1、 工程技術大學機 械 制 造 技 術 基 礎課 程 設 計題 目：三軸連桿零件的加工工藝規程與鉆35 孔的專用夾具設計班級：機電 07-3 姓名：治翔 指導教師： （宋體四號字）完成日期： 2010 年 7 月 8 日 一、設計題目一、設計題目三軸連桿零件的加工工藝規程與鉆35 孔的專用夾具設計二、原始資料二、原始資料(1) 被加工零件的零件圖 1(2) 生產類型 :大批大量生產三、上交材料三、上交材料1繪制零件圖 12毛坯圖 13編制機械加工工藝過程綜合卡片 1套4編制機械加工工藝卡片（僅編制所設計夾具對應的那道工序的機械加工工藝卡片） 1 套5繪制夾具裝配圖（ A0 或 A1） 16繪制夾

2、具中1 個零件圖（ A1 或 A2。裝配圖出來后，由指導教師為學生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體）。 17編寫課程設計說明書（約5000-8000 字） 。 1 份四、進度安排四、進度安排本課程設計要求在3 周完成。1第 l2 天查資料，熟悉題目階段。2第 37 天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法和機械加工工藝規程的設計并編制出零件的機械加工工藝卡片。3第 810 天，完成夾具總體方案設計（畫出草圖，與指導教師溝通，在其同意的前提下，進行課程設計的下一步）。4第 1113 天，完成夾具總裝圖的繪制。5第 1415 天，零件圖的繪制。6第 1618 天，整理并完成設計說明書的編

3、寫。 2 / 277第 19 天，完成圖紙和說明書的輸出打印。8第 2021 天，答辯五、指導教師評語五、指導教師評語成成 績：績：指導教師指導教師 3 / 27日日期期摘摘要要設計容：設計 “三軸連桿 ”零件的機械加工工藝規程與工藝裝備，并繪制出三軸連桿零件圖、三軸連桿毛坯圖、夾具裝配圖，夾具體零件圖。填寫機械加工工藝過程綜合卡片、機械加工工藝卡片。編制課程設計說明書。設計意義：本課程設計是重要的實踐教學環節之一。是在完成生產實習，學完機械制造技術基礎和其它專業課程之后進行的。通過該課程設計，將所學理論與生產實踐相結合， 鍛煉了自己分析問題 、解決問題的能力，在這個過程中我獨立地分析和解決了

4、零件機械制造的工藝問題，設計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結構設計能力，為今后的畢業設計與對自己未來將從事的工作進行了一次適應性訓練，從而打下了良好的基礎。關關鍵鍵詞詞：三三軸軸連連桿桿 ; ;課課程程設設計計 ; ;工工藝藝規規程程；工工藝藝裝裝備備； 4 / 27A Ab bs st tr ra ac ct tDesign: Design Three scrolls of connecting rod parts of the machining process planning and process equipment, spare parts and to map out

5、plans Three scrolls of connecting rod, Three scrolls of connecting rod rough map, fixture assembly, the fixture parts map. Complete machining process integrated card, a card processing machine. The preparation of curriculum design specification. Design significance: the design of this course is an i

6、mportant aspect of the practice of teaching. Completed internship in the production, completion of machinery manufacturing and technological foundation and other professional courses conducted. The adoption of the curriculum design, will learn theory and practice of combining production, tempered hi

7、s analysis, problem-solving abilities, in the process I am an independent analysis and solution of the manufacture of mechanical parts of the problem, design a machine for this fixture A typical technology equipment, improved structural design capability for future graduates to design their own futu

8、re and will be engaged in the work of an adaptation training, thus laying a good foundation. K Ke ey y w wo or rd ds s: : T Th hr re ee e s sc cr ro ol ll ls s o of f c co on nn ne ec ct ti in ng g r ro od d; ; c cu ur rr ri ic cu ul lu um m d de es si ig gn n, , t te ec ch hn no ol lo og gy y p po

9、oi in nt t o of f o or rd de er r, , t te ec ch hn no ol lo og gy y a an nd d e eq qu ui ip pm me en nt t; ; 5 / 27目目錄錄1 1 三三軸軸連連桿桿零零件件工工藝藝性性分分析析7 71.1 零件的工藝分析71.2 零件的技術要求71.3 審核零件的工藝性81.4 確定三軸連桿的生產類型82 2 選選擇擇毛毛坯坯，確確定定毛毛坯坯尺尺寸寸，設設計計毛毛坯坯圖圖9 92.1 選擇毛坯 92.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量92.2.1 公差等級 92.2.2 鍛件重量 92.2.3

10、 鍛件形狀復雜系數92.2.4 鍛件材質系數92.2.5 零件表面粗糙度92.3 繪制三軸連桿鍛造毛坯簡圖113 3 擬擬定定零零件件工工藝藝路路線線1 12 23.1 定位基準的選擇123.1.1 精基準的選擇123.1.2 粗基準的選擇123.2 表面加工方法的確定123.3 加工階段的劃分133.4 工序的集中與分散133.5 工序順序的安排133.6 確定工藝路線144 4 加加工工余余量量、工工序序尺尺寸寸和和公公差差的的確確定定（工工序序5 5）1 15 55 5 切切削削用用量量、時時間間定定額額的的計計算算（工工序序5 5）1 16 65.1 切削用量的計算165.2 時間定額

11、的計算185.2.1 基本時間的計算185.2.2 輔助時間的計算19 6 / 275.2.3 其他時間的計算195.2.4 單件時間的計算195.2.5 加工單件總時間的計算196 6 機機床床的的夾夾具具設設計計2 20 06.1 定位方案設計206.1.1 定位基準的選擇206.1.2 定位誤差的分析206.2 導向裝置的設計206.3 夾緊裝置設計216.4 夾具體的設計216.5 專用機床夾具總裝配圖繪制227 7 方方案案綜綜合合評評價價與與分分析析2 23 38 8 體體會會與與展展望望2 23 39 9 參參考考文文獻獻 2 25 5 7 / 271 1 三三軸軸連連桿桿零零件

12、件 工工藝藝性性分分析析1 1. .1 1 零零件件的的工工藝藝分分析析分析零件圖可知，該三軸連桿的側面端面與上下端面精度要求并不太高，其粗糙度在Ra6.3 以上，故可用銑削加工。25H6mm 的孔 的粗糙度為 Ra1.6，所以采用鉆 -擴-粗鉸 -精鉸的工藝過程在鉆床上加工。35H6mm 的孔 的粗糙度為 Ra1.6，所以采用鉆 -擴-粗鉸 -精鉸的工藝過程在鉆床上加工。 90H6mm 的孔 的粗糙度為 Ra1.6，所以采用粗鏜-半精鏜 -精鏜的工藝過程在鉆床上加工。各個孔對精度要求較高，由于端面為平面，可防止鉆頭鉆偏以保證加工精度。該零件除了孔之外，其他加工表面精度要求均不高，因此以銑床的

13、粗加工就可達到要求。1 1. .2 2 零零件件的的技技術術要要求求根據三軸連桿零件圖紙將該三軸連桿的全部技術要求列于表中。見表1-1。表 1-1 三軸連桿零件技術要求表加工表面尺寸與偏差（mm）公差與精度等級表面粗糙度Ra(um)形位公差三軸連桿 R18 下表面2 . 020IT136.3三軸連桿 R18 上表面2 . 020IT136.3三軸連桿下50表面2 . 035IT136.3 8 / 27三軸連桿上50表面2 . 035IT136.3三軸連桿下112表面2 . 050IT136.3三軸連桿上112表面2 . 050IT136.3孔25013. 0025IT61.6孔35016. 0

14、035IT61.6孔90022. 0090IT61.61 1. .3 3 審審核核零零件件的的工工藝藝性性分析零件圖可知，三軸連桿的上下端面均要求切削加工，該零件除主要工作表面（三軸連桿上下端面、孔、孔、孔）013. 0025016. 0035022. 0090外其余加工表面加工精度較低，通過銑削粗加工就可以達到， 雖然主要工作表面加工精度相對較高，但也可以在正常的生產條件下，采用較經濟的方法保質保量的加工出來。由此可見，該零件的公藝性較好。1 1. .4 4 確確定定三三軸軸連連桿桿的的生生產產類類型型該三軸連桿的生產為大批生產。 9 / 272 2 選選擇擇毛毛坯坯，確確定定毛毛坯坯尺尺寸

15、寸，設設計計毛毛坯坯圖圖2 2. .1 1 選選擇擇毛毛坯坯由零件要求可知 ，不但要有高的抗拉、壓強度和高的疲勞強度，而且要有足夠的剛性和韌性，選擇材料為45 鋼。為增強三軸連桿的強度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛胚選用鍛件。該零件輪廓尺寸不大，且生產類型數大批生產，為提高生產率和鍛件精度，采用模鍛方法制造毛胚，毛胚拔模斜度為7。2 2. .2 2 確確定定毛毛坯坯的的尺尺寸寸公公差差和和機機械械加加工工余余量量要確定毛坯的尺寸公差與機械加工余量，應先確定如下的因素2.2.12.2.1 公差等級公差等級由三軸連桿的技術要求，確定該零件的的公差等級為普通級。2.2.22.2.2 鍛件重量鍛件重量已

16、知機械加工后的三軸連桿為45 鋼，密度為 7.8 克每立方厘米，估算體積為， 506 立方厘米，算得重量約為4Kg，由此可初步估計機械加工前的鍛件的重量為4.5Kg2.2.32.2.3 鍛件形狀復雜系數鍛件形狀復雜系數對三軸連桿進行分析計算，可大致確定鍛件的包容體的長度、寬度和高度，即 350mm，150mm，50mm。 （詳見毛坯圖） ;由公式（ 2-3）和（2-5）可以計算出鍛件的復雜系數225. 08 . 7501503505 . 4)(5 . 4106lbhSmmts所以鍛件形狀復雜系數為級S32.2.42.2.4 鍛件材質系數鍛件材質系數 由于該材料為45 號鋼，是碳的質量分數小于0

17、.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質系數屬級。M1 10 / 272.2.52.2.5 零件表面粗糙度零件表面粗糙度由零件圖可知，該三軸連桿的各加工表面的粗糙度Ra 大于或等于 1.6um根據上述因素，可查表確定該鍛件的尺寸公差和機械加工余量，所得結果列于下表表 三軸連桿鍛造毛坯尺寸公差與機械加工余量鍛件重量/Kg包容體重量/Kg形狀復雜系數材質系數公差等級4.520S3M1普通級項目 /mm機械加工余量 /mm尺寸公差/mm備注0 . 25 . 15 . 0表 2-11厚度 202.02.2 取 2表 2-132 . 27 . 15 . 0表 2-11厚度 352.02.2 取 2表 2-132

18、 . 27 . 15 . 0表 2-11厚度 502.02.2 取 2表 2-132 . 27 . 15 . 0表 2-11孔徑孔352.0表 2-142 . 27 . 15 . 0表 2-11孔徑孔902.5表 2-14孔徑孔25孔徑小于最小沖孔孔徑，所以該孔為實體中心距 2700 . 1表 2-12 11 / 27中心距 950 . 1表 2-122 2. .3 3 繪繪制制三三軸軸連連桿桿鍛鍛造造毛毛坯坯簡簡圖圖 12 / 273 3 擬擬定定零零件件工工藝藝路路線線3 3. .1 1 定定位位基基準準的的選選擇擇定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。3.1.

19、13.1.1 精基準的選擇精基準的選擇考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據“基準重合 ”原則和 “基準統一 ”原則，選擇零件主視圖中的下表面和112孔中心線作為精基準。903.1.23.1.2 粗基準的選擇粗基準的選擇對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據這個基準選擇原則，選取零件孔的外圓面為粗基90準。3 3. .2 2 表表面面加加工工方方法法的的確確定定 連桿零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等級表面粗糙度Ra/um加工方案備注粗銑 112 圓盤兩端面IT136.3粗銑表 1-8粗銑

20、 50 圓盤兩端面IT136.3粗銑表 1-8粗銑 R18 圓盤兩端面IT136.3粗銑表 1-890 孔IT61.6粗鏜 -半精鏜-精鏜表 1-735 孔IT61.6鉆-擴-粗鉸 -精鉸表 1-725 孔IT61.6鉆-擴-粗鉸 -精鉸表 1-7 13 / 273 3. .3 3 加加工工階階段段的的劃劃分分該三軸連桿上下表面加工質量要不高，可將對上下表面加工階段劃只分為粗加工一個階段。該三軸連桿各個孔加工質量要較高，需要分為粗加工，精加工兩個階段在粗加工階段。首先將精基準（下表面和孔）準備好，11290使后續工序都可以采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑三軸連桿底面以與

21、上表面，然后粗銑連桿上的槽的側面和底面；由于三個孔的精度較高，需要按照要求鉆-擴-粗鉸 -精鉸孔和25孔以與粗鏜 -半精鏜 -精鏜孔； 35903 3. .4 4 工工序序的的集集中中與與分分散散選用工序集中原則安排三軸連桿的加工工序。該三軸連桿的生產類型為大批生產，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數少，不但可以縮短輔助時間，而且由于一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各種加工表面之間的相對位置精度要求。3 3. .5 5 工工序序順順序序的的安安排排1) 遵循 “先基準后其他 ”原則，首先加工基準 下端面和孔。902) 遵循 “先粗后精 ”

22、原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。3) 遵循 “先主后次 ”原則，先加工主要表面，后加工次要表面。4) 遵循 “先面后孔 ”原則，先加工主要表面，后加工孔；先加工上下端面，然后加工三個孔。 14 / 273 3. .6 6 確確定定工工藝藝路路線線在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，表列出了三軸連桿的工藝路線。三軸連桿工藝路線與設備、工裝的選用工序號工序名稱機床裝備刀具量具1粗銑 112 圓盤兩端面立式銑床X51高速鋼套式面銑刀游標卡尺2粗銑 50 圓盤兩端面立式銑床X51高速鋼套式面銑刀游標卡尺3粗銑 R18 圓盤兩端面立式銑床X51高速鋼套式面銑刀游標卡尺4粗鏜 -半精鏜 -精

23、鏜 90 孔四面組合鉆床擴孔鉆卡尺、塞規5鉆-擴-粗鉸 -精鉸35 孔立式鉆床Z550麻花鉆、鉸刀卡尺、塞規6鉆-擴-粗鉸 -精鉸25 孔立式鉆床Z550麻花鉆、鉸刀卡尺、塞規7清洗清洗機8終檢塞規、百分表、卡尺等 15 / 274 4 加加工工余余量量、工工序序尺尺寸寸和和公公差差的的確確定定（工工序序5 5）根據課程設計要求，這里只作工序5 加工余量和工序尺寸公差的確定。第 5 道工序的加工過程：查表 2-28，則精銑余量Z 精銑 =0.07，粗鉸余量 Z 粗鉸 =0.18，擴孔余量 Z 擴孔 =1.75，鉆孔余量 Z 鉆孔 =2。查表 1-20 可依次確定各工序尺寸的加工精度為，所以，該

24、工序各工步的工序尺寸與公差分別為粗銑（8mm） ；0.180精銑（ 10 mm） ，它們之間的相互關系如圖1-2 所示。鉆孔為0.110IT12=0.25mm，擴孔為 IT11=0.16mm，粗鉸為 IT11，精鉸為IT6=0.016mm。工序尺寸偏差按 “如體原則 ”標注，則總結為下表35 的加工過程鉆孔擴孔鉆粗鉸精鉸基本尺寸3334.7534.9335公差等級IT12IT11IT11IT6加工后尺寸25. 003316. 0075.3416. 0093.34016. 0035所以，該工序各工步的工序尺寸與公差之間的相互關系如下圖所示 16 / 275 5 切切削削用用量量、時時間間定定額額

25、的的計計算算（工工序序5 5）5 5. .1 1 切切削削用用量量的的計計算算（1）鉆孔工步1）背吃刀量=2mmap2）進給量 由表 5-22，選取每轉進給量 f=0.30.6mm/r，再根據立式鉆床 Z550 的技術參數表4-9，取 f=0.4mm/r。3)切削速度 由表 5-22 查得，因為工件為45 號鋼，v=1825m/min，取 v=20 m/min，帶入公式得參照表 4-9 所列 Z550 型立式鉆床的主軸min1933314. 32010001000rdvn轉速取 n=185r/min。實際轉速為min17.1910003314. 31851000mdnv 17 / 27（2）擴

26、孔工步1）背吃刀量=1.75mmap2）進給量 由表 5-23，選取每轉進給量 f=0.60mm/r，再根據立式鉆床 Z550 的技術參數表4-9，取 f=0.62mm/r。3)切削速度 由表 5-24 查得，因為工件為45 號鋼， v=53.4m/min，取 v=53.4m/min，帶入公式得參照表min48975.3414. 34 .5310001000rdvn4-9 所列 Z550 型立式鉆床的主軸轉速取n=500r/min。實際轉速為min56.54100075.3414. 35001000mdnv（3）粗鉸工步1）背吃刀量=0.18mmap2）進給量 由表 5-31，選取每轉進給量

27、f=0.40.6mm/r，再根據立式鉆床 Z550 的技術參數表4-9，取 f=0.4mm/r。3)切削速度 由表 5-31 查得， v=1.25m/min，取 v=5m/min，帶入公式得參照表 4-9 所列 Z550 型立min59.4593.3414. 3510001000rdvn式鉆床的主軸轉速取n=47r/min。實際轉速為min2 . 5100093.3414. 3471000mdnv（4）精鉸工步1）背吃刀量=0.07mmap2）進給量 由表 5-31，選取每轉進給量 f=0.40.6mm/r，再根據立式鉆床 Z550 的技術參數表4-9，取 f=0.4mm/r。3)切削速度 由

28、表 5-31 查得， v=1.25m/min，取 v=5m/min，帶入公式得參照表 4-9 所列 Z550 型立式鉆min49.453514. 3510001000rdvn 18 / 27床的主軸轉速取n=47r/min。實際轉速為min2 . 510003514. 3471000mdnv5 5. .2 2 時時間間定定額額的的計計算算5.2.15.2.1 基本時間的計算基本時間的計算1）鉆孔 查表 5-41， =35 mm， =3 mm ll2)21 (cot211klrdD=1.6mm（按=59）kr f=0.4 mm/r, n=185 r/min 帶入sfnLtj3 . 12）擴孔 查

29、表 5-41， =35 mm， =3 mm ll2)21 (cos211klrdD=4.9 mm（按=60）kr f=0.62 mm/r, n=500 r/min 帶入sfnLtj8 . 73）粗鉸 查表 5-41， =35 mm， =3 mm ll2)21 (cos211klrdD=2.3 mm（按=15）kr f=0.4 mm/r, n=47 r/min 帶入sfnLtj6 .126 19 / 274）精鉸 查表 5-41， =35 mm， =3 mm ll2)21 (cos211klrdD=1.1 mm（按=15）kr f=0.4 mm/r, n=47 r/min 帶入sfnLtj122

30、5.2.25.2.2 輔助時間的計算輔助時間的計算根據經驗公式，輔助時間與基本時間的關系為 =（0.150.2）,本例取=0.15，則各工步的輔助時間為：tftjtftj第一次鉆孔工步：=0.151.3=0.2stf擴孔工步：=0.157.8=1.17stf粗鉸工步：=0.15126.6=19stf精鉸工步：=0.15122=18.3stf5.2.35.2.3 其他時間的計算其他時間的計算除了作業時間之外，每件工序的單位時間還包括布置工作地點時間、休息時間與生理需要時間和準備與終結時間。由于是大批生產，分攤到每個工件的準備與終結時間甚微，可忽略不計；布置工作時間是tb作業時間的 2%7%，休息

31、與生理需要時間是作業時間的2%4%,tx在此均取 3%，則各工序的其他時間（+）可按關系式（ 3%+3%）tbtx+(+)計算，他們分別為：tbtxtbtx鉆孔工步：+=6%（0.2+1.3）=1 stbtx擴孔工步：+=6%（1.17+7.8）=10.3stbtx粗鉸工步：+=6%（19+126.6）=154.3stbtx精鉸工步：+=6%（18.3+122）=148.7stbtx5.2.45.2.4 單件時間的計算單件時間的計算鉆孔工步：=0.2+1.3+1=2.5stdj擴孔工步：=1.17+7.8+10.3=10.3stdj粗鉸工步：=19+126.6+154.3=154.3stdj精

32、鉸工步：=18.3+122+148.7=148.7stdj 20 / 275.2.55.2.5 加工單件總時間的計算加工單件總時間的計算T=2.5+10.3+154.3+148.7s=315.86 6 機機床床的的夾夾具具設設計計夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現代化的機械和儀器的制造業中，提高加工精度和生產率，降低制造成本，一直都是生產廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質量和提高生產率，從而降低生產成本的重要技術環節之一。同時也擴大各種機床使用圍必不可少重要手段。6 6. .1 1

33、定定位位方方案案設設計計6.1.16.1.1 定位基準的選擇定位基準的選擇工件定位基準是利用已經加工的三軸連桿孔90 和一個端面為主要定位基準面 ,采用 V 型塊定位，兩個V 型塊限制了 5 個自由度，因為是要鉆通孔，豎直方向的自由度可以不用限制，可以保證加工的準確性。6.1.26.1.2 定位誤差的分析定位誤差的分析定位元件尺寸與公差的確定。夾具的主要定位元件為V 形塊。因為該定位元件的定位基準為孔的軸線，所以基準重合b=0，由于存在間隙，定位基準會發生相對位置的變化即存在基準位移誤差。j=0.707d=0.7070.022mm=0.0156mm即定位誤差 d=0.0156mm6 6. .2

34、 2 導導向向裝裝置置的的設設計計根據工序 7 的加工工步：鉆 -擴-粗鉸 -精鉸。與加工所用的刀具與機床，采用可換鉆套與襯套想配合的方式作為鉆刀的導向裝置。 21 / 27可換鉆套的選取：根據經驗公式H=（12.5）d 可以確定鉆套的高度為 3587.5。再根據表 9-9 可以選取相應的鉆套。襯套的選取：根據所選的可換鉆套，選取與之配合的襯套。排屑間隙的確定：根據經驗公式h=（0.71.5）d 可以確定排屑間隙為 2452.5，選取 24。根據定位裝置與可換鉆套與襯套，設計鉆模板。6 6. .3 3 夾夾緊緊裝裝置置設設計計根據生產率要求，運用手動夾緊可以滿足。采用活動V 型塊夾緊機構，通過

35、擰固定手柄壓緊螺釘實現對工件的上表面夾緊。壓板夾緊力主要作用是防止工件在切削力的作用下產生震動。6 6. .4 4 夾夾具具體體的的設設計計根據定位方案、導向裝置、夾緊裝置的要求，并考慮結構公益性和清除切削等要求，設計夾具體，具體見夾具體圖。 22 / 27 23 / 276 6. .5 5 專專用用機機床床夾夾具具總總裝裝配配圖圖繪繪制制 24 / 277 7 方方案案綜綜合合評評價價與與分分析析此套方案，從機械加工工藝規程設計到夾具體的設計，都是在分析零件的功能與工藝性的基礎上展開的。工藝規程制定合理、規，有很強的實用性。夾具體的設計，從定位方案的設計，到導向裝置與夾緊裝置的設計，也是以零件為基本，所以做到合理。總之，這套方案合理、規，使用性強。8 8 體體會會與與展展望望三周的課程設計就