I寧XX 學院課 程 設 計 (論 文 )連桿工銑斜面夾具設計所 在 學 院專 業(yè)班 級姓 名學 號指 導 老 師年 月 日II摘 要本文是對連桿零件夾具進行設計，機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化，并且有專業(yè)的工廠進行生產。而廣泛用于批量生產，專為某工件加工工序服務的專用夾具，則需要各制造廠根據工件加工工藝自行設計制造。本論文夾具設計的主要內容是設計磨中心孔夾具。關鍵詞：連桿，加工工藝，加工方法，工藝文件，夾具IIIAbstractThis paper is to design the fixture for connecting rod parts. There are many kinds of fixture for machine tools. Among them, the most widely used fixture has standardized specifications and sizes, and has a professional factory for production. The special fixture which is widely used in batch production and serves a certain workpiece processing process needs to be designed and manufactured by each manufacturer according to the workpiece processing technology. The main content of fixture design in this paper is to design grinding center hole fixture.Key words: connecting rod, processing technology, processing method, process document, fixtureIV目 錄摘 要 .IIAbstract .III目 錄 IV第 1 章 緒論 .6第 2 章 柴油機連桿分析 .72.1 連桿零件的作用 72.2 零件的工藝分析 .8第 3 章 機械加工工藝規(guī)程設計 .93.1 生產綱領的確定 93.2 連桿的材料選擇與毛坯的制造方法 .93.2.1 連桿的材料選擇 .93.2.2 45#鋼的成分和力學性能 .103.2.3 毛坯的制造方法 .103.3 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸確定 123.4 指定工序定位基準的選擇 .123.5 加工工藝階段的劃分和加工順序的安排 133.6 連桿加工工藝過程的擬定 .133.7 連桿加工工藝設計應考慮的問題 143.7.1 工序安排 .143.7.2 定位基準 .143.7.3 夾具使用 .143.8 切削用量的選擇原則 143.8.1 粗加工時切削用量的選擇原則 .15第 4 章 銑斜面夾具設計 .174.1 研究原始質料 .174.2 定位基準的選擇 .174.3 切削力及夾緊分析計算 17V4.4 誤差分析與計算 184.5 零、部件的設計與選用 194.5.1 定位銷選用 194.5.2 夾緊裝置的選用 204.5.3 定向鍵與對刀裝置設計 .204.6 夾具設計及操作的簡要說明 22總 結 .23參考文獻 .24致謝 .256第 1 章 緒論機械制造技術基礎課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課、大部分專業(yè)課以及參加了生產實習之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。通過本次課程設計，應該得到下述各方面的鍛煉：1 能熟練運用機械制造技術基礎課程中的基本理論以及在生產實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。2 提高結構設計的能力。通過設計夾具的訓練，應當獲得根據被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、經濟合理而且能保證加工質量的夾具的能力。3 學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運用。就我個人而言，我希望通過本次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加生產實踐打下一個良好的基礎。由于能力所限，設計尚存在許多不足之處，懇請各位老師予以指教。7第 2 章 柴油機連桿分析2.1 連桿零件的作用連桿由連桿大頭、桿身和連桿小頭三部分組成，連桿大頭是分開的，一半與桿身為一體，一半為連桿蓋，連桿蓋用螺栓和螺母與曲軸主軸頸裝配在一起。連桿是較細長的變截面非圓形桿件，其桿身截面從大頭到小頭逐步變小，以適應在工作中承受的急劇變化的動載荷。其形狀也比較復雜，很多表面并不容易加工，不管是在其工作過程之中還是在加工過程中也很容易產生變形。連桿是將活塞上下的直線運動轉化為曲軸的旋轉運動的重要部件，所以要求要求有較高的強度、韌性和疲勞性能之外，對發(fā)動機連桿還有較高的位置精度和尺寸形狀精度要求以及表面質量要求?；疽笕纾哼B桿桿身不垂直度≤0.5，小頭、大頭兩端面對稱面與桿身相應對稱面之間的偏移≤0.6，桿身橫向對稱面對大小頭孔中心偏移≤1.首先必須保證大頭中心孔中心線和小頭孔中心線之間的平行度，這樣才能保證連桿在工作過程中平穩(wěn)不刮曲軸和軸瓦；第二個就是保證兩個端面的平行度，以及兩端面中心線與兩孔中心線之間的垂直度，用于保證工作中不會刮傷曲軸平衡塊，可以減少噪聲，保持平穩(wěn)；第三個要保證的是連桿體和蓋的分和面之間的配合和吻合，以保證8大頭孔的圓柱度，以免刮傷軸瓦；第四要確保大小頭孔中心線之間的距離，如果其得不到保證，將保證不了發(fā)動機在工作時的氣體壓縮比等。2.2 零件的工藝分析由零件圖可知?？蓪⑵浞譃槿M加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F分析如下：首先連桿的加工表面如下：（1）以端面互為基準加工的兩端面，尺寸為，以其中一加工端面為基準的小頭孔 Φ，大頭孔 Φ。（2）以小頭孔為中心的加工有：鉆兩個 Φ4 的油孔，銑連桿體卡挖槽，加工側面工藝凸臺。（3）以大頭孔為中心的加工表面有：加工連桿蓋卡挖槽，加工 M12 螺栓孔，和 Φ12.5的連桿蓋上螺釘光孔。連桿精度的參數主要有五個：1.連桿大端中心面和小端中心面相對于連桿身中心面的對稱；2.連桿大小頭空中心距尺寸精度；3.連桿大小頭孔平行度；4.連桿大小頭孔的 尺寸精度、形狀精度；5.連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。其余技術參數如下表：表 2.1技術要求項目 具體要求或數值 滿足的主要性能大、小頭孔的橢圓度，錐度橢圓度≤0.012錐度≤0.014保證與襯套、軸瓦的良好配合兩孔中心距 ±0.03～0.05 氣缸氣體的壓縮比兩孔軸線在同一個平面內在連桿軸線平面內：≤0.03在垂直連桿軸線平面內：≤0.06減少氣缸壁和曲軸頸磨損大孔兩端面對軸線的垂直度≤0.015 減少曲軸頸邊緣磨損兩螺孔中心線（定位孔）的位置精度在兩個在 45°方向上的平行度：0.02~0.04 對斜面的垂直度≤0.015保證正常承載和軸頸與軸瓦的良好配合同一組內的重量差±30g 保證運轉平穩(wěn)9第 3 章 機械加工工藝規(guī)程設計3.1 生產綱領的確定生產綱領的大小對生產組織和零件加工工藝過程起著重要的作用，它決定了各工序所需專業(yè)化和自動化的程度，以及所選用的工藝方法和工藝裝備，選擇大批量生產。大量生產的工藝特征：（1） 零件的互換性：具有廣泛的互換性，少數裝配精度較高處，采用分組裝配法和調整法。（2） 毛坯的制造方法和加工余：廣泛采用金屬模機器造型，一般采用模鍛。毛坯精度高，加工余量小。（3） 機床設備及其布置形式：廣泛采用專用機床及自動機床，按流水線和自動排列設備。（4） 工藝裝備：廣泛采用高效夾具，復合刀具，專用量具或自動檢驗裝置，靠調整法達到精度要求。（5） 對工人的技術要求：對調整工的技術水平要求高，對操作工的技術水平要求較低。（6） 工藝文件：有工藝過程卡或工序卡，關鍵工序要調整卡和檢驗卡。（7） 成本：較低。（8） 生產率：高。（9） 工人勞動條件：較好。3.2 連桿的材料選擇與毛坯的制造方法3.2.1 連桿的材料選擇考慮到在該工藝方案中采用銑斜面工藝，那么選擇材料也是很重要的。在過去其發(fā)動機連桿多采用中碳鋼或者中碳合金鋼，經過淬火和高溫回火處理，處理后一般硬度在HBS288～HBS269之間.后來為了減低成本研發(fā)了非調質鋼并用與生產，在鍛造后空冷，通過析出強化得到與淬火高溫回火一樣的力學性能，省去了淬火和高溫回火，從而降低了成本。后來為了減少機加工，更進一步降低成本，于是開發(fā)了用粉末冶金10的方法來制造連桿，大大減少了機加工。而且粉末冶金連桿的質量公差小，更適合用于發(fā)動機連桿是的制造。美國就廣泛的運用粉末冶金的方法來生產連桿。實際上它是一種含0.7%左右的減輕連桿的重量一直都是連桿制造上討論的一個主題，如果采用粉末冶金技術，在不改變連桿形狀結構的前提之下會導致連桿的重量增加15%～30%，這樣使得連桿得重量有了很大的增加，那么發(fā)動機的重量也會在一定程度的增加，會影響其使用性能。如果用粉末冶金制造連桿，就必須重新設計連桿的形狀結構，以減輕連桿的重量。綜上所述，考慮了各種因素，并經過組內成員的共同討論，最后決定采用45#鋼鋼作為本次設計中連桿的材料。3.2.2 45#鋼鋼的成分和力學性能45#鋼材料中主要各化學成分質量百分比分別為：C為0. 72 % ，Mn為0. 5 % ，S為0. 06 % ， P為0. 009 % ，V為0. 04 %；其金相組織為珠光體加斷續(xù)的鐵素體，抗拉強度為：900MPa～1 050 MPa，屈服極限為520 MPa，最大延伸率為10 %。其中Mn作為強化項而存在，用以提高材料的強度。銑斜面工藝要求連桿切斷后的塑性變形最小，又要保證材料有良好的可切削加工性能。45#鋼為高碳鋼，含C量提高后，便增加了鋼材的淬透性能，假如保持含Mn量不變，連桿鍛造空冷后硬度會提高，而且金相組織中可能會出現貝氏體，惡化可切削加工性能，須通過適當途徑降低含Mn量。為了改善可切削加工性，提高了含S量，鋼中的Mn和S的親和力大于Fe和S的親和力，優(yōu)先形成MnS，從而降低鋼的塑性，防止金相組織中可能會出現的貝氏體；另外FeS會引起鋼的“熱脆”，促進了銑削時的斷裂。Mn和S結合時含Mn量又不能過低，至少要高于S三 倍的含量。3.2.3 毛坯的制造方法由于連桿在發(fā)動機工作中要承受交變載荷以及沖擊性載荷，一次應選用鍛造，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證連桿可靠地工作。而且該零件的年產量是5000，已經達到了大量生產的水平，要求其生產率比較高，零件尺寸不是很大，再者為了保證它的尺寸精度、加工精度，故選擇模鍛。11脹斷工藝要求連桿鍛件在脹斷過程之中不能有過大的塑性變形，因此模鍛連桿性能的合格就是保證連桿達到理想的脆性斷裂的因素。用于脹斷工藝的45#鋼系列高碳非調質鋼，它的成分特點是低硅，低錳及添加了微量合金元素釩和易切削的S元素，范圍窄，純度高。脹斷連桿工藝現有的模鍛工藝主要有以下三種：（1）輥鍛（楔橫軋）制坯——熱模鍛生產線工藝：下料→加熱→輥鍛→成型（預鍛，終鍛）→切邊沖孔→熱校正→BY處理→噴丸處理→探傷處理→精壓處理。設備配置：下料機（帶鋸機）→中頻感應加熱爐（300KW)→輥鍛機（Φ460型）→熱模鍛壓力機（25000KN）→閉式單點壓力機→BY控冷設備→噴丸機→探傷機→精壓機該生產線比較先進，以載貨車連桿為主導產品，其采用了中頻感應加熱，輥鍛或楔模軋制坯，在國內被廣泛采用。這種生產線便于實現自動化生產，具有噪聲小，勞動環(huán)境好等優(yōu)點。可生產各種類型的發(fā)動機連桿。（2)輥鍛（楔橫軋）制坯——錘上模鍛生產線工藝：下料→加熱→輥鍛→成型（預鍛，終鍛）→切邊沖孔→熱校正→BY處理→噴丸處理→探傷處理→精壓處理。設備配置：下料機（帶鋸機或棒料剪切機床）→中頻感應加熱爐（300KW）→輥鍛機（Φ370型）→液壓精鍛錘（25～50KJ）→開式壓力機（1000KN）→BY控冷設備→拋丸機（600～1200kg/h)→熒光探傷機600WE型）→電動螺旋壓力機（400KW）該生產線主要柴油機連桿為主，鍛件厚度公差基本在±0.2mm以內，錯差在0.4mm以內，切邊模具沒有氮氣缸，可使模鍛件定位后再切邊，切邊變性很小，精壓尺寸精度可以控制在±0.1mm以內（3）輥鍛制坯——摩擦壓力機模鍛（高能螺旋壓力機）生產線工藝：下料→加熱→輥鍛→預鍛→終鍛→切邊沖壓→熱校正→BY處理→拋丸處理→探傷處理→精壓處理。設備配置：下料機（帶鋸機）→中頻感應加熱爐（250W)→輥鍛機（Φ460型）→摩擦壓力機（630t）→摩擦壓力機（1000t）→閉式單點壓力機（250t）→摩擦壓力機。12該生產線以柴油機連桿為主，在摩擦壓力機上進行預鍛、終鍛、熱校正，其工藝過程較為穩(wěn)定，生產效率也比較高，適合中小型企業(yè)。3.3 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸確定 根據模鍛的基本要求，在零件的基本尺寸上加上加工余量 2～4mm，所以在加工多數表面在基本尺寸的基礎上單面加 2mm，一些特殊表面如螺釘座面上加 2mm，側面工藝凸臺加工精度不是很高，在其表面加 1mm。3.4 指定工序定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分。在加工起始工序中，只能用毛坯尚未曾加工過的表面作為定位基準，則該表面稱為粗基準；利用已加工表面作為定位基準，則稱為精基準。其基準的選擇也是工藝規(guī)程設計之中的重要問題之一，定位基準的選擇合理與否，將直接影響所制訂的零件加工工藝規(guī)程的質量?；鶞蔬x擇不當，往往會增加工序，或使工藝路線不合理，或使夾具設計困難，甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求，造成零件報廢等情況。選擇粗基準時主要考慮兩個問題：一是保證加工表面與非加工表面之間的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。粗、精基準具體選擇時參考下列原則： （1） 對于同時具有加工表面和不加工表面的零件，為了保證不加工表面與加工表面之間的位置精度，應選擇非加工表面作為粗基準。（2） 對于具有較多加工表面的工件，選擇粗基準時，應考慮合理分配各加工表面的加工余量。（3） 粗基準應避免重復使用。在同一尺寸方向上，粗基準通常只能使用一次，以免產生較大的定位誤差。精基準的選擇應從保證零件加工精度出發(fā)，同時考慮裝夾方便、夾具結構簡單。選擇精基準一般應考慮如下原則： （1） “基準重合” 原則 為了較容易地獲得加工表面對其設計基準的相對位置精度要求，應選擇加工表面的設計基準為其定位基準。這一原則稱為基準重合原則 。如果加工表面的設計基準與定位基準不重合，則會增大定位誤差。13（2 ）“基準統(tǒng)一” 原則 當工件以某一組精基準定位可以比較方便地加工其它表面時，應盡可能在多數工序中采用此組精基準定位，這就是“基準統(tǒng)一”原則。采用“基準統(tǒng)一 ”原則可減少工裝設計制造的費用，提高生產率，并可避免因基準轉換所造成的誤差。（3） “自為基準” 原則 當工件精加工或光整加工工序要求余量盡可能小而均勻時，應選擇加工表面本身作為定位基準，這就是“自為基準”原則。例如磨削床身導軌面時，就以床身導軌面作為定位基準。（4） “互為基準” 原則 為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可采用互為基準反復加工的原則。 （5 ）精基準選擇應保證工件定位準確、夾緊可靠、操作方便。3.5 加工工藝階段的劃分和加工順序的安排 粗加工階段：粗磨連桿兩端面，粗、半精鏜大小頭孔，磨搭子面工藝凸臺，槍鉆螺紋底孔，鉸螺釘光孔，攻絲；锪螺釘座面、倒角，激光開槽、作標記，脹斷，銑卡瓦槽，壓襯套，鉆油孔。首先要加工其他表面就必須先加工出精基準，端面的加工必須安排所以必須安排在第一，接著再在以端面為基準的基礎之上加工其他面或者其他精基準，那么接下來要安排的就是粗鏜大小頭孔，粗磨搭子面，這樣精基準就基本出來了。那么在精加工之前必須把所有的粗加工都做完，緊接著的粗加工工序都在這樣的一些基準上進行加工了。精加工階段：精磨兩端面，精鏜大小頭孔，珩磨大頭孔，小頭銑落差。在連桿的加工過程之中，其輔助工藝（去毛刺，倒角，清洗等）必須貫穿整個工藝過程，所以說必須在其中安排輔助工序。在連桿脹斷之前安排一道磁力探傷，在锪螺釘座面、倒角之后安排了去毛刺、清洗，脹斷之后要立即用螺釘套住連桿體與蓋，以免錯位，連桿總裝時時必須要求清理連桿斜面之間的塵屑，最后還要來一道清洗。3.6 連桿加工工藝過程的擬定 經組內成員共同探討和評比（其他方案略），最后得出最優(yōu)方案如下：粗磨第一端面→粗磨第二端面→磁力探傷及去磁→粗、半精鏜大、小頭孔→粗磨搭子面工藝凸臺→槍鉆螺紋底孔，鉸螺釘光孔，攻絲→锪螺釘座面、倒角→去毛刺、清洗→激光開槽、作標記→脹斷→銑卡瓦槽→連桿體、蓋裝配→壓襯套→鉆油孔→精磨14第一端面→精磨第二端面→精鏜大、小頭孔→珩磨大頭孔→小頭銑落差→倒角、去毛刺→稱重、去重→清洗→終檢一共 23 道工序，從連桿使用性能的基本要求來看，該工藝方案能基本達到要求。3.7 連桿加工工藝設計應考慮的問題3.7.1 工序安排連桿加工工序安排應注意兩個影響精度的因素：（1）連桿的剛度比較低，在外力作用下容易變形；（2）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削時會產生較大的殘余內應力。因此在連桿加工工藝中，各主要表面的粗精加工工序一定要分開。3.7.2 定位基準精基準：以桿身對稱面定位，便于保證對稱度的要求，而且采用雙面銑，可使部分切削力抵消。統(tǒng)一精基準：以大小頭端面，小頭孔、大頭孔一側面定位。因為端面的面積大，定位穩(wěn)定可靠；用小頭孔定位可直接控制大小頭孔的中心距。3.7.3 夾具使用應具備適應“一面一孔一凸臺”的統(tǒng)一精基準。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準”情況，這時小頭定位銷應做成活動的，當連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進行加工。保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時，夾具可考慮重復定位情況，如采用夾具限制 7 個自由度（其是長圓柱銷限制 4 個，長菱形銷限制 2 個）。長銷定位目的就在于保證垂直度。但由于重復定位裝御有困難，因此要求夾具制造精度較高，且采取一定措施，一方面長圓柱銷削去一邊，另一方面設計頂出工件的裝置。3.8 切削用量的選擇原則正確地選擇切削用量，對提高切削效率，保證必要的刀具耐用度和經濟性，保證加工質量，具有重要的作用。153.8.1 粗加工時切削用量的選擇原則粗加工時加工精度與表面粗糙度要求不高,毛坯余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時，要盡可能保證較高的單位時間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生產效率和降低加工成本。金屬切除率可以用下式計算：Zw ≈V.f.ap.1000式中：Zw 單位時間內的金屬切除量（mm3/s）V 切削速度（m/s）f 進給量（mm/r）ap 切削深度（mm）提高切削速度、增大進給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進給量，影響最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個盡可能大的吃刀深度 ap,其次選擇一個較大的進給量度 f，最后確定一個合適的切削速度 V.選用較大的 ap 和 f 以后，刀具耐用度 t 顯然也會下降，但要比 V 對 t 的影響小得多，只要稍微降低一下 V 便可以使 t 回升到規(guī)定的合理數值，因此，能使 V、f、ap 的乘積較大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大 ap 可使走刀次數減少，增大 f 又有利于斷屑。因此，根據以上原則選擇粗加工切削用量對提高生產效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的。1）切削深度的選擇：粗加工時切削深度應根據工件的加工余量和由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應當盡量將粗加工余量一次切除。只有當總加工余量太大，一次切不完時，才考慮分幾次走刀。2）進給量的選擇：粗加工時限制進給量提高的因素主要是切削力。因此，進給量應根據工藝系統(tǒng)的剛性和強度來確定。選擇進給量時應考慮到機床進給機構的強度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強度好的情況下，可選用大一些的進給量；在剛性和強度較差的情況下，應適當減小進給量。3）切削速度的選擇：16粗加工時，切削速度主要受刀具耐用度和機床功率的限制。切削深度、進給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時必須考慮到機床的許用功率。如超過了機床的許用功率，則應適當降低切削速度。17第 4 章 銑斜面夾具設計4.1 研究原始質料利用本夾具主要用來粗、精銑斜面，該銑斜面要滿足對稱度要求以及其斜面兩邊的平行度要求。在銑此斜面時，為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。4.2 定位基準的選擇由零件圖可知：在對斜面進行加工前，端面平面進行了粗、精銑加工，進行了鉆、擴、鉸加工，因此，定位、夾緊方案有：方案：選底平面、工藝孔和端面定位，即一面、心軸和活動塊定位，夾緊方式選用螺母在心軸上夾緊。為了使定位誤差達到要求的范圍之內，采用定位方式，這種定位在結構上簡單易操作。4.3 切削力及夾緊分析計算刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質合金） 18刀具有關幾何參數： 015??01?頂 刃 0n?側 刃 601~5?''30rK?4Dm6d2.5Lm2Z.8/famzap.2由參考文獻[5]5 表 1～2～9 可得銑削切削力的計算公式：0.8.10.5pzFafBzn?有： 8.1.10.13254836.2()N???????根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值，即：FKW??安全系數 K 可按下式計算：6543210式中： 為各種因素的安全系數，查參考文獻 [5]1～2～1 可知其公式參數：6~123456.,.0,1.,3KK??由此可得： 0.31.056???所以 845()WFN?由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。查參考文獻[5]1～2～26 可知移動形式壓板螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： )(210 ??????tgtQLz式中參數由參考文獻[5]可查得：6.2??.76zr?9005???'29?其中： 3()Lm)(8N螺旋夾緊力： 04.W?該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如 2.1.由表 得：原動力計算公式 261?001KLWl???即： 0478.23.932.75()KLNl?? ???由上述計算易得： K??由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。194.4 誤差分析與計算為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 gwj????與機床夾具有關的加工誤差 ，一般可用下式表示：jMjjWDAZWj ???? ???由參考文獻[5]可得：⑴定位誤差 ： 11mind???2i 2min.DDdJWarctgL???其中：，10.52Dm??20D?，d .3d?， in?in4得0.6DWm??.32J⑵ 夾緊誤差 ： ?cos)(inmaxyj???其中接觸變形位移值：1()9.62nHBZyRaZkNl??查[5]表 1～2～15 有 。 10.4,0,.42,0.7zKC??cos8jy???⑶ 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj?m5.⑷ 夾具相對刀具位置誤差： 取AD?.誤差總和： 0.853jwm???從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。4.5 零、部件的設計與選用4.5.1 定位銷選用本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來定位，其參數如下表：表 4.1 定位銷20Dd H公稱尺寸 允差 1h1b1dC114～18 16 15～0.011 22 5 1 4 M12 44.5.2 夾緊裝置的選用該夾緊裝置選用移動壓板，其參數如表 4.3：表 4.3 移動壓板公稱直徑 L BHlb1dK6 45 20 8 19 6.6 7 M6 54.5.3 定向鍵與對刀裝置設計定向鍵安裝在夾具底面的縱向斜面中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺 T 形斜面的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。根據 GB2207—80 定向鍵結構如圖所示：×o圖 4.1 夾具體斜面形與螺釘根據 T 形斜面的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如表 4.4：21表 4.4 定向鍵夾具體斜面形尺寸B 2B公稱尺寸 允差 d 允差 4L H h D 1公稱尺寸 允差 D2h18～0.012～0.035 25 12 4 12 4.5 18 +0.019 5對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。由于本道工序是完成撥叉斜面精銑加工，所以選用側裝對刀塊。根據 GB2243—80側裝對刀塊的結構和尺寸如圖 4.2 所示： 18圖 4.2 側裝對刀塊塞尺選用平塞尺，其結構如圖 4.3 所示： 標 記四 周 倒 圓×圖 4.3 平塞尺22塞尺尺寸參數如表 4.5：表 4.5 塞尺公稱尺寸 H 允差 d C3 ～0.006 0.254.6 夾具設計及操作的簡要說明如前所述，應該注意提高生產率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現象，選用可換定位銷。以便隨時根據情況進行調整換取。23總 結加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設計時，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相關資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。完成了本次設計，通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎。24參考文獻[1] 楊叔子，機械加工工藝師手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2004。[2] 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上海科學技術出版社，2004。[3] 李洪，機械加工工藝手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1990。[4] 方昆凡，公差與配合手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1999。[5] 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊[M]，上?？茖W技術出版社，2000。[6] 東北重型機械學院等，機床夾具設計手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1979。[7] 吳宗澤，機械設計實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2000。[8] 劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987。[9] 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1984。[10] 周永強，高等學校畢業(yè)設計指導[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。[11] 黃如林，切削加工簡明實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2004。[12] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設計[M]，重慶：重慶大學出版社，1995。[13] 東北重型機械學院，洛陽農業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學，機床夾具設計手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1980。[14] 李慶壽，機械制造工藝裝備設計適用手冊[M]，銀州：寧夏人民出版社，1991。[15] 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術測量[M]，中國計量出版社，2000：9～19。[16] 樂兌謙，金屬切削刀具，機械工業(yè)出版社，2005：4～17。[17] 王先逵，機械機械制造工藝學，機械工業(yè)出版社，2006。[18] Machine Tools N.chernor 1984.[19] Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973.[20] Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 .25致謝畢業(yè)設計是將大學所學的知識融合在一起，綜合運用所有的相關專業(yè)知識，是課本知識在實際中的應用。通過這次畢業(yè)設計，使我的專業(yè)知識在原有的基礎上得到更加的鞏固和提高，這離不開老師和同學們的幫助。本設計分析是在老師的指導下完成的，在分析的過程中，老師給了我很大的鼓勵，在設計分析中引導我去思考了更多的設計思路，增強了我的學習能力，與我們一起討論問題，使我對分析有了更清晰明確的認識，使我受益非淺。畢業(yè)設計是我們專業(yè)知識綜合應用的實踐訓練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古言的真正含義。我今天認真地進行課程設計，學會腳踏實地地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎。說實話，畢業(yè)設計真是有點累。然而一著手清理自己的設計結果，仔細回味畢業(yè)設計的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使我倦意頓消。雖然這是我剛學會走完的第一部，是我人生中的一點小小的勝利，然而它令我感到自己成熟了許多。通過畢業(yè)設計，使我深深體會到，干任何事都必須耐心、細致。課程設計過程中，許多計算有時不免令我感到有些心煩意亂；有時應為不小心計算出錯，只能毫不留情地重做。但一想起老師平時多耐心的教導，想到今后自己應當承擔的社會責任，想到世界上因為某些細小失誤而出現的令世人無比震驚的事故，我不禁時刻提醒自己，一定要養(yǎng)成一種高度負責、一絲不茍的良好習慣。經歷了畢業(yè)設計，使我我發(fā)現了自己所掌握的知識是真正的貧乏，自己綜合運用所學專業(yè)知識的能力是如此的不足，幾年來學習了那么多的課程，今天才知道自己并不會用。想到這里，我真的有點心急了。由于畢業(yè)時間的倉促，很多本來應該弄懂弄透的地方都沒有時間去細細追究來源，比如網格劃分的控制、坐標系的理解、求解器的選擇等，這使我明白了大學里學的只是一個大體上的方向，離實際應用還有太遠的距離。但我相信方向才是最重要的，因為方向確定了，就會用最少的精力做好事情，這對于我以后的工作至關重要。因為在實際生產生活中，要從事的工種是千差萬別的，只有從中找到自己最拿手，最有發(fā)展前途的崗位，個人才有更多的熱情，也最可能在自己的崗位做出一些貢獻。I寧XX 學院課 程 設 計 (論 文 )連桿工銑斜面夾具設計所 在 學 院專 業(yè)班 級姓 名學 號指 導 老 師年 月 日II摘 要本文是對連桿零件夾具進行設計，機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化，并且有專業(yè)的工廠進行生產。而廣泛用于批量生產，專為某工件加工工序服務的專用夾具，則需要各制造廠根據工件加工工藝自行設計制造。本論文夾具設計的主要內容是設計磨中心孔夾具。關鍵詞：連桿，加工工藝，加工方法，工藝文件，夾具IIIAbstractThis paper is to design the fixture for connecting rod parts. There are many kinds of fixture for machine tools. Among them, the most widely used fixture has standardized specifications and sizes, and has a professional factory for production. The special fixture which is widely used in batch production and serves a certain workpiece processing process needs to be designed and manufactured by each manufacturer according to the workpiece processing technology. The main content of fixture design in this paper is to design grinding center hole fixture.Key words: connecting rod, processing technology, processing method, process document, fixtureIV目 錄摘 要 .IIAbstract .III目 錄 IV第 1 章 緒論 .6第 2 章 柴油機連桿分析 .72.1 連桿零件的作用 72.2 零件的工藝分析 .8第 3 章 機械加工工藝規(guī)程設計 .93.1 生產綱領的確定 93.2 連桿的材料選擇與毛坯的制造方法 .93.2.1 連桿的材料選擇 .93.2.2 45#鋼的成分和力學性能 .103.2.3 毛坯的制造方法 .103.3 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸確定 123.4 指定工序定位基準的選擇 .123.5 加工工藝階段的劃分和加工順序的安排 133.6 連桿加工工藝過程的擬定 .133.7 連桿加工工藝設計應考慮的問題 143.7.1 工序安排 .143.7.2 定位基準 .143.7.3 夾具使用 .143.8 切削用量的選擇原則 143.8.1 粗加工時切削用量的選擇原則 .15第 4 章 銑斜面夾具設計 .174.1 研究原始質料 .174.2 定位基準的選擇 .174.3 切削力及夾緊分析計算 17V4.4 誤差分析與計算 184.5 零、部件的設計與選用 194.5.1 定位銷選用 194.5.2 夾緊裝置的選用 204.5.3 定向鍵與對刀裝置設計 .204.6 夾具設計及操作的簡要說明 22總 結 .23參考文獻 .24致謝 .256第 1 章 緒論機械制造技術基礎課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課、大部分專業(yè)課以及參加了生產實習之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。通過本次課程設計，應該得到下述各方面的鍛煉：1 能熟練運用機械制造技術基礎課程中的基本理論以及在生產實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。2 提高結構設計的能力。通過設計夾具的訓練，應當獲得根據被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、經濟合理而且能保證加工質量的夾具的能力。3 學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運用。就我個人而言，我希望通過本次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加生產實踐打下一個良好的基礎。由于能力所限，設計尚存在許多不足之處，懇請各位老師予以指教。7第 2 章 柴油機連桿分析2.1 連桿零件的作用連桿由連桿大頭、桿身和連桿小頭三部分組成，連桿大頭是分開的，一半與桿身為一體，一半為連桿蓋，連桿蓋用螺栓和螺母與曲軸主軸頸裝配在一起。連桿是較細長的變截面非圓形桿件，其桿身截面從大頭到小頭逐步變小，以適應在工作中承受的急劇變化的動載荷。其形狀也比較復雜，很多表面并不容易加工，不管是在其工作過程之中還是在加工過程中也很容易產生變形。連桿是將活塞上下的直線運動轉化為曲軸的旋轉運動的重要部件，所以要求要求有較高的強度、韌性和疲勞性能之外，對發(fā)動機連桿還有較高的位置精度和尺寸形狀精度要求以及表面質量要求?；疽笕纾哼B桿桿身不垂直度≤0.5，小頭、大頭兩端面對稱面與桿身相應對稱面之間的偏移≤0.6，桿身橫向對稱面對大小頭孔中心偏移≤1.首先必須保證大頭中心孔中心線和小頭孔中心線之間的平行度，這樣才能保證連桿在工作過程中平穩(wěn)不刮曲軸和軸瓦；第二個就是保證兩個端面的平行度，以及兩端面中心線與兩孔中心線之間的垂直度，用于保證工作中不會刮傷曲軸平衡塊，可以減少噪聲，保持平穩(wěn)；第三個要保證的是連桿體和蓋的分和面之間的配合和吻合，以保證8大頭孔的圓柱度，以免刮傷軸瓦；第四要確保大小頭孔中心線之間的距離，如果其得不到保證，將保證不了發(fā)動機在工作時的氣體壓縮比等。2.2 零件的工藝分析由零件圖可知?？蓪⑵浞譃槿M加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F分析如下：首先連桿的加工表面如下：（1）以端面互為基準加工的兩端面，尺寸為，以其中一加工端面為基準的小頭孔 Φ，大頭孔 Φ。（2）以小頭孔為中心的加工有：鉆兩個 Φ4 的油孔，銑連桿體卡挖槽，加工側面工藝凸臺。（3）以大頭孔為中心的加工表面有：加工連桿蓋卡挖槽，加工 M12 螺栓孔，和 Φ12.5的連桿蓋上螺釘光孔。連桿精度的參數主要有五個：1.連桿大端中心面和小端中心面相對于連桿身中心面的對稱；2.連桿大小頭空中心距尺寸精度；3.連桿大小頭孔平行度；4.連桿大小頭孔的 尺寸精度、形狀精度；5.連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。其余技術參數如下表：表 2.1技術要求項目 具體要求或數值 滿足的主要性能大、小頭孔的橢圓度，錐度橢圓度≤0.012錐度≤0.014保證與襯套、軸瓦的良好配合兩孔中心距 ±0.03～0.05 氣缸氣體的壓縮比兩孔軸線在同一個平面內在連桿軸線平面內：≤0.03在垂直連桿軸線平面內：≤0.06減少氣缸壁和曲軸頸磨損大孔兩端面對軸線的垂直度≤0.015 減少曲軸頸邊緣磨損兩螺孔中心線（定位孔）的位置精度在兩個在 45°方向上的平行度：0.02~0.04 對斜面的垂直度≤0.015保證正常承載和軸頸與軸瓦的良好配合同一組內的重量差±30g 保證運轉平穩(wěn)9第 3 章 機械加工工藝規(guī)程設計3.1 生產綱領的確定生產綱領的大小對生產組織和零件加工工藝過程起著重要的作用，它決定了各工序所需專業(yè)化和自動化的程度，以及所選用的工藝方法和工藝裝備，選擇大批量生產。大量生產的工藝特征：（1） 零件的互換性：具有廣泛的互換性，少數裝配精度較高處，采用分組裝配法和調整法。（2） 毛坯的制造方法和加工余：廣泛采用金屬模機器造型，一般采用模鍛。毛坯精度高，加工余量小。（3） 機床設備及其布置形式：廣泛采用專用機床及自動機床，按流水線和自動排列設備。（4） 工藝裝備：廣泛采用高效夾具，復合刀具，專用量具或自動檢驗裝置，靠調整法達到精度要求。（5） 對工人的技術要求：對調整工的技術水平要求高，對操作工的技術水平要求較低。（6） 工藝文件：有工藝過程卡或工序卡，關鍵工序要調整卡和檢驗卡。（7） 成本：較低。（8） 生產率：高。（9） 工人勞動條件：較好。3.2 連桿的材料選擇與毛坯的制造方法3.2.1 連桿的材料選擇考慮到在該工藝方案中采用銑斜面工藝，那么選擇材料也是很重要的。在過去其發(fā)動機連桿多采用中碳鋼或者中碳合金鋼，經過淬火和高溫回火處理，處理后一般硬度在HBS288～HBS269之間.后來為了減低成本研發(fā)了非調質鋼并用與生產，在鍛造后空冷，通過析出強化得到與淬火高溫回火一樣的力學性能，省去了淬火和高溫回火，從而降低了成本。后來為了減少機加工，更進一步降低成本，于是開發(fā)了用粉末冶金10的方法來制造連桿，大大減少了機加工。而且粉末冶金連桿的質量公差小，更適合用于發(fā)動機連桿是的制造。美國就廣泛的運用粉末冶金的方法來生產連桿。實際上它是一種含0.7%左右的減輕連桿的重量一直都是連桿制造上討論的一個主題，如果采用粉末冶金技術，在不改變連桿形狀結構的前提之下會導致連桿的重量增加15%～30%，這樣使得連桿得重量有了很大的增加，那么發(fā)動機的重量也會在一定程度的增加，會影響其使用性能。如果用粉末冶金制造連桿，就必須重新設計連桿的形狀結構，以減輕連桿的重量。綜上所述，考慮了各種因素，并經過組內成員的共同討論，最后決定采用45#鋼鋼作為本次設計中連桿的材料。3.2.2 45#鋼鋼的成分和力學性能45#鋼材料中主要各化學成分質量百分比分別為：C為0. 72 % ，Mn為0. 5 % ，S為0. 06 % ， P為0. 009 % ，V為0. 04 %；其金相組織為珠光體加斷續(xù)的鐵素體，抗拉強度為：900MPa～1 050 MPa，屈服極限為520 MPa，最大延伸率為10 %。其中Mn作為強化項而存在，用以提高材料的強度。銑斜面工藝要求連桿切斷后的塑性變形最小，又要保證材料有良好的可切削加工性能。45#鋼為高碳鋼，含C量提高后，便增加了鋼材的淬透性能，假如保持含Mn量不變，連桿鍛造空冷后硬度會提高，而且金相組織中可能會出現貝氏體，惡化可切削加工性能，須通過適當途徑降低含Mn量。為了改善可切削加工性，提高了含S量，鋼中的Mn和S的親和力大于Fe和S的親和力，優(yōu)先形成MnS，從而降低鋼的塑性，防止金相組織中可能會出現的貝氏體；另外FeS會引起鋼的“熱脆”，促進了銑削時的斷裂。Mn和S結合時含Mn量又不能過低，至少要高于S三 倍的含量。3.2.3 毛坯的制造方法由于連桿在發(fā)動機工作中要承受交變載荷以及沖擊性載荷，一次應選用鍛造，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證連桿可靠地工作。而且該零件的年產量是5000，已經達到了大量生產的水平，要求其生產率比較高，零件尺寸不是很大，再者為了保證它的尺寸精度、加工精度，故選擇模鍛。11脹斷工藝要求連桿鍛件在脹斷過程之中不能有過大的塑性變形，因此模鍛連桿性能的合格就是保證連桿達到理想的脆性斷裂的因素。用于脹斷工藝的45#鋼系列高碳非調質鋼，它的成分特點是低硅，低錳及添加了微量合金元素釩和易切削的S元素，范圍窄，純度高。脹斷連桿工藝現有的模鍛工藝主要有以下三種：（1）輥鍛（楔橫軋）制坯——熱模鍛生產線工藝：下料→加熱→輥鍛→成型（預鍛，終鍛）→切邊沖孔→熱校正→BY處理→噴丸處理→探傷處理→精壓處理。設備配置：下料機（帶鋸機）→中頻感應加熱爐（300KW)→輥鍛機（Φ460型）→熱模鍛壓力機（25000KN）→閉式單點壓力機→BY控冷設備→噴丸機→探傷機→精壓機該生產線比較先進，以載貨車連桿為主導產品，其采用了中頻感應加熱，輥鍛或楔模軋制坯，在國內被廣泛采用。這種生產線便于實現自動化生產，具有噪聲小，勞動環(huán)境好等優(yōu)點?？缮a各種類型的發(fā)動機連桿。（2)輥鍛（楔橫軋）制坯——錘上模鍛生產線工藝：下料→加熱→輥鍛→成型（預鍛，終鍛）→切邊沖孔→熱校正→BY處理→噴丸處理→探傷處理→精壓處理。設備配置：下料機（帶鋸機或棒料剪切機床）→中頻感應加熱爐（300KW）→輥鍛機（Φ370型）→液壓精鍛錘（25～50KJ）→開式壓力機（1000KN）→BY控冷設備→拋丸機（600～1200kg/h)→熒光探傷機600WE型）→電動螺旋壓力機（400KW）該生產線主要柴油機連桿為主，鍛件厚度公差基本在±0.2mm以內，錯差在0.4mm以內，切邊模具沒有氮氣缸，可使模鍛件定位后再切邊，切邊變性很小，精壓尺寸精度可以控制在±0.1mm以內（3）輥鍛制坯——摩擦壓力機模鍛（高能螺旋壓力機）生產線工藝：下料→加熱→輥鍛→預鍛→終鍛→切邊沖壓→熱校正→BY處理→拋丸處理→探傷處理→精壓處理。設備配置：下料機（帶鋸機）→中頻感應加熱爐（250W)→輥鍛機（Φ460型）→摩擦壓力機（630t）→摩擦壓力機（1000t）→閉式單點壓力機（250t）→摩擦壓力機。12該生產線以柴油機連桿為主，在摩擦壓力機上進行預鍛、終鍛、熱校正，其工藝過程較為穩(wěn)定，生產效率也比較高，適合中小型企業(yè)。3.3 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸確定 根據模鍛的基本要求，在零件的基本尺寸上加上加工余量 2～4mm，所以在加工多數表面在基本尺寸的基礎上單面加 2mm，一些特殊表面如螺釘座面上加 2mm，側面工藝凸臺加工精度不是很高，在其表面加 1mm。3.4 指定工序定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分。在加工起始工序中，只能用毛坯尚未曾加工過的表面作為定位基準，則該表面稱為粗基準；利用已加工表面作為定位基準，則稱為精基準。其基準的選擇也是工藝規(guī)程設計之中的重要問題之一，定位基準的選擇合理與否，將直接影響所制訂的零件加工工藝規(guī)程的質量?；鶞蔬x擇不當，往往會增加工序，或使工藝路線不合理，或使夾具設計困難，甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求，造成零件報廢等情況。選擇粗基準時主要考慮兩個問題：一是保證加工表面與非加工表面之間的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。粗、精基準具體選擇時參考下列原則： （1） 對于同時具有加工表面和不加工表面的零件，為了保證不加工表面與加工表面之間的位置精度，應選擇非加工表面作為粗基準。（2） 對于具有較多加工表面的工件，選擇粗基準時，應考慮合理分配各加工表面的加工余量。（3） 粗基準應避免重復使用。在同一尺寸方向上，粗基準通常只能使用一次，以免產生較大的定位誤差。精基準的選擇應從保證零件加工精度出發(fā)，同時考慮裝夾方便、夾具結構簡單。選擇精基準一般應考慮如下原則： （1） “基準重合” 原則 為了較容易地獲得加工表面對其設計基準的相對位置精度要求，應選擇加工表面的設計基準為其定位基準。這一原則稱為基準重合原則 。如果加工表面的設計基準與定位基準不重合，則會增大定位誤差。13（2 ）“基準統(tǒng)一” 原則 當工件以某一組精基準定位可以比較方便地加工其它表面時，應盡可能在多數工序中采用此組精基準定位，這就是“基準統(tǒng)一”原則。采用“基準統(tǒng)一 ”原則可減少工裝設計制造的費用，提高生產率，并可避免因基準轉換所造成的誤差。（3） “自為基準” 原則 當工件精加工或光整加工工序要求余量盡可能小而均勻時，應選擇加工表面本身作為定位基準，這就是“自為基準”原則。例如磨削床身導軌面時，就以床身導軌面作為定位基準。（4） “互為基準” 原則 為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可采用互為基準反復加工的原則。 （5 ）精基準選擇應保證工件定位準確、夾緊可靠、操作方便。3.5 加工工藝階段的劃分和加工順序的安排 粗加工階段：粗磨連桿兩端面，粗、半精鏜大小頭孔，磨搭子面工藝凸臺，槍鉆螺紋底孔，鉸螺釘光孔，攻絲；锪螺釘座面、倒角，激光開槽、作標記，脹斷，銑卡瓦槽，壓襯套，鉆油孔。首先要加工其他表面就必須先加工出精基準，端面的加工必須安排所以必須安排在第一，接著再在以端面為基準的基礎之上加工其他面或者其他精基準，那么接下來要安排的就是粗鏜大小頭孔，粗磨搭子面，這樣精基準就基本出來了。那么在精加工之前必須把所有的粗加工都做完，緊接著的粗加工工序都在這樣的一些基準上進行加工了。精加工階段：精磨兩端面，精鏜大小頭孔，珩磨大頭孔，小頭銑落差。在連桿的加工過程之中，其輔助工藝（去毛刺，倒角，清洗等）必須貫穿整個工藝過程，所以說必須在其中安排輔助工序。在連桿脹斷之前安排一道磁力探傷，在锪螺釘座面、倒角之后安排了去毛刺、清洗，脹斷之后要立即用螺釘套住連桿體與蓋，以免錯位，連桿總裝時時必須要求清理連桿斜面之間的塵屑，最后還要來一道清洗。3.6 連桿加工工藝過程的擬定 經組內成員共同探討和評比（其他方案略），最后得出最優(yōu)方案如下：粗磨第一端面→粗磨第二端面→磁力探傷及去磁→粗、半精鏜大、小頭孔→粗磨搭子面工藝凸臺→槍鉆螺紋底孔，鉸螺釘光孔，攻絲→锪螺釘座面、倒角→去毛刺、清洗→激光開槽、作標記→脹斷→銑卡瓦槽→連桿體、蓋裝配→壓襯套→鉆油孔→精磨14第一端面→精磨第二端面→精鏜大、小頭孔→珩磨大頭孔→小頭銑落差→倒角、去毛刺→稱重、去重→清洗→終檢一共 23 道工序，從連桿使用性能的基本要求來看，該工藝方案能基本達到要求。3.7 連桿加工工藝設計應考慮的問題3.7.1 工序安排連桿加工工序安排應注意兩個影響精度的因素：（1）連桿的剛度比較低，在外力作用下容易變形；（2）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削時會產生較大的殘余內應力。因此在連桿加工工藝中，各主要表面的粗精加工工序一定要分開。3.7.2 定位基準精基準：以桿身對稱面定位，便于保證對稱度的要求，而且采用雙面銑，可使部分切削力抵消。統(tǒng)一精基準：以大小頭端面，小頭孔、大頭孔一側面定位。因為端面的面積大，定位穩(wěn)定可靠；用小頭孔定位可直接控制大小頭孔的中心距。3.7.3 夾具使用應具備適應“一面一孔一凸臺”的統(tǒng)一精基準。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準”情況，這時小頭定位銷應做成活動的，當連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進行加工。保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時，夾具可考慮重復定位情況，如采用夾具限制 7 個自由度（其是長圓柱銷限制 4 個，長菱形銷限制 2 個）。長銷定位目的就在于保證垂直度。但由于重復定位裝御有困難，因此要求夾具制造精度較高，且采取一定措施，一方面長圓柱銷削去一邊，另一方面設計頂出工件的裝置。3.8 切削用量的選擇原則正確地選擇切削用量，對提高切削效率，保證必要的刀具耐用度和經濟性，保證加工質量，具有重要的作用。153.8.1 粗加工時切削用量的選擇原則粗加工時加工精度與表面粗糙度要求不高,毛坯余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時，要盡可能保證較高的單位時間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生產效率和降低加工成本。金屬切除率可以用下式計算：Zw ≈V.f.ap.1000式中：Zw 單位時間內的金屬切除量（mm3/s）V 切削速度（m/s）f 進給量（mm/r）ap 切削深度（mm）提高切削速度、增大進給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進給量，影響最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個盡可能大的吃刀深度 ap,其次選擇一個較大的進給量度 f，最后確定一個合適的切削速度 V.選用較大的 ap 和 f 以后，刀具耐用度 t 顯然也會下降，但要比 V 對 t 的影響小得多，只要稍微降低一下 V 便可以使 t 回升到規(guī)定的合理數值，因此，能使 V、f、ap 的乘積較大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大 ap 可使走刀次數減少，增大 f 又有利于斷屑。因此，根據以上原則選擇粗加工切削用量對提高生產效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的。1）切削深度的選擇：粗加工時切削深度應根據工件的加工余量和由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應當盡量將粗加工余量一次切除。只有當總加工余量太大，一次切不完時，才考慮分幾次走刀。2）進給量的選擇：粗加工時限制進給量提高的因素主要是切削力。因此，進給量應根據工藝系統(tǒng)的剛性和強度來確定。選擇進給量時應考慮到機床進給機構的強度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強度好的情況下，可選用大一些的進給量；在剛性和強度較差的情況下，應適當減小進給量。3）切削速度的選擇：16粗加工時，切削速度主要受刀具耐用度和機床功率的限制。切削深度、進給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時必須考慮到機床的許用功率。如超過了機床的許用功率，則應適當降低切削速度。17第 4 章 銑斜面夾具設計4.1 研究原始質料利用本夾具主要用來粗、精銑斜面，該銑斜面要滿足對稱度要求以及其斜面兩邊的平行度要求。在銑此斜面時，為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。4.2 定位基準的選擇由零件圖可知：在對斜面進行加工前，端面平面進行了粗、精銑加工，進行了鉆、擴、鉸加工，因此，定位、夾緊方案有：方案：選底平面、工藝孔和端面定位，即一面、心軸和活動塊定位，夾緊方式選用螺母在心軸上夾緊。為了使定位誤差達到要求的范圍之內，采用定位方式，這種定位在結構上簡單易操作。4.3 切削力及夾緊分析計算刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質合金） 18刀具有關幾何參數： 015??01?頂 刃 0n?側 刃 601~5?''30rK?4Dm6d2.5Lm2Z.8/famzap.2由參考文獻[5]5 表 1～2～9 可得銑削切削力的計算公式：0.8.10.5pzFafBzn?有： 8.1.10.13254836.2()N???????根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值，即：FKW??安全系數 K 可按下式計算：6543210式中： 為各種因素的安全系數，查參考文獻 [5]1～2～1 可知其公式參數：6~123456.,.0,1.,3KK??由此可得： 0.31.056???所以 845()WFN?由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。查參考文獻[5]1～2～26 可知移動形式壓板螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： )(210 ??????tgtQLz式中參數由參考文獻[5]可查得：6.2??.76zr?9005???'29?其中： 3()Lm)(8N螺旋夾緊力： 04.W?該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如 2.1.由表 得：原動力計算公式 261?001KLWl???即： 0478.23.932.75()KLNl?? ???由上述計算易得： K??由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。194.4 誤差分析與計算為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 gwj????與機床夾具有關的加工誤差 ，一般可用下式表示：jMjjWDAZWj ???? ???由參考文獻[5]可得：⑴定位誤差 ： 11mind???2i 2min.DDdJWarctgL???其中：，10.52Dm??20D?，d .3d?， in?in4得0.6DWm??.32J⑵ 夾緊誤差 ： ?cos)(inmaxyj???其中接觸變形位移值：1()9.62nHBZyRaZkNl??查[5]表 1～2～15 有 。 10.4,0,.42,0.7zKC??cos8jy???⑶ 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj?m5.⑷ 夾具相對刀具位置誤差： 取AD?.誤差總和： 0.853jwm???從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。4.5 零、部件的設計與選用4.5.1 定位銷選用本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來定位，其參數如下表：表 4.1 定位銷20Dd H公稱尺寸 允差 1h1b1dC114～18 16 15～0.011 22 5 1 4 M12 44.5.2 夾緊裝置的選用該夾緊裝置選用移動壓板，其參數如表 4.3：表 4.3 移動壓板公稱直徑 L BHlb1dK6 45 20 8 19 6.6 7 M6 54.5.3 定向鍵與對刀裝置設計定向鍵安裝在夾具底面的縱向斜面中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺 T 形斜面的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。根據 GB2207—80 定向鍵結構如圖所示：×o圖 4.1 夾具體斜面形與螺釘根據 T 形斜面的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如表 4.4：21表 4.4 定向鍵夾具體斜面形尺寸B 2B公稱尺寸 允差 d 允差 4L H h D 1公稱尺寸 允差 D2h18～0.012～0.035 25 12 4 12 4.5 18 +0.019 5對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。由于本道工序是完成撥叉斜面精銑加工，所以選用側裝對刀塊。根據 GB2243—80側裝對刀塊的結構和尺寸如圖 4.2 所示： 18圖 4.2 側裝對刀塊塞尺選用平塞尺，其結構如圖 4.3 所示： 標 記四 周 倒 圓×圖 4.3 平塞尺22塞尺尺寸參數如表 4.5：表 4.5 塞尺公稱尺寸 H 允差 d C3 ～0.006 0.254.6 夾具設計及操作的簡要說明如前所述，應該注意提高生產率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現象，選用可換定位銷。以便隨時根據情況進行調整換取。23總 結加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設計時，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相關資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。完成了本次設計，通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎。24參考文獻[1] 楊叔子，機械加工工藝師手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2004。[2] 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，2004。[3] 李洪，機械加工工藝手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1990。[4] 方昆凡，公差與配合手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1999。[5] 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊[M]，上?？茖W技術出版社，2000。[6] 東北重型機械學院等，機床夾具設計手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1979。[7] 吳宗澤，機械設計實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2000。[8] 劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987。[9] 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1984。[10] 周永強，高等學校畢業(yè)設計指導[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。[11] 黃如林，切削加工簡明實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2004。[12] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設計[M]，重慶：重慶大學出版社，1995。[13] 東北重型機械學院，洛陽農業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學，機床夾具設計手冊[M]，上海：上海科學技術出版社，1980。[14] 李慶壽，機械制造工藝裝備設計適用手冊[M]，銀州：寧夏人民出版社，1991。[15] 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術測量[M]，中國計量出版社，2000：9～19。[16] 樂兌謙，金屬切削刀具，機械工業(yè)出版社，2005：4～17。[17] 王先逵，機械機械制造工藝學，機械工業(yè)出版社，2006。[18] Machine Tools N.chernor 1984.[19] Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973.[20] Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 .25致謝畢業(yè)設計是將大學所學的知識融合在一起，綜合運用所有的相關專業(yè)知識，是課本知識在實際中的應用。通過這次畢業(yè)設計，使我的專業(yè)知識在原有的基礎上得到更加的鞏固和提高，這離不開老師和同學們的幫助。本設計分析是在老師的指導下完成的，在分析的過程中，老師給了我很大的鼓勵，在設計分析中引導我去思考了更多的設計思路，增強了我的學習能力，與我們一起討論問題，使我對分析有了更清晰明確的認識，使我受益非淺。畢業(yè)設計是我們專業(yè)知識綜合應用的實踐訓練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆隆保ㄟ^這次課程設計，我深深體會到這句千古言的真正含義。我今天認真地進行課程設計，學會腳踏實地地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎。說實話，畢業(yè)設計真是有點累。然而一著手清理自己的設計結果，仔細回味畢業(yè)設計的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使我倦意頓消。雖然這是我剛學會走完的第一部，是我人生中的一點小小的勝利，然而它令我感到自己成熟了許多。通過畢業(yè)設計，使我深深體會到，干任何事都必須耐心、細致。課程設計過程中，許多計算有時不免令我感到有些心煩意亂；有時應為不小心計算出錯，只能毫不留情地重做。但一想起老師平時多耐心的教導，想到今后自己應當承擔的社會責任，想到世界上因為某些細小失誤而出現的令世人無比震驚的事故，我不禁時刻提醒自己，一定要養(yǎng)成一種高度負責、一絲不茍的良好習慣。經歷了畢業(yè)設計，使我我發(fā)現了自己所掌握的知識是真正的貧乏，自己綜合運用所學專業(yè)知識的能力是如此的不足，幾年來學習了那么多的課程，今天才知道自己并不會用。想到這里，我真的有點心急了。由于畢業(yè)時間的倉促，很多本來應該弄懂弄透的地方都沒有時間去細細追究來源，比如網格劃分的控制、坐標系的理解、求解器的選擇等，這使我明白了大學里學的只是一個大體上的方向，離實際應用還有太遠的距離。但我相信方向才是最重要的，因為方向確定了，就會用最少的精力做好事情，這對于我以后的工作至關重要。因為在實際生產生活中，要從事的工種是千差萬別的，只有從中找到自己最拿手，最有發(fā)展前途的崗位，個人才有更多的熱情，也最可能在自己的崗位做出一些貢獻。