三孔连杆的工艺规程及铣削零件上下端面铣夹具设计说明书资料

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连杆盖的工艺规程设计推荐度：
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机械工程学院

毕业设计论文(说明书)

三孔连杆的工艺规程

学生姓名学院名称专业名称指导教师

2015年 4月 13日

三孔连杆的工艺规程及铣削零件上下端面铣夹具设计说明书

摘要

连杆是机械应用领域中常用的部件之一。这设计主要介绍了普通连杆的加工工艺及其夹具设计。主要内容有普通连杆的作用、选材、毛坯的制造方法、连杆的技术要求、加工工艺路线的制定、加工设备的选择，刀具、量具，切削用量的选择计算等，并设计出一套加工连杆的的专用夹具，最终达到零件的技术要求。通过制定连杆加工工和设计夹具为工人加工连杆提供了依据。而我要设计的三孔连杆工艺规程的设计是从零件图开始对零件的加工工艺进行了分析，并通过查表、计算对毛坯材料、制造方法等进行选择确定。然后根据定位基准的选择原则和所要求的加工精度，确定加工基准和加工方法。并最终确定加工工艺路线。参阅有关技术手册计算确定三孔连杆的机械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸并绘制出了毛坯图，确定加机床和工艺装备,计算其相关加工工序的切削用量并制作了加工工序卡片。最后，根据加工要素设计了专用夹具，以便加工合格的三孔连杆产品。

关键词：三孔连杆；加工工艺；工装设计

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Abstract

Link is one commonly used in mechanical applications components. This design introduces a common link and fixture design process， the main content of ordinary material, connecting rod, connecting rod blank production method, the technical requirements and processing craft route formulation, processing equipment, cutting tools and measuring tools, cutting the amount of calculation, and design a set of processing link special fixture, and ultimately achieve the technicalrequirements of parts. Through the development of the connecting rod processing technology and fixture design and providesa basis for the working process of connecting rod. I want to design and process design for three link from the start process of drawing parts are analyzed, and through the look-up table, the calculation of blank material, manufacturing method of selection. Then according to the principle of selection of locating datum and the required precision, determine the processing base and processing method. And ultimately determine the processing route. Refer to the technical manual calculation to determine the machining allowance, three linkage process dimension and the blank dimension and drawing blank drawing, Machine tools and process equipment to determine and calculate the amount of cutting machining processes related to manufacturing processes and produced a card. Finally, according to the processing elements designed a special fixture for three-hole machining qualified rod products.

Keywords: three link; processing technology fixture design

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摘要 ............................................................... 2 引言 ............................................................... 5 1 绪论 .............................................................. 6 2 工艺设计 .......................................................... 7

2.1机械加工工艺过程基本知识 ..................................... 7 2.2机械加工工艺设计的内容 ....................................... 8 2.3 零件分析 ..................................................... 9 2.4零件毛坯的分析 ............................................... 9 2.5工艺过程设计 ................................................ 11 2.6工艺路线的拟定 .............................................. 11 2.7切削计算过程 ................................................ 14

2.7.1 工序50 ................................................ 14 2.7.2 工序60 ................................................ 16 2.7.3 工序70 ................................................ 16 2.7.4 工序80 ................................................ 19 2.7.5 工序90 ................................................ 22 2.8 本章小结 .................................................... 23 总结 .............................................................. 23 致谢 .............................................................. 24 参考文献 ........................................................... 25

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引言

三孔连杆零件的工艺规程及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。

机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。机械制造加工工艺与机床夹具设计主要是对零件的加工工艺进行分析和对零件的某几个主要部位进行专用夹具的设计，从零件的工艺来说，它主要是分析零件在进行加工时应注意什么问题，采用什么方法和工艺路线加工才能更好的保证精度，提高劳动生产率。就专用夹具而言，好的夹具设计可以提高产品生产率、精度、降低成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。

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1 绪论

本次课题针对三孔连杆零件的加工进行了相关探索，设计出一种切实可行的工艺流程及工艺装备。在产品的加工过程中，工件在夹具内的定位和夹紧显得尤为重要，夹具是涵盖了从加工到组装的几乎所有操作过程的一种装夹设备。由于大量的加工操作需要装夹，夹具设计在制造系统中就变得非常重要，它直接影响加工质量，生产率和制造成本。本文通过分析三孔连杆零件的结构特点和加工要求，指定了一套较合理的夹具设计，从而为保证该零件的加工精度提供了一种经济实用的工艺装备，具有一定的实用价值。

在我国现阶段三孔连杆类零件的加工还没有达到现代自动化的加工水平。在批量的生产中，它的加工工艺还需要人工画线的方法来保证其精度，而对工件的装夹也是通过人工的方法进行的。因此，我国对三孔连杆类不规则零件的加工还处于效率低、加工成本高的阶段。

随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，气动、液压夹紧等夹具正是适应发展的产物。它对缩短工艺装备的设计、制造周期起到至关重要的作用。国外把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

在本次设计中，就针对三孔连杆的加工工艺进行分析，制定和比较加工工艺路线，选择一种较好的加工工艺路线进行加工。并对三孔连杆进行专用夹具的设计，在这过程中，制定夹具方案并对夹具的定位误差和精度进行分析计算，选择其一，以完成本次设计。通过这次设计，培养了编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，这也是在进行毕业之前对所学课程进行的最后一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学生活中占有十分重要的地位。就个人而言，希望通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。

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2 工艺设计

制订工艺的出发点，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。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定出工艺过程。

2.1机械加工工艺过程基本知识

1）工艺过程

在产品的生产过程中，与原材料变为成品有直接关系的过程称为工艺工程。例如：铸造、锻造、焊接和零件的机械加工等。

2）机械加工工艺过程

在工艺过程中，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状，尺寸和性能使之变为成品的工艺过程，称为机械加工工艺过程。

3）机械加工工艺过程的组成

机械加工工艺过程是由若干个顺次工序组成的，通过这些不同的工序把毛坯加工成合格的零件。

4）工序

一个（或一组）工人，在一台机床上（或一个工作地点），对一个（或同时几个）工件连续加工所完成的那一部分机械加工工艺过程。这里必须注意，构成一个工序的主要特点是不改变加工对象、设备和操作者，而且工序内的工作是连续完成的。

5）机械加工工艺规程

机械加工工艺规程（简称工艺规程）是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。工艺规程的内容包括：

A、工艺路线：

工艺路线是指产品或零部件在生产过程中由毛坯准备到成品包装入库经过企业有关部门或工序的先后顺序。

B、各工序加工的内容、要求，所采用的机床、工艺装备；

工艺装备（简称工装）是产品制造过程中所用的各种工具的总称。它包括刀具、夹具、模具、量具、检验工具及辅助工具等。

C、工件的检验项目、检验方法和切削用量、工时定额等。 6）工艺规程的格式

机械加工工艺规程主要有机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片两种基本形式。机械加工工艺过程卡是以工序为单位简要说明零件加工过程的一种工艺文件。一般

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适用于单件小批生产。（零件加工的流向）

2.2机械加工工艺设计的内容

制定合理的零件加工工艺过程首先要掌握目前有可供选用的加工方法，并能够针对零件的具体要求较合理的选用。其次，还必须解决各表面的加工顺序和热处理如何安排的问题。

1）首先，要分析产品的零件图与装配图，分析零件图的加工要求，结构工艺性，检验图样的完整性；

2）根据零件的生产纲领确定生产类型；在制定机械加工工艺规程时，一般按照零件的生产纲领，把零件划分为大批量生产、中批量生产和小批量生产三中类型。

3）选择毛坯；毛坯的选用主要包括毛坯的材料、类型和生产方法的选用。常用的毛坯类主要有各种轧制型材、铸件、锻件、焊接件、冲压件、粉末冶金件以及注塑成形件等。（联合加工），根据零件结构的不同，毛坯的选用可分为轴类、盘套类和机架箱体类三大类。

4）确定单个表面的加工方法；

零件的加工过程，就是零件表面经加工获得符合要求的零件表面的过程。零件表面的类型和要求不同，采用的加工方法也不一样。主要有车削、钻削、铣削、刨削、磨削等五大类加工方法。此外还有镗削、拉削、光整、特种加工等。

5）选择定位基准，确定零件的工艺路线；根据零件表面质量的要求不同，通常将表面加工划分为粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段三个加工阶段。

零件加工需要遵循的原则是粗、精加工分开，零件的加工一般不是在一台机床上用一种工艺方法就可完成，往往需要几种加工方法互相配合，经过一定的工艺过程才能逐步地完成零件表面的加工。若一种表面可采用不同的加工方法进行加工的话，那么就生产的具体条件而言，其中必有一种加工方法是最合适的。

6）确定各工序所用的设备及工艺装备 7）计算加工余量、工序尺寸及公差 8）确定切削用量，估算工时定额 9）填写工艺文件

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2.3 零件分析

通过对该零件图的样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。以下是三孔连杆需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：

1.孔φ35H6，粗糙度为6.3。 2.孔φ90H6，粗糙度为6.3。 3.孔φ25H6，粗糙度为6.3。 4.铣上下端面，粗糙度为6.3。

根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。零件如图1所示：

图1：三孔连杆零件图

2.4零件毛坯的分析

三孔连杆是机械支撑的重要零件。因为零件的尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工必须保证精度要求。零件材料为45，考虑到车床在加工中的虽然不

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像其它机器那么频繁。也经常要承受变载荷及冲击性载荷，且它的外型复杂，不易加工。因此，应该选用铸造以提高劳动生产率，保证精度，由于零件的年生产量为小批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用铸造，这样可以提高生产率，保证精度。

在仔细分析了零件的基础上，选择零件的加工方法，首先从毛坯开始，在毛坯的选择上，既要考虑工艺性，又要考虑到经济性，综合两项因素进行毛坯的选择。毛坯的选择对零件工业过程的经济性有很大影响，工序数量，材料消耗加工工时等都取决于所选择的毛坯，但要提高毛坯的质量往往会使毛坯制造困难，需要复杂的工艺和昂贵的设备，增加了毛坯的成本，这两者是矛盾的。因此毛坯的种类和制造方法的选择要根据毛坯的类型和具体的生产条件决定。同时应该主要到，充分使用新工艺、新技术、新材料的可能性，以便降低零件生产总成本提高质量。毛坯的类型有：铸件、锻件、型材、焊接件、压制件、冲压件等。则优先考虑锻件和铸件，虽然成本高，但提高了生产率。在考虑零件的力学性能，形状大小等因素后，选择锻件。现画零件毛坯图2如下：

图2：三孔连杆毛坯图

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2.5工艺过程设计

1）定位基准的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法进行。基准选择的原则有：粗基准的选择原则：

a)尽可能用精度要求高的主要表面作粗基准；

b）不加工面作粗基准，且该面与要加工面有一定的位置精度要求； c）余量均匀原则；

d）粗基准的表面要尽量光整、光洁、有一定的面积以便于装夹； e)不能重复使用原则。精基准的选择原则：

a）基准重合原则——尽可能使设计基准和原始基准重合； b）互为基准原则——两个位置精度要求较高的表面互为基准； c）基准不变原则——统一基准。加工工序设计

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，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。因此确定工艺路线方案如下：

2.6工艺路线的拟定

在拟定工艺路线时，必须同时确定各工序所采用的机床，刀具，辅助设备及工艺装备，切削用量的选择和生产节拍的符合设计。机床和工装的选择应尽量做到合理，经济，使之与被加工零件的生产类型，加工精度和零件的形状尺寸相适应。一）机床的选择（见《金属机械加工工艺人员手册》P522）

1 机床的加工规格范围应与零件的外部形状，尺寸相适应。 2 机床的精度应与工序要求的加工精度相适应

3 机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应。大批量生产尽量选用生产率高的专用机床，组合机床或自动机床。

4 机床的选择应与现有条件相适应。做到尽量发挥现有设备的作用，并尽量做到

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设备负荷平衡。

按照加工过程中每道工序的有效功率，选择的铣削工序加工机床为：X51型铣床。钻孔工序的加工机床为：Z5140A钻床。

二）刀具的选择（《金属机械加工工艺人员手册》P802）

刀具的选择也包括刀具的类型，构造和材料的选择，主要应根据加工方法、工序应达到的加工精度、粗糙度、工件的材料形状、生产率和经济性等因素加以考虑，原则上尽量采用标准刀具，必要时采用各种高生产率的专用刀具。三）夹具的选择（《金属机械加工工艺人员手册》P630）

正确设计和使用夹具，对保证加工质量和提高生产效率、扩大机床使用范围既减轻劳动强度都有重要意义。同时，使用夹具还有助于工人掌握复杂或精密零件的加工质量及解决较为复杂的工艺问题等。具体情况见后面的夹具设计部分。四）量具的选择

1 量具的选择应做到量具的精度应与零件的加工精度相适应。 2 量具的量程应与被测零件的尺寸大小相适应。

3 量具的类型应与被测表面的性质（孔或外圆尺寸还是形状位置值）、生产类型、生产方式相适应。

4 按量具的极限尺寸选择量仪时应保证：T*K?? T—被测尺寸的公差值（mm） K—测量精度系数

?—测量工具和测量方法的极限误差测量精度系数如表2-5-1所示：被测尺寸的精度等级 K IT5 0.325 IT6 0.30 IT7 0.275 IT8 0.25 IT9 0.20 表2-5-1：测量精度系数

五）切削用量的确定

正确的选择切削用量，对保证零件的加工精度、提高生产率、降低刀具的损耗以及降低工艺成本都有很大的意义。切削用量的选择与下列因素有关： 1生产率

2加工质量（主要指表面光洁度）

3切削力所引起的机床―夹具―工件―刀具工艺系统的弹性变形 4工艺系统的振动

5刀具的耐用度，v越大，耐用度越低

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选用原则：

a. 先尽量选取大的ap值 b. 其次尽量取大的s值 c. 最后取合适的v值

（一）切深ap的选择

一般平面的加工分为粗加工—半精加工—精加工的切深一般等于它的加工余量，而粗加工在留有精加工余量外，应尽量取较大的切深，以一次加工切削其加工余量的为最佳。在本次设计中所有的切深均等于其加工余量，其走刀次数也因而全部为一次走刀。（二）进给量s的确定

在切深确定后，其进给量s应尽量取大值，但应保证两个基本要求：

a. 因切削力所引起的工艺系统的弹性变形不至于使工件的加工尺寸超出公差范围。 b. 表面光洁度要求

粗加工时，主要是工艺系统变形限制s，而光洁度的要求不高；

精加工时，光洁度要求限制s，而工艺系统变形是次要的，s可根据切深ap、光洁度要求，加工方法从工艺人员手册中查出。（三）切削速度v的选择

切削速度v的选择根据能最大发挥刀具的切削性能（不使刀具磨损太快），尽可能发挥机床的性能（机床的功率）。并且可以很好地保证加工质量（主要是加工表面的粗糙度要求）和降低加工成本（从提高生产率和减小刀具损耗的角度考虑）。

一般的加工方法，如车、钻、扩、铰、铣、镗的切削用量均可以从手册中查出其范围，再由具体的加工环境，加工方法等确定其具体数值。而大量生产中所应用的流水线的切削用量的选择则有其自身的特点：

1．比普通机床的切削用量约低30％，以减少换刀时间，和机床调整次数， 2. 在服从机床本身某一参数下（多数为每分进给量，因组合专用机床的动力头的运动为一定的），兼顾同时工作的不同刀具的合理要求，如孔的一般加工为钻、扩、铰，钻孔的v较高，而扩、铰的略低，但由于机床动力头的运动是一定的，因而可以适当降低钻头的v，而扩、铰的可以适当增加，以求得最高的生产率。

3. 切削用量的选择应使每道工序的时间与流水线节拍相等或小于流水线节拍，并使各道工序的时间定额相接近。

根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗车：余量值规定为1.5~2.0mm，现取2.0mm 精车：余量值规定为1.0mm。取1.0mm

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精车后尺寸与零件图尺寸相同，且保证各个尺寸精度。钻Φ35孔到要求尺寸：

根据工序要求，工序尺寸及加工余量为：钻孔： Φ30mm 2Z?2mm 扩孔： Φ34mm 2Z?4mm 铰孔： Φ35H6mm 2Z?0.5mm

2.7切削计算过程 2.7.1 工序50

合理地选择切削用量，对保证加工精度和表面质量，提高生产率和刀具耐用度等，都有很大的影响。选择切削用量是指要选定切削深度、进给量和切削速度。在这3个因素中，对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，而切削深度影响最小，对表面粗糙度影响最大的是进给量，而对切削力影响最大的则是切削速度。因此，在粗加工阶段，应考虑选择尽可能大的切削深度，其次是选择较大的进给量，最后确定一个合适的切削速度。在半精、精加工阶段，由于加工精度和表面质量的要求较高，因此一般均选择较小的切削深度和进给量，在保证刀具耐用度的前提下，应选取较高的切削速度，以保证加工质量和生产率的要求。

粗铣上端面机床：X51立式铣床

刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料：W18Cr4V D?63mm 齿数Z?6 (1) 粗铣

铣削深度ap：ap?3mm

每齿进给量af：根据参考文献[7]中表2.4-73，取af?0.18mm/r铣削速度V：参照参考文献[7]中表2.4-81，取V?1.2m/s

机床主轴转速n：

n?1000V1000?1.2?60??363.97r/min ?d03.14?63

n?370r/min

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实际铣削速度V?： V??

进给量Vf：Vf?afZn?0.18?6?370/60?6.66mm/s 工作台每分进给量fm：fm?Vf?6.66mm/s?399.6mm/min

a?：根据参考文献[7]中表2.4-81,a??60mm

?d0n3.14?63?370??1.22m/s 10001000?60被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l?350mm