1、完整版机械制造毕业课程设计说明书连杆体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转速器盘B气门摇杆座C尾座体D油阀座E输出轴F连接座G杠杆H推动架I 连杆体J连杆盖K操纵阀L填料箱盖M换档叉N左支座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
2、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。序言 6PART1 工艺设计 6第1章 零件的分析 61.1零件的作用 61.2零件的工艺分析 81.3零件的生产类型 8第2章 毛坯的制造 82.1确定毛坯的制造形式 82.1.1选择毛坯公差等级 92.1.2铸件收缩率 92.1.3起模斜度 92.1.4选择浇注系统类型 92.1.5确定内浇道在铸件上的位置 92.1.6确定直浇道的位置和高度 102.2 各加工表面总余量 102.3 根据加工余量绘毛坯图 11第3章 制
3、定工艺路线 113.1定位基准的选择 113.2 各表面加工方法 123.2.1 结合面 123.2.2凹槽面 123.2.3螺栓孔 133.2.4轴瓦锁止口 133.2.5端面 133.2.6大头中心孔 133.3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 163.5.1选择机床 根据不同的工序选择机床 163.5.2 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 194.2.1工序二切削用量及其基本时间的确定
4、194.2.1.1工序和刀具 194.2.1.2 确定每齿进给量fz 194.2.1.3选择铣刀磨钝标准和耐用度 194.2.1.4确定切削速度和工作台每分钟进给量 194.2.1.5 基本时间 204.2.2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 224.2.4 工序八切削用量及其基本时间的
5、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 231问题的提出 232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
6、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。PART1 工艺设计第1章 零件的分析1.1零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
7、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： 图1-1 零件图1.2零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
8、，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。1.3零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10%和1%，代入N=Q(1+%+%)，得年生产纲领N=6000（1+10%+1%）=6660件/年其属轻型零件，生产类型为大量生产。第2章 毛坯的制造2.1确定毛坯的制造形式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
9、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。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。2.1.2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。2.1.3起模斜度为了方便起模，在模样、芯盒的出
10、模方向要有一点的斜度，以免损坏型砂或2.1.4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。2.1.5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。2.1.6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。2.2
11、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+2.0472.0 81mm孔812.0+2.0772.2表2-2 主要毛坯尺寸及公差（mm） 2.3 根据加工余量绘毛坯图图2-2 毛坯图第3章 制定工艺路线3.1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
12、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 用两支承钉
13、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
14、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。3.2 各表面加工方法 3.2.1 结合面糙度为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。3.2.2凹槽面公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra=1.6 m,
15、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。3.2.3螺栓孔糙度为Ra=6.3m ,采用钻、扩即可满足要求。3.2.4轴瓦锁止口粗糙度为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
16、，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。3.2.6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。3.3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
17、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8
18、1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；工序 检查。 3.4 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
19、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
20、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、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
21、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。 3.5 选择加工设备与工艺装备3.5.1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
22、槽面，精度要求较高，故可选用X5032型铣床。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。3.5.2 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D=12mm，L=83mm，Z=3（粗铣），Z=4（半精铣），Z=5（精铣）。2、镗刀的选择，在车床上加工的工序，一般都选用
23、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3、钻12.5的孔时，查文献3表10.8-3选用直柄麻花钻(GBT6135.3-1996),扩孔采用直柄扩孔钻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。第4章 机械加工工序设计4.1加工余量、工序尺寸及公差的确定4.1.1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
24、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。4.1.2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（0.01
25、80）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
26、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表4-1 各工序的加工精度和表面粗糙度4.2 切削用量及其基本时间的确定4.2.1工序二切削用量及其基本时间的确定4.2.1.1工序和刀具本工序为粗铣大端
27、结合面，所选用刀具为高速钢错齿三面刃铣刀4.2.1.2 确定每齿进给量fz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=0.150.30mmz。现取=0.20mmz.4.2.1.3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。4.2.1.4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：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=0.1
28、5，T=150， =0.94且 为铣削深度即工件铣削面宽度为57mm，为铣削宽度即工件加工余量为2.5mm， =0.20mmz.V=30.2mmin=0.5msn=60.1rmin，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=40rmin实际切削速度v=0.33ms工作台每分钟进给量为a=Zn=192mmmin，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。4.2.1.5 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=式中 l=47,T=0.24min=14.69s4.2.2工序三切削用量及其基本时间的确定4.2.2.1 切削
29、用量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=0.150.30mmz。现取fz=0.20mmz.4.2.2.2 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。4.2.2.3 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： 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， =0.94 V=24.2mminn=38.5rmin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=23.6mms
