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1、工裝夾具課程設計說明書 題目：連桿銑削槽口工序專用夾具設計系 名 機械工程 專 業(yè) 機械工程及自動化 班 級 AY110801 學 號 AY11080118 姓 名 xxxxx 指導教師 xxx 2011年 11月摘要機械制造工藝學課程設計一般安排在完成了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后。這是進行畢業(yè)設計之前的一次綜合性復習及理論聯(lián)系實際的實踐訓練，對我們的大學生活及以后進入社會參加工作具有重要意義。從中有效地鍛煉了我們提出問題、分析問題、解決問題的能力。機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)正在改變著人們的生產方式、生活方式、經(jīng)營管理模式乃至社會的組織結構和文化。生產的發(fā)

2、展和產品更新?lián)Q代速度的加快，對生產效率和制造質量提出了越來越高的要求，也就對機械加工工藝等提出了要求。 在實際生產中，由于零件的生產類型、形狀、尺寸和技術要求等條件不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上用某一種加工方法就能完成的，而是需要經(jīng)過一定的工藝過程。因此，我們不僅要根據(jù)零件具體要求，選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，一步一步地把零件加工出來。由于能力有限，設計中尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。目錄摘要21 連桿的加工特性及其結構工藝性分析41.1 連桿的加工特性41.2 連桿的結構工藝性分析42 加工件的加工工藝路線、關鍵工序的分析確定42.1 毛坯材料的選擇4

3、2.2 制定工藝路線42.3 關鍵工序分析52.3.1 大小端面的加工52.3.2 大小端孔的加工52.3.3 槽口的加工63 切削用量計算63.1 選擇刀具及切削用量63.2 工序卡74銑削槽口專用夾具設計84.1工件的加工工藝分析84.2確定夾具的結構方案84.2.1確定定位方案，設計定位元件84.2.2夾緊方案選擇及夾緊機構設計104.2.3夾具對定位方案的確定104.3夾緊力計算和定位誤差分析114.3.1夾緊力計算114.3.2定位誤差分析124.4確定夾具的主要尺寸、公差和技術要求124.4.1夾具總圖應標尺寸，公差12參考文獻13連桿機加工工藝規(guī)程設計及銑削槽口工序專用夾具設計1

4、 連桿的加工特性及其結構工藝性分析1.1 連桿的加工特性連桿是發(fā)動機的五大件之一，是發(fā)動機重要的安全件。其大頭孔與曲軸連接，小頭孔通過活塞銷與活塞連接，其作用是將活塞的氣體壓力傳給曲軸，又受曲軸驅動而帶動活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿受的是沖擊動載荷，因此要求連桿質量小、強度高。連桿桿身是工字型截面，而且從大頭到小頭逐步變小。連桿的質量直接影響發(fā)動機的使用性能和安全性能。從結構上看連桿并不復雜，但連桿屬于典型的不規(guī)則件且精度要求高，所以加工工藝比較復雜：磨削、鉆、鉸、鏜、銑、衍磨等多種加工方法。1.2 連桿的結構工藝性分析連桿由連桿大頭、桿身和連桿小頭三部分組成。連桿機械加工的主要內容有小端孔、大

5、端孔和與其垂直的兩端平面，以及連桿桿身和螺栓孔。這些表面都要求達到一定的精度。同時為了提高疲勞強度，要求有較小的表面粗糙度數(shù)值，不允許有細微的傷痕或裂紋。高速機連桿桿身要求對全部非工作表面進行噴丸處理，圓角及過渡都應拋光。連桿是一種桿類零件，外形細長、剛性差，因而在選擇定位基準和夾壓點時，應使其加工時的變形最小。故大多數(shù)工序都是采用大、小端孔的端面作為定位基準，并使夾緊力作用在端面上。這種定位方法簡單，又避免因夾緊力和切削力的作用而使連桿發(fā)生變形。2 加工件的加工工藝路線、關鍵工序的分析確定2.1 毛坯材料的選擇連桿復雜的工作條件（承受拉力、壓力和扭曲的多變負荷）及高的疲勞強度要求，決定了它的

6、材料的選取和毛坯的制造方法。這里選擇的材料為牌號是QT4017，它能夠滿足上述要求，由于連桿的強度要求，故其毛胚的制造選擇了鑄造的方法。2.2 制定工藝路線連桿加工工藝過程見表1所列。表1 連桿加工工藝過程工序號工序名稱1鑄造毛坯2粗銑大小、頭兩端面3粗鏜大、小端孔4熱處理5半精銑大、小兩端面6精鏜大、小端孔7劃加工線8粗銑大頭端槽口9半精銑大頭端槽口10鉆6孔11攻絲12去毛刺13發(fā)藍處理14檢查2.3 關鍵工序分析2.3.1 大小端面的加工大小端孔常常先加工好，使其作為后續(xù)工序的定位基準。大小端面常用銑、磨以及拉削方法加工。加工時先以其中的一邊端面為基準加工另一邊端面，然后將連桿翻轉180

7、，以加工過的端面作為基準加工另一端面。2.3.2 大小端孔的加工大小端孔常常為孔本身加工和其他表面的定位基準。大小端孔的加工精度和表面粗糙度要求都較高，通常分為粗、半精二次進行。對于這種尺寸較小的連桿，模精度要求很高，一般只經(jīng)過粗鏜、半精鏜、精鏜 。小端孔的粗加工一般安排在大端孔粗加工前，這是由于小端孔在后續(xù)加工中將作為主要定位基準。鏜孔時以桿身裝夾，按孔的劃線痕找正定位。2.3.3 槽口的加工槽口的定位以兩端孔的的中心線為基準。以槽口的加工要求和精度，分為粗銑和半精銑兩次進行。在槽口的深度方面的工序基準是工件的相應端面。從基準重合的要求出發(fā)，定位基準選擇此端面，但由于要在次端面上開槽，開槽時

8、此面必須朝上，相應的夾具定位勢必要設計朝下，這對定位、夾緊等操作和加工都不方便。因此，定位基準選在與槽相對的那個端面比較合適。由于槽深的尺寸公差為（0.2mm），而基準不重合造成的誤差僅為0.1mm，所以這樣選擇定位基準是可以的。在保證夾角4510方面，工序基準是雙孔中心線所在平面，所以定位件采用圓柱銷和菱形銷。以大端孔為主要定位基準，小端孔為次要基準。3 切削用量計算3.1 選擇刀具及切削用量選擇高速鋼圓柱銑刀，根據(jù)槽口要求，選銑刀直徑=12mm，齒數(shù)為81. 選擇切削用量1) =5mm =3.2mm af=0.1mm2) 決定進給量 根據(jù)查表取=0.10mm/z(1) 選擇車刀后到面最大磨

9、損量為0.4mm，刀具壽命為T=120min。(2) 查切削用量簡明手冊 表3.10，, , 當，查切削用量簡明手冊 表3.9 修正系數(shù)為0.87，所以(3) 實際切削速度和每齒進給量 根據(jù)銑床X61W型萬能銑床說明書，選擇 (4)計算基本工時 式中L=+，其中470=280mm，根據(jù)切削用量簡明手冊表3.25，+17mm故 tm=(280+17)/85=3.49min3.2 工序卡連桿加工工藝工序卡見表2所列。表2 連桿加工工藝工序卡機械加工工藝過程卡產品型號產品名稱連桿共 1 頁第 1 頁材料編號QT4017毛坯種類鑄造毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)1 備注工序號工序名稱工序內容刀具 工藝裝備

10、工時/h準終單件1鑄造毛坯2粗銑大小端面 以加工面的對面為基準立式銑刀銑床3粗鏜粗鏜大小頭端孔 以端面為基準鏜刀鏜床4熱處理熱處理檢查5劃線劃加槽口工線 以大小端孔為基準6半精銑大小端面 以加工面的對面為基準立式銑刀銑床7精鏜精鏜大小頭端孔 以端面為基準鏜刀鏜床8粗銑銑大頭端槽口 以加工面的對面為基準立式銑刀銑床9精銑半精銑大頭端槽口以加工面的對面為基準立式銑刀銑床10鉆孔鉆6孔鉆頭鉆床11攻絲12去毛刺去毛刺13表面處理表面發(fā)藍處理14檢驗全面檢查4銑削槽口專用夾具設計4.1工件的加工工藝分析 工件已加工過的大小頭孔徑分別為mm和mm，兩孔中心距為800.05mm，大、小頭厚度均為mm。如圖

11、1。 圖1 在加工槽口時。槽口的寬度由刀具直接保證，而槽口的深度和位置則和設計的夾具有關。槽口的位置包括兩方面的要求： （1）槽口的中心面應通過mm的中心線，但沒有在工序圖上提出，說明此項要求精度較低，因此可以不作重點考慮。（2）要求槽口的中心面和兩孔中心線所在的平面的夾角為4510。為保證槽口的深度mm和夾角4510，需要分析與這兩個要求有關的夾具精度。4.2確定夾具的結構方案4.2.1確定定位方案，設計定位元件 在槽口深度方面的工序基準是工件的相應端面。從基準重合的要求出發(fā)，定位基準最好選擇此端面。但由于要在此端面上開槽，開槽時，此面必須朝上，相應的夾具定位勢必要設計成朝下，這對定位、夾緊

12、等操作和加工都不方便。因此，定位基準選在與槽相對的那個端面比較合適。由于槽深的尺寸公差較大（0.2mm），而基準不重合造成的誤差僅為0.1mm，所以這樣選擇定位基準是可以的。 在保證夾角4510方面，工序基準是雙孔中心線所在的平面，所以定位工件采用一圓柱銷和一菱形銷最為簡便。由于槽開在大頭端面上，槽的中心面應通過孔的mm中心線，這說明大頭孔還是槽口的對稱中心面的工序基準。因此，應選擇大頭孔mm作主要定位基準，定位元件選擇短圓柱銷（限制兩個自由度）。而小頭孔mm作次要定位基準，定位元件選擇菱形銷（限制一個自由度），如圖2. 圖2在每個工件上銑八個槽，除正反兩面分別裝卸加工外，在同一面的四個槽的加

13、工也可采用兩種方案：一是采用分度機構在一次裝夾中加工，由于不能夾緊大頭端，夾具結構比較復雜，但可獲得較高的槽與槽間的位置精度；另一方案是采用兩次裝夾工件，通過兩個菱形定位銷分別定位（如圖2），由于受兩次裝夾定位誤差的影響，獲得的槽與槽間的位置精度較低。鑒于本夾具設計中槽與槽間的位置精度要求不高（夾角4510），故可采用第二種方案。4.2.2夾緊方案選擇及夾緊機構設計本設計的夾緊機構采用螺釘壓板較為合適。可供選擇的夾緊部位有兩個方案：一是壓在大端上，需要兩個壓板（讓開加工位置）；另一是壓在桿身上，此時只需一個壓板。前者的缺點是夾緊兩次，后者的缺點是加緊點離加工面較遠，而且壓在桿身中部可能引起工件

14、的變形?？紤]到銑削力較大，故采用第一種方案（如4）。圖44.2.3夾具對定位方案的確定夾具的設計除了考慮工件在夾具上的定位之外，還要考慮夾具如何在機床上定位，以及刀具相對夾具的位置如何確定。對設計中銑床夾具，在機床的定位是以夾具體的底面放在銑床工作臺面上，再通過兩個定向鍵與機床工作臺的T型槽相連接來實現(xiàn)，兩定向鍵之間的距離應盡可能遠些（如圖5）。刀具相對夾具位置采用直角對刀塊及厚度為5mm的塞尺來確定，以保證加工槽面的對稱度及深度要求（如圖5）。圖54.3夾緊力計算和定位誤差分析4.3.1夾緊力計算 根據(jù)單位切削力計算公式 查表得 故 根據(jù)切削力計算公式 得切削力為 =1069.2 故切削力取

15、 1100N 根據(jù)夾緊力的計算公式，每個壓板需給工件的夾緊力為 式中K為安全系數(shù)取K=1.6，f為工件與定位元件之間的摩擦因數(shù)，取f=0.5 故=1760N。取=1800N 即每個壓板需給工件的壓緊力為1800N時滿足要求。4.3.2定位誤差分析 本設計中采用一圓柱銷一菱形銷定位工件，平面內定位銷相對工件孔的移動定位誤差由基準孔D和定位銷d之間的配合間隙來決定，其移動定位誤差為：圓柱銷 =0.052+0.01+0.028=0.09mm菱形銷 =0.023+0.01+0.054=0.087mm兩孔軸線連線的角度誤差 =0.001=3滿足定位精度要求。4.4確定夾具的主要尺寸、公差和技術要求如圖5

16、所示，在該夾具總圖中需標注有關尺寸，公差及技術要求：4.4.1夾具總圖應標尺寸，公差（1）夾具最大輪廓尺寸：268mm220mm80mm（2）定位元件的定位尺寸及各定位元件間的位置尺寸為 、 及800.05。（3）對刀元件的工作面與定位元件的定位面間的位置尺寸為11.50.02及110.02mm。（4）夾具定向槽與夾具定向鍵的配合為 。（5）夾具體與定位套的配合為25及18 。參考文獻1 楊叔子機械加工工藝師手冊機械工業(yè)出版社2 蘭建設. 機械制造工藝與夾具. 機械工業(yè)出版社 3 冀秀煥，唐建生.工程材料與成型設計. 武漢理工大學出版社4 王健石機床夾具和輔具速查手冊機械工業(yè)出版社5 王光斗，王春福機床夾具設計手冊（第三版）. 上?？茖W技術出版社6 孫已德機床夾具圖冊機械工業(yè)出版社7 董燕. 公差配合與測量技術. 武漢理工大學出版社8 唐建生. 金屬切削與刀具. 武漢理工大學出版社9 于興芝. 機械設計基礎. 武漢理工大學出版社10 劉紅普. 特種機械加工技術. 北京理工大學出版社11劉家平. 機械制圖. 武漢理工大學出版社14