設(shè)計連桿蓋零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備.doc
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目 錄 序言:設(shè)計目的………………………………………… 1 一、零件的分析………………………………………… 1 1、零件的作用 2、零件的工藝分析 二、確定毛坯,畫毛坯——零件合圖………………… 4 1、選擇毛坯 2、確定機械加工余量,毛坯尺寸和公差 3、零件的毛坯圖(如附圖二所示) 三、工藝規(guī)程設(shè)計……………………………………… 6 1、定位基準(zhǔn)的選擇 2、零件表面加工方法的選擇 3、制定工藝路線 四、加工工序設(shè)計…………………………………… 8 1、選擇加工設(shè)備及工藝裝備 2、確定工序尺寸 五、確定切削用量及基本時間 ………………………9 1、時間定額計算 六、夾具設(shè)計………………………………………… 9 1、確定設(shè)計方案 2、計算夾緊力 3、定位精度分析 參考文獻 設(shè) 計 目 的 本次課程設(shè)計的目的在于:1.培養(yǎng)學(xué)生解決機械加工工藝問題的能力。通過課程設(shè)計,熟練運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)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、工藝尺寸的確定等問題,保證零件的加工質(zhì)量,初步具備設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。2.提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。學(xué)生通過訓(xùn)練,能根據(jù)被加工零件的加工要求,選擇高效、省力、經(jīng)濟合理而能保證加工質(zhì)量的夾具,提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。3.培養(yǎng)學(xué)生熟悉并運用有關(guān)手冊、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力。4.進一步培養(yǎng)學(xué)生識圖、制圖、運算和編寫技術(shù)文件等基本技能。 一、零件的分析 1、零件的作用 連桿蓋零件,是汽車上的動力連接裝置中的主要零件。ф20孔與動力源配合起定心作用。用ф81mm的半圓將動力傳至輸出裝置。 零件的工藝分析 此零件為連桿蓋合件之二-連桿蓋,連桿蓋的視圖完整,尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。此零件形狀結(jié)構(gòu)較為簡單,零件各表面的加工并不困難,但是基準(zhǔn)孔81+0.021 0mm以及小頭孔要求表面粗糙度Ra1.6m偏高?;舅悸窞橄燃庸ご箢^孔再以其為基準(zhǔn)來加工小頭孔。在小頭孔中間的大的溝槽需要用R67mm具去加工,同樣在加工大頭孔內(nèi)表面的溝槽時也要用特殊的R25mm的刀具去加工。此外還應(yīng)該注意: 1.該連桿蓋為整體鑄造成型,其外形可不在加工。鑄件尺寸公差,鑄件尺寸公差分為16級,由于是中批量生產(chǎn),毛坯制造方法采用金屬模鑄造,由機械加工工藝簡明手冊查得,鑄件尺寸公差等級為13級。 2.連桿大端孔對A基準(zhǔn)的平行度公差為0.01mm。 3.大端孔兩端的臺階面對B基準(zhǔn)的對稱度公差為0.3mm。 4.小端孔中間的溝槽,對基準(zhǔn)B的對稱度為0.2mm。 5.鑄件毛坯需要經(jīng)過人工時效處理。 6.材料 QT450-10 。 7.采用2mm的鋸片銑刀加工,也可以改為線切割加工,該道工序使的連桿大孔為一個不完整的半圓。若采用線切割可減小加工缺陷,但是采用銑刀可以節(jié)約加工時間。由于加工為中批量生產(chǎn)所以采用銑刀加工。 8.連桿大小頭孔平行度的檢驗,可采用穿入專用心軸,在平臺上用等高的V型塊支撐連桿大頭孔心軸,測量大頭孔心軸在最高位置時兩端的差值,其差值一半即為平行度誤差。 二、確定毛坯,畫毛坯——零件合圖(附圖二) 1、 選擇毛坯 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。為保證質(zhì)量,減少加工質(zhì)量,采用砂型鑄造造。這種鑄件的精度,表面質(zhì)量好,鑄件的形狀也可復(fù)雜一些,加工余量小,鑄件的材料組織分布比較有利,因而機械強度較高,因此零件材料確定毛坯為鑄件。根據(jù)第一章有關(guān)表格及《鑄造工手冊》,確定外表面單邊加工余量為3~4mm。 2、 確定機械加工余量,毛坯尺寸和公差 參考文獻[1]:查表2-3、表2-4確定確定外表面單邊加工余量為3~4mm。 根據(jù)表1-18,端面加工余量確定為4mm。 參考文獻[1]表2.3,用查表法可得鑄件主要尺寸的公差,如表2-1所示。 表2-1 主要毛坯尺寸 主要加工尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 備注 Ф20孔 Ф20 5 Ф10 Ф81孔 Ф81 5.5 Ф70 零件厚度 43 2 47 大端耳座厚度 21.5 2.5 24 Ф40外圓柱面 Ф45 5 Ф50 15mm槽 15 15 0 3、 零件的毛坯圖(如附圖二所示) 三、工藝規(guī)程設(shè)計 1、 定位基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇:連桿蓋為鑄造零件,大圓的軸線是其設(shè)計基準(zhǔn)也是裝配基準(zhǔn),為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差,大圓的軸線為定位基準(zhǔn),遵守“基準(zhǔn)重合”的原則。所以選用大圓的軸線為精基準(zhǔn),應(yīng)先進行加工,因此應(yīng)選圓孔Ф20為粗基準(zhǔn)。 粗基準(zhǔn)的選擇: 連桿蓋為鑄造零件所以加工時應(yīng)該根據(jù)“基面先行”原則,先加工精基準(zhǔn)面,所以選用Φ10圓孔面為粗基準(zhǔn)面,采用此種方法加工,夾緊方案簡單可靠,操作方便。 2、零件表面加工方法的選擇 該零件的加工面有內(nèi)孔、端面、小孔及槽等,材料為QT450-10。參考有關(guān)資料,其加工方法的選擇如下: 毛坯的大端兩端面應(yīng)該互為基準(zhǔn)加工,表面粗糙度為Ra3.2m,需粗銑-半精銑。 大端孔81mm:內(nèi)表面粗糙度為Ra1.6m,需進行粗鏜-精鏜。 小端孔20:內(nèi)表面粗糙度為Ra1.6m,需進行擴-半精鉸。 大端孔內(nèi)溝槽:表面粗糙度為Ra6.3m,一次成型磨即可。 切割面:表面粗糙度為Ra1.6m,需精銑。 兩臺階面;底面為Ra6.3m,側(cè)面為Ra1.6m,故采用粗銑臺階面后,對則面進行精銑并保證距離尺寸94mm,以及對稱度0.3mm A。 兩個螺紋孔的加工:鉆-鉸孔。 小端孔的大溝槽采用R67mm的成型銑刀去加工。 大端孔內(nèi)表面的溝槽采用R25的砂輪磨削。 小端孔里面的夠槽用精細的鏜刀加工。 在將連桿蓋毛坯從大孔孔中間切開的時候采用2mm的鋸片銑刀。 3、制定工藝路線 連桿的加工工藝路線一般是先進行外形的加工,再進行孔、槽等加工。連桿的加工包括各側(cè)面和端面的加工。按照先加工基準(zhǔn)面及先粗后精的原則,連桿蓋加工可按下面工藝路線進行。又因為此零件要求小批量生產(chǎn),所以工序安排要求較集中。 工序10:鑄造毛坯。 工序20:無損探傷,查是否有夾渣,氣孔,疏松等缺陷。 工序30:清理毛刺、飛邊,涂漆。 工序40:人工時效處理。 工序50:劃桿身中心線,以及大小端孔的中心線。 工序60:按線加工,粗、精銑連桿大小端兩平面,互為基準(zhǔn),保證尺寸43mm。 工序70:重劃大小端孔中心線,并選擇一個面為基面。 工序80:以基面定位,按線找正,粗鏜大小頭孔,分別為780.05mm, 170.05mm. 工序90:以基面定位,按線找正,精鏜大端孔到81mm。并定其軸線為基準(zhǔn)A。 工序100:以大端孔、基面定位,借助側(cè)面裝夾工件,精鏜小頭孔至20mm。并保證中心距為85mm,以及對基準(zhǔn)A的平行度為0.01mm。 工序110:磨大端孔內(nèi)表面的溝槽 砂輪R25mm,磨削深度2.5mm。車倒角1*45度。 工序120:以基面、側(cè)面和小端孔定位裝夾工件,按照大端孔的中心線用鋸片銑刀將連桿切開,并對連桿做好標(biāo)記。 工序130:以基面、連桿體側(cè)面和分割面裝夾工件,銑削兩個臺階面,保證臺階面的距離為94mm,深度3.5mm,以及對基準(zhǔn)A的對稱度為0.3mm。鉆兩邊的底孔10mm,保證中心距為1100.15。 工序140:由鉗工鉸孔2-M12-6H。 工序150:以連桿分割面、基面定位裝夾,銑削溝槽寬15mm,R67mm的盤形銑刀。對基準(zhǔn)A的對稱度為0.01mm。 工序160:用微型銑刀銑內(nèi)溝槽 直徑21mm,寬1.1mm,兩溝槽距離37mm。 工序170:車倒角0.5*45度。 工序180:檢查各個部分的尺寸和精度。 工序190:組裝入庫。 四、工藝設(shè)計 1、 選擇加工設(shè)備及工藝裝備 由于生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn),故加工設(shè)備宜以通用機床為主,輔以少量專用機床。其生產(chǎn)方式為以通用機床加專用夾具為主,輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線。工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均有人工完成。 工序一:粗、精銑連桿大小端兩平面, 考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計等問題,應(yīng)選銑床,故選常用的X5020B型立式銑床。選A類可轉(zhuǎn)位面銑刀(參考文獻[1]表3-23)、專用夾具和游標(biāo)卡尺。 工序二:粗鏜—精鏜φ81,選用在臥式鏜床上加工,故選用T611A型臥式鏜床。選用單刃鏜刀(參考文獻[1]表3-4),專用夾具和游標(biāo)卡尺。 工序三:粗鏜—精鏜φ20,選用在臥式鏜床上加工,故選用T611A型臥式鏜床。選用單刃鏜刀(參考文獻[1]表3-4),專用夾具和游標(biāo)卡尺、千分尺。 工序四:粗磨削大端孔內(nèi)表面的溝槽,選用的機床應(yīng)使用范圍較廣為宜,故選常用的M2110內(nèi)圓磨床,選R25mm砂輪(參考文獻[3]表3-35)游標(biāo)卡尺、千分尺。 工序五:粗銑—精銑大端面槽,應(yīng)選用臥式銑床,故選常用的X6012型臥式銑床即能滿足加工要求。選用鋸片銑刀(參考文獻[1]表3-14),專用夾具、游標(biāo)卡尺。 工序六:粗銑兩臺階面,應(yīng)選用立式銑床,故選常用的X5020B型立式銑床選用D=16mm高速鋼直柄倒角刀(參考文獻[1]表3-17)專用夾具,游標(biāo)卡尺。 工序七:鉆兩臺階面上螺紋底孔,擴孔,并鉸螺紋,可在鉆床上加工,故選Z512A立式鉆床,選用莫氏錐柄麻花鉆(參考文獻[1]表3-4),硬質(zhì)合金鉸刀(參考文獻[2]表3-15)專用夾具、塞規(guī)檢查孔徑。 工序八:粗銑—精銑小端槽,應(yīng)選用臥式銑床,故選常用的X6012型臥式銑床即能滿足加工要求。選用鋸片銑刀(參考文獻[1]表3-14),專用夾具、游標(biāo)卡尺。 工序九:粗車0.5*45度倒角選用的機床應(yīng)使用范圍較廣為宜,故選常用的CA6140型車床,選YT15硬質(zhì)合金車刀(參考文獻[1]表3-23)、三爪卡盤和游標(biāo)卡尺、千分尺。 2、 確定工序尺寸 確定圓柱面的工序尺寸。查表可以得出該零件各加工表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度見下表: 由P62表4-29得:粗、精銑連桿大小端兩平面,左端面第一次粗銑到45.5mm,直接精銑到45mm。翻轉(zhuǎn)右端面第一次粗銑43.5mm,第二次精銑到43mm。 由P65表2-46得:粗鏜—精鏜φ81,第一次粗鏜2.5mm, 第二次粗鏜2.5mm精鏜削0.5mm。 由P46表2-39得:粗鏜—精鏜Φ20,第一次粗鏜2.5mm, 第二次粗鏜2mm精鏜削0.5mm。 由P62表2-39得:粗磨削大端孔內(nèi)表面的溝槽,第一次粗磨1.5mm,第二次粗車1mm。 由P45表2-36得:粗銑—精銑大端面槽,直接銑到所需尺寸。 由P71表1-26得:粗銑兩臺階面,粗銑的加工余量為2.5mm。 由P41表2-26得:鉆兩臺階面上螺紋底孔,鉆孔為φ10mm,擴到φ11.4mm,鉸削余量為0.6mm。 由P45表2-36得:粗銑—精銑小端槽,粗銑到13.5mm,精銑到15mm。 五、確定切削用量及基本時間(工序七) 1、時間定額計算 根據(jù)本次設(shè)計要求:工序七要先由鉆刀鉆螺紋底孔,接著由擴刀對孔進行擴大,最后由鉸刀加工出螺紋。所以工序七的時間定額。應(yīng)為如下計算: 基本工時:t=(L+L1+L2)/nf=(85*10+2+0)/600/0.65=2.18(min) 工序七的輔助時間Ta的計算: 根據(jù)第六章第三節(jié)所述,輔助時間Tf與基本時間Tj之間的關(guān)系為Tf=(0.05~0.2)Tj,本工序取Tf=0.15Tj,則本工序的輔助時間為: Tf=0.2*Tj=0.2*2.18=0.436s Tj=10*2=20s 工序七其他時間的計算: 除了作業(yè)時間(基本時間與輔助時間之和)以外,每道工序的單件時間還包括布置工作地點、休息與生理需要時間和準(zhǔn)備與終結(jié)時間。由于該零件是中批量生產(chǎn),分?jǐn)偟矫總€工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時間甚微,可以忽略不計;布置工作地時間Tb是作業(yè)時間的2%~7%,休息與生理需要時間Tx是作業(yè)時間的2%~4%,該零件取3%,則工序七的其他時間(Tb+Tx)可按關(guān)系式(3%+3%)*(Tj+Tf)計算,如下所示: 工序七其他時間:Tb+Tx=6%*(2.18+0.436)=0.157s 單件時間Tdj的計算:Tdj=2.18+20+0.157=22.337s 6、 夾具設(shè)計 本次設(shè)計的夾具為第七道工序——鉆2—M12螺紋底孔。 1、 確定設(shè)計方案 本設(shè)計是設(shè)計連桿蓋零件的夾具,連桿蓋屬于盤形零件,故使用鉆床的固定式。本設(shè)計連桿蓋是屬于盤形零件,應(yīng)該使用大端面底面和側(cè)面定位方式。當(dāng)加工一側(cè)的螺紋孔時,另一側(cè)的螺紋孔應(yīng)采用壓板壓緊從而固定住零件,是加工可靠準(zhǔn)確,一邊加工好后換另一邊。 由于設(shè)計的夾具是關(guān)于鉆φ10的圓孔,所以使用鉆套,以便引導(dǎo)麻花鉆定位,從而保證螺紋孔不會偏離軸線。再用定位螺釘固定上壓壓板,下部用臺虎鉗夾緊固定。用立式鉆床依次鉆10個孔。夾緊機構(gòu)應(yīng)保證工件夾緊可靠、安全、不破壞工件的定位及夾壓表面的精度和粗糙度。在設(shè)計夾緊裝置時必須合理選擇夾緊力的方向和作用點,必要時還應(yīng)進行夾緊力的估算。 2、 計算夾緊力 在確定夾緊力的大小時,為簡化計算,通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力、夾緊力(大型工件還應(yīng)考慮重力、慣性力等)的作用情況,找出加工過程中夾緊最大的受力狀態(tài),按靜力平衡原理計算出理論夾緊力,最后再乘以安全系數(shù),即 Fwk=KFw 式中:Fwk——實際夾緊力、 Fw——計算出的理論夾緊力、K——安全系數(shù)。粗加工時取2.5~3。 由于本設(shè)計使用的是鉆床鉆孔,所以將算出切削扭矩M. M=CMD0XMfYMKM0.001 =333.54201.920.80.870.001 ≈300(Nm) 夾緊裝置的設(shè)計實際上是一個綜合性的問題,確定夾緊力的大小、方向和作用點時,必須全面考慮工件的結(jié)構(gòu)、工藝方法、定位元件的結(jié)構(gòu)與布置等因素。要求夾緊裝置動作迅速,操作安全省力,結(jié)構(gòu)簡單、易于制造并且體積小、剛度好,有足夠的夾緊行程和裝卸工件的間隙。 夾緊力基本計算公式為: W=QL/[tan(α+φ1)(d/2)+r(tanφ2)] 式中:d——螺紋中徑 r——螺桿下端與工件的當(dāng)量摩擦半徑。 對于鉆夾具應(yīng)正確地選擇鉆套的型式和結(jié)構(gòu)尺寸,對于銑床夾具合理地設(shè)置對刀裝置,而鏜夾具則應(yīng)合理地選擇鏜套類型和鏜模導(dǎo)向的布置方式。表3-49到表3-62可供參考。 3、 定位精度分析 工件的定位方式只要取決于工件的加工要求和定位基準(zhǔn)的形狀、尺寸。分析加工工序的技術(shù)要求和定位基準(zhǔn)選擇的合理性,遵循六點定位原則,按定位可靠、結(jié)構(gòu)簡單的原則,確定定位方式。常見的定位方式有平面定位,內(nèi)孔定位,外圓定位和組合表面定位等。在確定了工件的定位方式后,即可根據(jù)定位基準(zhǔn)面的形狀,選取相應(yīng)的定位元件及結(jié)構(gòu)。 為滿足加工精度要求,夾具本身應(yīng)有較高的精度。由于目前分析計算方法不夠完善,因此夾具的有關(guān)公差仍按經(jīng)驗來確定。 參 考 文 獻 【1】劉登平主編《機械制造工藝及機床夾具設(shè)計》北京理工大學(xué)出版社 【2】 李華主編 《機械制造技術(shù)》高等教育出版社出 【3】 鄒青主編 《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》機械工業(yè)出版社 【4】 李益民主編《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》機械工業(yè)出版社 【5】 馬霄主編《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》北京理工大學(xué)出版社 【6】孟少農(nóng)主編《機械加工工藝手冊.》機械工業(yè)出版社 【7】劉友才,肖繼德主編 .《機床夾具設(shè)計》.機械工業(yè)版社 【8】薛源順主編《機床夾具設(shè)計》機械工業(yè)出版- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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