三轴连杆专业课程设计项目说明指导书.doc

机电及自动化学院

专业课程综合设计

设计题目：三轴连杆工艺步骤设计

专 业： 机械电子工程
届 别： 08级
学 号：
姓 名：
指导老师：

7 月

一、设计题目　　
三轴连杆零件加工工艺步骤
二、原始资料
(1) 被加工零件零件图 1张
(2) 生产类型:大批大量生产
摘　要

设计内容：设计“三轴连杆”零件机械加工工艺规程及工艺装备，并绘制出三轴连杆零件图、三轴连杆毛坯图、夹具装配图，夹具体零件图。填写机械加工工艺过程综合卡片、机械加工工艺卡片。编制课程设计说明书。
设计意义：本课程设计是关键实践教学步骤之一。是在完成生产实习，学完机械制造技术基础和其它专业课程以后进行。经过该课程设计，将所学理论和生产实践相结合， 锻炼了自己分析问题、处理问题能力，在这个过程中我独立地分析和处理了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一经典工艺装备，提升了结构设计能力，为以后毕业设计及对自己未来将从事工作进行了一次适应性训练，从而打下了良好基础。
关键词：三轴连杆;课程设计;工艺规程；工艺装备；

目录
1 三轴连杆零件工艺性分析 5
1.1零件工艺分析 5
1.2零件技术要求 5
1.3审核零件工艺性 5
1.4确定三轴连杆生产类型 6
2选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 6
2.1选择毛坯 6
2.2确定毛坯尺寸公差和机械加工余量 6
2.2.1公差等级 6
2.2.2锻件重量 7
2.2.3锻件形状复杂系数 7
2.2.4锻件材质系数 7
2.2.5零件表面粗糙度 7
2.3绘制三轴连杆铸造毛坯简图 8
3确定零件工艺路线 9
3.1定位基准选择 9
3.1.1精基准选择 9
3.1.2粗基准选择 9
3.2表面加工方法确实定 9
3.3加工阶段划分 9
3.4工序集中和分散 10
3.5工序次序安排 10
3.6确定工艺路线 10
4加工余量、工序尺寸和公差和切削用量确实定 11
5时间定额计算 15
7方案综合评价和分析 17
8体会和展望 17
9参考文件 18

1 三轴连杆零件工艺性分析
1.1零件工艺分析
分析零件图可知，该三轴连杆侧面端面及上下端面精度要求并不太高，其粗糙度在Ra6.3以上，故可用铣削加工。Φ25H6mm孔粗糙度为Ra1.6，所以采取钻-扩-粗铰-精铰工艺过程在钻床上加工。Φ35H6mm孔粗糙度为Ra1.6，所以采取钻-扩-粗铰-精铰工艺过程在钻床上加工。Φ90H6mm孔粗糙度为Ra1.6，所以采取粗镗-半精镗-精镗工艺过程在钻床上加工。
各个内孔对精度要求较高，因为端面为平面，可预防钻头钻偏以确保加工精度。该零件除了内孔之外，其它加工表面精度要求均不高，所以以铣床粗加工就可达成要求。

1.2零件技术要求
依据三轴连杆零件图纸将该三轴连杆全部技术要求列于表中。见表1-1。
表1-1 三轴连杆零件技术要求表
加工表面
尺寸及偏差（mm）
公差及精度等级
表面粗糙度Ra(um)
形位公差
三轴连杆R18下表面

IT13
6.3

三轴连杆R18上表面

IT13
6.3

三轴连杆下表面

IT13
6.3

三轴连杆上表面

IT13
6.3

三轴连杆下表面

IT13
6.3

三轴连杆上表面

IT13
6.3

孔

IT6
1.6

孔

IT6
1.6

孔

IT6
1.6

1.3审核零件工艺性
分析零件图可知，三轴连杆上下端面均要求切削加工，该零件除关键工作表面（三轴连杆上下端面、孔、孔、孔）外其它加工表面加工精度较低，经过铣削粗加工就能够达成， 即使关键工作表面加工精度相对较高，但也能够在正常生产条件下，采取较经济方法保质保量加工出来。由此可见，该零件公艺性很好。

1.4确定三轴连杆生产类型
该三轴连杆生产为大批生产。

2选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图
2.1选择毛坯
由零件要求可知，不仅要有高抗拉、压强度和高疲惫强度，而且要有足够刚性和韧性，选择材料为45钢。为增强三轴连杆强度和冲击韧度，取得纤维组织，毛胚选择锻件。该零件轮廓尺寸不大，且生产类型数大批生产，为提升生产率和锻件精度，采取模锻方法制造毛胚，毛胚拔模斜度为7º。

2.2确定毛坯尺寸公差和机械加工余量
要确定毛坯尺寸公差及机械加工余量，应先确定以下原因
2.2.1公差等级
由三轴连杆技术要求，确定该零件公差等级为一般级。
2.2.2锻件重量
已知机械加工后三轴连杆为45钢，密度为7.8克每立方厘米，估算体积为，506立方厘米，算得重量约为4Kg，由此可初步估量机械加工前锻件重量为4.5Kg
2.2.3锻件形状复杂系数
对三轴连杆进行分析计算，可大致确定锻件包容体长度、宽度和高度，即350mm，150mm，50mm。（详见毛坯图）;由公式（2-3）和（2-5）能够计算出锻件复杂系数
所以锻件形状复杂系数为级
2.2.4锻件材质系数
因为该材料为45号钢，是碳质量分数小于0.65%碳素钢，故该锻件材质系数属级。
2.2.5零件表面粗糙度
由零件图可知，该三轴连杆各加工表面粗糙度Ra大于或等于1.6um
依据上述原因，可查表确定该锻件尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于下表
表 三轴连杆铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量
锻件重量/Kg
包容体重量/Kg
形状复杂系数
材质系数
公差等级
4.5
20

一般级
项目/mm
机械加工余量/mm
尺寸公差/mm
备注
厚度20

表2-11
2.0~2.2 取2

表2-13
厚度35

表2-11
2.0~2.2 取2

表2-13
厚度50

表2-11
2.0~2.2 取2

表2-13
孔径孔

表2-11
2.0

表2-14
孔径孔

表2-11
2.5

表2-14
孔径孔
孔径小于最小冲孔孔径，所以该孔为实体
中心距270

表2-12
中心距95

表2-12
2.3绘制三轴连杆铸造毛坯简图

3确定零件工艺路线
3.1定位基准选择
定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。
3.1.1精基准选择
考虑要确保零件加工精度和装夹正确方便，依据“基准重合”标准和“基准统一”标准，选择零件主视图中下表面和孔中心线作为精基准。
3.1.2粗基准选择
对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面工件，则应以和加工表面要求相对位置精度较高不加工表面作粗基准。依据这个基准选择标准，选择零件孔外圆面为粗基准。
3.2表面加工方法确实定
连杆零件各表面加工方案
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra/um
加工方案
粗铣φ112圆盘两端面
IT13
6.3
粗铣
粗铣φ50圆盘两端面
IT13
6.3
粗铣
粗铣R18圆盘两端面
IT13
6.3
粗铣
φ90孔
IT6
1.6
粗镗-半精镗-精镗
φ35孔
IT6
1.6
钻-扩-粗铰-精铰
φ25孔
IT6
1.6
钻-扩-粗铰-精铰

3.3加工阶段划分
该三轴连杆上下表面加工质量要不高，可将对上下表面加工阶段划只分为粗加工一个阶段。该三轴连杆各个内孔加工质量要较高，需要分为粗加工，精加工两个阶段
在粗加工阶段。首先将精基准（下表面和孔）准备好，使后续工序全部能够采取精基准定位加工，确保其它加工表面精度要求；然后粗铣三轴连杆底面和上表面， 然后粗铣连杆上槽内侧面和底面；因为三个孔精度较高，需要根据要求钻-扩-粗铰-精铰孔和孔和粗镗-半精镗-精镗孔；

3.4工序集中和分散
选择工序集中标准安排三轴连杆加工工序。该三轴连杆生产类型为大批生产，能够采取万能型机床配以专用工、夹具，以提升生产率；而且利用工序集中标准使工件装夹次数少，不仅能够缩短辅助时间，而且因为一次装夹中加工了很多表面，有利于确保多种加工表面之间相对位置精度要求。

3.5工序次序安排
1) 遵照“先基准后其它”标准，首先加工基准——下端面和孔。
2) 遵照“先粗后精”标准，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
3) 遵照“先主后次”标准，先加工关键表面，后加工次要表面。
4) 遵照“先面后孔”标准，先加工关键表面，后加工孔；先加工上下端面，然后加工三个孔。

3.6确定工艺路线
在综合考虑上述工序次序安排标准基础上，表列出了三轴连杆工艺路线。
三轴连杆工艺路线及设备、工装选择
工序号
工序名称
机床装备
刀具
量具
1
粗铣φ112圆盘两端面
立式铣床X51
高速钢套式面铣刀
游标卡尺
2
粗铣φ50圆盘两端面
立式铣床X51
高速钢套式面铣刀
游标卡尺
3
粗铣R18圆盘两端面
立式铣床X51
高速钢套式面铣刀
游标卡尺
4
粗镗-半精镗-精镗φ90孔
镗床T612
硬质合金镗刀
卡尺、塞规
5
钻-扩-粗铰-精铰φ35孔
立式钻床Z550
麻花钻、铰刀
卡尺、塞规
6
钻-扩-粗铰-精铰φ25孔
立式钻床Z550
麻花钻、铰刀
卡尺、塞规
7
清洗
清洗机

8
终检

塞规、百分表、卡尺等

4加工余量、工序尺寸和公差和切削用量确实定

第5道工序加工过程：
查表得粗铣余量为2mm
φ112圆盘两端面加工过程为先铣下表面，以下表面为精基准加工其它表面，φ112圆盘毛坯厚度为54mm,选择铣刀直径为80mm
查表可知；背吃刀量为2mm
f=0.4
查表得切削速度v=15-20m/s.n=1000*18/π*80=71.65r/min，
查表选择n=80r/min,实际v=n*80*π=20.1m/min

第6道工序加工过程：
查表得粗铣余量为2mm
Φ50圆盘两端面加工过程为先铣上表面，φ50圆盘毛坯厚度为39mm,选择铣刀直径为80mm
查表可知；背吃刀量为2mm
f=0.4
查表得切削速度v=15-20m/s.n=1000*18/π*80=71.65r/min，
查表选择n=80r/min,实际v=n*80*π=20.1m/min

第7道工序加工过程：
查表得粗铣余量为2mm
R18圆盘两端面加工过程为先铣上表面，R18圆盘毛坯厚度为24mm,选择铣刀直径为80mm
查表可知；背吃刀量为2mm
f=0.4
查表得切削速度v=15-20m/s.n=1000*18/π*80=71.65r/min，
查表选择n=80r/min,实际v=n*80*π=20.1m/min

第8道工序加工过程：
查表得，精镗余量为0.18mm，半精镗余量为1.75mm，粗镗余量为2mm，所以毛坯内径为86.1mm
1） 粗镗工步
查表知，背吃刀量为2mm
f=0.41
查表得切削速度为v=50-70m/min,取v=60m/min，n=1000*88/60*π=286r/min,
取n=245r/m,实际v=n*88*π=66.9m/min
2） 半精镗工步
查表知，背吃刀量为1.75mm
f=0.2
查表得切削速度为v=95-135m/min,取v=100m/min，n=1000*89/100*π=283.4r/min,
取n=245r/m,实际v=n*89*π=68.5m/min
3） 精镗工步
查表知，背吃刀量为0.18mm
f=0.1
查表得切削速度为v=100-150m/min,取v=125m/min，n=1000*125/90*π=442.3r/min,
取n=370r/m,实际v=n*90*π=104.6m/min

第8道工序加工过程：

查表2-28，则精铣余量Z精铣=0.07，粗铰余量Z粗铰=0.18，扩孔余量Z扩孔=1.75，钻孔余量Z钻孔=2。
查表1-20可依次确定各工序尺寸加工精度为，
所以，该工序各工步工序尺寸及公差分别为粗铣（8mm）；精铣（10 mm），它们之间相互关系图1-2所表示。钻孔为IT12=0.25mm，扩孔为IT11=0.16mm，粗铰为IT11，精铰为IT6=0.016mm。
工序尺寸偏差按“如体标准”标注，则总结为下表

φ35加工过程
钻孔
扩孔钻
粗铰
精铰
基础尺寸
33
34.75
34.93
35
公差等级
IT12
IT11
IT11
IT6
加工后尺寸

所以，该工序各工步工序尺寸及公差之间相互关系以下图所表示

（1）钻孔工步
1）背吃刀量=2mm
2）进给量 由表5-22，选择每转进给量 f=0.3~0.6mm/r，再依据立式钻床Z550技术参数表4-9，取f=0.4mm/r。
3)切削速度 由表5-22查得，因为工件为45号钢，v=18~25m/min，取v=20 m/min，带入公式得参考表4-9所列Z550型立式钻床主轴转速取n=185r/min。实际转速为

（2）扩孔工步
1）背吃刀量=1.75mm
2）进给量 由表5-23，选择每转进给量 f=0.60mm/r，再依据立式钻床Z550技术参数表4-9，取f=0.62mm/r。
3)切削速度 由表5-24查得，因为工件为45号钢，v=53.4m/min，取v=53.4m/min，带入公式得参考表4-9所列Z550型立式钻床主轴转速取n=500r/min。实际转速为

（3）粗铰工步
1）背吃刀量=0.18mm
2）进给量 由表5-31，选择每转进给量 f=0.4~0.6mm/r，再依据立式钻床Z550技术参数表4-9，取f=0.4mm/r。
3)切削速度 由表5-31查得， v=1.2~5m/min，取v=5m/min，带入公式得参考表4-9所列Z550型立式钻床主轴转速取n=47r/min。实际转速为

（4）精铰工步
1）背吃刀量=0.07mm
2）进给量 由表5-31，选择每转进给量 f=0.4~0.6mm/r，再依据立式钻床Z550技术参数表4-9，取f=0.4mm/r。
3)切削速度 由表5-31查得， v=1.2~5m/min，取v=5m/min，带入公式得参考表4-9所列Z550型立式钻床主轴转速取n=47r/min。实际转速为

5时间定额计算
第5道工序
l=200mm，f=0.4mm/r,n=80
t1=l/n*f=375s
T总=2*t1*1.2=900s
第6道工序
l=130mm，f=0.4mm/r,n=80
t1=l/n*f=243.8s
T总=2*t1*1.2=584.6s
第7道工序
l=130mm，f=0.4mm/r,n=80
t1=2l/n*f=243.8s
T总=2*t1*1.2=584.6s
第8道工序
1) 粗镗
l=55mm，f=0.41mm，n=245r/min
t1=l/n*f=31.3s
2) 半精镗
l=55mm，f=0.2mm，n=245r/min
t2=l/n*f=63.2s
3) 精镗
l=55mm，f=0.1mm，n=370r/min
t3=l/n*f=81.1s
T=（t1+t2+t3）*1.2=210.8
第9道工序
1）钻孔 =35 mm
f=0.4 mm/r, n=185 r/min
带入t1=28.4s

2）扩孔 ，=35 mm，
f=0.62 mm/r, n=500 r/min
带入

3）粗铰 =35 mm，
f=0.4 mm/r, n=47 r/min
带入

4）精铰 =35 mm，
f=0.4 mm/r, n=47 r/min
带入
T=（t1+t2+t3+t4）=341.8s

第10道工序
1）钻孔 =20 mm
f=0.4 mm/r, n=351r/min
带入t1=8.6s
2）扩孔 =20mm
f=0.62 mm/r, n=735 r/min
带入t2=2.7s
3）粗铰 =20mm
f=0.4 mm/r, n=63 r/min
带入t3=47.6s
4）精铰 =20mm
f=0.4 mm/r, n=63 r/min
带入t4=47.6s
T=（t1+t2+t3+t4)*1.2=127.8s
7方案综合评价和分析
此套方案，机械加工工艺规程设计是在分析零件功效和工艺性基础上展开。工艺规程制订合理、规范，有很强实用性。
总而言之，这套方案合理、规范，使用性强。

8体会和展望
两周课程设计就快结束，本作品也靠近尾声，回想整个设计过程感觉收获满满，我们最终走出了书本能够真正自己动手设计充足实现了理论和现实相结合，感觉很不轻易但还是成功完成了任务。此次设计要很感谢老师大力支持和热心帮助，您帮助我们看在眼里记在心里，在此对老师说声您辛劳了。
机械制造工艺课程设计是机械制造工艺课程教学一个不可或缺辅助步骤。它是我全方面地综合利用本课程及其相关先修课程理论和实践知识进行加工工艺设计一次关键实践。培养了自己编制机械加工工艺规程能力，为以后搞好毕业设计和去工厂从事工艺设计做了部分必需准备。经过本课程设计自己收获以下：
1 培养了自己综合利用机械制造工艺学及相关专业课程（工程材料和热处理、机械设计、交换性和测量技术、金属切削加工及装备等）理论知识，结合金工实习、生产实习中学到实践知识，独立地分析和处理机械加工工艺问题，初步含有设计一个中等复杂程度零件工艺规程能力
2 使自己提升了应用相关手册、标准、图表等技术资料能力，掌握了从事工艺设计方法和步骤。
3 深入培养了自己机械制图、设计计算、结构设计和编写技术文件等基础技能。。
4 培养了自己处理工艺问题能力，为以后进行毕业设计和去工厂从事工艺设计打下了良好基础。
所以，很感谢学校能够给我们提供这么机会，在这么条件下我想我们动手能力会越来越强，但因为本人能力有限此次设计终会有部分不足之处期望老师给和修改点评，再次表示感谢。
9参考文件
[1]顾崇衡 .《机械制造工艺学》［M］.陕西科学出版社.1995。
[2]邹青 .《机械制造技术基础课程设计指导教程》［M］ . 机械工业出版社，200.8。
[3]崇凯 .《机械制造技术基础课程设计指南》［M］.化学工业出版社 ..12。
[4]周开勤 .《机械零件手册》［M］.高等教育出版社 .1994。
[5]大连组合机床研究所 .《组合机床设计》［M］.机械工业出版社 .1978。
[6]李云..《机械制造及设备指导手册》［M］.北京:机械工业出版社 .1997.8。
[7]孟少农..《机械加工工艺手册》［M］.北京:机械工业出版社.1991.9。
[8]于骏一 .《机械制造技术基础》［M］.北京：机械工业出版社.。
[9]赵家奇 .《机械制造工艺学课程设计指导书—2版》［M］.北京:机械工业出版社..10。
[10]黄健求..《机械制造技术基础》［M］. 机械工业出版社 .。
[11]杨叔子. 《机械加工工艺师手册》［M］. 机械工业出版社 .。