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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 羅 飛 學(xué) 號 05208319 2012 年 1 月 13 日 一 機床夾具的概念 機床夾具是機床上用以裝夾工件 和引導(dǎo)刀具 的一種裝置 其作用是將工件定位 以使工件獲得相對于機床和刀具的正確位置 并把工件可靠地夾緊 裝夾 定位 夾緊 二 機床夾具的分類 2 1 按專門化程度分類 2 1 1 通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標準化的 在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具 例如 車 床上三爪卡盤和四爪單動卡盤 銑床上的平口鉗 分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等 這類夾具一 般由專業(yè)工廠生產(chǎn) 常作為機床附件提供給用戶 其特點是適應(yīng)性廣 生產(chǎn)效率低 主 要適用于單件 小批量的生產(chǎn)中 2 1 2 專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計的夾具 其特點是結(jié)構(gòu)緊湊 操 作迅速 方便 省力 可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率 但設(shè)計制造周期較長 制 造費用也較高 當產(chǎn)品變更時 夾具將由于無法再使用而報廢 只適用于產(chǎn)品固定且批 量較大的生產(chǎn)中 2 1 3 通用可調(diào)夾具和成組夾具 其特點是夾具的部分元件可以更換 部分裝置可以調(diào)整 以適應(yīng)不同零件的加工 用于相似零件的成組加工所用的夾具 稱為成組夾具 通用可調(diào)夾具與成組夾具相比 加工對象不很明確 適用范圍更廣一些 2 1 4 組合夾具 組合夾具是指按零件的加工要求 由一套事先制造好的標準元件和部件組裝而成的 夾具 由專業(yè)廠家制造 其特點是靈活多變 萬能性強 制造周期短 元件能反復(fù)使用 特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn) 2 1 5 隨行夾具 隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具 該夾具既要起到裝夾工件的作用 又要與 工件成為一體沿著自動線從一個工位移到下一個工位 進行不同工序的加工 2 2 按使用的機床分類 由于各類機床自身工作特點和結(jié)構(gòu)形式各不相同 對所用夾具的結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地提出 了不同的要求 按所使用的機床不同 夾具又可分為 車床夾具 銑床夾具 鉆床夾具 鏜床夾具 磨床夾具 齒輪機床夾具和其他機床夾具等 2 3 按夾緊動力源分類 根據(jù)夾具所采用的夾緊動力源不同 可分為 手動夾具 氣動夾具 液壓夾具 氣 液夾具 電動夾具 磁力夾具 真空夾具等 在車床上用來裝夾工件的裝置稱為車床夾具 數(shù)控車床的夾具與苷通車床的夾具相 同 車床夾具可分為通用夾具和專用夾具兩大類 通用夾具是指能夠裝夾兩種或兩種以 上工件的同一類夾具 例如 車床的三爪卡盤 四爪卡盤 彈簧夾套和通用芯軸等 專 用夾具是專門為加丁某一指定千件的某一下序而設(shè)計的夾具 2 3 1 三爪卡盤 三爪卡盤是最常用的車床通用夾具 機床三爪卡盤最大的優(yōu)點是可以自動定心 裝 夾迅速 方便 夾持范圍大 但定心精度存在誤差 不適于同軸度要求高的工件的二次 裝夾 三爪卡盤常見的有機械式 液壓式 電動式 3 種 2 3 1 軟爪 軟爪是一種具有機床切削性能的夾爪 通常三爪卡盤為保證剛度和耐用度要進行熱 處理 硬度較高 很難鉑常用刀具切削 軟爪是為適應(yīng)被加工工件特別制造的 其表面 可加工 加于軟爪時要注意以下幾方面的問題 1 軟爪要在與使用時相同的夾緊狀態(tài)下加工 以免在加工過程中松動和由于反向間 隙而引起定心誤差 加工軟爪內(nèi)定位表面時 要在軟爪尾部夾緊一段適當?shù)陌袅?以削 除卡盤端面螺紋的間隙 2 當被機床加工工件以外圓定位時 軟爪內(nèi)圓直徑與工件外圓直徑相同 略小更好 其目的是削除夾盤的定位間隙 增加軟爪與工件的接觸面積 要注意兩點 如果軟爪內(nèi) 徑大于丁件外徑 則會導(dǎo)致軟爪與丁件形成 3 點接觸 此種情況接觸面積小 夾緊牢固 程度差 應(yīng)盡量避免 軟爪內(nèi)徑過小 會形成 6 點接觸 一方面會在被加工表面留下壓 痕 同時也會使軟爪接觸面變形 3 四爪卡盤 四爪卡盤適用于機床裝夾形狀不規(guī)則或大型工件 夾緊力較大 裝夾精度較高 不 受磨損的影響 但裝夾不如三爪自動定心卡盤方便 4 其他 對于一些外形復(fù)雜 不規(guī)則的機床異形工件 必須使用花盤 角鐵或裝夾在專用夾 具上機床加工 花盤 是鑄鐵材料 用螺紋或定位形式直接裝在車床主軸上 它的工作平面與主軸 軸線垂直 平面度誤差小 表面粗糙度 R I 6Um 角鐵 角鐵又叫彎板 是鑄鐵材 料 它有兩個相互垂直的平面 表面粗糙度 R 1 6um 并有較高的垂直精度 三 機床夾具的組成 3 1 定位元件 它與工件的定位基準相接觸 用于確定工件在夾具中的正確位置 從而保證加工時 工件相對于刀具和機床加工運動間的相對正確位置 3 2 夾緊裝置 用于夾緊工件 在切削時使工件在夾具中保持既定位置 3 3 對刀 引導(dǎo)元件或裝置 這些元件的作用是保證工件與刀具之間的正確位置 用于確定刀具在加工前正確位 置的元件 稱為對刀元件 如對刀塊 用于確定刀具位置并導(dǎo)引刀具進行加工的元件 稱為導(dǎo)引元件 3 4 連接元件 使夾具與機床相連接的元件 保證機床與夾具之間的相互位置關(guān)系 3 5 夾具體 用于連接或固定夾具上各元件及裝置 使其成為一個整體的基礎(chǔ)件 它與機床有關(guān) 部件進行連接 對定 使夾具相對機床具有確定的位置 3 6 其它元件及裝置 有些夾具根據(jù)工件的加工要求 要有分度機構(gòu) 銑床夾具還要有定位鍵等 以上這些組成部分 并不是對每種機床夾具都是缺一不可的 但是任何夾具都必須有定 位元件和夾緊裝置 它們是保證工件加工精度的關(guān)鍵 目的是使工件定準 夾牢 四 機床夾具的功用 4 1 能穩(wěn)定地保證工件的加工精度 用夾具裝夾工件時 工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證 不受工人技術(shù) 水平的影響 使一批工件的加工精度趨于一致 4 2 能減少輔助工時 提高勞動生產(chǎn)率 使用夾具裝夾工件方便 快速 工件不需要劃線找正 可顯著地減少輔助工時 工 件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性 可加大切削用量 可使用多件 多工位裝夾工件 的夾具 并可采用高效夾緊機構(gòu) 進一步提高勞動生產(chǎn)率 4 3 能擴大機床的使用范圍 實現(xiàn)一機多能 根據(jù)加工機床的成形運動 附以不同類型的夾具 即可擴大機床原有的工藝范圍 例如在車床的溜板上或搖臂鉆床工作臺上裝上鏜模 就可以進行箱體零件的鏜孔加工 五 現(xiàn)代機床夾具 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展 市場需求的變化多端及商品競爭的日益激烈 使機械產(chǎn) 品更新?lián)Q代的周期愈來愈短 多品種 小批量生產(chǎn)的比例愈來愈高 為了適用這種形勢 的需要 出現(xiàn)了各種新型夾具 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)在精密化 高效化 柔性化等方面 下面介紹幾 種現(xiàn)代機床夾具 5 1 可調(diào)夾具 可調(diào)夾具分為通用可調(diào)夾具和成組夾具 也稱專用可調(diào)夾具 兩類 它們共同的特點 是 只要更換或調(diào)整個別定位 夾緊或?qū)蛟?即可用于多種零件的加工 從而使多 種零件的單件小批生產(chǎn)變?yōu)橐唤M零件在同一夾具上的 成批生產(chǎn) 產(chǎn)品更新?lián)Q代后 只 要屬于同一類型的零件 就仍能在此夾具上加工 由于可調(diào)夾具具有較強的適應(yīng)性和良 好的繼承性 所以使用可調(diào)夾具可大量減少專用夾具的數(shù)量 縮短生產(chǎn)準備周期 降低 成本 5 1 1 通用可調(diào)夾具 通用可調(diào)夾具的加工對象較廣 有時加工對象不確切 如滑柱式鉆模 只要更換不 同的定位 夾緊 導(dǎo)向元件 便可用于不同類型工件的鉆孔 5 1 2 成組夾具 成組夾具是成組工藝中為一組零件的某一工序而專門設(shè)計的夾具 成組夾具加工的 零件組都應(yīng)符合成組工藝的相似原則 相似原則主要包括以下內(nèi)容 工藝相似 裝夾表 面相似 形狀相似 尺寸相似 材料相似 精度相似 5 2 組合夾具 組合夾具是一種標準化 系列化 通用化程度很高的工藝裝備 我國從 60 年代初開 始推廣使用 目前已基本普及 各城市及各大工廠均有自己的組合夾具站 組合夾具由一套預(yù)先制造好的不同形狀 不同規(guī)格 不同尺寸的標準元件及合件組 裝而成 組合夾具一般是為某一工件的某一工序組裝的專用夾具 也可以組裝成通用可調(diào)夾 具或成組夾具 組合夾具適用于各類機床 組合夾具把專用夾具的設(shè)計 制造 使用 報廢的單向過程變?yōu)榻M裝 擴散 清洗 入庫 再組裝的循環(huán)過程 可用幾小時的組裝代替幾個月的設(shè)計制造周期 從而縮短了 生產(chǎn)周期 節(jié)省了工時和材料 降低了生產(chǎn)成本 還可減少夾具庫房面積 有利管理 組合夾具的元件精度高 耐磨 并且實現(xiàn)了完全互換 元件精度一般為 IT6 IT7 級 用組合夾具加工的工件 位置精度一般可達 IT8 IT9 級 若精心調(diào)整可達 IT7 級 組合夾具的主要缺點是體積大 剛度較差 一次性投資大 成本高 這使組合夾具 的推廣應(yīng)用受到一定限制 5 3 數(shù)控機床夾具 在現(xiàn)代自動化生產(chǎn)中 數(shù)控機床的應(yīng)用已愈來愈廣泛 數(shù)控機床加工時 刀具或工 作臺的運動是由程序控制 按一定坐標位置進行的 數(shù)控機床夾具設(shè)計時應(yīng)注意以下幾點 1 數(shù)控機床夾具上應(yīng)設(shè)置原點 對刀點 2 數(shù)控機床夾具無需設(shè)置刀具導(dǎo)向裝置 這是因為數(shù)控機床加工時 機床 夾具 刀具和工件始終保持嚴格的坐標關(guān)系 刀具與工件間無需導(dǎo)向元件來確定位置 3 數(shù)控機床上常需在幾個方向上對工件進行加工 因此數(shù)控機床夾具應(yīng)是敞開式的 4 數(shù)控機床上應(yīng)盡量選用可調(diào)夾具 拼裝夾具和組合夾具 因為數(shù)控機床上加工的 工件 常是單件小批生產(chǎn) 必須采用柔性好 準備時間短的夾具 5 數(shù)控機床夾具的夾緊應(yīng)牢固可靠 操作方便 夾緊元件的位置應(yīng)固定不變 防止 在自動加工過程中 元件與刀具相碰 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)在精密化 高效化 柔性化等方面 精鏜連桿大小端孔夾具設(shè)計 摘 要 連桿是發(fā)動機運動的主要關(guān)鍵件之一 它工作的穩(wěn)定性 可靠性對發(fā)動機的整機 質(zhì)量至關(guān)重要 質(zhì)量輕 精度高的連桿 有助于降低發(fā)動機的能耗和噪聲 本文在研究 了國外內(nèi)燃機連桿的基礎(chǔ)上 根據(jù)我國發(fā)動機連桿加工的現(xiàn)狀 以及連桿結(jié)構(gòu)的特點和 精度要求 分析了如何對連桿加工基準進行合理選擇 如何確定夾緊力的方向和著力點 如何合理選擇各部位加工方式及工藝流程 給出了各工序加工余量的確定方法 并重點 分析了影響連桿加工精度的主要原因 從對發(fā)動機連桿機械加工工藝過程 加工余量和 工序尺寸的計算 發(fā)動機連桿的鏜孔質(zhì)量和發(fā)動機連桿脹斷工藝等方面進行了深入的分 析和研究 為連桿的生產(chǎn)提供了理論依據(jù) 關(guān)鍵詞 變形 鏜孔夾具設(shè)計 連桿 加工工藝 ABSTRACT Diesel engine connecting rod is the key piece of sports it works the stability reliability is critical to the quality of the diesel engine machine light weight high precision connecting rod help reduce energy consumption and engine noise Based on the study abroad on the basis of engine connecting rods connecting rod according to the status of China diesel engine and link structure characteristics and accuracy analysis of how the baseline of the connecting rod reasonable choice how to determine the direction of clamping force and focus how to choose the parts of processing methods and process shows the method for determining the allowance of the procedure and analyzed the accuracy of the main connecting rod From the diesel engine connecting rod machining process the calculation of allowances and the process dimension the connecting rod bore diesel engine connecting rod expansion of quality and technology and other aspects of off depth analysis and research provided for the connecting rod production theoretical basis Keyword Connecting rod Deformination Processing technology Design of clamping device boring 目 錄 1 序 言 1 2 夾具加工工藝 1 2 1 結(jié)構(gòu)特點 1 2 2 主要技術(shù)要求 2 2 2 1 大 小頭孔的尺寸精度 形狀精度 2 2 2 2 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度 2 2 2 3 大 小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度 2 2 2 4 大 小頭孔兩端面的技術(shù)要求 2 2 2 5 大 小頭 孔中心距 2 2 3 機械加工工藝過程 3 2 4 材料和毛 坯 3 3 夾具設(shè)計 4 3 1 注意事項 5 3 2 夾具設(shè)計 5 3 2 1 定位基準的選擇 5 3 2 2 夾緊方案 5 3 2 3 大 小孔夾具體設(shè)計 5 3 2 4 年生產(chǎn)綱領(lǐng) 5 3 2 5 工時定額的計算 6 3 2 6 切削力及夾緊 力的計算 6 3 2 7 氣缸的選擇和設(shè)計 8 4 結(jié) 論 9 參考文獻 10 致 謝 11 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 1 1 序 言 我們學(xué)完了大學(xué)的基礎(chǔ)課 加工 設(shè)計環(huán)節(jié)的技術(shù)基礎(chǔ)課 各項專業(yè)課之后進行的 這是在進行畢業(yè)設(shè)計之前所必須學(xué)習(xí)的必修課程 并對所學(xué)課程又進行了一次深入的綜 合性的總復(fù)習(xí) 它在我們四年大學(xué)生活中占有非常重要的地位 本次課程設(shè)計意圖在與 培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計機械加工工藝規(guī)程的工程實踐能力 通過這次我將使我們獲得綜合運用所 學(xué)全部課程進行機械制造工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力 并綜合當今社會情況 做出自己 對機械設(shè)計的理解和設(shè)計方向 在設(shè)計的過程中 遇到非常多的問題 并一一在同學(xué) 老師 網(wǎng)絡(luò)上尋求答案 最 終能完成設(shè)計 是得到各位幫助的肯定 這次理論與實際的結(jié)合 大大的提高了我對機械設(shè)計的理解 并對機械設(shè)計有了一 次全新的認識 經(jīng)驗上的欠缺 導(dǎo)致設(shè)計方面能力的限制 水平難以達到標準化 其中 的許多不足 懇請各位老師給予指正 2 夾具加工工藝 2 1 結(jié)構(gòu)特點 連桿是汽車發(fā)動機主要的傳動機構(gòu)之一 它將活塞與曲軸連接起來 把作用于活塞 頂部的膨脹氣體壓力傳給曲軸 使活塞的往復(fù)直線運動可逆的轉(zhuǎn)化為曲軸的回轉(zhuǎn)運動 以輸出功率 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 同時便于在磨損后進行修理和更換 在發(fā)動機工作過程中 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)動機運轉(zhuǎn)均衡 同一發(fā)動機中各連桿的質(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 小頭兩端對稱分布在連桿 中截面的兩側(cè) 考慮到裝夾 安放 搬運等要求 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)動機工作時 依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動 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 運動副 連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來 使活塞的往復(fù)直線運動變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運動 以輸出動力 因此 連桿的加工精度將直接影響發(fā)動機的性能 而工藝的選擇又是直接 影響精度的主要因素 如圖 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 2 2 2 主要技術(shù)要求 該零件為發(fā)動機上的重要組成部分之一 其大頭孔和軸連接 小頭孔通過活塞銷和 活塞連接 將作用于活塞的力傳給曲軸 又受曲軸驅(qū)動面帶動活塞 因此該連桿器將受 到壓縮壓力 縱向彎曲應(yīng)力和拉應(yīng)力 故要求此連桿有較輕的重量 較高的強度 同時 大小頭孔還有較高的耐磨性和互換性 2 2 1 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度 影響到軸瓦的安裝和磨損 甚至引起 燒傷 所以對它也提出了一定的要求 規(guī)定其垂直度公差等級應(yīng)不低于 IT9 大頭孔兩端 面對大頭孔的軸心線的垂直度在 100 mm 長度上公差為 0 08 mm 2 2 2 大 小頭孔兩端面的技術(shù)要求 連桿大 小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同 但從技術(shù)要求是不同的 大頭兩端 面的尺寸公差等級為 IT9 表面粗糙度 Ra 不大于 0 8 m 小頭兩端面的尺寸公差等級為 IT12 表面粗糙度 Ra 不大于 6 3 m 這是因為連桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端 面間有配合要求 而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內(nèi)檔之間沒有配合要求 連桿大頭端 面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面間距離尺寸的公差帶中 這給連桿的加工 帶來許多方便 2 2 3 大 小頭孔的尺寸精度 形狀精度 為了使大頭孔與軸瓦及曲軸 小頭孔與活塞銷能密切配合 減少沖擊的不良影響和 便于傳熱 大頭孔公差等級為 IT6 表面粗糙度 Ra 應(yīng)不大于 0 4 m 大頭孔的圓柱度公 差為 0 012 mm 小頭孔公差等級為 IT8 表面粗糙度 Ra 應(yīng)不大于 3 2 m 小頭壓襯套的 底孔的圓柱度公差為 0 0025 mm 素線平行度公差為 0 04 100 mm 2 2 4 大 小頭孔中心距 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 3 大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比 即影響到發(fā)動機的效率 所以規(guī)定了比較 高的要求 210 0 03 mm 2 2 5 大 小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度 兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會使活塞在汽缸中傾斜 從而造成汽缸壁 磨損不均勻 同時使曲軸的連桿軸頸產(chǎn)生邊緣磨損 所以兩孔軸心線在連桿軸線方向的 平行度公差較小 而兩孔軸心線在垂直于連桿軸線方向的平行度誤差對不均勻磨損影響 較小 因而其公差值較大 兩孔軸心線在連桿的軸線方向的平行度在 100 mm 長度上公差 為 0 04 mm 在垂直與連桿軸心線方向的平行度在 100 mm 長度上公差為 0 06 mm 2 3 機械加工工藝過程 綜上所述 對于連桿的尺寸精度 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 這就給連桿的機械加工帶來了很多困難 必須充分的重 視 在連桿加工中有兩個主要因素影響加工精度 連桿本身的剛度比較低 在外力 切削力 夾緊力 的作用下容易變形 還有就是 連桿是模鍛件 孔的加工余量大 切削時將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力 并引起內(nèi)應(yīng)力重新 分布 因此 在安排工藝進程時 就要把各主要表面的粗 精加工工序分開 即把粗加工 安排在前 半精加工安排在中間 精加工安排在后面 這是由于粗加工工序的切削余量 大 因此切削力 夾緊力必然大 加工后容易產(chǎn)生變形 粗 精加工分開后 粗加工產(chǎn) 生的變形可以在半精加工中修正 半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正 這樣逐 步減少加工余量 切削力及內(nèi)應(yīng)力的作用 逐步修正加工后的變形 就能最后達到零件 的技術(shù)條件 各主要表面的工序安排如下 第一步 粗銑 精銑 粗磨 精磨兩端面 第二步 鉆孔 擴孔 鉸孔 精鏜 小 頭 壓入襯套后再精鏜 最后 擴孔 粗鏜 半精鏜 精鏜 金剛鏜 珩磨 大頭孔 一些次要表面的加工 則視需要和可能安排在工藝過程的中間或后面 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 2 4 材料和毛坯 連桿在工作中承受多向交變載荷的作用 要求具有很高的強度 因此 連桿材料一 般采用高強度碳鋼和合金鋼 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度大為提高 因此 采用粉末冶金的辦法制造連 桿是一個很有發(fā)展前途的制造方法 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 4 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 總之 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 連桿的鍛造工藝過程 是將棒料在爐中加熱至 1140 1200C0 先在輥鍛機上通過四 個型槽進行輥鍛制坯 然后在鍛壓機上進行預(yù)鍛和終鍛 再在壓床上沖連桿大頭孔并切 除飛邊 鍛好后的連桿毛坯需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理 使之得到細致均勻的回火索氏體組織 以改 善性能 減少毛坯內(nèi)應(yīng)力 為了提高毛坯精度 連桿的毛坯尚需進行熱校正 連桿必須經(jīng)過外觀缺陷 內(nèi)部探傷 毛坯尺寸及質(zhì)量等的全面檢查 方能進入機械 加工生產(chǎn)線 3 大 小孔夾具設(shè)計 由連桿工作圖可知 連桿材料為 45 鋼 年產(chǎn)量 25 萬件 根據(jù)指導(dǎo)老師的要求 需 設(shè)計一套精鏜大小端孔夾具 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 夾具圖如圖 1 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 5 圖 1 3 1 注意事項 本夾具主要用來精鏜 70 的大頭孔和 39 的小頭孔 大頭孔的軸心線相對于小頭 孔軸心線有一定的尺寸精度要求 由于本工序是精加工 在加工本道工序時 主要應(yīng)考 慮如何在保證鏜孔精度的前提下提高勞動生產(chǎn)率 降低勞動強度 3 2 夾具設(shè)計 3 2 1 定位基準的選擇 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 基準統(tǒng)一起來 減少了定位誤差 因此 工件以大頭一側(cè)的外表面作主要定位基準面 用支承板限制工件的三個自由度 其中大頭孔用定位銷 假銷 定心定位 限制工件的 兩個自由度 另一小頭孔用錐形銷 假銷 消除工件的一個轉(zhuǎn)動自由度 3 2 2 夾緊方案 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 6 該零件是帶孔的盤狀零件 孔是其設(shè)計基準 為避免由于基準不重合而產(chǎn)生誤差 應(yīng)選孔為定位基準 大小端孔分別用斜楔夾緊機構(gòu) 浮動夾緊機構(gòu)夾緊 為了裝卸工件 方便 采用氣動夾緊工件 當連桿定位夾緊后 再從大小頭孔中抽出 假銷 進行加工 小孔兩側(cè)夾緊裝置 如圖 2 圖 2 3 2 3 夾具體設(shè)計 夾具體的作用是將定位 夾具裝置連接成一體 并能正確安裝在機床上 加工時 能承受一部分切削力 夾具體為鑄造件 安裝穩(wěn)定 剛度好 但制造周期較長 3 2 4 年生產(chǎn)綱領(lǐng) 生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對零件的加工過程和生產(chǎn)組織起著重要的作用 它決定了各個工序 所需的專業(yè)化和自動化程度 決定了所應(yīng)選用的工藝方法和機床設(shè)備 年生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計算 N Qn 1 a b 式中 N 零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng) 件 年 Q 產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng) 臺 年 n 每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)目 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 7 a 該零件的備品率 b 該零件的廢品率 按一年工作日 220 天 一天一班 工作 7 小時 a 取 5 b 取 1 要達到年產(chǎn) 25 萬 件 需要每小時生產(chǎn) 173 件 生產(chǎn)每件所用的操作時間為60 173 0 35min 3 2 5 工時定額的計算 根據(jù) 機械制造工藝設(shè)計手冊 選取數(shù)據(jù) 大頭孔 鏜刀直徑 D 89 5 mm 切削速度 V 0 20 m s 進給量 f 0 2 mm r 切削深度 ap 0 2 mm 按機床選取 n 1000 r min 鏜削工時為 L 38 mm L1 3 5 mm L2 5 mm 基本時間 tj Li fn 0 23 min 輔助時間 0 12 mint輔 小頭孔 鏜刀直徑 D 37 5mm 切削速度 V 3 18 m s 進給量 f 0 10 mm r 切削深度 ap 0 2 mm 按機床選取 n 2000 r min 鏜削工時為 L 38 mm L1 3 5 mm L2 5 mm 基本時間 tj Li fn 0 23 min 輔助時間 0 12 mint輔 3 2 6 切削力及夾緊力的計算 由 金屬機械加工工藝人員手冊 鏜削工作常用符號 T0 機動時間 分 L 切刀行程的長度 毫米 l 加工長度 毫米 l1 切刀的切入長度 毫米 l2 切刀的超出長度 毫米 當加工到定位器 臺階時 l2 0 l3 附加長度 毫米 單件及小批生產(chǎn)的條件下試刀用 t 切削深度 毫米 s 主軸每轉(zhuǎn)切刀的進給量 毫米 n 機床主軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù) 轉(zhuǎn) 分 i 進給次數(shù) d 零件或毛坯的直徑 毫米 v 切削速度 圓周速度 分米 10dnv isLT 0 321ll 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 8 查 組合機床設(shè)計參考圖冊 硬質(zhì)合金鏜刀加工鋼 s 最大 0 75 毫米 轉(zhuǎn)時 求 T Px Pz N 的計算圖 T 765432 875 135 018 26TTKKHBsvt 或 v 76543275 135 018 2 0 vvvstT Px 0 0212 t 1 2 s 0 65 HB 1 5K Px 2 Py 3 57 s 0 75 HB 0 75K Pz 2Kpz N 1026Pz v 式中 v 切削速度 米 分 S 每轉(zhuǎn)進給量 毫米 轉(zhuǎn) Px 軸向力 公斤 t 切削深度 毫米 Py 圓周力 公斤 T 刀具耐用度 分 N 切削功率 千瓦 HB 布氏硬度 刀具 采用硬質(zhì)合金鉆頭 F Cf Ap XF fz Ae Uf z d0 Qf n Wf 所以 F 大 1456N F 小 566N 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) K K1 K2 K3 K4 其中 K1 基本安全系數(shù) 1 5 K2 加工安全系數(shù) 1 1 K3 刀具鈍化系數(shù) 1 1 K4 斷續(xù)切削系數(shù) 1 1 所以 F 大 2906 904N F 小 1130 019N 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 9 3 2 7 氣缸的選擇和設(shè)計 氣缸是氣動夾具的動力部件 常用的有活塞式和薄膜式兩種結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)進氣方 式 它們可分為單向作用和雙向作用 按氣缸的使用和安裝方式 又可分為固定的 搖 擺的和回轉(zhuǎn)的三種 一般氣動夾具 夾緊時活塞桿僅作直線運動 因此多采用固定的氣 缸 為了使位置緊湊 可把氣缸直接嵌入夾具體內(nèi) 但這種氣缸的結(jié)構(gòu)尺寸不能過大 由于鏜削力比較小 因此采用耳座式氣缸夾緊大端孔 嵌入式氣缸夾緊小端孔 缸 體和缸蓋一般用鑄鐵制成 在缸蓋和活塞端部制成圓形和環(huán)形坑 當活塞行至終點時 可以起緩沖作用 防止活塞和缸蓋發(fā)生撞擊 當壓縮空氣進入氣缸內(nèi)無活塞桿一端時 活塞的推力 P 為 NpDP 42 P 壓縮空氣的單位壓力 一般為 4 105Pa 6 105Pa D 活塞的直徑 m 機械效率 取 0 85 0 90 由于鏜孔的切削力相對較小 故分別選用選用 3500N 1500N 的氣缸即可安全工作 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 10 4 結(jié) 論 對于這次夾具設(shè)計的過程 以及成果 讓我對連桿端孔的認識更透徹 在機械加工 工藝方面 有了一定的思維模式 在設(shè)計方面 可以歸納為 1 定位方案的設(shè)計 主要確定工件的定位基準及定位基 面 工件的六點定位原則 定位元件的選用等 2 導(dǎo)向及對刀裝置的設(shè)計 由于本設(shè)計 主要設(shè)計的是精鏜大小端孔夾具 所以主要考慮的是選用鏜模鏜套的類型及排屑問題 以及對刀塊的類型 從而確定鏜套和對刀塊的位置尺寸及公差 3 夾緊裝置的設(shè)計 針 對連桿的加工特點及加工的批量 對連桿的夾緊裝置應(yīng)滿足裝卸工件方便 迅速的特點 所以一般都采用氣動夾緊裝置 4 夾具體設(shè)計 連桿的結(jié)構(gòu)特點是比較小 設(shè)計時應(yīng)注 意夾具體結(jié)構(gòu)尺寸的大小 夾具體的作用是將定位及夾具裝置連接成一體 并能正確安 裝在機床上 加工時能承受一部分切削力 所以夾具體的材料一般采用鑄鐵 另一方面 連桿件外形較復(fù)雜 而剛性較差 且其技術(shù)要求很高 所以適當?shù)倪x擇 機械加工中的定位基準 是能否保證連桿技術(shù)要求的重要問題之一 在連桿的實際加工過 程中 選用連桿的大小頭端面及小頭孔作為主要定位基面 同時選用大頭孔兩側(cè)面作為 一般定位基準 為保證小頭孔尺寸精度和形狀精度 可采用自為基準的加工原則 保證 大小頭孔的中心距精度要求 可采用互為基準原則加工 連桿機械加工路線是圍繞主要加工表面來安排的 連桿加工路線按連桿的分合可以 分為三個程序 連桿體和蓋切開之前的加工為第一程序 為連桿體和蓋的切開加工為第 二個程序 連桿體和蓋合裝后的加工為最后個程序 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 11 參考文獻 1 叢 鳳 廷 組 合 機 床 設(shè) 計 上 海 科 學(xué) 技 術(shù) 出 版 社 1994 2 哈 爾 濱 工 業(yè) 大 學(xué) 機 床 夾 具 設(shè) 計 上 海 科 學(xué) 技 術(shù) 出 版 社 1990 3 顧 崇 衡 機 械 制 造 工 藝 學(xué) 陜 西 科 學(xué) 出 版 社 1995 4 濮 良 貴 機 械 設(shè) 計 高 等 教 育 出 版 社 1996 5 大 連 組 合 機 床 研 究 所 組 合 機 床 設(shè) 計 機 械 工 業(yè) 出 版 社 1978 6 周 開 勤 機 械 零 件 手 冊 高 等 教 育 出 版 社 1994 7 東北重型機械學(xué)院 機床夾具設(shè)計手 冊 上 海 科 學(xué) 技 術(shù) 出 版 1987 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2012 屆畢業(yè)設(shè)計 12 致 謝 這次設(shè)計是在沈貴水教授的悉心指導(dǎo)之下 沈教授為我的設(shè)計提供了非常多的的指導(dǎo) 不管是遇 到什么問題 沈教授都會耐心的教導(dǎo)我克服各種困難 為此 特向沈貴水沈教授致以深深的敬意 老 師您辛苦了 在設(shè)計中 圍繞連桿體大小端孔的設(shè)計步驟進行并力求使結(jié)構(gòu)簡單 便于安裝 調(diào)整和維修 但 由于我知識水平和實踐機會有限 所在設(shè)計過程中對課題的深度和廣度 難免有出現(xiàn)漏洞及不如意之 處 加上時間有限 對整個鏜孔全部設(shè)計還有較多工作做的不是很完整 這都需要在今后的工作中使 自己更加努力學(xué)習(xí) 不斷完善自己 最終不斷促進自己 最后能得出這份完整的畢業(yè)設(shè)計 我很感謝沈老師的無私指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助 并且自己也得到 了很大的鍛煉 對于我以后從事這份工作 有著一份非常寶貴的經(jīng)驗 設(shè)計中難免有不足之處 敬請各位答辯老師多多諒解指正 謝謝 本科畢業(yè)生畢業(yè)論文 設(shè)計 誠信承諾書 畢業(yè)論文 設(shè)計 題目 連桿生產(chǎn)線連桿精鏜大小端孔夾具設(shè)計 學(xué)生姓名 羅飛 專業(yè) 機制 學(xué)號 05208319 指導(dǎo)老師 沈貴水 職稱 教授 所在系別 工程技術(shù)系 誠信承諾 本人慎重承諾和聲明 我承諾在畢業(yè)論文 設(shè)計 活動中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定 恪守 學(xué)術(shù)規(guī)范 在本人的畢業(yè)論文中不剽竊 抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點 思想和成果 不篡改研究數(shù)據(jù) 如有違規(guī)行為發(fā)生 我愿承擔 一切責任 接受學(xué)校的處理 學(xué)生 簽名 年 月 日