1、1040连杆盖钻孔夹具设计课设正文三维设计装配CAD零件图工序工艺集中与分散 此处文档有重要部分删减（本文档附有CAD图等详细附件）摘要2一、课程设计任务书3二、零件的工艺分析3三、工艺设计5四、钻孔专用夹具设计32五、设计心得体会37六、参考文献39摘要工艺工装的课程设计时对机械专业基本的结构分析与应用能力的一次很好的实战训练。此次课程设计对给定的连杆盖零件图的作用进行了分析，并用过结构及其实际应用方法进行了尺寸与精度分析确定了基本的加工思路。同时参考了其他类似的工件结构进行了工艺规程设计分析明确了定位基准的几种方法并结合基本的工艺安排原则进行了对比分析，列出来了几种不同的工艺加工方案。在工
2、艺加工过程中选择了零件各个表面的加工方法，确定了工序加工余量，工序尺寸，公差等的相关制造要求。最后根据前面总结的定位基准等要求通过三维软件Solidworks进行夹具的三维造型并通过软件的三维与二维交互功能制作对应的CAD工程图，并进行后续完善与总结。关键词；加工工艺、工艺分析；三维设计ABSTRACTThe curriculum design process equipment of machinery basic structure analysis and application of the ability of a good combat training. Link the cur
3、riculum design for a given cover parts of the map is analyzed, and using the structure and its practical method was used to determine the processing idea is analyzed size and precision. Several methods of the reference to the other similar workpiece structure is analyzed and design procedure of the
4、locating datum are analyzed according to the basic principles of the process planning, listed several different processing scheme. The processing method of the surface of the parts in process, determine the process of machining allowance, process size, related manufacturing tolerances and requiremen
5、ts. CAD engineering drawing three-dimensional modeling based on the locating datum requirements by 3D software Solidworks and make the corresponding fixture by 3D and 2D interactive function of the software, and subsequent improvement and summary.Keywords： process analysis, process; three dimensiona
6、l design连杆盖零件的机加工工艺规程及工艺装备设计一、课程设计任务书1、绘制零件图 1张2、绘制毛坯图 1张3、填写零件机械加工工艺规程卡片 1套（包括：机械加工工艺过程卡片1套，机械加工工序卡片1份）4、机床夹具装配图 1张5、夹具体零件图 1张6、编写零件课程设计说明书 1份二、零件的工艺分析1、零件的作用和结构特点：连杆是发动机主要的传动机构之一，它将活塞与曲轴连接起来，把作用于活塞顶部的膨胀气体压力传动给曲轴，使活塞的往复直线运动可逆的转化为曲轴的回转运动，以输出功率。连杆是一种变截面的连杆体，由从大头到小头逐步变小的工字型截面的连杆体及连杆盖、螺栓、螺母等组成。虽然由于发动机的
7、结构不同，连杆的结构也略有差异，但基本上都由活塞销孔端（小头）、曲柄销孔端（大头）及杆身三部分组成。 连杆大头孔套在曲轴的连杆轴颈，与曲轴相连，内装有轴瓦。为了便于安装。大头孔设计成两半。然后用连杆螺栓连接。连杆小头与活塞销相连，小头压入耐磨的铜衬套，孔内设有油槽，小头顶部有油孔。以便使曲轴转动时飞溅的润滑油能流到活塞销的表面上，起润滑作用。为了减少惯性力，连杆杆身部位的金属重量应当减少，并且要有一定的刚度，所以杆身部位是不加工的。在毛坯制造时，杆身的一侧作出定位标记，作为加工及装配基准。连杆在工作中主要承受一下三种动载荷：1.汽缸内的燃烧力（连杆受压）2.活塞连杆组的往复运动惯性力（连杆受拉
8、）3.连杆高速摆动时产生的横向惯性力（连杆受弯曲应力）为了保证工作时连杆的一些危险点（螺栓、杆身或大端端盖等）不发生断裂，将其设计成如上图所示结构。该结构不仅重量轻、刚度大，而且有足够的疲劳强度和冲击韧性。2.零件尺寸分析本次设计的连杆盖零件结构主要成半圆形弧面，弧面界面形状内部成圆型，外侧圆弧为球形，两侧各有两个安装搭子并配有对应安装孔，可以供该连杆盖与连杆相互连接。同时在弧面内部有小型槽。图1.1连杆盖三维图零件的主要结构尺寸特点是大头中心内孔直径为81（+0.02,0）需要与连杆体进行同时加工保证同心度与圆度。左右槽面距离94（+0.035,0），深度3.5（0，-0.05），粗糙度要求
9、6.3；左右两侧搭子分别分布有2-12.5安装直孔，底部孔面为直径21深度1；零件厚度尺寸为43（-0.20，-0.05），表面粗糙度为6.3.。弧形内部槽宽度8（+0.10,0），定位尺寸为5（0，-0.20）.加工粗糙度为6.3.图1.2 连杆盖CAD图三、工艺设计1、生产纲领、确定生产类型此零件为连杆盖，由设计任务书要求，此零件要求可知该零件的生产纲领为3000-5000件/年，结合生产实际，所以连杆盖的生产类型为成批的中批生产类型。2、毛坯的选择与毛坯图说明在各类机械中，连杆盖为传动件，由于其在工作时处于运动中，经常受冲击和高压载荷，要求具有一定的强度和韧性。该零件的材料选择QT450
10、-10，零件的轮廓尺寸不大，形状不是很复杂，为成批量生产模型，从减少加工难度来说，经查机制工艺手册，毛坯采用铸造成型。因为零件形状并不复杂，但为减少加工时的切削用量和提高生产效率，节约毛坯材料，毛坯形状可以与零件形状接近。第一种毛胚方法是采用连杆盖与连杆主体连铸的方法，第二种方法是对连杆盖单独铸造成型。连铸的方法可以节约铸造金属型，只采用一个模型即可同时有利于节约下料成本，但是后续需要增加对应工序将毛胚切断。所以相比之下，单独铸造后采用合理工序比较简化，同时与连杆主体拼合后加工同样是不受应影响的。 确定机械加工余量，及毛坯尺寸。1）确定机械加工余量铸件质量：零件表面无明显的裂纹等缺陷。加工精度
11、：零件各表面为一般加工精度。机械加工余量。根据铸件质量、形状，以及各个加工部位的要求毛坯尺寸和余量如下，加工表面基本尺寸mm毛坯尺寸mm单边总加工余量mm大头孔直径81752零件厚度43493铸造圆角R3-R5技术要求：1.毛胚金属型铸造后去毛倒钝2.粗加工需要人工时效处理3.铸造所放余量需要照顾各面均匀4.小孔不进行铸造防止过薄加大应力集中现象确定机械加工余量，及毛坯尺寸。见毛坯图。图1.3毛胚图3、工艺路线的确定1）粗基准的选择第一道工序为粗铣两平面，为保证尺寸43左右侧面两平面有均匀的加工余量，采用互为基准。先选取有标识一侧的平面为粗基准来加工另一平面，然后以加工过的平面为基准加工没有标
12、识一侧的平面，并在以后的大部分工序中以此平面作为精基准I来定位，这样作为精基准的平面有较好的表面质量。精基准的选择由于尺寸43左右两平面面积大、精度高、定位准确、夹紧可靠，所以大部分工序选用其一个指定的平面为精基准，以及大头孔内圆柱面内径81作为精基准。这不仅是基准统一而且减小了定位误差。3）各表面加工方法的确定该零件的加工面有内孔、端面、小孔及槽等，材料为QT450-10。参考有关资料，其加工方法的选择如下（1）毛坯的两端面应该互为基准加工，表面粗糙度为Ra6.3，需粗铣-精铣（机械制造基础 表6-8）。（2）大头孔mm：内表面粗糙度为Ra1.6，需进行粗镗-半精镗-精镗（机械制造基础 表6
13、-7）。 大头孔内沟槽：表面粗糙度为Ra6.3，一次成型铣即可。（3）两台阶面；底面为Ra6.3，侧面为Ra1.6，故采用粗铣台阶面后，对侧面进行精铣并保证距离尺寸94 0（ +0.035,0）mm，以及对称度0.3mm A（机械制造基础 表6-8）。（4）大头孔内表面的沟槽采用R25的成型铣刀。（5）两侧孔12.5可以采用专用夹具加工，粗糙度为6.34）工序的顺序安排连杆平面和连杆孔将多次作为定位以及装夹基准，为了让连杆盖可以迅速加工出后续的需要使用的内孔81这一定位基准，需要对连杆盖的厚度尺寸43两面首先加工完成精基准加工。同时对左右侧台阶面94（+0.035）进行加工作为定位基准面。这样
14、后续可以记性孔的加工，同时也为连杆盖与连杆拼合后加工内孔81做好了定位与装夹的准备。 5）工序集中与分散根据工序集中的原则，铣台阶面和配合面工序，钻安装孔工序，精铣结合面工序的装夹方式和机床类似，故集中处理；精镗大头孔工序和铣轴瓦槽工序的装夹方式相同，故集中处理；精镗小头孔工序及粗镗卡簧槽工序的装夹方式与机床相同，故集中处理。根据先面后孔，先主后次的原则，以上工序按以上所述的先后顺序排列，根据先粗后精的原则，精加工工序主要被安排在后面加工，而基面作为安装定位基准需要首先加工。6）加工设备与工艺装备的选择 机床的选择工作的对加工质量，生产率和经济性有很大的影响，为使所选的机床能满足工序的要求，必
15、须综合考虑机床的工作精度、加工精度、功率、机床工作区的尺寸等因素。根据以上的图示的分析，现有的生产设备及零件自身的尺寸、形状、位置精度的要求，各工序机床选择如下所示：a.工序60 为粗铣精铣平面要求不高普通铣床就可以。选用立式铣床XA5032型 此处文档有重要部分删减（本文档附有CAD图等详细附件）要求，且较常见故T68镗床即可e.工序110钻孔攻丝用Z525。f.工序120 铣凹槽用立式铣床XA5032型铣床g.工序130 镗床T68。h.工序140 铰孔可用Z525。 工序工序名称机床设备切削刀具量具10铸造毛坯20无损探伤30去毛刺40时效处理50粗精铣厚度尺寸43两端面XA5032YT
16、5硬质合金铣刀量规60708090钳工将连杆盖与连杆根据定位台阶94进行定位并通过左右安装直孔进行安装120粗精铣油槽8，内径25T68YT5硬质合金铣刀量规130140150检查160组装入库7）不同方案的分析比较零件的工艺路线的制定要考虑的因素很多，为了制定出更好的工艺路线需要先拟制出多种工艺路线，将这几种路线进行比较，从中找出较好的一种，结合该零件的各因素现拟制以下两种工艺方案进行比较：方案一：工序10：铸造毛坯。工序20：无损探伤，查是否有夹渣，气孔，疏松等缺陷。工序30：清理毛刺、飞边，涂漆。工序40：人工时效处理。工序50：精铣连杆大小头两平面，互为基准（加工经两次翻转）至尺寸mm
17、，选择其中一面为基准I并做记号。工序60：为基准I及小头孔外圆定位，铣削台阶面保证尺寸94（+0.035,0）此为基准二工序70：以基准1、2大头孔内圆定位，铣削安装结合面尺寸28上顶面。工序 此处文档有重要部分删减（本文档附有CAD图等详细附件）工序130：钳工去毛刺;工序140：检查各个部分的尺寸和精度;工序150：组装入库。方案二：工序10：铸造毛坯。工序20：无损探伤，查是否有夹渣，气孔，疏松等缺陷。工序30：清理毛刺、飞边，涂漆。工序40：人工时效处理。工序50：粗铣连杆大小头两平面，互为基准（加工经两次翻转）至尺寸mm，选择其中一面为基准I并做记号。工序60：与连杆本体同磨厚度尺寸
18、43两面至尺寸要求工序70：以基准1、2大头孔内圆定位，铣削安装结合面尺寸28上顶面。工序80：以I、II为基准定位钻孔2-12.5至尺寸要求 此处文档有重要部分删减（本文档附有CAD图等详细附件）装工序140：以I为基准粗精镗内孔81（+0.02,0）以及小头内孔至尺寸工序150：以I为基准，精加工小头孔及大头孔倒角 工序160：钳工去毛刺;工序170：检查各个部分的尺寸和精度;工序180：组装入库。对比以上两种方案，得出以下几种结论：一、方案一将粗加工和精加工分开，先粗后精，这样有利于保护重要表面。方案二，工序分散，工艺路线较长，对机床的利用率不高，加工过的重要表面无法得到有效保护，重要表
19、面的预期精度将无法保证。二、方案一很好的将先粗后精、先主后次原则同工序集中原则结合。三、方案一相比于方案二更加集中，能够大大的减少工人的工作量，更加人性化，生产效率更高。四、并且所要求的生产纲领并不大，所以无需用到拉床，可有效的降低成本，且能减少机床种类。4、加工余量、切削用量的确定1）确定加工余量（1）小头孔查机械制造基础 表6-8可知需要钻-扩-粗铰-精铰 故小头孔加工余量如下表：工序名称工序间余量工序间工序间尺寸经济精度表面精度铰0.2IT71.6扩0.3IT10Rz30钻12IT13RZ50（2）mm大头孔 查机械制造基础 表6-7可知需要粗镗-半精镗-精镗查机械制造课程设计指导表3.
20、225 精镗得到mm、表面粗糙度Ra1.6、经济精度IT7 加工余量为0.2mm；查机械制造课程设计指导表3.225 半精镗得到80.8mm、表面粗糙度Ra2.0、经济精度IT8 、加工余量为1mm，查机械制造课程设计指导表3.2-27得上下偏差分别为 +0.087,0；查机械制造课程设计指导表3.225 粗镗得到mm、表面粗糙度Rz30、经济精度IT11 、加工余量为1mm，查表3.2-27得上下偏差分别为 +0.22,0；故大头孔加工余量如下表：工序名称工序间余量工序间工序间尺寸经济精度表面精度精镗0.2IT71.6半精镗1IT8280.8粗镗3.8IT11Rz30铸造CT9（3）mm两端
21、面 查机械制造基础 表6-8可知需要需粗铣-精铣查表3.225 精铣得到mm、表面粗糙度Ra3.2、经济精度IT11 加工余量为1mm；查表3.225 精铣得到mm、表面粗糙度Ra3.2、经济精度IT11 加工余量为1mm；查表3.225 粗铣得到mm、表面粗糙度Rz50、经济精度IT12 加工余量为1.5mm；查表3.225 粗铣得到mm、表面粗糙度Rz50、经济精度IT12 加工余量为1.5mm；故两端面加工余量如下表：工序名称工序间余量工序间工序间尺寸经济精度表面精度精铣1IT113.21IT113.2粗铣4IT12RZ504IT12RZ50铸造CT9（4）查台阶面查机械制造基础 表6-
22、8可知需要需粗铣-精铣查表3.225 精铣得到mm、表面粗糙度Ra6.3、Ra6.3um，经济精度IT7、IT10 加工余量为1mm、1mm；查表3.225 粗铣得到mm、表面粗糙度Rz50、Rz50um，经济精度IT12、IT12 加工余量为2.5mm；故台阶面加工余量如下表：工序名称工序间余量工序间工序间尺寸经济精度表面精度精铣1、1IT7、IT101.6、1.6粗铣2.5IT12、IT12RZ50、Rz50um四、钻床专用夹具设计1、专用夹具的基本要求 1）专用夹具应有合理的定位方案，标注合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。2）提高生产率
23、应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产效率。3）工艺性好 专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修。 专用夹具的制造属于单件生产。当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整或修配机构，如设置适当的调整间隙，采用可修磨的垫片等。4）使用性好专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑机构。5）经济性好除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以考虑夹具在生产中的经济效益。 2、夹具设计的一般步骤1）明确设计任务与收集设计材料2）确定夹具设计方案与绘制夹具草图3）
24、进行必要的分析计算4）审查方案与改进设计5）绘制夹具装配总图6）绘制夹具零件图3、问题的指出本次设计的夹具是用来钻孔左右两侧12.5小孔，所以为了保证钻孔的尺寸与定位精度，所以在加工厚度尺寸43两面时需要注意定位面在夹具中装夹始终一致，同时需要保证94两侧台阶面作为定位基准与夹具体定位位置的精度配合；这两项要求在制定工艺规程时要给与足够重视，以保证达到此项精度。4、夹具的设计（1）定位基准的选择由零件图可知，本次选择的定位基准是工件的厚度尺寸43加工过程中的记号面，还有一处是台阶左右两侧尺寸94面进行定位，这样的定位方式在工件的三个方向都进行了限制同时限制了五个自由度。图4.1夹具定位面（2）
25、夹紧方案根据零件的定位方案最终选择的夹紧方案是通过压板沿着夹具体的定位面进行滑动，夹紧压板通过双头螺柱一端与夹具体相互连接，另外一端通过螺母转动压紧压板，从而夹紧工件。而工件是通过气尺寸94两侧的台阶面进行定位，可以有效的保证在大批生产状态下的定位一致性并提高工作效率。（3）夹具体设计夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时，能承受一部分切削力。本次设计的夹具体主要结构特点是底板基础厚实周边四面有与机床相互连接的凸台可以延长使用寿命，同时整体夹具进行了镂空可以有效的节约材料的使用从而减少成本。夹具体为铸造HT200，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。 此处文档有重
26、要部分删减（本文档附有CAD图等详细附件）图4.2夹具体零件三维图图4.3家具体零件CAD图 （4）切削力及夹紧力的计算 切削力的计算：，由组合机床（表7-24）得：P=1902.538N夹紧力的计算：由机床夹具设计手册（表1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夹紧力：W0=5380N由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。定位误差的计算: 由加工工序知，两孔中心距离为1100.15，公差带长度为0.30；定位的台阶尺寸为94（+0.035,0），公差带长度为0.035；而安装的夹具体凸台尺寸为94（0.03），公差
27、带长度为0.06：4) 定位误差分析 但由于定位面与定位间存在间隙，造成的基准位移误差即为定位误差，其值为：Dw=D+d+min=0.035+0.06+0=0.095mmDw剖分面的定位误差D工件孔的直径公差d定位销的直径公差min孔和销的最小保证间隙此项中心距加工允差为0.30mm,因此工件在加工过程中能够保证加工精度要求。 此处文档有重要部分删减（本文档附有CAD图等详细附件）图4.4夹具三维图图4.5夹具整体CAD图 （5）夹具的结构组成本次夹具结构组成主要是夹具体、铰链钻模板、钻套、压板。钻模板的种类很多主要一般常见的是固定式的钻模板还有铰链式钻模板等，其中铰链钻模板的设计思路主要是考
28、虑工件的装夹的安装方便性这样有利于提高效率，同时保证加工时取件放件的顺畅。 （6）夹具的安装与操作夹具各部件采用轻柴油清洗后取出毛刺，并将夹具体放到安装台面，将双头螺柱安装进入夹具中部后，M16螺母固定并套入压板的槽中，压板滑槽卡入夹具体的定位凸台面。外侧放入垫片以及螺母M16.最后安装铰链钻模板并用销钉10进行固定，销钉与夹具体过盈配合。装夹工件时通过将工件的定位尺寸94卡入到夹具凸台处并将厚度尺寸43一侧面贴紧夹具体通过转动螺母M16进行紧固。每钻完一个工件后松开顶部钻模板固定螺母抬起钻模板取出工件，如此循环。五、设计心得体会课程设计分三个阶段进行，第一周画毛坯图拟定工艺路线；第二周确定机
29、械加工余量填写工序过程卡以及工序卡各一套；第三周机床夹具的设计与说明书得撰写。由于第一次做这种类型的设计，好多问题我们不能把握的面面俱到，总是出现这样那样的问题，因此每做完一阶段的任务，我们都请教指导老师刘老师帮我们检查，通过老师指点的回顾和总结，可以系统地分析一下整个设计、学习过程中所存在的问题。通过总结，还可以把平时听课时还没有弄懂、弄透的问题加以学习巩固，获得更多的收获，达到了课程设计的预期目的和意义。虽然在课程设计中我遇到了不少困难，比如在加工顺序中我不知应该先加工哪一步，还有加工刀具的选择不清楚等，然而还是最终确定了这次课程设计的工艺路线。在工艺路线制作及机械加工工序中，使我们对机械制造工艺学、金属切削机床等相关专业知识的理解更加
