连杆零件加工工艺规程及专用铣床夹具的设计

湖北汽车工业学院科技学院毕业（设计）论文-1-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，它决定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=Qn（1+a%）（1+b%）根据教材中生产纲领与生产类型及产品大小和复杂程度的关系，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=Qn（1+a%）（1+b%）=5000*1*（1+25%）（1+0.2%）=6262.5件/年连杆零件的年产量为6262.5件，现已知该产品属于轻型机械，根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：湖北汽车工业学院科技学院毕业（设计）论文-2-（1）零件的互换性：具有广泛的互换性，少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法。（2）毛坯的制造方法和加工余：广泛采用金属模机器造型，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：广泛采用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：广泛采用高效夹具，复合刀具，专用量具或自动检验装置，靠调整法达到精度要求。（5）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）成本：较低。（8）生产率：高。（9）工人劳动条件：较好。第二节零件的分析一、零件的分析（1）加工表面的尺寸精度和形状精度。（2）主要加工表面之间的相互位置精度。（3）加工表面的粗糙度及其他方面的表面质量要求。（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Φ14H8mm要求Ra1.6μm比较高，需要绞孔。本零件的两大小头孔的加工并不困难。根据零件的技术要求，其大小头孔的两中心的平行度要求比较高，达Φ0.08mm，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)根据零件用途确定毛坯类型。(2)根据批量（生产纲领）确定毛坯制造方法。(3)根据手册查定表面加工余量及余量公差。根据技术要求，零件材料为ZG310—570，即铸造碳钢。湖北汽车工业学院科技学院毕业（设计）论文-3-主要化学成分W%主要特性用途举例CSiMnPS不大于0.400.500.900.040.04有较好强度、塑性、焊接、性能尚好。轨刚机架模具、箱体、缸体连杆、曲轴等。热处理正火或退火温度[℃]回火温度[℃]870—890620—680机械性能σb[N/mm²]σs[N/mm²]δs[%]φ[%]аk[J/cm²]570310152130按GB/T5613—1995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，第二组数字表示抗拉强度的最低值。ZG310—570表示бs≥310MPa，бB≥570MPa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。主要用于制造形状复杂，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。铸造碳钢的牌号，化学成分，力学性能[见表]毛坯的制造方法：根据毛坯的材料，生产类型，生产纲领及零件的复杂程度，毛坯可采用模锻成型。零件并不复杂，因此毛坯可以与零件的形状尽量接近。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：模锻可锻造形状复杂的毛坯，尺寸精度较高，尺寸偏差0.1mm~0.2mm，表面粗糙度Ra为12.5μm，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。锻件加工表面直线度，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的普通级为1.1mm，精密度为0.7mm。湖北汽车工业学院科技学院毕业（设计）论文-4-第三节工艺规程设计一、定位基面的选择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)以哪一个表面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利地进行?(2)为加工上述精基面或统一基准，应采用哪一个表面作为粗基面?(3)是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面?精基面的选择：根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，即在可能的情况下，应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准。在连杆机械加工工艺过程中，大部分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控制大小头孔的中心距。这样就使各工序的定位基准统一起来，减少定位误差。再深入研究一下：（1）根据零件图，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，在加工时需主意其定位方案的合理性。（2）小头孔外圆作为基面，所以小头孔外圆表面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，在加工时应注意，选用合理的定位方案。（3）在第一道工序中，工件的各个表面都是毛坯表面，定位和夹紧的条件都较差，而加工余量和切削力都较大，如果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。但是由于毛坯表面不平整，连杆的刚性差，定位夹紧时工件可能变形，粗铣后端面似乎平整了，一放松，工件又恢复变形，影响后续工序的定位精度。湖北汽车工业学院科技学院毕业（设计）论文-5-二、连杆零件表面加工方法的选择零件各表面加工方法和方案的选择，首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，还须考虑生产率和经济性方面的要求，在选择时，应根据各种加工方法的特点及其经济加工精度和表面粗糙度，结合零件的特点和技术要求，慎重决定。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，表面粗糙度为Ra3.2μm。需进行粗铣及半精铣。（见教材表3—16）Φ30H11的大头孔：公差等级为H11，表面粗糙度为Ra6.3μm，采用钻孔及扩孔即可加工出。（见教材表3-15）小头端Φ10的小孔：未注公差及表面粗造度，采用钻加工即可。Φ14H8的小头端不通孔：公差等级为H8，表面粗糙度为Ra1.6μm，在已钻出的基础上扩孔及铰孔即可达到要求。（见教材表3-15）铣两个宽4mm，8mm的十字形通槽：未注公差等级，表面粗糙度为Ra12.5μm，即采用粗铣就可以加工出来。（见教材表3-16）大头端Φ12深20的孔及螺纹孔：Φ12mm的孔公差等级未注，表面粗糙度Ra12.5μm，先用Φ6的钻头钻通，再用Φ12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，表面粗糙度Ra12.5μm，采用粗铣即可。（见教材表3-15）大头端Φ5的油槽：未注公差等级，表面粗糙度Ra12.5μm，采用钻加工即可。（见教材表3-15）零件各表面加工顺序的确定①机械加工顺序安排根据机械加工顺序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Φ6mm、Φ8mm的孔，攻M8的螺纹，铣大头端槽，最后钻大头端Φ5mm的油孔。②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，以消除锻造应力，改善金属组织，细化晶粒，改善切削性能。③辅助工序的安排。检验工序：在热处理工序后安排中间检验工序，最后安排终结检验。湖北汽车工业学院科技学院毕业（设计）论文-6-三、制定工艺路线制定工艺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表面的技术条件为依据，主要是加工面的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度，并综合考虑各个方面工艺因素的影响。一般是根据主要表面的技术条件先确定终加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然后再确定其他次要表面的加工方法。(2)在各表面加工方法选定以后，就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序。(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别，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：大头两端面一起铣，再加工小端两端面。此方案采用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，使一部分切削力相互抵消，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，此方案采用的定位方案是：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。采用此种方案可以在定位基准不变的情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Φ10mm的通孔，再扩钻孔，铰孔至Φ14H8mm深40mm。工序30：钻大头端Φ30mm的通孔，然而扩Φ30H11mm的孔。工序40：粗铣宽4mm，8mm的十字形通槽。工序50：钻大头端Φ6mm的通孔，再用Φ12mm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Φ5mm的油孔。四、选择加工设备及工艺装备(1)根据零件加工精度、轮廓尺寸和批量等因素，合理确定机床种类及规格。(2)根据质量、效率和经济性选择夹具种类和数量。湖北汽车工业学院科技学院毕业（设计）论文-7-(3)根据工件材料和切削用量以及生产率的要求，选择刀具，应注意尽量选择标准刀具。(4)根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。①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。②选择夹具本连杆零件除加工十字型槽与钻Φ12mm孔，攻M8mm螺纹需设计专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。③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110~150mm。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