小连杆零件的机械加工工艺规程及钻Ф36孔工序的专用夹具设计.docx
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小连杆零件的机械加工工艺规程及钻Ф36孔工序的专用夹具设计
小连杆零件的机械加工工艺规程及钻Ф36孔工序的专用夹具设计
机械制造技术课程设计说明书
设计题目:
设计小连杆零件的机械加工工艺规程及钻Ф36
孔工序的专用夹具
姓名:
韩毫月
学号:
120125146
班级:
起机121
指导教师:
程雪利
河南机电高等专科学校
2013年11月1日
1
设计任务书....................................................................................................................1
课程设计说明书正文....................................................................................................2
序言................................................................................................................................3
一、零件的分析............................................................................................................3
(一)零件的作用........................................................................................................3
(二)零件的工艺分析................................................................................................3
二、工艺规程设计........................................................................................................4
(一)确定毛坯的制造形式........................................................................................4
(二)基面的选择............................................................................................................4
(三)制定工艺路线..................................................................................................5
(四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定................................................6
(五)确定切削用量及基本工时..............................................................................7
三、专用夹具设计......................................................................................................15
(一)设计主旨..........................................................................................................15
(一)夹具设计..........................................................................................................15
四、课程设计心得体会..............................................................................................16
参考文献......................................................................................................................17
机械制造技术课程设计
任务书
题目:
设计连杆零件的机械加工工艺规程及钻Ф36工序的专用
夹具
内容
(1)零件——毛坯合图1张
(2)机械加工工艺规程卡片1套
(3)夹具装配图1张
(4)夹具体零件图1张
(5)课程设计说明书1份原始资料:
该零件图样一张;生产纲领为10000件/年;每日
一班。
2014年11月1日
1
序言
机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习。
就我个人而言,我希望能通过这次课程设计,了解并认识一般机器零件的生产工艺过程,巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识,理论联系实际,对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后的工作打下一个良好的基础,并且为后续课程的学习大好基础。
由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳请各位老师给予指导。
2
一、零件的分析
(一)零件的作用
题目所给的零件是连杆的构架,此小连杆可用于许多地方,与其他连杆机构结合。
连杆的功能决定了它既是传力构件,又是运动件,可以将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴。
连杆除上下运动外,还左右摆动作复杂的平面运动。
连杆工作时,主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷,要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度。
同时,由于连杆既是传力零件,又是运动件,不能单靠加大连杆尺寸来提高其承载能力,须综合材料选用、结构设计、热处理及表面强化等因素来确保连杆的可靠性。
(二)零件的工艺分析
零件的材料为HT200,灰铸铁生产工艺简单,铸造性能优良,但塑性较差、脆性高,不适合磨削,为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求:
此拔叉有两组加工表面,它们之间有一定的位置要求,现分述如下:
1(以φ36孔为中心的加工表面这一组加工表面包括φ36内孔,以及φ36孔的上、下端面,拉花键。
2(以Ф15圆孔为中心的加工表面这一组的加工表面包括φ15圆孔的内表面,φ15圆孔的上下两端面。
这两组加工表面之间有一定的位置要求,主要是:
(1)φ15的下端面与φ36内孔的中心线的垂直度公差为0.05。
由上面分析可知,对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面,再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度,并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面,所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。
3
二、工艺规程设计
(一)确定生产类型
已知零件的生产类型为大批量生产,所以初步确定工艺安排为:
加工过程划分阶段;工序适当集中;加工设备以通用设备为主,大量采用专用工装。
(二)确定毛坯的制造形式
确定毛坯种类:
零件材料为HT200。
考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,生产类型为大批生产,故选择铸件毛坯。
查《机械制造工艺及设备设计指导手册》324页表15-5(后称《指导手册》)选用铸件尺寸公差等级CT8级。
(三)基面的选择
定位基准是影响连杆零件加工精度的关键因素。
基准选择得合理可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。
否则,加工过程中将问题百出,更有甚者,造成零件的大批报废,使生产无法正常进行。
1、粗基准的选择
在选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够多的余量,及保证不加工表面与加工表面间的尺寸,位置符合零件图样设计要求,粗基准的选择原则:
(1)重要表面余量均匀原则必须首先保证工件重要表面具有较小的加工余量,应选择该表面为粗基准表面间的相互位置要求原则必须保工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置要求,应以不加工表面作为粗基准,如果在工件上有很多不加工表面,应以其中与不加工表面相互位置要求较高的不加工表面作为粗基准,以求壁厚均匀外形对称等
(2)定位可靠性原则作为粗基准的表面,应选用比较可靠,平整光洁的的表面,以便定位准确,夹紧可靠。
在铸件上不应该选择有浇冒口的表面,分型面,有毛刺或夹砂的表面作为粗基准;在锻件上不应该伴有飞边的表面作为粗基准,若工件上没有合适的表面作为粗基准,可以先铸出或焊上几个凸台,以后再去掉(3)不重复使用原则粗基准的定位精度低,在同一尺寸方向上只允许使用一次,不能重复使用。
对于一般类的叉杆类零件而言,以孔和端面作为粗基准,是完全合理的。
对于本零件而言,尽可能选择不加工便面为粗基准,而对于有若干个不加工表面的工件,则应以与不加工表面要求要求相对位置精度较高的不加工表面为粗基准,以求壁厚均匀外形对称等。
根据这个基准选择原则,现选取Φ36
4
孔的不加工外轮廓作为粗基准,利用俩个V型块支撑Φ36俩个外轮廓表面作为粗基准的定位面,限制5个自由度在利用一个销钉限制一个自由度达到完全定位然后进行铣削。
对于拨叉零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准,而对于有若干个不加工表面的工件,则应以与不加工表面为粗基准,根据这个基准选择原则,现选取拨叉φ36孔下端面为粗基准,利用俩个φ36和Φ15的外轮廓作为主要定位面,再以一个销钉限制最后一个自由度,达到完全定位。
2、精基准的选择
精基准的选择原则主要考虑如何减少误差,保证加工精度和安装方便以及以及设计基准和工序基准重合问题。
精基准的选择:
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,以粗加工后的底面为主要的定位精基准,以两个孔内圆柱表面为辅助的定位精基准。
当设计基准和工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门的计算,此处不再重复。
(四)工艺路线方案一:
工序1铸造毛坯
工序2铣φ60上平面,保证表面粗糙度3.2
工序3钻扩绞孔φ36,
工序4拉花键39,保证表面粗糙度,6.3
工序5铣φ60下端面,保证表面粗糙度6.3
工序6钻扩绞孔φ15,保证表面粗糙度3.2
工序7铣φ25上端面,保证表面粗糙度3.2
工序8去毛刺、倒棱角
工序9终验入库
工艺路线方案二:
工序1铸造毛坯
工序2车下端面
工序3铣、半精铣φ60上平面,保证表面粗糙度6.3
工序4铣、半精铣、精铣φ25上平面,保证表面粗糙度3.2工序5半精铣下端面
工序6钻、扩、绞孔φ36,
工序7钻、扩、绞孔φ15,保证表面粗糙度3.2
工序8拉花键,保证表面粗糙度6.3
5
工序9去毛刺、倒棱角
工序10终验入库
工艺方案的比较及分析上述两方案中方案一:
先加工Ф60上端面,再加工内孔φ36,再以φ36孔为基准加工下端面,以下端面为基准加工Ф15的孔。
而方案二:
先加工下端面,再以下端面铣Ф36上端面及Ф25上端面,再加工下端面,再以下平面为基准加工φ36孔和Ф15的孔。
由零件图可知φ36内孔与Ф60下端面有垂直度要求,按照基准统一的原则,应先加工下端面,以其为精基准,再加工φ36的孔。
也减少装夹次数。
因此最终工艺过程如表2-1所示。
表2-1最终工艺路线表
工序工序内容机床定位基准夹具或辅助工具刀具1铸造毛坯2车下平面CA6140卧上平面车刀
式车床3铣φ60上XA5032立下平面套式
端面式铣床面铣
刀4铣φ25上XA5032立下平面套式
端面式铣床面铣
刀5钻、扩、绞Z550立式下表面专用夹具
φ36钻床
6钻、扩、绞Z550立式下表面专用夹具
φ15钻床
7拉花键L6120立式下表面
拉床
8去毛刺、倒
棱角
9检查(五)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
该连杆零件材料为TH200,零件重量为1Kg,生产类型为大批大量生产,采用铸造毛坯。
根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量及毛坯尺寸如下:
、外圆表面(φ60及φ25)1
考虑其零件外圆表面为非加工表面,所以外圆表面为铸造毛坯,没有粗糙度要
6
求,因此直接铸造而成。
2、外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差(φ60,φ25端面)。
查《机械制造工艺设计简明手册》(以下称《工艺手册》)表3.1,26,取φ60、φ25上、下端面长度余量均为3(均为双边加工)
铣削加工余量为:
粗铣2.5mm精铣0.5mm:
;
3、内孔(φ36已铸成φ26的孔)
查《工艺手册》表2.2,2.5,为了节省材料,取φ36
孔已铸成孔长度余量为5,即铸成孔半径为26mm。
工序尺寸加工余量:
钻孔8mm
扩孔1.5mm铰孔0.5mm4、内孔φ15的孔
工序尺寸加工余量:
钻孔至φ13
扩孔钻1.8mm
铰孔0.2mm
5、其他尺寸
中间20高的部位,由于上表面是非加工表面,下表面是加工表面,则留少量余量即可。
即留有余量为3mm。
工序尺寸加工余量:
铣削加工余量为:
粗铣2.5mm精铣0.5mm
由于本设计规定的零件为大批量生产,应该采用调整加工。
因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。
该连杆的锻件毛坏图见图2-1
(六)确定切削用量及基本工时1、车下表面
加工条件:
工件材料:
HT200,
加工要求:
粗车φ36的下端面。
机床:
CA6140卧式车床
刀具:
刀片材料为YT15,
7
计算切削用量
已知毛坏长度方向的技工余量为3,粗加工时,取2.5mmap确定进给量f:
查书二表5-1和切削用量简明册表1.4,以及工件直径为60mm时,
。
按CA6140卧式车床说明书去mm/r。
f,0.5,0.7mm/rf,0.51计算切削速度:
按《切削手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命选T=60min)
Cvv,kcvxymvvTafp
式中,,C,242,x,0.15,y,0.35,m,0.2k见《切削手册》表1.28,即vvvv
k,1.44,k0.8,k,1.04,k,0.81,k,0.97MvsvkvkrvBv
242,,,1.44,0.8,1.04,0.81,0.97rmin,108.6mmin所以c0.20.150.3560,3,0.51
确定机床主轴转速
10001000,108.6cn,,rmin,532rmins,,d,65w
按机床说明书,与相近的机床转速为及。
现在选取532rmin500rmin560rmin
。
所以实际切削速度。
560rmin,,114.35mmin计算切削加工,按《工艺手册》表6.2-1,取
65,40l,mm,12.5mm,l,2mm,l,0,l,01232
l,l,l,l12.5,2123t,i,,2min,0.96minmnf600,0.5w
2、粗铣φ60的上端面
加工条件:
工件材料:
HT200,
加工要求:
铣φ60的上端面,表面粗糙度值保证为6.3。
机床:
XA5032立式铣床。
刀具:
高速钢立铣刀
a背吃刀量区2mm.p
ff,0.24,0.342、切削用量查书二表5-11可得:
取0.3mm/z,由《机械设z,
8
计手册》可以直接查出铣削速度:
V,42m/min,采用高速钢立铣刀,D,50mm,
v10001000,42Z=4,则268r/min。
按机床说明书,见《机械制造技术基n,,,v,D,,50
础》此转速与268r/min相近的机床转速为285r/min。
所以实际铣削速度V,55.7m/min。
则=342mm/min。
f,fZn,mzv
l2203、计算基本工时:
=0.64mint,,m342fm
3、精铣φ60的上端面
1、加工条件
机床:
XA5032立式铣床。
加工要求:
铣φ60的上端面,表面粗糙度值保证为3.2.切削用量:
查书二表5-11可得:
取0.2mm/z,由《机械设计ff,0.16,0.3z,
手册》可以直接查出铣削速度:
V,49m/min,采用套式面铣刀,D,50mm,Z=6
v10001000,49n,,,312r/min。
按机床说明书,见《机械制造技术基础》则v,D,,50
此转速与312r/min相近的机床转速为355r/min。
所以实际铣削速度V,52.3m/min。
f,fZn,374mm/minmzv
l270t(3)计算基本工时,,=0.72minm374fm4、粗铣φ25的上端面。
1、加工条件
工件材料:
HT200。
加工要求:
铣φ25的上端面。
机床:
XA5032立式铣床。
刀具:
:
套式面铣刀,D,50mm,Z=5
f2、切削用量查《切削手册》可得:
0.1mm/z,由《机械设计手册》可以直z,
接查出铣削速度:
V,60m/min,采用套式面铣刀,D,50mm,Z=5,则
v10001000,60n,,,382r/min。
按机床说明书,见《机械制造技术基础》此转v,D,,50
速与382r/min相近的机床转速为355r/min。
所以实际铣削速度V,55.7m/min。
f,fZn,则=177.5mm/min。
mzv
l220t,,3、计算基本工时:
=1.13minmf177.5m
9
5、精铣φ25孔上端面
1、加工条件
机床:
XA5032立式铣床。
加工要求:
铣φ25的上端面,表面粗糙度值保证为3.2.切削用量:
查《切削手册》可得:
=0.03mm/z,由《机械设计手册》可以直fz,
接查出铣削速度:
V,73m/min,采用套式面铣刀,D,50mm,Z=5则
v10001000,73n,,,581r/min。
按机床说明书,见《机械制造技术基础》此v,D,,40
转速与581r/min相近的机床转速为575r/min。
所以实际铣削速度V,72.3m/min。
172mm/minf,fZn,mzv
l270(4)计算基本工时=1.57mint,,mf172m
6、钻φ36孔
(1)加工条件
机床:
Z525立式钻床
后角α,刀具:
硬质合金扩孔钻,粗钻时d=30mm,钻头采用双头刃磨法,12?
,二重刃长度=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度,bl,1.5mm,1
a,120?
100,30?
。
,2,,0
(2)选择切削用量
l50mm/r,,1.67,3查《切削手册》可得:
f=0.70,所以,0.86d30
f=0.8mm/r。
dn,0svv查《机械加工工艺手册》可得:
14m/min,根据公式:
==202r/min,ncc1000查《机械制造设计基础》,选择立式钻床Z525取n=195m/min,故实际切削速度为V=13.4m/min。
(3)计算基本工时
L50,10t,,,切削用量及时间定额0.37minmnf202,0.8
7、扩φ36孔
加工条件
机床:
Z550立式钻床
刀具:
硬质合金扩孔钻
选择切削用量
查《切削手册》表5-23进给量f=1.0mm/r,查表5-24切削速度V=54.3m/min
10
v54.3转速的计算r/minn,,1000,,1000,58,d3.14,30
式中d——刀具直径
V——切削速度
3)计算基本工时
Ll,l,l76,2.25,212切削用量及时间定额mint,,,,1.4mnfnf58,1.0
式中:
D,d36,35.51l,cotk,(1,2),cot12,(1,2),2.25mm1r22
l,(1,4)取2值2
8、铰φ36孔
背吃刀量的选择
由书二查表2-30得,铰前孔的直径是35.5mm,因此铰孔工位的背吃刀量
36,35.5a,3,0.25mmp2
进给量的选择
由表5-31查得铰36的孔,进给量故本例取f,0.8,1.5mm/rf,1.0mm/r切削速度的选择
v,2,6m/min由书二表5-31查得铰36的孔,,故本例将该工位的切削速度V=4m/min。
由公式5-1得
4vn,,1000n,,1000,35r/min可求出该工位的主轴转速,d3.14,36
又由立式钻床主轴转速表4-9取47r/min.
再将此转速代入公式(5-1),可求出该工序的实际切削速度:
v,n,d/1000,47,3.14,36/1000,5.3m/min
3、计算基本工时
Ll,l,l76,1.2,212切削用量及时间定额mint,,,,1.7mnfnf47,1.0
式中:
l由书二的表5-42可知取1.2mm1
l,(1,4)取2值2
9、钻φ15的孔
加工条件
机床:
Z525立式钻床
刀具:
硬质合金扩孔钻
11
选择切削用量
查《切削手册》表5-23进给量f=0.9mm/r,
查表5-24切削速度V=47.3m/min
v47.3转速的计算r/minn,,1000,,1000,100,d3.14,15
式中d——刀具直径
V——切削速度
3)计算基本工时
Ll,l,l26,8.5,012切削用量及时间定额t,,,,0.6minmnfnf58,1.0式中:
D15l,cotk,(1,2),cot45,(1,2),8.51r22
盲孔时l,02
10、扩φ15的孔
加工条件
机床:
Z550立式钻床
刀具:
硬质合金扩孔钻
选择切削用量
查《切削手册》表5-23进给量f=0.6-0.7mm/r,取0.6mm/r查表5-24切削速度
V=53.4m/min
v53.4n,,1000,,1000,113转速的计算r/min,d3.14,15
式中d——刀具直径
V——切削速度
3)计算基本工时
Llll,,29,2,212t切削用量及时间定额0.49mm,,,,mnfnf113,0.6式中:
D,d15,131l,cotk,(1,2),cot45,(1,2),2mm1r22
l,(1,4)取2值2
11、铰φ15
背吃刀量的选择
由书二查表2-30得,铰前孔的直径是14.8mm,因此铰孔工位的背吃刀量
15,14.8a,,0.1mmp2
12
进给量的选择
由表5-31查得铰的孔,进给量故本例取f,0.5,1.0mm/rf,0.5mm/r切削速度的选择
v,2,6m/min由书二表5-31查
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- 连杆 零件 机械 加工 工艺 规程 36 工序 专用 夹具 设计