課程設計--連桿的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計

1、<p><b>　　設計題目</b></p><p>　　題目：連桿的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計</p><p><b>　　圖a</b></p><p><b>　　一、零件的分析</b></p><p><b>　　1.零件的工藝分析</b&g

2、t;</p><p>　　連桿的加工表面主要有圓柱端面的加工，孔的加工，凹臺的加工以及螺紋的加工，其余的表面通過不去除表面材料的加工方法以獲得所需尺寸，在該零件里為鑄造。各組加工面之間有嚴格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，孔的加工有的需要Ra1.6的表面粗糙度，因而需精加工，現(xiàn)將主要加工面分述如下：</p><p><b>　　1.1面的加工</b><

3、/p><p>　　該零件中共有6個面需要加工出來：G面、I面、E面、F面、H面和J面。在這六個面中，J面和H面的形位公差有較高的要求，且尺寸精度也比較高，后面的孔的加工和其他面的加工都需要用這兩個面來定位，所以應該經(jīng)過粗加工和精加工，且應盡早加工出來；E面G面和的尺寸精度也比較高，也需要進行精加工；F面的粗糙為Ra3.2，對表面質(zhì)量的要求比較高，所以也要進行精加工；至于面I，其尺寸精度為自由公差，切表面粗糙度為Ra1

4、2.5，所以只用粗加工即可。</p><p><b>　　1.2孔的加工</b></p><p>　　該零件的孔有四個，ø35、ø60、ø6、ø10、ø10.5的孔。其中ø35、ø60和ø10的孔的尺寸精度和表面質(zhì)量都比較高，所以要進行精加工，而ø60和ø35有平行度的

5、要求，應在同一工位完成加工，兩孔的尺寸精度都為7級，粗糙度為Ra1.6，為了減少加工步驟、方便加工，都定為先鑄出毛胚孔，然后用銑刀進行粗—精加工，且為了避免加工時刀具受到?jīng)_擊，ø60的孔應先于ø10、ø6兩孔加工；4-ø10.5的孔雖然尺寸精度為自由公差，要求不高，但是其表面粗糙度為Ra3.2，所以要對其進行精加工；而ø6的孔為自由公差，且表面質(zhì)量為Ra12.5，故只用粗加工就可以了。&

6、lt;/p><p><b>　　1.3凸臺的加工</b></p><p>　　該零件中凸臺在ø60的孔的兩側(cè)，表面粗糙度要求為Ra3.2，是故應進行精加工。</p><p><b>　　1.4螺紋的加工</b></p><p>　　該零件中油孔的位置有螺紋配合的要求，且孔底與ø6的孔

7、相通，在加工時應注意螺紋底孔的深度。</p><p>　　綜合以上分析，可得出該零件的加工路線為：粗銑面G、E、I；粗銑、精銑面J、H、F；精加工面G、E；鉆ø60和ø35的孔；加工螺紋M14；鉆ø10.5、ø6的孔。</p><p>　　二、確定毛胚、畫毛胚——零件合圖</p><p>　　根據(jù)零件的材料確定為鑄件。又由題目

8、已給定零件為大批量生產(chǎn)。毛胚的鑄造方法選用砂型機器造型。為了減少機加工的加工量，ø60mm、ø35mm在鑄造時就鑄造出來，所以還應該安放型芯。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。</p><p>　　參考文獻[1]表2.2—3，該種零件的尺寸公差等級CT為8—10級，加工余量等級MA為G級。故取CT為10級，MA為G級。</p><p>　　鑄件的分型面選擇通過

9、ø6的孔的中心軸線，且平行與面H的平面，澆冒口位置分別位于ø35的孔的中心。</p><p>　　參考文獻[1]表2.2-4，用查表法確定各表面的總余量如表2-1</p><p>　　表2-1 各加工表面總余量</p><p>　　由參考文獻[1]表2.3-5，用查表法可得鑄件主要的尺寸公差，如表2-2所示。</p><p&

10、gt;　　2表-2 主要毛胚尺寸及公差</p><p><b>　　毛胚圖如下：</b></p><p><b>　　圖b</b></p><p><b>　　三、工藝規(guī)程設計</b></p><p>　　3.1定位基準的選擇</p><p>　　粗基

11、準的選擇：選擇H面和J面作為粗基準。</p><p>　　精基準的選擇：選擇加工好后的H面和J面作為零件上其他的表面和孔的精基準，能夠?qū)崿F(xiàn)通過一個基準對多個表面進行精加工，也就是實現(xiàn)基準重合。且對于該類零件來說，若只是單個端面來定位，其定位效果極差，可以等同認為是兩個點的定位，是故用兩個階梯面來定位，其定位效果較單個面來說好得多。且便于夾緊。</p><p><b>　　3.2制

12、定工藝路線</b></p><p>　　根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達到的經(jīng)濟精度，確定各表面加工方法如下：E面、H面、F面：粗銑——精銑；G面、J面、I面：粗銑；ø60和ø35的孔：擴——鉸；螺紋G14：鉆孔——攻螺紋；鉆ø10.5、ø6的孔。</p><p>　　零件中的ø60和ø35有較高的平行度要求，故它

13、們的加工宜采用工序集中的原則，即分別在一次裝夾下將兩孔同時加工出來，以保證其加工精度。</p><p>　　根據(jù)先面后孔、現(xiàn)主要表面后次要表面和先粗加工后粗加工的原則，將面E、F、G、H、J，孔ø60、ø35mm和ø10的粗加工放在前面，精加工放在后面,每一階段中又先加工面F、H，然后加工G、E、J面和鉆擴鉸孔ø60mm、ø10mm和ø35mm。然后銑凹

14、臺面B。孔4-ø10.5、ø6面I和其上的螺紋孔M14最后加工。精加工也是按如此順序加工。</p><p>　　初步擬定加工工藝路線如下：</p><p>　　上述方案遵循了工藝路線擬定的一般原則，但某些工序有些問題還值得進一步討論。</p><p>　　如：在第10道工序中，加工時應該同時粗銑I面，因為I面的要求不高，同時加工能減少反復裝夾次數(shù)

15、，提高加工效率。</p><p>　　在第70和80道工序中粗銑凸臺面B面、F面精銑凸臺面B面、F面，為保證配作時故應將凹臺B面的加工放在孔ø35mm和ø60mm之前。</p><p>　　在銑削加工孔ø35mm和ø60mm，應將粗、精加工放在相連的兩道工序中。</p><p>　　修改后的工藝路線如下：</p>

16、<p>　　3.3選擇加工設備及刀、夾、量具</p><p>　　由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，所以加工設備宜以通用機床為主，輔以少量的專用機床。其生產(chǎn)方式為以通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線。工件在各機床上的裝卸及各機床之間的傳送均由人工完成。</p><p>　　粗銑G、I、E面和粗銑H、J、F面?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具設計的問題，都采用立銑。選擇X

17、52K立式銑床。選擇直徑為80mm的材料為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位錐柄面銑刀（如下表4-41所示）、專用夾具和游標卡尺。</p><p>　　精銑E面和粗銑H面。加工設備仍選用X52K型立式銑床。刀具選用同上的直徑為80mm的可轉(zhuǎn)位錐柄面銑刀，專用夾具和游標卡尺。</p><p>　　粗銑ø60mm和ø35mm的孔。由于銑孔是屬于曲線插補加工，所以要求用數(shù)控銑床。故對孔&#

18、248;60mm和ø35mm的加工設備選用型號為XK6330的數(shù)控銑床。刀具選用直徑為25mm和16mm的材料為硬質(zhì)合金中齒莫氏錐柄立銑刀，專用夾具、游標卡尺。</p><p>　　精銑ø60mm和ø35mm的孔。加工設備還是XK6330型號的數(shù)控銑床。刀具選用直徑為16mm和20mm的材料為硬質(zhì)合金細齒莫氏錐炳立銑刀。專用夾具，量具選用塞規(guī)。</p><p>

19、;　　锪平ø20mm的孔，鉆4-ø10.5mm的孔（留有粗鉸余量），孔口倒角1×45?。粗鉸4-ø10.5mm的孔。選用型號為Z3025的搖臂鉆床。 锪平ø20mm的孔選用锪鉆。4-ø10.5mm的孔選用直徑為10的鉆頭和直徑為10.5mm的鉸刀。</p><p>　　鉆ø6mm的孔，銑ø10mm的孔。選用專用的機床。刀具選用直徑為&

20、#248;6mm的加長型鉆頭和直徑為10mm的材料為硬質(zhì)合金立銑刀。專用夾具。</p><p>　　粗銑凸臺B、F面。機床選用臥式銑床，型號為X6030。刀具選用直徑為ø12mm中齒的材料為硬質(zhì)合金立銑刀。</p><p>　　精銑凸臺B、F面。機床還是選用臥式銑床，型號為X6030。刀具選用直徑為ø10mm的材料為硬質(zhì)合金細齒立銑刀。</p><p

21、>　　鉆M14的底孔，攻M14的螺紋。選用型號為Z3025的搖臂鉆床。參考文獻[1]中表3.1-6、3.1-48。加工M14的螺紋底孔選用直徑為12.5mm的錐柄麻花鉆。攻螺紋時選用代號為M14×1.5的機用絲錐。專用夾具、機用絲錐夾頭、螺紋塞規(guī)。</p><p><b>　　3.4加工工序設計</b></p><p>　　工序10粗銑G、I、E及工序

22、30精銑E、G面工序。</p><p>　　查文獻[1]表2.3-21平面加工余量，為1mm。已知E面總余量為 4mm。故粗加工余量為3mm。</p><p>　　查文獻[2]表2.6-6，得粗銑的加工公差等級為IT9—IT11級，取IT=10,E面公差為0.12mm，G面公差為0.12mm。所以=82.5±0.06，=60.5±0.06mm

23、。</p><p><b>　　校核E面精銑余量：</b></p><p>　　=（82.5-0.06）-（81.5+0.05）</p><p><b>　　= 0.89mm </b></p><p>　　=（60.5-0.06）-（59.5-0.05）</p><p>　　

24、=0.89mm </p><p><b>　　故余量足夠。</b></p><p><b>　　切削參數(shù)的選擇：</b></p><p>　　查表3-16取粗銑每齒進給量為0.13mm/z；取精銑每轉(zhuǎn)進給量為=0.5mm/r。粗銑走刀一次，=3mm；精銑走刀一次，=1mm。</p><

25、p>　　表3-16，取粗銑主軸轉(zhuǎn)速為380r/min；取精銑主軸轉(zhuǎn)速為700r/min。</p><p>　　工序 20粗銑H、J面和工序40精銑H、J面。</p><p>　　查文獻[1]表2.3-21平面加工余量，。已知F面與H面的總余量都為3.5mm。故粗加工余量為2.5mm。</p><p>　　查文獻[2]表2.6-6，得粗銑的加工等級為IT9—IT

26、11級，取IT=10，H面公差為0.10mm,J面公差為0.12mm。所以可得=79±0.05mm，=58±0.06mm。</p><p><b>　　H面余量校核：</b></p><p>　　=（79-0.05）-（78+0.05）</p><p><b>　　=0.9mm</b></p>

27、;<p><b>　　J面余量校核：</b></p><p>　　=（57-0.06）-（56-0.05）</p><p><b>　　=0.89mm</b></p><p>　　故H面與J面余量均足夠。</p><p><b>　　切削參數(shù)的選擇：</b><

28、;/p><p>　　查上表表3-16取粗銑每齒進給量為0.13mm/z；取精銑每轉(zhuǎn)進給量為=0.5mm/r。粗銑走刀一次，=3mm；精銑走刀一次，=1mm。</p><p>　　查上表表3-16，取粗銑主軸轉(zhuǎn)速為380r/min；取精銑主軸轉(zhuǎn)速為700r/min。</p><p>　　3.工序50粗銑ø60mm和ø35mm的孔和工序60精銑ø

29、;60mm和ø35mm的孔。</p><p>　　由于這兩個是通過用銑刀加工出來的，所以精銑時按圓周銑來預留加工余量。參考文獻[3]第171頁，預留精加工余量為單邊=0.5mm。已知兩孔的單邊總余量皆為4mm，所以粗加工余量為3.5mm。</p><p>　　粗銑的加工精度為IT9—IT11,取IT=10級。ø60mm的孔的公差為0.12mm，所以=ø58&#

30、177;0.06mm。ø60mm的孔的公差為0.10mm，=ø33±0.05mm。</p><p><b>　　余量校核：</b></p><p>　　= [（35-0.01）-（34+0.05）]÷2</p><p><b>　　=0.47mm</b></p><

31、;p>　　=[(60-0.012)-(59+0.06)]÷2</p><p><b>　　=0.46mm</b></p><p>　　經(jīng)校核，兩孔精加工余量均足夠。</p><p><b>　　切削參數(shù)的選擇：</b></p><p>　　參考文獻[3]表7-5，取粗銑時切削速度Vc

32、=45m/min,取精銑時切削速度為Vc=90m/min.</p><p><b>　　速度轉(zhuǎn)換：</b></p><p>　　粗銑ø35孔的轉(zhuǎn)速 n=Vc/πd=895r/min 取n=900r/min</p><p>　　精銑ø35孔的轉(zhuǎn)速 n=Vc/πd=1791r/min 取n=1800r/min<

33、;/p><p>　　粗銑ø60孔的轉(zhuǎn)速 n=Vc/πd=573r/min 取n=600r/min</p><p>　　精銑ø60孔的轉(zhuǎn)速 n=Vc/πd=1433r/min 取n=1500r/min</p><p>　　參考文獻[3]表7-4，取粗銑時每齒進給為0.2mm，精銑時每齒進給為0.15mm。</p><p

34、>　　進給速度:Vf=Zn </p><p>　　粗銑ø35孔的進給：Vf=720mm/min</p><p>　　精銑ø35孔的進給：Vf=1620mm/min</p><p>　　粗銑ø60孔的進給：Vf=480mm/min</p><p>　　精銑ø60孔的進給：Vf=1350mm/min

35、</p><p>　　粗加工走一刀，=3.5mm；精加工走一刀，=0.5mm。</p><p>　　第60、70道工序的加工程序：</p><p>　　所有加工程序都基于將工件坐標系原點建立在直徑為35mm的孔的中心這一前提條件下編制的。</p><p>　　加工直徑為35mm的孔</p><p><b>　

36、　粗加工：</b></p><p><b>　　O0001</b></p><p>　　G00 G90 Z200</p><p>　　G17 G42 GOO X0.0 Y0.0 D01</p><p><b>　　M03 S900</b></p><p>　　G0

37、0 G43 Z26 H01</p><p>　　G17 G94 G02 X0.0 Y16.5 R8.25 F720</p><p>　　G02 X0.0 Y16.5 R16.5 </p><p>　　G02 X0.0 Y0.0 R8.25</p><p>　　G00 G43 Z-2.0 H01</p><p>　　G1

38、7 G94 G02 X0.0 Y16.5 R8.25 F720</p><p>　　G02 X0.0 Y16.5 R16.5 </p><p>　　G02 X0.0 Y0.0 R8.25</p><p><b>　　G00 Z200</b></p><p>　　G00 X200 Y200</p><p

39、><b>　　G40 G90 </b></p><p><b>　　M30</b></p><p><b>　　精加工：</b></p><p><b>　　O0002</b></p><p>　　G00 G90 Z200</p>&l

40、t;p>　　G17 G42 GOO X0.0 Y0.0 D02</p><p><b>　　M03 S1800</b></p><p>　　G00 G43 Z-2.0 H02</p><p>　　G17 G94 G02 X0.0 Y16.5 R8.75 F1620</p><p>　　G02 X0.0 Y17.5

41、R17.5</p><p>　　G02 X0.0 Y0.0 R8.75</p><p><b>　　G00 Z200</b></p><p>　　G00 X200 Y200</p><p><b>　　G40 G90 </b></p><p><b>　　M30&l

42、t;/b></p><p>　　加工直徑為60mm的孔</p><p><b>　　粗加工：</b></p><p><b>　　O0003</b></p><p>　　G00 G90 Z200</p><p>　　G17 GOO X459 Y0.0 D03</p

43、><p><b>　　M03 S600</b></p><p>　　M98 P31234</p><p>　　G00 X100 Y100</p><p><b>　　G40 G90 </b></p><p><b>　　M30</b></p>

44、<p><b>　　O1234</b></p><p>　　G00 G43 W-27 H03</p><p>　　G17 G94 G02 X459 Y29 R14.5 F480</p><p>　　G02 X459 Y29 R29 </p><p>　　G02 X459 Y0.0 R14.5</p>

45、<p><b>　　M99</b></p><p><b>　　精加工：</b></p><p><b>　　O0004</b></p><p>　　G00 G90 Z200</p><p>　　G17 GOO X459 Y0.0 D04</p>

46、<p><b>　　M03 S600</b></p><p>　　G00 G43 W-2 H04</p><p>　　G17 G94 G02 X459 Y29 R14.5 F480</p><p>　　G02 X459 Y29 R29 </p><p>　　G02 X459 Y0.0 R14.5</p&g

47、t;<p>　　G00 X100 Y100</p><p><b>　　G40 G90 </b></p><p><b>　　M30</b></p><p>　　4.工序90粗銑凸臺B、F面和工序100精銑凸臺B、F面。</p><p>　　查文獻[1]表2.3-21平面加工余量，=1

48、mm。已知凸臺B面的總余量為3mm，故粗加工余量為2mm。</p><p>　　粗銑的加工精度等級為IT9—IT11，取IT=10?？刹榈肂面的公差為0.12mm，F(xiàn)面公差為0.14mm，=2±0.06mm,=42±0.07mm。</p><p><b>　　余量校核：</b></p><p>　　=（3-0.1）-（2+0

49、.06）</p><p><b>　　=0.84mm</b></p><p>　　=（42-0.07）-41</p><p>　　=0.93mm </p><p>　　經(jīng)校核，B、F面余量足夠。</p><p><b>　　切削參數(shù)的選擇：</b></p&g

50、t;<p>　　參考文獻[3]表7-4，取粗銑時每齒進給為0.2mm，精銑時每齒進給為0.15mm。</p><p>　　參考文獻[3]表7-5，取粗銑時切削速度Vc=45m/min,取精銑時切削速度為Vc=90m/min.</p><p><b>　　速度轉(zhuǎn)換：</b></p><p>　　粗銑轉(zhuǎn)速 n=Vc/πd=1194r

51、/min 取n=1200r/min</p><p>　　精銑轉(zhuǎn)速 n=Vc/πd=2866r/min 取n=2900r/min</p><p>　　進給速度:Vf=Zn </p><p>　　粗銑進給：Vf=960mm/min</p><p>　　精銑進給：Vf=2180mm/min</p><p><b

52、>　　四、夾具設計</b></p><p>　　本次設計的夾具為第50道——粗銑ø60mm和ø35mm的孔和第60道——精銑ø60mm和ø35mm的孔工序共用的夾具。該夾具適用與XK6330數(shù)控銑床。</p><p><b>　　1.確定設計方案</b></p><p>　　這道工序是用

53、立式數(shù)控銑床加工ø60mm和ø35mm的兩個通孔，所以從E、G面加工還是從H、J面加工都可以。但是考慮到裝夾定位時要用到兩個孔的端面來進行定位，若是從H、J面加工，以E、G面定位的話，定位時由于零件中部的I面比E面低但又比G面高，會帶來干涉。故選用H、J面定位，從E、G面加工。</p><p>　　工件以H、J面在夾具上定位，限制了三個自由度，再在零件右端以一定位塊限制一個自由度，左邊用一V形

54、塊限制兩個自由度。從而將六個自由度都限制，實現(xiàn)精準定位。為了保證工件的剛性，在工件的中間部分增加一個輔助支承。 </p><p>　　在本工件加工時，工件局部要求與配件配作， 用兩個搭扣將兩個零件固定在一起，以保證在加工過程中兩工件間的相對位置沒有因加工時的沖擊振動而發(fā)生變化，保證加工的形狀精度。</p><p>　　本工件的夾緊方案，考慮到利用切削力來輔助夾緊，故從工件的上方以一

55、壓塊在工件的中心位置即輔助支承的位置向下壓緊工件。這樣保證了夾緊力靠近支承點的夾緊原則，減小了工件的變形，保持工件加工時在夾具中的位置。</p><p><b>　　2.夾緊力的計算 </b></p><p><b>　　夾緊力的計算公式：</b></p><p><b>　　F夾=KF</b><

56、;/p><p><b>　　F夾——夾緊力。</b></p><p>　　F——切削力 </p><p><b>　　K——安全系數(shù)。</b></p><p>　　在上式中，由于切削力與夾緊力同向，查文獻[3]可知安全系數(shù)K取2.5。</p><p>

57、　　由上表公式算出銑削力的計算公式為：</p><p><b>　　已知：</b></p><p><b>　　=3.5</b></p><p><b>　　=0.2</b></p><p><b>　　=480</b></p><p&

58、gt;<b>　　=4</b></p><p><b>　　=600</b></p><p><b>　　=569</b></p><p><b>　　=1.0</b></p><p><b>　　=0.8</b></p>

59、<p><b>　　=0.9</b></p><p><b>　　=25</b></p><p><b>　　=0.9</b></p><p><b>　　=0.1</b></p><p><b>　　=1.34</b>

60、</p><p>　　最后算出Fz為547N</p><p>　　F夾=2.5×547</p><p><b>　　=1367.5N</b></p><p>　　經(jīng)強度校核比對，鉸鏈連接用的ø10mm的銷釘?shù)膹姸纫堰h超出了所要求的強度。故ø10mm的銷釘能用用于承受夾緊時所帶來的各種力的作用

61、。</p><p><b>　　3.定位精度分析</b></p><p>　　兩孔的位置公差為±0.1mm， 對刀塊的位置公差為±0.02mm，它不應超過工件公差的1/3，即±0.03mm。故對刀塊的位置公差為±0.02mm可以保證。</p><p><b>　　五、設計心得</b>

62、</p><p>　　這次設計相對于我自己來說是有一些難度的，而且也很繁瑣。因為在進行設計的過程中有很多地方是之前已經(jīng)設計好了的，到了后面驗證后發(fā)現(xiàn)達不到要求，而又得改動，往往這一改動就會牽涉到很多地方。這體現(xiàn)了設計工作的先假設后驗證再改動的特點。雖然這次設計很累，但確實能讓人學到很多的東西，也讓我了解到了很多關(guān)于設計的一些常識和技巧。比如說在設計一些機構(gòu)的時候，是可以在機械設計手冊里可以找到類似的設計，這是一個

63、很好的借鑒。這體現(xiàn)了機械方面一脈相承的設計精神。</p><p>　　在這次設計中，遇到了很多之前沒有遇到過的問題。開始的是后是問題越來越多，有時候一天就找了老師很問了好幾次的問題，但隨著老師的耐心講解，問題也就越來越少，而學到的新知識也隨之增加。為我們在設計方面打開了一扇大門，豐富了我們關(guān)于設計的知識，為我們以后從事于相關(guān)的行業(yè)打下了一個良好的實踐基礎。同時也鞏固了所學到的理論知識，讓我們能把所學到的知識在這次

64、設計中得以驗證和運用，加深了對理論知識的理解，加強了我們對理論知識的運用以及動手實踐的能力。</p><p>　　這次的設計過程中也暴露了我們的很多的不足，因為很多的東西我們都是沒見過的，亦或是見過了但是對它的工作過程和工作原理沒有什么深入的了解和學習，所以很多東西都是只能靠我們自己憑空想象了，所以在設計初期，我們所設計出來的東西有些是不符合要求的，亦或是難以實現(xiàn)的，最后還是再老師的指導下才明白到底該如何設計，這

65、就是我們大學生缺少實踐學習的結(jié)果了。而作為一個設計人員，脫離實際是一種很致命的錯誤，這也是絕對不允許的。</p><p>　　總而言之，這次設計讓我們受益匪淺。雖然比較辛苦，但的確是能學到東西，把所學的知識進行運用和論證的一個實踐的機會，我們應該把握好每一次實踐的機會。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]