连杆零件加工工艺规程及专用铣床夹具的设计.docx
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1、湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文第一章 连杆零件机械加工工艺规程的编制第一节 计算生产纲领,确定生产类型一、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,它打算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。N=Qn1+a%1+b%依据教材中生产纲领与生产类型及产品大小和简单程度的关系,确定其生产类型。如图,为某产品上的一个连杆零件。该产品年产量为 5000 台。设其备品率为 25%,机械加工废品率为 0.2%,每台产品中该零件的数量为 1 件,现制定该连杆零件的机械加工工艺规程。N=Qn1+a%1+b%=5
2、000*1*1+25%1+0.2%=6262.5 件/年连杆零件的年产量为 6262.5 件,现该产品属于轻型机械,依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。连杆零件工件图大量生产的工艺特征:- 10 -(1) 零件的互换性:具有广泛的互换性,少数装配精度较高处,承受分组装配法和调整法。(2) 毛坯的制造方法和加工余:广泛承受金属模机器造型,模锻或其他商效方法。毛坯精度高,加工余量小。(3) 机床设备及其布置形式:广泛承受商效专用机床及自动机床,按流水线和自动排列设备。(4) 工艺装备:广泛承受高效夹具,复合刀具,专用量具或自动检验装置,靠调整法到达精度要求。(5)
3、 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。(6) 工艺文件:有工艺过程卡或工序卡,关键工序要调整卡和检验卡。(7) 本钱:较低。(8) 生产率:高。(9) 工人劳动条件:较好。一、零件的分析其次节 零件的分析(1) 加工外表的尺寸精度和外形精度。(2) 主要加工外表之间的相互位置精度。(3) 加工外表的粗糙度及其他方面的外表质量要求。(4) 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 14H8mm 要求 Ra1.6 m 比较高,需要绞孔。本零件的两大小头孔的加工并不困难。依据零件的技术要求,其大小头孔的两中心的平行度要求
4、比较高,达 0.08mm,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。二、选择毛坯及毛坯制造方法(1) 依据零件用途确定毛坯类型。(2) 依据批量生产纲领确定毛坯制造方法。(3)依据手册查定外表加工余量及余量公差。依据技术要求,零件材料为 ZG310570,即铸造碳钢。主要化学成分 W%CSiMnPS不大于0.400.50 0.900.04 0.04主要特性有较好强度、塑性、焊接、性能尚好。用途举例轨刚机架模具、箱体、缸体连杆、曲
5、轴等。正火或退火温度870890回火温度620680热处理机械性能bN/mm570 sN/mm310 s%15 %21 kJ/cm30按 GB/T56131995 规定,铸钢牌号用“铸”和“钢”两字汉语拼音首位字母“ZG”后加工两组数字表示,第一组数字表示屈服点的最低值,其次组数字表示抗拉强度的最低值。ZG310570 表示 s310MPa, B570MPa 的铸钢。铸造碳钢的碳质量分数一般为 0.15%0.6%,其铸造性能比铸造铁差,但力学性能比铸造铁好。主要用于制造外形简单,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,例如汽车的变速箱壳,机车车辆的车销和联轴器等。铸造碳
6、钢的牌号,化学成分,力学性能见表毛坯的制造方法:依据毛坯的材料,生产类型,生产纲领及零件的简单程度,毛坯可承受模锻成型。零件并不简单,因此毛坯可以与零件的外形尽量接近。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 3mm,毛坯尺寸可以通过加工余量确定。选择毛坯模锻的主要依据:模锻可锻造外形简单的毛坯,尺寸精度较高,尺寸偏差 0.1mm0.2mm,外表粗糙度 Ra 为 12.5 m,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。锻件加工外表直线度,平面度公差。模锻件长度为 160mm,热处理为调质时,直线度和平面度公差
7、的一般级为1.1mm,周密度为 0.7mm。一、定位基面的选择第三节 工艺规程设计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:(1) 以哪一个外表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当地进展?(2) 为加工上述精基面或统一基准,应承受哪一个外表作为粗基面?(3) 是否有个别工序为了特别的加工要求,需要承受统一基准以外的精基面? 精基面的选择:依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,即在可能的状况下,应尽量
8、选择加工外表的设计基准为定位基准。在连杆机械加工工艺过程中,大局部工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作为主要基面,并用大头孔处指定一侧的外圆面作为另一基面。这是由于:端面的面积大,定位比较稳定;用小头孔定位可直接掌握大小头孔的中心距。这样就使各工序的定位基准统一起来,削减定位误差。再深入争论一下:(1) 依据零件图,连杆零件的大小头孔有一端面即右端面在一个平面上,因此可以同时加工出来,但另一端面即左端面不在一个平面上,这对作为定位基准面来说是不利的。因此,在加工时需方法其定位方案的合理性。(2) 小头孔外圆作为基面,所以小头孔外圆外表的加工安排得比较早。在小头孔与大头孔作为定位基面前的加工工
9、序且钻孔、扩孔、铰孔,这些工序对于加工后的孔与孔的平行度不易保证,有时会影响到后续工序的加工精度,因此, 在加工时应留意,选用合理的定位方案。(3) 在第一道工序中,工件的各个外表都是毛坯外表,定位和夹紧的条件都较差,而加工余量和切削力都较大,假设再遇上工件本身的刚性差,则对加工精度会有很大影响,因此第一道工序的定位和夹紧方法的选择,对于整个工艺过程的加工精度常有深远的影响。连杆加工就是如此。在粗铣中工件如何定位 呢?一个方法是以毛坯端面定位,在侧面和端部夹紧,粗铣一个端面后,翻身, 以铣好的面定位,铣另一个毛坯面。但是由于毛坯外表 不平坦,连杆的刚性差, 定位夹紧时工件可能变形,粗铣后端面似
10、乎平坦了,一放松,工件又恢复变形, 影响后续工序的定位精度。二、连杆零件外表加工方法的选择零件各外表加工方法和方案的选择,首先要保证加工外表的加工精度和外表粗糙度的要求,还须考虑生产率和经济性方面的要求,在选择时,应依据各种加工方法的特点及其经济加工精度和外表粗糙度,结合零件的特点和技术要求,慎重打算。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。大小头孔两端面:未注公差,外表粗糙度为 Ra3.2 m。需进展粗铣及半精铣。见教材表 316 30H11 的大头孔:公差等级为H11,外表粗糙度为Ra6.3 m,承受钻孔及扩孔即可加工出。见教材表 3-15小
11、头端 10 的小孔:未注公差及外表粗造度,承受钻加工即可。 14H8 的小头端不通孔:公差等级为H8,外表粗糙度为Ra1.6 m,在已钻出的根底上扩孔及铰孔即可到达要求。见教材表 3-15铣两个宽 4mm,8mm 的十字形通槽:未注公差等级,外表粗糙度为Ra12.5m,即承受粗铣就可以加工出来。见教材表 3-16大头端 12 深 20 的孔及螺纹孔: 12mm 的孔公差等级未注,外表粗糙度Ra12.5 m,先用 6 的钻头钻通,再用 12 的钻头钻至深 20mm 处,再攻 M8 的螺纹。见教材表 3-15大头端 4mm 的小槽:未注公差等级,外表粗糙度 Ra12.5 m,承受粗铣即可。见教材表
12、 3-15大头端 5 的油槽:未注公差等级,外表粗糙度 Ra12.5 m,承受钻加工即可。见教材表 3-15零件各外表加工挨次确实定机械加工挨次安排依据机械加工挨次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 6mm、 8mm 的孔,攻 M8 的螺纹,铣大头端槽,最终钻大头端 5mm 的油孔。热处理工序的安排由于毛坯为模锻件,在机械加工之前,首先安排正火处理,以消退锻造应力,改善金属组织,细化晶粒,改善切削性能。关心工序的安排。检验工序:在热处理工序后安排中间检验工序,最终安排终结检验。三、制定工艺路线制定工艺
13、路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。(1) 选择加工方法应以零件加工外表的技术条件为依据,主要是加工面的尺寸精度、外形精度、外表粗糙度,并综合考虑各个方面工艺因素的影响。一般是依据主要外表的技术条件先确定终加工方法,接着再确定一系列预备工序的加工方法,然后再确定其他次要外表的加工方法。(2) 在各外表加工方法选定以后,就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致挨次,以定位基准面的加工为主线,妥当安排热处理工序及其他关心工序。(3) 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异,先在列出连杆零件大量生产时的工艺路线。工序 10:铣连杆零件大小头孔两端面有两种方案方案 1:大
14、头两端面一起铣,再加工小端两端面。此方案承受的定位方案是以连杆的大头外形及连杆杆身的对称面定位,这种定位方法使工件在夹紧是变形小,同时可以铣工件的两端面,使一局部切削力相互抵消,易于得到平面度较好的平面。同时由于是以对称面定位,毛坯在 加工后的外形偏差也比较小。方案 2:大头孔小头孔,右端底平面一起铣,再分别铣大小头孔左端面,钻小头端孔,此方案承受的定位方案是:以小头孔外圆面用 V 形块定位及以大头孔左端定位,加工右端面,加工好后以右端底平面定位及小头孔外圆定位。加工另一端,及钻小头孔。承受此种方案可以在定位基准不变的状况下同时加工几个面,即减小因基准不重合而产生的误差。以上两种方案,各有各的
15、优点及缺点,从多种角度考虑,我会选择方案 2。工序 20:钻小头端 10mm 的通孔,再扩钻孔,铰孔至 14H8mm 深 40mm。工序 30:钻大头端 30mm 的通孔,然而扩 30H11mm 的孔。工序 40:粗铣宽 4mm,8mm 的十字形通槽。工序 50:钻大头端 6mm 的通孔,再用 12mm 的钻头从左端钻至深 20mm处,攻右端 M8 的螺纹,深 20mm。工序 60:粗铣大头端 4mm 的槽。工序 70:钻 5mm 的油孔。四、选择加工设备及工艺装备(1) 依据零件加工精度、轮廓尺寸和批量等因素,合理确定机床种类及规格。(2)依据质量、效率和经济性选择夹具种类和数量。(3) 依
16、据工件材料和切削用量以及生产率的要求,选择刀具,应留意尽量选择标准刀具。(4) 依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。选择机床A,工序 10:是粗铣和半精铣。本零件外轮廓尺寸不大。精度要求不是很高, 选用 X5025。B,工序 20,30,50,70:可以在立式钻床上加工。可选用 Z5140 立式钻床。C,工序 40:可以在立式铣床上加工,可选用 X5025。D,工序 60:可用卧式铣床加工出。可选用 X6026。选择夹具本连杆零件除加工十字型槽与钻 12mm 孔,攻 M8
17、mm 螺纹需设计专用夹具外,其他各工序使用通用夹具即可。选择刀具A,铣十字型槽选错齿三面刃铣刀,零件要求铣刀深度为 12mm。铣刀直径应为 110150mm。因此,所选铣刀:十字型通槽宽 4mm 时,铣刀规格为 d=16mm, D=50mm,L=4mm,齿数 Z=12。宽 8mm 时,铣刀规格为 d=16mm,D=50mm, L=8mm,齿数 Z=12。B,铣大小头两端面时,铣刀选 A 类可转位面铣刀直径为 50mm。C,钻 10 mm 的小头端孔至尺寸 14H8 mm,选用锥柄麻花钻,锥柄扩孔复合钻,扩孔时倒角。选用锥柄机用绞刀。D,钻、扩 30H11mm的大头端孔:选用锥柄麻花钻,锥柄扩孔
18、复合钻, 扩孔时倒角。E,钻 6 mm 的大头端孔,再用 12 mm,的钻头钻至深 20 mm,选用锥柄麻花钻。F,攻 M8mm 的螺纹:选用机用丝锥。G,钻 5mm 的大头端油孔:用 5mm 直柄麻花钻。选择量具本零件属大量生产,一般均承受量具,选择量具的方法有两种:一是按计量器具的不确定度选择;二是按计量具的测量方法极限误差选择。A,选择加工孔用量具,可选内径百分尺,选分度植为 0.01mm。B,选择加工槽所用量具,选用分度植为 0.02mm,测量范围为 0150mm 游标尺进展测量。五、加工工序设计、工序尺寸及切削用量的计算(1) 用查表法确定工序余量。(2) 当无基准转换时,工序尺寸及
19、其公差确实定应首先明确工序的加工精度。(3) 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。(4) 确定工序尺寸一般的方法是,由加工外表的最终工序往前推算,最终工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时,同一外表屡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。切削用量的选择单件小批生产时,一般可由操作工人自定,大批生产条件下,工艺规程必需给定切削用量的具体数值,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 10 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 Z 为 1
20、 mm,端面总余量Z 总为 3 mm,故粗加工余量 Z 粗=3-1mm=2 mm。如图 1.4a所示,半精铣右端面以左端面定位,工序尺寸为:1.4(a)X 小精=61-0.5mm,X 大精=23mm则粗铣右端面工序尺寸X 小精为 62mm,X 大精为 24mm。查教材表 316 平面加工方法,得粗铣加工公差等级为 IT1113,取 IT11, 其公差 T 小精=0.13mm,T 大精=0.19mm,所以 X 小精=620.065mm, X 大精=240.095mm。加工端面的工步余量和工序尺寸及公差/mm粗半精粗半精粗半精小头孔右端面21620.065610.0376.33.2大头孔右端面21
21、240.095230.0266.33.2小头孔左端面21590.06558-0.56.33.2大头孔左端面21210.095200.0266.33.2加工外表工序边余量/mm工序尺寸及公差/mm外表粗糙度/um校核精铣余量 Z 精Z 小精=X 小精 min X 小精 max=620.13(61+0)mm=0.87mm Z 大精=X 大精 min X 大精 max=240.1923mm=0.81mm故余量足够。查阅有关资料手册,取粗铣的每齿进给量 fz=0.2mm/z;半精铣的每转进给量f=0.05mm/z,粗铣走刀 1 次,ap =2mm;半精铣走刀 1 次,ap=1mm。取粗铣的主轴转速为
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