连杆零件加工工艺及专用钻床夹具的设计论文.doc

摘要本设计是关于连杆零件的加工工艺规程和专用夹具的设计以介绍设计方法为宗旨着重实力力图做到内容完整详实这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备公差与配合机械制图工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来巩固了所学知识的作用首先是对工件机械加工工艺规程的制定工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的设计零件的工艺规程以及对典型夹具进行结构分析与精度分析通过本课程的设计使学生具有一定的设计专用夹具的能力和分析生产中与夹具有关的技术问题的能力本书共有两章第一章为机械制造工艺规程设计的基本要求内容方法和步骤第二章详细的论序了对专用机床夹具的基本要求和设计步骤以及简要的说明夹具体的设计要求和步骤夹具是机械制造厂使用的一种工艺装备分为机床夹具焊接夹具装配夹具及检验夹具等在这次毕业设计中还有一个重要的就是关于专用夹具的设计因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的并没有亲自设计过通过毕业设计真正做到了理论联系实际关键词专用钻床夹具工艺规程切削用量加工余量目录前言第章连杆零件机械加工工艺规程的编制计算生产纲领确定生产类型零件的分析选择毛坯及毛坯制造方法工艺规程设计定位基面的选择连杆零件表面加工方法的选择制定工艺路线选择加工设备及工艺装备加工工序设计工序尺寸及切削用量的计算时间定额计算第章连杆零件的夹具设计机床夹具设计的基本要求和一般步骤对专用夹具的基本要求专用夹具设计步骤连杆零件的钻床夹具设计零件本工序的加工要求分析确定夹具类型拟订定位方案和选择定位元件绘制夹具总装图结束语参考文献前言工作对于每一位即将毕业的毕业生来说都是非常重要的它对我们以后走上工作岗位很有帮助对于我们机电专业来说在以后的工作中经常要做关于夹具的设计工作在这里我以连杆零件为例对它的工艺过程和夹具进行设计做毕业设计可以把以前所学的知识加以综合运用起到巩固学到的知识的作用从而提高分析解决问题的能力因此认真的完成毕业设计是很有必要的机械制造工艺规程的制定需选择机械加工余量机械加工余量的大小不仅影响机械零件的毛坯尺寸而且也影响工艺装备的尺寸设备的调整材料的消耗切削用量的选择加工工时的多少因此正确的确定机械加工余量对于节约金属材料降低刀具损耗减少工时从而降低产品制造成本保证加工质量具有十分重要的意义在这次设计过程中广泛的收集各种资料及标准课程设计中另一个重要的设计为专用夹具的设计专用夹具的设计是为了特殊加工工序的技术要求的加工夹具是机械制造厂使用的一种工艺装备分为机床夹具焊接夹具装配夹具及检验夹具等各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备称机床夹具如车床上使用的三爪自定心卡盘铣床上使用的平口虎钳等第章连杆零件机械加工工艺规程的编制计算生产纲领确定生产类型生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用它决定了各工序所需专业化和自动化的程度以及所选用的工艺方法和工艺装备零件生产纲领可按下式计算根据教材中生产纲领与生产类型及产品大小和复杂程度的关系确定其生产类型图为某产品上的一个连杆零件该产品年产量为台设其备品率为机械加工废品率为每台产品中该零件的数量为件现制定该连杆零件的机械加工工艺规程图连杆零件工件件年连杆零件的年产量为件现已知该产品属于轻型机械根据生产类型与生产纲领的关系查阅参考文献确定其生产类型为大量生产大量生产的工艺特征零件的互换性具有广泛的互换性少数装配精度较高处采用分组装配法和调整法毛坯的制造方法和加工余广泛采用金属模机器造型铸或其他商效方法毛坯精度高加工余量小机床设备及其布置形式广泛采用商效专用机床及自动机床按流水线和自动排列设备工艺装备广泛采用高效夹具复合刀具专用量具或自动检验装置靠调整法达到精度要求对工人的技术要求对调整工的技术水平要求高对操作工的技术水平要求较低零件的分析加工表面的尺寸精度和形状精度主要加工表面之间的相互位置精度加工表面的粗糙度及其他方面的表面质量要求热处理及其他要求连杆零件的图样的视图正确完整尺寸公差及技术要求齐全但基准孔要求比较高需要绞孔本零件的两大小头孔的加工并不困难根据零件的技术要求其大小头孔的两中心的平行度要求比较高达因此在加工时应设计一夹具来保证两孔中心的平行度要求另外就是该零件的油槽加工分析该小孔是做油孔之用位置精度不需要太高只要钻至沟槽之内即能使油路畅通就行再就是铣小头孔上十字形通槽需要设计一夹具来加工选择毛坯及毛坯制造方法根据零件用途确定毛坯类型根据批量生产纲领确定毛坯制造方法根据手册查定表面加工余量及余量公差根据技术要求零件材料为即铸造碳钢如表按规定铸钢牌号用铸和钢两字汉语拼音首位字母后加工两组数字表示毛坯的制造方法根据毛坯的材料生产类型生产纲领及零件的复杂程度毛坯可采用铸成型零件并不复杂因此毛坯可以与零件的形状尽量接近两孔可不必锻出直接加工通过查加工余量表得两端面的总加工余量为毛坯尺寸可以通过加工余量确定表示的铸钢铸造碳钢的碳质量分数一般为其铸造性能比铸造铁差但力学性能比铸造铁好主要用于制造形状复杂力学性能要求高而在工艺又很锻压等方法成形的比较重要的机械零件例如机车车辆的车销和联轴器等铸造碳钢的牌号化学成分力学性能见表表铸造碳钢热处理及机械性能主要化学成分主要特性用途举例不大于有较好强度塑性焊接性能尚好轨刚机架模具箱体缸体连杆曲轴等正火或退火温度回火温度选择毛坯铸的主要依据铸可锻造形状复杂的毛坯尺寸精度较高尺寸偏差表面粗糙度为毛坯的钎维组织好强度高生产率较高但需要专用锻模及锻锤设备大批量生产适于锻造碳素钢合金钢锻件加工表面直线度平面度公差铸件长度为热处理为调质时直线度和平面度公差的普通级为精密度为工艺规程设计定位基面的选择定位基面的选择是拟定零件的机械加工路线确定加工方案中首先要做的重要工作基面选择得正确合理与否将直接影响工件的加工质量和生产率在选择定位基面时需要同时考虑以下三个问题以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准才能保证加工精度使整个机械加工工艺过程顺利地进行为加工上述精基面或统一基准应采用哪一个表面作为粗基面是否有个别工序为了特殊的加工要求需要采用统一基准以外的精基面精基面的选择根据精基面的选择原则选择精基面时首先应考虑基准重合的问题即在可能的情况下应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准连杆零件表面加工方法的选择零件各表面加工方法和方案的选择首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求还须考虑生产率和经济性方面的要求在选择时应根据各种加工方法的特点及其经济加工精度和表面粗糙度结合零件的特点和技术要求慎重决定本零件的加工面有大小头孔两端面小头孔外圆大小头孔十字形槽大小孔端槽及螺纹孔零件各表面加工顺序的确定机械加工顺序安排根据机械加工顺序安排时应遵循的原则考虑到该工件的具体特点先安排大小头孔两端面的加工接着安排钻大小头两孔再就是铣十字型通槽再钻大头端的孔攻的螺纹铣大头端槽最后钻大头端的油孔热处理工序的安排由于毛坯为铸件在机械加工之前首先安排正火处理以消除锻造应力改善金属组织细化晶粒改善切削性能辅助工序的安排检验工序在热处理工序后安排中间检验工序最后安排终结检验制定工艺路线制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段选择加工方法应以零件加工表面的技术条件为依据主要是加工面的尺寸精度形状精度表面粗糙度并综合考虑各个方面工艺因素的影响一般是根据主要表面的技术条件先确定终加工方法接着再确定一系列准备工序的加工方法然后再确定其他次要表面的加工方法在各表面加工方法选定以后就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序以定位基准面的加工为主线妥善安排热处理工序及其他辅助工序排加工路线图表当生产批量不同时零件的工艺路线也会有较大的差别先在列出连杆零件大量生产时的工艺路线选择加工设备及工艺装备根据零件加工精度轮廓尺寸和批量等因素合理确定机床种类及规格根据质量效率和经济性选择夹具种类和数量根据工件材料和切削用量以及生产率的要求选择刀具应注意尽量选择标准刀具根据批量及加工精度选择量具由于生产类型为大批生产故加工设备宜以通用机床为主辐以少量专用机床的流水生产线工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成加工工序设计工序尺寸及切削用量的计算用查表法确定工序余量当无基准转换时工序尺寸及其公差的确定应首先明确工序的加工精度当有基准转换时的工序尺寸及其公差应由解算工艺尺寸链获得确定工序尺寸一般的方法是由加工表面的最后工序往前推算最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注当无基准转换时同一表面多次加工的工序尺寸只与工序或工步的加工余量有关有基准转换时工序尺寸应用工艺尺寸链解算单件小批生产时一般可由操作工人自定大批生产条件下工艺规程必须给定切削用量的详细数值选择的原则是确保质量的前提下具有较高的生产率和经济性具有选用可参考各类工艺人员手册工序粗铣及半精铣大小头孔两端面查有关手册平面加工余量表得半精加工余量为已知端面总余量总为故粗加工余量粗如表所示半精铣右端面以左端面定位工序尺寸为表钻扩大头端的孔的加工余量表加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸钻孔扩孔单边参考机床技术参数表取钻孔的进给量取参考有关资料得钻孔的切削速度由此可算出转速为按机床实际转速取则实际切削速度为查有关资料得所以的和如下扩的孔参考机床实际进给量取参考有关资料扩孔切削速度为钻孔时的故取扩孔时由此可算出转速为按机床实际转速取确定铣槽时的工序尺寸粗铣就可达到零件图样的要求则该工序尺寸槽宽深其工序余量既等于总余量钻大头端深的孔及攻的螺纹本工序用钻孔就可以达到零件的图样要求本工序的切削用量及其余次要工序设计略图半精铣右端面以左端面定位小精大精则粗铣右端面工序尺寸小精为大精为查教材表平面加工方法得粗铣加工公差等级为取其公差小精大精所以小精大精如表小精小精小精大精大精大精故余量足够查阅有关资料手册取粗铣的每齿进给量半精铣的每转进给量粗铣走刀次半精铣走刀次取粗铣的主轴转速为取半精铣的主轴转速为又前面已选定铣刀直径为故相应的切削速度分别为粗加工粗半精工粗表加工端面的工步余量和工序尺寸及公差加工表面工序边余量工序尺寸及公差表面粗糙度小头孔右端面大头孔右端面小头孔左端面大头孔左端面工序钻扩铰的孔到的孔钻扩铰余量参考有关资料手册扩铰由此可推算出钻参考机床技术参数表取钻孔的进给量参考有关资料得钻孔的由此算出转速为按机床实际转速取则实际切削速度为扩孔参考有关资料并参考机床实际进给量取参考有关资料扩孔切削速度为钻孔是的故取扩孔时由此算出转速为按机床实际转速取参考有关资料取铰孔的切削速度为由此算出转速为按机床实际转速取为则实际切削速度为工序钻扩大头端的孔的孔扩余量参考有关手册取扩由此可算出钻时间定额计算计算工序的时间定额机动时间参考有关资料得钻孔的计算公式为钻盲孔时对钻的孔有取参考有关资料得扩孔的计算公式为扩盲孔和铰盲控时对扩孔有取将以上数据及前面已选定的及代入公式得对铰孔有将以上数据及前面已选定的及代入公式得总机动时间既基本时间为计算工序的时间定额机动时间参考有关资料得钻孔的计算公式为钻盲孔时对钻的孔有取将以上数据及前面已选定的及代入公式得参考有关资料得扩孔的计算公式为扩盲孔时对扩孔有取将以上数据及前面已选定的及代入公式得总机动时间既基本时间为东北大学继续教育学院第章连杆零件的夹具设计机床夹具设计的基本要求和一般步骤对专用夹具的基本要求保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案标注合适的尺寸公差和技术要求并进行必要的精度分析确保夹具能满足工件的加工精度要求提高生产效率应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具以缩短辅助时间提高生产效率工艺性好专用夹具的结构应简单合理便于加工装配检验和维修使用性好专用夹具的操作应简便省力安全可靠排屑应方便必要时可设置排屑结构专用夹具设计步骤明确设计任务与收集设计资料夹具设计的第一步是在已知生产纲领的前提下研究被加工零件的零件图工序图工艺规程和设计任务书对工件进行工艺分析其内容主要是了解工件的结构特点材料确定本工序的加工表面加工要求加工余量定位基准和夹紧表面及所用的机床刀具量具等拟订夹具结构方案与绘制夹具草图确定工件的定位方案设计定位装置确定工件的夹紧方案设计夹紧装置确定对刀或导向方案设计对刀或导向装置东北大学继续教育学院确定夹具与机床的连接方式设计连接元件及安装基面确定和设计其它装置及元件的结构形式如分度装置预定位装置及吊装元件等确定夹具体的结构形式及夹具在机床上的安装方式绘制夹具草图并标注尺寸公差及技术要求进行必要的分析计算工件的加工精度较高时应进行工件加工精度分析有动力装置的夹具需计算夹紧力当有几种夹具方案时可进行经济分析选用经济效益较高的方案审查方案与改进设计夹具草图画出后应征求有关人员的意见并送有关部门审查然后根据根据他们的意见对夹具方案作进一步修改绘制夹具装配总图夹具的总装配图应按国家制图标准绘制绘图比例尽量采用主视图按夹具面对操作者的方向绘制总图应把夹具的工作原理个种装置的结构及其相互关系表达清楚东北大学继续教育学院连杆零件的钻床夹具设计如图所示为连杆类零件图连杆工件图零件本工序的加工要求分析钻孔和钻螺纹底孔钻孔其深为再用钻通攻为钻出的孔和螺纹底孔的总长度为本工序前已加工的表面如下同时铣大小一端面两工件一起加工同时铣大小一端面两工件一起加工钻铰孔并倒角钻铰孔并倒角本工序使用机床为立钻刀具为通用标准刀具东北大学继续教育学院确定夹具类型本工序所加工两孔孔和螺纹底孔位于一条直线上孔径不大工件质量较小轮廓尺寸也不是很大因此采用移动式钻模拟订定位方案和选择定位元件定位方案根据工件结构特点其定位方案如下以的大头端孔及的小头端孔作为定位基准再选的大头端孔左端面为定位基准限制工件的个自由度如图所示如图所示用小头端孔作定位基准用心轴定位限制用大头端孔作定位基准用螺纹心轴定位限制用大头端左端面作为定位基准限制了以大头端的孔及小头端的孔作为定位基准再选大小头端左端面作为定位基准也限制了工件的个自由度如图所示图两种定位方案如图所示以大头孔作为定位基准限制了转动以小头孔作为定位基准限制了的移动和的移动及的转动和的转动东北大学继续教育学院以大小头孔作为定位基准限制了移动方案此定位方案有效制了工件的个自由度且定位合理方案此定位方案有效制了工件的个自由度但定位元件比较浪费且有过定位现象因此从以上的分析比较采用方案比较经济合理且又能保证要求选择定位元件根据定位方式选用带台阶的心轴安装在工件部分为小头端的孔选用螺纹心轴安装在工件部分为大头端的孔选择可调支承钉定位误差计算加工孔时孔的最大间隙的定位误差的计算由于零件是一面两销定位由于孔与心轴存在最大配合间隙因此在钻孔时会产生直线位移误差计算如下经表查得孔的上下偏差分别为轴的上下偏差分别为加工的螺纹底孔与加工孔在一条直线上因此的螺纹底孔的定位误差的计算与孔定位误差的计算相同由于加工要求不高其他精度可以不必计算绘制夹具总装图对孔钻套采用可换钻套当工件为单一钻孔工步大批量生产时为便于更换磨损的钻套选用可换钻套钻套与衬套东北大学继续教育学院之间采用或配合衬套与钻摸板之间采用配合当钻摸磨损后可卸下螺钉更换新的钻套螺钉能防止钻套加工时转动及退刀时脱落钻孔时钻套内径外径衬套内径外径钻套端面至加工面的距离取麻花钻选用对的螺纹底孔钻套采用可换钻套麻花钻选用各引导元件至定位元件间的位置尺寸分别为和各钻套轴线对基面达到直线允差为结束语在这次设计过程中使我真正的认识到自己的不足之处以前上课没有学到的知识在这次设计当中也涉及到了使我真正感受到了知识的重要性东北大学继续教育学院这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备公差与配合机械制图工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来起到了穿针引线的作用巩固了所学知识的作用在毕业设计中首先是对工件机械加工工艺规程的制定这样在加工工件就可以知道用什么机床加工怎样加工加工工艺装备及设备等因此工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的在这次毕业设计中还有一个重要的就是关于专用夹具的设计因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的并没有亲自设计过因此在开始的设计过程中存在这样那样的问题在老师的细心指导下我根据步骤一步一步的设计画图查阅各种关于专用夹具的设计资料终于将它设计了出来我感到很高兴因为在这之中我学到了以前没有学到的知识也懂得了很多东西真正做到了理论联系实际在这次毕业设计中我学到了很多知识有一点更是重要就是我能作为一个设计人员设计一个零件也因此我了解了设计人员的思想每一个零件每件产品都是先设计出来再加工的因此作为一个设计人员在设计的过程中一点不能马虎每个步骤都必须有理有据不是凭空捏造的在这次毕业设计中对我来说有所收获也存在着不足之处收获能把以前所学的各种知识综合的运用的这次设计中巩固了所学的知识学会了参阅各种资料及查各种余量切削用量等手册学会了分析问题解决问题的能力不足之处有些步骤问题解决的方法不是很好需在以后的学习实践中进一步改进有些工艺路线制定的不是太好而且余量切削用量设计不是很东北大学继续教育学院精确需在以后的实践中积累经验进一步改进综上所述这次的毕业设计对我以后的工作起了很大的帮助我认识到无论是工作还是学习都必须做到认真谨慎时时处处细心参考文献顾崇衍机械制造工艺学陕西科技技术出版社年倪森寿机械制造工艺与装备化学工业出版社年张进生机械制造工艺与夹具设计指导北京机械工业出版社年姜敏凤工程材料及热成型工艺北京高等教育出版社年机械制造工艺及设备设计手册编写组机械制造工艺及设备设计手册北京机械工业出版社年胡家秀简明机械零件设计实用手册北京机械工业出版社年东北大学继续教育学院肖继德陈宁平机床夹具设计第二版北京机械工业出版社年倪森寿机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书化学工业出版社年刘越机械制造技术化学工业出版社年赵如福金属机械加工工艺人员手册第三版上海上海科技技术出版社年陈于萍周兆元互换性与测量技术基础北京机械工业出版社年孙本绪熊万武机械加工余量手册北京国防工业出版社年王启平机床夹具设计哈尔滨哈尔滨工业大学出版社年浦林祥金属切削机床夹具设计手册北京机械工业出版社年张耀宸机械加工工艺设计实用手册北京航空工业出版社年马贤智机械加工余量与公差手册北京中国标准出版社年张龙勋机械制造工艺学课程设计指导书及习题北京机械工业出版社年赵家齐机械制造工艺学课程设计指导书北京机械工业出版社年东北大学继续教育学院