连杆体夹具设计毕业设计论文.doc

机械制造课程设计说明书

镇 江 高 专
ZHENJIANG COLLEGE
课 程 设 计
连杆体工艺工装设计

课程设计任务书
《机械制造技术》
课程设计任务书
题目：设计下表选定零件的机械加工工艺规程及铣连杆体的两端面工序的夹具。
内容：（1）零件—毛坯合图 一张
（2）机械加工工艺规程卡片 一套
（3）夹具装配总图 一张
（4）夹具零件图 一张
（5）课程设计说明书 一份
原始资料：该零件图样一张。

目 录
序言 4
PART1 工艺设计 4
第1章 零件的分析 4
1.1零件的作用 5
1.2零件的工艺分析 5
2.1确定毛坯的制造形式 6
2.1.1选择毛坯公差等级 6
2.2 各加工表面总余量 6
2.3 根据加工余量绘毛坯图 7
第3章 制定工艺路线 7
3.1定位基准的选择 7
3.2拟定工艺路线 8
3.3 工艺方案 8
第4章 机械加工工序设计 9
4.1加工余量、工序尺寸及公差的确定 9
4.1.1加工余量的确定 9
4.1.2工序尺寸与公差的确定 9
PART2 夹具设计 11
2定位基准和定位方案 11
3装夹方案的选择 11
课程设计总结 12
参考文献 13
附表1 机械加工工艺过程卡片 14
附表2 机械加工工序卡片.................................................................................................15~24

序言

机械制造工艺学课程设计是我们学习完大学阶段的机械类基础和技术基础课以及专业课程之后的一个综合课程，它是将设计和制造知识有机的结合，并融合现阶段机械制造业的实际生产情况和较先进成熟的制造技术的应用，而进行的一次理论联系实际的训练，通过本课程的训练，将有助于我们对所学知识的理解；是在学完了机械 制造工艺学的理论课程之后，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能够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知识，独立地分析和解决了零件制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。
由于能力有限，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。

PART1 工艺设计

第1章 零件的分析
1.1零件的作用
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接成为一整体，其大头孔与曲轴相连接，将作用于活塞的气体膨胀压力传给曲轴，又受曲轴而带动活塞压缩汽缸中的气体。连杆的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴.所以,连杆除上下运动外,还左右摆动作复杂的平面运动.连杆工作时,主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷,要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度.同时,由于连杆既是传力零件,又是运动件,不能单靠加大连杆尺寸来提高其承载能力,须综合材料选用、结构设计、热处理及表面强化等因素来确保连杆的可靠性。

零件图如下所示：

图1-1 零件图
1.2零件的工艺分析
连杆体要求加工的平面有结合面、轴瓦锁止口、螺栓孔、大头中心孔、凹槽以及端面。其中，零件的大头中心孔和凹槽面粗糙度较低且精度要求较高，为主加工面，需要进行较精密的加工过程，其余为次加工面，没有必要进行精密加工。根据各面的粗糙度和公差等级确定不同的加工方式。
第2章 毛坯的制造
2.1确定毛坯的制造形式
零件材料为QT450-100。连杆的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴。所以连杆除上下运动外还左右摆动作复杂的平面运动连杆工作时主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷,要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度同时由于连杆既是传力零件又是运动件不能单靠加大连杆尺寸来提高其承载能力须综合材料选用、结构设计、热处理及表面强化等因素来确保连杆的可靠性.
由于零件年产量为6660件，已达大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用铸造成型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。
2.1.1选择毛坯公差等级
查文献[2]表3.28。这种铸件的尺寸公差CT为7-9级，加工余量RMA为F级。

2.2 各加工表面总余量
加工表面
基本尺寸（mm）
加工余量等级
加工余量数值（mm）
说 明
结合面
28
F
2.5
顶面降1级，单侧加工（取上行数据）
端面
43
F
2.0
双侧加工
Φ81mm孔
80
F
2.0
孔降1级，双侧加工

表2-1 加工表面总余量
由参考文献[1]表2.3-9可得铸件主要尺寸的公差，如表2-2所示。
主要面尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
公差CT
结合面
28
2.5
30.5
1.8
端面轮廓尺寸
43
2.0+2.0
47
2.0
Φ81mm孔
Φ81
2.0+2.0
Φ77
2.2
表2-2 主要毛坯尺寸及公差（mm）

2.3 根据加工余量绘毛坯图

图2-2 毛坯图
第3章 制定工艺路线
3.1定位基准的选择
精基准的选择：连杆的结合既是装配基准，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，实现箱体零件“一面两孔”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，结合面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。
粗基准的选择：按照有关粗基准的选择原则，当零件有不同加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。现选取两个未铸造孔Φ12.5㎜孔的下表面，R12外圆的圆弧不加工外轮廓表面作为基准，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面-结合面。
方案一
用两支承钉支撑两个未铸造孔Φ12.5㎜孔的下表面，限制Z的移动和X的旋转这两个自由度；用对活动动V型块夹紧R12的外圆表面，限制Y、X的移动Z、Y的旋转这四个自由度。用粗铣的方式加工连杆体结合面。以上端面为基准，对Φ12.5㎜孔的加工是先钻孔再扩孔，然进行与连杆盖配对加工其它孔和端面。

3.2拟定工艺路线
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。机械加工顺序的安排一般应：先粗后精，先面后孔，先主后次，基面先行，热处理按段穿插，检验按需安排。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量下降。

3.3 工艺方案
工序Ⅰ 调质
工序Ⅱ 粗铣连杆体结合面
工序Ⅲ 粗铣凹槽，粗铣连杆体两端面
工序Ⅳ 半精铣、精铣凹槽
工序Ⅴ 钻并扩ф12.5的两孔；锪沉头孔
工序Ⅵ 用螺栓将连体与连杆盖锁紧
工序Ⅶ 用芯轴定位，粗镗、半精镗ф81的孔，并倒角
工序Ⅷ 粗铣轴瓦锁止口
工序Ⅸ 半精铣连杆体两端面
工序Ⅹ 粗磨Ф81的大头孔
工序Ⅺ 精磨ф81的大头孔
工序Ⅻ 检验、入库
以上工艺过程见附说明书后的工艺卡片与图纸部分。
第4章 机械加工工序设计
4.1加工余量、工序尺寸及公差的确定
4.1.1加工余量的确定
加工余量的确定采用查表法，主要以工厂生产实践和实验研究积累经验所制成的手册和表格为基础，并结合实际加工情况加工纠正确定加工余量。
查文献[1]表2.3-59 查得各端面的加工表面的工序余量。粗加工工序余量由总余量减去后续各半精加工和精加工的工序余量之和而求得。
4.1.2工序尺寸与公差的确定
大头孔加工工序的分析：
精磨后工序基本尺寸为81mm，其他各工序其本尺寸依次为：
粗磨 80.9mm-0.3mm=80.6mm
半精镗 80.6mm-1.5mm=79.1mm
粗镗 79.1mm-2.1mm=77mm

确定各工序的加工精度和表面粗糙度并汇于下表中：
加工表面
工序名称
工序间余量
/mm
工 序
工序基本
尺寸/mm
标注工序
尺寸公差
/mm
经济精度/mm
表面粗糙度/μm
结
合
面
粗铣
2.5
h13（0.330）
Ra6.3
28
28.30-0.33
毛坯

--
─
28+2.5=30.5
30.5±1.5
凹
槽
面
精铣
0.1
h8（0.0180）
Ra1.6
3.5
3.50-0.05
半精铣
0.3
h11（0.0750）
Ra6.3
3.5-0.1=3.4
3.40-0.075
粗铣
3.1
h13（0.180）
Ra12.5
3.4-0.3=3.1
3.10-0.18
毛坯

—
─
3.1-3.1=0

两
端
面
半精铣
0.6
h11（0.160）
Ra3.2
43
430-0.16
粗铣
3.4
h13（0.390）
Ra12.5
43+0.6=43.6
43.60-0.39
毛坯

—
─
43.6+3.4=47
47±1.5

Φ12.5
孔
扩
1.5
h12（0.180）
Ra6.3
12.5
Φ12.50.180
钻
11
h13（0.270）
Ra12.5
12.5-1.5=11
Φ110.270
毛坯

—
─
11-11=0

Φ
81
大
头
孔
精磨
0.1
h6（0.0210）
Ra0.8
81
Φ810。0210
粗磨
0.3
h8（0.0540）
Ra3.2
81-0.1=80.9
Φ80.90.0540
半精镗
1.5
h11（0.220）
Ra6.3
80.9-0.3=80.6
Φ80.60.220
粗镗
2.1
h12（0.300）
Ra12.5
80.6-1.5=79.1
Φ79.10.300
毛坯

—
─
79.1-2.1=77
Φ77±1.5
轴瓦锁止口
粗铣
2.5
h13（0.140）
Ra6.3
2.5
2.50.140
毛坯

—
—
2.5-2.5=0

表4-1 各工序的加工精度和表面粗糙度
PART2 夹具设计
2定位基准和定位方案
由零件图可知，应以不加工的圆柱凸台下表面和外圆表面为粗基准，结合面为未标注加工公差要求，根据GB1800-79规定其公差等，按IT13加工，Ra=6.3um，加工相对宽松。用两支承板支撑连杆体圆柱凸台表面，限制Z的移动X的旋转2个自由度；用一压板压紧Φ12小孔顶部，限制Y的移动和Z的旋转，再用一块挡块控制y旋转，零件在X的移动方向未限制,但不会影响加工过程。
3装夹方案的选择
方案一：用1块支承板定位R12圆柱体外圆下端面，用一压板压紧压紧Φ12大头孔顶部，一次装夹加工一个工件。
方案二：连杆体毛坯件沿大头孔轴向放置，用两块较长支承板定位工件定位大头孔端面，再用螺旋压板机构压紧R12圆柱体下端面，一次装夹加工一个工件。

方案比较：方案一与方案二都是螺旋压板机构，方案一的下放工件不方便，y有可能发生旋转，方案2用两支承板支撑连杆体圆柱凸台表面，限制Z的移动X的旋转2个自由度；用一压板压紧Φ12小孔顶部，限制Y的移动和Z的旋转，再用一块挡块控制y旋转，零件在X的移动方向未限制,但不会影响加工过程。螺旋加紧的自锁性能及传力性能是绕在圆柱体上的斜契，然在夹紧机构中结构形式中是变化最多的，方案一比方案二好是因为方案一更方便与夹紧与放松。

课程设计总结
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做夹具设计，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，虽然有一些得到了解决，但还有一些问题没有得到解决，需要在以后的学习中加强思考。
在此要感谢我们的指导老师 老师对我们悉心的指导，感谢老师给我们的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。

参考文献
[1] 李洪主编 机械加工工艺手册 北京：北京出版社，1990
[2] 孟少农主编 机械加工工艺手册 第一卷 北京：机械工艺出版社，1991
[3] 王绍俊主编。 机械制造工艺设计手册， 北京：机械工艺出版社，1987
[4] 郑修本， 冯冠大主编 机械制造工艺学 北京：机械工艺出版社，1991
[5] 刘友才， 肖继德主编 机床夹具设计， 北京：机械工业出版社，1991

13