I寧XX 學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) (論 文 )連桿工銑斜面夾具設(shè)計(jì)所 在 學(xué) 院專 業(yè)班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)指 導(dǎo) 老 師年 月 日II摘 要本文是對(duì)連桿零件夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)，機(jī)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(biāo)準(zhǔn)化，并且有專業(yè)的工廠進(jìn)行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專為某工件加工工序服務(wù)的專用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設(shè)計(jì)制造。本論文夾具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)磨中心孔夾具。關(guān)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(jī)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(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) .93.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)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(xué)性能 .103.2.3 毛坯的制造方法 .103.3 機(jī)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(zhǔn)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(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題 143.7.1 工序安排 .143.7.2 定位基準(zhǔn) .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(shí)切削用量的選擇原則 .15第 4 章 銑斜面夾具設(shè)計(jì) .174.1 研究原始質(zhì)料 .174.2 定位基準(zhǔn)的選擇 .174.3 切削力及夾緊分析計(jì)算 17V4.4 誤差分析與計(jì)算 184.5 零、部件的設(shè)計(jì)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(duì)刀裝置設(shè)計(jì) .204.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 22總 結(jié) .23參考文獻(xiàn) .24致謝 .256第 1 章 緒論機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課、大部分專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。通過本次課程設(shè)計(jì)，應(yīng)該得到下述各方面的鍛煉：1 能熟練運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決一個(gè)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(zhì)量。2 提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。通過設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。3 學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運(yùn)用。就我個(gè)人而言，我希望通過本次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)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(chǎn)實(shí)踐打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計(jì)尚存在許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師予以指教。7第 2 章 柴油機(jī)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(xì)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(yīng)在工作中承受的急劇變化的動(dòng)載荷。其形狀也比較復(fù)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(chǎn)生變形。連桿是將活塞上下的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的重要部件，所以要求要求有較高的強(qiáng)度、韌性和疲勞性能之外，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)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(zhì)量要求。基本要求如：連桿桿身不垂直度≤0.5，小頭、大頭兩端面對(duì)稱面與桿身相應(yīng)對(duì)稱面之間的偏移≤0.6，桿身橫向?qū)ΨQ面對(duì)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(gè)就是保證兩個(gè)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(huì)刮傷曲軸平衡塊，可以減少噪聲，保持平穩(wěn)；第三個(gè)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(dòng)機(jī)在工作時(shí)的氣體壓縮比等。2.2 零件的工藝分析由零件圖可知。可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：首先連桿的加工表面如下：（1）以端面互為基準(zhǔn)加工的兩端面，尺寸為，以其中一加工端面為基準(zhǔn)的小頭孔 Φ，大頭孔 Φ。（2）以小頭孔為中心的加工有：鉆兩個(gè) Φ4 的油孔，銑連桿體卡挖槽，加工側(cè)面工藝凸臺(tái)。（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(shù)主要有五個(gè)：1.連桿大端中心面和小端中心面相對(duì)于連桿身中心面的對(duì)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(shù)參數(shù)如下表：表 2.1技術(shù)要求項(xiàng)目 具體要求或數(shù)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(gè)平面內(nèi)在連桿軸線平面內(nèi)：≤0.03在垂直連桿軸線平面內(nèi)：≤0.06減少氣缸壁和曲軸頸磨損大孔兩端面對(duì)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(gè)在 45°方向上的平行度：0.02~0.04 對(duì)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(nèi)的重量差±30g 保證運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)9第 3 章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)的確定生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對(duì)生產(chǎn)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(dòng)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(chǎn)。大量生產(chǎn)的工藝特征：（1） 零件的互換性：具有廣泛的互換性，少數(shù)裝配精度較高處，采用分組裝配法和調(diào)整法。（2） 毛坯的制造方法和加工余：廣泛采用金屬模機(jī)器造型，一般采用模鍛。毛坯精度高，加工余量小。（3） 機(jī)床設(shè)備及其布置形式：廣泛采用專用機(jī)床及自動(dòng)機(jī)床，按流水線和自動(dòng)排列設(shè)備。（4） 工藝裝備：廣泛采用高效夾具，復(fù)合刀具，專用量具或自動(dòng)檢驗(yàn)裝置，靠調(diào)整法達(dá)到精度要求。（5） 對(duì)工人的技術(shù)要求：對(duì)調(diào)整工的技術(shù)水平要求高，對(duì)操作工的技術(shù)水平要求較低。（6） 工藝文件：有工藝過程卡或工序卡，關(guān)鍵工序要調(diào)整卡和檢驗(yàn)卡。（7） 成本：較低。（8） 生產(chǎn)率：高。（9） 工人勞動(dòng)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(dòng)機(jī)連桿多采用中碳鋼或者中碳合金鋼，經(jīng)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(diào)質(zhì)鋼并用與生產(chǎn)，在鍛造后空冷，通過析出強(qiáng)化得到與淬火高溫回火一樣的力學(xué)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(jī)加工，更進(jìn)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(jī)加工。而且粉末冶金連桿的質(zhì)量公差小，更適合用于發(fā)動(dòng)機(jī)連桿是的制造。美國就廣泛的運(yùn)用粉末冶金的方法來生產(chǎn)連桿。實(shí)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(gè)主題，如果采用粉末冶金技術(shù)，在不改變連桿形狀結(jié)構(gòu)的前提之下會(huì)導(dǎo)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(dòng)機(jī)的重量也會(huì)在一定程度的增加，會(huì)影響其使用性能。如果用粉末冶金制造連桿，就必須重新設(shè)計(jì)連桿的形狀結(jié)構(gòu)，以減輕連桿的重量。綜上所述，考慮了各種因素，并經(jīng)過組內(nèi)成員的共同討論，最后決定采用45#鋼鋼作為本次設(shè)計(jì)中連桿的材料。3.2.2 45#鋼鋼的成分和力學(xué)性能45#鋼材料中主要各化學(xué)成分質(zhì)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(qiáng)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(qiáng)化項(xiàng)而存在，用以提高材料的強(qiáng)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(huì)提高，而且金相組織中可能會(huì)出現(xiàn)貝氏體，惡化可切削加工性能，須通過適當(dāng)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(huì)出現(xiàn)的貝氏體；另外FeS會(huì)引起鋼的“熱脆”，促進(jìn)了銑削時(shí)的斷裂。Mn和S結(jié)合時(shí)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(dòng)機(jī)工作中要承受交變載荷以及沖擊性載荷，一次應(yīng)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(chǎn)量是5000，已經(jīng)達(dá)到了大量生產(chǎn)的水平，要求其生產(chǎn)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(dá)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(diào)質(zhì)鋼，它的成分特點(diǎn)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(xiàn)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(chǎn)線工藝：下料→加熱→輥鍛→成型（預(yù)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(shè)備配置：下料機(jī)（帶鋸機(jī)）→中頻感應(yīng)加熱爐（300KW)→輥鍛機(jī)（Φ460型）→熱模鍛壓力機(jī)（25000KN）→閉式單點(diǎn)壓力機(jī)→BY控冷設(shè)備→噴丸機(jī)→探傷機(jī)→精壓機(jī)該生產(chǎn)線比較先進(jìn)，以載貨車連桿為主導(dǎo)產(chǎn)品，其采用了中頻感應(yīng)加熱，輥鍛或楔模軋制坯，在國內(nèi)被廣泛采用。這種生產(chǎn)線便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，具有噪聲小，勞動(dòng)環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)。可生產(chǎn)各種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿。（2)輥鍛（楔橫軋）制坯——錘上模鍛生產(chǎn)線工藝：下料→加熱→輥鍛→成型（預(yù)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(shè)備配置：下料機(jī)（帶鋸機(jī)或棒料剪切機(jī)床）→中頻感應(yīng)加熱爐（300KW）→輥鍛機(jī)（Φ370型）→液壓精鍛錘（25～50KJ）→開式壓力機(jī)（1000KN）→BY控冷設(shè)備→拋丸機(jī)（600～1200kg/h)→熒光探傷機(jī)600WE型）→電動(dòng)螺旋壓力機(jī)（400KW）該生產(chǎn)線主要柴油機(jī)連桿為主，鍛件厚度公差基本在±0.2mm以內(nèi)，錯(cuò)差在0.4mm以內(nèi)，切邊模具沒有氮?dú)飧?，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?.1mm以內(nèi)（3）輥鍛制坯——摩擦壓力機(jī)模鍛（高能螺旋壓力機(jī)）生產(chǎn)線工藝：下料→加熱→輥鍛→預(yù)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(shè)備配置：下料機(jī)（帶鋸機(jī)）→中頻感應(yīng)加熱爐（250W)→輥鍛機(jī)（Φ460型）→摩擦壓力機(jī)（630t）→摩擦壓力機(jī)（1000t）→閉式單點(diǎn)壓力機(jī)（250t）→摩擦壓力機(jī)。12該生產(chǎn)線以柴油機(jī)連桿為主，在摩擦壓力機(jī)上進(jìn)行預(yù)鍛、終鍛、熱校正，其工藝過程較為穩(wěn)定，生產(chǎn)效率也比較高，適合中小型企業(yè)。3.3 機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸確定 根據(jù)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(shù)表面在基本尺寸的基礎(chǔ)上單面加 2mm，一些特殊表面如螺釘座面上加 2mm，側(cè)面工藝凸臺(tái)加工精度不是很高，在其表面加 1mm。3.4 指定工序定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)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(zhǔn)，則該表面稱為粗基準(zhǔn)；利用已加工表面作為定位基準(zhǔn)，則稱為精基準(zhǔn)。其基準(zhǔn)的選擇也是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)之中的重要問題之一，定位基準(zhǔn)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(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)，往往會(huì)增加工序，或使工藝路線不合理，或使夾具設(shè)計(jì)困難，甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求，造成零件報(bào)廢等情況。選擇粗基準(zhǔn)時(shí)主要考慮兩個(gè)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(zhǔn)具體選擇時(shí)參考下列原則： （1） 對(duì)于同時(shí)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(yīng)選擇非加工表面作為粗基準(zhǔn)。（2） 對(duì)于具有較多加工表面的工件，選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)考慮合理分配各加工表面的加工余量。（3） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用。在同一尺寸方向上，粗基準(zhǔn)通常只能使用一次，以免產(chǎn)生較大的定位誤差。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)從保證零件加工精度出發(fā)，同時(shí)考慮裝夾方便、夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。選擇精基準(zhǔn)一般應(yīng)考慮如下原則： （1） “基準(zhǔn)重合” 原則 為了較容易地獲得加工表面對(duì)其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的相對(duì)位置精度要求，應(yīng)選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為其定位基準(zhǔn)。這一原則稱為基準(zhǔn)重合原則 。如果加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，則會(huì)增大定位誤差。13（2 ）“基準(zhǔn)統(tǒng)一” 原則 當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以比較方便地加工其它表面時(shí)，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準(zhǔn)定位，這就是“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。采用“基準(zhǔn)統(tǒng)一 ”原則可減少工裝設(shè)計(jì)制造的費(fèi)用，提高生產(chǎn)率，并可避免因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所造成的誤差。（3） “自為基準(zhǔn)” 原則 當(dāng)工件精加工或光整加工工序要求余量盡可能小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，這就是“自為基準(zhǔn)”原則。例如磨削床身導(dǎo)軌面時(shí)，就以床身導(dǎo)軌面作為定位基準(zhǔn)。（4） “互為基準(zhǔn)” 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(zhǔn)反復(fù)加工的原則。 （5 ）精基準(zhǔn)選擇應(yīng)保證工件定位準(zhǔn)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(tái)，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(biāo)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(zhǔn)，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(zhǔn)的基礎(chǔ)之上加工其他面或者其他精基準(zhǔn)，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(zhǔn)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(zhǔn)上進(jìn)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(gè)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(cuò)位，連桿總裝時(shí)時(shí)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(jīng)組內(nèi)成員共同探討和評(píng)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(tái)→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(biāo)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(dá)到要求。3.7 連桿加工工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題3.7.1 工序安排連桿加工工序安排應(yīng)注意兩個(gè)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(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)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(zhǔn)精基準(zhǔn)：以桿身對(duì)稱面定位，便于保證對(duì)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(zhǔn)：以大小頭端面，小頭孔、大頭孔一側(cè)面定位。因?yàn)槎嗣娴拿娣e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(yīng)具備適應(yīng)“一面一孔一凸臺(tái)”的統(tǒng)一精基準(zhǔn)。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準(zhǔn)”情況，這時(shí)小頭定位銷應(yīng)做成活動(dòng)的，當(dāng)連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進(jìn)行加工。保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時(shí)，夾具可考慮重復(fù)定位情況，如采用夾具限制 7 個(gè)自由度（其是長圓柱銷限制 4 個(gè)，長菱形銷限制 2 個(gè)）。長銷定位目的就在于保證垂直度。但由于重復(fù)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(shè)計(jì)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(duì)提高切削效率，保證必要的刀具耐用度和經(jīng)濟(jì)性，保證加工質(zhì)量，具有重要的作用。153.8.1 粗加工時(shí)切削用量的選擇原則粗加工時(shí)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(shí)，要盡可能保證較高的單位時(shí)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(chǎn)效率和降低加工成本。金屬切除率可以用下式計(jì)算：Zw ≈V.f.ap.1000式中：Zw 單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量（mm3/s）V 切削速度（m/s）f 進(jìn)給量（mm/r）ap 切削深度（mm）提高切削速度、增大進(jìn)給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個(gè)因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進(jìn)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(gè)盡可能大的吃刀深度 ap,其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量度 f，最后確定一個(gè)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(huì)下降，但要比 V 對(duì) 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(shù)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(shù)減少，增大 f 又有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對(duì)提高生產(chǎn)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(shí)切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機(jī)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(yīng)當(dāng)盡量將粗加工余量一次切除。只有當(dāng)總加工余量太大，一次切不完時(shí)，才考慮分幾次走刀。2）進(jìn)給量的選擇：粗加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的因素主要是切削力。因此，進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度來確定。選擇進(jìn)給量時(shí)應(yīng)考慮到機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)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(qiáng)度好的情況下，可選用大一些的進(jìn)給量；在剛性和強(qiáng)度較差的情況下，應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn)給量。3）切削速度的選擇：16粗加工時(shí)，切削速度主要受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制。切削深度、進(jìn)給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時(shí)必須考慮到機(jī)床的許用功率。如超過了機(jī)床的許用功率，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。17第 4 章 銑斜面夾具設(shè)計(jì)4.1 研究原始質(zhì)料利用本夾具主要用來粗、精銑斜面，該銑斜面要滿足對(duì)稱度要求以及其斜面兩邊的平行度要求。在銑此斜面時(shí)，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。4.2 定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知：在對(duì)斜面進(jìn)行加工前，端面平面進(jìn)行了粗、精銑加工，進(jìn)行了鉆、擴(kuò)、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(dòng)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(dá)到要求的范圍之內(nèi)，采用定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。4.3 切削力及夾緊分析計(jì)算刀具：錯(cuò)齒三面刃銑刀（硬質(zhì)合金） 18刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 015??01?頂 刃 0n?側(cè) 刃 601~5?''30rK?4Dm6d2.5Lm2Z.8/famzap.2由參考文獻(xiàn)[5]5 表 1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式：0.8.10.5pzFafBzn?有： 8.1.10.13254836.2()N???????根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即：FKW??安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算：6543210式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn) [5]1～2～1 可知其公式參數(shù)：6~123456.,.0,1.,3KK??由此可得： 0.31.056???所以 845()WFN?由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26 可知移動(dòng)形式壓板螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有： )(210 ??????tgtQLz式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[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(jī)構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡(jiǎn)圖如 2.1.由表 得：原動(dòng)力計(jì)算公式 261?001KLWl???即： 0478.23.932.75()KLNl?? ???由上述計(jì)算易得： K??由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。194.4 誤差分析與計(jì)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(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差 ，一般可用下式表示：jMjjWDAZWj ???? ???由參考文獻(xiàn)[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(duì)刀具位置誤差： 取AD?.誤差總和： 0.853jwm???從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。4.5 零、部件的設(shè)計(jì)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(shù)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(dòng)壓板，其參數(shù)如表 4.3：表 4.3 移動(dòng)壓板公稱直徑 L BHlb1dK6 45 20 8 19 6.6 7 M6 54.5.3 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)定向鍵安裝在夾具底面的縱向斜面中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺(tái) T 形斜面的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。根據(jù) GB2207—80 定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：×o圖 4.1 夾具體斜面形與螺釘根據(jù) T 形斜面的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)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(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對(duì)位置。由于本道工序是完成撥叉斜面精銑加工，所以選用側(cè)裝對(duì)刀塊。根據(jù) GB2243—80側(cè)裝對(duì)刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖 4.2 所示： 18圖 4.2 側(cè)裝對(duì)刀塊塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖 4.3 所示： 標(biāo) 記四 周 倒 圓×圖 4.3 平塞尺22塞尺尺寸參數(shù)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(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松開工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。23總 結(jié)加工工藝的編制和專用夾具的設(shè)計(jì)，使對(duì)零件的加工過程和夾具的設(shè)計(jì)有進(jìn)一步的提高。在這次的設(shè)計(jì)中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時(shí)，對(duì)所需加工面的先后順序編排，對(duì)零件的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率都有相當(dāng)大的影響。在對(duì)某幾個(gè)工序進(jìn)行專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)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(dòng)生產(chǎn)率，為達(dá)到零件能在保證精度的前提下進(jìn)行加工，而且方便快速，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，針對(duì)這些問題查閱了大量的相關(guān)資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動(dòng)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(shè)計(jì)，通過做這次的設(shè)計(jì)，使對(duì)專業(yè)知識(shí)和技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。24參考文獻(xiàn)[1] 楊叔子，機(jī)械加工工藝師手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004。[2] 上海金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì)，金屬切削手冊(cè)[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2004。[3] 李洪，機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990。[4] 方昆凡，公差與配合手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999。[5] 王光斗，王春福，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000。[6] 東北重型機(jī)械學(xué)院等，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979。[7] 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.25致謝畢業(yè)設(shè)計(jì)是將大學(xué)所學(xué)的知識(shí)融合在一起，綜合運(yùn)用所有的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，是課本知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我的專業(yè)知識(shí)在原有的基礎(chǔ)上得到更加的鞏固和提高，這離不開老師和同學(xué)們的幫助。本設(shè)計(jì)分析是在老師的指導(dǎo)下完成的，在分析的過程中，老師給了我很大的鼓勵(lì)，在設(shè)計(jì)分析中引導(dǎo)我去思考了更多的設(shè)計(jì)思路，增強(qiáng)了我的學(xué)習(xí)能力，與我們一起討論問題，使我對(duì)分析有了更清晰明確的認(rèn)識(shí)，使我受益非淺。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們專業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會(huì)、從事職業(yè)工作前一個(gè)必不可少的過程。“千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古言的真正含義。我今天認(rèn)真地進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。說實(shí)話，畢業(yè)設(shè)計(jì)真是有點(diǎn)累。然而一著手清理自己的設(shè)計(jì)結(jié)果，仔細(xì)回味畢業(yè)設(shè)計(jì)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(xué)會(huì)走完的第一部，是我人生中的一點(diǎn)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(shè)計(jì)，使我深深體會(huì)到，干任何事都必須耐心、細(xì)致。課程設(shè)計(jì)過程中，許多計(jì)算有時(shí)不免令我感到有些心煩意亂；有時(shí)應(yīng)為不小心計(jì)算出錯(cuò)，只能毫不留情地重做。但一想起老師平時(shí)多耐心的教導(dǎo)，想到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，想到世界上因?yàn)槟承┘?xì)小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故，我不禁時(shí)刻提醒自己，一定要養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé)、一絲不茍的良好習(xí)慣。經(jīng)歷了畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識(shí)是真正的貧乏，自己綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)的能力是如此的不足，幾年來學(xué)習(xí)了那么多的課程，今天才知道自己并不會(huì)用。想到這里，我真的有點(diǎn)心急了。由于畢業(yè)時(shí)間的倉促，很多本來應(yīng)該弄懂弄透的地方都沒有時(shí)間去細(xì)細(xì)追究來源，比如網(wǎng)格劃分的控制、坐標(biāo)系的理解、求解器的選擇等，這使我明白了大學(xué)里學(xué)的只是一個(gè)大體上的方向，離實(shí)際應(yīng)用還有太遠(yuǎn)的距離。但我相信方向才是最重要的，因?yàn)榉较虼_定了，就會(huì)用最少的精力做好事情，這對(duì)于我以后的工作至關(guān)重要。因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)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(gè)人才有更多的熱情，也最可能在自己的崗位做出一些貢獻(xiàn)。