机械制造课程设计说明书《连杆体》.docx

编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共31页第 1 页 共 31 页课程设计任务书课程设计任务书机械制造技术课程设计任务书1、设计题目：设计下表选定零件的机械加工工艺规程及指定关键工序的专用机床夹具。A A 转速器盘B B 气门摇杆座C C 尾座体D D 油阀座E E 输出轴F F 连接座G G 杠杆H H 推动架I I 连杆体J J 连杆盖K K 操纵阀L L 填料箱盖M M 换档叉N N 左支座O O 轴承外壳2、设计要求：熟练使用计算机辅助（软件自选），独立完成（1）毛坯图、零件毛坯合图各一张（3 或 4 号图）（2）关键工序机械加工工艺规程卡片一张（4 号图）（3）指定工序夹具装配图一张（2 或 3 号图）（4）夹具部分零件图 12 张（图幅自定）（5）设计说明书（一份）（6）夹具 3D 效果图一张（4 号图）以上均需输出，以书面交作业，不收软盘。3、原始资料：零件图样一张（参见课程设计指导书及习题Page5266）；生产纲领为 6000 件/年。所使用机床等根据需要自选，以通用机床为主。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页 共31页第 2 页 共 31 页目录目录序言.4PART1 工艺设计.4第 1 章零件的分析.51.1 零件的作用.51.2 零件的工艺分析.61.3 零件的生产类型.7第 2 章毛坯的制造.72.1 确定毛坯的制造形式.72.1.1 选择毛坯公差等级.82.1.2 铸件收缩率.82.1.3 起模斜度.82.1.4 选择浇注系统类型.82.1.5 确定内浇道在铸件上的位置.82.1.6 确定直浇道的位置和高度.92.2 各加工表面总余量.92.3 根据加工余量绘毛坯图.10第 3 章制定工艺路线.103.1 定位基准的选择.103.2 各表面加工方法.113.2.1 结合面.113.2.2 凹槽面.123.2.3 螺栓孔.123.2.4 轴瓦锁止口.123.2.5 端面.123.2.6 大头中心孔.123.3 拟定工艺路线.133.4 工艺方案的比较与分析.143.5 选择加工设备与工艺装备.153.5.1 选择机床根据不同的工序选择机床.153.5.2 选择刀具.16第 4 章机械加工工序设计.174.1 加工余量、工序尺寸及公差的确定.174.1.1 加工余量的确定.174.1.2 工序尺寸与公差的确定.174.2 切削用量及其基本时间的确定.184.2.1 工序二切削用量及其基本时间的确定.184.2.1.1 工序和刀具.184.2.1.2确定每齿进给量 fz.184.2.1.3 选择铣刀磨钝标准和耐用度.19编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页 共31页第 3 页 共 31 页4.2.1.4 确定切削速度和工作台每分钟进给量.194.2.1.5 基本时间.194.2.2 工序三切削用量及其基本时间的确定.204.2.2.1 切削用量.204.2.2.2 选择铣刀磨钝标准和耐用度.204.2.2.3确定切削速度和工作台每分钟进给量.204.2.2.4 基本时间.214.2.3 工序五切削用量及其基本时间的确定.214.2.3.1 钻孔切削用量.214.2.3.2 钻孔基本时间的确定.214.2.3.3 扩孔切削用量.214.2.4 工序八切削用量及其基本时间的确定.224.2.4.1 铣轴瓦锁止口，保证止口加工深度尺寸为 2.5mm.224.2.4.2 切削工时.22PART2 夹具设计.221 问题的提出.222 定位基准和定位方案.233 装夹方案的选择.234 切削力的计算.245 夹紧力的计算.256 定位误差分析.25结论.26课程设计总结.27参考文献.28附表 1机械加工工艺过程卡片.29编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页 共31页第 4 页 共 31 页序言序言机械制造工艺学课程设计是我们学习完大学阶段的机械类基础和技术基础课以及专业课程之后的一个综合课程，它是将设计和制造知识有机的结合，并融合现阶段机械制造业的实际生产情况和较先进成熟的制造技术的应用，而进行的一次理论联系实际的训练，通过本课程的训练，将有助于我们对所学知识的理解；是在学完了机械制造工艺学的理论课程之后，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能够综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。PART1PART1 工艺设计工艺设计编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页 共31页第 5 页 共 31 页第第 1 章章零件的分析零件的分析1.11.1 零件的作用零件的作用连杆是柴油机的重要零件之一。连杆体与连杆盖通过螺栓连接成为一整体，其大头孔与曲轴相连接，将作用于活塞的气体膨胀压力传给曲轴，又受曲轴而带动活塞压缩汽缸中的气体。连杆的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴.所以,连杆除上下运动外,还左右摆动作复杂的平面运动.连杆工作时,主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷,要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度.同时,由于连杆既是传力零件,又是运动件,不能单靠加大连杆尺寸来提高其承载能力,须综合材料选用、结构设计、热处理及表面强化等因素来确保连杆的可靠性。零件图如下所示：编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第6页 共31页第 6 页 共 31 页图 1-1零件图1.1.2 2 零件的工艺分析零件的工艺分析连杆体要求加工的平面有结合面、轴瓦锁止口、螺栓孔、大头中心孔、凹槽编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第7页 共31页第 7 页 共 31 页以及端面。其中，零件的大头中心孔和凹槽面粗糙度较低且精度要求较高，为主加工面，需要进行较精密的加工过程，其余为次加工面，没有必要进行精密加工。根据各面的粗糙度和公差等级确定不同的加工方式。1.31.3 零件的生产类型零件的生产类型依据设计题目知：年生产量为 6000 件；结合生产实际，备品率和废品率分别取和，代入 N=Q(1+%+%)，得年生产纲领（）件年其属轻型零件，生产类型为大量生产。第第 2 章章毛坯的制造毛坯的制造2.12.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式零件材料为 QT450-100。连杆的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴。所以连杆除上下运动外还左右摆动作复杂的平面运动连杆工作时主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度同时由于连杆既是传力零件又是运动件不能单靠加大连杆尺寸来提高其承载能力须综合材料选用、结构设计、热处理及表面强化等因素来确保连杆的可靠性由于零件年产量为 6660 件，已达大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用铸造成型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第8页 共31页第 8 页 共 31 页2.1.1 选择毛坯公差等级查文献2表 3.28。这种铸件的尺寸公差 CT 为 7-9 级，加工余量 RMA 为 F级。2.1.22.1.2 铸件收缩率铸件收缩率查文献3表 3.3-7 查得球墨铸铁收缩率为自由收缩 0.90.11，受阻收缩0.60.8由于零件为简单厚实铸件视为自由收缩，取收缩率 K=1.0%式中：Lm-模样的工作面尺寸。Lg-铸件的尺寸。2.1.32.1.3 起模斜度起模斜度为了方便起模，在模样、芯盒的出模方向要有一点的斜度，以免损坏型砂或砂芯。JB/T5015-91 中得起模斜度为 1：30。2.1.42.1.4 选择浇注系统类型选择浇注系统类型由于铸件为较小也不易氧化，故采用封闭式浇注系统。该系统具有较好的阻渣能力，可防止金属液卷入气体，消耗金属少，清理方便。2.1.52.1.5 确定内浇道在铸件上的位置确定内浇道在铸件上的位置采用底注浇注系统。其优点有：内浇道基本上在淹没状态下工作，充型平稳，可避免金属液发生激溅、氧化及由此形成的铸件缺陷。%100LgLgLmK编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第9页 共31页第 9 页 共 31 页2.1.62.1.6 确定直浇道的位置和高度确定直浇道的位置和高度图 2-1直流交道图查文献6表 3 铸件壁厚用一个直浇道浇注。查得压力角取7HmLtg600*tg7=73.7由参考文献1中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。2.22.2 各加工表面总余量各加工表面总余量加工表面基 本 尺 寸（mm）加工余量等级加工 余量数值（mm）说明结合面28F2.5顶面降 1 级，单侧加工（取上行数据）端面43F2.0双侧加工81mm 孔80F2.0孔降 1 级，双侧加工表 2-1 加工表面总余量由参考文献1表 2.3-9 可得铸件主要尺寸的公差，如表 2-2 所示。主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差 CT结合面282.530.51.8端面轮廓尺寸432.0+2.0472.081mm 孔812.0+2.0772.2表 2-2主要毛坯尺寸及公差（mm）编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第10页 共31页第 10 页 共 31 页2.2.3 3 根据加工余量绘毛坯图根据加工余量绘毛坯图图 2-2 毛坯图第第 3 章章制定工艺路线制定工艺路线3.13.1 定位基准的选择定位基准的选择精基准的选择：连杆的结合既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现箱体零件“一面两孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，结合面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。粗基准的选择：按照有关粗基准的选择原则，当零件有不同加工表面时，应编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第11页 共31页第 11 页 共 31 页以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。现选取两个未铸造孔12.5孔的下表面，R12 外圆的圆弧不加工外轮廓表面作为基准，此外还应能保证定位准确、夹紧可靠。最先进行机械加工的表面是精基准面-结合面。方案一方案一用两支承钉支撑两个未铸造孔12.5 孔的下表面，限制 Z 的移动和 X 的旋转这两个自由度；用对活动动 V 型块夹紧 R12 的外圆表面，限制 Y、X 的移动 Z、Y 的旋转这四个自由度。用粗铣的方式加工连杆体结合面。以上端面为基准，对12.5 孔的加工是先钻孔再扩孔，然进行与连杆盖配对加工其它孔和端面。方案二方案二用两支承钉支撑连杆体的下表面，并预留出12.5 孔的位置，限制 Z 的移动和 X 的旋转这两个自由度；用对活动动 V 型块夹紧 R12 的外圆表面，限制Y、X 的移动，Z、Y 的旋转这四个自由度。以粗铣的方式加工连杆体结合面，以先钻孔后扩孔的方式加工12.5 的孔和前后端面。对于方案二：这样加工，虽然减少了几次装夹，可减少装夹辅助时间。但是以初基准面加工12.5 的孔和前后端面，会产生较大误差，不能保证钻孔时孔与结合面的垂直度。且装夹时需预留12.5 孔的位置，反而增加了装夹难度，同时使装夹工具复杂化，降低了工作效率。方案一：完全克服了方案存在的缺点，减小了加工误差，降低了对工人技术的要求和工人的劳动强度，使制造夹具的成本降低了。同时也大大提高了加工效率，提高了效益。3.23.2 各表面加工方法各表面加工方法3 3.2 2.1.1 结合面结合面未选定公差等级，根据 GB1800-79 规定其公差等级，按 IT13 加工，表面粗糙度为 Ra=6.3m,故用粗铣或粗刨，即可达到要求。但因刨加工时是单行程加工，返回时不加工，只适合工件较长而窄的情况，而铣加工是连续切削，铣比刨效率高，故选用铣加工。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第12页 共31页第 12 页 共 31 页3.2.2 凹槽面公差等级为 IT10，表面粗糙度为 Ra=1.6 m,应采用粗铣，半精铣、精铣或者粗刨、半精刨、精刨，才可达到要求。但因刨加工时是单行程加工，返回时不加工，只适合工件较长而窄的情况，而铣加工是连续切削，铣比刨效率高，故选用铣加工。3 3.2 2.3.3 螺栓孔螺栓孔未选定公差等级，根据 GB1800-79 规定其公差等级，按 IT13 加工，表面粗糙度为 Ra=6.3m,采用钻、扩即可满足要求。3 3.2 2.4.4 轴瓦锁止口轴瓦锁止口曲面未注公差等级，根据 GB1800-79 规定其公差等级，按 IT13 加工，表面粗糙度为 Ra=6.3m；两侧平面公差等级为 IT11，未注明表面粗糙度，采用粗铣或者粗刨即可。但因刨加工时是单行程加工，返回时不加工，只适合工件较长而窄的情况，而铣加工是连续切削，铣比刨效率高，故选用铣加工。3.2.5 端面公差等级为 IT12，表面粗糙度为 Ra=3.2 m,采用粗铣、半精铣或者粗刨、半精刨可达到要求。但因刨加工时是单行程加工，返回时不加工，只适合工件较长而窄的情况，而铣加工是连续切削，铣比刨效率高，故选用铣加工。3 3.2 2.6.6 大头中心孔大头中心孔公差等级为 IT6，表面粗糙度为 Ra=1.6 m,采用精镗后，公差等级为 IT7-9不能满足要求，必须采用磨削加工，而精磨后，公差等级为 IT6-7，符合加工要求，故采用粗镗，半精镗，粗磨，精磨。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第13页 共31页第 13 页 共 31 页3.33.3 拟定工艺路线拟定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。机械加工顺序的安排一般应：先粗后精，先面后孔，先主后次，基面先行，热处理按段穿插，检验按需安排。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案一工艺路线方案一工序粗铣结合面；工序粗铣、半精铣、精铣凹槽面；工序钻、扩至图样尺寸并锪12.5 的沉孔；工序粗铣连杆体前后两端面，留足余量；工序钳将连杆体与连杆盖用螺栓锁紧；工序粗镗、半精镗81 的孔、并倒角；工序半精铣连杆体两端面；工序精镗81 的孔；工序粗铣轴瓦锁止口；工序检查工艺路线方案二工艺路线方案二工序粗铣连杆体结合面；粗铣连杆体两端面，留足余量；钻12.5孔（不到尺寸）；扩12.5 的孔至图样尺寸，锪21.5 沉孔；工序粗铣、半精铣、精铣连杆体凹槽面；工序用螺栓将连体与连杆盖锁紧；工序粗镗、半精镗81 的孔、并倒角；工序半精铣连杆体两端，至图上规定尺寸；工序粗铣轴瓦锁止口；工序粗磨、精磨81 的孔；编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第14页 共31页第 14 页 共 31 页工序检查。3.43.4 工艺方案的比较与分析工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工连杆体结合面，然后以此为基准面，加工凹槽面，然后进行钻孔加工，接着与连杆盖配对锁紧进行其它的加工。方案二与方案一加工结合面是相同的，但是明显不同的是钻孔和铣前后端面的顺序和定位方法。两相对比，方案一的设计优于方案二，以精基准面加工12.5孔，使在一定的加工设备和加工条件下加工误差降到最小，减少废品。但是方案也二不是完全没有优点，方案二的工序、工序就比方案一的优越，将精加工安排在最后，可以避免因为粗加工对精度的影响。综合考虑，保留方案一的优点，改进方案二的缺点。具体工艺如下：工序粗铣结合面；工序粗铣、半精铣、精铣凹槽面；工序钻、扩至图样尺寸并锪12.5 的沉孔；工序粗铣、半精铣前后两端面，留足余量；工序钳，将连杆体与连杆盖用螺栓锁紧；工序用螺栓将连体与连杆盖锁紧；工序粗镗、半精镗81 的孔、并倒角；工序铣轴瓦锁止口；工序粗磨、精磨81 的孔；工序检查。以上加工方案大致看来还是合理的。但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题。从上述工艺过程来看，很多的地方没有将粗、精加工分开，有点显得不太合理。但是考虑本生产的实际条件，经济加工精度的要求，同时该生产是大批量生产，要求叫高的生产率，工序的粗精就不分开。根据工序集中原则，使每个工序中包含尽可能多的工步内容，使总的工序数目减少，夹具的数目和装夹的次数减少。节省装夹的时间，大大提高了生产效率，也可以减少因装夹不正确产生的装夹误差。因此工序改为粗铣凹槽、编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第15页 共31页第 15 页 共 31 页粗铣两端面。同时将工序、工序的粗精分开。另外，在上述方案中没有任何热处理方式，对于铸件来说，这是不合理的。因为铸造出来的毛坯还存在一些残余应力和缺陷，只有通过热处理方式才能消除。因而，添加调质处理，改善上述存在的缺点。因此，最后的加工路线确定如下：工序调质工序粗铣连杆体结合面工序粗铣凹槽，粗铣连杆体两端面工序半精铣、精铣凹槽工序钻并扩12.5 的两孔；锪沉头孔工序用螺栓将连体与连杆盖锁紧工序用芯轴定位，粗镗、半精镗81 的孔，并倒角工序粗铣轴瓦锁止口工序半精铣连杆体两端面工序粗磨81 的大头孔工序精磨81 的大头孔工序检验、入库以上工艺过程见附说明书后的工艺卡片与图纸部分。3.53.5 选择加工设备与工艺装备选择加工设备与工艺装备3.53.5.1.1 选择机床选择机床根据不同的工序选择机床根据不同的工序选择机床工序、是粗铣。各工序的工步数不多，成批生产不要求和高的生产率，故选用立式铣床就来满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用常用 X5020A 型铣床即可。工序在凸台上钻两个12.5 的孔，位置要求不是很高，故可选用 Z525 型号立式钻床。工序是半精铣、精铣凹槽面，精度要求较高，故可选用 X5032 型铣床。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第16页 共31页第 16 页 共 31 页工序是镗连杆体81 大头孔，粗镗、半精镗精度要求不高可选用 CA6140卧式车床，半精镗时采用 C616A 型卧式车床。工序是粗磨采用 M2116A 型内圆磨床；工序是精磨，精磨时精度要求比较高为 IT6 级，粗糙度值为 Ra1.6,可选用 M6020B 万能磨床。工序是粗铣轴瓦锁止口，精度要求不是很高，选用常用的 X5020A 型铣床即可。3.53.5.2.2 选择刀具选择刀具根据不同的工序选择刀具1、结合面和前后端面最大尺寸为 134mm，铣刀按文献2选高速钢错齿三面刃铣刀（GB/T1118-85），D=160mm，d=40mm，L=12mm，Z=24。凹槽面宽小于 10mm，深度为 3.5mm，铣刀按文献2选直柄立铣刀（GB/T1110-85），D=12mm，L=83mm，Z=3（粗铣），Z=4（半精铣），Z=5（精铣）。轴瓦锁止口选用圆角铣刀（GB/T6122-85），R=25mm，L=28mm，Z=10。2、镗刀的选择，在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金镗刀。加工钢质零件采用 YT 类硬质合金，查文献3，粗加工用 YT5，半精加工用 YT15,精加 工 用 YT30。为 提 高 生 产 率 及 经 济 性，应 选 用 可 转 位 车 刀(GB5343.1-1985,GB5343.2-1985).3、钻12.5 的孔时，查文献3表 10.8-3 选用直柄麻花钻(GB/T6135.3-1996),扩孔采用直柄扩孔钻（GB/T1141-1984）。4、磨81 大头孔，选择内圆磨的砂轮，查文献3表 13.8-1 选用平形砂轮代号 P。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第17页 共31页第 17 页 共 31 页第第 4 章章机械加工工序设计机械加工工序设计4.14.1 加工余量、工序尺寸及公差的确定加工余量、工序尺寸及公差的确定4.14.1.1.1 加工余量的确定加工余量的确定加工余量的确定采用查表法，主要以工厂生产实践和实验研究积累经验所制成的手册和表格为基础，并结合实际加工情况加工纠正确定加工余量。查文献1表 2.3-59 查得各端面的加工表面的工序余量。粗加工工序余量由总余量减去后续各半精加工和精加工的工序余量之和而求得。4.1.24.1.2 工序尺寸与公差的确定工序尺寸与公差的确定大头孔加工工序的分析：精磨后工序基本尺寸为 81mm，其他各工序其本尺寸依次为：粗磨80.9mm-0.3mm=80.6mm半精镗80.6mm-1.5mm=79.1mm粗镗79.1mm-2.1mm=77mm确定各工序的加工精度和表面粗糙度并汇于下表中：加工表面工序名称工序间余量/mm工序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度/m结合面粗铣2.5h13（0.330）Ra6.32828.30-0.33毛坯-28+2.5=30.530.51.5凹槽面精铣0.1h8（0.0180）Ra1.63.53.50-0.05半精铣0.3h11（0.0750）Ra6.33.5-0.1=3.43.40-0.075粗铣3.1h13（0.180）Ra12.53.4-0.3=3.13.10-0.18毛坯3.1-3.1=0编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第18页 共31页第 18 页 共 31 页表 4-1 各工序的加工精度和表面粗糙度4.24.2 切削用量及其基本时间的确定切削用量及其基本时间的确定4.2.14.2.1 工序二切削用量及其基本时间的确定工序二切削用量及其基本时间的确定4 4.2 2.1.11.1 工序和刀具工序和刀具本工序为粗铣大端结合面，所选用刀具为高速钢错齿三面刃铣刀（GB/T1118-85），D=160mm，d=40mm，L=12mm，Z=24。4 4.2 2.1.21.2确定每齿进给量 fz z由文献2表 9.4-1 知道 X5020A 型立式铣床的功率为 3KW，工艺系统刚性为中等，细齿盘铣刀加工铸铁，查得铣削进给量fa=0.150.30mm/z。现取fa=0.20mm/z.两端面半精铣0.6h11（0.160）Ra3.243430-0.16粗铣3.4h13（0.390）Ra12.543+0.6=43.643.60-0.39毛坯43.6+3.4=47471.512.5孔扩1.5h12（0.180）Ra6.312.512.50.180钻11h13（0.270）Ra12.512.5-1.5=11110.270毛坯11-11=081大头孔精磨0.1h6（0.0210）Ra0.881810。0210粗磨0.3h8（0.0540）Ra3.281-0.1=80.980.90.0540半精镗1.5h11（0.220）Ra6.380.9-0.3=80.680.60.220粗镗2.1h12（0.300）Ra12.580.6-1.5=79.179.10.300毛坯79.1-2.1=77771.5轴瓦锁止口粗铣2.5h13（0.140）Ra6.32.52.50.140毛坯2.5-2.5=0编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第19页 共31页第 19 页 共 31 页4 4.2 2.1.31.3 选择铣刀磨钝标准和耐用度选择铣刀磨钝标准和耐用度由文献2表 9.4-7 查得铣刀刀齿后到刀面最大磨损量为 0.15mm,耐用度T=150min。4 4.2 2.1.41.4 确定切削速度和工作台每分钟进给量确定切削速度和工作台每分钟进给量根据文献29-105 的公式计算：vpuwyfxpmqvkzaaaTdCvvvvv0v 查文献2表 9.4-7、表 9.4-8、表 9.4-11 可得式中CV=40，qv=0.2，Xv=0.1，yv=0.4，Uv=0.5，Pv=0.1，m=0.15，T=150，vk=0.94 且pa为铣削深度即工件铣削面宽度为 57mm，wa为铣削宽度即工件加工余量为 2.5mm，fa=0.20mm/z.V=30.2m/min=0.5m/sn=dv1000=60.1r/min，此为铣刀工作时的最大速度。根据 X5020A 型铣床主轴转速表，选择n=40r/min实际切削速度 v=0.33m/s工作台每分钟进给量为 a=faZn=192mm/min，因 X5020A 型立式铣床工作台进给量级数为无极，此计算结果为实际结果。4 4.2 2.1.51.5 基本时间基本时间根据文献2表 9.2-7，三面铣刀铣平面的基本时间为T=al式中 l=47,T=0.24min=14.69s编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第20页 共31页第 20 页 共 31 页4.2.24.2.2 工序三切削用量及其基本时间的确定工序三切削用量及其基本时间的确定4 4.2.2.2.12.1 切削用量切削用量本工序为粗铣上端槽，所选用刀具为直柄立铣刀（GB/T1110-85），D=12mm，L=83mm，Z=3（粗铣），Z=4（半精铣），Z=5（精铣）。由文献2表 9.4-1 知道X5020A 型铣床的功率为 3KW，工艺系统刚性为中等，细齿盘铣刀加工铸铁，查得 fz=0.150.30mm/z。现取 fz=0.20mm/z.4 4.2.2.2.22.2 选择铣刀磨钝标准和耐用度选择铣刀磨钝标准和耐用度由文献2表9.4-7查得铣刀刀齿后到刀面最大磨损量为0.200.25mm,耐用度T=180mi n。4 4.2.2.2.32.3确定切削速度和工作台每分钟进给量根据文献29-105 的公式计算：vpuwyfxpmqvkzaaaTdCvvvvv0v 查文献2表 9.4-7、表 9.4-8、表 9.4-11 可得式中CV=40，qv=0.2，Xv=0.1，yv=0.4，Uv=0.5，Pv=0.1，m=0.15，T=150，vk=0.94V=24.2m/minn=dv1000=38.5r/min根据 X5020A 型铣床主轴转速表，查文献2表 9.2-9 选择实际切削速度 v=23.6mm/s工作台每分钟进给粮为 a=faZn=1 n=37.5r/min=80mm/min根据 X5020A 型铣床主轴转速表，查文献2表 9.2-40 选择a=150mm/min,则实际的每齿进给量为fa=0.17m/zm编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第21页 共31页第 21 页 共 31 页4 4.2.2.2.42.4 基本时间根据文献2表 9.2-7，三面铣刀铣平面的基本时间为T=a21lll)2/sin(2DT式中 l=43,l1=82,l2=2,T=0.85min=51s4.2.34.2.3 工序五切削用量及其基本时间的确定工序五切削用量及其基本时间的确定4.2.3.1 钻孔切削用量确定进给量 f本工序为钻孔，刀具为直柄麻花钻，钻头直径 d0=18，HBS200,根据文献3表 5-127，f=0.610.75,本孔加工要绞，f=0.61/20.75/2,根据1表 4.2-16，Z525 型号立式钻床的进给量取 f=0.36.确定切削速度 v查文献63.1，v=35m/min 则 n=100035/(18)=619r/min根据文献1表 4.2-15 取 n=545r/min 则实际速度 v=30.8m/min4.2.3.2 钻孔基本时间的确定T=fn21llll=43,l1=(D/2)ctgkr+(12)=90.6+(12)=7l2=0T=0.25min=15.29s4.2.3.3 扩孔切削用量确定进给量 f本工序为扩孔，f=（1.21.8）f钻,=（1.21.8）0.36=0.4320.648 根据1表4.2-16，进给量取 f=0.48mm/r确定切削速度 vv=(1/21/3)v钻=17.519.6m/min编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第22页 共31页第 22 页 共 31 页则 n=186.6281.5 根据文献1表 4.2-15 取 n=272r/min实际速度 v=16.9m/min基本时间的确定根据文献1表 6.2-5T=fn21llll=43,l1=(D-d/2)ctgkr+(12)=(19.8-18)ctg59o+(12)=2l2=4T=22s4.2.44.2.4工序八切削用量及其基本时间的确定工序八切削用量及其基本时间的确定4.2.4.1 铣轴瓦锁止口，保证止口加工深度尺寸为 2.5mm每齿进给量 fz=0.08mm/z,切削速度：参考有关手册，确定 ve=23m/min,采用圆角铣刀（GB/T6122-85），R=25mm，L=28mm，Z=10，查参考文献1dw=50，齿数 z=10，机床选用 X5020A 型铣床。根据机床使用说明书，取nw=50r/min.故实际切削速度为 v=dwnw/1000=3.145050/1000=7.85m/min当 nw=50r/min 时，工作台的每分钟进给量 a=fanw=0.081450=56mm/min查机床说明书，选择fa=63mm/min.4.2.4.2 切削工时进给长度 l=2.5mmTm=3.3/63=0.052minPART2PART2 夹具设计夹具设计1 问题的提出问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具进行各个工序的加工。经过同组成员协商，决定由本人设计第道工序粗铣大端结合面的铣床夹具。本夹具将用于 X5020A 型铣床，刀具为高速钢错齿三面刃编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第23页 共31页第 23 页 共 31 页铣刀（GB/T1118-85），D=160mm，d=40mm，L=12mm，Z=24。本夹具主要用来粗铣结合面，在次道工序之前未进行任何加工。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产效率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题但是也保证的一个因素。2 定位基准和定位方案定位基准和定位方案由零件图可知，应以不加工的圆柱凸台下表面和外圆表面为粗基准，结合面为未标注加工公差要求，根据GB1800-79规定其公差等，按IT13加工，Ra=6.3um，加工相对宽松。用两支承板支撑连杆体圆柱凸台下表面，限制 Z 的移动 X 的旋转 Y 的旋转这三个自由度；用一压板压紧81 大头孔底部，限制 Y 的移动和 Z的旋转，零件在 X 的移动方向未限制,但不会影响加工过程。3 装夹方案的选择装夹方案的选择方案一：用两块支承板定位 R12 圆柱体外圆下端面，用一压板压紧压紧81 大头孔底部，一次装夹加工一个工件。方案二：两连杆体毛坯件沿大头孔轴向放置，用两块较长支承板定位两工件定位 R12 圆柱体外圆下端面，用一压板压紧压紧81 大头孔底部，一次装夹加工两个工件。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第24页 共31页第 24 页 共 31 页3-1 夹具定位原理图方案比较：两方案的装夹都能保证加工精度的要求，但是方案一中由一个压板压紧一个工件，在设计压板时结构较复杂。方案二中用一个压板压紧两毛胚件使，可利用两工件的相互位置关系，在长条形压板中间开孔，用一个螺钉将压板和工件固定在夹具座上，使夹具结构更简单。而且，在一次安装完成两个工件的加工，可减少装夹时间和对刀时间，从而大大提高了生产效率，降低了生产成本，故选择方案二的装夹方案。4 切削力的计算切削力的计算刀具：高速钢错齿三面刃铣刀（GB/T1118-85），D=160mm，d=40mm，L=12mm，Z=24。根据文献29-105 的公式计算：zFFFFFFw0FznFkdzaaaCquwyfxp查文献2表 9.4-10 可知式中FC=294，Fx=1.0，Fy=0.65，Fu=0.83，od=160，Fw=0，Fq=0.83，z=24；且pa为铣削深度即工件铣削面宽度为 57mm，wa为铣削宽度即工件加工余量为 2.5mm，fa=0.20mm/z.查文献2表 9.4-10 可知zFk=0.94编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第25页 共31页第 25 页 共 31 页zF=446.1(N)查文献2表 9.2-26 可知=20F=zFsin=152.5NF=zFcos=419.2N在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。其中：0K为基本安全系数 1.5；1K为加工性质系数 1.1；2K为刀具钝化系数 1.1；3K为断续切削系数 1.1。F=0K1K2K3KzF=1.51.11.11.1446.1=890.7（N）5 夹紧力的计算夹紧力的计算夹紧力kW=W*K式中kW：实际所需的夹紧力（N）；W：在一定条件下，由静力平衡计算出的理论夹紧力（N）；K：安全系数。0K：考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数 取 K0=1.21.51K：加工性质，粗加工取K1=1.22K：刀具钝化程度K2=1.01.93K：切削特点，连续切削取K3=1.04K：夹紧力的稳定性，手动夹紧K4=1.35K：手动夹紧时的手柄位置，操作方便取K5=1.06K：仅有力矩使工作回转时工件与支承面的接触情况，接触点确定取K6=1.0K=0K*1K*2K*3K*4K*5K*6K=1.3*1.2*1.0*1.0*1.3*1.0*1.0=2.028kW=604.7N6 定位误差分析定位误差分析此道工序为平面支承定位，且工序基准与定位基准重合，可认为基准位移误差为零，故定位误差为零。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第26页 共31页第 26 页 共 31 页结结论论根据生产纲领的要求，本工件为大量生产，为提高生产效率，提高经济效益，针对连杆体结合面的加工，我设计了铣削连杆体结合面的专用铣床夹具。用两支承板支撑连杆体圆柱凸台下表面，限制 Z 的移动 X 的旋转 Y 的旋转这三个自由度；用一压板压紧81 大头孔底部，限制 Y 的移动和 Z 的旋转，零件在 X 的移动方向未限制,但不会影响加工过程。首先将夹具体正确安装在铣床的工作台上然后开始夹具及工件的安装。将工件定位