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1、学院设计说明书题目：连杆零件机械加工工艺及铣夹具设计 姓 名：学 号：年 级：专 业：学生类别：指导教师：教学单位：2015年 4月8 日摘 要连杆零件加工工艺及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与
2、不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差全套图纸，加153893706Abstract A machining process and fixture design is the design process, including the design of The connecting rod processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, unders
3、tand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts of the machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedu
4、re design; then a special fixture, fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error caused calculate fixture when positioning, analysis of the rati
5、onality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in.Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning目 录1 前言42 零件的分析52.1零件的作用52.2零件的工艺分析52.2.1孔的加工52.2.2面的加工63 工艺规划设计63.1毛坯的制造形式63.2基面的选择63.2.1粗基准的选择63.2.2精基准的选择63.3工艺路线的拟定73.3.1工艺路线方案73.3.2工艺方案的确定83.4毛坯尺
6、寸及其加工余量的确定83.4.1两侧面毛坯尺寸及加工余量计算93.4.2毛坯尺寸及加工余量计算93.5确定各工序切削用量及基本工时94 铣槽夹具设计164.1研究原始质料164.2定位基准的选择164.3 切削力及夹紧分析计算174.4 误差分析与计算184.5夹紧装置的选用194.6 定向键与对刀装置设计194.7 夹具设计及操作的简要说明21总结22参考文献23致 谢241 前言1.简介本次毕业设计内容包括零件的分析，工艺路线的制定，工艺规划设计，某道工序的夹具设计以及该道工序的工序卡，机械加工综合卡片，夹具装配图以及夹具底座零件图的绘制等等。就我个人而言，希望能通过这次毕业设计对未来即将
7、从事的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，并学会将所学到的理论知识应用到具体的实际生产问题中来，为以后走向社会打下坚实的基础。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师批评指正。2.设计目的其目的如下：培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过毕业设计，熟练运用机械技术基础课程中的基本理论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定位、加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，初步具备设计一个中等复杂程度零件的能力。培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。进一步培养学生识图、制图、运用和编写技术文件等基本技能。2 零
8、件的分析2.1零件的作用 该零件为典型的杆类零件，而且为连杆类。因此，其主要的要素包括两侧面，16mm孔和10mm孔还有一个6mm孔。通过孔连接即该连杆的作用是实现运动的传递作用。2.2零件的工艺分析该连杆的加工表面分三种，主要是孔的加工，两侧面的加工各组加工面之间有严格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特别是孔的加工，几乎都要保证Ra3.2um的表面粗糙度，因而需精加工，现将主要加工面分述如下：2.2.1孔的加工该零件共有3个孔要加工：16mm孔和10mm孔是零件的主要加工面，多组面，通过两孔中心连线及对两侧对称面，没有位置尺寸度要求，只需要钻床粗加工。2.2.2面的加工该零件共有2
9、个侧面要加工：两个侧面是配合16mm孔和10mm孔孔后续工序的主要精基准面，需要精加工。3 工艺规划设计3.1毛坯的制造形式零件材料为45，根据选择毛坯应考虑的因素，该零件体积较小，形状较复杂，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求，由于零件生产类型为成批，大批生产，而砂型锻造生产成本低，设备简单，故本零件毛坯采用普通模锻。由于零件上两孔都较大，且都有严格的表面精度要求，故都要留出足够的加工余量。3.2基面的选择基面选择是工艺规划设计中的重要工作之一，基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正
10、常进行。3.2.1粗基准的选择粗基准选择应为后续加工提供精基准，由于两侧面较平整且加工精度较高，故以2个主要侧面为基准。3.2.2精基准的选择精基准主要考虑如何保证加工精度和装夹方便，该零件上重要表面是大头孔38H8，由于其与底面有垂直度关系，所以底面自然成为精基准面，考虑到第二基准面选择的方便性，将其精度由原来的37H11提高到38H8，该定位基准组合在后续孔的加工中，以及孔上径向孔的加工中都将作为精基准面。3.3工艺路线的拟定拟定工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加工表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度，尺寸精度及位
11、置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性，以便使生产成本尽量下降。3.3.1工艺路线方案方案一10模锻模锻20去飞边去飞边30热处理人工时效40铣铣上平面50铣铣下平面，保证尺寸16mm60钻钻、扩、铰16H7mm，孔口倒角C170钻钻6H7mm孔，钻10H7mm孔至图纸尺寸80铣铣宽度为7mm的槽90插插键槽100检验按照图纸要求检验各部尺寸及形位公差110入库清洗，加工表面涂防绣油，入库方案二10模锻模锻20去飞边去飞边30热处理人工时效40钻钻、扩、铰16H7mm，孔口倒角C150钻钻6H7mm孔，钻10H7mm孔至
12、图纸尺寸60铣铣上平面70铣铣下平面，保证尺寸16mm80铣铣宽度为7mm的槽90插插键槽100检验按照图纸要求检验各部尺寸及形位公差110入库清洗，加工表面涂防绣油，入库方案分析与比较：经过分析发现，方案二先钻孔后加工面，而方案一是先面后孔根据书本理论知识，应该是先面后孔比较合理，因为钻孔需要以加工了面的为精基准。3.3.2工艺方案的确定10模锻模锻20去飞边去飞边30热处理人工时效40铣铣上平面50铣铣下平面，保证尺寸16mm60钻钻、扩、铰16H7mm，孔口倒角C170钻钻6H7mm孔，钻10H7mm孔至图纸尺寸80铣铣宽度为7mm的槽90插插键槽100检验按照图纸要求检验各部尺寸及形位
13、公差110入库清洗，加工表面涂防绣油，入库3.4毛坯尺寸及其加工余量的确定连杆零件材料为45,毛坯重量约为1.6kg，生产类型为中批或大批生产，采用普通模锻生产。普通模锻，材料为45钢，分模线平直对称，材质系数M1,复杂系数=1.56/1.80.87,为S1级，厚度为25mm，普通级，查的上下偏差分别为+1.4和-0.63.4.1两侧面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，两侧面经过四道工序，先粗铣端面B，再粗铣端面A，精铣端面B，最后精铣端面A，各步余量如下：粗铣：由机械加工工艺手册第一卷表3.2-23，其余量值规定，零件厚度大于6mm到30mm，宽度小于100mm，其加工余量为1.0mm。精
14、铣：由机械加工工艺手册第一卷表3.2-25，其余量值规定，零件厚度大于6mm到30mm，宽度小于100mm，其加工余量为0.5mm。精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按机械加工工艺手册表5.29，粗铣精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。3.4.2毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按机械加工工艺手册表5.29，粗铣精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。3.5确定各工序切削用量及基本工时10.模锻毛坯; 没切削过程，无需计算20.去飞边 没切削过程，无需计算30.人工时
15、效 没切削过程，无需计算工序40. 铣上平面（1）铣上平面取背吃到量，选用X52型立式铣床 ，每齿进给量工件材料 45 ，锻造 ，高速钢镶齿铣刀、 齿数 ，查表5.8确定铣削速度 采用X52k立式铣床 ，查表3.6，取转速 ， 故实际铣削速度当工作台每分钟进给 为由工艺手册得工序50.铣下平面，保证尺寸16mm取背吃到量，选用X52K型立式铣床 ，每齿进给量工件材料 45 ，锻造 ，高速钢镶齿铣刀、 齿数 ，查表5.8确定铣削速度 采用X52立式铣床 ，查表3.6，取转速 ， 故实际铣削速度当工作台每分钟进给 为由工艺手册得工序50：钻、扩、铰16H7mm，孔口倒角C1（1）钻孔切屑用量：取背
16、吃刀量，由参考文献2可查出，根据Z3040立式钻床，取进给量，切屑速度：，则修正后的切屑速度，即查参考文献2表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：=10mm， 故， （2）扩孔切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据Z3040立式钻床，取进给量，切屑速度：，则修正后的切屑速度，即，查参考文献2表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：=10mm， 故， （3）铰孔切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据Z3040立式钻床，取进给量，切屑速度：，则修正后的切屑速度，即，查参考文献2表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：=10mm， 故，。工序70钻钻6H7mm孔，钻10
17、H7mm孔至图纸尺寸工件材料为45钢，孔mm，高速钢钻头，查表5.19切削速度，进给量则采用Z3040型立式钻床 由表3.17得转速 故实际切削速度为 该工序基本时间为 （1） 铰孔取背吃刀量 45钢 孔，查表5.23切削速度，进给量则采用Z3040型立式钻床 取转速 故实际切削速度为由 查表5.40绞孔切入切出行程 该工序基本时间为（3）倒角机床：Z525钻床刀具：倒角钻头量具：游标卡尺型夹具：专用夹具工序90：粗、精铣宽度为7mm的槽。机床：铣床刀具：错齿三面刃铣刀 粗铣槽切削深度：根据参考文献3表查得：进给量,根据参考文献1表查得切削速度。机床主轴转速：，按照参考文献3表3.174，取实
18、际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =63mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 精铣槽根据参考文献3表查得：进给量,根据参考文献1表查得切削速度，机床主轴转速：，按照参考文献3表3.174，取。实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =81mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间：工序70. 按照图纸要求检验各部尺寸及形位公差 无切削加工工序80. 清洗，加工表面涂防绣油，入库 无切削加工4 铣槽夹具设计4.1研究原始质料利用本夹具主要用来粗、精铣宽度为7mm的槽，该槽
19、对孔的中心线要满足对称度要求以及其槽两边的平行度要求。在铣此槽时，为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.2定位基准的选择对孔的的加工没有位置公差要求，由零件图可知：在对孔进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，孔进行了钻、扩、铰加工。因此，定位、夹紧方案有：方案：选底平面、工艺孔和大头孔外圆端来定位方案：应用一面即底面，一销即定位于大头孔外端的挡销和工艺孔的心轴来定位，夹紧方式就用螺母在心轴上夹紧。方案：选一面两销定位方式，工艺孔用短圆柱销，还有一挡销定位于大头孔外端，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。分析比较上面三种方案：方案中
20、的V型块定位造成过定位，而夹紧方式加大了设计量，装、取工件也不易。方案中的心轴夹紧、定位是不正确的，也端是不加工的，且定位与夹紧应分开，因夹紧会破坏定位。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度，为了使定位误差减小，选择已加工好的端面作为
21、定位精基准，来设计本道工序的夹具，以已加工好的端面作为定位夹具。4.3 切削力及夹紧分析计算刀具：错齿三面刃铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式： 有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。查参考文献51226可
22、知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 其中： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如2.1.由表得：原动力计算公式 即： 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。4.4 误差分析与计算该夹具以一个平面和和一个定位销定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。由5和6可得： 定位误差： 当短圆柱销以任意边接触时 当短圆柱销以固定边接触时 式中
23、为定位孔与定位销间的最小间隙通过分析可得： 因此：当短圆柱销以任意边接触时 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.5夹紧装置的选用该夹紧装置选用移动压板，其参数如表5.3：表5.3 移动压板公称直径L645208196.67M654.6 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的
24、螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图所示： 图5.1 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表5.4：表5.4 定向键 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如图5.3所示： 图5.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表5.5：表5.5 塞尺公称尺寸H允差dC30.0060.254.7 夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工
25、件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。总结本次毕业设计是在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性复习，是一次对我们所学的专业基础知识的掌握情况的重要考察和检验，更是培养我们理论联系实际，分析并解决问题能力的重要内容和阶段。使我更好的掌握了CAD和PROE制图软件。这次毕业设计，其设计图主要用CAD制图软件完成。自我感觉
26、尚有很多不足和错误，首先，在设计夹具装配件时过于匆忙，装配连杆时放在了左手边，不符合工人正常劳作习惯；其次是毕业设计前准备工作没做好，在图书馆很多资料和文献都没能借到（早已借空了），在借阅同学的相关资料时没有时间认真琢磨和分析相关信息和数据；最后就是毕业设计说明书的编写过于匆忙，时间很紧，很多文字和标准，公式，数据，计算上的错误没有时间一一改正（确实，在打这篇文稿，发现了很多错误和缺憾）。毕业设计，是一个系统性、知识点广泛的学习过程。通过这样一个系统性的学习和结合，使自己把学过的知识联系起来，运用到各个方面上去。同时，广泛地运用设计手册及各种参考资料，学会了在实际中运用工具书，和独立完成每一步
27、查找工作；整个零件的加工过程是和其他同学分工完成的，集中体现了团队精神，合作分工能很好的提高办事效率！在这次设计中培养了我独立分工合作的能力！为以后出身社会的工作打下基础！参考文献1.机床夹具设计 第2版 肖继德 陈宁平主编 机械工业出版社2.机械制造工艺及专用夹具设计指导 孙丽媛主编 冶金工业出版社3.机械制造工艺学 周昌治、杨忠鉴等 重庆大学出版社4. 机械制造工艺设计简明手册李益民 主编 机械工业出版社5. 工艺师手册 杨叔子主编 机械工业出版社3. 机床夹具设计手册王光斗、王春福主编 上海科技出版社7. 机床专用夹具设计图册南京市机械研究所 主编 机械工业出版社8. 机械原理毕业设计手
28、册 邹慧君主编 机械工业出版社9.金属切削手册第三版 上海市金属切削技术协会 上海科学技术出版社10.几何量公差与检测第五版 甘永立 主编 上海科学技术出版社11机械设计基础 第三版 陈立德主编 高等教育出版社12工程材料 丁仁亮主编 机械工业出版社13机械制造工艺学毕业设计指导书， 机械工业出版社14机床夹具设计 王启平主编 哈工大出版社15.现代机械制图 吕素霞 何文平主编 机械工业出版社致 谢经过了的很长时间，终于比较圆满完成了设计任务。回顾这日日夜夜，感觉经过了一场磨练，通过图书、网络、老师、同学等各种可以利用的方法，巩固了自己的专业知识。对所学知识的了解和使用都有了更加深刻的理解。此时此刻，我要特别感谢我的导师的精心指导，不仅指导我们解决了关键性技术难题，更重要的是为我们指引了设计的思路并给我们讲解了设计中用到的实际工程设计经验，从而使我们设计中始终保持着清晰的思维也少走了很多弯路，也使我学会综合应用所学知识，提高分析和解决实际问题的能力。不仅如此，老师的敬业精神更是深深的感染了我，鞭策着我在以后的工作中爱岗敬业，导师是真真正正作到了传道、授业、解惑。同时也要感谢其他同学、老师和同事的热心帮助，感谢院系领导对我们毕业设计的重视和关心，为我们提供了作图工具和场所，使我们能够全身心的投入到设计中去，为更好、更快的完成毕业设计提供了重要保障。
