工裝夾具課程設計--連桿銑削槽口工序?qū)Ｓ脢A具設計

1、<p>　　工裝夾具課程設計說明書</p><p>　　題目：連桿銑削槽口工序?qū)Ｓ脢A具設計</p><p>　　系 名 機械工程 </p><p>　　專 業(yè) 機械工程及自動化 </p><p>　　班 級 </p

2、><p>　　學 號 </p><p>　　姓 名 xxxxx </p><p>　　指導教師 xxx </p><p>　　2011年 11月</p><p><b>　　

3、摘要</b></p><p>　　機械制造工藝學課程設計一般安排在完成了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后。這是進行畢業(yè)設計之前的一次綜合性復習及理論聯(lián)系實際的實踐訓練，對我們的大學生活及以后進入社會參加工作具有重要意義。從中有效地鍛煉了我們提出問題、分析問題、解決問題的能力。</p><p>　　機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)正在改變著人們的生產(chǎn)方式

4、、生活方式、經(jīng)營管理模式乃至社會的組織結構和文化。生產(chǎn)的發(fā)展和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，對生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量提出了越來越高的要求，也就對機械加工工藝等提出了要求。 </p><p>　　在實際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、形狀、尺寸和技術要求等條件不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上用某一種加工方法就能完成的，而是需要經(jīng)過一定的工藝過程。因此，我們不僅要根據(jù)零件具體要求，選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工

5、順序，一步一步地把零件加工出來。</p><p>　　由于能力有限，設計中尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p>　　1 連桿的加工特性及其結構工藝性分析4</p><p

6、>　　1.1 連桿的加工特性4</p><p>　　1.2 連桿的結構工藝性分析4</p><p>　　2 加工件的加工工藝路線、關鍵工序的分析確定4</p><p>　　2.1 毛坯材料的選擇4</p><p>　　2.2 制定工藝路線4</p><p>　　2.3 關鍵工序分析5<

7、;/p><p>　　2.3.1 大小端面的加工5</p><p>　　2.3.2 大小端孔的加工5</p><p>　　2.3.3 槽口的加工6</p><p>　　3 切削用量計算6</p><p>　　3.1 選擇刀具及切削用量6</p><p><b>　　3.

8、2 工序卡7</b></p><p>　　4銑削槽口專用夾具設計8</p><p>　　4.1工件的加工工藝分析8</p><p>　　4.2確定夾具的結構方案8</p><p>　　4.2.1確定定位方案，設計定位元件8</p><p>　　4.2.2夾緊方案選擇及夾緊機構設計10</p

9、><p>　　4.2.3夾具對定位方案的確定10</p><p>　　4.3夾緊力計算和定位誤差分析11</p><p>　　4.3.1夾緊力計算11</p><p>　　4.3.2定位誤差分析12</p><p>　　4.4確定夾具的主要尺寸、公差和技術要求12</p><p>　　4.

10、4.1夾具總圖應標尺寸，公差12</p><p><b>　　參考文獻13</b></p><p>　　連桿機加工工藝規(guī)程設計及銑削槽口工序?qū)Ｓ脢A具設計</p><p>　　1 連桿的加工特性及其結構工藝性分析</p><p>　　1.1 連桿的加工特性</p><p>　　連桿是發(fā)動機的

11、五大件之一，是發(fā)動機重要的安全件。其大頭孔與曲軸連接，小頭孔通過活塞銷與活塞連接，其作用是將活塞的氣體壓力傳給曲軸，又受曲軸驅(qū)動而帶動活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿受的是沖擊動載荷，因此要求連桿質(zhì)量小、強度高。連桿桿身是工字型截面，而且從大頭到小頭逐步變小。連桿的質(zhì)量直接影響發(fā)動機的使用性能和安全性能。從結構上看連桿并不復雜，但連桿屬于典型的不規(guī)則件且精度要求高，所以加工工藝比較復雜：磨削、鉆、鉸、鏜、銑、衍磨等多種加工方法。</p&

12、gt;<p>　　1.2 連桿的結構工藝性分析</p><p>　　連桿由連桿大頭、桿身和連桿小頭三部分組成。連桿機械加工的主要內(nèi)容有小端孔、大端孔和與其垂直的兩端平面，以及連桿桿身和螺栓孔。這些表面都要求達到一定的精度。同時為了提高疲勞強度，要求有較小的表面粗糙度數(shù)值，不允許有細微的傷痕或裂紋。高速機連桿桿身要求對全部非工作表面進行噴丸處理，圓角及過渡都應拋光。</p><p

13、>　　連桿是一種桿類零件，外形細長、剛性差，因而在選擇定位基準和夾壓點時，應使其加工時的變形最小。故大多數(shù)工序都是采用大、小端孔的端面作為定位基準，并使夾緊力作用在端面上。這種定位方法簡單，又避免因夾緊力和切削力的作用而使連桿發(fā)生變形。</p><p>　　2 加工件的加工工藝路線、關鍵工序的分析確定</p><p>　　2.1 毛坯材料的選擇</p><p&

14、gt;　　連桿復雜的工作條件（承受拉力、壓力和扭曲的多變負荷）及高的疲勞強度要求，決定了它的材料的選取和毛坯的制造方法。這里選擇的材料為牌號是QT40—17，它能夠滿足上述要求，由于連桿的強度要求，故其毛胚的制造選擇了鑄造的方法。</p><p>　　2.2 制定工藝路線</p><p>　　連桿加工工藝過程見表1所列。</p><p>　　表1 連桿加工工藝過

15、程</p><p>　　2.3 關鍵工序分析</p><p>　　2.3.1 大小端面的加工</p><p>　　大小端孔常常先加工好，使其作為后續(xù)工序的定位基準。大小端面常用銑、磨以及拉削方法加工。加工時先以其中的一邊端面為基準加工另一邊端面，然后將連桿翻轉(zhuǎn)180°，以加工過的端面作為基準加工另一端面。</p><p>　　2

16、.3.2 大小端孔的加工</p><p>　　大小端孔常常為孔本身加工和其他表面的定位基準。大小端孔的加工精度和表面粗糙度要求都較高，通常分為粗、半精二次進行。</p><p>　　對于這種尺寸較小的連桿，模精度要求很高，一般只經(jīng)過粗鏜、半精鏜、精鏜 。小端孔的粗加工一般安排在大端孔粗加工前，這是由于小端孔在后續(xù)加工中將作為主要定位基準。鏜孔時以桿身裝夾，按孔的劃線痕找正定位。</

17、p><p>　　2.3.3 槽口的加工</p><p>　　槽口的定位以兩端孔的的中心線為基準。以槽口的加工要求和精度，分為粗銑和半精銑兩次進行。</p><p>　　在槽口的深度方面的工序基準是工件的相應端面。從基準重合的要求出發(fā)，定位基準選擇此端面，但由于要在次端面上開槽，開槽時此面必須朝上，相應的夾具定位勢必要設計朝下，這對定位、夾緊等操作和加工都不方便。因此，

18、定位基準選在與槽相對的那個端面比較合適。由于槽深的尺寸公差為（0.2mm），而基準不重合造成的誤差僅為0.1mm，所以這樣選擇定位基準是可以的。</p><p>　　在保證夾角45°±10′方面，工序基準是雙孔中心線所在平面，所以定位件采用圓柱銷和菱形銷。以大端孔為主要定位基準，小端孔為次要基準。</p><p>　　3 切削用量計算</p><

19、p>　　3.1 選擇刀具及切削用量</p><p>　　選擇高速鋼圓柱銑刀，根據(jù)槽口要求，選銑刀直徑 =12mm，齒數(shù)為8</p><p><b>　　1. 選擇切削用量</b></p><p>　　1) =5mm =3.2mm af=0.1mm</p><p>　　2) 決定進給量

20、 根據(jù)查表取 =0.10mm/z</p><p>　　(1) 選擇車刀后到面最大磨損量為0.4mm，刀具壽命為T=120min。</p><p>　　(2) 查切削用量簡明手冊 表3.10，, , </p><p>　　當，查切削用量簡明手冊 表3.9 修正系數(shù)為0.87，所以</p><p>　　(3) 實際切削速度和每齒進給量

21、 </p><p>　　根據(jù)銑床X61W型萬能銑床說明書，選擇 </p><p>　　(4)計算基本工時 </p><p>　　式中L=ｌ+η+Δ，其中ｌ＝4×70ｍｍ=280mm，根據(jù)切削用量簡明手冊表3.25，η+Δ＝17mm</p><p>　　故 tm=(280+17)/85=3.49mi

22、n</p><p><b>　　3.2 工序卡</b></p><p>　　連桿加工工藝工序卡見表2所列。</p><p>　　表2 連桿加工工藝工序卡</p><p>　　4銑削槽口專用夾具設計</p><p>　　4.1工件的加工工藝分析</p><p>　　工件已加

23、工過的大小頭孔徑分別為 mm和 mm，兩孔中心距為80±0.05mm ，大、小頭厚度均為 mm。如圖1。</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　在加工槽口時。槽口的寬度由刀具直接保證，而槽口的深度和位置則和設計的夾具有關。槽口的位置包括兩方面的要求：</p><p>　?。?）槽口的中心面應通過 mm的中心線

24、，但沒有在工序圖上提出，說明此項要求精度較低，因此可以不作重點考慮。</p><p>　?。?）要求槽口的中心面和兩孔中心線所在的平面的夾角為45°±10′。為保證槽口的深度 mm和夾角45°±10′，需要分析與這兩個要求有關的夾具精度。</p><p>　　4.2確定夾具的結構方案</p><p>　　4.2.1確定定位方案

25、，設計定位元件</p><p>　　在槽口深度方面的工序基準是工件的相應端面。從基準重合的要求出發(fā)，定位基準最好選擇此端面。但由于要在此端面上開槽，開槽時，此面必須朝上，相應的夾具定位勢必要設計成朝下，這對定位、夾緊等操作和加工都不方便。因此，定位基準選在與槽相對的那個端面比較合適。由于槽深的尺寸公差較大（0.2mm），而基準不重合造成的誤差僅為0.1mm，所以這樣選擇定位基準是可以的。</p>&

26、lt;p>　　在保證夾角45°±10′方面，工序基準是雙孔中心線所在的平面，所以定位工件采用一圓柱銷和一菱形銷最為簡便。由于槽開在大頭端面上，槽的中心面應通過孔 的mm中心線，這說明大頭孔還是槽口的對稱中心面的工序基準。因此，應選擇大頭孔mm 作主要定位基準，定位元件選擇短圓柱銷（限制兩個自由度）。而小頭孔mm 作次要定位基準，定位元件選擇菱形銷（限制一個自由度），如圖2.</p><p&g

27、t;<b>　　圖2</b></p><p>　　在每個工件上銑八個槽，除正反兩面分別裝卸加工外，在同一面的四個槽的加工也可采用兩種方案：一是采用分度機構在一次裝夾中加工，由于不能夾緊大頭端，夾具結構比較復雜，但可獲得較高的槽與槽間的位置精度；另一方案是采用兩次裝夾工件，通過兩個菱形定位銷分別定位（如圖2），由于受兩次裝夾定位誤差的影響，獲得的槽與槽間的位置精度較低。鑒于本夾具設計中槽與槽間

28、的位置精度要求不高（夾角45°±10′），故可采用第二種方案。</p><p>　　4.2.2夾緊方案選擇及夾緊機構設計</p><p>　　本設計的夾緊機構采用螺釘壓板較為合適?？晒┻x擇的夾緊部位有兩個方案：一是壓在大端上，需要兩個壓板（讓開加工位置）；另一是壓在桿身上，此時只需一個壓板。前者的缺點是夾緊兩次，后者的缺點是加緊點離加工面較遠，而且壓在桿身中部可能引起工

29、件的變形?？紤]到銑削力較大，故采用第一種方案（如4）。</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　4.2.3夾具對定位方案的確定</p><p>　　夾具的設計除了考慮工件在夾具上的定位之外，還要考慮夾具如何在機床上定位，以及刀具相對夾具的位置如何確定。</p><p>　　對設計中銑床夾具，在機床的

30、定位是以夾具體的底面放在銑床工作臺面上，再通過兩個定向鍵與機床工作臺的T型槽相連接來實現(xiàn)，兩定向鍵之間的距離應盡可能遠些（如圖5）。刀具相對夾具位置采用直角對刀塊及厚度為5mm的塞尺來確定，以保證加工槽面的對稱度及深度要求（如圖5）。</p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　4.3夾緊力計算和定位誤差分析</p><p>

31、　　4.3.1夾緊力計算</p><p>　　根據(jù)單位切削力計算公式 查表得 </p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　根據(jù)切削力計算公式</b></p><p>　　得切削力為 =1069.2 故切削力取 1100N</p><p>　　

32、根據(jù)夾緊力的計算公式，每個壓板需給工件的夾緊力為 </p><p>　　式中K為安全系數(shù)取K=1.6，f為工件與定位元件之間的摩擦因數(shù)，取f=0.5</p><p>　　故 =1760N。取 =1800N</p><p>　　即每個壓板需給工件的壓緊力為1800N時滿足要求。</p><p>　　4.3.2定位誤差分析</p>

33、<p>　　本設計中采用一圓柱銷一菱形銷定位工件，平面內(nèi)定位銷相對工件孔的移動定位誤差由基準孔D和定位銷d之間的配合間隙來決定，其移動定位誤差為：</p><p>　　圓柱銷 Δ = =0.052+0.01+0.028=0.09mm</p><p>　　菱形銷 Δ = =0.023+0.01+0.054=0.087mm</p><p&

34、gt;　　兩孔軸線連線的角度誤差 =0.001</p><p><b>　　α=3′</b></p><p><b>　　滿足定位精度要求。</b></p><p>　　4.4確定夾具的主要尺寸、公差和技術要求</p><p>　　如圖5所示，在該夾具總圖中需標注有關尺寸，公差及技術要求：<

35、/p><p>　　4.4.1夾具總圖應標尺寸，公差</p><p>　?。?）夾具最大輪廓尺寸：268mm×220mm×80mm</p><p>　?。?）定位元件的定位尺寸及各定位元件間的位置尺寸為 、 及80±0.05。</p><p>　　（3）對刀元件的工作面與定位元件的定位面間的位置尺寸為11.5

36、77;0.02及11±0.02mm。</p><p>　?。?）夾具定向槽與夾具定向鍵的配合為 。</p><p>　　（5）夾具體與定位套的配合為φ25 及φ18 。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 楊叔子．機械加工工藝師手冊．機械工業(yè)出版社</p>

37、<p>　　[2] 蘭建設. 機械制造工藝與夾具. 機械工業(yè)出版社 </p><p>　　[3] 冀秀煥，唐建生.工程材料與成型設計. 武漢理工大學出版社</p><p>　　[4] 王健石．機床夾具和輔具速查手冊．機械工業(yè)出版社</p><p>　　[5] 王光斗，王春福．機床夾具設計手冊（第三版）. 上?？茖W技術出版社</p><

38、;p>　　[6] 孫已德．機床夾具圖冊．機械工業(yè)出版社</p><p>　　[7] 董燕. 公差配合與測量技術. 武漢理工大學出版社</p><p>　　[8] 唐建生. 金屬切削與刀具. 武漢理工大學出版社</p><p>　　[9] 于興芝. 機械設計基礎. 武漢理工大學出版社</p><p>　　[10] 劉紅普. 特種機械加工技