词:连杆盖;工艺设计;工序设计;专用夹具ABSTRACTThis design involves the machinery manufacturing process and fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measurement and other aspects of knowledge.Fixture design of connecting rod cap manufacturing process planning and milling 15mm groove is the design process design, including the parts processing process design and fixture three.In the process of design should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design a part of the process route; then the parts of each step of the process dimension calculation, is the key to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then the special fixture fixture design, selection of the various components, such as the connecting part positioning element, clamping elements, guiding elements, fixture and machine tools and other components; the positioning errors calculated fixture positioning, analysis the rationality and shortcoming of the fixture structure, pay attention to improve and design in later.Keyword: connecting rod cap; process design; process design; fixture目 录摘 要 .1ABSTRACT .2目 录 .3第一章 零件的分析 .41.1 零件的作用 .41.2 零件的工艺分析 .4第二章 工艺规格的设计 .72.1 确定毛坯的制造形式 .72.2 基准的选择 .72.2.1 粗基准的选择 .72.2.2 精基准的选择 .72.3 制定工艺路线 .82.3.1 表面加工方法的确定 .82.3.2 确定工艺路线 .82.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .92.5 确定切削用量及基本工时 .102.5.1 粗铣连杆盖端面和侧面 .102.5.2 钻 2-M12 的孔 .102.5.3 攻丝 M12 .112.5.4 镗直径为 81mm 的孔 .122.5.5 钻直径为 19 的孔 .122.5.6 车直径为 21 宽 1.1 的沟槽 .142.5.7 铣宽 15H9 槽面 .14第三章 铣床夹具的设计 .163.1 设计任务 .163.2 夹具方案分析 .163.2.1 工件的定位方案分析 .163.2.2 夹紧方案分析 .173.2.3 夹具体设计 .173.2.4 切削力夹紧力计算 .183.3.5 定位误差分析 .18结束语 .20致 谢 .21参考文献 .22第一章 零件的分析1.1 零件的作用连杆盖主要和连杆组合成一体,作为组合机体来使用,是汽车上的动力连接装置中的主要零件。连杆由连杆体和连杆盖两部分组成。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起,连杆盖是其中一个重要的部分。此外,为了减少摩擦和便于维修,连杆的大头孔内装有轴瓦,连杆盖还起到固定和定位轴瓦的作用。1.2 零件的工艺分析此零件为连杆的合件之一连杆盖,连杆盖的视图完整,尺寸、公差及技术要求齐全。此零件形状结构较为简单,零件各表面的加工并不困难,但是基准孔 81+0.021 0mm 以及小头孔要求表面粗糙度 Ra1.6偏高。基本思路为先加工大头孔再以其为基准来加工小头孔。在小头孔中间的大的沟槽需要用 R67mm刀具加工,同样在加工大头孔内表面的沟槽时也要用特殊的 R25mm 的刀具加工。零件图上的主要技术要求有:1.该连杆盖为整体铸造成型,其外形可不再加工,根据 GB/T 6414-1999 的规定,铸件尺寸公差代号为 CT 公差等级分为 16 级,由于零件的轮廓尺寸不大,形状不是很复杂,为大批量生产,从减少加工难度来说,经查机械制造工艺手册,毛坯采用铸造成型。2.铸件应消除内应力。3.不允铸件许有夹渣、气孔、疏松等缺陷。4.连杆小头孔对 A 基准的平行度公差为 0.01mm。5.大头孔两端的台阶面对 B 基准的对称度公差为 0.3mm。6.小头孔中间的沟槽,对基准 B 的对称度为 0.2mm。7.铸件毛坯需要经过人工时效处理。8.未注明倒角均为 145。9.去毛刺,锐边倒钝。10.未注明铸造圆角 R2-R5。11.材料 QT450-10 。12.连杆大小头孔平行度的检验,可采用穿入专用心轴,在平台上用等高的V 型块支撑连杆大头孔心轴,测量大头孔心轴在最高位置时两端的差值,其差值一半即为平行度误差。第二章 工艺规格的设计2.1 确定毛坯的制造形式在各类机械中,连杆盖为为传动件,由于其在工作时处于运动中,经常受冲击和高压载荷,要求具有一定的强度和韧性。该零件的材料选择 QT450-10,零件的轮廓尺寸不大,形状不是很复杂,为成批量生产模型,从减少加工难度来说,经查机制工艺手册,毛坯采用铸造成型。因为零件形状并不复杂,但为减小加工时的切削用量和提高生产效率,节约毛坯材料,毛坯形状可以与零件形状接近,即外形做成台阶形。由于工艺原因,和质量要求,内部孔小于 25mm 不铸出。 2.2 基准的选择2.2.1 粗基准的选择(1)由连杆盖有孔、沟槽等都需加工,而孔作为精基准应先加工,因此选外圆及一端面为粗基准。(2)在保证各加工面有加工余量的前提下,使重要孔的加工余量尽量均匀。(3)要保证定位准确,加紧可靠。2.2.2 精基准的选择该零件是带孔的盘状零件,孔是其设计基准,为避免由于基准不重合而产生误差,应选孔为定位基准,即选 81+0.021 0mm 孔及一端面为加工精基准。2.3 制定工艺路线2.3.1 表面加工方法的确定该零件的加工面有内孔、端面、小孔及槽等,材料为 QT450-10。参考有关资料,其加工方法的选择如下:1.毛坯的两端面互为基准加工,表面粗糙度为 Ra3.2,需粗铣-半精铣。2.大头孔 81+0.021 0mm:内表面粗糙度为 Ra1.6,需进行粗镗-精镗。3.小头孔 20+0.023 0mm:内表面粗糙度为 Ra1.6,需进行钻-扩-半精铰。4.大头孔内沟槽:表面粗糙度为 Ra6.3,一次成型磨即可。5.切割面:表面粗糙度为 Ra1.6,需精铣。6.两台阶面:底面为 Ra6.3,侧面为 Ra1.6,故采用粗铣台阶面后,侧面进行精铣并保证距离尺寸 94 0 +0.02mm,以及对称度 0.3mm A。7.两个螺纹孔的加工:钻-铰孔。8.小头孔的大沟槽采用 R67mm 的成型铣刀去加工。9.大头孔内表面的沟槽采用 R25 的砂轮磨削。10.小头孔里面的沟槽用精细的镗刀加工。2.3.2 确定工艺路线连杆的加工工艺路线一般是先进行外形的加工,再进行孔、槽等加工。其加工包括各侧面和端面的加工,按照先加工基准面及先粗后精的原则进行。连杆盖加工可按下面工艺路线进行。工序:铸造毛坯。工序:人工时效处理。工序: 铣上下两端面工序:铣下面各端面和侧面 工序:镗直径为 81mm 的孔 工序:钻 2M12 的螺纹孔工序:钻 20 的孔工序:车直径为 21,宽 1.1mm 的沟槽 工序:铣宽 15mm 的槽 工序:检查各个部分的尺寸和精度。工序:组装入库。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定1.铸件质量:零件表面无明显的裂纹等缺陷。2.加工精度:零件除孔以外的各表面为一般加工精度。3.机械加工余量。根据铸件质量、形状,以及各个加工部位的要求毛坯尺寸和余量如下:表:毛坯尺寸和余量加工表面 基本尺寸 mm 毛坯尺寸 mm 单边总加工余量 mm小头孔直径 20 0 10大头孔直径 81 70 5.5零件厚度 43 46 1.5大头孔两端深度 8.5 0 4.25铸造圆角 R3-R5其余余量 Z=2.52.5 确定切削用量及基本工时2.5.1 粗铣连杆盖端面和侧面1)选择刀具刀具选取不冲磨损硬质合金套式面铣刀,刀片采用 YG82)决定铣削用量因为加工余量不大一次加工完成 ap=1.5mm d0=40mm v=125m/min z=4根据 X51 型铣床说明书,其功率为 7.5kw,中等系统刚度。根据表查出fz=0.2mm/齿,则转速 n=1000v/d 0= 995r/min按机床标准选取 nw=750r/min则切削速度为 v=d n/1000=190.8m/min当 nw=750r/minmf= z=0.2*4*750=600mm/r按机床标准选取 mf=600mm/r3)计算工时切削连杆盖端面工时:l=90mm,l 1=9mm,l 2=3mm,则机动工时为1T=((9+3+90)/750*0.2 )*2=1.04min切削连杆盖侧面工时:l=110mm,l 1=9mm,l 2=3mm,则机动工时为 2=((9+3+(110)/750*0.2 )*2=1.63 min2.5.2 钻 2-M12 的孔1)决定机床要素钻 M12 螺纹底孔 10确定进给量 f:根据参考文献,当钢的 b800Mpa,d 0=10mm 时,f=0.39 0.47m/r由于本零件在加工 4.8 孔时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数0.75 则进给量 f=0.75*(0.39 0.47)=0.295 0.35m/r根据 Z525 机床说明书,现取 f=0.25mm/r切削速度:根据参考文献,查得切削速度 v=18m/min,所以实际转速 n=1000*18/*10=573r/min根据机床说明书,取 nw=965r/min,故实际切削速度为v=965*10/1000=30m/min2)计算工时切削工时:l=10mm,l 1=9mm,l 2=3mm,则机动工时为3T=(9+3+10/0.3*965)*2=0.14min2.5.3 攻丝 M121)决定机床要素攻螺纹 M12mmv=15m/mm ns=217r/min按机床选取 nw=195r/min,则 v=13.4r/mm2)计算工时机动时 l=20mm,l 1=5mm,l 2=3mm,2.5.4 镗直径为 81mm 的孔1)选择加工机床和刀具加工要求精镗孔 81H7机床:T6210 坐标镗床刀具:刀具材料为硬质合金、YG8、刀杆尺寸为 12mm12mm,长度为500mm。2)决定机床要素镗孔至 81mm,单边余量 Z=1.5mm,a p=1mm,一次加工确定进给量,f=0.15mm/r根据有关手册 取 v=100m/min 则wn=1000v/3.14D=612r/min2)计算工时查机械制造工艺设计手册 ,n w=612r/min,l1=3mm,l 2=4mm,l 3=5mm,l=20mm,则T=20+4+3+5/0.15*612=0.432.5.5 钻直径为 19 的孔1)决定机床要素钻孔 19mm确定进给量 f:根据参考文献,当钢的 b800Mpa,d 0=19mm 时,f=0.390.47m/r。由于本零件在加工 19mm 孔时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数 0.75.则f=(0.390.47)*0.75=0.290.35mm/r根据 Z525 机床说明书,现取 f=0.25mm/r切削速度:根据参考文献,查得切削速度 v=18m/min,所以sn=1000v/*d 0 =337.2r/min根据机床说明书,取 nw=375r/min,故实际切削速度为V=* 0* w/1000=22.375m/min2)计算工时:l=72mm,l 1=9mm,l 2=3mm,则机动工时为mt=(43+9+3)/375*0.25=0.896min扩孔 19.85mm1) 决定机床要素利用钻头将 19mm 孔扩大至 19.85mm,根据有关手册规定,扩孔的切削用量可根据钻孔的切削用量选取f=(1.21.8)* mf=(1.21.8)*0.65*0.7=0.5850.87mm/r根据机床说明书,选取 f=0.57mm/r 转v=12m/minV=(1/21/3) 转v=(64)m/min则主轴转速为 n=51.634r/min,并按车床说明书取 nw=68r/min,实际切削速度为2) V=* 0d* wn/1000=4.67m/min3) 计算工时切削工时:l =43mm,l 1=9mm,l2=3mm,则机动工时为mt=(43+9+3)/68*0.57=2.167min铰孔 20H7mm 孔1) 决定机床要素根据参考文献,f=0.20.4mm/r,v=812m/min,得fn=169.8254.65r/min查参考文献,按照机床实际进给量和实际进给转速,取 f=0.35mm/r,nw=198r/min,实际切削速度 v=9.33m/min。2) 计算工时切削工时:l=43mm,l 1=9mm,l 2=3mm,则机动工时为mt=(43+9+3)/198*0.35=1.212min2.5.6 车直径为 21 宽 1.1 的沟槽1) 决定机床要素切削深度:因为所车内圆有精度的要求,故可以选择 ap=1.0mm,多次走刀即可完成所需长度机床功率为 7.5kw。查切削手册,f=0.140.24mm/z,选较小量,f=0.14mm/z查后刀面最大磨损及寿命,最大磨损为 1.01.5mm,寿命 T=180min计算切削速度,查切削手册,查得VC=98mm/s,n=439r/min,V t=490mm/s根据 CA6140卧式车床参数,选择 nc=475r/min,V fc=475mm/s,则实际切削速度 VC=3.14804751000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475(30019)=0.16mm/z2) 计算工时tm=L/Vf=(12+43)475=0.052min2.5.7 铣宽 15H9 槽面 1) 选择刀具刀具选取不重合磨损硬金三面刃铣刀,刀片采用 YG8ap=1.5mm,d 0=200,v=75m/min,z=42) 决定铣削用量因为加工余量不大,故可在一次走刀内铣完,则 ap=1.5mm根据 X63 型铣床说明书,其功率为 12.5kw,中等系统刚度。根据表查出,f z=0.2mm/齿,则sn=1000v/d=1000*75/3.14*120=199r/min按照铣床标准选取 nw=198r/minV=*d* w/1000=3.14*120*198/1000=74.6m/min当 nw=198r/min 时,mf= z=0.2*4*198=158.4mm/r按照机床标准选取 fm=158.4mm/r3) 计算工时切削工时:l 1=100mm,l 2=3mm,则机动工时为wt=100+3/475=0.202min第三章 铣床夹具的设计3.1 设计任务此次设计主要分为两部分,一是对零件的机加工进行工艺规程设计,二是对工序进行专用夹具设计。此次夹具设计选择连杆盖台阶面下端面加工进行专用夹具设计。本夹具主要作来铣连杆体和连杆盖分割面的台阶面底面,台阶底面与小头孔轴心线有尺寸精度要求,台阶底面与螺栓孔应有垂直度要求和台阶底面的平面度要求。由于本工序是粗加工,主要应考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度。3.2 夹具方案分析3.2.1 工件的定位方案分析由零件图可知,在铣台阶面之前,连杆的两个端面、小头孔及大头孔的两侧都已加工,且表面粗糙要求较高。为了使定位误差为零,按基准重合原则选 81小头孔与连杆的端面为基准,但由于大头孔不完整,难以用来较好的定位,所以采用小头孔 20 定位。因为大小孔轴向方向不影响台阶面铣削精度,所以此方向可以不定位,而靠加紧机构固定,所以连杆盖以大小头孔及侧面的 “两孔”定位,属于不完全定位,其中大头孔做成与削边销作用相同的定位板,以避免过定位。由于大头孔尺寸 81,没有相应的削边销,由于是大批量生产,所以可以自制一个作用与削边销相同作用的“定位板” ,如下图所示:而小头孔用定孔芯轴定位,元件如下图所示:3.2.2 夹紧方案分析由于零件小,所以采用有压紧手柄机构的螺母压紧机构与压板,装卸工件方便、迅速。加紧机构用压紧手柄机构与压块,如 cad 图所示:3.2.3 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。夹具体如图:夹具体为铸造件,安装稳定,刚度好,但制造周期较长。3.2.4 切削力夹紧力计算切削力的计算:,由组合机床得:夹紧力的计算:由机床夹具设计手册得:用扳手的六角螺母的夹紧力:M=12mm, P=1.75mm,L=140mm,作用力:F=70N,夹紧力:W 0=5380N由于夹紧力大于切削力,即本夹具可安全使用。3.3.5 定位误差分析定位误差的计算: 由加工工序知,加工面为连杆的剖分台阶面。台阶底面对连接螺栓孔中心线应有垂直度要求;对剖分出来的台阶底面有一定的平面度要求。所以本工序的工序基准为小头孔中心线,其设计计算如下:(1)确定定位销中心与大头孔中心的距离及其公差。此公差取工件相应尺寸的平均值,公差取相应公差的三分之一(通常取 1/51/3) 。故此尺寸为850.015。(2)确定定位销尺寸及公差本夹具的主要定位元件为一固定销,结构简单,但不便于更换。该定位销的基本尺寸取工件孔下限尺寸 20。公差与本零件在工作时与其相配孔的尺寸与公差相同,即为 20 0 -0.012。(3)小头孔的确定考虑到配合间隙对加工要求中心距 850.015 影响很大,应选较紧的配合。另外小头孔的定位面较短,定位销有锥度导向,不致造成装工件困难。故确定小头定位孔的孔径为 20+0.023 0。对于连杆体盖剖分台阶面深度 8.5+0.05 0 的要求,以 20+0.023 0的中心线为定位基准,而其设计基准为大头孔轴心线,属“基准不重合” ,基准不重合误差 jb=0.1,且由于定位面与定位间存在间隙,造成的基准位置误差即为定位误差,其值为:Dw=0.1+D+d+min=0.1+0.023+0.012+0=0.135 mmDw剖分面的定位误差D工件孔的直径公差d定位销的直径公差min孔和销的最小保证间隙因此工件在加工过程中能够保证加工精度要求。结束语此次机械设计制造工艺及机床夹具课程设计主要是对连杆盖加工工艺规程与夹具设计,在设计过程中要通过对零件进行分析,选择基准,拟定合理的工艺路线,再次选择加工设备及切削用量,即而确定主要表面不同加工时的工序尺寸及公差,填写过程卡,工序卡,通过相关文献手册的查阅,拟定合理的工件定位方案,并分析夹具方案,对刀方案的确定,设计出一套针对于工件铣削台阶底面定位专用夹具,并完成对夹具体装配图,零件图的绘制。通过本次的设计,我们将学到的理论知识,应用于实践,学以致用,从中受益匪浅,使我们明白了对零件加工时的流程,并大致了解了对相关标准件的查找及绘制,我们更从此次设计中学到一丝不苟的工作作风,严谨,细致的工作态度。在此要感谢在我们设计过程中给我们关心和帮助的老师同学们,谢谢!致 谢本次毕业设计是我们大学最后也是最重要的一次设计,所以在此对那些帮助过、知道过我的人致以最诚挚的感谢。感谢我的指导老师的悉心指导,如果不是指导老师耐心的教导,我也完不成我的设计。当我的设计出现问题时,当我的知识薄弱时,指导老师总会及时的帮助我,我想我的设计其实也凝聚着指导老师的一份心血。指导老师严谨治学的精神给我们留下了深刻的印象。所以特别感谢指导老师,致以最崇高的敬意。这里我还要感谢我们机电系的所有老师,当我们有疑难困惑的时候,总能及时得到你们的帮助。作为你们的学生是幸福的,也是幸运的。感谢我的父母,是你们把我带到这个世界上,让我去生活,去学习。其实还要感谢很多人,就用我今后的表现去报答你们爱。参考文献1闻邦椿.机械设计手册(第 5 版).北京:机械工业出版社,2010.1 2王光斗等编. 机床夹具设计手册.上海:上海科学技术出版社.2000.113王宝玺 贾庆祥.汽车制造工艺学(第 3 版).北京:机械工业出版社,2010.1 4达世亮汽车制造切削加工系统工程及应用北京:机械工业出版社,2009.1 5赵敖生 宜沈平. 5计算机工程制图实例教程.南京:东南大学出版社,2008.96张岚 弓海霞 刘宇辉.新编实用液压技术手册 ,北京:人民邮电出版社,2008.57范钦珊 蔡新.工程力学(第二版).北京:机械工业出版社,2007.18李凯岭.机械制造技术基础.北京:清华大学出版社,2010.49Robert L.Mott.机械设计(第四版) (英文版).北京:电子工业出版社, 2007.510齐占庆机床电气控制技术北京:机械工业出版社,2005.611曾秀云 .公差配合与测量技术.北京:机械工业出版社,2007.812 张茂.机械制造技术基础.北京:机械工业出版社,2008.313Harrison A.Belt Conveyor Research 1980-2000. Bulk solids handing ,Vol. 21(2001) No.214Robert L.Mott.机械设计(第四版) (英文版).北京:电子工业出版社, 2007.5
收藏
编号:366524
类型:共享资源
大小:1.41MB
格式:ZIP
上传时间:2018-07-02
150
积分
- 关 键 词:
-
连杆
加工
工艺
规程
台阶
底面
夹具
设计
- 资源描述:
-
展开阅读全文
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
装配图网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。