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課程設計
摘 要
在這三周時間里，我們進行了機械制造加工工藝設計及夾具設計。這是我們學完大學全部基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的一個綜合課程。夾具是一種裝夾工件的工藝裝備,它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。應用機床夾具,有利于保證工件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動條件,保證安全生產(chǎn)；有利于擴大機床工藝范圍,實現(xiàn)“一機多用”。在這個課程設計中，我們組的課題是連桿蓋的加工工藝及夾具設計。我們按照連桿蓋零件要求對其進行加工工藝的設計，使其從一個鑄造件變成一個合格的產(chǎn)品。其中我設計了其第個工藝步驟用直柄麻花鉆和直柄擴孔鉆加工圓孔的專用夾具——在Z525型立式鉆床上加工圓孔。其中平面限制個自由度，定位板和v形塊組配限制個自由度，共限制個自由度，實現(xiàn)完全定位。
關(guān)鍵詞：連桿蓋 夾具 鉆模夾具。
目 錄
摘 要 I
第1章 零件的工藝分析 1
1.1零件的功用、結(jié)構(gòu)及特點 1
1.2 零件的工藝分析 2
第2章 毛坯的選擇 3
2.1 確定毛坯的類型、制造方法和尺寸及其公差 3
2.2 定毛坯的技術(shù)要求 3
2.3 繪制毛坯圖 3
2.4 確定機械加工余量、工序尺寸及公差 4
第3章 基準的選擇 5
第4章 擬訂機械加工工藝路線 6
4.1 確定各表面的加工方法 6
4.2 擬訂加工工藝路線 6
4.2.1工藝路線方案1 6
4.2.1工藝路線方案2 7
4.3工藝方案的比較與分析 7
第5章 確立切削用量及基本工時 8
5.1工序2切削用量及其基本時間的確定 8
5.1.1 確定每齒進給量fz 8
5.1.2 選擇銑刀磨鈍標準和耐用度 8
5.1.3確定切削速度和工作臺每分鐘進給量 8
5.1.4基本時間 9
5.2工序4切削用量及其基本時間的確定 9
5.2.1 確定進給量f 9
5.2.2 確定切削速度V 9
5.2.3 確定切削速度V 10
5.2.4 基本時間的確定 10
5.3工序9切削用量及其基本時間的確定 10
5.3.1 確定每齒進給量fz 10
5.3.2 選擇銑刀磨鈍標準和耐用度 10
5.3.3 確定切削速度和工作臺每分鐘進給量 10
5.3.4基本時間 11
5.4工序10切削用量及其基本時間的確定 11
5.4.1 確定每齒進給量fz 11
5.4.2 選擇銑刀磨鈍標準和耐用度 12
5.4.3 確定切削速度和工作臺每分鐘進給量 12
5.4.4基本時間 12
第5章 夾具的設計 14
6.1定位方案及誤差分析 14
6.2夾緊機構(gòu) 16
6.3導向裝置 16
6.4夾具與機床連接元件 16
6.5使用說明 16
6.6夾具特點 17
設計總結(jié) 18
參考文獻 19
附錄 20
20
第1章 零件的工藝分析
1.1零件的功用、結(jié)構(gòu)及特點
圖1.1為連桿蓋零件，材料為QT450-10鑄件，生產(chǎn)綱領(lǐng)為件／年。要求設計加工該零用的毛坯圖或零件與毛坯合圖張，關(guān)鍵工序機械加工工藝過程卡片套，主要工序的機械加工工序卡片份，以及設計說明書份。
連桿是柴油機的重要零件之一。連桿體和連桿蓋通過螺栓連接成為一整體,其大頭孔與曲軸相連,小頭通過活塞銷和活塞相連,將作用于活塞氣體的膨脹壓力傳給曲軸,又受曲軸驅(qū)動而帶動活塞壓縮汽缸中的氣體。
1.2 零件的工藝分析
連桿蓋共有兩組加工表面,他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：
1.以內(nèi)孔為中心的加工表面：這一組加工表面包括：的內(nèi)孔及倒角,兩個的螺紋孔,與內(nèi)孔中心相距尺寸為的平面,還有相距為的兩平面,以及一段半徑為的圓弧。
2.以孔為中心的加工表面：這一組加工表面包括：2個mm的內(nèi)孔及其倒角,寬為mm的槽,相距尺寸為mm的凹槽。
這兩組加工表面之間有著一定的位置要求,主要是：
a.連桿蓋的端面相對mm內(nèi)孔中心的對稱度公差為;
b.寬為mm的槽相對連桿蓋中心的對稱度公差為;
c.mm孔與mm內(nèi)圓中心的連線相距為。
d.mm兩孔與mm內(nèi)圓的平行度公差為。
第2章 毛坯的選擇
2.1 確定毛坯的類型、制造方法和尺寸及其公差
（l）.因零件材料為鑄鐵件,要求的年產(chǎn)量為件,屬大批生產(chǎn),左支座的輪廓尺寸不大,且有較多不需要切削加工的表面．所以毛坯制造選用砂型手工造型鑄造成形。
（2）.連桿蓋屬特形零件,且加工過程中利用不加工表面進行定位的工序少,故零件毛坯選為粗鑄件。鑄件尺寸公差等級為 CT11,加工余量等級按H級。
2.2 定毛坯的技術(shù)要求
（1）.鑄件經(jīng)人工時效處理；
（2）.逐漸不允許有夾渣、氣孔、疏松等缺陷；
（3）.材料為QT450-10。
2.3 繪制毛坯圖
根據(jù)連桿蓋零件圖,在各加工表面上加上機械加工余量,繪制毛坯圖,如圖2.1。
2．4 確定機械加工余量、工序尺寸及公差
表2.4.1加工余量
加工位置
加工方法
加工余
表面粗糙程
大端端面
<1>粗銑
<2>半銑
螺紋孔下端面
<1>粗銑
<2>精銑
螺紋孔
<1>鉆螺紋孔
<２>擴螺紋孔
大端側(cè)面
<1>粗銑
<２>精銑
孔
<１>粗鏜
<２>半精鏜
<３>精鏜
<４>浮動鏜
上端內(nèi)槽
<１>粗銑
<２>精銑
孔
<１>鉆
<２>擴
<３>鉸
第3章 基準的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)率得以提高。否則,加工工藝過程中回問題百出,更有甚者,還會造成零件的大批報廢,是生產(chǎn)無法正常進行。
（1）粗基準的選擇。對于零件而言,盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件,則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則,現(xiàn)選取內(nèi)孔左右兩邊的凸臺的上表面作為粗基準,在小端尾部用V型塊,限制個自由度,達到完全定位,然后進行車銷。
（2）精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時,應該進行尺寸換算,這在以后還要專門計算,此處不再重復。
第4章 擬訂機械加工工藝路線
4.1 確定各表面的加工方法
根據(jù)各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求,選定如下加工方法：
大端端面：粗銑—精銑
螺紋孔下端面：粗銑－精銑
螺紋孔：鉆—擴—鉸
大端側(cè)面：粗銑—半精銑
孔：粗鏜—半精鏜—精鏜—浮動鏜刀塊精鏜
小端凹槽：粗銑—精銑
孔：鉆—擴—粗鉸—精鉸
圓槽：鏜
孔內(nèi)的圓?。虹M
4.2 擬訂加工工藝路線
4.2.1工藝路線方案1
工序1 鑄造毛坯。
工序2 粗銑大端側(cè)面,以螺紋孔定位。
工序3 精銑大端側(cè)面,以螺紋孔定位。
工序4 粗銑螺紋孔下端面,以大端端面定位。
工序5 精銑大端端面。
工序6 鉆 、擴、螺紋孔,以大端端面定位。
工序7 精銑小側(cè)面,以螺紋孔定位。
工序8 鉸螺紋孔,以大端端面定位。
工序9 精銑螺紋孔下端面,以大端定位。
工序10 合連桿蓋,粗鏜孔,并倒角,以大端定位。
工序11 鉆孔,并倒角,以孔定位。
工序12 鉸孔,以大端定位。
工序13 鏜內(nèi)槽,以孔定位。
工序14 半精鏜,精鏜,浮動鏜刀塊鏜孔。
工序15 鉸孔,以大端定位。
工序16 粗、精銑上端凹槽,以孔和大端側(cè)面定位。
4.2.1工藝路線方案2
工序1 鑄造毛坯。
工序2粗—精銑大小端側(cè)面,兩面互為基準（翻轉(zhuǎn)幾次）
工序3粗-精銑大端端面
工序4鉆-擴-鉸孔，以大端端面定位
工序5 合連桿蓋,粗鏜孔,并倒角,以大端定位。
工序6半精鏜,精鏜,浮動鏜刀塊鏜孔,并鏜圓弧,以孔定位鉆
工序7 鏜內(nèi)槽,以孔定位。
工序8鉆-擴-鉸螺紋孔，以孔和大端側(cè)面定位
工序9粗精銑螺紋孔下端臺階面，以孔孔和側(cè)面。
工序10粗、精銑上端凹槽,以孔和大端側(cè)面定位。
4.3工藝方案的比較與分析
工藝路線一是按照工序分散的原則制定的,這樣使得裝夾次數(shù)增多,大大的降低了生產(chǎn)效率,對成批生產(chǎn)不適合,而且在選擇粗基準的時候先加工側(cè)面,給后面的加工帶來了很大的誤差。
工藝路線按照工序集中的原則,克服了路線一的缺點,在粗基準選擇上比較合理,先加工大端端面,減少對后面的加工所帶來的誤差。
通過分析,最終選用路線2。
第5章 確立切削用量及基本工時
5.1工序2切削用量及其基本時間的確定
本工序為粗銑大小端側(cè)面,所選用刀具為高速鋼直齒三面刃銑刀。銑刀直徑,寬度,齒數(shù)
5.1.1 確定每齒進給量fz
由表9。4-1知道X62臥室銑床的功率為,工藝系統(tǒng)剛性為中等,細齒盤銑刀加工鑄鐵,查得。現(xiàn)取
5.1.2 選擇銑刀磨鈍標準和耐用度
由表9.4-7查得銑刀刀齒后到刀面最大磨損量為,耐用度
5.1.3確定切削速度和工作臺每分鐘進給量
根據(jù)表9。4-8中的公式計算：
（5-1）
式中,,,,,,,, ,,,,。
（5-2）
根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表,查表4.2-9選擇,
實際切削速度,工作臺沒分鐘進給糧為。 根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表,查文獻[1]表4.2-40選擇則實際的每齒進給量為
5.1.4基本時間
根據(jù)表6.2-7,三面銑刀銑平面的基本時間為
(5-3)
式中,, , ,
,
5.2工序4切削用量及其基本時間的確定
5.2.1 確定進給量
本工序為鉆孔,刀具為直柄麻花鉆,鉆頭直徑,HBS<200,根據(jù)表5-127,,本孔加工要絞,,根據(jù)表4.2-16,Z525立式鉆床的進給量取。
5.2.2 確定切削速度
查 3.1, 則。
根據(jù)表4.2-15 取 則實際速度。
鉆孔基本時間的確定
（5-4）
式中, ,,
5.2.3 確定切削速度
v
則根據(jù)表4.2-15 取實際速度。
5.2.4 基本時間的確定
根據(jù)表6.2-5
(5-5)
式中,
5.3工序9切削用量及其基本時間的確定
本工序為粗銑螺紋孔下臺階端面,所選用刀具為高速鋼直齒三面刃銑刀.銑刀直徑,寬度,齒數(shù).
5.3.1 確定每齒進給量
由表9.4-1知道X62臥室銑床的功率為,工藝系統(tǒng)剛性為中等,細齒盤銑刀加工鑄鐵,查得.現(xiàn)取.
5.3.2 選擇銑刀磨鈍標準和耐用度
由表9.4-7查得銑刀刀齒后到刀面最大磨損量為,耐用度.
5.3.3 確定切削速度和工作臺每分鐘進給量
根據(jù)(5-1)計算：
式中 ,,,,,,,,,,,。
根據(jù)(5-2)計算：
根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表,查文獻[1]表4.2-9選擇
,實際切削速度,工作臺沒分鐘進給糧為。
根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表,查表4.2-40選擇,
則實際的每齒進給量為。
5.3.4基本時間
根據(jù)表6.2-7,三面銑刀銑平面的基本時間為
（5-6）
式中
5.4工序10切削用量及其基本時間的確定
本工序為粗銑上端槽,所選用刀具為高速鋼直齒三面刃銑刀.銑刀直徑,寬度,齒數(shù).
5.4.1 確定每齒進給量
由表9.4-1知道X52型立式銑床的功率為7.5KW,工藝系統(tǒng)剛性為中等,細齒盤銑刀加工鑄鐵,查得.現(xiàn)取。
5.4.2 選擇銑刀磨鈍標準和耐用度
由表9.4-7查得銑刀刀齒后到刀面最大磨損量為,耐用度。
5.4.3 確定切削速度和工作臺每分鐘進給量
根據(jù)(5-1)計算：
式中
，，,,,,T,
,,,.
根據(jù)(5-2)計算：
根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表,查表4.2-9選擇,實際切削速度,工作臺每分鐘進給糧為
根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表,查表4.2-40選擇,則實際的每齒進給量為。
5.4.4基本時間
根據(jù)表6.2-7,三面銑刀銑平面的基本時間為
(5-7)
式中 ,,,
第6章 夾具的設計
本夾具為第七道工序用直柄麻花鉆和直柄擴孔鉆加工圓孔的專用夾具——在Z525型立式鉆床上加工圓孔。所設計的夾具裝配圖如下圖所示。有關(guān)說明如下：
6.1定位方案及誤差分析
方案一:如圖工件放在夾具體的上平面,工件左端使用固定v形塊,右邊使用定位軸實現(xiàn)定位。但這樣設計定位受力來自左邊的V形塊,定位軸不受力,會大大降低加工精度。不用此方案。
方案二:如圖工件以一側(cè)面及半圓孔為定位基準，采用平面、定位軸、活動v形塊組合定位的方案，在夾具體底座的上平面定位。其中平面限制個自由度，定位軸和v形塊組配限制個自由度，共限制個自由度，實現(xiàn)完全定位。這樣定位較合理,故選用該方案。
由于選半圓孔為主定位,基準重合,沒有定位誤差。但由于定位軸的制造有誤差,且它與夾具體的配合公差為。最大偏差為,小于允許誤差的,是可以采用的,可以滿足加工精度要求。
6.2夾緊機構(gòu)
由于所加工的零件體積小，所需的夾緊力小，采用手動夾緊可滿足要求。采用v形塊與定位軸配合夾緊。壓塊的內(nèi)螺紋與手柄的外紋嚙合。夾緊時，通過順時針轉(zhuǎn)動左側(cè)的圓形手柄，使壓塊推動v形塊靠近工件（壓塊可以增加手柄螺栓與v形塊的接觸面積，防止v形快偏轉(zhuǎn)），并利用右邊的定位軸將工件夾緊。由于此工序加工時工件所受的力主要是垂直于面向下，水平方向的受力不大，此夾緊機構(gòu)夾緊是可靠的，可免去夾緊力的計算。
6.3導向裝置
采用鉆模板導向，固定鉆套按的規(guī)定選取。
6.4夾具與機床連接元件
由于搖臂鉆床的主軸位置可以移動，只需把夾具固定在鉆床可加工的范圍內(nèi)就可以，找正調(diào)整則通過移動鉆床主軸來完成。夾具體上不用安裝另外的定位元件來確定夾具在工作臺面上的位置，這一任務由夾具上的鉆套來完成。夾具位置確定后，要用螺旋壓板將夾具固定在工作臺面上，因此在夾具體上設計座耳，用T形螺栓固定。座耳的結(jié)構(gòu)見裝配圖所示。
6.5使用說明
安裝工件時，首先將工件在夾具上正確擺放定好位，順時針轉(zhuǎn)動左側(cè)的圓手柄，使壓塊推動v形塊靠近工件，并利用v形塊與右邊的定位軸的配合，將工件卡緊，使工件在加工時不發(fā)生上下和左右的移動。加工完畢后要卸下工件時，只要逆時針轉(zhuǎn)動圓形手柄，再將v形塊向左移動，即可方便地取出工件，準備加工下一個待加工零件。
6.6夾具特點
本夾具結(jié)構(gòu)很簡單、操作方便、不僅可實現(xiàn)鉆孔要求，還可以用于鉸孔和攻螺紋等工序，且可滿足加工精度要求，適宜工廠大批量生產(chǎn)使用，成本低，對工人的操作技能要求不高，故適用于大多數(shù)場合。
設計總結(jié)
本次設計的夾具為用直柄麻花鉆加工圓孔的專用夾具。零件裝夾時,采用平面、定位軸和v形塊組合定位的方式(見裝配圖)。轉(zhuǎn)動圓形手柄推動v形塊移動,并利用v形塊與軸的配合將工件夾緊。逆時針轉(zhuǎn)動手柄,就可以將夾緊的工件松開,然后取下工件。
該夾具的結(jié)構(gòu)較為簡單,工件的定位和夾緊方式也簡單。可以滿足定位和加工精度的要求。但由于所學知識的不足和經(jīng)驗的缺乏,在加上時間的倉促,設計有很多的不足，但是在張志強老師的指導下更改了許多不合理的的地方，同時也讓我學到了不少設計理念。（三號黑體居中，段前0.5行，段后0.5行，單倍行距）
為期兩周的機械制造工藝學課程設計終于完成了。這次課程設計是在學完了機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程、進行了生產(chǎn)實習后的一個重要的實踐教學環(huán)節(jié)。通過設計,我們獲得綜合運用過去學過的全部課程進行機械制造工藝及結(jié)構(gòu)設計的基本能力,為以后做好畢業(yè)設計、走上工作崗位進行一次綜合訓練和必要準備。
通過做這個課程設計,我們的能力有所提升。第一:提高了解決機械加工工藝問題的能力。通過設計,運用基礎(chǔ)知識和理論,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(zhì)量,初步具備設計簡單零件的工藝規(guī)程的能力。第二:提高結(jié)構(gòu)設計的能力。運用所學的基本原理和方法,學會擬定夾具設計方案設計出高效、省力、經(jīng)濟而能保證質(zhì)量的夾具。第三:進一步提升了我們查閱有關(guān)手冊、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力。第四:進一步培養(yǎng)了大家識圖、制圖和編寫技術(shù)文件等基本技能。不僅如此我們也通過設計再次認識到了團隊合作的重要性。設計應該集思廣益,大家都發(fā)揮自己的專長,設計出的產(chǎn)品才更合理,更優(yōu)秀。
這個設計實際上做了三個星期才勉強完成。這個設計實際上做了三個星期才勉強完成。這是我們學了機械制造工藝學后,運用所學知識,第一次設計一些簡單零件的加工工藝規(guī)程和設計某個特定工序的專用夾具。也許是因為第一次做這樣的設計,再加上自己所學知識的欠缺，設計過程中遇到了很多的困難。比如說工藝路線的選擇和選擇加工設備時應考慮的經(jīng)濟性。因為在設計過程中,張志強老師細心地指出錯誤并耐心地提出修改意見,我們的設計才勉強得以完成。我們也從老師的指導中獲益不少。真誠地感謝老師對我們的悉心指導!
參考文獻
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附錄