第一篇：连杆课程设计说明书
连杆加工夹具设计说明书
目录
1、前言···································································· 2
2、设计任务及工况要求················································ 2
3、连杆零件分析························································ 2
4、设计条件······························································ 3
5、专用夹具的设计······················································ 4
5.1、本夹具的功用······················································· 4
5.2、设计方案分析比较·················································· 4
5.3、夹具工作原理······················································· 6
6、定位误差计算························································ 6
7、夹紧力的计算与强度校核············································ 7
7.1、夹紧力的计算······················································ 7
7.2、强度校核··························································
8、夹具特点及使用说明················································ 8
9、心得体会····························································· 9
10、参考文献···························································· 9
1 铣连杆小头油槽夹具设计说明书
1、前言
连杆在工作过程中，连杆小头油槽收集飞溅的润滑油，并通过连杆小头孔衬套上的小孔将润滑油引导到活塞销上，起到润滑、冷却活塞销和活塞小头孔衬套的作用。因此要求连杆小头油槽不仅要位于连杆小头顶部并铣穿，而且要有一定的对称度;但在整个连杆加工过程中，铣连杆小头油槽并不是一道非常重要的工序。连杆小头油槽加工后形成的表面，在后续的工序中，不会用其做定位或夹紧使用，所以铣连杆小头油槽的加工精度要求不高。
2、设计任务及工况要求
运用所学机械制造工程学等基本理论知识，正确解决连杆在加工时的定位和夹紧问题，选择合理的方案，进行必要的计算，为492Q汽油机连杆的机械加工中的“铣连杆小头油槽”这一工序设计一套专用夹具，努力做到使其具有质优、高效、低成本的特点。
连杆作为汽车发动机的关键零部件，使用量很大，在连杆加工工厂通常采用中批量或大批量生产，实行生产流水线作业。因此加工连杆小头油槽可以选用卧式铣床X51，液压夹紧。
3、连杆零件分析
连杆是汽车发动机的主要传动机构之一，在发动机缸体内将活塞与曲轴连接起来，实现活塞与曲轴之间力的传递，将活塞的往复直线运动可逆地转化为曲轴的旋转运动，并实现功率的输出。
连杆通常是一种细长的变截面非圆杆件，由从大头到小头逐步变小的工字型截面的连杆体、连杆盖、螺栓及螺母等组成。不同结构的发动机，连杆的结构略有差异，但基本上都是由活塞销孔端(小头)、连杆身、曲柄销孔端(大头)三部分组成。连杆大头孔套在曲轴连杆轴径上，为了便于安装，连杆一般自大头孔处分开成连杆体和连杆盖两部分，然后用连杆螺栓连接。为了减少磨损，大头孔内装有上下两片轴瓦;连杆小头孔与活塞销相连，小头孔内压入铜衬套，孔内设有油槽，小头顶部设有油孔，通过飞溅润滑实现。为了减少惯性力，并有一定的刚度，连杆身采用工字型断面。因此连杆工艺特点：外形复杂，不易定位;连杆的大、小头是由细长的杆身相连，故刚性差，易弯曲、变形;尺寸精度、形位精度和表面质量要求高。
连杆在工作过程中主要受三个方向的作用力：活塞顶上压缩气体力、活塞杆 2 组的往复运动惯性力，连杆高速摆动时产生的横向惯性力
连杆的主要加工表面：连杆大、小头孔;连杆大、小头端面;连杆大头剖分面及连杆螺栓孔等。
(1)大小端孔的精度要求：为了使大端孔与轴瓦及曲轴、小端孔与活塞销能密切配合，减少冲击的不良影响和便于传热，采用分组装配法。 (2)大小端孔中心线在两个互相垂直方向的平行度：两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，增加活塞与汽缸的摩擦力，从而造成汽缸壁损加剧。
(3)大小端孔的中心距：大小端孔的中心距影响汽缸的压缩比，所以对其要求很高。
(4) 大端孔两端面对大端孔轴线的垂直度：此参数影响轴瓦的安装和磨
损。
(5) 连接螺栓孔：螺栓孔中心线对盖体结合面与螺栓及螺母坐面的不垂直，会增加连杆螺栓的弯曲变形和扭转变形，并影响螺栓伸长量而削弱螺栓强度。
(6) 连杆螺栓预紧力要求：连杆螺栓装配时的预紧力如果过小，工作时一旦脱开，则交变载荷能迅速导致螺栓断裂。
(7) 对连杆重量的要求：为了保证发动机运转平稳，连杆大、小头重量和整台发动机上的一组连杆的重量按图纸的规定严格要求。
(8) 轴瓦槽：对槽头的要求非常高。
由于连杆在工作中承受多种急剧变化的动载荷，所以要求其材料具有足够的疲劳强度及刚度要求，而且还要使其纵剖面的金属宏观组织纤维方向应沿连杆中心线并与连杆外形相符合，不得有裂纹、断裂、疏松、扭曲、气泡、气孔、分层和杂质等缺陷。
连杆成品的金相显微组织应为均匀的细晶结构，不允许有片状铁素体。
4、设计条件
加工工序中，在“铣连杆小头油槽”工序之前，已经完成了对连杆双端面和侧面的精加工，并且完成了连杆钻扩小头孔的加工工艺，因此在定位夹紧时可以选择已加工表面作为定位基准。
而连杆的加工在工厂实行生产流水线作业，进行大批量的生产，要求生产效率高，并且尽量降低工人劳动强度和生产成本。通用机床X51可以满足本工序的加工要求，因此可设计与X51工作台配套使用的夹具，并选用液压自动夹紧的方式以降低劳动强度，提高生产效率。
5、专用夹具的设计
5.1、本夹具的功用
在机床上进行加工工件工程中，为了使工件的表面以及各项指标能够达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，在加工前必须将工件定位、夹紧。本夹具主要用于铣连杆小头油槽，它采用通用的定位元件，使被加工的连杆在夹具的安装过程能够迅速实现定位夹紧。夹具只有安装到机床的工作台上才能实现被加工工件的加工工序，因此本夹具的另一功用是连接安装到卧式铣床X51的工作台上。
5.2、设计方案比较分析
根据本工序“铣连杆小头油槽”的加工工艺要求，选用卧式铣床X51，3mm盘状铣刀进行铣削加工。故被加工零件——连杆的定位夹紧，根据加工工艺方法，可以有多种方案。 方案
一、
定位元件：支撑板、圆柱销、削边销;
夹紧装置：液压自动夹紧，直压板;
定位夹紧原理如下图：
1、小头支撑板
2、削边销
3、加紧压板
4、大头支撑板
5、圆柱销
4 方案
二、
定位元件：支撑板、圆柱销、定位块;
夹紧装置：液压自动夹紧，直压板;
定位夹紧原理图如下：
1、小头支撑板
2、可换定位销
3、夹紧压板
4、定位块
5、大头支撑板
方案一中采用“一面双销”的定位方式，能够限制使得夹具结构简单，但由于在本道工序之前，连杆大头孔还是毛坯面，没有进行加工，因此基准精度很低;且考虑到锻造连杆时的模型锥度，用圆柱销定位连杆大头孔，还存在定位可靠性差的缺点。
方案二采用大小头支撑板、定位销和定位块作为定位元件。在本道工序之前，连杆大小头双端面和侧面及连杆小头孔已经进行了精加工，选用上述已加工表面为定位面，基准精度较高，定位准确，可靠性高且安装方便，只是夹具夹具结构与方案一相比稍显复杂。
综上所述，方案二优点明显，好于方案一，故选用方案二作为本道工序“铣连杆小头油槽”的夹具设计方案。
5 5.3、夹具工作原理
本工序“铣连杆小头油槽”夹具设计原理方案如下图所示。大小头的支撑板支撑连杆端面，限制连杆的3个自由度;可换定位销套在连杆小头孔内，限制2个自由度;定位块与连杆大头侧面相连，限制1个自由度;因此本夹具可以实现“铣连杆小头油槽”工艺的完全定位。
1、小头支撑板
2、可换定位销
3、夹紧压板
4、定位块
5、大头支撑板
6、定位误差计算
由于位于小头顶部的定位面的定位尺寸为6.2±0.05，因此基准不重合误差ΔB为δ差
D/2 。定位孔与轴可以在任意方向上接触，此种情况下，定位基准可以在任意方向上变动，其最大变动量为孔径最大与轴颈最小时的间隙，所以基准位移误
YDmaxdminDd式中，δD、δd、Δ分别为定位孔、轴的尺寸公差和孔轴配合的最小间隙。
由于ΔB和ΔY变化方向相反，所以定位误差
1 DYBDd2 6 带入数据：δD=0.012，δd=0.03，Δ=0.01，得到：ΔD=0.046mm。
7、夹紧力的计算和强度校核
7.1、夹紧力的计算
由【1】知：铣削切削力计算公式为：
P = Cp·t 0.86·Sz
0.7
2·D
-0.86
·B·z·kp
由于本工序“铣连杆小头油槽”使用卧式铣床X51，盘状铣刀，直径D为75mm,宽度B为3mm，模数m 为3.50;连杆材料为40Cr，属于中碳合金结构钢，σ为980MPa;
故由【1】知：
bCp = 808 N Sz = 0.01 mm D = 75 mm
0.8B = 3 mm z =12 kp =(σb/736) 由连杆加工工艺图可知：t = 8.3 mm 所以可以得出：
P = Cp·t·Sz·D·B·z·kp
0.860.72-0.860.8 = 808×8.3×0.01×75×3×12×(980/736)N
= 200 N
由【2】知：钢与钢的摩擦因数μ=0.3，理论夹紧力F: 0.860.72-0.86F = F·μ 即 F = P/μ
所以可以得出：
F = P/μ = 200/0.3 = 667 N
由【1】知：夹紧力计算公式为：
Fk = F·K K = Ko·K1·K2·K3·K4·K5·K6
由工艺规程可知Ko = 1.4 K1=1.2 K3 = 1.0 K4 = 1.0 K5 = 1.0 K6 = 1.0
故可知实际所需夹紧力Fk:
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Fk = F·K = F·Ko·K1·K2·K3·K4·K5·K6 = 667×1.4×1.2×1×1×1×1 = 1120 N 7.2、强度校核
压板强度校核：
由理论力学知识，对压板受力分析可知，压板所受的最大力矩M
M = Fk·L = 1120×0.86 N·m = 963.2 N·m
由于压板厚度厚度H 为20mm，压板宽度B2为50mm。所以弯曲应力σp为：
σp = M/S = M/(H·B2) = 963.2÷0.2÷0.5 = 9632 Pa
而压板材料为45钢材，【σp】 为600 MPa，故压板强度足够。
压板螺钉强度校核：
有理论力学知识可知，压板螺钉为M16，所受的拉力同为5880 N ,所以压板螺钉所受的拉应力σp为：
σp = Fk /(πr) = 1120÷π÷0.16 = 13926 Pa
而压板螺钉的材料 Q235 的【σb】为375—500 MPa ，故压板螺钉的强度足够。 2
28、夹具特点及其使用说明
本工序“铣连杆小头油槽”所用的夹具，定位元件由大小头支撑板、可换定位销、大头定位块组成，定位精确可靠，结构比较简单，安装使用方便;且由于使用液压自动夹紧，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。夹具在使用过程中，要注意定期维护检测
9、心得体会
伴随着机械制造工程学课程设计的开始，我们也踏入了大学的最后一年。虽然我们进入了大四，虽然我们在开学时仅仅有这一项学习任务，虽然我们课程设计的要求不如机械设计制作系的高，但由于种种的原因，我还是感觉到时间的紧迫。还好这一切几乎都在计划中进行，虽不能说是忙而不乱，有条不紊，但还是渐渐地完成了各项任务。而这其中机械制造工程学课程设计则是其中一项比较有意义的收获。
我课程设计的任务是“铣连杆小头油槽”加工工序的夹具设计，虽然是较为简单的一项，但麻雀虽小，五脏俱全。从方案的设计制定，到定位元件、夹紧机构的选用，再到定位误差与夹紧力的计算与校核，每一个步骤都认真地查阅资料，从中收获颇丰。
这次课程设计不仅是对学过知识的复习与巩固，也是一种实践的检查和联系，更是一种对设计研究的探索和尝试。我们的大学生活，快要结束了，很快就要走上工作岗位或从事研究工作。我相信经过大学这样一次又一次的课程设计，未来的路虽然很漫长，但我们有能力克服前进路上的一切困难，迎来胜利的曙光!
10、参考文献
【1】 《机床夹具设计手册》 中国农业大学工学院机械设计制造系
【2】 《机械零件手册》 周开勤 主编 高等教育出版社 【3】 《机械制造工程学》 李伟、谭豫之 主编 机械工业出版社 【4】 《切削用量简明手册》 艾兴、肖诗 主编 机械工业出版社
第二篇：连杆盖夹具课程设计.
四川交通职业技术学院课程设计
连杆盖夹具设计说明书
第十组 3-10图
专业：机械制造及自动化 课程名称：机械制造工艺学 指导教师：张 俊 纪 学生：范耕川
黄德盛 谢望春 杨滨
张周 郭浩 二零一三年六月二十六日
四川交通职业技术学院
四川交通职业技术学院课程设计
提出问题
1.选择哪道工序进行夹具设计?
答：我们选择了上端15mm凹槽进行夹具设计。 2.怎样定位?
答：我们选择的是一面一销定位。以大端面定位侧面。用一个菱形销定位Φ20的孔。用底座将工件底面压紧。
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小组成员分配。
定位方案：范耕川 画零件图：谢望春 画装配图：郭浩、张周 写说明书：黄德盛
计算(查表)：范耕川、杨滨
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摘
要
本学期我们进行了机械制造夹具设计。我们组设计的设计题目是连杆盖，经商讨决定针对铣上端15mm槽工序设计专用夹具。本夹具有以下优点：1. 安装方便，将工件放入1个菱形销即可定位，再用压扳压紧，即可对工件加工;2. 便于拆卸，在普通压板上改进，使用梯形设计，可以很快拆卸和安装。提高了生产效率;3. 夹具结构简单，夹紧可靠。
本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比较差，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。
本次设计阐述了专业夹具结构设计及工作过程。本夹具性能可靠，运行平稳，提高生产效率，降低劳动强度和生产成本。
关键字：连杆盖 ,夹具设计,现代加工工艺
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目 录
1.1确定定位基准 ................................................................................ 6 1.2 确定夹具整体方案 ....................................................................... 7 1.3定位误差的分析 ............................................................................ 8 1.4夹紧力的计算 ................................................................................ 8 1.5夹具精度分析 ................................................................................ 9 1.6误差分析 ........................................................................................ 9 1.7 夹具总体设计 ............................................................................... 9 1.8夹具的设计及操作的简要说明 .................................................. 12 1.9结构特点 ...................................................................................... 12 总
结 ................................................................................................... 13 参考文献 ................................................................................................... 14
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夹具体的总体设计
1.1 确定定位基准
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用的夹具。
根据工艺决定设计第十道工序精铣上端槽铣床专用夹具，本夹具将用于 XX52型号立式铣床，刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。
方案1：由零件及零件加工工艺可知由大端侧面为和Φ81的孔为定位精基准，采用一面两销的定位方案完全定位，如下图：
图6.1 定位方案一
方案2：采用一个长销定位Φ81的通孔加一个V形块在小端定位，在左边采用活动的V形块夹紧。如下图：
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图6.2 定位方案二
1.2 确定夹具整体方案
方案一：采用一面一销的定位方案：用大端面定位侧面，用一个菱形销定位Φ20孔，底端通过夹具底面定位，然后通过压板夹紧侧面。
方案二：采用一个长销定位Φ81的通孔加一个V形块在小端定位，在左边采用活动的V形块夹紧。
方案比较：第二个方案有些不足，采用长销定位Φ81的通孔加一个V形块定位难以保证槽的侧面的平行度，而且在左端加V形块示以夹紧力会导致工件向右偏差影响Φ20孔的同轴度。
而第一个方案中采用一面两销的定位，既能保证Φ20孔轴的同轴度又能保证槽侧面的平行度，所以第一个方案是最合理的方案。
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1.3定位误差的分析
本工序加工要求保证的位置精度主要是平行度公差0.2mm。本工序的定位销和20孔的配合选用的是H6/h5孔的尺寸为20，查表经过计算得到定位销尺寸为，由于在选择定位基准时，所选择的定位基准与工序基准重合，不存在不重合定位误差又由于定位副制造误差引起的定位误差Δ=0.023+0.009=0.032mm 定位误差小于零件要求的公差的三分之一，所以以上方案可行。
1.4夹紧力的计算
针对成批生产的工艺，此夹具选用螺旋夹紧机构夹压工作。
根据文献[3]表9.4-10查的铣削力的计算公式如下：
FzxFyFuFCFapafawZd0fnqwf
此次工序选用的刀具为高速钢错齿三面刃铣刀：d0=160,l=12,Z=24,切削厚度ap=1，铣削宽度ae=40 查9.4-10得到
CF=294, xF=1.0,yF=0.72,uF=0.86,wF=0,qF=0.86, 带入公式得到Fz=662.3N 垂直分力Fv=0.3Fz=199N 考虑到安全系数K=K1K2K3K4,其中K1=1.5，K2=1.1，K3=1.1，K4=1.1 所以 F=KF=397N,所以选用的机构的夹紧力N>397N 根据《夹具设计手册》表1-2-25查得用扳手M8六角螺母的夹紧力为1024.5N远远满足要求了，故选用M8螺母.
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1.5夹具精度分析
使用夹具加工时，影响被加工零件位置精度的误差因素主要有;
1、定位误差
工件安装在夹具上位置不准确或不一致。
2、夹具制造与装夹误差
包括夹具制造误差、夹紧误差、导向误差。
3、加工过程误差
在加工过程中由于工艺系统的几何误差、受力变形、热变形、磨损以及各种随机因素所造成的加工误差。
1.6误差分析
由于每一个工件的尺寸和表面形状上存在着公差范围内的差异，夹具定位元件也有一定的制造误差，结果会使每个具体表面相对于理想位置产生位置变动量，产生定位误差。
定位误差实质上就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。这个变动量相对于基本尺寸而言是个微量，因而可将其视为某个基本尺寸的微分。找出以工序基准为端点的在加工尺寸方向上的某个基本尺寸，对其进行微分，就可以得到定位误差。
1.7 夹具总体设计
图6.3 装配图主视图
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图6.4 装配图俯视图
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图6.5 装配图左视图
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1.8夹具的设计及操作的简要说明
放置工件时,将工件以销定位放在夹具体上,压动压压板,旋紧M8的螺母使工件压紧,工完成后, 旋松M8螺母，旋转压板90度,松开钻模板,旋松M8螺母，即可以取出零件。
1.9结构特点
该夹具结构简单,操作方便。
此次设计的夹具有如下优点：
(1)安装方便，将工件放入一个定位销内便可以定位，再用压扳压紧，即可 对工件加工;
(2)便于拆卸，在普通压板上改进，使用梯形设计，可以很快拆卸和安装。提高了生产效率;
(3)夹具结构简单，夹紧可靠。
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总
结
机械制造工艺学课程设计终于完成了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益匪浅。通过这次设计作业我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论与实践相结合进行了自己的设计。在课程设计的过程中，我们组员们通过不断的努力，弄清楚了本次设计的主要来龙去脉，最重要的是我们通过这次的设计不但加深了对工艺这么专业课程中学到的知识有了进一步的巩固，而且学会了应用以前学到的知识，更深一层次的体会到工艺的重要性和设计的灵活性。在此过程中使我们的团队精神得到了充分的体现同时也锻炼了我们团队合作的能力。而夹具的设计是需要个人去思考与设计，要做出自己的东西，使得我们的个人思考能力和独自处理问题的能力对到了很大的提高。
通过这次设计，我们学会了如何用已有的知识来解决问题，同时旧的知识得到了温故，我们在这个过程中用到了大一学习的CAD，还有大二设计变速箱的相关知识，各科与此同时各科的联系更加紧密。同时还掌握了怎样查询资料。通过
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将书本知识和实践相结合，使我对零件的制造和工艺设计有了很深刻的认识和详尽的了解，同时对夹具的设计也有了一定的了解。通过和组员的合作制定出工艺和具体的夹具，使我懂得了团结合作和个人能力的重要性。既分工又合作才能更快更好的完成设计任务，在体现个人特色的同时又从别人那里学到更好的方法，同时又给予了同学前进的动力。在设计过程中让我又深入的悟到做人和学习的很多道理，确实使得个人方面的能力得到了提高。同时也非常感谢张老师给予了我们的指点和帮助。
参考文献
机械制造工艺学课程设计指导书 (张龙勋 主编)
机械工业出版社
机械制造工艺学 (徐嘉元 曾家驹 主编)
机械工业出版社
机床夹具设计手册 (王光斗 王春福 主编)
上海科技技术出版社
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第三篇：毕业设计（论文）柴油机连杆加工工艺设计说明书
毕业设计论文任务书
专业 机械设计制造及其自动化 班级 机械051 姓名 下发日期 200-3-10 题目 12V180C柴油机加工工艺设计
艺设计
要 内 容 及 要
求 设计内容首先仔细分析所要加工零件的结构技术要求生产纲领等内容从而制定一套该零件的加工工艺规程认真分析该加工工艺规程的优点进而绘制出各个主要工序的工序卡片设计主要工序的机床夹具分析计算定位误差设计机床夹具的主要零件
要求根据给定的12V180系列柴油机零件图制定出符合加工技术要求的加工工艺工艺规程并对所制定的加工工艺规程进行可行性和优化性比较从而制定出较好的加工工艺设计重要工序的工艺装备要求的图纸量折合为零号图后不少于四张设计说明书不少于三万字
度
主要技术参数 进 主
专题
12V180柴油机加工工及 完 成 日 期
3月30日至4月10日2周 根据设计任务书要求查阅资料完成外文翻译工作
4月13日至4月24日2周 绘制连杆零件图熟悉连杆的结构初步确定连杆的加工工艺过程
4月27日至5月8日2周确定连杆机械加工工艺过程设计部分工序的工艺过程
5月11日至5月22日2周了解机床夹具设计的基本原则绘制重要工序夹具简图
5月25日至5月29日 1周 绘制重要工序的夹具图 6月1日至6月12日2周 编写设计说明书 6月15日至6月21日1周 修改整理资料打印资料 6月22日至6月23日2天 答辩
任签字 日 期 指导教师签字 日 期
导 教 师 评 语
教学院长签字 日 期 教研室主
指
指导教师 年 月 日 指 定 论 文 评 阅 人 评 语
评阅人
年 月 日
定 成
绩 指导教师给定 成绩 30 评阅人给定 成绩 30 答辩成绩 40 总 评 答辩委员会主席 签字
答 辩 委 员 会 评 语 评
连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件例如在往复活塞式动力机械和压缩机中用连杆来连接活塞与曲柄连杆多为钢件其主体部分的截面多为圆形或工字形两端有孔孔内装有青铜衬套或滚针轴承供装入轴销而构成铰接连杆是汽车发动机中的重要零件它连接着活塞和曲轴其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率连杆在工作中除承受燃烧室燃气产生的压力外还要承受纵向和横向的惯性力因此连杆在一个复杂的应力状态下工作它既受交变的拉压应力又受弯曲应力连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能又要求具有足够的钢性和韧性连杆是柴油机的主要传动件之一本文主要论述了连杆的加工工艺及其部分工序夹具设计确定加工的生产纲领及生产类型确定的毛坯材料及尺寸确定毛坯加工余量设计加工工艺确定部分重要工序所用的工艺装备和设备计算部分重要工序的切削用量和基本时间设计重要工序所用的夹具连杆的尺寸精度形状精度以及位置精度的要求都很高而连杆的工作环境恶劣刚性比较差容易产生变形因此在安排工艺过程时就需要把各主要表面的粗精加工工序分开逐步减少加工余量切削力及内应力的作用并修正加工后的变形才能最后达到零件的技术要求
关键词 连杆变形加工工艺夹具设计Abstract At both ends of linkage with the active and passive components in order to convey movement and the hinged edge of the bar For example in reciprocating piston compressor and power machinery to connect the piston with connecting rod and crank Connecting rod for steel parts the main part of the cross section for the round or shaped both ends have a hole or holes with needle bearing bronze bushing for the pin into and constitute a hinged axis Linkage is an important automotive engine parts it is connected to the piston and the crankshaft its role is to the reciprocating piston movement into rotary movement of the crankshaft and the role of the force in the piston to the crankshaft to the output power Link at work in addition to gas produced by the combustion chamber under pressure also have to face the vertical and horizontal inertia force Therefore the connecting rod in a complex work under the stress state It is subject to alternating stress of tension and compression but also by the bending stress Link the main form of fatigue damage and excessive deformation Usually the site of fatigue fracture in the connecting rod on the three regions of high stress Requirements of the working conditions of connecting rod connecting rod has higher strength and fatigue performance also requires adequate and toughness of steelThe connecting rod is one of the main driving medium of diesel engine this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod The precision of size the precision of profile and the precision of position of the connecting rod is demanded highly and the rigidity of the connecting rod is not enough easy to deform so arranging the craft course need to separate the each main and superficial thick finish machining process Reduce the function of processing the surplus cutting force and internal stress progressively revise the deformation after processing can reach the specification requirement for the part finally Keyword Connecting rod Deformination Working environment Processing technology Design of clamping device 目录 摘要 I Abstract II 目录 III 第1章 绪论 1 11机车柴油机简介 1 com 柴油机概述 com油机简介 2 12连杆简介及连杆加工工艺分析 4 com作用 4 com械加工工艺技术关键分析 4 com要研究内容
1 第2章 连杆加工工艺规程 21机械加工工艺规程简介 6 com工工艺规程的作用 6 com工工艺规程的制定程序 6 22计算产品生产纲领确定生产类型 6 23审查零件图样工艺性
7 24选择毛坯 7 25工艺过程设计 8 com准的选择 8 com段的划分与工序顺序的安排 10 com艺路线 11 26 确定毛坯加工余量及毛坯尺寸 13 com算连杆机械加工余量的方法 13 com 设计毛坯图
14 27 部分重要工序设计 15 com分重要工序介绍
15 com分重要工序工序尺寸 16 com削用量及基本时间 17 第3章 夹具设计 28 31机床夹具的分类基本组成及功能 28 31 1机床夹具的分类 28 com具的基本组成 28 com用夹具的主要功能 28 com用夹具设计的基本要求 29 32 12V180C 系列柴油机连杆铣剖分面夹具设计 com指出 29 com 夹具设计 30 33 12V180C系列柴油机连杆镗大小头孔夹具设计29
31
com 问题的指出 com 夹具设计 32 结论 34 参考文献 35 致谢 36 附件1 37 附件2 62
32 第1章 绪论 11机车柴油机简介 com 柴油机概述
1 柴油机是一种动力机械它以柴油为燃料将柴油燃烧而产生的热能转化为机械能柴油机广泛应用在工农业交通运输国防及人民日常生活中柴油机的型式很多一般可按下述几种方式分类
①按工作方式二冲程四冲程 ②按汽缸数单缸多缸
③按汽缸直径95105135 mm 等
柴油的特点是自燃温度低所以柴油发动机无需要火花塞之类的点火装置它采用压缩空气的办法提高空气温度使空气温度超过柴油的自燃测试这时再喷入柴油柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧从性能上说国内传统柴油机一直给人以体积笨重振动噪声大以及排放污染严重的印象因此国产轿车基本都采用汽油发动机然而近年来国外知名车商开始将一些最新的柴油机技术引入到中国大大改善了国人对柴油机的偏见譬如一汽大众刚刚推出宝来TDI柴油发动机其环保性动力性以及平顺性都不逊于汽油机同时又具有柴油机特有的巨大扭力和超低油耗市场前景十分看好
2柴油机结构及工作原理
1 结构柴油机由燃烧室组件动力传递组件机体和主轴承配气机构燃油系统和调速器润滑系统冷却系统起动系统构成
2 工作原理柴油机工作时一般分为吸气压缩爆发排气等步骤开始时活塞从上止点下行到下止点将新鲜空气吸入气缸然后从下止点上行到上止点将吸入的气体压缩使其压力及温度升高当接近上止点时气体温度已超过柴油燃点此时由喷油嘴将柴油喷入迅速燃烧高温高压燃气推动活塞下行做功之后活塞再次从下止点上行将废气排出气缸完成一个循环活塞往复不停地工作带动连杆使曲轴转动就从曲轴上把动能传输出来1机车柴油机概述
机车柴油机locomotive diesel engine是指用于内燃机车内燃车组或内燃动车的柴油机机车柴油机具有高功率强化柴油机的典型特征一般为四冲程V型机以12缸16缸最为普遍也有直列式6810缸的柴油机的宽度和高度受铁路机车车辆限界标准的限制机车的允许轴重对柴油机重量也有一定的限制现代机车柴油机不断提高增压度见内燃机增压同时加大气缸排量大功率柴油机的单机功率已达5000千瓦平均有效压力为13～20兆帕燃料消耗率为200～225克千瓦²时柴油机的附件如冷却水散热器风扇和空气滤清器等均布置在机车厢内机油滤清器机油换热器一般也布置在机车厢内柴油机几乎都采用电起动方式只有个别的采用空气起动调速系统大多采用液压全速调速器并装有超速停机油压保护和超温卸载等自动安全保护装置
2对机车柴油机的性能要求
机车在铁路上运行时线路状况不时变化又需要按计划时间运行因而要求机车柴油机的转速和功率在相当宽的范围内变化从运行工况的时间比例来看部分负荷约占50%空转占40%左右而标定工况的使用时间很少铁路分布地区广泛列车运行时的自然环境条件也在改变这就要求柴油机具有广泛的适应能力
对机车柴油机的性能要求是不仅在标定工况下而且更重要的是在部分负荷和空转时燃油和机油的消耗量小经济性应与机车牵引特性相适应有一个经济性最好的最低空载稳定转速性能指标随环境条件的变化小噪声低排气烟尘和有害成分少冷机或热机均能连续可靠起动一般在5℃气温时起动时间不超过10秒
2机车柴油机在中国的发展历程
柴油机发明后屡经研究试图将柴油机用于铁路牵引1913年瑞典最先制造了以55千瓦 75马力 柴油机为动力的第一台电力传动内燃动车但在1950年以前铁路车辆的牵引动力主要仍是蒸汽机车50年代内燃机车因有较好的能源利用率可以改善列车牵引经济性而获得了广泛的应用并逐步取代了蒸汽机车到80年代初世界上内燃机车已占机车总数的23 中国于1958年自行制造内燃机车 长辛店机车车辆厂制成了国产第一台内燃机车---建设型直流电力传动调车内燃机车机车装有2台B2-300型柴油机总装车功率为2³300马力最高速度80kmh该机车基本上是按从匈牙利进口的ND1型内燃机车仿造试制的
1969年1970年和1977年四方厂戚墅堰厂和资阳内燃机车厂以下简称资阳厂先后制造了6台4500马力等级的东方红4型货运液力传动内燃机车机车装用2台16V200ZL型柴油机最高速度100kmh 1970年四方厂开始生产援助坦-赞铁路和越南等国的装用12V180ZJ型柴油机的1000马力的DFH1345型和2000马力的DFH2型液力传动内燃机车总数达163台这是最早走出国门的国产内燃机车本文所研究就是12V180ZJ型柴油机气缸盖的加工工艺过程
1999年8月戚墅堰厂和浦镇车辆厂合作制成了M9T双M编组的新曙光号电力传动双层内燃车组媒介动力车机车装用1台12V280ZJ型柴油机车组总功率为2³3750马力席位1140个最高速度180kmh试验时达到1904kmh其他工厂的内燃动车也正在试制开发当中 内燃动车组的发展不仅提高了铁路在国内运输市场的竞争能力还提高了在国际市场上的竞争能力也为21世纪初叶我国铁路客运提供了新的运输工具
3机车柴油机发展方向
机车柴油机发展重点是在机车车辆限界和机车轴重允许的条件下不断提高功率一个重要的趋势是采用低压缩比与二级增压相配合的方法提高功率提高可靠性和耐久性以延长柴油机寿命提高经济性特别是改善部分负荷过渡工况和空转时的经济性应用电子技术实现运行工况优化和故障自动监控降低噪声和减少排气中的有害成分防止污染改善机车用柴油机增压器的跟随性等
内燃机车可靠性与可维修性设计也是国外大功率内燃机车的一个发展方向经验表明大功率交流传动内燃机车无故障运行能力要比传统的直流传动内燃机车大40%左右可靠性提高除通过结构方面的改进外一个显著的特点是叫可靠性技术的应用提高内燃机车可靠性问题不只是通过对薄弱零件改进来解决而且要将可靠性技术贯穿于内燃机车设计试验制造使用维修和管理等各个环节中形成一个系统工程在设计中除采用概率统计方法把影响应力和强度的各因素视为随机变量运用可靠性理论保证所设计的零部件具有规定的可靠度外还要进行可靠性规划与设计主要包括建立可靠性模型将系统可靠性指标分配给各级组成部分进行可靠性分配根据设计方案进行可靠性预测按照设计方案进行故障模式影响及危害性分析FMECA及故障树分析FTA等找出影响可靠性安全性的关键部件及薄弱环节国产第4代内燃机车应具有可靠性维修性及模块化设计
图1-1活塞连杆组
连杆是将活塞的往复运动转变成曲轴旋转运动的中间构件
连杆由连杆小头杆身连杆大头三部分组成连杆小头承受着活塞组产生的往复惯性力杆身承受着气缸内燃机气压力所产生的压应力以及往复惯性力产生的拉应力由制造误差产生的杆身断面偏移也会在杆身上形成附加弯曲应力连杆大头承受着往复惯性力和不包括连杆盖在内的连杆离心惯性力
对连杆的基本要求是
1连杆小头应具有足够的强度和刚度并使连杆小头轴承比压控制在合理范围内
2杆身应具有足够的疲劳强度尽可能小的质量良好的锻造工艺性 3连杆大头应具有足够的刚度以减小运转时的变形防止轴承热熔接连焊轴承应具有足够的承载面积
4连杆螺栓应具有足够的疲劳强度和一定的超转速工作能力
本论文主要研究大内容主要有 确定加工的生产纲领及生产类型
确定的毛坯材料及尺寸确定毛坯加工余量 设计加工工艺
确定部分重要工序所用的工艺装备和设备 计算部分重要工序的切削用量和基本时间 设计重要工序所用的夹具 第2章 连杆加工工艺规程 21机械加工工艺规程简介 com工工艺规程的作用
1机械加工工艺规程是组织车间生产的主要技术文件机械加工工艺规程是车间中一切从事生产的人员都要严格认真贯彻执行的工艺技术文件按照它组织生产就能做到个工序科学的衔接实现优质高产和低消耗
2机械加工工艺规程是生产准备和计划调度的主要依据有了机械加工工艺规程在产品投入生产之前就可以根据它进行一系列的准备工作如原材料和毛坯的供应机床的调整专用工艺装备如专用夹具刀具和量具的设计制造生产作业计划的编排劳动力的组织以及生产成本的核算等有了机械加工工艺规程就可以制所生产产品的进度计划和相应的调度计划使生产均衡顺利的进行
3机械加工工艺规程是新建或扩建工厂车间的基本技术文件在新建或扩建工厂车间时只有根据机械加工工艺规程和生产纲领才能准确确定生产所需机床的种类和数量工厂和车间的面积机床的平面布置生产工人的工种等级数量以及个辅助部门的安排等
制定机械加工工艺规程的原始资料主要是产品图样生产纲领生产类型现场加工设备及生产条件等设计机械加工工艺规程的程序一般为
1分析加工零件的工艺性主要包括审查零件结构的工艺性及了解零件的各项技术要求分析产品的装配图和零件的工作图熟悉该产品的用途性能及工作条件明确被加工零件在产品中的位置和作用等
2熟悉和确定毛坯 3拟定加工工艺路线 4工序设计 5 编制工艺文件
180C柴油机的该产品年产量为150台设其备品率为10机械加工废品率为1现制定该活塞的机械加工工艺规程
N Qn 1αβ 150 1101 166件年
连杆的年产量为166件现已知该产品属于轻型机械根据《机械制造工艺设计简明手册》表11-2生产类型与生产纲领的关系可确定其生产类型为中批生产
零件图样的视图正确完整尺寸公差及技术要求齐全 24选择毛坯
连杆在工作中承受多向交变载荷的作用要求具有很高的强度因此连杆材料一般采用高强度碳钢和合金钢如45钢55钢40Cr40CrMnB等近年来也有采用球墨铸铁的粉末冶金零件的尺寸精度高材料损耗少成本低随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用使粉末冶金件的密度和强度大为提高因此采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造方法
连杆毛坯制造方法的选择主要根据生产类型材料的工艺性可塑性可锻性及零件对材料的组织性能要求零件的形状及其外形尺寸毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法根据生产纲领为大量生产连杆多用模锻制造毛坯连杆模锻形式有两种一种是体和盖分开锻造另一种是将体和盖锻成体整体锻造的毛坯需要在以后的机械加工过程中将其切开为保证切开后粗镗孔余量的均匀最好将整体连杆大头孔锻成椭圆形相对于分体锻造而言整体锻造存在所需锻造设备动力大和金属纤维被切断等问题但由于整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少锻造工时少模具少等优点故用得越来越多成为连杆毛坯的一种主要形式总之毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成本降低性能提高
目前我国有些生产连杆的工厂采用了连杆辊锻工艺图1-2为连杆辊锻示意图.毛坯加热后通过上锻辊模具2和下锻辊模具4的型槽毛坏产生塑性变形从而得到所需要的形状用辊锻法生产的连杆锻件在表面质量内部金属组织金属纤维方向以及机械强度等方面都可达到模锻水平并且设备简单劳动条件好生产率较高便于实现机械化自动化适于在大批大量生产中应用辊锻需经多次逐渐成形
图连杆辊锻示意图
图给出了连杆的锻造工艺过程将棒料在炉中加热至1140～1200C0先在辊锻机上通过四个型槽进行辊锻制坯见图然后在锻压机上进行预锻和终锻再在压床上冲连杆大头孔并切除飞边见图锻好后的连杆毛坯需经调质处理使之得到细致均匀的回火索氏体组织以改善性能减少毛坯内应力为了提高毛坯精度连杆的毛坯尚需进行热校正
连杆必须经过外观缺陷内部探伤毛坯尺寸及质量等的全面检查方能进入机械加工生产线
辊锻制坯
在连杆机械加工工艺过程中大部分工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作为主要基面并用大头处指定一侧的外表面作为另一基面这是由于端面的面积大定位比较稳定用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距这样就使各工序中的定位基准统一起来减少了定位误差具体的办法是如图15所示在安装工件时注意将成套编号标记的一面不
图连杆的定位方向
与夹具的定位元件接触在设计夹具时亦作相应的考虑在精镗小头孔及精镗小头衬套孔时也用小头孔及衬套孔作为基面这时将定位销做成活动的称假销当连杆用小头孔及衬套孔定位夹紧后再从小头孔中抽出假销进行加工 为了不断改善基面的精度基面的加工与主要表面的加工要适当配合即在粗加工大小头孔前粗磨端面在精镗大小头孔前精磨端面
由于用小头孔和大头孔外侧面作基面所以这些表面的加工安排得比较早在小头孔作为定位基面前的加工工序是钻孔扩孔和铰孔这些工序对于铰后的孔与端面的垂直度不易保证有时会影响到后续工序的加工精度
在第一道工序中工件的各个表面都是毛坯表面定位和夹紧的条件都较差而加工余量和切削力都较大如果再遇上工件本身的刚性差则对加
工精度会有很大影响因此第一道工序的定位和夹紧方法的选择对于整个工艺过程的加工精度常有深远的影响连杆的加工就是如此在连杆加工工艺路线中在精加工主要表面开始前先粗铣两个端面其中粗磨端面又是以毛坯端面定位因此粗铣就是关键工序在粗铣中工件如何定位呢一个方法是以毛坯端面定位在侧面和端部夹紧粗铣一个端面后翻身以铣好的面定位铣另一个毛坯面但是由于毛坯面不平整连杆的刚性差定位夹紧时工件可能变形粗铣后端面似乎平整了一放松工件又恢复变形影响后续工序的定位精度另一方面是以连杆的大头外形及连杆身的对称面定位这种定位方法使工件在夹紧时的变形较小同时可以铣工件的端面使一部分切削力互相抵消易于得到平面度较好的平面同时由于是以对称面定位毛坯在加工后的外形偏差也比较小
com段的划分与工序顺序的安排
连杆的主要加工部位是大小头端面大小头孔次要加工部位是各种螺纹孔及倒角除机械加工外还有调质处理划螺纹孔线探伤等另外在机械加工过程后还安排了钳工倒角去毛刺并对连杆进行喷丸处理为连杆的组装做好准备
加工阶段的划分 连杆机械加工工艺过程
连杆的机械加工工艺过程大致可以分为加工基准面粗钻铣大小头平面及大小头孔调质处理半精钻铣大小头平面及大小头孔分离连杆和连杆盖精铣基准面并进行磨削钻铰锪各种孔精钻铣大小头平面及小头孔和大头轴瓦研磨重要孔的支撑面钳工倒角去毛刺探伤后钳工清洗组装
连杆的大小头平面及大小头孔的技术要求都很严格所以对于这些端面安排了粗铣半精铣精车铣对于180C柴油机连杆进行粗加工时以大小头两端面作为精基准所以先粗加工大小头端面然后再加工其他各主要表面各种孔的加工集中在连杆与连杆盖连接处所以将各种孔加工完之后再精铣大小头端面以保证重要加工表面不被破坏或划伤
连杆盖机械加工工艺过程
连杆盖的机械加工工艺过程大致可以分为半精铣对接面划孔线车孔精铣对接面钻铰各孔磨螺钉面修正圆角钳工组装划瓦槽铣瓦槽钳工组装
对于连杆盖进行粗加工时以连杆盖一侧的一端面作为粗基准然后以对接端面作为精基准加工其他的重要表面
二工序安排
在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度
1连杆本身的刚度比较低在外力切削力夹紧力的作用下容易变形
2连杆是模锻件孔的加工余量大切削时将产生较大的残余内应力并引起内应力重新分布
因此在安排工艺进程时就要把各主要表面的粗精加工工序分开即把粗加工安排在前半精加工安排在中间精加工安排在后面这是由于粗加工工序的切削余量大因此切削力夹紧力必然大加工后容易产生变形粗精加工分开后粗加工产生的变形可以在半精加工中修正半精加工中产生的变形可以在精加工中修正这样逐步减少加工余量切削力及内应力的作用逐步修正加工后的变形就能最后达到零件的技术条件
各主要表面的工序安排如下 1两端面粗铣精铣粗磨精磨
2小头孔钻孔扩孔铰孔精镗压入衬套后再精镗 3大头孔扩孔粗镗半精镗精镗金刚镗珩磨
一些次要表面的加工则视需要和可能安排在工艺过程的中间或后面 制定工艺路线即工序设计其主要内容包括机床与工艺装备的选择加工余量的确定工序尺寸的确定切削用量的确定时间定额的确定等在此先确定工艺路线再在后面详细论述机床与工艺装备的选择加工余量的确定工序尺寸的确定切削用量的确定时间定额的确定等内容
制定柴油机加工工艺路线的出发点应当是使其能够合理保证气缸盖的几何形状尺寸精度及位置精度等技术要求在小批量生产的生产纲领下可以考虑广泛采用技术水平较高的数控机床及加工中心并尽量使工序集中来提高生产率除此之外还应当综合考虑零件特点和技术要求工艺设备与装备的具体使用条件及经济因素等可初步确定其加工工艺路线为
制定180C柴油机连杆工艺路线的出发点应当使连杆的几何形状尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证在中批生产的生产条件下可以考虑采用通用夹具和部分专用夹具等并尽量使工序集中来提高生产率除此之外还应当考虑经济因素以降低生产成本 因此经过综合考虑最终确定180C柴油机连杆加工工艺过程如下表2-1连杆盖的加工工艺过程如下表2-2 表2-1 180C柴油机连杆加工工艺过程 序号 工序名称 定位基准
面
面
1 铣一步大平面及小平面 大小头平
3 铣二步小头平面
大小头平2 铣二步大平面 大小头平面
4 钻小头孔66
大小头平面
5 铣小头孔至695上偏差01 大
7 铣另一侧面188±
9小头平面
6 铣工艺面94±01 大小头孔
01 基面和一侧面
8 粗镗大头孔134 基面和一侧面以及小头孔
10 铣工字型副板
铣落刀槽14两侧 基面和一侧面
11 精铣外形 基面和一侧面
12 精铣盖顶面及螺钉面
13 锯开
16 精铣一14 半精铣对接面
15 钻扩铰各孔攻丝
步大平面 基面和一侧面
17 精铣另一大平面及小平面 基面和一侧面
19 半精镗大小孔 基面和
21 铣R25R5818 精铣另一小头平面 基面和一侧面
一侧面以及大小头孔 基面和一侧面
20 铣两面肋 基面和一侧面
22 铣R75 基面和一侧面
23 车1795下偏差-02车185 侧面 24 车大端156165及148 25 磨两平面 基面和一
27 铣瓦槽 基
3026 精镗大小头孔 基面和一侧面以及大小头孔
28 钻2-6油孔
面和一侧面以及小头孔 铣小孔倒角
29 铣7°斜
31 配重
钢质锻模件的机械加工余量按JB3835-85确定根据估算的锻件质量加工精度及锻件形状复杂系数由《机械制造工艺简明手册》表22-25可查得除孔以外各内外表面的加工余量孔的加工余量由《机械制造工艺简明手册》表22-24查得表中余量值为单面余量
1锻件质量 根据零件成品质量估算锻件质量为1352kg 2加工精度 零件表面均为精加工和磨削加工精度 3机械加工余量 用查表法确定机械加工余量 根据《机械加工工艺手册》第一卷 表3225 表3226 表3227 平面加工的工序余量mm 平面加工的工序余量mm 单面加工方法 单面余量 经济精度 工序尺寸 表面粗糙度
72 125
粗铣
15 IT12 69
125
精铣
毛
坯
06 IT10 678 32 08 粗磨 03 IT8 672 16
精磨 01 IT7 67 则连杆两端面总的加工余量为
A总
A粗铣A精铣A粗磨A精磨2 150603012 mm 2连杆铸造出来的总的厚度为H 67 72mm 一确定毛坯尺寸公差
连杆的锻件质量1352kg形状复杂系数S242CrMoA中合金元素含量大于30按《机械制造工艺设计简明手册》表22-11锻件的材质系数为M2采取平直分模线锻件为精密精度等级则毛坯的公差可从《机械制造工艺设计简明手册》表22-1422-17查得
连杆毛坯的尺寸公差如表2-2毛坯的同轴度误差允许值为12mm残留飞边为12mm 毛坯图表2-连杆锻件尺寸公差mm 零件尺寸 单面加工余量 锻件尺寸 偏差
Φ137 15 Φ134 1795 425
188
Φ77
55 Φ66 70 1 72
63 1 65
com分重要工序介绍
一连杆两端面的加工
采用粗铣精铣粗磨精磨四道工序并将精磨工序安排在精加工大小头孔之前以便改善基面的平面度提高孔的加工精度粗磨在转盘磨床上使用砂瓦拼成的砂轮端面磨削这种方法的生产率较高精磨在M7130型平面磨床上用砂轮的周边磨削这种办法的生产率低一些但精度较高
连杆大小头孔的加工
连杆大小头孔的加工是连杆机械加工的重要工序它的加工精度对连杆质量有较大的影响
小头孔是定位基面在用作定位基面之前它经过了钻扩铰三道工序钻时以小头孔外形定位这样可以保证加工后的孔与外圆的同轴度误差较小
小头孔在钻扩铰后在金刚镗床上与大头孔同时精镗达到IT6级公差等级然后压入衬套再以衬套内孔定位精镗大头孔由于衬套的内孔与外圆存在同轴度误差这种定位方法有可能使精镗后的衬套孔与大头孔的中心距超差
大头孔经过扩粗镗半精镗精镗金刚镗和珩磨达到IT6级公差等级表面粗糙度Ra 为04μm大头孔的加工方法是在铣开工序后将连杆与连杆体组合在一起然后进行精镗大头孔的工序这样在铣开以后可能产生的变形可以在最后精镗工序中得到修正以保证孔的形状精度 连杆螺栓孔的加工
连杆的螺栓孔经过钻扩铰工序加工时以大头端面小头孔及大头一侧面定位 为了使两螺栓孔在两个互相垂直方向平行度保持在公差范围内在扩和铰两个工步中用上下双导向套导向从而达到所需要的技术要求
粗铣螺栓孔端面采用工件翻身的方法这样铣夹具没有活动部分能保证承受较大的铣削力精铣时为了保证螺栓孔的两个端面与连杆大头端面垂直使用两工位夹具连杆在夹具的工位上铣完一个螺栓孔的两端面后夹具上的定位板带着工件旋转1800 铣另一个螺栓孔的两端面这样螺栓孔两端面与大头孔端面的垂直度就由夹具保证
连杆体与连杆盖的铣开工序
剖分面亦称结合面的尺寸精度和位置精度由夹具本身的制造精度及对刀精度来保证为了保证铣开后的剖分面的平面度不超过规定的公差003mm 并且剖分面与大头孔端面保证一定的垂直度除夹具本身要保证精度外锯片的安装精度的影响也很大如果锯片的端面圆跳动不超过002 mm则铣开的剖分面能达到图纸的要求否则可能超差但剖分面本身的平面度粗糙度对连杆盖连杆体装配后的结合强度有较大的影响因此在剖分面铣开以后再经过磨削加工
大头侧面的加工
以基面及小头孔定位它用一个圆销小头孔装夹工件铣两侧面至尺寸保证对称此对称平面为工艺用基准面
确定工序尺寸的一般方法是由加工表面的最后工序往前推算最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注当无基准转换时同一表面多次加工的工序尺寸与工序或工步的加工余量有关当基准不重合时工序尺寸应用工序尺寸链解算 确定各主要面的工序尺寸
圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关前面根据有关资料已经查出本零件各圆柱面的总加工余量毛坯余量应将总加工余量分为各工序加工余量然后由后往前计算工序尺寸中间工序尺寸的公差按加工方法的经济加工精度确定
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》 表229 表234 1大头孔各工序尺寸及其公差铸造出来的大头孔为55 mm 工序名称 工序基 本余量 工序经济
精度 工序尺寸 最小极限尺寸 表面粗糙度
1375 16 半精镗 1
137 137 16 134 134 125
精镗
04
1375136
二次粗镗 2 扩孔
5 136 63 一次粗镗 2 132 132 2小头孔各工序尺寸及其公差
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》 表229表230 工序
名称 工序基本余量 工序经济 精度 工序
尺寸 最小极限尺寸 表面 粗糙度
精镗
02
Φ7749 Φ7749 16
半精镗 02
Φ7729Φ7729 64
Φ68 二次粗镗 9 Φ68
125
Φ771 Φ771 125 一次粗镗 锻至Φ68 1铣连杆大小头平面 选用X52K机床
根据《机械制造工艺设计手册》表2481选取数据
铣刀直径D 100 mm 切削速度Vf 247 ms 切削宽度 ae 80 mm 铣刀齿数Z 6 切削深度ap 3 mm 则主轴转速n 1000vD 475 rmin 根据表3131 按机床选取n 500 min 则实际切削速度V Dn1000³60 267 ms 铣削工时为按表2510 L 3 mm L1 15 50 mm L2 3 mm 基本时间tj Lfm z 32003 500³018³6 038 min 按表2546 辅助时间ta 04³045 018 min 粗磨大小头平面 选用M7350磨床
根据《机械制造工艺设计手册》表24170选取数据 砂轮直径D 40 mm 磨削速度V 033 ms 切削深度ap 03 mm fr0 0033 mmr Z 8 则主轴转速n 1000vD 1588 rmin 根据表3148 按机床选取n 100 rmin 则实际磨削速度V Dn1000³60 020 ms 磨削工时为按表2511 基本时间tj zbknfr0z 03³1 100³0033³8 001 min 按表3140 辅助时间ta 021 min 铣大头两侧面
选用铣床X62W 根据《机械制造工艺设计手册》表2477 88 选取数据
铣刀直径D 50 mm 切削速度V 064 ms 铣刀齿数Z 3 切削深度ap 4 mm af 010 mmr 则主轴转速n 1000vD 611 rmin 根据表3174 按机床选取n 750 rmin 则实际切削速度V Dn1000³60 078 ms 铣削工时为按表2510 L 40 mm L1 15 85 mm L2 25 mm 基本时间tj Lfmz 408525 750³010³3 023 min 按表2546 辅助时间ta 04³045 018 min 粗镗大头孔 选用镗床T68 根据《机械制造工艺设计手册》表2466选取数据
铣刀直径D 135m 切削速度V 016 ms 进给量f 030 mmr 切削深度ap 30 mm 则主轴转速n 000vD 47 rmin 根据表3141 按机床选取n 800 rmin 则实际切削速度V Dn1000³60 272 ms 镗削工时为 按表253 L 38 mm L1 35 mm L2 5 mm 基本时间tj Lifn 38355 030³800 019 min 按表2567 辅助时间ta 050 min 铣开连杆体和盖 选用铣床X62W 根据《机械制造工艺设计手册》表2479 90 选取数据
铣刀直径D 63 mm 切削速度V 034 ms 切削宽度ae 3 mm 铣刀齿数Z 24 切削深度ap 2 mm af 0015 mmr d 40 mm 则主轴转速n 1000vD 103 rmin 根据表3174 按机床选取n 750 rmin 则实际切削速度V Dn1000³60 247 ms 铣削工时为 按表2510 L 17 mm L1形容词节点甲 飞机 3 节点乙 鱼片 形容词节点丙 飞机 3 节点乙 鱼片 形容词节点甲 飞机 -1 节点丙 飞机 A C not_a_blind_slot 甲乙丙
图4 步骤 图5 盲步骤 图6 焊盘 图7 洞 图8 盲孔
一种原始的功能是通过合并形成的边界面孔的原根的功能突变的成员根本特点和成员的边界将面临着一个家庭的一个原始的特征[ 16 ] 原始功能中可能存在三个礼仪 一独立 二与另一原始功能形成一个复杂的功能或 iii 与其他复杂的功能形成一个高层次复杂的功能下一水平的塑料制品的特点是复杂的功能这是所形成的相互作用的两个原始的塑料产品功能
有四种类型的功能互动边界脸边界面临 bb 段的相互作用根面临边界面临经常预算的相互作用根面临根面居民的相互作用和边界面临根面巴西的相互作用在BB心跳的互动这两个功能有一个共同的边界脸在经常预算的互动边界面对的一
第四篇：课程设计说明书
计算机辅助工艺设计
课
程
设
计
说
明
书
设计题目：
制定CA6140车床法兰盘的加工工艺
设计钻4×φ9mm孔的钻床夹具
设 计 者：金 凯 敏
学
号：040101220
班
级：A04机械(2)班
指导教师：李 静 敏
机械设计制造及其自动化系
2008年1月16日
目录
一、序言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„..3
二、设计任务„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„..3
三、计算生产纲领、确定生产类型„„„„„„„„„„„„„„„„..3
四、零件的分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„..3
1、零件的作用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
2、零件的工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
五、确定毛坯的制造方法、初步确定毛坯形状„„„„„„„„„„„..4
六、工艺规程设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„..4
1、定位基准的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
2、工件表面加工方法的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„4
3、制定工艺路线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.5
4、以工序Ⅱ为例说明确定切削用量的依据„„„„„„„„„„„.6
七、夹具设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.. 7
1、设计要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.7
2、夹具设计的有关计算„„„„„„„„„„„„„„„„.. „„..7
3、夹具结构设计及操作简要说明„„„„„„„„„„„„. ...„„7
八、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ „..8
(一)序言
机械辅助工艺课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：
1 能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。
2 提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。
3 学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。
就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。能够顺利的完成这次课程设计，首先得助于李静敏老师的悉心指导。在设计过程中，由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多的问题，但在通过请教老师和咨询同学，翻阅资料、查工具书，解决设计过程中的一个又一个的问题。在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途，同时，也锻炼了相互之间的协同工作能力。在此，十分感谢任晓智老师的细心指导，感谢同学们的互相帮助。在以后的学习生活中，我将继续刻苦努力，不段提高自己。
本说明书主要是CA6140卧式车床上的法兰盘的有关工艺规程的设计说明,由于本本人专业能力水平有限，设计存在许多错误和不足之处，恳请老师给予指正。
(二)零件作用及设计任务
CA6140卧式车床上的法兰盘，为盘类零件，用于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴箱上，靠法兰盘定心。法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。主要作用是标明刻度，实现纵向进给。分析法兰盘的技术要求，并绘制零件图。设计零件技术机械加工工艺规程，填写工艺文件。设计零件机械加工工艺装备。设计机床专用夹具总装图中某个主要零件的零件图。
(四)
零件的分析
一、零件的作用
题目给的零件是CA6140卧式车床上的法兰盘，它位于车床丝杆的末端，主要作用是标明刻度，实现纵向进给。零件的Φ100外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，从而能够直接读出所调整的数值;外圆上钻有底部为Φ4mm上部为Φ6mm的定位孔，实现精确定位。法兰盘中部的通孔则给传递力矩的标明通过，本身没有受到多少力的作用。
二、零件的工艺分析
法兰盘共有三组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：
1、以Φ45外圆(中间)为中心的加工表面
这一组加工表面包括：外圆，端面及倒角;过度倒圆;内孔及其左端倒角。
2、以Φ45外圆(端)为中心的加工表面
这一组加工表面包括：端面，外圆，倒角;切槽3×2;内孔的右端倒角。
3、以4—Φ9的孔为中心加工表面
这一组加工表面包括：外圆，端面，侧面;外圆，过度圆角;4—Φ9孔和同轴的孔。
它们之间有一定的位置要求，主要是：
1)、左端面与Φ20孔中心轴的跳动度为0.05 ;
2)、右端面与Φ20孔中心轴线的跳动度为 0.05;
3)、Φ90的外圆与4—Φ9孔的圆跳动公差为 0.06。
经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。
(五)确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状
零件材料是HT200。零件年产量是中批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。
(六)
工艺规程设计
一、基准的选择
定位的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。
1、粗基准的选择
因为法兰盘可归为轴类零件，执照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准;若零件有若干个不加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准)，所以对于本零件可以先以法兰盘右端Φ45的外圆及Φ90的右端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧Φ45外圆可同时削除五个自由度，再以Φ90的右端面定位可削除一个自由度。
2、主要就考虑基准重合问题
当设计基准与定位基准不重合时，应该进行尺寸换算。 这在以后还要专门计算，此处不再计算。
二、工件表面加工方法的选择
本零件的加工面有个圆、内孔、端面、车槽等，材料为HT200。参考《机械制造工艺设计简明手册》表1.4—
6、表1.4—
7、表1.4—8等，其加工方法选择如下：
1、外圆面：公差等级为IT6~IT8，表面粗糙度为 , 采用粗车→半精车→磨削的加工方法。
2、Φ20内孔：公差等级为IT7~IT8，表面粗糙度为 ，采用钻→扩→铰→精铰的加工方法，倒角用车刀加工。
3、外圆面：公差等级为IT13~IT14，表面粗糙度为，采用粗车→半精车→磨削的加工方法。
4、Φ90外圆：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗车—半精车—磨削。
5、Φ100外圆面：公差等级为IT11，表面粗糙度为 ，采用粗车→半精车→磨削的加工方法。
6、右端面：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗车。
7、Φ90突台右端面：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗车→半精车→精车。
8、Φ90突台左端面：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗车→半精车→磨削。
9、Φ100突台左端面：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗车→半精车→精车。
10、槽3×2：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗车。
11、Φ100突台右端面：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗车→半精车→磨削。
12、Φ90突台距离轴线34mm的被铣平面:未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗铣→精铣.
13、Φ90突台距离轴线24mm的被铣平面:未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗铣→精铣→磨削.
14、4—Φ9孔：未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为钻削。
15、Φ4的孔：未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为钻削。
16Φ6的孔：未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为钻→铰。
三、制定工艺路线
制定工艺路线应该使零件的加工精度(尺寸精度、形状精度、位置精度)和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本，多方面考虑而制定的工艺路线为：
1、工序Ⅰ
粗车Φ100柱体左端面。
2、工序Ⅱ
钻、扩、粗铰、精铰Φ20mm孔至图样尺寸并车孔左端的倒角。
3、工序Ⅲ
粗车Φ100柱体右端面，粗车Φ90柱体左端面，半精车Φ100左、右端面、Φ90左端面，精车Φ100左端面、Φ90左端面，粗车外圆Φ45 、Φ100、Φ90，半精车外圆Φ45 、Φ90、Φ100、，车Φ100柱体的倒角，车Φ45柱体的过度倒圆。
4、工序Ⅳ
粗车、半精车、精车Φ90右端面，车槽3×2，粗车、半精车外圆及倒角。
5、工序Ⅴ
粗车φ45 右端面，倒角(内孔右侧)， 倒角(φ45 右侧)
6、工序Ⅵ
粗铣、精铣Φ90柱体的两侧面。
7、工序Ⅶ
钻Φ4孔，铰Φ6孔。
8、工序Ⅷ
钻4—Φ9孔。
9、工序Ⅸ
磨削B面，即外圆面、Φ100右端面、Φ90左端面。
10、工序Ⅹ
磨削外圆面Φ100，Φ90。
11、工序Ⅺ
刻字刻线。
12、工序Ⅻ
镀铬。
13、工序ⅩⅢ
检测入库。
四、以工序Ⅱ为例说明确定切削用量及基本工时的依据
(一) 钻Φ18孔
(1)刀具选择：查《机械制造工艺设计简明手册》选用Φ18高速钢锥柄标准花钻。
(2)切削用量选择：
查《切削用量手册》得：f=0.70~0.86mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L
车床进给量取f =0.76mm/r。查《切削用量简明手册》取V =0.33m/s=19.8m/min
n =1000 V / D=1000×19.8/3.14×18=350r/min
按机床选取n =322r/m,故V = D n /1000=3.14×18×322/1000=18m/min
(3)计算基本工时：
T=(L+L1+L2)/(f×n) =(91+11+0)/(0.76×322)=0.42min。
其中L=91，L1=(D/2)×cotKr+2=11,L2=0
(二) 扩Φ19.8 孔
(1)刀具选择：选用Φ19.8高速钢锥柄扩孔钻。
(2)确定切削用量：
查《切削用量简明手册》得：f=0.90~1.1mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L
车床进给量取f =0.92mm/r。扩孔时的切削速度，由《现代机械制造工艺流程设计实训教程》得公式：VC=(1/2~1/3)VC
查《切削用量简明手册》取VC =0.29m/s=17.4m/min
VC=(1/2~1/3)VC =5.8~8.7m/min
n=1000 VC/ D=1000×(5.8~8.7)/(3.14×18)=93~140r/min
按机床选取n =136r/min,故V = D n /1000=3.14×19.8×136/1000=8.5m/min
(3)计算基本工时：
T=(L+L1+L2)/(f×n) =(91+14+2)/(0.92×136)=0.86min。
其中L=91，L1=14,L2=2
(三) 粗铰Φ19.94
(1)刀具选择：Φ19.94高速钢锥柄铰刀。后刀面磨钝标准为0.4~0.6，耐用度T=60min
(2)确定切削用量：
背吃刀量asp=0.07
查《切削用量简明手册》得：f=1.0~2.0mm/r，取f=1.68mm/r。
计算切削速度V=CVdoZvKV/(601mTmapXvfYv),
其中CV=15.6,ZV=0.2,XV=0.1,YV=0.5,m=0.3,KV=(190/HB)0.125=1,则：
V=15.6×(19.94)0.2/[601-0.3×36000.3×(0.07)0.1×(1.68)0.5]
=0.14m/s=8.4m/min
n=1000×V/( d)=1000×8.4/(3.14×19.94)=134r/min
按机床选取n =132r/min
V = d n /1000=3.14×132×19.94/1000=8.26m/min
(3)计算基本工时：
T=(L+L1+L2)/(f×n) =(91+14+2)/(1.68×132)=0.48min。
其中L=91，L1=14,L2=2
(四) 精铰Φ20
(1)刀具选择：Φ20高速钢锥柄机用铰刀
(2)确定切削用量：
背吃刀量asp=0.03。切削速度与粗铰，故n =132r/mmin。
由《切削用量简明手册》f=1.0~2.0mm/r,取f=1.24
VC= d n /1000=3.14×132×20/1000=8.29r/min
(3)计算基本工时：
T=(L+L1+L2)/(f*n)
=(91+14+2)/(1.24*132)
=0.65min
其中L=91,L1=14,L2=2
(五) 倒角(内孔左侧)
(1)刀具选择：用粗车Φ100外圆左端面的端面车刀。
(2)确定切削用量：
背吃刀量asp=1.0mm,手动一次走刀。
V=30，n =1000*V /(d)=1000*30/(3.14*20)=477.7r/min
由机床说明书，n=430r/min
V= d n /1000=3.14*430*20/1000=27m/min
(七)夹具设计
通过跟老师商量并指定设计第Ⅶ道工序钻4×Φ9孔的专用夹具，本夹具将用于Z525摇臂钻床。
一、设计要求
本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，面精度不是主要考虑的问题。
二、夹具设计的有关计算
定位误差分析：
1、定位元件尺寸及公差的确定：夹具的主要定位元件为一平面一短销，该定位短销的尺寸与公差规定和本零件在工作时的尺寸与公差配合，即
2、由于存在两平面配合，由于零件的表面粗糙度为 ，因此需要与配合平面有一粗糙度的要求为
3、钻削力的计算：
刀具选用高速钢材料
查《机床夹具设计手册》表1-2-8 得Kn=1.03
、 、
4、
夹紧力计算：
查《机床夹具设计手册》由表1-2-23
可以知道采用点接触螺旋副的当量摩擦半径为0
查表1-2-21：
2°29′
选用梯形螺纹有利于自锁 8°50′最终得：
=1120N
由于工件为垂直安装在夹具之间，所以夹紧力 ，所以夹具设计符合要求。
三、夹具结构设计及操作简要说明
在设计夹具进应该注意提高劳动生产率。因此，使用铰链式钻模，一次固定4个钻套，在一次装夹中可以加工4个孔。本工序是粗加工，切削力较大，但是由于钻削重要生产的轴向力指向定位面，和夹紧力方向相同，所以夹紧力不直接对消切削力。但是切削力产生颠覆力矩，应该使夹紧力主法平衡。利用钻模板夹紧Φ90突台。
装夹工件时，先翻开钻模板把工件放在夹具上，由平面上的短销定位，再把钻模板合上，转动手柄利用升降工作台来实现对工件的夹紧。这样就可以钻削了。
本夹具装配图和零件图，见附图。
(八)参考文献
1、《现代制造工艺设计方法》。段明扬主编2007年1月。广西师范大学出版社
2、《现代机械制造工艺设计实训教程》。段明扬主编 2007年1月。广西师范大学出版社
3、《机械制造工艺设计简明手册》。李益民主编1999年10月 机械工业出版社
4、《切削用量简明手册》。艾兴等编2000年3月 机械工业出版社
5、《机床夹具设计手册》。王光斗等主编2000年11月 上海科学技术出版社
6、《金属机械加工工艺人员手册》。上海科技出版社
7、《机床夹具设计原理》。龚定安等主编
8、《机械制造技术基础》。华楚生 主编2000年4月 重庆大学出版社
(责任编辑：admin)
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第五篇：机床夹具设计课程设计说明书
《 机床夹具课程设计 》说明书
摘
要
机床夹具设计课程设计是在全部学完机械制造工艺学及机床夹具设计，并进行了生产实习的基础是进行的一个教学环节。它要求学生全面地综合运用本课程及其有关先修课的理论和实践知识进行工艺及结构的设计，也为以后进行一次预备训练。此课程设计的目的：(1)能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。(2)培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力。(3)进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。
此次是对一种大批量生产的拨叉类零件进行钻孔。所设计的夹具必须保证这个通孔的各种尺寸精度，并且以最经济、最省时省力的方法来设计此套夹具。通过对定位误差的分析，确定出采用大端面小心轴定位，夹紧装置采用螺旋压板夹紧机构。
对于我本人来说，希望能通过本次课程设计学习，学会将所学理论知识和工艺课程实习所得的实践知识结合起来，并应用于解决实际问题之中，从而锻炼自己分析问题和解决问题的能力。
关键字:夹具设计、制图、机械
I
《 机床夹具课程设计 》说明书
目
录
摘
要 .................................................................................................................. I 1 设计任务 ............................................................................................................. 1 2 零件的定位 ......................................................................................................... 2
2.1 零件的工艺和精度分析 ................................................................................................. 2
2.2 定位目的及原理 ............................................................................................................. 2 2.3 工件定位的基本原理 ..................................................................................................... 3 2.4 定位方案 ......................................................................................................................... 3 2.5 定位元件的选择 ............................................................................................................. 3 2.6 定位误差 ......................................................................................................................... 4
3 零件的夹紧装置................................................................................................. 5
3.1 夹紧方式的选择 ............................................................................................................. 5 3.2 工件拆装 ......................................................................................................................... 5 3.3 夹具体设计 ..................................................................................................................... 6
4钻床导向装置...................................................................................................... 7
4.1 夹具结构形式 ................................................................................................................. 7 4.3 导向装置 ......................................................................................................................... 7
总
结 ................................................................................................................... 9 参考文献............................................................................................................... 10
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1 设计任务
对下图零件钻φ11H7的通孔这道工序进行夹具设计。能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具。
图1-1夹具设计零件图
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2 零件的定位
2.1 零件的工艺和精度分析
(1)零件的工艺分析：制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
工艺路线：
工序Ⅰ：铣削 铣上表面A面; 工序Ⅱ：铣削 铣下表面B面;
工序Ⅲ：钻削 钻、扩、铰φ23，钻φ6合φ11孔;(本套夹具适合于该工序)
工序Ⅳ：铣削 粗铣、半精铣12mm通槽; 工序V：检查;
(2)零件的精度分析：孔尺寸φ11H7，公差等级为7级 2.2 定位目的及原理
图2-1 工件定位图
工件在夹具中的定位问题，是夹具设计中首先要解决的主要问题，在确定定位方案后，定位基准的选择是一个关键问题，在实际生产中，由于定位基准和定位元件存在制造误差、装配误差、磨损误差等。从而使同批工件在夹具中所占据的位置不同，这种位置变化从而导致加工要素产生误差。
工件在加工前，必须首先使它在机床上相对刀具占有正确的加工位置称为定位。它包括工件在夹具中的定位，夹具在机床上的夹紧、刀具在夹具中的对刀与导引、整个工艺系统的调整等组成环节
工件的定位包括三项基本任务。
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(1) 从理论上进行分析，如何使同一批工件在夹具中占据一致的正确位置。 (2)
设计合理的定位方案，选择合适的定位元件。 (3)
保证有足够的定位精度。 2.3 工件定位的基本原理
在分析工件定位时，通常是用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，从而使工件在家具中的位置完全确定，即六点定位原理。如图2-1所示是一个梯形且两端为圆弧的工件，欲在该工
件上钻一个通孔。为保证加工尺寸φ11H7，需要限制工件x、y、z、x、y这五个自由度，属于不完全定位。(加工的通孔) 2.4 定位方案
工件定位时，作为定位基准的点和线，往往由一些具体的表面来体现，这种表面成为定位基面。定位基面(基准)的分类：
(1)主要定位基面。是限制工件三个自由度的定位基面。一般选择工件上比较大的表面作为主要定位基面。
(2)导向定位基面。是指限制工件的两个自由度的定位基面。一般选择工件上窄长的表面基面，而且两支承点距离应尽量远些。
(3)双导向定位基面。是限制工件的四个自由度的圆柱面。 (4)止推定位基面。限制工件的一个移动自由度的定位基面。 (5)放转动定位基面。限制一个转动自由度的定位基面。
工件的定位是通过定位基面进行的，因此定位基面的几何形状、尺寸及表面状况在很大的程度上决定着定位方法及所用定位元件选择。
(1)遵循基准重合原则，避免基准不符误差。
(2)尽量用精加工过的表面作为定位基准，以保证有足够的定位精度。 (3)应使工件安装稳定，使在加工过程中切削力或夹紧力而引起的变形最小。 (4)遵守基准统一原则以减少设计和制造夹具的时间和费用。 (5)应使工件定位方便，夹紧可靠，便于操作，夹具结构简单。 根据零件及定位元件的特点，故用定位基准为φ23H8孔的轴线和下表面。 2.5 定位元件的选择
工件定位方法及其定位元件选择包括定位元件的结构、形状、尺寸及布置形式等，主要决定于工件的加工要求、工件的定位基准和外力作用状况等因素。定位元件的结构形式 1 工件以平面定位
1)平头支撑钉(A型)，主要用于精基准定位;球头支撑钉(B型)与粗基准面接触良好，主要用于粗基准;齿纹支撑钉(C型)可防止工件滑动，常用于工件侧面定位。单个为定位一个自由度，三个定位三个自由度。
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2)光面支撑板(A型)，结构简单，便于制造，但沉头孔不易清除干净，在一般作侧面或顶面支撑;带斜槽的支撑板(B型)切削容易清除，一般作为底面支撑。一组支撑板定位三个自由度 2 工件以圆孔定位：
基准，长定位销定位三个自由度，短定位销定位两个自由度。
2)定位心轴定位加工外圆和端面等。长心轴限制工件四个自由度，短心轴限制工件的两个自由度。
3)圆锥销是与工件孔缘接触定位，限制工件三个自由度。 3工件以外圆柱表面定位
1)V型块与工件的接触面较长时限制工件的四个自由度。而与工件接触面较短时限制工件的两个自由度。
2)定位套定心精度不高，只适合精定位基面。其内孔轴线为县委基准，内孔面为限位基面
根据零件及定位元件的特点，故采用窄V型块和一组带斜槽支撑板定位。 2.6 定位误差
夹具上与工件加工尺寸直接有关的且精度较高的部位，在夹具制造时常用调法来保证夹具精度。夹具的调装包括夹具各组件、元件相对于夹具体的调整装配和夹具相对于机床的调装两方面内容，其调装精度程度决定夹具最终安装误差的大小。
造成定位误差的原因有两个：一是由于定位基准和工序基准(设计基准)不重合，由此产生的基准不重合误差ΔB(或称基准不符误差);二是由于定位付制造误差造成的定位基准与限位基准不重合，产生基准位移误差ΔY
孔φ11H7定位误差ΔD的分析
工件设计基准与定位基准重合,因此基准不重合误差ΔB=0。由于工件定位基面(外圆柱表明)的直径误差，形成了工件轴心的基准位移误差ΔY，因此基准位移误差
ΔY=
1)定位销主要用于直径在50mm一下的中小孔定位。以孔的轴线作为定位
Tdα2Sin20-(-0.05)0.03535
2Sin45因此尺寸定位误差为ΔD=ΔB+ΔY=0.035mm<1/3T=0.133mm，定位合理
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3 零件的夹紧装置
3.1 夹紧方式的选择
设计的过程中采用螺旋夹紧机构，因为工件是在立式钻床上进行加工，加工力及震动较大，要求夹紧装置具有足够的强度，因此需要在工件的一侧用万能调节压板夹紧，为了方便装拆工件，另一端用螺钉螺母夹紧。 基本夹紧机构：
a斜锲夹紧机构
结构特点：斜楔的自锁条件与升角有关;斜楔具有改变加紧作用力方向的特点;斜楔具有增力的作用;结构简单通常用于机械夹紧或组合夹紧机构中，且工件的进度较高。
b螺旋夹紧机构
螺旋夹紧机构机构简单，制造方便，增力较大，夹紧行程不受限制，所以在手动夹紧机构中广泛应用。本次课程设计选用此夹紧方案，夹紧工件为万能调节压板。
c偏心夹紧机构 偏心夹紧机构优点是制造方便，夹紧迅速;缺点是夹紧力较小，自锁性能不好，夹紧行程教小，一边用在切削力不大，无振动的场合，且对夹紧尺寸要求较严的场合。
对装夹装置的基本要求：
① 保证定位准确可靠，不能破坏原有的定位。 ② 夹紧力的大小要可靠适当。
③ 在保证装夹的前提下机构力求简单，工艺性好，便于制造和维修。 ④ 具有良好的自锁性能。 ⑤ 操作方便安全省力。
设计的过程中采用螺旋夹紧机构，因为工件是在立式钻床上进行加工，加工力及震动较大，要求夹紧装置具有足够的强度，因此需要在工件的一侧用万能调节压板夹紧，为了方便装拆工件，另一端用螺钉螺母夹紧 3.2 工件拆装
V形块定位时，在另一个面上使用弹簧及螺钉连接V形块，装夹工件时，通过弹簧的压力使工件便于装卸，通过螺钉及螺母组合来夹紧，从而便于装卸工件。
在钻床上进行孔所用夹具称为钻床夹具简称钻模。钻模借助其上的钻套引导刀具和工件之间的相对位置，提高了加工精度和生产率，在成批大量生产中，已
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3.3 夹具体设计
采用铸造夹具体，其工艺性好，可铸造出各种复杂形状，具有较好的抗压强度、刚度和抗震性。夹具底面四边应凸出，使夹具体的安装基面与机床的工作面接触良好。夹具在机床工作台安装，夹具的重心应尽量低，重心越高则支撑面应越大。
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4钻床导向装置
4.1 夹具结构形式
在钻床上进行孔所用夹具称为钻床夹具简称钻模。钻模借助其上的钻套引导刀具和工件之间的相对位置，提高了加工精度和生产率，在成批大量生产中，已广泛采用钻模来进行加工。钻模的结构形式很多，按工件的结构形状，大小和钻模的结构特点，钻模可分为以下几种：固定式、回转式、移动式、翻转式、盖板式和滑柱式。
a固定式钻模，这类钻模在加工过程中固定不动，夹具体上设有安放紧固螺钉或便于夹压的部位，这类钻模主要用于立式钻床加工单孔，或在摇臂钻床上加工平行孔系。
b回转式钻模，用于加工工件上同一圆周上平行孔系或加工分布在同一圆周上的径向孔系。回转式钻模的基本形式有立轴、卧轴和倾斜轴三种。工件一次装夹中，靠钻模依次回转加工各孔，因此这类钻模必须有分度装置。回转式钻模使用方便、结构紧凑，在成批生产中广泛使用。一般为缩短夹具设计和制造周期，提高工艺装备的利用率，夹具的回转分度部分多采用标准回转工作台。
c移动式钻模，这类夹具用于钻中小型工件同一表面的多个孔。
d翻转式钻模是一种没有固定回转轴的回转钻模。在使用过程中，需要用手进行翻转，因此夹具连同工件的重量不能太重，一般限于 ≤8～10kg。主要适用于加工小型工件上分布几个方向的孔，这样可减少工件的装夹次数，提高工件上各孔之间的位置精度。
e盖板式钻模没有夹具体，只有一块钻模板，在钻模板上除了装钻套外，还有定位元件和夹紧装置。加工时，钻模板盖在工件上定位、夹紧即可。盖板式钻模的特点是定位元件、夹紧装置及钻套均设在钻模板上，钻模板在工件上装夹，因此结构简单、制造方便、成本低廉、加工孔的位置精度较高。常用于床身、箱体等大型工件上的小孔加工，对于中小批量生产，凡需钻、扩、铰后立即进行倒角、锪平面、攻丝等工步时，使用盖板式钻模也非常方便。加工小孔的盖板式钻模，因切削力矩小，可不设夹紧装置。
f滑柱式钻模是带有升降台的通用可调夹具，在生产中应用较广。滑柱式钻模的平台上可根据需要安装定位装置，钻模板上可设置钻套、夹紧元件及定位元件等。根据以上钻模各自特点，本次选用固定式钻模。 4.3 导向装置
1、钻套基本类型：按钻套的结构和使用情况，可分为固定式、可换式、快换式和特殊钻套，前三种钻套均已标准化，可根据需要选用，必要时也可自行设
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计。本次选择固定式钻套。
2、钻套高度和排屑间隙：
1).钻套高度H 钻套高度与所钻孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等因素有关。钻套高度H越大，刀具的导向性越好，但刀具与钻套的摩擦越大，一般取H = (1~1.5)d。孔径小、精度要求高时，H取较大值H=1.5×7=10.5mm
2.)排屑间隙h 钻套底部与工件间的距离h称为排屑间隙。h值应适当选取，h值太小时，切屑难以自由排出，使加工表面损坏;h值太大时，会降低钻套对钻头的导向作用，影响加工精度。加工铸铁时，h =(0. 3~0. 7) d;加工钢时，h= (0. 7~1.5) d。由于此工件材料为灰口铸铁HT200，h=(0. 3~0. 7) d=(2.1~4.9)
3、钻套内孔的基本尺寸及公差配合
钻套内孔(导向孔)直径的基本尺寸应为所用刀具的最大极限尺寸，并采用基轴制间隙配合。
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总
结
经过为期两周的设计，本次夹具设计已经完成。这次设计不但巩固了已学知识，也是对个人能力的一次提高，从零件分析到工艺编制到夹具设计，从设计到加工，真正从头到尾思考了一个完整零件的加工，使自己分析问题的能力得到进一步提高，设计中不但要考虑方法，也要考虑设计后用于实践的成本，以及适用性，因此设计也要和实际相联系，源于实践，处于理论，用于实践。课程设计让我学到了很多知识。书本上的东西毕竟是理论，就像切削三要素的设定，书本上查来的数据跟实际加工的是有差距的，只有不断的实践，才能证明数据的合理性，通过课程设计，也进一步提高了理论联系实际的能力，让我懂得了机械这门工科的实际意义，更加深入的了解机械制造这门课程，让我学到了学习的快乐，同时更让我认识了自身能力的欠缺与不足，在以后的学习工作中，进一步提高自己。最后，感谢老师和同学在这次设计中的给予我的帮助与指导
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参考文献
[1] 李存霞，姬瑞海主编.机床夹具设计与应用.北京：清华大学出版社;北京交通大学出版社，2011.10 [2] 陈于萍，周兆元主编.互换性与测量技术基础—2版.北京：机械工业出版社，2005.10 [3] 李存霞，姬瑞海主编.机床夹具设计与应用.北京：清华大学出版社：北京交通大学出版社