连杆螺钉加工工艺及钻夹具的设计Word格式.docx
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HYPERLINK\l_Toc5331.1零件的作用PAGEREF_Toc5331
HYPERLINK\l_Toc106251.2零件的结构及工艺分析PAGEREF_Toc106251
HYPERLINK\l_Toc24926第2章设计毛坯PAGEREF_Toc249263
HYPERLINK\l_Toc248532.1选择毛坯PAGEREF_Toc248533
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HYPERLINK\l_Toc200723.1定位基准的选择PAGEREF_Toc200726
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HYPERLINK\l_Toc313285.4工序100切削用量及基本时间的确定PAGEREF_Toc3132819
HYPERLINK\l_Toc182215.5工序110切削用量及基本时间的确定PAGEREF_Toc1822121
HYPERLINK\l_Toc86885.6工序120切削用量及基本时间的确定PAGEREF_Toc868823
HYPERLINK\l_Toc28385.7工序130切削用量及基本时间的确定PAGEREF_Toc283823
HYPERLINK\l_Toc277795.8工序140切削用量及基本时间的确定PAGEREF_Toc2777924
HYPERLINK\l_Toc5647第6章夹具设计PAGEREF_Toc564726
HYPERLINK\l_Toc6696.1定位方案PAGEREF_Toc66926
HYPERLINK\l_Toc187686.2夹紧机构PAGEREF_Toc1876827
HYPERLINK\l_Toc144196.3钻模板的设计PAGEREF_Toc1441928
HYPERLINK\l_Toc105996.3.1钻模板类型的选用PAGEREF_Toc1059928
HYPERLINK\l_Toc177926.3.2钻套的选用PAGEREF_Toc1779229
HYPERLINK\l_Toc261516.4使用说明PAGEREF_Toc2615129
HYPERLINK\l_Toc73036.5结构分析PAGEREF_Toc730330
HYPERLINK\l_Toc2782参考文献PAGEREF_Toc278231
HYPERLINK\l_Toc15403致谢PAGEREF_Toc1540332
第1章零件的工艺分析
1.1零件的作用
在工作中,连杆螺钉不仅承受静载荷,而且承受着交变载荷,连杆螺钉一旦断裂将酿成严重的机破事故,造成连杆弯曲、活塞破碎、曲轴断裂等。
由于位置所限,为保证曲轴直径足够大,连杆螺钉的直径只能较小。
为保证连杆螺钉足够的强度及抗疲劳特性,必须综合材料选用、结构设计和加工工艺等因素来确保连杆的可靠性。
其中,加工工艺对产品的质量和加工效率有重要的影响,必须予以重视,优化加工工艺,提高生产力。
1.2零件的结构及工艺分析
1)连杆螺钉在整个连杆组件中是非常重要的零件,其承受交变载荷作用,易产生疲劳断裂,所以本身要有较高的强度,在结构上,各变径的地方均以圆角过渡,以减少应力集中。
在定位尺寸φ34mm两边均为φ30mm尺寸,主要是为了装配方便。
在φ45mm圆柱头部分铣一平面(尺寸42mm),是为了防止在拧紧螺钉时转动。
2)毛坯材料为40Cr锻件,根据加工数量的不同,可以采用自由锻或模锻,锻造后要进行正火。
锻造的目的是为了改善材料的性能。
3)图样要求的调质处理应安排在粗加工后进行,为了保证调质变形后的加工余量,粗加工时就留有3mm的加工余量。
4)连杆螺钉上不允许留有中心孔,在锻造时就留下工艺留量,两边留有φ25mm×
7.5mm工艺凸台,中心孔钻在凸台上,中心孔为A2.5。
5)M30×
2-6g螺纹的加工,不宜采用板牙套螺纹的方法(因为这种方法达不到精度要求)。
应采用螺纹车刀,车削螺纹。
表面粗糙度值为Ra3.2μm,半精车外圆后车螺纹。
6)热处理时,要注意连杆螺钉的码放、不允许交叉放置,以减小连杆螺钉的变形。
7)为保证连杆螺钉头部支撑面(即靠近φ30mm杆径一端)对连杆螺钉轴心线的垂直度要求,在磨削φ34mm外圆时,一定要用砂轮靠端面的方法,加工出支撑面来,磨削前应先修整砂轮,保证砂轮的圆角及垂直度。
8)连杆螺钉体承受交变载荷作用,不允许材料有裂纹,夹渣等影响螺纹及整体强度的缺陷存在,因此,对每一根螺钉都要进行磁粉探伤检验。
总体而言,这个零件的工艺性较好。
第2章设计毛坯
2.1选择毛坯
根据零件的工作情况,零件的材料为40Cr,要承受较大的循环载荷、冲击载荷等,所以毛坯形式采用锻件,其晶粒细小,较均匀、致密,可以保证零件的工作可靠,由于零件为大批生产,为了提高生产率,保证加工质量,故采用模锻成型。
2.2确定机械加工余量及毛坯尺寸
根据上述原始资料及加工工艺,用查表法分别确定各加工表面的机械加工余量。
为简化模锻毛坯的外形,取直径为Φ30的各段的毛坯尺寸与Φ34相同。
2.2.1确定机械加工余量
查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-9,以下简称参考[1],可得锻件各外径的单面余量为3.0~3.2,轴向余量为2.0~2.2。
考虑到要粗加工后要进行调质处理,单边余量可适量增大。
2.2.2确定毛坯尺寸
根据零件的表面粗糙度值,在余量范围内取值。
Φ45外圆Ra为3.2,需要粗车和半精车,可取余量2.0。
而φ34外圆Ra为0.8,需要精车工序,则余量取大值2.2。
综合所述,根据零件的工艺要求,确定毛坯尺寸,如表2.1所示。
表2.1毛坯尺寸
2.2.3设计毛坯尺寸公差
查参考[1]表5-6和表5-7可得锻件毛坯允许的偏差,如表2.2所示。
表2.2毛坯尺寸允许偏差
2.2.4设计毛坯图
毛坯为轴状结构,以轴的径向为分模面。
查参考[1]表5-12确定锻件外圆角为为。
毛坯经锻造后应安排正火,以消除参与的锻造应力,并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织,从而改善加工性。
图2.1为本零件的毛坯图。
图2.1连杆螺钉毛坯图
第3章制定工艺路线
3.1定位基准的选择
根据零件图纸及零件的使用情况分析:
1.粗基准的选择:
由于该零件为普通的轴类零件,按照粗基准的选择原则,应该选次要的加工表面为粗基准,故选外圆为粗基准。
2.精基准的选择:
按照基准重合的原则及加工表面要求,应选轴心线为精基准,可先加工中心孔,用于后续的加工的精基准。
3.2零件表面加工方法的选择
根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求,选定如下加工方法:
M30×
2-6g螺纹的加工,应采用螺纹车刀,车削螺纹;
Φ34的外圆粗糙度的加工,应采用粗车、半精车和精车,考虑到垂直度的要求,需要进行磨削加工。
Φ45的外圆粗糙度的加工,可采用粗车和半精车加工。
各阶梯面的加工根据粗糙度的要求,选择粗车和半精车加工。
Φ6孔要求不高,可一次钻削成型。
轴两端面由于设置了工艺凸台,可用粗铣加工。
3.3制定工艺路线
连杆螺钉的加工工艺路线一般是先进行外形的加工,再进行孔、槽等加工。
连杆的加工包括各侧面和端面的加工。
按照先加工基准面及先粗后精的原则,其加工可按下面工艺路线进行。
又因为此零件要求批量生产,所以工序安排要求较集中以提高生产率。
除此之外,还应该考虑经济成果,以便使生产成本尽量下降。
加工工艺路线如下:
工序10:
下料。
棒料尺寸为φ60mm×
125mm。
工序20:
锻造。
自由锻造成形,锻件尺寸:
连杆螺钉头部为φ52mm×
27mm,杆部为φ41mm×
183mm,零件总长为210mm(留有工艺余量)。
资料覆盖
工序30:
热处理。
正火处理。
工序90:
精车。
以两中心孔定位,卡环夹紧φ45mm外圆,其中φ34mm处,车至φ34.5mm,留磨量0.5mm,车轴段φ31mm部分至φ30mm。
车螺纹退刀槽。
工序100:
车螺纹。
夹紧φ34.5mm外圆(垫上铜皮),并以外圆找正,车螺纹M30×
2-6g,倒角1×
45°
。
工序110:
磨削。
以两中心孔定位装夹,磨φ34.5mm尺寸至图样要求φ34mm,同时磨削φ45mm右端面,保证尺寸15mm。
工序120:
铣削。
用V形块或组合夹具装夹工作,铣螺纹一端中心孔工艺凸台,与螺纹端面平齐即可。
注意不可碰伤螺纹部分。
用V形块或组合夹具装夹工作,铣另一端工艺凸台,与φ45mm端面平齐即可。
注意不可碰伤倒角部分。
工序130:
用V形块或组合夹具装夹工作,铣φ45mm处42mm尺寸为(42±
0.1mm)。
工序140:
用专用钻模或组合夹具装夹工件,钻2×
φ6mm孔(以(42±
0.1)mm尺寸定位)。
工序150:
检验。
按图样要求检验各部,并进行磁粉探伤检查。
工序160:
入库。
涂防锈油、包装入库。
第4章工序设计
4.1选择加工设备与工艺装备
4.1.1选择机床
根据不同的工序选择机床。
工序10是下料,直径为φ60,选择普通锯床G4025D卧式锯床。
工序50、60、80是粗车和半精车,选择普通车床C620-1即可(查参考[1]表5-55)。
工序90是精车,选择精度较高的车床,可选用C616A型车床(查参考[1]表5-55)。
工序110是磨削,参考《机械加工工艺师手册》(以下简称参考[2]),选择M1420磨床。
工序120、130、140是铣削,选择X62型铣床(查参考[1]表5-74)。
工序150是钻孔。
选择Z525型钻床(查参考[1]表5-64)。
4.1.2选择刀具
根据不同的工序选择刀具。
在车床上加工的工序,选择硬质合金车刀。
选择YT类硬质合金刀具,粗加工用YT5,半精加工用YT15,精加工用YT30。
切槽刀选用高速钢刀具,刀具宽度3mm。
铣刀根据参考[1]表5-105选镶齿三面刃铣刀(JB/T7953-1999)。
铣刀直径80mm,齿数为10即可。
钻φ6孔,由于孔的质量要求不高,可一次钻孔,选用莫式锥炳麻花钻,麻花钻直径6mm,总长mm,沟槽长度。
4.1.3选择量具
1)外圆面的量具选用两用游标卡尺,读数值为0.02mm,测量范围为0~300mm。
2)对连杆螺钉头部支撑面(即靠近φ30mm杆径一端)对中心线垂直度的检验,可采用专用检具配合涂色法检查
3)连杆螺钉M30×
2-6g螺纹部分对φ34mm定位直径的同轴度的检验,可采用专用检具图和标准V形块配合进行。
4.2确定工序尺寸
4.2.1圆柱面工序尺寸
(1)、螺纹外圆表面(M30×
2—6g)
考虑其加工长度为40mm(含退刀槽),与其联结的非加工外圆表面直径为φ41mm,为简化锻件毛坯的外形,考虑其加工工序以及外表有螺纹配合精度要求,因此,其工序尺寸和加工余量为:
粗车:
φ41mm,2Z=7,加工至φ34mm
半精车:
φ36mm,2Z=3,加工至φ33mm
精车:
φ32mm,2Z=1,加工至φ30mm
切退刀槽:
φ30mm,退刀槽尺寸为:
槽宽×
槽深=5mm×
4mm
车螺纹:
2—6g,倒角1×
(2)、φ34mm外圆表面
考虑其加工长度为60mm,与其联结的非加工外圆表面直径为φ41mm,为简化锻件毛坯的外形,考虑其作为定位基准尺寸,有圆度以及圆柱度精度要求,因此,其工序尺寸和加工余量为:
φ41mm,2Z=5,加工至φ36mm
φ36mm,2Z=1,加工至φ35mm
φ35mm,2Z=0.5,加工至φ34.5mm
磨削:
φ34.5mm,2Z=0.5,加工至φ34mm,使之满足φ34mm
(3)、φ30mm外圆表面
表面粗糙度Ra要求为3.2μm,因此,其工序尺寸和加工余量为:
φ41mm,Z=7,加工至φ34mm
φ34mm,2Z=3,加工至φ31mm
φ31mm,2Z=1,加工至φ30mm
(4)、φ45mm外圆表面及端面
φ52mm,2Z=4,加工至φ48mm
φ48mm,2Z=3,加工至φ45mm,倒角1x45°
4.2.2确定轴向工序尺寸
铣削:
φ45mm×
15.1mm,铣φ45mm处42mm尺寸为(42±
0.1mm)
φ45mm右端面,即φ45mm×
15.1mm,使之保证尺寸为15mm,表面粗糙度Ra要求为3.2μm。
第5章确定切削用量及基本时间
切削用量包括背吃刀量,进给量和切削速度。
确定顺序是先确定、,最后是。
5.1工序60切削用量及基本时间的确定
切削用量本工序为粗车(车端面、外圆)。
加工毛坯为锻件,有外皮,选用机床为C620-1型卧式车床。
①确定粗车外圆Φ48。
所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。
根据参考[1]表5-112,由于C620-1车床的中心高为200mm(参考[1]表5-55),故选刀杆尺寸B×
H=16×
25,刀片厚度为4.5。
根据参考[1]表5-113,选择车刀几何形状为卷屑槽倒棱形前刀面,前角12o,后角6o,主偏角90o,副偏角10o,刃倾角0o,刀尖圆弧半径0.8。
Ⅰ.确定背吃刀量粗车双边余量为4mm,显然为单边余量,故==2mm。
Ⅱ.确定进给量根据参考[1]表5-114,查得进给量为=0.5~0.7mm/r,按照车床C620-1的进给量(参考[1]表5-57),选择=0.65mm/r。
Ⅲ.确定切削速度根据参考[1]表5-120,σb=980MPa,≤3mm,≤0.75mm/r。
切削速度为86.4m/min。
切削速度修正系数(参考[1]表2-9)。
故
按C620-1车床的转速(参考[1]表5-56),取=230,实际切削速度为=38m/min。
Ⅳ.校验机床功率由参考[1]表5-125,当σb=980MPa,HBS=207,查得。
切削功率的修正系数为,,,(表2-9),故实际切削时的功率为:
根据表5-59,当=230时,机床主轴允许功率5.9kW。
<
,故所选切削用量可在C620-1车床上进行。
最后的φ48mm外圆的切削用量为:
=2.5mm,=0.65mm/r,=230,=38m/min。
②确定粗车外圆φ36mm及端面的切削用量
刀具与车φ48mm所用刀具相同。
加工余量可一次走刀。
切削用量为:
=mm,其余参数与车φ48mm一致,即=0.65mm/r,=305。
台阶面的切削用量:
=2mm,=0.52mm/r(查参考[1]表5-57),转速与车φ36mm外圆一致=230。
③确定粗车外圆φ34mm切削用量
即背吃刀量为=。
其余参数与车φ36mm一致,即,=0.65mm/r,=230。
④确定车大端凸台的切削用量
加工余量为11.5mm,四次走刀。
=3mm,其余参数与车φ48mm一致,即=0.65mm/r,=230。
⑤确定车小端凸台的切削用量
加工余量为5.5mm,2次走刀。
基本时间的确定
①确定粗车外圆φ48mm的基本时间。
根据参考[1]表2-24有:
其中:
=27mm,,,,,,。
则
②确定粗车外圆φ36mm的基本时间。
=185mm,,,,,,。
③确定粗车端面的基本时间。
,
其中,,,。
代入得
④确定粗车外圆φ34mm的基本时间。
=125mm,,,,,,。
⑤确定车大端凸台基本时间
=8mm,,,,,,。
⑥确定车小端凸台基本时间
⑦确定工序的基本时间
5.2工序80切削用量及基本时间的确定
本工序为为半精加工。
包括(车外圆和凸台)。
已知条件与粗加工工序相同。
(1)切削用量
①确定半精车外圆φ45mm的切削用量。
车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。
根据参考[1]表5-113,车刀几何形状为,。
Ⅰ.确定背吃刀量。
Ⅱ.确定进给量根据参考[1]表5-116及C620-1车床的进给量(表5-57),选择。
由于是半精加工,切削力较小,故不需要校核该机床的机构强度。
Ⅲ.确定切削速度根据表5-120,当用YT15硬质合金车刀加工σb=980MPa,切削速度为。
按C620-1车床的转速(参考[1]表5-56),选择。
实际切削速度为:
半精加工机床功率也可不校验。
最后确定的切削用量为:
,,,。
②确定半精车外圆φ35mm的切削用量。
刀具与车φ45mm所用刀具相同。
=mm,其余参数与车φ45mm一致,即=0.30mm/r,=955。
③确定半精车外圆φ31mm的切削用量
=mm,其余参数与车φ48mm一致,即=0.30mm/r,=955。
(2)基本时间的确定
①确定半精车外圆φ45mm的基本时间。
=15.2mm,,,,,,。
②确定半精车外圆φ35mm的基本时间。
=60mm,,,,,,。
③确定半精车外圆φ31mm的基本时间。
=115mm,,,,,,。
④确定工序的基本时间
5.3工序90切削用量及基本时间的确定
本工序为为精加工。
车外圆和退刀槽。
车床为C616,所选刀具为YT30硬质合金刀具,车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。
根据参考[1]表5-113,车刀几何形状为,,。
确定切削用量
①确定精车φ34.5mm外圆的切削用量。
Ⅱ.确定进给量根据参考[1]表5-116及C616A车床的进给量(表5-57),选择。
Ⅲ.确定切削速度根据表5-120,当用YT30硬质合金车刀加工σ
③确定车螺纹退刀槽切削用量。
选用高速钢切槽刀,采用手动进给,主轴转速选为。
基本时间
①确定精车外圆φ34.5mm的基本时间。
影藏
②确定精车外圆φ30mm的基本时间。
=115mm,,,,,
,。
③确定切螺纹退刀槽基本时间。
手工操作,大约20s。
5.4工序100切削用量及基本时间的确定
(1)确定切削用量
Ⅰ.切削速度的计算选择C616A型车床。
查《切削手册》可知,刀具寿命为T=60min,采用高速钢螺纹车刀,规定粗车螺纹时=0.17,
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