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xxxxx大學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 （論文） 題目：連桿合件工藝工裝設(shè)計(jì) 姓 名： 專業(yè)名稱： 指導(dǎo)老師： 完成時(shí)間： 目錄 第一章 柴油機(jī)連桿的加工工藝 2 1.1 柴油機(jī)連桿的用途及其特點(diǎn) 2 1.2　連桿的的材料及毛坯制造 2 1.3　連桿的加工工藝過程 3 1.4 連桿的加工工藝過程分析 4 1.4.1 定位基準(zhǔn)的選擇 4 1.4.2 加工階段的劃分和加工順序的安排 5 1.4.3 確定合理的夾緊方法 5 1.4.4 連桿主要面的加工方法 6 1.4.5 連桿主要孔的加工方法 6 1.4.6 連桿體與連桿蓋的銑開工序 7 1.5夾具使用 7 1.6 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差 7 1.6.1 確定加工余量 7 1.6.2確定工序尺寸及其公差 8 1.7 各項(xiàng)加工數(shù)據(jù)的計(jì)算 8 1.8 連桿的檢驗(yàn) 12 1.8.1 觀察外表缺陷及目測(cè)表面粗糙度 13 1.8.2 檢查主要表面的尺寸精度 13 1.8.3檢驗(yàn)主要表面的位置精度 13 1.8.4 連桿螺釘孔與結(jié)合面垂直度的檢驗(yàn) 13 第二章 工裝設(shè)計(jì) 14 2.1 夾具設(shè)計(jì) 14 2.1.1夾具的問題注意 14 2.1.2 夾具設(shè)計(jì) 14 參考文獻(xiàn): ２０ 致 謝 21 第一章 柴油機(jī)連桿的加工工藝 1.1 柴油機(jī)連桿的用途及其特點(diǎn) 連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一，它在柴油機(jī)中，把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿在工作中承受著急劇變化的動(dòng)載荷。連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。連桿體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。為了減少磨損和便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦有鋼質(zhì)的底，底的內(nèi)表面澆有一層耐磨巴氏合金軸瓦金屬。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，可以用來補(bǔ)償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時(shí)便于在磨損后進(jìn)行修理和更換。 在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，連桿除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)盡量減小連桿自身的質(zhì)量，以減小慣性力的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動(dòng)機(jī)中各連桿的質(zhì)量不能相差太大，因此，在連桿部件的大、小頭兩端設(shè)置了去不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱量后切除不平衡質(zhì)量。連桿大、小頭兩端對(duì)稱分布在連桿中截面的兩側(cè)?？紤]到裝夾、安放、搬運(yùn)等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔(或油槽)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把氣缸體下部的潤滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副。 連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機(jī)的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。反映連桿精度的參數(shù)主要有5個(gè)：（1）連桿大端中心面和小端中心面相對(duì)連桿桿身中心面的對(duì)稱度；（2）連桿大、小頭孔中心距尺寸精度；（3）連桿大、小頭孔平行度；（4）連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度；（5）連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。 1.2　連桿的的材料及毛坯制造 連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強(qiáng)度。因此，連桿材料一般采用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼；如45鋼、55鋼、40Cr、40CrMnB等。近年來也有采用球墨鑄鐵的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料損耗少，成本低。隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應(yīng)用，使粉末冶金件的密度和強(qiáng)度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個(gè)很有發(fā)展前途的制造方法。 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(duì)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(jìn)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(jī)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(duì)于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動(dòng)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(shí)少、模具少等優(yōu)點(diǎn)，故用得越來越多，成為連桿毛坯的一種主要形式?？傊?，毛坯的種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。 1.3　連桿的加工工藝過程 由上述技術(shù)條件的分析可知，連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，但是連桿的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給連桿的機(jī)械加工帶來了很多困難，必須充分的重視。 (連桿機(jī)械加工工藝過程見加工工藝卡片) 連桿的主要加工表面為大、小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體和蓋的結(jié)合面及連桿螺栓孔定位面，次要加工表面為軸瓦鎖口槽、油孔、大頭兩側(cè)面及體和蓋上的螺栓座面等。 連桿的機(jī)械加工路線是圍繞著主要表面的加工來安排的。連桿的加工路線按連桿的分合可分為三個(gè)階段：第一階段為連桿體和蓋切開之前的加工；第二階段為連桿體和蓋切開后的加工；第三階段為連桿體和蓋合裝后的加工。第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準(zhǔn)備精基準(zhǔn)（端面、小頭孔和大頭外側(cè)面）；第二階段主要是加工除精基準(zhǔn)以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工，為合裝做準(zhǔn)備的螺栓孔和結(jié)合面的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第三階段則主要是最終保證連桿各項(xiàng)技術(shù)要求的加工，包括連桿合裝后大頭孔的半精加工和端面的精加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前后來分，合裝之前的工藝路線屬主要表面的粗加工階段，合裝之后的工藝路線則為主要表面的半精加工、精加工階段。 1.4 連桿的加工工藝過程分析 1.4.1 定位基準(zhǔn)的選擇 在連桿機(jī)械加工工藝過程中，大部分工序選用連桿的一個(gè)指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭處指定一側(cè)的外表面作為另一基面。這是由于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、小頭孔的中心距。這樣就使各工序中的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。具體的辦法是，如圖1所示：在安裝工件時(shí)，注意將成套編號(hào)標(biāo)記的一面不 圖1連桿的定位方向 與夾具的定位元件接觸（在設(shè)計(jì)夾具時(shí)亦作相應(yīng)的考慮）。在精鏜小頭孔（及精鏜小頭襯套孔）時(shí)，也用小頭孔（及襯套孔）作為基面，這時(shí)將定位銷做成活動(dòng)的稱“假銷”。當(dāng)連桿用小頭孔（及襯套孔）定位夾緊后，再從小頭孔中抽出假銷進(jìn)行加工。 為了不斷改善基面的精度，基面的加工與主要表面的加工要適當(dāng)配合：即在粗加工大、小頭孔前，粗磨端面，在精鏜大、小頭孔前，精磨端面。 由于用小頭孔和大頭孔外側(cè)面作基面，所以這些表面的加工安排得比較早。在小頭孔作為定位基面前的加工工序是鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔，這些工序?qū)τ阢q后的孔與端面的垂直度不易保證，有時(shí)會(huì)影響到后續(xù)工序的加工精度。 在第一道工序中，工件的各個(gè)表面都是毛坯表面，定位和夾緊的條件都較差，而加工余量和切削力都較大，如果再遇上工件本身的剛性差，則對(duì)加 工精度會(huì)有很大影響。因此，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對(duì)于整個(gè)工藝過程的加工精度常有深遠(yuǎn)的影響。連桿的加工就是如此，在連桿加工工藝路線中，在精加工主要表面開始前，先粗銑兩個(gè)端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此，粗銑就是關(guān)鍵工序。在粗銑中工件如何定位呢？一個(gè)方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，粗銑一個(gè)端面后，翻身以銑好的面定位，銑另一個(gè)毛坯面。但是由于毛坯面不平整，連桿的剛性差，定位夾緊時(shí)工件可能變形，粗銑后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢復(fù)變形，影響后續(xù)工序的定位精度。另一方面是以連桿的大頭外形及連桿身的對(duì)稱面定位。這種定位方法使工件在夾緊時(shí)的變形較小，同時(shí)可以銑工件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度較好的平面。同時(shí)，由于是以對(duì)稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。 1.4.2 加工階段的劃分和加工順序的安排 由于連桿本身的剛性差，切學(xué)加工時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，易產(chǎn)生變形。因此，在安排工藝過程時(shí)，應(yīng)把各主要表面的的粗，精加工工序分開。這樣，粗加工產(chǎn)生的變形就可以在半精加工中得到修；半精加工中產(chǎn)生的形變可以在精加工中得到修正，最終達(dá)到零件的技術(shù)要求。 再工序安排上先加工定位基準(zhǔn)，如端面加工的銑、磨工序防在加工過程的前面，然后再加工孔，符合符合先面后孔的加工工序安裝原則。 連桿工藝加工過程可分為以下幾個(gè)方面： 1）粗加工階段 粗加工階段也是連桿體和連桿蓋合之前的加工階段：基準(zhǔn)面的加工，包括輔助基準(zhǔn)面加工：準(zhǔn)備連桿體及連桿蓋合并所進(jìn)行的加工，如兩者對(duì)口面的銑、磨等 2）半精加工階段 半精加工階段也是連桿體和連桿蓋合并之后的加工，如精磨兩平面，半精鏜大頭孔及孔口倒角等?？傊菫榫庸ご?、小頭孔做準(zhǔn)備的階段。 3）精加工階段 精加工階段主要是最終保證連桿主要表面——大、小頭孔全部達(dá)到圖樣要求的階段，如珩磨大頭孔，精鏜小頭活塞銷軸承孔。 1.4.3 確定合理的夾緊方法 既然連桿是一個(gè)剛性比較差的工件，就應(yīng)該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點(diǎn)的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形，以影響加工精度。在加工連桿的夾具中，可以看出設(shè)計(jì)人員注意了夾緊力的作用方向和著力點(diǎn)的選擇。在粗銑兩端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾緊力的作用方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，既使有一些變形，亦產(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會(huì)影響端面的平面度。夾緊力通過工件直接作用在定位元件上，可避免工件產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。 在加工大小頭孔工序中，主要夾緊力垂直作用于大頭端面上，并由定位元件承受，以保證所加工孔的圓度。在精鏜大小頭孔時(shí)，只以大平面（基面）定位，并且只夾緊大頭這一端。小頭一端以假銷定位后，用螺釘在另一側(cè)面夾緊。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形。 1.4.4 連桿主要面的加工方法 采用粗銑、精銑工序，并將精磨工序安排在精加工大、小頭孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度，這種方法的生產(chǎn)率較高。以基面及小頭孔定位，它用一個(gè)圓銷（小頭孔）。裝夾工件銑兩側(cè)面至尺寸，保證對(duì)稱（此對(duì)稱平面為工藝用基準(zhǔn)面）。 1.4.5 連桿主要孔的加工方法 連桿大、小頭孔的加工是連桿機(jī)械加工的重要工序，它的加工精度對(duì)連桿質(zhì)量有較大的影響。 小頭孔是定位基面，在用作定位基面之前，它經(jīng)過了鉆、鉸兩道工序。鉆時(shí)以小頭孔外形定位，這樣可以保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差較小。 小頭孔在鉆、鉸后，在金剛鏜床上與大頭孔同時(shí)精鏜，達(dá)到IT6級(jí)公差等級(jí)，然后壓入襯套，再以襯套內(nèi)孔定位精鏜大頭孔。由于襯套的內(nèi)孔與外圓存在同軸度誤差，這種定位方法有可能使精鏜后的襯套孔與大頭孔的中心距超差。 大頭孔經(jīng)過擴(kuò)、粗鏜、精鏜、金剛鏜和珩磨達(dá)到IT6級(jí)公差等級(jí)。表面粗糙度Ra 為1.6μm，大頭孔的加工方法是在銑開工序后，將連桿與連桿體組合在一起，然后進(jìn)行精鏜大頭孔的工序。這樣，在銑開以后可能產(chǎn)生的變形，可以在最后精鏜工序中得到修正，以保證孔的形狀精度。 連桿的螺栓孔經(jīng)過鉆、鉸工序。加工時(shí)以大頭端面、小頭孔及大頭一側(cè)面定位。 為了使兩螺栓孔在兩個(gè)互相垂直方向平行度保持在公差范圍內(nèi)，在擴(kuò)和鉸兩個(gè)工步中用上下雙導(dǎo)向套導(dǎo)向。從而達(dá)到所需要的技術(shù)要求。 1.4.6 連桿體與連桿蓋的銑開工序 剖分面（亦稱結(jié)合面）的尺寸精度和位置精度由夾具本身的制造精度及對(duì)刀精度來保證。為了保證銑開后的剖分面的平面度不超過規(guī)定的公差0.03mm ，并且剖分面與大頭孔端面保證一定的垂直度，除夾具本身要保證精度外，鋸片的安裝精度的影響也很大。如果鋸片的端面圓跳動(dòng)不超過0.02 mm,則銑開的剖分面能達(dá)到圖紙的要求，否則可能超差。但剖分面本身的平面度、粗糙度對(duì)連桿蓋、連桿體裝配后的結(jié)合強(qiáng)度有較大的影響。因此，在剖分面銑開以后再經(jīng)過磨削加工。 1.5夾具使用 應(yīng)具備適應(yīng)“一面一孔一凸臺(tái)”的統(tǒng)一精基準(zhǔn)。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準(zhǔn)”情況，這時(shí)小頭定位銷應(yīng)做成活動(dòng)的，當(dāng)連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進(jìn)行加工。 保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時(shí)，夾具可考慮重復(fù)定位情況，如采用夾具限制7個(gè)自由度（其是長圓柱銷限制4個(gè)，長菱形銷限制2個(gè)）。長銷定位目的就在于保證垂直度。但由于重復(fù)定位裝御有困難，因此要求夾具制造精度較高，且采取一定措施，一方面長圓柱銷削去一邊，另一方面設(shè)計(jì)頂出工件的裝置。 1.6 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差 1.6.1 確定加工余量 用查表法確定機(jī)械加工余量： （根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第一卷 表3.2—25 表3.2—26 表3.2—27） （1）、平面加工的工序余量（mm） 單面加工方法 單面余量 經(jīng)濟(jì)精度 工序尺寸 表面粗糙度 毛坯 5 48 12.5 粗銑 4.4 IT12() 43.6() 12.5 精銑 0.6 IT10() 43() 3.2 則連桿兩端面總的加工余量為： A總= =（A粗銑+A精銑+A粗磨+A精磨）2 =（1.5+0.6+0.3+0.1）2 =mm （2）、連桿鑄造出來的總的厚度為H=43+=mm 1.6.2確定工序尺寸及其公差 （根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》 表2—29 表2—34） 1）、大頭孔各工序尺寸及其公差（鍛造出來的大頭孔為81 mm） 工序名稱 工序基本余量 工序經(jīng)濟(jì) 精度 工序尺寸 極限尺寸 表面粗糙度 精鏜 0.4 81+0.021/ 0 81 1.6 粗鏜 2 80.6 80.6 12.5 擴(kuò)孔 5 78.6 78.6 2）、小頭孔各工序尺寸及其公差 （根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》 表2—29表2—30） 工序名稱 工序基本余量 工序經(jīng)濟(jì)精度 工序尺寸 最小極限尺寸 表面粗糙度 精鏜 0.2 1.6 鉸 0.2 6.4 鉆 鉆至 12.5 1.7 各項(xiàng)加工數(shù)據(jù)的計(jì)算 1、 加工小頭孔 (1) 鉆小頭孔 選用鉆床Z3080 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—38(41)選取數(shù)據(jù) 鉆頭直徑D = 19.6 mm 切削速度V = 0.99 mm 切削深度ap = 10 mm 進(jìn)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(jī)床選取n = 1000 r/min 則實(shí)際鉆削速度V = Dn/（1000×60） = 1.04 m/s (2) 鉸小頭孔 選用鉆床Z3080 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—81選取數(shù)據(jù) 鉸刀直徑D = 30 mm 切削速度V = 0.22 m/s 切削深度ap = 0.10 mm 進(jìn)給量f = 0.8 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 140 r/min 根據(jù)表3.1—31 按機(jī)床選取n = 200 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.32 m/s 2 、銑大頭兩側(cè)面 選用銑床X62W 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—77(88)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 20 mm 切削速度V = 0.64 m/s 銑刀齒數(shù)Z = 3 切削深度ap = 2.5 mm af = 0.10 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 611 r/min 根據(jù)表3.1—74 按機(jī)床選取n=750 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.78 m/s 3 、銑開連桿體和蓋 選用銑床X62W 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—79(90)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.34 m/s 切削寬度ae = 3 mm 銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 2 mm af = 0.015 mm/r d = 40 mm 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 103 r/min 根據(jù)表3.1—74 按機(jī)床選取n=750 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.47 m/s 4 粗锪連桿兩螺栓底面 選用鉆床Z3025 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—67選取數(shù)據(jù) 锪刀直徑D = 28 mm 切削速度V = 0.2 m/s 锪刀齒數(shù)Z = 6 切削深度ap = 3 mm 進(jìn)給量f = 0.10 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 50.9 r/min 根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 750 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.94 m/s 5 銑15槽 選用銑床X62W 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—90選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.31 m/s 銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 2 mm 切削寬度ae = 0.5 mm af = 0.02 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 94 r/min 根據(jù)表3.1—74 按機(jī)床選取n=100 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.33 m/s 6 磨結(jié)合面 選用磨床M7130 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—170選取數(shù)據(jù) 砂輪直徑D = 40 mm 切削速度V = 0.330 m/s 切削深度ap = 0.1 mm 進(jìn)給量fr0 = 0.006 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 157 r/min 根據(jù)表3.1—48 按機(jī)床選取n = 100 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.20 m/s 7 、磨連桿蓋結(jié)合面 選用磨床M7350 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—170選取數(shù)據(jù) 砂輪直徑D = 40 mm 切削速度V = 0.330 m/s 切削深度ap = 0.1 mm 進(jìn)給量fr0 = 0.006 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 157 r/min 根據(jù)表3.1—48 按機(jī)床選取n = 100 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.20 m/s 8 鉆鉸螺栓孔 選用鉆床Z3025 a)鉆鉸螺栓孔 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—38（41）選取數(shù)據(jù) 切削速度V = 0.99 m/s 切削深度ap = 5 mm 進(jìn)給量f = 0.08 mm/r 鉆頭直徑D = 11.8 mm 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 1910 r/min 根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 910 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.99 m/s b）鉸螺栓孔 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—81選取數(shù)據(jù) 鉸刀直徑D = 12 mm 切削速度V = 0.22 m/s 切削深度ap = 0.10 mm 進(jìn)給量f = 0.2 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 140 r/min 根據(jù)表3.1—31 按機(jī)床選取n = 200 r/min 則實(shí)際切削速度V =Dn/（1000×60） = 0.127 m/s (3) 從連桿蓋上方給螺栓孔口倒角 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—67選取數(shù)據(jù) 切削速度V = 0.2 m/s 切削深度ap = 3 mm 進(jìn)給量f = 0.10 mm/r Z = 8 根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 750 r/min 9 、粗鏜大頭孔 選用鏜床T618 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑D = 80.6 mm 切削速度V = 0.16 m/s 進(jìn)給量f = 0.30 mm/r 切削深度ap = 3.0 mm 則主軸轉(zhuǎn)速n = 000v/D = 47 r/min 根據(jù)表3.1—41 按機(jī)床選取n = 800 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.72 m/s 10 、大頭孔兩端倒角 選用機(jī)床X62W 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—67選取數(shù)據(jù) 切削速度V = 0.2 m/s 切削深度ap = 3 mm 進(jìn)給量f = 0.10 mm/r Z = 8 根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 750 r/min 11、精磨大頭兩平面（先標(biāo)記朝上） 選用磨床M7130 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—170選取數(shù)據(jù) 切削速度V = 0.413 m/s 切削深度ap = 0.10 mm 進(jìn)給量f = 0.006 mm/r 12 、精鏜小頭孔 選用鏜床T2115 （2）根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑D = 16 mm 切削速度V = 3.18 m/s 進(jìn)給量f = 0.10 mm/r 切削深度ap = 1.0 mm 根據(jù)表3.1—39 按機(jī)床選取n = 2000 r/min 13 、精鏜大頭孔 選用鏜床T2115 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑D = 65.4 mm 切削速度V = 0.20 m/s 進(jìn)給量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 1 mm 根據(jù)表3.1—39 按機(jī)床選取n = 1000 r/min 14 、小頭孔兩端倒角 選用機(jī)床X62W 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—67選取數(shù)據(jù) 切削速度V = 0.2 m/s 切削深度ap = 3 mm 進(jìn)給量f = 0.10 mm/r Z = 8 根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 750 r/min 1.8 連桿的檢驗(yàn) 連桿在機(jī)械加工中要進(jìn)行中間檢驗(yàn)，加工完畢后要進(jìn)行最終檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目按圖紙上的技術(shù)要求進(jìn)行。 1.8.1 觀察外表缺陷及目測(cè)表面粗糙度 1.8.2 檢查主要表面的尺寸精度 用量缸表，在大頭孔內(nèi)分三個(gè)斷面測(cè)量其內(nèi)徑，每個(gè)斷面測(cè)量兩個(gè)方向，三個(gè)斷面測(cè)量的最大值與最小值之差的一半即圓柱度。 1.8.3檢驗(yàn)主要表面的位置精度 其中大，小頭孔軸心線在兩個(gè)互相平行垂直的方向的平行度用專用量具進(jìn)行檢測(cè)。 1.8.4 連桿螺釘孔與結(jié)合面垂直度的檢驗(yàn) 制做專用垂直度檢驗(yàn)心軸，其檢測(cè)心軸直徑公差，分三個(gè)尺寸段制做，配以不同公差的螺釘，檢查其接觸面積，一般在90%以上為合格，或配用塞尺檢測(cè)，塞尺厚度的一半為垂直度公差值。 第二章 工裝設(shè)計(jì) 2.1 鉆2-Φ12.5孔夾具設(shè)計(jì) 由連桿工作圖可知，工件材料為T450-10，年產(chǎn)量20萬件。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，需設(shè)計(jì)一套鉆2-Φ12.5孔夾具，刀具為高速麻花鉆。 2.1.1夾具的問題注意 本夾具主要作來鉆2-Φ12.5孔，2-Φ12.5與大頭孔軸心線有尺寸精度要求，剖分面與螺栓孔有垂直度要求和剖分面的平面度要求。由于本工序是主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 2.1.2 夾具設(shè)計(jì) 1) 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，在銑剖分面之前，連桿的兩個(gè)端面、小頭孔及大頭孔的兩側(cè)都已加工，且表面粗糙要求較高。為了使定位誤差為零，按基準(zhǔn)重合原則選Φ81小頭孔與連桿的端面為基準(zhǔn)。連桿上蓋以基面（無標(biāo)記面）、凸臺(tái)面及側(cè)面定位，連桿體以基面和小頭孔及側(cè)面定位，均屬于完全定位。 2) 夾緊方案 由于零件小，所以采用開口墊圈的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，裝卸工件方便、迅速。 3) 夾具體設(shè)計(jì) 夾具體的作用是將定位、夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機(jī)床上，加工時(shí)，能承受一部分切削力。夾具體圖如圖： 夾具體為鑄造件，安裝穩(wěn)定，剛度好，但制造周期較長。 4) 切削力及夾緊力的計(jì)算 切削力的計(jì)算：，由《組合機(jī)床》（表7-24）得： P===1902.538N 夾緊力的計(jì)算：由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》（表1-2-25）得： 用扳手的六角螺母的夾緊力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夾緊力：W0=5380N 由于夾緊力大于切削力，即本夾具可安全使用。 定位誤差的計(jì)算: 由加工工序知，加工面為連桿的剖分面。剖分面對(duì)連接螺栓孔中心線有垂直度要求（垂直度允差0.08）；對(duì)連桿體小頭孔有中心距1900.1要求；對(duì)剖分面有0.025的平面度要求。所以本工序的工序基準(zhǔn)：連桿上蓋為螺母座面，連桿體為小頭孔中心線，其設(shè)計(jì)計(jì)算如下： （1）確定定位銷中心與大頭孔中心的距離及其公差。此公差取工件相應(yīng)尺寸的平均值，公差取相應(yīng)公差的三分之一（通常取1/5~1/3）。故此尺寸為190.30.010。 （2）確定定位銷尺寸及公差 本夾具的主要定位元件為一固定銷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不便于更換。該定位銷的基本尺寸取工件孔下限尺寸Φ19.8。公差與本零件在工作時(shí)與其相配孔的尺寸與公差相同，即為Φ19.8。 （3）小頭孔的確定 考慮到配合間隙對(duì)加工要求中心距1900.1影響很大，應(yīng)選較緊的配合。另外小頭孔的定位面較短，定位銷有錐度導(dǎo)向，不致造成裝工件困難。故確定小頭定位孔的孔徑為Φ19.8。 5) 定位誤差分析 ① 對(duì)于連桿體剖分面中心距1900.1的要求，以Φ19.8的中心線為定位基準(zhǔn)，雖屬“基準(zhǔn)重合”，無基準(zhǔn)不重合誤差，但由于定位面與定位間存在間隙，造成的基準(zhǔn)位置誤差即為定位誤差，其值為： ΔDw=δD+δd+Δmin =0.033+0.012+0 =0.045 mm ΔDw－－剖分面的定位誤差 δD――工件孔的直徑公差 δd――定位銷的直徑公差 Δmin――孔和銷的最小保證間隙 此項(xiàng)中心距加工允差為0.2mm,因此工件在加工過程中能夠保證加工精度要求。 ② 連桿上蓋剖分面的尺寸要求，螺母座面（工藝基準(zhǔn)）為加工面的工序基準(zhǔn)，同時(shí)亦為第一定位基準(zhǔn)，對(duì)加工剖分面來說，它與工序基準(zhǔn)的距離及相應(yīng)的平行度誤差只取決于基準(zhǔn)在夾具中位置。因?yàn)楣ば蚧鶞?zhǔn)同時(shí)為定位基準(zhǔn)，即基準(zhǔn)重合，沒有基準(zhǔn)不重合誤差?；鶞?zhǔn)位置誤差為零。所以對(duì)加工剖分面來說，定位誤差為零。即當(dāng)基準(zhǔn)重合時(shí)，造成加工表面定位誤差的原因是定位基準(zhǔn)的基準(zhǔn)位置誤差。 參考文獻(xiàn): [1] 機(jī)械制造工藝學(xué). 鄭本修主編 機(jī)械工業(yè)出版社， [2] 先進(jìn)制造技術(shù) 王隆太主編 機(jī)械工業(yè)出版社 [3] 機(jī)械制造工程專業(yè)英語 章躍主編 機(jī)械工業(yè)出版社 [4] 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 李益民主編 機(jī)械工業(yè)出版社 [5] 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 揚(yáng)可楨 程光蘊(yùn)主編 高等教育出版社`` [6] 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 肖繼德 陳寧平主編 機(jī)械工業(yè)出版社 致 謝 首先衷心感謝張麗萍老師，論文的選題、研究的方向和設(shè)計(jì)內(nèi)容都得到張老師的精心指導(dǎo)與熱情的幫助。張老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的作風(fēng)，豐富的理論知識(shí)給了我很深的啟迪，使我受益匪淺。 我的論文是在你悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，我的每一點(diǎn)進(jìn)步和提高都得益于教授你的指導(dǎo)、鼓勵(lì)、影響和支持；同時(shí)也使我在思維方法、工作作風(fēng)以及學(xué)習(xí)態(tài)度方面得到進(jìn)步。 感謝所有關(guān)心和幫助過我的老師們、同學(xué)們！ 17 第1章 連桿蓋銑削2端面夾具設(shè)計(jì) 1.1設(shè)計(jì)要求 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。下面即為連桿蓋銑削2端面的專用夾具，本夾具將用于臥式雙面銑床BU-166。 本夾具無嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，精度不是主要考慮的問題。 1.2夾具設(shè)計(jì) 1.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對(duì)進(jìn)行加工，準(zhǔn)備采用手動(dòng)夾緊。 由零件圖可知：定位、夾緊方案有： 方案：選底平面和側(cè)面V型塊定位夾緊方式用操作簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)的螺旋機(jī)構(gòu)壓板來夾緊。 通過比較分析滿足要求，孔其加工與孔的軸線間有尺寸公差，選擇外圓和側(cè)面支撐釘來定位，從而保證其尺寸公差要求。 為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。 1.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 刀具：銑刀（硬質(zhì)合金） 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式： 有： 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即： 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)： 由此可得： 所以 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 夾緊力的確定 夾緊力方向的確定 夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。 夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。 (1) 夾緊力作用點(diǎn)的選擇 a. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。 b. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對(duì)加工精度的影響。 c. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面。 (3)夾緊力大小的估算 理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計(jì)算出。但實(shí)際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計(jì)算是個(gè)很復(fù)雜的問題，只能進(jìn)行粗略的估算。 估算的方法：一是找出對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。 估算的步驟： a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。 b.實(shí)際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。 c.校核夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。 夾具的夾緊裝置和定位裝置[1] [2] 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。 僅僅定好位在大多數(shù)場(chǎng)合下，還無法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對(duì)工件進(jìn)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。 夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動(dòng)和震動(dòng)，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時(shí)工件的定位是在夾緊過程中實(shí)現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。 一般夾緊裝置由動(dòng)源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機(jī)構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。 考慮到機(jī)床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時(shí)的具體切削量決定采用手動(dòng)夾緊。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實(shí)際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。 典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)： （1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； （2）擴(kuò)力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； （5）夾緊動(dòng)作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊，通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板。達(dá)到夾緊和定心 工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊。并且移動(dòng)壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動(dòng)壓板，通過精確的圓弧定位，實(shí)現(xiàn)定心。此套移動(dòng)壓板制作簡(jiǎn)單，便于手動(dòng)調(diào)整。通過松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動(dòng)，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對(duì)稱中心在規(guī)定位置上。 查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有： 該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡(jiǎn)圖如下： 圖1.1 移動(dòng)壓板受力簡(jiǎn)圖 由表得：原動(dòng)力計(jì)算公式 即： 由上述計(jì)算易得： 該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)， 由上述計(jì)算易得： 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 1.3定位誤差的分析 為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻(xiàn)[5]可得： ⑴定位誤差 ： 其中： ， ， ， ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 1.4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此設(shè)計(jì)時(shí)，需要更換零件加工時(shí)速度要求快。本夾具設(shè)計(jì)，用移動(dòng)夾緊的大平面定位三個(gè)自由度，固定V型塊定位兩個(gè)自由度，V型塊活動(dòng)定位最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 6