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1、ZHENJIANG GAOZHUAN 毕 业 设 计 全套CAD图纸，加153893706连杆盖的工艺工装设计The design of the connecting rod cap stechnical frock系 名： 机械系 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 讲师 二六 年 十一 月 二十 日目 录 引言 3第一章 零件的分析 31.1 零件的作用 31.2 零件的工艺分析 4第二章 确定毛坯，画毛坯图 4第三章 工艺规程设计 53.1 定位基准的选择 53.2 加工工艺路线 63.3 选择加工设备及刀具，夹具，量具73.4 加工工序设计 8第四章 夹具
2、设计 114.1 第40道工序的夹具设计 11 4.1.1 确定设计方案 114.1.2 定位精度分析 114.1.3 操作说明 114.2 第50道工序的夹具设计 114.2.1 确定设计方案 124.2.2 定位精度分析 124.2.3 操作说明 12结论 13致谢 14参考文献 15、摘要 现代机械加工行业发生着深刻的结构性变化，工艺工装的设计与改良已成为企业生存和发展的必要条件。工艺工装的设计与改良直接影响着连杆盖的质量与性能。连杆盖行业作为一个传统而富有活力的行业，近十几年取得了突飞猛进的发展。在新经济时代，连杆盖行业呈现了新的发展趋势，由此对其连杆盖质量、性能产生了新的变化。 本文
3、首先介绍了连杆盖的作用和工艺分析，其次确定毛坯尺寸，然后进行了工艺规程设计，最后对第40、90道工序和第50道工序进行了夹具设计关键词：工艺分析 工艺规程设计 夹具设计The design of the connecting rod cap s technical frockAbstract A profound structural movement is taking place in the modern machine process industry, so the design and improvement of the technical frock have become t
4、he necessary condition for the corporation to live and develop. the design and improvement of the technical frock directly affect the quality and performance of the connecting rod cap. The connecting rod cap industry which is traditional and vivid has much developed in recent ten years. In new econo
5、my times , The cap industry presents a new developing trend. So there is a new requirement to its quality and performance. This paper introduces the effect and technical analyse of the Connecting rod cap at first , then makes sure the roughs size, planning the technical rules , at last designs the m
6、odular for the 40th 90th and 50th working procedure .Key words technical analyse the technical rules plan modular design引 言这次设计使我能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经验知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（连杆盖）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，为未来从事的工作打下良好的基础。由于能力所限，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。第一章
7、 零件的分析1.1 零件的作用图（310） 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成一整体，其大头孔与曲轴相连，小孔通过活塞销与活塞连接，将作用于活塞的气体膨胀压力传给曲轴，有受轴驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。1.2 零件的工艺分析由图（3-10）得知，其材料为QT450-10球墨铸铁。该材料具有较高的强度、磨性、耐热性及减振性，使用于承受较大压力，要求耐磨的零件。该零件的主要加工面为A面、D面、凸台、孔12、81、孔20、槽R67，槽5。 A，E面的平行度0.05mm直接影响连杆和连杆盖的接触精度及密封。81孔的尺寸精度、同轴度0.04mm，与A、E面的平行度0.01mm，与
8、D面的垂直度0.3mm。 2-M12-6H孔的尺寸精度，两孔距尺寸精度110+/-0.15。由参考文献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，上述技术要求是可能达到的，零件的结构工艺性也是可行的。技术要求：1.铸件经人工时效处理。 2.铸件不允许有夹渣、气孔、疏松等缺陷。 3.未注圆角R3R5。第二章 确定毛坯，画毛坯图根据零件材料确定毛坯为铸件。又由题目以知零件的生产纲领为6000件/年。铸造后应安排人工时效。参考文献（1）表2.3-6，该种铸件的尺寸公差等级为IT13级，加工余量等级为H级。故取CT为13级，MA为H级。铸件的分型面选择通过A基准孔轴线，且与B面平行的面。浇冒
9、口位置分别位与A基准孔凸台的两侧。参考文献（1）表2.3-5，用查表法确定各表面的总余量如表2-1表示表21 各加工表面的总余量加工表面基本尺寸（mm）加工余量等级加工余量数值说明A面94G5 E面94G5 D面94H5 凸台面20H5 81孔80H3 2020H0.5 R5槽67槽67H5 由参考文献（1）表2.39可得铸件主要尺寸的公差，如图22所示表22主要毛坯尺寸及公差 （mm）主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸D面轮廓尺寸94599A，E面轮廓尺寸43548凸台面距81孔中心尺寸6757281孔81378第三章 工艺规程设计3.1 定位基准的选择选择粗基准的原则是保证用粗基准定位所加工
10、出的精基准有较高的精度；用此精基准定位后，各被加工表面具有较均匀的加工余量，并与非加工表面保持应有的相对位置精度。一般按以下原则选择粗基准：1）若工件中有不加工的表面，则选取该不加工表面为粗基准；若不加工表面较多，则应选取其中与加工表面相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。2）若工件所有表面都需加工，在选择粗基准时，应考虑合理分配各加工表面的加工余量。3）选择零件上平整光滑的表面（不能有飞边、浇口、冒口或其他缺陷）作为粗基准，以使定位准确，夹紧可靠。4）粗基准应尽量避免重复使用，原则上只使用一次。选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置精度，以及安装的方便可靠。有以下原则：1
11、）基准重合原则。2）基准统一原则。3）自为基准原则。4）互为基准原则。5）所选精基准应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用。 精基准的选择：连杆盖的A面和孔12面既是装配基准，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。实现连杆盖“一面二孔”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，B面的面积大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单，可靠，操作方面。 粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择连体盖的重要孔的毛坯孔与连体盖内壁作基准；第一，在保证各孔加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；第二，装入
12、连体盖的零件与盖体内壁有足够的间隙；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A面和孔12，这时可有如下定位夹紧方案：用三个支承钉支承在A，E 面的毛坯面上，限制三个自由度；用浮动圆柱销深入81mm毛坯孔中限制二个自由度；用一个支承钉支承在孔中12侧面上限制一个自由度。3.2 加工工艺路线的拟订根据个表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：A面和E面：粗铣半精铣精铣；D面：粗铣精铣；孔12：钻并倒角；凸台面：粗铣精铣；81：粗镗半精镗精镗；孔20：钻、扩、铰；R67槽：粗铣精铣；12M126H:功螺纹；5槽：粗铣。因A面和E面有较高的平行度要
13、求，12有较高的同轴度要求，故它们的加工宜采用工序集中的原则，即分别在一次装夹下将两面或孔同时加工出来，以保证其位置精度。根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将A，E面，D面及12孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一阶段中又首先加工A面E面，后在镗孔81。12M126H螺纹孔等次要表面放在最后加工。修改后的加工工艺路线如下：工序号工序名称工 序 内 容设备铸造时效10铣粗铣A面，E面组合机床20粗铣D面X52K30粗铣凸台X52K40钻钻孔12并倒角Z302550镗粗镗，半精镗，精镗81卧面组合镗床60精镗20的孔倒角0.5X45Z302570铣粗铣R67槽X52K
14、80半精铣A面E面X52K90功螺纹12M126H100铣精铣A，E面X52K110精铣凸台及D面X52K120精铣R67槽X52K130粗铣5槽X52K140去毛刺150检验160入库3.3 选择加工设备及刀具，夹具，量具 由于生产类型为大批量生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以专用机床.其生产方式以通用机床加专用夹具为主，辅以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工人完成。精铣A面E面。考虑到工件的定位更紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X52K立式铣床（参考文献1表3.1）。选择直径D为200mm的C类可转位面铣刀（参考文献1表4.4）专用夹具和游标卡尺
15、。半精铣A面E面。由于定位基准的转换，宜采用立式铣床。选择与粗铣相同型号的刀具。采用粗铣专用夹具及游标卡尺，刀口形直尺。铣凸台采用立式铣床，专用铣夹具，专用检具。钻12孔，孔口倒角145选用摇臂钻床Z3025选用锥柄阶梯麻花钻（参考文献1表4.3）。锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角，选用锥柄机用绞刀，专用夹具功螺纹采用机用丝锥，及丝锥夹头专用夹具。12孔径用游标卡尺测量，螺纹孔用螺纹塞规检验。粗镗81孔采用卧双面组合镗床，选择功率1.5KW的ITA20镗削头（参考文献1表3.2），选择镗通孔的镗刀，专用夹具，游标卡尺。半精镗，精镗也采用卧式双面组合镗床，选择功率为1.5KW的ITA20M镗削平。选择
16、精镗刀，专用夹具。3.4 加工工序设计（1）工序10粗铣A面，E面，工序80半精铣A面E面，工序100 精铣A，E面查文献2表粗铣加工余量，得粗铣以后面的距离为45mm，故面的精加工余量A、E面精（46-43）21.5mm ,又已知面46的总余量为3mm，所以A、E面半精0.75mm,所以粗铣30.250.752mm。粗铣，半精铣和精铣工序和工序尺寸及公差列于下表 铣孔余量和工序尺寸及公差（mm）加工表面加工方法余量精度等级工序尺寸及公差A-E粗铣2H1046A-E半精铣0.75H843A-E精铣0.25H842.6442.8因粗，半精，精铣面时都以孔40和D面定位，故两面之间的粗铣工序尺寸4
17、6mm，半精铣工序尺寸43，精铣工序尺寸为43 -0.020/-0.36，不需做尺寸链计算。 （2）工序20粗铣D面，30粗铣凸台， 110精铣D面和凸台查文献（1）表2.3-59平面加工余量，得精加工余量Z为1.5mm。以知D面的总加工余量Z总为5mm。故粗加工余量为ZD粗=5-1.5=3.5mm。参考文献（1）表2.4-73，取粗铣的每齿进给量fz为0.2mm/z；取精铣的每转进给量f=0.5mm/r粗铣走刀一次，ap=3.5mm；精铣走刀1次，ap=1.5mm。参考文献（1）表3.1-74，取粗铣的主轴转速为150r/min,取精铣的主轴转速为300r/min。又前面已选定铣刀直径D为2
18、00 mm，故相应的切削速度分别为v粗=3.14XDn/1000=3.14X200X150/1000m/min=94.2m/minv粗=3.14XDn/1000=3.14X200X300/1000m/min=188.4m/min（3）工序40钻孔12并倒角，工序90功螺纹12-M12-6H。由文献（1）表12-3取铸件加工余量等级为9级，表12-5取铸件尺寸精度等级为9级。则2-12孔的钻余量查表13-15。第一次钻到11.6mm。铰12H9，参考文献（1）并参考Z3025机床说明书，取2-11.6孔的进给量f=0.3mm/I，参考文献（1）表14-36用插入法求得钻12.5 孔的切削速度V=
19、26.7m/min。由此，转速n=1000v/d=1000X26.2/3.14X12680r/min 把钻床实际转速取n=650r/min，则实际切削速度V=3.14X12X650/100024.5m/min 参考文献（1）表2.4-69得Ff=9.81X42.7dof0.8KF(N)M=9.81X0.02do2f0.8KF(N) 则钻12孔的Ff=9.81X42.7X120.2X0.30.8X1=1565NM=9.81X0.021X122X0.30.8X1=10.02(N.M)它们均小于机床的最大进给力7840N，和机床的最大扭转力196N.M，故机床刚度足够。铰孔进给量取f=0.2mm/r
20、参考文献（1）表14-46，取铰孔的切削速度为V=16m/min，由次算出转速n=1000/d=1000X16/3.14X12406.6r/mm。按机床的实际转速取n=450r/min 则实际切削转速V=dn/1000=3.14X12X450/1000=17.6m/min（4）工序50 粗镗，半精镗，精镗81，查文献（2）表3.2镗孔加工余量，得粗镗以后 孔的直径为78，故孔的精加工余量Z精=81-80.5/2=0.25mm。又已知81孔的总余量为3mm，所以半精镗Z半精=0.5+0.25=0.75，所以粗镗Z粗镗=3-0.25-0.75=2mm。表3 各工步余量和工序尺寸加工表面加工方法余量
21、工序尺寸81粗镗28081半精镗0.7580.7581精镗0.2581第四章 夹具设计 这次设计的夹具为第40、90道工序钻孔12并功螺纹12-M12-6H，该夹具适用于摇臂钻床Z3025（参考文献（1）表3.1）和第50道工序粗镗、半精镗、精镗81孔夹具保证81+0.021/0的精度要求，该夹具适用于卧双面组合镗床。4.1 第40、90道工序的夹具设计4.1.1 确定设计方案该夹具装在摇臂钻床上，考虑到钻床刀具的行程，工件采用倒装加工。连杆盖采用侧面和上面加一块垫板进行定位，底面采用活动V型块。采用快速夹紧机构，和钩型压板对零件进行夹紧。活动V型块与快速螺旋夹紧机构相连接。钻套采用标准钻套（
22、固定钻套）钻套安装在钻模板上一H7/n6或H7/r6配合，固定钻套结构简单，钻孔精度高。考虑到整个钻床的高度，以及快速夹紧机构所占用的空间。还可以用推引式辅助支承取代快速夹紧机构。具体夹具设计见夹具装配图。4.1.2 定位精度分析工件是在一次装夹下完成加工的，位置精度由夹具保证。取钻套与钻模板的配合为H7/n6对定销与导套的配合为H7/g6此外，夹具还应标注形位公差（详见夹具装配图）4.1.3 操作说明夹具使用在摇臂钻床Z3025上，选用锥柄阶梯麻花钻。加工连杆盖12-M12-6H并用丝锥功螺纹。工件在上面、侧面（A或E面）加一块垫板定位，底面采用活动V型块，活动V型块与快速夹紧机构相连接。工
23、件采用快速夹紧机构，和钩型压板对零件进行夹紧。考虑到整个钻床的高度，以及快速夹紧机构所占用的空间。最后决定用推引式辅助支承取代快速夹紧机构。4.2 第50道工序的夹具设计4.2.1 确定设计方案这道工序所加工的孔在凸台面上，且与凸台面G面垂直，按照基准重合原则并考虑到目前没有经过加工，为了避免重复使用粗基准，应以凸台面钻头引偏，81孔应从凸台面开始加紧，从G面镗孔，且要求镗孔时朝下。从对工件的结构形状分析，若工件以凸台面朝上放置在支撑板上，定位夹紧不稳定不可靠。也不容易实现。夹具以夹具体安装面和定位孔，定位销定位，用T型槽螺栓连接。工件以凸台面在夹具上定位，限制了三个自由度，其余三个也必须限制
24、。在2-M12-6H孔内插入短圆柱销限制二个自由度，在对称的2-M12-6H内插入短菱形销限制一个自由度，与固定凸台面共限制了六个自由度。本道工序选用手动夹紧，使夹具简单，操作方便。 具体设计见夹具装配图。4.2.2 定位精度分析工件是在一次装夹下完成加工的，位置精度由夹具保证。取分度盘与夹具体，导套与夹具体，导套与分度盘的配合为H7/n6对定销与导套的配合为H7/g6对定销与夹具体销孔，支撑块销孔的配合为H7/r6此外，夹具还应标注形位公差（详见夹具装配图）4.2.3 操作说明夹具使用在卧式镗床上，粗镗、半精镗、精镗81孔。夹具以夹具体安装面和定位孔，定位销定位，用T型槽螺栓连接。工件以凸台
25、面在夹具上定位，限制了三个自由度。在2-M12-6H孔内插入短圆柱销限制二个自由度，在对称的2-M12-6H内插入短菱形销限制一个自由度，与固定凸台面共限制了六个自由度。选用手动夹紧。结 论这次设计使我能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经验知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（连杆盖）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，培养了我的熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力，进一步培养了我的识图、制图、图表和编写技术文件等基本技能，为未来从事的工作打下良好的基础。 通过对本次课程
26、设计有关的课程学习，使我从技术与经济紧密结合的视角，用建立在系统论、控制论、信息论等科学方法论基础上的新观念，围绕加工质量这个总目标，熟悉了机械制造过程中包括传统的和现代的在内各种常用加工方法和制造工艺，以及与之有关的切削机理、加工原理、设备的性能与选用原则、加工质量的分析和控制方法等。其具体表现为：1） 掌握了金属切削的基本规律，并能用之于各种切削参数和刀具几何参数的合理选择，及对加工质量的正确分析。2） 了解了常用机械加工方法的工作原理、工艺特点、质量保证措施，以及常用机床的性能、工艺范围、主要结构及合理选择。3） 熟悉了机械加工工艺规程和机器装配工艺规程拟订的基本知识及有关计算方法，具有
27、拟订中等复杂程度零件机械加工工艺规程的能力。4） 掌握了机械加工精度和表面质量的基本理论和基础知识，并具有对生产现场工艺技术问题进行分析和解决的初步能力经过两个多月的毕业设计，在设计指导老师殷晓中的指导下，本人顺利地完成了本次毕业设计。毕业设计是教育环节中重要一环，对检验我们四年来的知识水平是一次卓有成效的检查，是综合提高我们四年所学的专业知识的有效总结。毕业设计之初，我以饱满热情投入到工作中去，积极询问指导老师，虚心向同学请教，认真查阅图书、资料、手册。在这次毕业设计之中，我学到了许多宝贵经验。锻炼了我独立思考，独立分析，独立解决问题的能力，同时以深刻感到自己对许多知识还不甚了解。通过毕业设
28、计，对一些已学过的知识，是一个很好的回顾，巩固了自己所学的知识，又从实践中验证了理论知识，实践与理论相结合。致 谢在这里，对于帮助我完成这次毕业设计的同事和指导老师（殷晓中老师和陈兴和老师）表示真诚的谢意。没有你们的帮助，我很难完成这篇毕业论文，从你们身上我学到了课堂上学不到的东西，你们使我受益匪浅，感受深刻，缺少了你们的悉心讲解和指导，毕业设计将很难进行。再一次表示我最真诚的谢意。谢 谢！参考文献：1 李洪主编 机械加工工艺手册 北京出版社2 郑修本主编 机械制造工艺学 机械工业出版社3 刘友才，肖继德主编 机床夹具设计4 孟少农主编 金属机械加工工艺人员手册5 第一汽车制造厂职工大学编 机床夹具设计设计手册 上海科技出版社