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中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 學(xué)生姓名 郭濤 學(xué)號 05208328 班 級 機械設(shè)計制造及其自動化3班 指導(dǎo)教師 沈貴水 職稱 教授 單 位 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機電院 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 連桿生產(chǎn)線連桿體鉆兩孔夾具設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）主要內(nèi)容和要求： 一.主要內(nèi)容：連桿是發(fā)動機主要零件，外形復(fù)雜，屬模鍛鋼件，加工工藝復(fù)雜，定位夾緊困難，加工精度要求高，需要專用機床，專用夾具在加工生產(chǎn)線上大量生產(chǎn)完成。 二.設(shè)計要求 1.年生產(chǎn)綱領(lǐng)25萬件∕年 2.連桿體∕蓋分開模鍛 3.采用氣動夾具設(shè)計 4.組合機床，專用生產(chǎn)線加工 5.盡量采用多件夾緊機構(gòu) 6.連桿體的視圖完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全 畢業(yè)設(shè)計（論文）主要參考資料： [1]顧崇衍 機械制造工藝學(xué) 陜西：科技技術(shù)出版社，1981 [2]楊叔子 機械加工工藝師手冊 北京：機械工業(yè)出版社，2001 [3]倪森壽 機械制造工藝與裝備 化學(xué)工業(yè)出版社，2001 [4]張進生 機械制造工藝與夾具設(shè)計指導(dǎo) 機械工業(yè)出版社，1994 [5]姜敏鳳 工程材料及熱成型工藝 高等教育出版社，2003 [6]王啟平 機床夾具設(shè)計 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998 [7]劉越 機械制造技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社，2001 [8]齊世恩 機械制造工藝 哈工大出版社，1989 [9]孟少農(nóng) 機械加工工藝手冊 北京 機械工業(yè)出版社，2000 [10]趙家齊 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書 北京 機械工業(yè)出版社，2000 畢業(yè)設(shè)計（論文）應(yīng)完成的主要工作： 1.連桿體總體夾具設(shè)計裝配圖一張（零號） 2.夾具的部件和零件圖 3.合計零號圖3張左右 4.夾具說明書一份 5.連桿工序圖一張 6.外文資料翻譯不少于3000字 7.開題報告，文獻綜述各一份 8.連桿工藝規(guī)程一套 畢業(yè)設(shè)計（論文）進度安排： 序號 畢業(yè)設(shè)計（論文）各階段內(nèi)容 時間安排 備注 1 學(xué)生在接到畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書后，撰寫畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告。 12月10日-20日 2 召開“開題報告會”，對學(xué)生的開題報告進行審核。 12月21日-22日 3 結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題進行外文資料閱讀，并翻譯外文資料。 12月23日-31日 4 撰寫文獻綜述 2012年1月1日-1月20日 5 進入畢業(yè)設(shè)計（論文）的撰寫階段 2012年1月21日-3月6日 6 學(xué)生提交畢業(yè)設(shè)計（論文）工作計劃，經(jīng)指導(dǎo)教師審閱同意后方可實施。 3月8日前 7 學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計（論文）雛形，并學(xué)生定期向指導(dǎo)教師匯報進度。 3月9日—3月31日 8 進入中期檢查階段，根據(jù)檢查情況，填寫“中期檢查表”。 4月1日—4月15日 9 學(xué)生根據(jù)《中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范》完成畢業(yè)設(shè)計（論文）的寫作 4月17日前 10 學(xué)生提交論文終稿給指導(dǎo)教師 4月21日前 11 教研室負責(zé)檢查畢業(yè)設(shè)計（論文）完成情況，并組織專家進行評閱，填寫“專家批閱書”。 4月22日-28日 12 系里召開畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查總結(jié)會，匯集意見，整改論文。 4月29日-30日 √ 課題信息： √ 課題性質(zhì)： 設(shè)計□ 論文□ ? 課題來源： 教學(xué)□ 科研□ 生產(chǎn)□ 其它□ 發(fā)出任務(wù)書日期： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室意見： 教研室主任簽名： 年 月 日 學(xué)生簽名： 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計文獻綜述 系 別： 工程技術(shù)系 專 　業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 姓 名： 郭濤 學(xué) 號： 05208328 　 2012年　4　月　20　日 　機械手冊可以用于企事業(yè)單位從事機械設(shè)計的工程技術(shù)人員進行機械設(shè)計； 理工科大學(xué)、中專以上機械專業(yè)學(xué)校教師指導(dǎo)學(xué)生進行課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計； 理工科大學(xué)、中專以上機械專業(yè)學(xué)校學(xué)生進行機械類課程學(xué)習(xí)、設(shè)計的參考書；廣大技術(shù)人員和機械類各專業(yè)師生的參考書。 　　手冊包括內(nèi)容涉及設(shè)計方法及最新國家標(biāo)準(zhǔn)，全面、系統(tǒng)地介紹了所有現(xiàn)代設(shè)計和常規(guī)設(shè)計方法、數(shù)據(jù)、圖表、內(nèi)容豐富、具有信息量大，標(biāo)準(zhǔn)新、取材廣、規(guī)格全、常用結(jié)構(gòu)多、并增加了許多國內(nèi)外常用的新產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、規(guī)格、選用范圍、實用性強、查找方便等特點。 在夾具設(shè)計方面，主要參考了機械設(shè)計教材，機床夾具設(shè)計。通過查閱資料得： 一個優(yōu)良的機床夾具必須滿足下列基本要求： 1) 保證工件的加工精度保證加工精度的關(guān)鍵，首先在于正確地選定定位基準(zhǔn)、定位方法和定位元件，必要時還需進行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零部件的結(jié)構(gòu)對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 2) 提高生產(chǎn)效率專用夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 3) 工藝性能好專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、合理，便于制造、裝配、調(diào)整、檢驗、維修等。專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)，當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整和修配結(jié)構(gòu)。 4) 使用性能好專用夾具的操作應(yīng)簡便、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟適用的前提下，應(yīng)盡可能采用氣動、液壓等機械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動強度。專用夾具還應(yīng)排屑方便。必要時可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)，防止切屑破壞工件的定位和損壞刀具，防止切屑的積聚帶來大量的熱量而引起工藝系統(tǒng)變形。 5) 經(jīng)濟性好專用夾具應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對夾具方案進行必要的技術(shù)經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。 工序的劃分： 確定加工順序和工序內(nèi)容，安排工序的集中和分散程度，劃分工序階段，這項工作與生產(chǎn)綱領(lǐng)有密切關(guān)系，具體可以根據(jù)生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機床設(shè)備等。生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序次數(shù)；如批量小時可采用在通用機床上工序集中原則，批量大時即可按工序分散原則，組織流水線生產(chǎn)，也可利用高生產(chǎn)率的通用設(shè)備，按工序集中原則組織生產(chǎn)。 定位基準(zhǔn)的選擇： 根據(jù)粗基準(zhǔn)，精基準(zhǔn)的選擇原則；遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一、基準(zhǔn)重合。 在鉆床夾具設(shè)計方面，由于在鉆床上鉆孔不便于用試切法把鉆頭調(diào)整到規(guī)定的位置，如用劃線法加工，其加工精度和生產(chǎn)率又較低，在本次設(shè)計任務(wù)規(guī)定下，不符合生產(chǎn)效率高的要求，所以設(shè)計為專用鉆床夾具。在專用夾具上，一般都裝有距定位元件有一定尺寸的鉆套，即鉆模。 鉆模的主要特點是通過鉆套引導(dǎo)刀具進行加工。這種加工方式易于保證被加工孔對其定位基準(zhǔn)和各孔間的位置精度；有助于提高刀具系統(tǒng)的剛性，防止鉆頭在切入后的偏引；并有利于提高孔的尺寸精度和表面光潔度。用這種方法不需要劃線和找正，工序時間大為縮短，可以顯著提高工作效率。 查閱此書，可得鉆床夾具設(shè)計要點如下： 1、 鉆模類型的選擇： 鉆模的類型很多，在設(shè)計鉆模時，首先要根據(jù)工件的形狀、尺寸、重量和加工要求，并考慮生產(chǎn)批量、工廠工藝設(shè)備的技術(shù)狀況等具體條件來選擇夾具的結(jié)構(gòu)類型。在選擇時應(yīng)注意一下幾點: 1) 被鉆孔的直徑大于10mm時（特別是鋼制件），鉆床夾具應(yīng)固定在工作臺上。 2) 翻轉(zhuǎn)式和自由移動式鉆模是用于加工中小件，包括工件在內(nèi)的重量不宜超過100N（10kgf）,否則，應(yīng)采用具有回轉(zhuǎn)式或直線分度裝置的鉆模。 3) 當(dāng)加工幾個不在同心圓上的平行孔系時，如工件和夾具的總重量超過150N（15kgf），宜采用固定式鉆模在搖臂鉆床上加工。 4) 對于孔的垂直度和孔距精度要求不高的中小型工件，宜優(yōu)先采用滑柱鉆模，以縮短夾具設(shè)計的設(shè)計制造周期。 5) 鉆模板和夾具體為焊接結(jié)構(gòu)的鉆模，因焊接應(yīng)力不能徹底消除，精度不能長期保持，故一般只在工件孔距公差要求不高（大于±0.5mm）時才采用。 6) 工件被加工孔與定位基準(zhǔn)的距離公差或孔距公差小于0.5mm時，宜采用固定式鉆模板和固定鉆套進行加工。 2、 鉆套的選擇和設(shè)計 鉆套和鉆模板是鉆床夾具的特殊元件。鉆套裝配在鉆模板或夾具體上，而鉆模板則以各種形式與夾具體或支架連接。按鉆套的結(jié)構(gòu)和使用情況，可分為： 1） 固定鉆套 其主要優(yōu)點就是經(jīng)濟，鉆孔的位置精度也較高。 2） 可換鉆套 其適用于生產(chǎn)量較大的場合，當(dāng)生產(chǎn)量較大時，需要更換磨損后的鉆套時，使用這種鉆套較為方便。 3） 快速鉆套 其適用于當(dāng)加工孔需要依次進行鉆、擴、鉸時，由于刀具的直徑逐漸增大，需要使用外徑相同，而孔徑不同的鉆套來引導(dǎo)刀具。使用快速鉆套可減少更換鉆套的時間。 根據(jù)本次設(shè)計需要，我暫定使用可換鉆套。 3、 鉆模板設(shè)計 鉆模板多裝配在夾具體或支架上，或與夾具上的其它元件相連。常見類型有：1）固定式鉆模板2）鉸鏈?zhǔn)姐@模板3）可卸式鉆模板4）懸掛式鉆模板 4、 支腳設(shè)計 為保證在較小的接觸面積的基礎(chǔ)上使夾具體放置平穩(wěn)，支腳設(shè)計時要注意一下幾點： 1） 支腳必須四個 2） 矩形支腳斷面的寬度或圓柱支腳的直徑必須大于機床工作臺T形槽的寬度，以免陷入槽中 3） 夾具的重心、鉆削壓力必須落在四個支腳所形成的支承面內(nèi) 4） 鉆套軸線與支腳所形成的支承面垂直或平行，使鉆頭能正常工作，為防止折斷，能保證被加工孔的位置精度 在氣動系統(tǒng)設(shè)計中主要應(yīng)用了其中的機械零部件與傳動設(shè)計氣動傳動與控制，機械設(shè)計基礎(chǔ)等內(nèi)容。 通過查閱資料對于氣動系統(tǒng)的設(shè)計步驟并無嚴格的順序，各步驟間往往要相互穿插進行。一般來說，在明確設(shè)計要求之后，大致按如下步驟進行： 1) 確定氣動執(zhí)行元件的形式； 2) 進行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)； 3) 制定基本方案，擬定氣動系統(tǒng)原理圖； 4) 選擇氣動元件； 5) 氣動系統(tǒng)的性能驗算； 6) 繪制工作圖，編制技術(shù)文件。 設(shè)計要求是進行每項工程設(shè)計的依據(jù)。在制定基本方案并進一步著氣動系統(tǒng)各部分設(shè)計之前，必須把設(shè)計要求以及該設(shè)計內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚： 1) 主機的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等； 2) 氣動系統(tǒng)要完成哪些動作，動作順序及彼此聯(lián)鎖關(guān)系如何； 3) 氣動驅(qū)動機構(gòu)的運動形式，運動速度； 4) 各動作機構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)； 5) 對調(diào)速范圍、運動平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)速精度等性能方面的要求； 6) 自動化程度、操作控制方式的要求； 7) 對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求； 8) 對效率、成本等方面的要求。 經(jīng)過參考氣動有關(guān)資料資料得知： 氣動程序控回路的選擇： 在實踐中，各種自動生產(chǎn)線，大多是按程序工作的。所謂程序控制，就是根據(jù)生產(chǎn)過程中的位移、壓力、時間、溫度、液位等物理量的變化，使被控制的執(zhí)行元件，按預(yù)先規(guī)定的順序協(xié)調(diào)動作的一種自動控制方式。這種控制方式，能在一定的范圍內(nèi)滿足工種不同程序的需要，實現(xiàn)一機多用。 根據(jù)控制方式的不同，程序控制可分為時間程序控制、行程程序控制和混合程序控制三種， 時間程序控制，是指個執(zhí)行元件的動作順序按時間順序進行的控制。在時間程序控制中，各時間信號通過控制路線，按一定的時間間隔分配給相應(yīng)的執(zhí)行元件，令其產(chǎn)生有序的動作。這是一種開環(huán)控制系統(tǒng)。 行程程序控制可以在給定的位置準(zhǔn)確實現(xiàn)動作的轉(zhuǎn)換。在行程控制時，執(zhí)行元件完成某一動作后，由行程發(fā)信器發(fā)出相應(yīng)信號，此信號輸入邏輯控制回路中，經(jīng)放大、轉(zhuǎn)換回路處理后成為主控閥可以接受的信號，控制主控閥換向，在驅(qū)動執(zhí)行元件，實現(xiàn)對被控制對象的控制。執(zhí)行元件的運動狀態(tài)經(jīng)行程發(fā)信期器檢測后，反饋至邏輯控制回路，經(jīng)運算處理并確信上以動作已經(jīng)完成后，在發(fā)出開始下一個動作的控制信號。如此循環(huán)往復(fù)，直至完成全部預(yù)訂動作為止。這是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)。 然而，在行程程序控制中，行程發(fā)信裝置是一種位置傳感器，其作用是把由執(zhí)行機構(gòu)接受來的信號轉(zhuǎn)發(fā)給邏輯控制回路，常用的有行程閥、行程開關(guān)、邏輯“非門”等，此外，液位、壓力、流量、溫度等傳感器也可看做行程發(fā)信裝置；常用的執(zhí)行元件有氣缸、氣液缸、氣動馬達等；主控閥為氣動換向閥；邏輯控制回路、放大轉(zhuǎn)換回路一般由各種氣動控制元件組成，也可以由各種氣動邏輯元件等組成；動力源主要包括氣壓發(fā)生裝置和氣源處理設(shè)備兩部分。行程程序控制的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、動作穩(wěn)定，特別是當(dāng)程序控制中某節(jié)拍出現(xiàn)故障時，通過運行停止程序可以實現(xiàn)自動保護。 因此在此設(shè)計中考慮到生產(chǎn)需要我初步?jīng)Q定選擇行程程序控制方式。 4 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院2012屆畢業(yè)設(shè)計 1.前言 由于汽車產(chǎn)業(yè)在實體經(jīng)濟中占有的比重已經(jīng)極其重大，汽車的心臟是發(fā)動機，連桿是發(fā)動機的重要部件，所以連桿的發(fā)展推動了汽車一輪又一輪技術(shù)的換代，創(chuàng)造出更多的社會價值與實用價值。連桿加工工藝的發(fā)展對發(fā)動機能量轉(zhuǎn)換起到直觀重要的作用 影響到汽車溫室氣體的排放量。所以對于連桿的加工，也得到越來越多的重視。 然而連桿性能的好壞，一是取決于材料，二是取決于工藝，在現(xiàn)代化高科技的發(fā)展形式下，工藝顯得越來越重要。90年代末，國家機械行業(yè)迅猛發(fā)展，一些新零件開始隨之出現(xiàn)，但是很多公司基本上沒有一個固定的工藝方案，而且工藝的方法五花八門，基本上沒有一個固定的好步驟，零件加工符不符合實際使用要求沒有太嚴的限制，對于一些比較簡單且要求不是很高的零件，基本上加工時沒有作太嚴的要求?，F(xiàn)在，隨著一些客戶對要求的提高，以及許多零件的性能要求開始標(biāo)準(zhǔn)化，這就要求我們必須面對現(xiàn)實，去做一套完整且符合使用要求的工藝，以提高零件的性能，提高公司在行業(yè)的競爭力。 然而夾具設(shè)計一般是在零件的機械加工工藝過程制訂之后按照某一工序的具體要求進行的。制訂工藝過程，應(yīng)充分考慮夾具實現(xiàn)的可能性，而設(shè)計夾具時，如確有必要也可以對工藝過程提出修改意見。夾具的設(shè)計質(zhì)量的高低，應(yīng)以能否穩(wěn)定地保證工件的加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、維護容易等為其衡量指標(biāo)。 2.零件的分析 2.1計算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對生產(chǎn)組織和零件加工工藝過程起著重要的作用，它決定了各工序所需專業(yè)化和自動化的程度，以及所選用的工藝方法和工藝裝備。 圖1 連桿體 此零件為連桿體，由設(shè)計任務(wù)書要求，此零件要求可知該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為25萬件/年，結(jié)合生產(chǎn)實際，由《機械設(shè)計加工工藝書》得知，N=Qn(1+α%+β%)，帶入公式得 注： N——零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年） Qn——產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺/年） α%——備品率 β%——廢品率 產(chǎn)品的年產(chǎn)量Qn=1件／臺；備品率α%=5%；廢品率β%=1%。帶入公式得：N=265000 一年的工作日為220天，一天一班制，工作時間為7個小時。所以 N’= =173 即每個小時要求生產(chǎn)的零件為173件。所以連桿體的生產(chǎn)類型為成批的大批生產(chǎn)類型。 2.2 連桿體的加工工藝分析 2.2.1連桿機械加工工序安排 連桿體（蓋）銑兩面——連桿體（蓋）拉結(jié)合面——連桿體（蓋）鉆兩孔——精鏜大小頭孔——連桿體（蓋）銑定位槽 2.2.2連桿體加工的主要技術(shù)要求? 1）連桿小頭孔的尺寸公差不低于IT7，表面粗糙度Ra值不大于0.80μm，圓柱度公差等級不低于7級。小頭襯套孔的尺寸公差不低于IT6，表面粗糙度Ra值不大于0.40μm，圓柱度的公差等級不低于6級。 2）連桿大頭孔的尺寸公差與所用軸瓦的種類有關(guān)，當(dāng)直接澆鑄巴氏合金時，大頭底孔為IT9；當(dāng)采用厚壁軸瓦時，大頭底孔為IT8；當(dāng)采用薄壁軸瓦時，大頭底孔為IT6，表面粗糙度值Ra值不大于0.80μm，圓柱度的公差等級不低于6級。 3）連桿小頭孔及小頭襯套軸線對連桿大頭軸線的平行度：在大、小頭孔軸線所決定的平面的平行方向上，平行度公差值應(yīng)不大于100:0.03；垂直與上述平面方向上，平行度公差值應(yīng)不大于100:0.06。 連桿大、小孔中心距的極限偏差通常為±0.05mm。 連桿大頭兩端面對連桿大頭孔軸線的垂直度公差不應(yīng)低于8級。兩端面表面粗糙度Ra值不大于1.25μm. 4)為了保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對于連桿的重量及裝在同一臺發(fā)動機中的連桿重量差都有要求。有些對運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求高的發(fā)動機，對連桿小頭重量和大頭重量分別給以規(guī)定。 2.2.3連桿的材料和毛坯 汽車，拖拉機發(fā)動機連桿的材料，一般采用45號鋼，或40Cr，35 CrMo，并進行調(diào)質(zhì)處理，以提高其強度及抗沖擊能力。 鋼制連桿一般采用鍛造。在單件小批生產(chǎn)時，采用自由鍛造或用簡單的胎模進行鍛造；在大批量生產(chǎn)中，采用模鍛，此次課題中采用后者。模鍛時，一般非為兩個工序進行， 初鍛和終鍛，通常在切邊后進行熱校正。中、小型的連桿，其大、小頭的端面常進行精壓，以提高毛坯精度。 連桿毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)，連桿多用模鍛制造毛坯。連桿模鍛形式有兩種，一種是體和蓋分開鍛造，另一種是將體和蓋鍛成—體。整體鍛造的毛坯，需要在以后的機械加工過程中將其切開，為保證切開后粗鏜孔余量的均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動力大和金屬纖維被切斷等問題，但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時少、模具少等優(yōu)點，故用得越來越多，成為連桿毛坯的一種主要形式?？傊鞯姆N類和制造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。 2.2.4連桿機械加工的定位基準(zhǔn) 連桿的工藝特點是：外形較復(fù)雜，不易定位；大、小頭是由細長的桿身連接，剛度差，容易變形；尺寸公差、形狀和位置公差要求很嚴，表面粗糙度小。這就給連桿機械加工帶來了許多困難。定位基準(zhǔn)的正確選擇對保證加工精度是很重要的。 根據(jù)連桿加工工藝要求，連桿一般都會設(shè)置工藝凸臺，其適用于產(chǎn)量較大時的結(jié)構(gòu)形式，可是加工時的定位基準(zhǔn)不變，有利于零件加工。 本次設(shè)計中連桿體定位如圖2 ??{9 n汽車汽車 圖2 連桿體定位 3.鉆床的設(shè)計 3.1連桿加工工序 連桿體（蓋）銑兩面——連桿體（蓋）拉結(jié)合面——連桿體（蓋）鉆兩孔——精鏜大小頭孔——連桿體（蓋）銑定位槽 此次加工前工序鎖定尺寸，連桿小頭孔孔徑經(jīng)過鉆孔、擴孔、粗鉸、精鉸后所得尺寸為，連桿大頭厚度為。 連桿體鉆兩孔工序為： 鉆底孔深27 鉆定位孔深5 粗絞定位孔 精絞定位孔 攻絲M121.25-4H 3.2初算加工時間 3.2.1時間定額的確定 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—38(41)選取數(shù)據(jù) 鉆頭直徑D =10.5 mm 切削速度V = 0.99 m∕s 切削深度ap = 25 mm 進給量f = 0.12 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 945 r/min 根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 1000 r/min 則實際鉆削速度V = Dn/（1000×60） = 1.04 m/s 鉆削工時為：按表2.5—7 L = 25 mm L1 = 1.5 mm L2 = 2.5mm 基本時間tj = L/fn = (25+1.5+2.5)/(0.12×1000) = 0.24 min 按表2.5—41 輔助時間ta = 0.45min 按表2.5—42 其他時間tq = 0.2 min 總機動時間Tj Tj=（0.24+0.45+0.2）=0.89 min 3.3工件的夾緊 3.3.1夾緊力方向及切削力的確定 1、在選擇夾緊力的作用點及方向時，需考慮下面幾點： 1)夾緊力應(yīng)有助于定位，而不應(yīng)破壞定位。2）夾緊變形要小。3）保證加工中工件振動小。 夾緊方式可有如圖3所示方法 圖3重力，切削力，夾緊力重力的關(guān)系 綜上所述,故采用圖2的夾緊方式，即圖3中（d）所示。 2、切削力大小計算 查《切削用量簡明手冊》[5]有 查手冊中表2.34有 =1102 =0.867 =0.772 =-0.124 =0.85 所以可知=1402N 在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) 其中 ： 基本安全系數(shù) 1.5 ： 加工安全系數(shù) 1.1 ： 刀具鈍化系數(shù) 1.1 ： 斷續(xù)切削系數(shù) 1.1 所以=1402×1.5×1.1×1.1×1.1=2799 N 而其次是雙鉆頭同時打孔，故 =2=5598 N 3.4夾緊機構(gòu)的選擇 3.4.1夾緊方案 根據(jù)本次夾具設(shè)計的具體要求，制定以下夾緊方案： 1、斜楔夾緊機構(gòu)，即直接利用有斜面的楔塊。 2、螺旋夾緊機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，特別是具有增力大、自鎖性能好兩大特點，很適用于手動夾緊。 3、偏心夾緊機構(gòu)，利用轉(zhuǎn)動中心與幾何中心偏移的圓盤或軸作為夾緊元件，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，夾緊迅速，操作方便，但自所能力較差，用于要求夾緊力不大的情況。 4、定心夾緊機構(gòu)，利用杠桿原理作用得加緊機構(gòu)。 綜合本次設(shè)計中各種情況，選定使用定心夾緊機構(gòu)。 3.4.2夾具的動力裝置 為滿足此次設(shè)計中的年生產(chǎn)綱領(lǐng)，而選用氣動夾緊。 3.5氣缸的確定 = 初選氣泵壓強為0.3M帕壓力為30kg/平方厘米=294N/平方厘米， 則氣缸面積=5598N/294N=19.04,此時汽缸直半徑為2.46cm，故選取標(biāo)準(zhǔn)氣缸尺寸直徑50mm。 3.6底座的確定 3.6.1底座材料的確定 底座是夾具中所有零件的基座，是支承和固定零件、鉆套、氣缸等部件，保證零件的正確相對位置，并承受在夾具上所受力的重要零件。考慮本次設(shè)計需要，根據(jù)《機械制圖》[6]設(shè)定底座材料為HT150。 3.6.2底座設(shè)計方案選擇 根據(jù)本次設(shè)計相關(guān)情況，可將底座與工件的位置情況分為兩種，一種為工件平放于底座上，推動裝置氣缸安放在底座下方，另一種為工件垂直于底座，安放于底座肋板上，推動裝置氣缸安放于肋板另一側(cè)。 綜合工件夾緊定位、空間大小、以及經(jīng)濟性等幾方面，決定選擇后種方案。工件在底座上定位與加緊如圖4 圖4底座與工件夾緊情況 3.7定位銷的選擇 根據(jù)六點定位法，需用連桿體小頭孔定位，定位元件選擇定位銷，經(jīng)查《機床夾具設(shè)計手冊》選用規(guī)格為D=39 H=38的A型定位銷，如圖5 圖5 3.8鉆模板的選擇 3.8.1鉆模的選擇 鉆模根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點可分為固定式鉆模、回轉(zhuǎn)式鉆模、翻轉(zhuǎn)式鉆模、蓋板式鉆模和滑柱式鉆模等。固定式鉆模在加工中相對與工件的位置保持不變，相較于其它鉆模精度高，在本次設(shè)計中，由于加工數(shù)量與時間問題，選用固定式鉆模。 3.8.2鉆套的選擇 鉆套可分為4種類型：固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套和特殊鉆套。 可換鉆套以間隙配合安裝在襯套中，而襯套則壓入鉆模板中，為防止鉆套在襯套中轉(zhuǎn)動，加一固定螺釘?？蓳Q鉆套磨損后可以更換，故多用于大批量生產(chǎn)。 根據(jù)本次年生產(chǎn)綱領(lǐng)為25萬件，而在加工時，每加工1萬件左右，鉆套就會有所磨損，故選用可換鉆套，保證加工質(zhì)量與加工效率。 3.8.3尺寸的確定 本次加工屬于加工連接孔的最初工序，需用φ10.5的鉆頭。 鉆套高度H（見圖6）直接影響鉆套的導(dǎo)向性能，同時影響刀具與鉆套之間的摩擦情況，通常取H=(1~2.5)d=10.5~26.25，取H=16mm。鉆套與工件之間一般應(yīng)留有排屑間隙，此間隙不宜過大，以免影響導(dǎo)向作用，一般可取h=(0.3~1.2)d=3.15~12.6，所以h取9mm。 圖6鉆套高度與容屑間隙 根據(jù)《機床夾具設(shè)計手冊》選用規(guī)格為10.5F7×18k6×16的可換鉆套。以規(guī)格為A18×16大小的襯套定位。根據(jù)《機械制圖》選用規(guī)格為M10的螺釘固定可換鉆套。 3.9定位塊的選擇 為了保證工件可以準(zhǔn)確定位，故在底座上安放定位塊，考慮到加工零件數(shù)量較多，定位塊可能磨損較快，故采用有足夠韌性和較高硬度，并能承受震動的的碳素工具鋼作為定位塊的材料，型號T8。 4.夾具設(shè)計基本要求及簡要說明 本課題的工藝設(shè)計中，為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具，經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計在鉆床上使用的加工連桿零件上兩個螺栓孔的加工夾具。本工序使用機床為 Z5125立鉆；刀具為通用標(biāo)準(zhǔn)刀具。 考慮本課題中所設(shè)計的連桿零件的結(jié)構(gòu)特點及加工要求，本工序所加工兩孔（Φ12孔和Φ7螺紋底孔），位于一條直線上，孔徑不大，工件質(zhì)量較小，輪廓尺寸也不是很大，所需要的鉆床夾具應(yīng)考慮設(shè)計為移動式鉆模。使用中，使連桿零件工件在機床上的位置固定不動。因此需要限制6個方向的自由度。因此可確定連桿零件的夾具設(shè)計為移動式鉆模。 4.1 夾具設(shè)計的基本要求 夾具設(shè)計的基本原則是要保證產(chǎn)品的質(zhì)量，工作效率，人身及設(shè)備的安全，以及整個社會的經(jīng)濟效果。 夾具的專用性和復(fù)雜程度要與工件的生產(chǎn)批量相適應(yīng)。在大批量生產(chǎn)中，一般針對工件的每道工序的具體要求設(shè)計專用夾具，并盡量采用高效定位，夾緊機構(gòu)。 夾具應(yīng)滿足設(shè)計圖紙及加工工序?qū)庸ぞ鹊囊?。夾具對工藝過程中的該道工序，應(yīng)保證工序的精度要求。 在滿足加工精度，效率等要求的前提下，應(yīng)力求夾具結(jié)構(gòu)簡單，以提高夾具制造工藝性。但對底座等大型鑄件，則采用形狀復(fù)雜的帶加強筋的殼體結(jié)構(gòu)，以便在保證夾具零件的剛度和強度前提下，減輕重量，節(jié)約材料。 夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)注意防塵，防屑和排屑，要有必要的潤滑系統(tǒng)，以保證機構(gòu)的使用壽命，還要考慮維修的方便性。 盡量降低夾具的制造成本，在不降低性能的前提下，可用廉價的代用材料。 盡量采用標(biāo)準(zhǔn)元件，使夾具元件規(guī)格化，典型化，并使整個夾具組合化，以縮短夾具的制造周期，降低成本。 夾具的操作要方便，安全。 4.2夾具操作簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)注意提高該產(chǎn)品的生產(chǎn)率，為此，應(yīng)該先著眼于機動夾緊而不采用手動夾緊。因此這是提高產(chǎn)品生產(chǎn)率的重要途徑。本道工序的銑床夾具就選擇該夾緊方式。本工序由于是粗加工，切削力較大，為了夾緊工件，勢必要增大汽缸直徑，而這樣使整個夾具龐大。因此，應(yīng)首先改進降低切削力；目前采取措施有三： 一 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； 二 是選擇一種比較理想的斜鍥機構(gòu)，盡量增加該機構(gòu)的擴展力； 三 是在可能的情況下，適當(dāng)提高壓縮完全的工件壓力，以增加汽缸推力，結(jié)果本夾具總的感覺還比較緊湊。 定位方案的設(shè)計是夾具設(shè)計的第一步，也是夾具設(shè)計中的最關(guān)鍵一步。定位方案的 好壞，將直接影響加工精度和加工效率。定位方案一經(jīng)確定，夾具的其他組成部分也大體 隨之而定，因此，對于定位方案必須慎重考慮，以滿足設(shè)計的要求。 由于定位元件的精度對加工精度影響很大，所以在設(shè)計定位元件時，其材料的選擇和技術(shù)條件應(yīng)有較高的要求；定位元件與工件定位基準(zhǔn)面或配合的表面，一般不低于IT8，常選IT7甚至IT6制造；定位元件工作表面的粗糙度值一般不大于Ra1.6um，常選Ra0.8 um和Ra0.4um；采用調(diào)整法和修配法提高裝配精度，以保證夾具安裝面的平行度或垂直度要求。 定位方案的設(shè)計，不僅要求符合六點定位要求，而且應(yīng)有足夠的定位精度；不僅要求定位元件的結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，而且應(yīng)容易加工和裝配。此外，還應(yīng)對其熱處理性能，經(jīng)濟性等多方面進行分析，論證，才能確定最佳方案。 本夾具是由定位塊，定位銷和可調(diào)支釘來實現(xiàn)連桿體加工時的定位的。在機床工作時，雙鉆頭通過鉆模板對工件進行加工，在鉆模板上，鉆套和襯套，襯套和鉆模板都有一定的配合公差要求。 5.總結(jié) 時光飛逝，為期兩個多月的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲?；厥走@兩個多月的設(shè)計過程，感慨萬千。使我從中學(xué)到了以前在課內(nèi)根本就學(xué)不到的東西。受益匪淺！ 在這次設(shè)計過程中，使我真正的認識到自己的不足之處，以前上課沒有學(xué)到的知識，在這次設(shè)計當(dāng)中也涉及到了。使我真正感受到了知識的重要性。 這次設(shè)計將我以前學(xué)過的機械制造工藝與裝備、公差與配合、機械制圖、工程材料與熱處理工藝等知識很好的串聯(lián)了起來，起到了穿針引線的作用，鞏固了所學(xué)知識的作用。 在畢業(yè)設(shè)計中，首先是對工件機械加工工藝規(guī)程的制定，這樣在加工工件就可以知道用什么機床加工，怎樣加工，加工工藝裝備及設(shè)備等，因此，工件機械加工工藝規(guī)程的制定是至關(guān)重要的。 在畢業(yè)設(shè)計中還用到了CAD制圖和一些計算機軟件，因為學(xué)的時間長了，因此在開始畫圖的時候有很多問題，而且不熟練，需參閱課本。但不久就能熟練的畫了。CAD制圖不管是現(xiàn)在，對以后工作也是有很大的幫助的。因此，這次畢業(yè)設(shè)計真正將以前所學(xué)的聯(lián)系到實際應(yīng)用中來了。 在這次畢業(yè)設(shè)計中，還有一個重要的就是關(guān)于專用夾具的設(shè)計，因為機床夾具的設(shè)計在學(xué)習(xí)的過程中只是作為理論知識講的，并沒有親自設(shè)計過，因此，在開始的設(shè)計過程中，存在這樣那樣的問題，在老師的細心指導(dǎo)下，我根據(jù)步驟一步一步的設(shè)計，畫圖，查閱各種關(guān)于專用夾具的設(shè)計資料，終于將它設(shè)計了出來，我感到很高興，因為在這之中我學(xué)到了以前沒有學(xué)到的知識，也懂得了很多東西，真正做到了理論聯(lián)系實際。 在這次畢業(yè)設(shè)計中，我學(xué)到了很多知識，有一點更是重要，就是我能作為一個設(shè)計人員，設(shè)計一個零件，也因此，我了解了設(shè)計人員的思想，每一個零件，每件產(chǎn)品都是先設(shè)計出來，再加工的，因此，作為一個設(shè)計人員，在設(shè)計的過程中一點不能馬虎，每個步驟都必須有理有據(jù)，不是憑空捏造的。而且，各種標(biāo)準(zhǔn)都要嚴格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)，查閱大量資料，而且設(shè)計一個零件，需要花好長時間。親自上陣后我才知道，做每件是都不是簡簡單單就能完成的，是要付出大量代價的。因此，我們也要用心去體會每個設(shè)計者的心思，這樣才能像他們一樣設(shè)計出好的作品。 在這次畢業(yè)設(shè)計中，對我來說有所收獲也存在著不足之處。 收獲： （1）能把以前所學(xué)的各種知識，綜合的運用的這次設(shè)計中，鞏固了以前所學(xué)的知識。 （2）學(xué)會了參閱各種資料及查各種余量、切削用量等手冊。 （3）學(xué)會了，分析問題，解決問題的能力。 不足之處： （1）有些步驟，問題解決的方法不是很好，需在以后的學(xué)習(xí)、實踐中進一步改進。 （2）有些工藝路線制定的不是太好，而且余量、切削用量設(shè)計不是很精確，需在以后的實踐中積累經(jīng)驗，進一步改進。 綜上所述：這次的畢業(yè)設(shè)計對我以后的工作起了很大的幫助，我認識到，無論是工作還是學(xué)習(xí)都必須做到認真、謹慎，時時處處細心。 參考文獻 [1] 顧崇衍 機械制造工藝學(xué) 陜西：科技技術(shù)出版社，1981 [2] 楊叔子 機械加工工藝師手冊 北京：機械工業(yè)出版社，2001 [3] 倪森壽 機械制造工藝與裝備 化學(xué)工業(yè)出版社，2001 [4] 張進生 機械制造工藝與夾具設(shè)計指導(dǎo) 機械工業(yè)出版社，1994 [5] 姜敏鳳 工程材料及熱成型工藝 高等教育出版社，2003 [6] 王啟平 機床夾具設(shè)計 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998 [7] 劉越 機械制造技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社，2001 [8] 齊世恩 機械制造工藝 哈工大出版社，1989 [9] 孟少農(nóng) 機械加工工藝手冊 北京 機械工業(yè)出版社，2000 [10] 趙家齊 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書 北京 機械工業(yè)出版社，2000 [11] 鄧文英 宋力宏 金屬工藝學(xué).下冊[M].5版.北京：高等教育出版社，2008.4 [12] 濮良貴，紀名剛 機械設(shè)計[M].8版.北京：高等教育出版社，2006.5 [13] 王先逵 機械制造工藝學(xué)[M].2版.北京：機械工業(yè)出版社，2006.1 [14] 成大先 機械設(shè)計手冊(第5版)(第1卷)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [15] 王先逵，艾興 機械加工工藝手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2008.6 致 謝 首先在這里我要感謝三年來每一位給我們上課的任課教師。感謝你們不辭辛苦的給我們傳授知識。 這次畢業(yè)設(shè)計能夠完成，在這里首先要感謝我的導(dǎo)師沈貴水老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從外出實習(xí)到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，軸承等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為簡單，沈老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩沈老師的專業(yè)水平外，他們的治學(xué)嚴謹和科學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 在這里同時也感謝三年來教育我們的老師和那些默默耕耘著的老師們，正因為有你們昨天的付出才換來了我們今天的成就！在這里真心的說一聲：謝謝！ 你們的學(xué)生向你們敬禮??！ 13 目 錄 1.前言 1 2.零件的分析 2 2.1計算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 2 2.2 連桿體的加工工藝分析 3 2.2.1連桿機械加工工序安排 3 2.2.2連桿體加工的主要技術(shù)要求? 3 2.2.3連桿的材料和毛坯 3 2.2.4連桿機械加工的定位基準(zhǔn) 3 3.工藝規(guī)程設(shè)計 4 3.1零件表面加工方法的確定 4 3.2工序設(shè)計 5 3.2.1選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備 5 4.鉆床的設(shè)計 6 4.1連桿加工工序 6 4.2初算加工時間 6 4.2.1時間定額的確定 6 4.3工件的夾緊 6 4.3.1夾緊力方向及切削力的確定 6 4.4夾緊機構(gòu)的選擇 7 4.5氣缸的確定 8 4.6底座的確定 8 4.6.1底座材料的確定 8 4.6.2底座設(shè)計方案選擇 8 4.7定位銷的選擇 9 4.8鉆模板的選擇 10 4.8.1鉆模的選擇 10 4.8.2鉆套的選擇 10 4.8.3尺寸的確定 10 4.9定位塊的選擇 11 5.夾具設(shè)計基本要求及簡要說明 11 5.1 夾具設(shè)計的基本要求 11 5.2夾具操作簡要說明 12 6.總結(jié) 12 參考文獻 13 致 謝 14 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 外文資料翻譯譯文 從生態(tài)加工技術(shù)對攻絲的研究 摘 要 這項研究是關(guān)于攻螺紋（扭矩，攻絲，磨損，工作硬度等）的加工特性。在生態(tài)加工技術(shù)操作下，涂有TiN的MMC（鋁合金金屬復(fù)合材料）攻螺絲形成的攻絲得到了調(diào)查，并與沒有涂層的特性進行了比較。下面的結(jié)果就是從這份研究中得到的：1.TiN涂層攻絲的刀具壽命是沒有攻絲的四倍；2.有TiN涂層的攻絲形成的螺紋比沒有的加工硬化要低。 關(guān)鍵詞：攻絲； 攻螺絲； 螺紋； 生態(tài)加工； 鉆孔 1．引言 螺栓、螺釘機械連接中的螺紋是機械部件的最重要緊固系統(tǒng)之一。螺紋制造有很多種方法，特別攻螺絲是用來生產(chǎn)內(nèi)螺紋的有效的技術(shù)。 最近，每年都強調(diào)增加生產(chǎn)力。據(jù)說現(xiàn)在的車間里，最重要和最嚴重的問題是提高生產(chǎn)力。怎樣改善孔加工（鉆/鉸孔和攻絲）已成為一個嚴重的問題。傳統(tǒng)的刀具材料限制了生產(chǎn)力的提高，如高速鋼刀具加工鋁合金金屬復(fù)合材料（MMC）時刀具壽命很短由于碳化硅粒子的腐蝕天性。因此，刀具的磨損和破壞阻礙了生產(chǎn)力的提高。為了實現(xiàn)理想的生產(chǎn)力，攻絲已經(jīng)吸引了車間工程師的注意。 在這項研究中，用攻絲加工MMC，利用攻絲（扭矩，攻絲磨損，工作硬度等）的切割特點， 有TiN涂層和沒有涂層的都進行了調(diào)查。 2. 實驗方法 2.1實驗裝置 攻絲試驗在辛辛那提5’NC-MC (5HP)進行。該（鉆孔和攻絲） 儀器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖2.1。切削力（推力和扭矩）測定使用三個類型9273 壓電電力測功器和相應(yīng)的場所用5007電荷放大器放大。得到的信號，然后傳遞到A / D轉(zhuǎn)換器AZI-16-12 ，連接到個人電腦。切削力測量安裝如圖2.2。 2.2工件，鉆及塔 在本實驗中使用的工件是鋁合金（2618 MMC）的增強，15％碳化硅顆粒。形成無槽絲錐的螺紋是M10如圖2.3和兩種類型的攻絲被用來在調(diào)查過程中。 攻絲的形狀類似于螺釘?shù)男螤睿∕10，孔距1.5），無論有沒有氮化鈦涂層。 定位孔的直徑9.3mm，用于所有試驗和聚晶金剛石攻絲鉆孔（高速鋼硬質(zhì)合金碳化鎢和聚晶金剛石鉆孔）用在所有測試。本實驗中用的鉆頭如圖2.4。 圖2.1 竊聽器和數(shù)據(jù)采集儀器 圖2.2 Schmatic圖?的竊聽系統(tǒng) 圖2.3 水龍頭用于這項工作 2.3儀表和檢測方法的線程 線程的估計是用螺紋規(guī)來衡量。結(jié)果被分為A等和B等[ 1 ]。硬鋁合金[ 2 ]螺紋深度是攻絲直徑的1.4倍。 甲等-質(zhì)量：直徑通過整個螺紋測量。 乙等-質(zhì)量：直徑至少15毫米。 圖2.5是顯示的直徑指標(biāo)(M10×1.5 ISO 6H)。 2.4實驗特性 攻絲試驗時，切削速度（攻絲的轉(zhuǎn)速）是215 rpm和進給速度0.1mm/rev （322.5mm/min）。冷卻油（氯和硫免費熱切割石油）手動供應(yīng)。 3.實驗結(jié)果與討論 在M10攻絲操作的推力和扭矩信號顯示在圖3.1 。結(jié)果表明，隨著螺紋扣數(shù)的形成，扭矩增大，離開孔時減小。然而，可以看到幾乎沒有推力的增加。 圖2.4 形狀的聚晶金剛石鉆頭 圖2.5 螺紋規(guī) 3.1轉(zhuǎn)矩比較 圖3.2顯示是先前所提到的有TiN涂層和沒有涂層的第1孔和第8孔攻絲的扭矩信號。 圖2.1 參數(shù)確定 圖3.1 圖切削力信號根據(jù)竊聽測試扭矩 圖3.2 比較扭矩信號（第1洞和第8洞）與扭矩 在攻絲操作的初始階段顯示推力和扭矩的增加。然而，當(dāng)螺紋成形進入全速時，推力顯示出下降的趨勢伴隨著扭矩的增加和攻絲縮回，在螺紋孔口也可以看到負扭矩的出現(xiàn)。 圖3.1負推力值是攻絲偏離中心的結(jié)果是因為一方不正當(dāng)?shù)墓ぜ?，刀具的安裝或定位空的表面粗糙度。 上述不確定的因素是定位孔的表面粗糙度。 當(dāng)有TiN涂層第一孔的攻螺紋的攻絲扭矩值8.7 Nm而沒有涂層的值是11.2Nm，得到扭矩信號。因而，第一孔有涂層的相比沒有涂層的扭矩減少了28 ％。而對第8孔有TiN涂層的扭矩相比沒有涂層減少了52 ％。 初始階段和在攻絲突破點前扭矩信號的比較表明，沒有涂層的攻絲扭矩減少要明顯于有TiN涂層的攻絲?？梢哉f，就形成的攻絲而言，在車螺紋時工作是均勻分布在刮削端。扭矩的比較結(jié)果總結(jié)在圖3.3 。結(jié)果表明，有TiN涂層的攻絲扭矩一般低于那些沒有涂層的攻絲。 3.2螺紋形式的比較 有TiN涂層和沒有涂層的攻絲的螺紋形式如圖3.4 。在螺紋孔①，②，③ ，④位置的橫截面的放大圖像以及1，4，8號孔作了比較。 圖3.4是不同位置螺紋的照片模型，而圖3.5是八號孔放大的圖像。 可以從圖3.5 中看出，有TiN涂層攻絲形成的螺紋的側(cè)面① ②沒有異常。相反，沒有涂層表明孔的進口和出口相應(yīng)的①號和④號位置無規(guī)律。 圖3.3 比較扭矩信號同類型 圖3.4 闡明的軸向截面建制線程 為了驗證上述的意見，對孔①和②進行詳細的分析進行。結(jié)果總結(jié)在圖3.6 。圖3.6（a）和（b）給出了1號和8號螺紋孔各自的①和②位置的結(jié)果?？梢杂^察圖3.6（a），有TiN涂層的攻絲齒形遠遠優(yōu)于沒有涂層的。 3.3比較加工硬化 當(dāng)采用有TiN涂層和沒有涂層的攻絲車螺紋時，研究比較加工硬化的嚴重性。 本研究結(jié)果歸納于圖3.7 。選用了兩種類型中1號攻絲。 有TiN涂層和沒有涂層的結(jié)果分別在圖3.7（a）和（b）。用能受100 gw的硬度測量硬度儀測量硬度。 結(jié)果表明，有TiN涂層的攻螺紋的硬度低于沒有涂層的。上述結(jié)果表明，在以下幾個方面，如螺紋形式和加工硬化等，有TiN涂層的攻絲優(yōu)于沒有涂層的攻絲。 圖3.5 比較線程形式 圖3.6 比較擴大線程形式 3.4刀具壽命的比較 有TiN涂層和沒有涂層的攻絲被用來調(diào)查性能和攻絲的刀具壽命一樣高。每種類型的攻絲反復(fù)進行3次試驗，。結(jié)果總結(jié)在圖3.8 。 螺紋規(guī)讀數(shù)用A,B值評估。結(jié)果表明，在刀具壽命達到限制前，螺紋孔的平均數(shù)，是沒有TiN涂層攻絲的X = 13和有涂層攻絲的X = 49。有TiN涂層攻絲的刀具壽命是沒有涂層的3.8倍。 3.5比較塔磨損 圖3.9顯示各種類型攻絲的刀具磨損，在實驗中車螺紋后如圖3.8所示。應(yīng)當(dāng)指出的是，所有用于比較的攻絲已充分達到刀具壽命。有TiN涂層和沒有涂層的攻絲分別如圖3.9（a）和（b），?？梢钥闯觯泄ソz的刀具磨損點。此外，可以看到大量的磨損在分界線上。有TiN涂層和沒有涂層攻絲的比較，如放大點，結(jié)果表明，后者的磨損明顯高于前者。就有TiN涂層攻絲來說，在刀具磨損區(qū)可以看到覆蓋的TiN涂層。 圖3.7 比較硬度分布 圖3.8 用攻絲的刀具壽命的比較 圖3.9 用攻絲的刀具磨損比較 4.結(jié)論 4.1有TiN涂層的刀具的壽命大約是沒有涂層的刀具壽命的4倍。 4.2和沒有TiN涂層的刀具相比，有涂層刀具的扭轉(zhuǎn)力下降了28 ％。 4.3和沒有TiN涂層的刀具相比，帶有涂層的齒形螺紋刀具則顯示出更少的不規(guī)則性。 4.4有TiN涂層的刀具的硬度低于沒有涂層的刀具。 4.5從以上結(jié)果顯示， 有TiN涂層的刀具在以下方面優(yōu)于沒有涂層的刀具：刀具壽命，螺紋樣式和加工硬化等。 參考文獻 [1] WOLFGANGSTRACHE : Alternative Strategies for the Production of Threads in Aluminum-based SIC Reinforced Metal Matrix Composite (MMC) Alloy,1993. [2] Beitz.W : Dubbel-Taschhenbuch fuer den Maschinenbau. ISBN 3-540-52381-2, (1990), G15. 外文原文 A Study on Tapping Viewed from Eco-Machining Technology Abstract This study deals with machining characteristics of thread tapping (torque, tap, wear, workhardness etc.) The tapping of MMC (aluminum alloy metal matrix composite) with TiN coated forming taps under eco-machining technology operation, where chips are not produced and ejected from the tap flute, was investigated and compared with the characteristics during uncoated tapping. The following results are obtained from this study. 1.The tool life of TiN coated taps was 4 times longer than that of uncoated tap；2.Threads formed with the TiN coated taps exhibit lower work hardening than those formed with uncoated taps. Keywords: Tap； Tapping； Thread； Eco-Machining； Drilling 1. Introduction Threads form the mechanical joint of a bolt–screw connection, which is one of the most important fastening systems for mechanical components. There are many ways of thread making, especially that of tapping which has been employed as an efficient technique for the production of internal threads. Recently, the rise of productivity has been emphasized year by year. Also it is said that the improvement of productivity is one of the most important and serious problem in today’s machine shops. The improvement of hole making production (drilling/reaming and tapping) has become a serious matter. One factor limiting productivity gains has been that conventional tool materials such as HSS exhibit very short tool lives when machining an aluminum alloy metal matrix composite (MMC) due to the abrasive nature of the SiC particles. Therefore, the improvement has been obstructed by various problems as rapid tool wear and failure. As a mean of achieving the desired productivity gains, forming taps have caught the attention of machine shop engineers. In this study, cutting characteristics of tapping (torque, taps wear, work hardness, etc.) during the tapping of MMC with forming taps, both TiN coated and uncoated was investigated. 2. Experimental Methods 2.1 Experimental Equipment The tapping tests were conducted on a Cincinati 5’NC-MC (5HP). The (drilling and tapping) apparatus and data acquisition system are presented in Figure 2.1. The cutting forces (thrust and torque) were measured using a three component Kistler Type 9273 Piezo-electric dynamometer and the corresponding locus was amplified by a Kistler type 5007 charge amplifier. The signal obtained was then passed to a Towa A/D converter type AZI-16-12, connected to a personal computer. A schematic diagram of the cutting force measuring setup is presented in Figure 2.2. 2.2 Workpiece, Drill and Tap The workpiece used in this experiment is aluminum alloy (2618 MMC) reinforced with 15 vol% silicon carbide (SiC) particulate. The thread forming fluteless taps were M10 as shown in Figure 2.3 and two types of taps were used during the course of the investigation. The shape of the taps was similar to the shape of a screw (M10, Pitch:1.5), either uncoated or coated with Titanium nitride (TiN). Pilot holes of 9.3mm diameter were used for all trials and PCD tipped drills (HSS cemented tungsten carbide and polycrystalline diamond drilling) were employed in all the tests. The shape of drill used in this test is shown in Figure 2.4. 2.3 Gauge and Inspection Method of Thread The estimate of threads was performed with a thread gauge (Go-NoGo gauge).The results were classified as A and B quality[1]. Where, 1.4×tapped diameter is Diameter is the recommended depth of thread of hard Aluminum alloy[2]. A – quality : Gauge can be turned through the whole thread. B – quality : Gauge can be turned in at least 15mm. Figure 2.5 shows the appearance of gauge (M10×1.5 ISO 6H). 2.4 Experimental Characteristics Tapping tests were conducted at a cutting speed (rotational speed of tap) of 215 rpm and feed rate of 0.1mm/rev (322.5mm/min). Coolant oil (Chlorine and sulphur free heat cutting oil) was supplied manually. 3. Experimental Results And Discussion Cutting Forces in Tapping (thrust, torque) The thrust and torque signals produced in this tapping operation with a M10 tap are shown in Figure 3.1. The results show that torque increases with number of threads formed and decreases at the instant that the tap is about to break through the outlet of the hole. Whereas, little increase in thrust can be observed. 3.1 Comparison of Torque Figure 3.2 shows torque signals of tap in the 1st hole and 8th holes for the TiN-coated and uncoated taps mentioned in the previous section. At the initial stage of the tapping operation both thrust and torque show an increase in magnitude. However, when the thread forming operation enters full gear, the thrust force shows a decreasing trend accompanied with in increase in torque and as the tap retracts after breakthrough, a negative torque of 5N magnitude can be observed across a few threads at hole outlet. The negative thrust value observed in Figure 3.1 is the outcome of the deflection of the tap from the center due to either improper workpiece, tool setup or poor finish of the pilot holes. The inconclusive results observed above led to the investigating of the factors responsible for the poor finish of the pilot holes. The torque signals derived while threading taps for the 1st hole show tapping torque values of 8.7 Nm for the TiN coated tap and11.2 Nm for the uncoated and tap respectively. Thus, for the 1st hole, the TiN coated tap exhibits a 28% reduction in torque compared to the uncoated tap. While for the 8th hole the reduction in torque for the TiN coated tap is approximately 52% as compared to uncoated tap. Comparison of the torque signals at the initial phase and prior to breakthrough of the taps shows that the uncoated tap exhibits a sharper decrease in torque than the TiN coated tap. It can be said that, in the case of forming taps, work is evenly distributed at the scrape point during threading. A comparison of the torque results is summarized in Figure 3.3. Results indicate that tapping torque of the TiN coated tap is generally lower than those of the un-coated tap. 3.2 Comparison of Thread Forms The thread forms for the TiN coated and uncoated taps are shown in Figure 3.4. Magnified images of the axial cross-section of the formed threads at position No.①,②③ and ④ in holes and 1.4 and 8 were used in the comparison. Figure 3.4 is a model of the photographed threads at the various positions, while Figure 3.5 shows magnified images for hole No.8 As it can be seen from Figure 3.5, the thread profile at position No.① to ② of threads formed with the TiN coated tap show no abnormalities. On the contrary, with the uncoatedtaps the root shows irregularities at position No.① and ④ corresponding to the hole inlet and outlet. In order to validate the observations mentioned above, a detailed analysis was performed on holes No.① and ②. Results are summarized in Figure 3.6. Figure 3.6(a) and (b) give results for hole No.① and 8 at thread position No.① and ② respectively. As it can be observed in Figure 3.6(a), the tooth profile of the TiN coated is far superior to the uncoated tap. 3.3 Comparison of Work Hardening A comparative study was performed to investigate the magnitude of work hardening when using the TiN coated and uncoated taps to form threads. Results of this study are summarized in Figure 3.7. Tap No.1 of both tap types were used. Results for the TiN coated and uncoated tap are given in Figure 3.7(a) and (b) respectively. Hardness was measured on a hardness tester loaded with a 100 gw. The results show that the hardness of the TiN coated tapping thread is lower than the uncoated tapping thread. The above results show that the TiN coated tap is superior to the uncoated tap in the following aspects, thread form and work hardening etc,. 3.4Comparison of Tool Life The TiN coated and uncoated taps were used to investigate the performance level with respect to tool life of taps. Tests were repeatedly performed three times with each type of tap. The results are summarized in Figure 3.8. Thread gauge readings were evaluated using A, B values. The results indicate that the average number of thread holes before tool life limit is reached are uncoated X =13 and TiN coated tap X =49 hole tap. The tool life of the TiN coated tap is 3.8 times longer than that of uncoated tap. 3.5 Comparison of Tap Wear Figure 3.9 shows the tool wear of the various taps after threading in the experiments indicated in Figure 3.8. It should be noted that all the taps used for this comparison have already attained full tool life. TiN coated and uncoated taps are shown in Figure 3.9(a) and (b), respectively. It can be seen that the point of all the taps show tool wear. In addition, extensive wear can be observed at the boundary between the full thread form with the chamfer thread run-out of same 3～5 threads from the scrape point. A comparison of the TiN coated and the uncoated tap, as exemplified by the magnified point, shows that wear of the latter is more pronounced than the former. In the case of the TiN coated tap, an overlay of TiN coating can be observed at the tool wear zone. 4. Conclusions 4.1The tool life of the TiN coated tap was approximately 4 times longer than that of the uncoated tap. 4.2The TiN coated tap (for the 1st hole) exhibits 28% reduction in torque compared to the uncoated tap. 4.3The tooth profile of the thread produced by the TiN coated tap shows fewer irregularities than for the uncoated tap. 4.4 The hardness of the TiN coated tapping thread is lower than the uncoated tapping thread. 4.5From the above results, the TiN coated tap is superior to the uncoated tap in the following aspects, tool life, thread forms and work hardening etc,. References [1] WOLFGANGSTRACHE : Alternative Strategies for the Production of Threads in Aluminum-based SIC Reinforced Metal Matrix Composite (MMC) Alloy,1993. [2] Beitz.W : Dubbel-Taschhenbuch fuer den Maschinenbau. ISBN 3-540-52381-2, (1990), G15. 13