内燃机连杆零件课程设计.doc

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1、目 录摘 要11、生产纲领，确定生产类型计算22、零件的分析32.1加工表面的尺寸精度和形状精度32.2主要加工表面之间的相互位置精度32.3加工表面的粗糙度及其它方面的表面质量要求32.4热处理及其它要求33、选择毛坯及毛坯制造方法43.1确定毛坯类型43.2确定毛坯制造方法53.3表面加工余量及余量公差的确定54、工艺规程设计54.1定位基面的选择54.2定位方案的选择55、连杆零件表面加工方法的选择66、制定工艺路线87、选择加工设备107.1选择机床107.2选择夹具107.3选择刀具107.4选择量具118、加工工序设计、工序尺寸及切削用量的计算119、填写工序卡15附录16致 谢1

2、9参考文献20摘 要 本设计针对连杆零件的加工，通过对所给零件的工艺要求及图样的分析，制定了合理的加工工艺规程、选择毛胚及毛胚制造方法、连杆零件表面加工的方法、制定工艺路线。在这次设计过程中，广泛的收集各种资料及标准，课程设计中另一个重要的设计为专用夹具的设计。 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高生产率。 关键词：连杆零件 夹具 工艺规程 1 生产纲领，确定生产类型计算生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺

3、过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所选用的工艺方法和工艺装备。零件生产纲领可按下式计算。 N=Qn（1+a%）（1+b%） （1-1）N-生产纲领Q-生产台数n-零件数量a-备品率b-废品率 根据生产纲领与生产类型及产品大小和复杂程度的关系，确定其生产类型。如图2-1所示，为内燃机上的一个连杆零件。该产品年产量为 5000 台。设其备品率为25%，机械加工废品率为0.2%，每台产品中该零件的数量为1件，现由公式1-1计算如下:N=Qn（1+a%）（1+b%） =50001（1+25%）（1+0.2%）=6262.5 件/年连杆零件的年产量为 6262.5 件，现已

4、知该产品属于轻型机械，根据生产类型与生产纲领的关系查阅参考文献 ，确定其生产类型为大量生产。大量生产的工艺特征如下：（1） 零件的互换性：具有广泛的互换性，少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法。 （2） 毛坯的制造方法和加工余：广泛采用金属模机器造型，模锻或其他有效方法。毛坯精度高，加工余量小。 （3） 机床设备及其布置形式：广泛采用有效专用机床及自动机床，按流水线和自动排列设备。 （4） 工艺装备：广泛采用高效夹具，复合刀具，专用量具或自动检验装置，靠调整法达到精度要求。 （5） 对工人的技术要求：对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求较低。 （6） 工艺文件：有工艺过程卡或

5、工序卡，关键工序要调整卡和检验卡。 （7） 成本：较低。 （8） 生产率：高。 （9） 工人劳动条件：较好。 2 零件的分析 需要加工的连杆零件图样的视图正确，完整，尺寸，公差及技术要求齐全。2.1加工表面的尺寸精度和形状精度本零件的两大小头孔的加工并不困难。根据零件的技术要求，其大小头孔的两中心的平行度要求比较高，达0.08mm，因此在加工应设计一夹具来保证两孔中心的平行度要求。 2.2主要加工表面之间的相互位置精度该零件的油槽加工，分析该小孔是做油孔之用，位置精度不需要太高，只要钻至沟槽之内，即能保证油路畅通。2.3加工表面的粗糙度及其它方面的表面质量要求基准孔14H8mm 要求 Ra1.

6、6m 比较高，需要绞孔。2.4热处理及其它要求由于毛坯为模锻件，在机械加工之前，首先安排正火处理，以消除锻造应力，改善金属组织，细化晶粒，改善切削性能。图2-1连杆零件图3 选择毛坯及毛坯制造方法 3.1确定毛坯类型根据零件用途和技术要求，零件材料为ZG310570，即铸造碳钢。表3-1主要化学成分W%主要特性用途举例CSiMnPS有较好强度、塑性、焊接、性能尚好。轨刚机架模具、 箱体、缸体连杆、曲 轴等。0.400.500.900.040.04 3.2确定毛坯制造方法根据毛坯的材料，生产类型，生产纲领及零件的复杂程度，毛坯可采用模锻成型。零件并不复杂，因此毛坯可以与零件的形状尽量接近。两孔可

7、不必锻出，直接加工。 3.3表面加工余量及余量公差的确定通过查加工余量表，得两端面的总加工余量为3mm，毛坯尺寸可以通过加工余量确定。选择毛坯模锻的主要依据：模锻可锻造形状复杂的毛坯，尺寸精度较高，尺寸偏差0.1mm0.2mm，表面粗糙度Ra 为12.5m，毛坯的钎维组织好，强度高，生产率较高，但需要专用锻模及锻锤设备。大批量生产，适于锻造碳素钢，合金钢。锻件加工表面直线度，平面度公差。模锻件长度为 160mm，热处理为调质时，直线度和平面度公差的普通级为1.1mm，精密度为0.7mm。4 工艺规程设计4.1定位基面的选择 定位基面的选择是拟定零件的机械加工路线，确定加工方案中首先要做的重要工

8、作。基面选择得正确、合理与否，将直接影响工件的加工质量和生产率。在选择定位基面时，需要同时考虑以下三个问题： (1) 以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准，才能保证加工精度，使整个机械加工工艺过程顺利地进行。(2) 为加工上述精基面或统一基准，应采用哪一个表面作为粗基面。(3)有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面。精基面的选择：根据精基面的选择原则，选择精基面时，首先应考虑基准重合的问题，即在可能的情况下，应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准。 4.2定位方案的选择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，并用大头孔处指定一侧

9、的外圆面作为另一基面。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。这样就使各工序的定位基准统一起来，减少定位误差，在加工时需主意以下三点：(1) 根据零件图，连杆零件的大小头孔有一端面（即右端面）在一个平面上，因此可以同时加工出来，但另一端面（即左端面）不在一个平面上，这对作为定位基准面来说是不利的。因此，在加工时需主意其定位方案的合理性。 (2)小头孔外圆作为基面，所以小头孔外圆表面的加工安排得比较早。在小头孔与大头孔作为定位基面前的加工工序且钻孔、扩孔、铰孔，这些工序对于加工后的孔与孔的平行度不易保证，有时会影响到后续工序的加工精度，因此，在加工时应注意，选

10、用合理的定位方案。 (3)在铣连杆零件大小头孔两端面中，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。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。但是由于毛坯表面不平整，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。5、连杆零件表面加工方法的选择零件各表面加工方法和方案的选择，首先要保证加工表

11、面的加工精度和表面粗糙度的要求，还须考虑生产率和经济性方面的要求，在选择时，应根据各种加工方法的特点及其经济加工精度和表面粗糙度，结合零件的特点和技术要求，慎重决定。 5.1零件各表面的加工方法此零件的加工面有：大小头孔两端面，小头孔外圆，大小头孔，十字形槽，大小孔端槽及螺纹孔。 表5-1加工面公差等级粗糙度加工方法大小头孔两端面-Ra3.2m粗铣及半精铣30H11的大头孔H11Ra6.3m钻孔及扩孔小头端10的小孔-钻床加工14H8的小头端不通孔H8Ra1.6m粗铣十字形通槽-Ra12.5m粗铣大头端12 深 20 的孔及螺纹孔-Ra12.5m先钻后攻丝大头端4mm的小槽-Ra12.5m粗铣

12、大头端5 的油槽-Ra12.5m钻床加工5.2零件各表面加工顺序的确定 机械加工顺序安排 根据机械加工顺序安排时应遵循的原则，考虑到该工件的具体特点，先安排大小头孔两端面的加工，接着安排钻大小头两孔，然后铣十字型通槽，再钻大头端6mm、8mm 的孔，攻 M8 的螺纹，铣大头端槽，最后钻大头端5mm 的油孔。机械性能表5-2bN/mmsN/mms%kJ/cm570310152130按GB/T56131995规定，铸钢牌号用“铸”和“钢”两字汉语拼音首位字母“ZG”后加工两组数字表示，第一组数字表示屈服点的最低值，第二组数字表示抗拉强度的最低值。ZG310570表示s310MPa，B570MPa的

13、铸钢。铸造碳钢的碳质量分数一般为0.15%0.6%，其铸造性能比铸造铁差，但力学性能比铸造铁好。主要用于制造形状复杂，力学性能要求高，而在工艺又很锻压等方法成形的比较重要的机械零件，例如汽车的变速箱壳，机车车辆的车销和联轴器等。铸造碳钢的牌号，化学成分见表2-1，力学性能见表2-3 热处理工序的安排 由于毛坯为模锻件，在机械加工之前，首先安排正火处理，以消除锻造应力，改善金属组织，细化晶粒，改善切削性能。表5-3 热处理正火或退火温度回火温度870890620680辅助工序的安排。 检验工序：在热处理工序后安排中间检验工序，最后安排终结检验。6、制定工艺路线当生产批量不同时零件的工艺路线也会有

14、较大的差别，先在列出连杆零件大量生产时的工艺路线。 工序1：铣连杆零件大小头孔两端面方案1：大头两端面一起铣，再加工小端的两端面。 此方案采用的定位方案是以连杆的大头外形及连杆杆身的对称面定位， 这种定位方法使工件在夹紧时变形小，同时可以铣工件的两端面，使一部分切削力相互抵消，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。 方案2：大头孔小头孔，右端底平面一起铣，再分别铣大小头孔左端面，钻小头端孔，此方案采用的定位方案是：以小头孔外圆面用 V 形块定位及以大头孔左端定位，加工右端面，加工好后以右端底平面定位及小头孔外圆定位。加工另一端，及钻小头孔。采用此种方

15、案可以在定位基准不变的情况下同时加工几个面，即减小因基准不重合而产生的误差。 通过以上两种方案优缺点的比较，从定位基准和减小误差角度考虑，我选择方案2。 工序2：钻小头端10mm的通孔，再扩钻孔，铰孔至14H8mm 深40mm。 工序3：钻大头端30mm的通孔，然而扩30H11mm的孔。 工序4：粗铣宽4mm，8mm的十字形通槽。 工序5： 钻大头端6mm的通孔，再用12mm的钻头从左端钻至深20mm处，攻右端M8的螺纹，深20mm。 工序6：粗铣大头端4mm的槽。 工序7：钻5mm的油孔。表6-1孔加工方案序号加工方案经济精度(公差等级表示)经济表面粗糙度Rm适用范围1方案1铣端面IT781

16、2.5端面方案2铣钻IT361.66.3端面及一般不淬火的面(端铣表面粗糙度R值较小)2钻扩铰IT341.63.2加工未淬火的钢及铸铁的实心毛坯3钻扩IT76.312.5大量生产,较小的平面(精度因刀具而定)4粗铣IT91012.5主要用于精度要求不高的加工表面5钻攻螺纹IT30.81.6螺纹加工的精度要求 高6粗铣IT66.3表面精度要求 不高加工面7钻IT86.312.5加工位淬火的钢或铸铁.孔径小于15207 选择加工设备 7.1选择机床根据零件加工精度、轮廓尺寸和批量等因素，确定机床种类及规格。 （1）工序1：是粗铣和半精铣。本零件外轮廓尺寸不大。精度要求不是很高，选用X5025。 （

17、2）工序2，3，5，7：可以在立式钻床上加工。可选用Z5140立式钻床。 （3）工序4：可以在立式铣床上加工，可选用 X5025。 （4）工序6：可用卧式铣床加工出。可选用X6026。 7.2选择夹具 根据质量、效率和经济性选择夹具种类。本连杆零件除加工十字型槽与钻12mm 孔，攻 M8mm 螺纹需设计专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。 7.3选择刀具根据工件材料和切削用量以及生产率的要求，选择刀具，应注意尽量选择标准刀具。（1）铣十字型槽选错齿三面刃铣刀，零件要求铣刀深度为 12mm。铣刀直径应为110150mm。 因此， 所选铣刀： 十字型通槽宽4mm时， 铣刀规格为d=16mm，D

18、=50mm，L=4mm，齿数 Z=12。宽 8mm 时，铣刀规格为 d=16mm,D=50mm，L=8mm，齿数 Z=12。 （2）铣大小头两端面时，铣刀选 A类可转位面铣刀直径为50mm。 （3）钻10 mm的小头端孔至尺寸14H8 mm，选用锥柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角。选用锥柄机用绞刀。 （4）钻、扩30H11mm 的大头端孔：选用锥柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角。钻6 mm的大头端孔，再用12 mm，的钻头钻至深20 mm，选用锥柄麻花钻。 （5）攻 M8mm的螺纹：选用机用丝锥。 （6）钻5mm的大头端油孔：用5mm直柄麻花钻。 7.4选择量具 本零件属大量生产，一般

19、均采用量具，选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量具的测量方法极限误差选择。 （1）选择加工孔用量具，可选内径百分尺，选分度值为0.01mm。 （2）选择加工槽所用量具，选用分度值为0.02mm,测量范围为（0150mm) 由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，除少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。 8 加工工序设计、工序尺寸及切削用量的计算单件小批生产时，一般可由操作工人自定，大批生产条件下，工艺规程必须给定切削用量的详细数值，选择的原则是确保质量的前提下具有较高的生产率和经济性，具有选用可参考各类工艺人员手册。1

20、.工序1粗铣及半精铣大小头孔两端面查有关手册平面加工余量表，得半精加工余量Z为1 mm，已知端面总余量Z总为3 mm，故粗加工余量 Z粗=（3-1）mm=2 mm。 如图8-1所示，半精铣右端面以左端面定位，工序尺寸为：X小精=61-0.5 mm,X大精=23mm则粗铣右端面工序尺寸 X小精为62mm,X大精为24mm。查教材表316平面加工方法，得粗铣加工公差等级为IT1113，取IT11，其公差 T 小精=0.13mm，T 大精=0.19mm，所以： X小粗X小粗Z小精X小精X大精Z大精X大精图8-1X 小精=（620.065）mm, X 大精=（240.095）mm。加工端面的工步余量和

21、工序尺寸及公差/mm 表8-2加工表面工序边余量/mm工序尺寸及公差/mm 表面粗糙度/um粗 半精粗 半精粗 半精小头孔右端面2 1 620.065 610.037 6.3 3.2 大头孔右端面2 1240.095 230.0266.3 3.2小头孔左端面2 1590.065 58-0.56.3 3.2大头孔左端面2 1210.095 200.0266.3 3.2 校核精铣余量Z精 Z小精=X小精 min X小精 max=（620.13）(61+0)mm=0.87mmZ大精=X大精 min X大精 max=（240.19）23mm=0.81mm故余量足够。 查阅有关资料手册，取粗铣的每齿进给

22、量 fz=0.2mm/z;半精铣的每转进给量 f=0.05mm/z,粗铣走刀1次，ap =2mm;半精铣走刀1次，ap=1mm。取粗铣的主轴转速为 150r/min，取半精铣的主轴转速为 300r/min，又前面已选定铣刀直径D为50 mm，故相应的切削速度分别为： 粗加工 Vc=Dn粗/1000=3.1450150/1000m/min=23.55m/min 半精加工 Vc= Dn粗/1000=3.1450300/1000 m/min=47.1 m/min 2.工序2：钻、扩、铰10的孔到14H8 14H8的孔钻、扩、铰余量参考有关资料手册 Z扩=0.9mm，Z铰=0.1 mm，由此可推算出Z

23、钻=（14/2-0.9-0.1）=6 mm。钻、扩、铰10的孔到14H8的加工余量 ，参考Z25140机床技术参数表，取钻孔14H8 的进给量f=0.3 mm/ r，参考有关资料得钻孔12的v=0.435m/s=26.1m/min。由此算出转速为： n=1000v/d=100026.1/3.1412 r /min=692.68 r /min按机床实际转速取n=630 r /min，则实际切削速度为： Vc=d n/1000=3.1412630/1000 m/min= 23.74m/min查有关资料得：加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸和深度如表8-3所示：表8-3加工表面加工方法余量等级工序

24、尺寸深度14钻孔6IT11124014H8扩孔0.9（单边IT10（58m）13.8+0.0584014H8铰孔0.1（单边IT8（27m）14+0.02740钻12 mm的孔 Ff和 M如下： Ff=9.8142.7120.381 N=1910.12 NM=9.810.021120.381 Nm=11.27 Nm扩孔13.8 mm，参考有关资料，并参考机床实际进给量，取f=0.3 mm/ r，（因扩的是盲孔，所以进给量取得较小）参考有关资料，扩孔切削速度为钻孔是的1/2-1/3，故取扩孔时=1/223.74m/min=11.87 m/min。由此算出转速为： n=1000v/d=100011

25、.87/3.1413.8 r /min=273.93 r /min按机床实际转速取n=300 r /min。 参考有关资料，取铰孔的切削速度为Vc=0.3 m/s=18 m/min。由此算出转速为： n=1000v/d=100018/3.1414 r /min =409.46 r /min按机床实际转速取为n=400 r /min。则实际切削速度为： Vc=d n/1000=3.1414400/1000 m/min=17.58 m/min3.工序3：钻、扩大头端30H11 mm的孔 30H11 mm的孔，扩余量参考有关手册取 Z扩=0.9 mm。由此可算出Z钻=（30/2-0.9）=14.1

26、mm ，钻、扩、大头端30H11 mm的孔的加工余量表 ：表8-4加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸30H11钻孔14.128.230H11扩孔0.9（单边）H1130+0.13参考Z25140机床技术参数表，取钻孔30H11mm的进给量取f=0.4 mm/ r。参考有关资料，得钻孔28.2 mm的切削速度 Vc=126.7m/min。由此可算出转速为： n=1000v/d=100026.7/3.1428.2 r /min=301.5 r /min按机床实际转速取n=300 r /min，则实际切削速度为： Vc=dn/1000=3.1428.2300/1000=26.56 m/min查有关

27、资料得： Ff=9.8142.70.48 NM=9.810.0210.48 NM所以30的 Ff 和M如下： M=9.810.02128.20.481=78.63 NMFf=9.8142.728.20.481=5670.05 N扩30H11 mm的孔，参考机床实际进给量取f=0.4 mm/ r。参考有关资料，扩孔切削速度为钻孔时的1/21/3，故取扩孔时=1/226.56m/min =13.28 m/min。 由此可算出转速为： n=1000v/d=100013.28/3.1430 r /min=140.98 r/min按机床实际转速取n=400 r /min。 4.确定铣槽时的工序尺寸。粗铣

28、就可达到零件图样的要求，则该工序尺寸：槽宽4mm、8mm、深12mm。其工序余量既等于总余量12 mm。 加工时应注意事项：（1）用查表法确定工序余量。 （2）当无基准转换时，工序尺寸及其公差的确定应首先明确工序的加工精度。 （3）当有基准转换时的工序尺寸及其公差应由解算工艺尺寸链获得。 （4）确定工序尺寸一般的方法是，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只与工序（或工步）的加工余量有关。有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。单件小批生产时，一般可由操作工人自定，大批生产条件下，工艺规程必须给定切削用量的详细数值，

29、选择的原则是确保质量的前提下具有较高的生产率和经济性，具有工艺人员可参考的各类手册。9 填写工序卡填写机械加工工艺过程卡： 工序卡片是用于指导工人进行生产的更为详细的工艺文件，在大批量生产的关键零件的关键工序才使用。 （1）简图可按比例缩小，用尽量少的投影视图表达。简图也可以只画出与加工部位有关的局部视图，除加工面、定位面夹紧面、主要轮廓面，其余线条可省略，以必需、明了为度。 （2）被加工表面用粗实线（或红线）表示，其余均用细实线。 应标明本工序的工序尺寸，公差及粗糙度要求。（3）定位、夹紧表面应以规定的符号标明。工艺文件详见附录附录1、机械加工工序卡 专业06机电（2）机 械 加 工 工 序

30、 过 程 卡 片零件号零 件 名称连杆零件加工工艺分析i工序号工 序 名 称设 备夹 具刀 具量 具工 时名 称型 号名 称规 格名 称名 称规 格 1铣连杆零件大小头孔两端面铣床X5025V 形块定位铣刀游标卡尺0-30012加工小头孔钻床Z5140立式钻床。 钻床夹具绞刀/钻头14H8游标卡尺0-30013 钻大头孔钻床Z5140立式钻床。 钻床夹具钻头30H11游标卡尺0-30014粗铣十字槽铣床X5025铣床夹具铣刀游标卡尺0-30015钻大头端通孔钻床Z5140立式钻床。 钻床夹具钻头/螺纹刀12游标卡尺0-30016粗铣大头端槽铣床X6026铣床夹具铣刀游标卡尺0-30017钻55

31、的 孔钻孔Z5140立式钻床。 钻床夹具钻头游标卡尺0-30012、内燃机连杆零件图致 谢首先在这里我要感谢三年来每一位给我们上课的教师。 感谢他们不辞辛劳地传授我们知识。这次毕业设计能够完成，要感谢指导我们毕业设计的李玉军老师，他严谨求实的治学态度、高度的敬业精神，兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆进取的创新精神给我留下了影响。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深的启迪。感谢他对我们的辅导！感谢帮助过我完成设计的同学，谢谢你们！ 参考文献 1、机械制造技术基础, 王兴逵,机械工业出版社,1996年 。 2、金属切削机床加工工艺人员手册，机械工业出版社，1996年。 3、金属切削机床夹具设计手册，浦林祥，机械工业出版社，1995年。 4、机床夹具图册，上海机械专科学校，机械工业出版社，1998年。 5、机械零件设计手册，胡家秀，机械工业出版社，2001年5月。 6、机械设计技术基础，胡家秀，机械工业出版社，2001年5月。 7、其它资料来自百度搜索。