工裝夾具課程設計--連桿銑削槽口工序專用夾具設計

1、<p>　　工裝夾具課程設計說明書</p><p>　　題目：連桿銑削槽口工序專用夾具設計</p><p>　　系 名 機械工程 </p><p>　　專 業 機械工程及自動化 </p><p>　　班 級 </p

2、><p>　　學 號 </p><p>　　姓 名 xxxxx </p><p>　　指導教師 xxx </p><p>　　2011年 11月</p><p><b>　　

3、摘要</b></p><p>　　機械制造工藝學課程設計一般安排在完成了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業課之后。這是進行畢業設計之前的一次綜合性復習及理論聯系實際的實踐訓練，對我們的大學生活及以后進入社會參加工作具有重要意義。從中有效地鍛煉了我們提出問題、分析問題、解決問題的能力。</p><p>　　機械制造業是國民經濟的支柱產業，現代制造業正在改變著人們的生產方式

4、、生活方式、經營管理模式乃至社會的組織結構和文化。生產的發展和產品更新換代速度的加快，對生產效率和制造質量提出了越來越高的要求，也就對機械加工工藝等提出了要求。 </p><p>　　在實際生產中，由于零件的生產類型、形狀、尺寸和技術要求等條件不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上用某一種加工方法就能完成的，而是需要經過一定的工藝過程。因此，我們不僅要根據零件具體要求，選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工

5、順序，一步一步地把零件加工出來。</p><p>　　由于能力有限，設計中尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p>　　1 連桿的加工特性及其結構工藝性分析4</p><p

6、>　　1.1 連桿的加工特性4</p><p>　　1.2 連桿的結構工藝性分析4</p><p>　　2 加工件的加工工藝路線、關鍵工序的分析確定4</p><p>　　2.1 毛坯材料的選擇4</p><p>　　2.2 制定工藝路線4</p><p>　　2.3 關鍵工序分析5<

7、;/p><p>　　2.3.1 大小端面的加工5</p><p>　　2.3.2 大小端孔的加工5</p><p>　　2.3.3 槽口的加工6</p><p>　　3 切削用量計算6</p><p>　　3.1 選擇刀具及切削用量6</p><p><b>　　3.

8、2 工序卡7</b></p><p>　　4銑削槽口專用夾具設計8</p><p>　　4.1工件的加工工藝分析8</p><p>　　4.2確定夾具的結構方案8</p><p>　　4.2.1確定定位方案，設計定位元件8</p><p>　　4.2.2夾緊方案選擇及夾緊機構設計10</p

9、><p>　　4.2.3夾具對定位方案的確定10</p><p>　　4.3夾緊力計算和定位誤差分析11</p><p>　　4.3.1夾緊力計算11</p><p>　　4.3.2定位誤差分析12</p><p>　　4.4確定夾具的主要尺寸、公差和技術要求12</p><p>　　4.

10、4.1夾具總圖應標尺寸，公差12</p><p><b>　　參考文獻13</b></p><p>　　連桿機加工工藝規程設計及銑削槽口工序專用夾具設計</p><p>　　1 連桿的加工特性及其結構工藝性分析</p><p>　　1.1 連桿的加工特性</p><p>　　連桿是發動機的

11、五大件之一，是發動機重要的安全件。其大頭孔與曲軸連接，小頭孔通過活塞銷與活塞連接，其作用是將活塞的氣體壓力傳給曲軸，又受曲軸驅動而帶動活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿受的是沖擊動載荷，因此要求連桿質量小、強度高。連桿桿身是工字型截面，而且從大頭到小頭逐步變小。連桿的質量直接影響發動機的使用性能和安全性能。從結構上看連桿并不復雜，但連桿屬于典型的不規則件且精度要求高，所以加工工藝比較復雜：磨削、鉆、鉸、鏜、銑、衍磨等多種加工方法。</p&

12、gt;<p>　　1.2 連桿的結構工藝性分析</p><p>　　連桿由連桿大頭、桿身和連桿小頭三部分組成。連桿機械加工的主要內容有小端孔、大端孔和與其垂直的兩端平面，以及連桿桿身和螺栓孔。這些表面都要求達到一定的精度。同時為了提高疲勞強度，要求有較小的表面粗糙度數值，不允許有細微的傷痕或裂紋。高速機連桿桿身要求對全部非工作表面進行噴丸處理，圓角及過渡都應拋光。</p><p

13、>　　連桿是一種桿類零件，外形細長、剛性差，因而在選擇定位基準和夾壓點時，應使其加工時的變形最小。故大多數工序都是采用大、小端孔的端面作為定位基準，并使夾緊力作用在端面上。這種定位方法簡單，又避免因夾緊力和切削力的作用而使連桿發生變形。</p><p>　　2 加工件的加工工藝路線、關鍵工序的分析確定</p><p>　　2.1 毛坯材料的選擇</p><p&

14、gt;　　連桿復雜的工作條件（承受拉力、壓力和扭曲的多變負荷）及高的疲勞強度要求，決定了它的材料的選取和毛坯的制造方法。這里選擇的材料為牌號是QT40—17，它能夠滿足上述要求，由于連桿的強度要求，故其毛胚的制造選擇了鑄造的方法。</p><p>　　2.2 制定工藝路線</p><p>　　連桿加工工藝過程見表1所列。</p><p>　　表1 連桿加工工藝過

15、程</p><p>　　2.3 關鍵工序分析</p><p>　　2.3.1 大小端面的加工</p><p>　　大小端孔常常先加工好，使其作為后續工序的定位基準。大小端面常用銑、磨以及拉削方法加工。加工時先以其中的一邊端面為基準加工另一邊端面，然后將連桿翻轉180°，以加工過的端面作為基準加工另一端面。</p><p>　　2

16、.3.2 大小端孔的加工</p><p>　　大小端孔常常為孔本身加工和其他表面的定位基準。大小端孔的加工精度和表面粗糙度要求都較高，通常分為粗、半精二次進行。</p><p>　　對于這種尺寸較小的連桿，模精度要求很高，一般只經過粗鏜、半精鏜、精鏜 。小端孔的粗加工一般安排在大端孔粗加工前，這是由于小端孔在后續加工中將作為主要定位基準。鏜孔時以桿身裝夾，按孔的劃線痕找正定位。</

17、p><p>　　2.3.3 槽口的加工</p><p>　　槽口的定位以兩端孔的的中心線為基準。以槽口的加工要求和精度，分為粗銑和半精銑兩次進行。</p><p>　　在槽口的深度方面的工序基準是工件的相應端面。從基準重合的要求出發，定位基準選擇此端面，但由于要在次端面上開槽，開槽時此面必須朝上，相應的夾具定位勢必要設計朝下，這對定位、夾緊等操作和加工都不方便。因此，

18、定位基準選在與槽相對的那個端面比較合適。由于槽深的尺寸公差為（0.2mm），而基準不重合造成的誤差僅為0.1mm，所以這樣選擇定位基準是可以的。</p><p>　　在保證夾角45°±10′方面，工序基準是雙孔中心線所在平面，所以定位件采用圓柱銷和菱形銷。以大端孔為主要定位基準，小端孔為次要基準。</p><p>　　3 切削用量計算</p><

19、p>　　3.1 選擇刀具及切削用量</p><p>　　選擇高速鋼圓柱銑刀，根據槽口要求，選銑刀直徑 =12mm，齒數為8</p><p><b>　　1. 選擇切削用量</b></p><p>　　1) =5mm =3.2mm af=0.1mm</p><p>　　2) 決定進給量

20、 根據查表取 =0.10mm/z</p><p>　　(1) 選擇車刀后到面最大磨損量為0.4mm，刀具壽命為T=120min。</p><p>　　(2) 查切削用量簡明手冊 表3.10，, , </p><p>　　當，查切削用量簡明手冊 表3.9 修正系數為0.87，所以</p><p>　　(3) 實際切削速度和每齒進給量

21、 </p><p>　　根據銑床X61W型萬能銑床說明書，選擇 </p><p>　　(4)計算基本工時 </p><p>　　式中L=ｌ+η+Δ，其中ｌ＝4×70ｍｍ=280mm，根據切削用量簡明手冊表3.25，η+Δ＝17mm</p><p>　　故 tm=(280+17)/85=3.49mi

22、n</p><p><b>　　3.2 工序卡</b></p><p>　　連桿加工工藝工序卡見表2所列。</p><p>　　表2 連桿加工工藝工序卡</p><p>　　4銑削槽口專用夾具設計</p><p>　　4.1工件的加工工藝分析</p><p>　　工件已加

23、工過的大小頭孔徑分別為 mm和 mm，兩孔中心距為80±0.05mm ，大、小頭厚度均為 mm。如圖1。</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　在加工槽口時。槽口的寬度由刀具直接保證，而槽口的深度和位置則和設計的夾具有關。槽口的位置包括兩方面的要求：</p><p>　?。?）槽口的中心面應通過 mm的中心線

24、，但沒有在工序圖上提出，說明此項要求精度較低，因此可以不作重點考慮。</p><p>　?。?）要求槽口的中心面和兩孔中心線所在的平面的夾角為45°±10′。為保證槽口的深度 mm和夾角45°±10′，需要分析與這兩個要求有關的夾具精度。</p><p>　　4.2確定夾具的結構方案</p><p>　　4.2.1確定定位方案

25、，設計定位元件</p><p>　　在槽口深度方面的工序基準是工件的相應端面。從基準重合的要求出發，定位基準最好選擇此端面。但由于要在此端面上開槽，開槽時，此面必須朝上，相應的夾具定位勢必要設計成朝下，這對定位、夾緊等操作和加工都不方便。因此，定位基準選在與槽相對的那個端面比較合適。由于槽深的尺寸公差較大（0.2mm），而基準不重合造成的誤差僅為0.1mm，所以這樣選擇定位基準是可以的。</p>&

26、lt;p>　　在保證夾角45°±10′方面，工序基準是雙孔中心線所在的平面，所以定位工件采用一圓柱銷和一菱形銷最為簡便。由于槽開在大頭端面上，槽的中心面應通過孔 的mm中心線，這說明大頭孔還是槽口的對稱中心面的工序基準。因此，應選擇大頭孔mm 作主要定位基準，定位元件選擇短圓柱銷（限制兩個自由度）。而小頭孔mm 作次要定位基準，定位元件選擇菱形銷（限制一個自由度），如圖2.</p><p&g

27、t;<b>　　圖2</b></p><p>　　在每個工件上銑八個槽，除正反兩面分別裝卸加工外，在同一面的四個槽的加工也可采用兩種方案：一是采用分度機構在一次裝夾中加工，由于不能夾緊大頭端，夾具結構比較復雜，但可獲得較高的槽與槽間的位置精度；另一方案是采用兩次裝夾工件，通過兩個菱形定位銷分別定位（如圖2），由于受兩次裝夾定位誤差的影響，獲得的槽與槽間的位置精度較低。鑒于本夾具設計中槽與槽間

28、的位置精度要求不高（夾角45°±10′），故可采用第二種方案。</p><p>　　4.2.2夾緊方案選擇及夾緊機構設計</p><p>　　本設計的夾緊機構采用螺釘壓板較為合適?？晒┻x擇的夾緊部位有兩個方案：一是壓在大端上，需要兩個壓板（讓開加工位置）；另一是壓在桿身上，此時只需一個壓板。前者的缺點是夾緊兩次，后者的缺點是加緊點離加工面較遠，而且壓在桿身中部可能引起工

29、件的變形?？紤]到銑削力較大，故采用第一種方案（如4）。</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　4.2.3夾具對定位方案的確定</p><p>　　夾具的設計除了考慮工件在夾具上的定位之外，還要考慮夾具如何在機床上定位，以及刀具相對夾具的位置如何確定。</p><p>　　對設計中銑床夾具，在機床的

30、定位是以夾具體的底面放在銑床工作臺面上，再通過兩個定向鍵與機床工作臺的T型槽相連接來實現，兩定向鍵之間的距離應盡可能遠些（如圖5）。刀具相對夾具位置采用直角對刀塊及厚度為5mm的塞尺來確定，以保證加工槽面的對稱度及深度要求（如圖5）。</p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　4.3夾緊力計算和定位誤差分析</p><p>

31、　　4.3.1夾緊力計算</p><p>　　根據單位切削力計算公式 查表得 </p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　根據切削力計算公式</b></p><p>　　得切削力為 =1069.2 故切削力取 1100N</p><p>　　

32、根據夾緊力的計算公式，每個壓板需給工件的夾緊力為 </p><p>　　式中K為安全系數取K=1.6，f為工件與定位元件之間的摩擦因數，取f=0.5</p><p>　　故 =1760N。取 =1800N</p><p>　　即每個壓板需給工件的壓緊力為1800N時滿足要求。</p><p>　　4.3.2定位誤差分析</p>

33、<p>　　本設計中采用一圓柱銷一菱形銷定位工件，平面內定位銷相對工件孔的移動定位誤差由基準孔D和定位銷d之間的配合間隙來決定，其移動定位誤差為：</p><p>　　圓柱銷 Δ = =0.052+0.01+0.028=0.09mm</p><p>　　菱形銷 Δ = =0.023+0.01+0.054=0.087mm</p><p&

34、gt;　　兩孔軸線連線的角度誤差 =0.001</p><p><b>　　α=3′</b></p><p><b>　　滿足定位精度要求。</b></p><p>　　4.4確定夾具的主要尺寸、公差和技術要求</p><p>　　如圖5所示，在該夾具總圖中需標注有關尺寸，公差及技術要求：<

35、/p><p>　　4.4.1夾具總圖應標尺寸，公差</p><p>　?。?）夾具最大輪廓尺寸：268mm×220mm×80mm</p><p>　?。?）定位元件的定位尺寸及各定位元件間的位置尺寸為 、 及80±0.05。</p><p>　?。?）對刀元件的工作面與定位元件的定位面間的位置尺寸為11.5

36、77;0.02及11±0.02mm。</p><p>　?。?）夾具定向槽與夾具定向鍵的配合為 。</p><p>　?。?）夾具體與定位套的配合為φ25 及φ18 。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 楊叔子．機械加工工藝師手冊．機械工業出版社</p>

37、<p>　　[2] 蘭建設. 機械制造工藝與夾具. 機械工業出版社 </p><p>　　[3] 冀秀煥，唐建生.工程材料與成型設計. 武漢理工大學出版社</p><p>　　[4] 王健石．機床夾具和輔具速查手冊．機械工業出版社</p><p>　　[5] 王光斗，王春福．機床夾具設計手冊（第三版）. 上?？茖W技術出版社</p><

38、;p>　　[6] 孫已德．機床夾具圖冊．機械工業出版社</p><p>　　[7] 董燕. 公差配合與測量技術. 武漢理工大學出版社</p><p>　　[8] 唐建生. 金屬切削與刀具. 武漢理工大學出版社</p><p>　　[9] 于興芝. 機械設計基礎. 武漢理工大學出版社</p><p>　　[10] 劉紅普. 特種機械加工技