《機械畢業(yè)設計（論文）-連桿粗鏜大頭孔夾具設計【全套的圖紙】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《機械畢業(yè)設計（論文）-連桿粗鏜大頭孔夾具設計【全套的圖紙】（19頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、1.引言 機械加工工藝及夾具設計是在完成了大學的全部課程之后，進行的一次理論聯系實際的綜合運用，鞏固了大學里所學專業(yè)基礎知識和專業(yè)知識，并運用所學的機械設計制造知識，解決機械加工工藝中的實際問題，提高分析問題，解決工程實際問題的能力。畢業(yè)設計是學生在校學習階段的最后一個教學環(huán)節(jié)，也是學生完成工程師基本訓練的重要環(huán)節(jié)。其目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學專業(yè)和基礎理論知識，獨立解決本專業(yè)一般工程技術問題能力，樹立正確的設計思想和工作作風。另外，還可進一步熟悉相關標準和規(guī)范，能夠熟練使用有關設計手冊和熟悉編寫技術文件盒和設計說明書，進一步培養(yǎng)和提高科技寫作的能力。 全套圖紙，加153893706

2、 機械加工工藝是實現產品設計，保證產品質量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產準備，計劃調度、加工操作、生產安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據，也是企業(yè)上品種、上質量、上水平，加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。然而夾具又是制造系統的重要組成部分，工藝對夾具的要求也會提高，專用夾具、成組夾具、組合夾具和隨行夾具都朝著柔性化、自動化、標準化、通用化和高效化方向發(fā)展以滿足加工要求。因此，好的夾具設計可以提高產品勞動生產率，保證和提高加工精度，降低生產成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求，企業(yè)對夾具的設

3、計及制造提出了更高的要求。所以對機械的加工工藝及夾具具有十分重要的意義建議。 2. 生產綱領，確定生產類型計算 生產綱領的大小對生產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.零件生產綱領可按下式計算. N=Qn(1+a%)(1+b%) N-------生產綱領 Q--------生產臺數 n--------零件數量 a%------備品率 b%-------廢品率 N=5000(1+10%)(1+2%)=5610 根據生產類型與生產綱領的關系查閱參考文獻,確定其生產類型為大量生產.大量生產的工

4、藝特征如下: (1) 零件的互換性:具有廣泛的互換性,少數裝配精度較高處,,采用分組裝配法和調整法. (2) 毛坯的制造法和加工余:廣泛采用金屬模型機器制造型,模鍛或其他有效方法.毛坯精度高,加工余量小. (3) 機床設備及其布置形式:廣泛采用有效專用機床及自動機床,按流水線和自動排列設備. (4) 工藝裝備:廣泛采用高效夾具,復合刀具,專用量具或自動檢驗裝置,靠調整法達到精度要求. (5) 對工人的技術要求:對調整工的技術水平要求高,對操作的技術水平要求較低. (6) 工藝文件:有工藝過程卡或工序卡,關鍵工序要調整卡和檢驗卡. (7) 成本:較低. (8) 生產率:高. (

5、9) 工人勞動條件:較好。 3. 零件的工藝分析 3.1零件的作用 該零件的主要作用是在機構運動中起到支承作用. 分析零件圖可知，連桿的兩端面均要求切削加工，該零件除主要工作表面（連桿兩端面、的槽、孔、孔）外其余加工表面加工精度較低，通過銑削，鉆床的粗加工就可以達到， 雖然主要工作表面加工精度相對較高，但也可以在正常的生產條件下，采用較經濟的方法保質保量的加工出來。由此可見，該零件的公藝性較好。 3.2分析零件的結構工藝性及加工要求 3.2.1零件的結構工藝分析主要應考慮以下幾個方面: （1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求應經濟合理； （2）各加工表面的幾何形狀應

6、盡量簡單； （3）有相互位置要求的表面應盡量在一次裝夾中加工 3.2.1零件加工要求分析: ①Φ28H7孔及兩端面. ②Φ10H9兩端面. ③鉆、擴、鉸Φ10H9孔及Φ11孔. 要求：Φ10H9孔與Φ28H7孔的距離為（80±0.2）mm；平行度為0.3mm. Φ11孔與Φ28H7孔的距離為（15±0.25）mm. Φ11孔與端面K距離為14mm。 ④槽.要求：槽寬9.5mm，中心對稱分布，單邊尺寸為4.75mm. 根據零件分析，為保證精度要求，設立③的鉆模夾具： 使用夾具前已加工表面為： ①Φ28H7孔及兩端面. ②Φ10H9兩端面. 本工序使用機床為Z5125立

7、鉆.刀具為通用標準工具. 4.選擇毛坯及毛坯制造方法 4.1選擇毛坯 由零件要求可知，不但要有高的抗拉、壓強度和高的疲勞強度，而且要有足夠的剛性和韌性，選擇材料為45鋼。 45鋼為優(yōu)質碳素結構用鋼，硬度不高易切削加工，模具中常用來做模板，梢子，導柱等，但必須熱處理。45鋼廣泛用于機械制造，這種鋼的機械性能很好。但是這是一種中碳鋼，淬火性能并不好，45鋼可以淬硬至HRC42-46.所以如果需要表面硬度，又發(fā)揮45鋼優(yōu)越的機械性能，常將45鋼表面滲碳淬火，這樣就能得到需要的表面硬度。調質處理后零件具有良好的綜合機械性能，廣泛應用于各種重要的結構零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿，螺

8、栓，齒輪及軸類等。 4.2毛坯制造方法 為增強連桿的強度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯選用鍛件。該零件輪廓尺寸不大，且生產類型數大批生產，為提高生產率和鍛件精度，采用模鍛方法制造毛坯。 模鍛是利用模具使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方法。模鍛與自由鍛相比，具有生產率高，鍛件外形復雜，尺寸精度高，表面粗糙度值小，加工余量小等優(yōu)點，但模鍛件質量受設備能力的限制一般不超過150kg，鍛模制造成本高，模鍛適合中小鍛件的大批量生產。模鍛方法較多，常用的有錘上模鍛。 5. 工藝規(guī)程設計 5.1定位基準的選擇 (1)定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。 a) 精基準的選

9、擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據“基準重合”原則和“基準統一”原則，選擇零件左視圖中的左端面和 孔中心線作為精基準。 b) 粗基準的選擇 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據這個基準選擇原則，選取零件右端面為粗基準。定位基面的選擇 (2)定位基面的選擇是擬定零件的機械加工路線，確定加工方案中首先要做的重要工作?；孢x擇得正確、合理與否，將直接影響工件的加工質量和生產率。 在選擇定位基面時，需要同時考慮以下三個問題： a.以哪一個表面作為加工時的精基面或統一基準，才能保

10、證加工精度，使整個機械加工工藝過程順利地進行? b.為加工上述精基面或統一基準，應采用哪一個表面作為粗基面? c.是否有個別工序為了特殊的加工要求，需要采用統一基準以外的精基面? 精基面的選擇：根據精基面的選擇原則，選擇精基面時，首先應考慮基準重合的問題，即在可能的情況下，應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準。 ? ? 在連桿機械加工工藝過程中，大部分工序選用連桿的一個指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭孔處指定一側的外圓面作為另一基面。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。這樣就使各工序的定位基準統一起來，減少定位誤差。 5.2連桿零件

11、表面加工方法的選擇 零件各表面加工方法和方案的選擇，首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，還須考慮生產率和經濟性方面的要求，在選擇時，應根據各種加工方法的特點及其經濟加工精度和表面粗糙度，結合零件的特點和技術要求，慎重決定。 本零件的加工面有：大小頭孔兩端面，小頭孔外圓，大小頭孔，十字形槽，大小孔端槽及螺紋孔。 5.3制定工藝路線 制定工藝路線主要是確定加工方法和劃分加工階段。 （1）選擇加工方法應以零件加工表面的技術條件為依據，主要是加工面的尺寸精神、形狀精度、表面粗糙度、并綜合考慮各方面工藝因素的影響。一般是根據主要表面的技術條件先確定終加工方法，接著再確定一系列準備工

12、序的加工方法，然后再確定其他次要表面的加工方法。 （1） 在各表面加工方法選定以后，就需進一步考慮這些加工方法在工藝路線中的大致順序，以定為基準面的加工為主線，妥善安排熱處理工序及其他輔助工序。 （2） 排加工路線圖標。 當生產批量不同時零件的工藝路線也會有較大的差別，先在列出連桿零件大量生產時的工藝路線。 工藝路線： 工序1：鍛造 工序2：正火 工序3：以Φ28孔左端面為基準，粗銑、半精銑Φ28孔右端面，粗銑、半精銑Φ10孔右端面 工序4：以Φ28孔右端面為基準，精銑、半精銑Φ28孔左端面及Φ10孔左端面符圖 工序5：以Φ28孔右端面為基準，鉆擴鉸Φ28孔符圖，并保證垂直度

13、 工序6：鉆Φ11孔，鉆鉸Φ10孔 工序7：以Φ28孔中心為基準，粗銑、半精銑Φ11孔端面符圖 工序8：粗銑、半粗銑槽 工序9：檢驗各尺寸是否附圖 工序10：入庫 5.4確定機械加工余量及毛坯尺寸，設計毛坯圖 機械加工余量的概念： 總余量：在由毛坯變?yōu)槌善返倪^程中，在某加工表面上切除的金屬層的總厚度。 工序余量：完成一個工序中某一個表面所需要切除的金屬層厚度。 公稱余量：前工序的基本尺寸與本工序基本尺寸之差，通常所說的加工余量及查表所得加工余量均是公稱余量。 工序余量公差：本工序最大余量與最小余量之差。 影響機械加工余量的因素： 前工序（或毛坯）加工后的表面

14、粗糙幅及表面缺陷層。 前工序（或毛坯）的尺寸公差。 “杠桿”零件材料為45鋼，毛坯質量約為0.45千克，生產類型為大量生產，采用模鍛毛坯。根據上述資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： （1）Φ28孔、Φ11孔兩端面。 查《機械制造工藝設計簡明手冊》，他們的表面粗糙度均為3.2，要求粗加工和半精加工，此時單邊余量Z=2mm可滿足加工要求。 （2）Φ28H7孔、Φ10H9孔、Φ11孔 根據孔的精度要求及直徑大小，參照《機械制造工藝設計簡明手冊》，確定工序尺寸及余量為：Φ28H7孔:鉆孔至Φ26mm 擴孔至Φ27.8mm 2Z=0.2mm

15、 粗鉸至Φ27.94mm 2Z=0.14mm 精鉸至Φ28H7 2Z=0.06mm Φ10H9孔：鉆孔至Φ9.8mm 鉸孔至Φ10H8 2Z=0.2mm Φ11孔： 鉆孔至Φ10.2mm 擴孔至Φ11mm 2Z=0.8mm （3）槽 根據粗糙度是3.2，查手冊，可得粗銑單邊余量Z=0.75，精銑達尺寸要求 6.機床夾具定位夾緊方案 6.1定位方案的選擇 （1）.根據零件圖，連桿零件的大小頭孔有一端面（即右端面）

16、在一個平?面上，因此可以同時加工出來，但另一端面（即左端面）不在一個平面上，這對作為定位基準面來說是不利的。因此，在加工時需主意其定位方案的合理性。 （2）. 小頭孔外圓作為基面，所以小頭孔外圓表面的加工安排得比較早。 在小頭孔與大頭孔作為定位基面前的加工工序且鉆孔、擴孔、鉸孔，這些工序對于加工后的孔與孔的平行度不易保證，有時會影響到后續(xù)工序的加工精度，因此，在加工時應注意，選用合理的定位方案。 （3）. 在第一道工序中，工件的各個表面都是毛坯表面，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，則對加工精度會有很大影響，因此第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，

17、對于整個工藝過程的加工精度常有深遠的影響。連桿加工就是如此。在粗銑中工件如何定位呢？一個方法是以毛坯端面定位，在側面和端部夾緊，粗銑一個端面后，翻身，以銑好的面定位，銑另一個毛坯面。但是由于毛坯表面 不平整，連桿的剛性差，定位夾緊時工件可能變形，粗銑后端面似乎平整了，一放松，工件又恢復變形，影響后續(xù)工序的定位精度 圖6-1所示為連桿零件圖樣。 零件本工序的加工要求分析 ① 鉆、擴、鉸Φ10H9孔及Φ11孔. ② Φ10H9孔與Φ28H7孔的距離為（80±0.2）mm；平行度為0.3mm. ③ Φ11孔與Φ28H7孔的距離為（15±0.25）mm. ④ Φ11孔與端面K距離為14mm

18、。 本工序前已加工的表面如下。 ① Φ28H7孔及兩端面。 ② Φ10H9兩端面。. 圖6-1 ③ 本工序使用機床為Z5125立鉆。刀具為通用標準工具。 端外緣毛坯面一側為防轉定位面，限制六個自由度。這一定位方案，由于尺寸880+0.5mm公差大，定位不可靠，會引起較大的定位誤差。如圖6-2（a）所示。 以孔Ф28H7孔及端面K定位，以Ф11孔外緣毛坯一側為防轉定位面。限制工件六個自由度。為增加剛性，在Ф10H9的端面增設一輔助支承。如圖6-2（b）所示。 比較上述兩種定位方案，初步確定選用圖6-2（b）所示的方案 6.2選擇定位元件 （1）.選擇帶臺階

19、面的定位銷，作為以Ф28H7孔及其端面的定位元件，如圖6-3所示。定位副配合取Ф28。 圖6-3 （2）選擇可調支承釘為Ф11孔外緣毛坯一側防轉定位面的定位元件，如圖6-4（a）所示.也可以選擇如圖6-4（b）所示移動V形塊?？紤]結構簡單，現選用圖6-4（a）所示結構。 圖6-4 6.3定位誤差計算 （1）.加工Ф10H9孔時孔距尺寸（80±0.2）mm的定位誤差計算。 由于基準重合，故rB=0. 基準位移誤差為定位孔（Ф38+0.0210mm）與定位銷（Ф28mm）的最大間隙，故rv=(0.021+0.007+0.013）mm=0.041mm. rD=rB+rv

20、=(0+0.014)mm=0.014mm

21、案和夾緊方式 參考夾具資料，采用M12螺桿在Ф28H7孔上端面夾緊工件。根據生產類型，此夾具的夾緊機構不宜復雜，采用螺旋夾緊方式。 （1）加工Φ10H9時受力分析如圖6-5所示，加工時，鉆削軸向力F與夾緊力F1同向，作用在定位支承上，而鉆削扭距T1則有使工件緊靠于可調支承之勢，所用鉆頭直徑小，切削力矩不大。因此，對加工此孔來說，夾緊是可靠的，不必進行夾緊力校核。 圖6-5 加工Φ10H9孔時工件受力圖 圖6-6 加工Φ11孔時工件受力圖 （2）加工Φ11孔時受力分析如圖6-6所示，加工時，鉆削軸向力F有使工件繞O點旋轉的趨勢，而鉆削扭矩T

22、2又有使工件翻轉的趨勢，為防止上述兩種趨勢的發(fā)生，夾具的夾緊機構具有足夠的夾緊力和摩檫力矩，為此需進行夾緊的校核。 1）鉆削軸向力F F=9.81Cd 設f=0.25mm，已知d0=11mm其余參數查文獻[5]得： F=9.81×61.2×11×0.250.7×0.866=2167.15（N） 2）鉆削力距T2 T=9.81=9.81×0.0311×11×0.25×0.866=9.866（N·m） 3）使工件轉動的轉距T3和使工件翻轉的力距M0 由圖4-7知 T3=FL M0=F0L1 式中：F0為翻轉力，F0=T2/L1，L1為翻轉力臂，L1=

23、L=d0/2—D0/2 得T3=FL=2167.15×0.015=32.51（N·m） M0=F0L1=9.866/0.011（0.015+0.011/2-0.040/2）=0.48（N·m） 4）防轉夾緊力F3和防轉夾緊力F3 根據力學平衡原理，由圖6-6知： F3fr+2Fnfr≥KT3 F3D/2≥FM0 其中，r為當量摩檫半徑，查表3-3得： r=1/3(D1-D3/D1-D)=1/3(0.04-0.028/0.04-0.028)=0.018(mm) 得 F3=KT3/2rf=1.5×32.51/2×0.018×0.15=9.3

24、0.56(N) F3=2KM0/D=2×1.5×0.48/0.028=51.42(N) 5)夾緊機構產生的夾緊為F3。 根據初步選用螺栓直徑為M12mm,由參考文獻[9]查得，采用M12的螺栓十，許用夾緊力F3=5800N。F3〈F3”，顯然M12螺栓無法滿足要求。現改用M16螺栓，許用夾緊力F3=10500N，F3〉F3”。M16螺栓可滿足夾緊要求，同時，M16螺母的最大直徑也小于定位孔Φ28H7的尺寸，不妨礙工件的裝卸。 6.5.確定引導元件（鉆套的類型及結構尺寸） （1）.對Ф10H9孔，為適應鉆、鉸選用快換鉆套。 主要尺寸由《機床夾具零、部件》國家標準GB/T2263-

25、80、GB/T2265-80選取。鉆孔時鉆套內徑Ф10mm、外徑Ф15mm；襯套內徑Ф15mm、襯套外徑Ф22mm。鉆套端面至加工面的距離取8mm. 麻花鉆選用Ф9.8mm. （2）對Ф11孔，鉆套采用快換鉆套，鉆孔時鉆套內徑Ф11mm、外徑Ф18mm；襯套內徑Ф18mm，外徑Ф26mm；鉆套端面至加工面間的距離取12mm。 麻花鉆選用Ф10.8 mm 各引導元件至定位元件間的位置尺寸分別為（15±0.03）mm和（18±0.05）mm；各鉆套軸線對基面的直度允差為0.02mm。 6.6夾具精度分析與計算 由圖6-2可知，所設計夾具需保證的加工要求有：尺寸（15±0.25）mm；尺

26、寸（80±0.2）mm；尺寸14mm及Ф10H9孔和Ф28H7孔軸線平行度允差0.3mm等四項。除尺寸14mm，因精度要求較低不必進行驗算外，其余三項精度分別驗算如下。 （1）尺寸（80±0.2）mm的精度校核。 定位誤差?D,由前已計算，已知?=0.041mm。 定位元件對底面的垂直度誤差?=0.03mm。 鉆套與襯套間的最大配合間隙?=0.033mm 襯套孔的距離公差?=0.1mm 麻花鉆與鉆套內孔的間隙x2=0.050mm。 襯套軸線對底面（f）的垂直度誤差?=0.05mm。 mm=0.131mm< 因而該夾具能保證尺寸（80±0.2）mm的加工要求. （2）.尺寸（

27、15±0.25）mm的精度校核。 ?D=0.03mm，?A=0.03mm，?T1=0.033mm. 襯套孔與定位元件的距離誤差?T2=0.06mm. 麻花鉆與鉆套內孔的間隙X2=0.061mm. mm=0.090mm< 因而尺寸（15±0.25）mm能夠保證。 （3）.Ф10H9軸線對Ф25H7軸線的平行度0.3mm的精度校核。 ?D=0.03mm，?A=0.03mm。 襯套對底面（F）的垂直度誤差?T=0.05mm。 mm=0.066mm< 因而此夾具能保證兩孔軸線的平行度要求。 7.繪制夾具總圖 根據已完成的夾具結構草圖，進一步修改結構，完善視圖后，

28、繪制正式夾具總裝圖，如圖6-3所示。 總結 經過兩個月的分析零件、在設計時通過查閱資料使得了解的知識面更廣、范圍更大，在查閱時了解有關機械方面的書，從而切實地感受到機械行業(yè)的范圍涉及面之廣，它能指導實際，理論知識有待實際的檢驗。 經過這次畢業(yè)設計，讓我鞏固了以前所學的知識它的全面性和系統性，使我對機械加工產生了更進一步的興趣，并讓我主觀上認識了加工過程中如何找定位，，也為我以后的工作打下了很好的基礎。這篇畢業(yè)設計雖然已經完成了，但由于本人缺少實際

29、經驗，在實際利用中次設計肯定還存在不少的問題，需要改進。希望老師能給我提點意見和建議從而切實地感受到機械行業(yè)的范圍涉及面之廣，它能指導實際，理論知識有待實際的檢驗，理論知識與實際操作是相輔相成。 參考文獻： [1]王茂元.機械制造技術基礎.北京機械工業(yè)出版社,2007. [2]倪森壽.機械制造工藝與裝備習題集和課程設計指導書.北京化學工業(yè)出版社,2003. [3]陳立德.機械制造技術基礎課程設計.北京高等教育出版社,2009. [4]王穎.機械加工工藝規(guī)程及工藝文件.科技資訊,2008(30)4445. [5]趙志勇,王麗杰.編制機械加工工藝規(guī)程應考慮的幾個問題.農機使用與維修,2002(4). [6]冀天佑.材料加工工藝.北京清華大學出版社,2009. [7]倪森壽.機械制造工藝與裝備.北京化學工業(yè)出版社,2002. [8]周桂連.機械制造技術.西安西安電子科技大學出版社,2009 [9]主編：《機床夾具手冊》 上海：上?？茖W技術出版社，1990 19