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机械制造技术课程设计说明书

4
2020年4月19日
文档仅供参考

<机械制造技术课程设计>说明书

设计题目:三孔连杆零件的工艺规程及钻Φ35H6孔的夹具设计

学 生:

学 号:

专 业: 机械设计制造及其自动化

班 级:

指导教师:

目录
序 言 1
设计题目 2
1.零件的分析 3
1.1 零件的作用 3
1.2 零件的工艺分析 3
2. 工艺规程设计 5
2.1 确定毛坯的制造形式 5
2.2基准面的选择 5
2.3制定工艺路线 7
2.3.1加工方法的选择 7
2.3.2加工顺序的安排 7
2.4机床设备及其刀具量具的选择 11
2.5余量与工序尺寸的确定 12
2.5.1机械加工余量 12
2.5.2工序尺寸及毛坯尺寸 13
2.6 确定切削用量及基本工时 15
3. 夹具设计 24
3.1问题的提出 25
3.2定位基准的选择 25
3.3切削力和夹紧力的计算 25
3.4定位误差分析 27
3.5 夹具设计及操作的简要说明 30
3.6钻套设计 31
3.7夹具设计及操作的简要说明 31
总结 34
参 考 文 献 35

序 言
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能够直接供人们使用,也能够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。
三孔连杆的加工工艺规程及其钻Φ30H6孔的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。因此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。
设计题目
设计"三孔连杆"零件机械加工工艺规程及某一重要工序的夹具。年产5000件。

1.零件的分析
1.1 零件的作用
三孔连杆的作用是将活塞承受的力传给曲轴,并使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,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转给曲轴,因此连杆除上下运动外,还左右摆动做复杂的平面运动,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,同时由于连杆既是转动零件,又是运动件不能单靠加大尺寸来提高其承载能力,须综合材料选用、结构设备。

1.2 零件的工艺分析
从零件图上看,该零件是典型的零件,结构比较简单,其主要加工的面有φ112、φ50、φ36、的圆柱端面面,φ90、φ35、φ25的内孔表面,图中所给的尺寸精度高,大部分是IT6级;粗糙度方面表现在孔的端面和内表面、φ90内孔表面为Ra1.6um, φ112 圆柱的端面Ra6.3um。φ35的孔的内表面 Ra1.6um,φ50圆柱面为Ra6.3um、φ25的内孔表面为Ra1.6um,φ36圆柱的端面为Ra6.3um,耳钩的两端面为Ra6.3um,其余为Ra12.5um,要求不高;位置要求较严格,表现在φ90孔的内表面的圆柱度为0.0085mm、φ25内孔圆柱表面对为0.0085mm, φ35孔内表面的圆柱度为0.0085mm并相对于φ90的孔的内表面A的平行度为0.02mm,热处理方面需要调质处理,到226～271HBS,保持均匀。 经过分析该零件,其布局合理,方便加工,我们经过径向夹紧可保证其加工要求,整个图面清晰,尺寸完整合理,能够完整表示物体的形状和大小,符合要求。
2. 工艺规程设计

2.1 确定毛坯的制造形式
毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一,也是一个比较重要的阶段,毛坯的形状和特征(硬度,精度,金相组织等)对机械加工的难易,工序数量的多少有直接影响,因此,合理选择毛坯在生产占相当重要的位置,同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。
零件材料为45,在工作过程中经常受到冲击性载荷,采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产,而且零件的轮廓尺寸不大,选用锻造,锻造精度为2级,能保证锻件的尺寸要求,这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。

2.2基准面的选择
粗基准选择应当满足以下要求:
(1)粗基准的选择应以加工表面为粗基准。
(2) 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。
(3) 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样能够保证该面有足够的加工余量。
(4) 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。
(5) 粗基准应避免重复使用,因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。
工件在加工第一道或最初几道工序时,一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准,这个是粗基准,该零件选用底面作为粗基准来加工φ50、φ112的端面和耳面。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则。

精基准的选择应满足以下原则:
(1)”基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准,避免基准不重合引起的误差。
(2)”基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位,以保证各表面的位置精度,避免因基准变换产生的误差,简化夹具设计与制造。
(3)”自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀,应选择该加工表面本身为精基准,该表面与其它表面之间的位置精度由先行工序保证。
(4)”互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时,可采用”互为基准”方法,重复加工。
(5)所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。
因此以已经加工好的Φ90H6孔和一端面为定位精基准,加工其它表面及孔。
2.3制定工艺路线
2.3.1加工方法的选择
制订工艺路线的出发点,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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下,能够考虑采用万能型机床配以专用夹具,并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量降下来。
同样在该零件的加工方法的选择中,我们考虑了工件的具体情况,一般我们按加工顺序来阐述加工方案:

加工表面
表面粗糙度
公差/精度等级
加工方法
φ112圆柱端面
Ra6.3
IT6
粗铣--精铣面
φ50圆柱端面
Ra6.3
IT6
粗铣--精铣面
φ36圆柱端面
Ra6.3
IT6
粗铣--精铣面
φ90圆柱孔
Ra1.6
IT6
粗镗孔--精镗孔
φ35圆柱孔
Ra1.6
IT6
钻—扩-铰孔
φ25圆柱孔
Ra1.6
IT6
钻—扩-铰孔

2.3.2加工顺序的安排
(1)、拟定加工工艺路线
工序的安排
1、加工阶段的划分
当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程一般按工序性质不同,能够分为粗加工,精加工两个阶段。
①粗加工阶段:其任务是切除毛坯上大部分余量,使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品,因此,主要目标是提高生产率,去除内孔,端面以及外圆表面的大部分余量,并为后续工序提供精基准,如加工φ112、φ50、φ36圆柱的端面,孔的内表面
②精加工阶段:其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度,留一定的精加工余量,为主要表面的精加工做好准备,并可完成一些次要表面的加工。如φ112、φ50、φ36端面φ90、φ35、φ25内表面精度和表面粗糙度要求,主要目标是全面保证加工质量。
2、基面先行原则
该零件进行加工时,要将端面先加工,再以φ112下端面、内孔圆柱面为基准来加工,因为φ112下端面和φ90内圆柱面为后续精基准表面加工而设定的,才能使定位基准更准确,从而保证各位置精度的要求,然后再把其余部分加工出来。
3、先粗后精
即要先安排粗加工工序,再安排精加工工序,粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉,一方面提高金属切削效率,另一方面满足精车的余量均匀性要求。
4、先面后孔
对该零件应该先加工平面,后加工孔,这样安排加工顺序,一方面是利用加工过的平面定位,稳定可靠,另一方面是在加工过的平面上加工孔,比较容易,并能提高孔的加工精度,因此对于三孔连杆来讲先加工φ90孔内圆柱面,做为定位基准再来加工其余各孔。
(2)工序划分的确定
工序集中与工序分散:工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多,工序集中使总工序数减少,这样就减少了安装次数,能够使装夹时间减少,减少夹具数目,而且利用采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行,每道工序的内容很少,最少时每道工序只包括一简单工步,工序分散可使每个工序使用的设备,刀具等比较简单,机床调整工作简化,对操作工人的技术水平也要求低些。
综上所述:考虑到工件是中批量生产的情况,采用工序分散
辅助工序的安排:辅助工序一般包括去毛刺,清洗,除锈,检验等。
(3)、拟定加工工艺路线
根据以上各个零部件的分析以及加工工艺确定的基本原则,能够初步确定加工工艺路线,具体方案如下:
方案一
工序1:锻造
工序2:退火处理
工序3:粗铣,精铣工件上表面
工序4:粗铣,精铣工件下表面
工序5:粗镗,精镗Φ90H6孔
工序 6:钻,扩,铰Φ35H6孔
工序7:钻,扩,铰Φ25H6孔
工序8:去毛刺
工序9:检验

方案二
工序1:锻造
工序2:退火处理
工序3:粗铣,精铣工件上表面
工序4:粗铣,精铣工件下表面
工序5:钻,扩,铰Φ35H6孔
工序6:钻,扩,铰Φ25H6孔
工序7:粗镗,精镗Φ90H6孔
工序8:去毛刺
工序9:检验

工艺方案一和方案二的区别在于方案一把镗孔孔放在了前面,因为镗孔的精度较高,且尺寸要求较为严格,这样我们做钻孔的时间就能够利用镗好的孔做为定位基准,这样能能更好地保证工件钻孔时的位置度要求
具体的加工路线如下
工序1:锻造
工序2:退火处理
工序3:粗铣,精铣工件上表面
工序4:粗铣,精铣工件下表面
工序5:粗镗,精镗Φ90H6孔
工序 6:钻,扩,铰Φ35H6孔
工序7:钻,扩,铰Φ25H6孔
工序8:去毛刺
工序9:检验

2.4机床设备及其刀具量具的选择

因此根据需求对每一工序选择机床如下表
工序号
加工内容
所选机床
3
粗铣,精铣工件上表面
XD6032
4
粗铣,精铣工件下表面
XD6032
5
粗镗,精镗φ90H6孔
T716A
6
钻扩铰φ35孔
Z525
7
钻扩铰φ25孔
Z525
根据各加工表面各工序刀具选择
工序号
加工内容
刀具
主要参数
3
粗铣,精铣工件上表面
不重磨损硬质合金套式面铣刀
D=125 B=63 d=40 Z=6
YG8 v=125m/min s=0.2m/z
4
粗铣,精铣工件下表面
不重磨损硬质合金套式面铣刀

D=125 B=63 d=40 Z=6
YG8 v=125m/min s=0.2m/z
5
粗镗,精镗φ90H6孔
机夹单刃镗刀

6
钻扩铰φ35孔
Φ33麻花钻
Φ34.6扩孔钻
Φ35铰刀

7
钻扩铰φ25孔
Φ23麻花钻
Φ24.6扩孔钻
Φ25铰刀

根据各工序所加工结构特点量具的选择
工序号
加工内容
量具
3
粗铣,精铣工件上表面
塞尺
4
粗铣,精铣工件下表面
塞尺
5
粗镗,精镗φ90H6孔
千分尺
6
钻扩铰φ35孔
千分尺
7
钻扩铰φ25孔
千分尺

2.5余量与工序尺寸的确定
2.5.1机械加工余量
要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量,应先确定一下因素:
(1)公差等级
由三轴连杆的技术要求,确定该零件的的公差等级为普通级。
(2)加工精度
零件无磨削加工工序,取加工精度F1,一般加工精度。
(3)锻件重量
已知机械加工后的三轴连杆为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,由此可初步估计机械加工前的锻件的重量为4.5Kg。
(4)锻件形状复杂系数
对三轴连杆进行分析计算,可大致确定锻件的包容体的长度、宽度和高度,即350mm,150mm,50mm(详见毛坯图);由公式计算出锻件的复杂系数:
S=m锻件/m外扩包容体=4.5/3.5*1.5*5*7.8*10-3=0.225
查表有锻件形状复杂系数为S3级。
(5)锻件材质系数
由于该材料为45号钢,是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢,故该锻件的材质系数属M1级。
(6)零件表面粗糙度
机械制造技术基础课程设计由零件图可知,该三轴连杆的各加工表面的粗糙度Ra≥1.6um。

2.5.2工序尺寸及毛坯尺寸
根据以上表格,分别确定各面的工序尺寸及毛坯尺寸,各工步加工余量查<机械加工余量手册>(以下简称<工艺手册>):
1)φ112圆盘两端面
毛坯:55-0.5+1.5mm
粗铣:51mm 1Z=2mm
精铣:50±0.2mm 1Z=0.5mm

2)φ50圆盘两端面
毛坯:40-0.5+1.5mm
粗铣:36mm 1Z=2mm
精铣:35±0.2mm 1Z=0.5mm

3)R18圆盘两端面
毛坯:25-0.4+1.4mm
粗铣:21mm 1Z=2mm
精铣:20±0.2mm 1Z=0.5mm

4)φ90孔
毛坯:φ85-2.1+0.7mm
粗镗:φ88mm 1Z=1.5mm
精镗:φ900+0.022mm 1Z=1mm

5)φ35孔
毛坯:φ31-1.8+0.6mm
钻:φ33mm 1Z=1.5mm
扩:φ34.6mm 1Z=1.8mm
粗铰:φ35mm 1Z=0.2mm

6)φ25孔
钻:φ23mm
扩:φ24.6mm 2Z=1.8mm
粗铰:φ25mm 2Z=0.2mm

2.6 确定切削用量及基本工时
2.6.1 工序3
工步一:粗铣工件上表面
1. 选择刀具
刀具选取不重磨损硬质合金套式铣刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 决定铣削用量
1） 决定铣削深度
因为加工余量不大,一次加工完成

2） 决定每次进给量及切削速度
根据XD6032型铣床说明书,其功率为7.5kw,中等系统刚度。
根据表查出 ,则

按机床标准选取＝330

当＝330r/min时

按机床标准选取
3） 计算工时
切削工时:则机动工时为

工步二:精铣工件上表面
1. 选择刀具
刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 决定铣削用量
1)决定铣削深度
因为加工余量不大,一次加工完成

2） 决定每次进给量及切削速度
根据XD6032型铣床说明书,其功率为7.5kw,中等系统刚度。
根据表查出 ,则

按机床标准选取＝350

当＝350/min时

按机床标准选取
3） 计算工时
切削工时:则机动工时为

2.6.2 工序4
工步一:粗铣工件下表面
1. 选择刀具
刀具选取不重磨损硬质合金套式铣刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 决定铣削用量
4） 决定铣削深度
因为加工余量不大,一次加工完成

5） 决定每次进给量及切削速度
根据XD6032型铣床说明书,其功率为7.5kw,中等系统刚度。
根据表查出 ,则

按机床标准选取＝330

当＝330/min时

按机床标准选取
6） 计算工时
切削工时:则机动工时为

工步二:精铣工件下表面
1. 选择刀具
刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 决定铣削用量
1)决定铣削深度
因为加工余量不大,一次加工完成

4） 决定每次进给量及切削速度
根据XD6032型铣床说明书,其功率为7.5kw,中等系统刚度。
根据表查出 ,则

按机床标准选取＝350

当＝350r/min时

按机床标准选取
5） 计算工时
切削工时:则机动工时为

2.6.3 工序5
工步1:粗镗φ90孔
查相关手册,取镗削用量,镗孔至φ88mm,单边余量Z=1.5mm,一次镗去全部余量,ap=1.5mm。
进给量:f=1.5mm/r
切削速度:查表取v=50m/min,则:
Nw=1000v/Dπ=1000×50/88×π=181r/min
基本时间计算:
l=90mm,则:Tj=l/fn=90/(180×1.5)=0.33min
工步2:精镗φ90孔
查相关手册,取镗削用量,镗孔至φ90mm,单边余量Z=1.5mm,一次镗去全部余量,ap=1.5mm。
进给量:f=0.35mm/r
切削速度:查表取v=120m/min,则:
Nw=1000v/Dπ=1000×120/90×π=315r/min
基本时间计算:
l=90mm,则:Tj=l/fn=90/(315×0.35)=0.87min
2.6.4 工序6
工步1:钻孔φ33mm
确定进给量,查<切削手册>表2.7,45钢σb=600Mpa＜800Mpa,d0=φ33mm时,f=(0.6~0.7)×0.5mm/r=0.3~0.35mm/r。根据Z550机床说明书,取f=0.28mm/r。
切削速度:查表得切削速度v=19m/min。因此有:
Ns=1000v/dwπ=1000×19/33×π=173r/min
根据机床说明书,取nw=175r/min,故实际切削速度为:
V=πdwnw/1000=π×33×175/1000=18.45m/min
基本时间计算:
l=33mm,则:Tj=l/fn=33/(175×0.28)=0.67min
工步2:扩孔φ34.6mm
采用刀具:φ34.7专用扩孔钻。
确定进给量:查<切削手册>表2.10有f=(0.9~1.1)×0.7=0.63~0.77(mm/r)查机床说明书,取f=0.62mm/r。
V=(1/2~2/3)v钻=(1/2~2/3)×19.1=9.55~12.7m/min
则主轴转速为n=87.6~116r/min,按照机床说明书取nw=89r/min.
实际切削速度为:
V=πdwnw/1000=π×34.7×89/1000=7.3m/min
基本时间计算:
l=35mm,则:Tj=l/fn=35/(89×0.62)=0.63min
工步3:精铰孔φ35mm
查表确定进给量:f=0.6mm/r,查机床说明书,取f=0.62mm/r。
切削速度:v=6m/min,因此有:
Ns=1000v/dwπ=1000×6/35×π=198r/min
根据机床说明书,取nw=200r/min,故实际切削速度为:
V=πdwnw/1000=π×35×200/1000=21.7m/min
基本时间计算:
l=35mm,则:
Tj=l/fn=35/(200×0.62)=0.27min
2.6.5 工序7
工步1:钻孔φ23mm
确定进给量,查<切削手册>表2.7,45钢σb=600Mpa＜800Mpa,d0=φ23mm时,f=(0.39~0.47)×0.5mm/r=0.195~0.235mm/r。根据Z550机床说明书,取f=0.19mm/r。
切削速度:查表得切削速度v=19m/min。因此有:
Ns=1000v/dwπ=1000×19/23×π=263r/min
根据机床说明书,取nw=250r/min,故实际切削速度为:
V=πdwnw/1000=π×23×250/1000=18.06m/min
基本时间计算:
l=25mm,则:
Tj=l/fn=50/(250×0.19)=1.1 min

工步2:扩孔φ24.6mm
采用刀具:φ24.8专用扩孔钻。
确定进给量:查<切削手册>表2.10有f=(0.7~0.9)×0.7=0.49~0.63(mm/r)查机床说明书,取f=0.62mm/r。
V=(1/2~2/3)v钻=(1/2~2/3)×18=9~12m/min
则主轴转速为n=115.6~154.1r/min,按照机床说明书取nw=125r/min.
实际切削速度为:
V=πdwnw/1000=π×24.6×125/1000=5.25m/min
基本时间计算:
l=25mm,则:Tj=l/fn=25/(125×0.62)=0.32min
工步3:铰孔φ25mm
查表确定进给量:f=0.6mm/r,查机床说明书,取f=0.62mm/r。
切削速度:v=6m/min,因此有:
Ns=1000v/dwπ=1000×6/25×π=76.4r/min
根据机床说明书,取nw=89r/min,故实际切削速度为:
V=πdwnw/1000=π×25×89/1000=15.7m/min
基本时间计算:
l=25mm,则:
Tj=l/fn=25/89×0.62=0.47min

3. 夹具设计
1.机床夹具的主要功能
机器的主要功能是加载工件夹具,工件定位和夹具。
(1)确定在工件的定位占据夹紧过程中的正确位置。能够保证工件的正确的大小和位置的定位精度的要求。
(2)固定以夹紧工件的定位,以保持加工过程中的定位操作的相同的位置。因为在加工过程中的工件,经过各种力的作用下,如果工件是固定的,工件会松动。由此,夹紧工件,以提供安全,可靠的加工条件。
2.特殊功能
工装夹具,主要对刀和引导特殊功能。
(1)调节所述刀的切割边缘相对于工件或夹具的正确位置。铣削夹具边缘块,其能够快速确定相对于所述切割器夹具的正确位置。
(2)引导钻夹具钻钻模板集能够快速确定钻头的位置和钻头指导自己的行为。
夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备,它广泛地运用于机械加工,检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中,提高加工精度和生产率,降低制造成本,一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具,是保证加工质量和提高生产率,从而降低生产成本的重要技术环节之一。为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。
由指导老师的分配第6道工序的钻、扩、铰Φ35H6孔的夹具设计。

3.1问题的提出
本夹具主要用于钻、扩、铰Φ35H6孔,精度要求高,和基准A有一定的位置要求,应满足φ35孔的轴线与φ90孔的轴线为0.02的平行度要求。为了保证技术要求,最关键找到定位基准。同时,应该考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。
3.2定位基准的选择
工件定位基准是利用已经加工的三轴连杆内孔Φ90和一个端面为主要定位基准面,采用圆柱销定位,与V型块限制了5个自由度,因为是要钻通孔,能够保证加工的准确性。
3.3切削力和夹紧力的计算
由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工,钻削力。由<机械加工工艺师手册>得:
钻削力 F=CFd0zFfyFkF 式(5-2)
钻削力矩 T=CTd0zTfyTkT 式(5-3)
有工序中查表可得
CF=320 zF=1.2 yF=0.75 CT=0.098 zT=2.2
yT=0.8
因此可计算得出
F=320×201.2×0.250.75×1=4076.8N
T=0.098×202.2×0.250.8×1=24N
由<现代夹具设计手册>查得
工件以V型块定位时的夹紧力计算:
为防止工件在切削转矩T的作用下打滑而转动所需要的的夹紧力为
Q1=KTsinα2f2R
为防止工件在轴向力的做作用下打滑而轴向移动所需的夹紧力为
Q2=KFsinα2f4
f2为工件与V形块在圆周方向上的摩擦力
f4为工件与V形块在轴向方向上的摩擦因数
K=K0K1K2K3K4K5K6
K0--基本安全系数,一般均取1.5
K1—加工状态系数(考虑到加工特点的系数,粗加工1.2,精加工1)
K2—刀具钝化程度(考虑刀具磨损的系数),一般取1.0~1.9
K3—切削特点系数(考虑切削情况的系数),连续1,断续1.2
K4—考虑夹紧动力稳定性系数,手动夹紧1.3,机动夹紧1.0
K5—考虑手动夹紧时手柄的位置的系数,若手柄位置操作方便,手柄偏转角度范围小是,选取1.0,若手柄位置操作不便,手柄转动角度大(>90°)时,选取1.2
K6—仅在有力矩企图使工件回转时,才考虑支撑面接触情况的系数,若工件是安装在支撑钉上,接触面积小时,取1.0;若工件是安装在支撑板或者其它接触面积较大元件上时,取1.5
因此根据上述条件可得
K0=1.5 K1=1.2 K2=1.5 K3=1.0 K4=1.3 K5=1.0
K6=1.5
因此K=1.5×1.2×1.5×1.0×1.3×1.0×1.5=5.265
由上述公式可得
Q1=5.265×24×sin45°0.2×20=22.5N
Q2=5.265×4076.8×sin45°0.2×20=3756.3N
由上可得Q1>Q2
因此夹紧力大小应为3756.3N

3.4定位误差分析
由于本工序的加工是以心轴定位,工件孔和心轴的误差可分为以下两种:一是工件以圆孔在过盈配合圆柱心轴上定位,因此定位副之间无径向间隙,也即这时不存在径向基准位移误差。工件在轴线方向上的轴向定位误差,则可利用夹紧力加以控制。由此可见,过盈配合圆柱心轴的定位精度是相当的高。二是以圆孔在间隙配合圆柱心轴上定位,定位分析如下:
  由<机床夹具设计手册>可得:
  首先考虑工件两孔中心距(270±0.1)mm要求,影响该项精度的与夹具有
关的误差因素主要有:
（1） 定位误差:
∆Dw=Dmax-dmin
式中:Dmax工件上定位孔的最大直径; 0
dmin夹具上定位心轴的最小直径。
即: ∆Dw=0.06
夹具制造与安装误差:
该项误差包括:①钻模板村套轴线与定位心轴轴线距离误差,此值为0.02mm;②钻套与村套的配合间隙,又配合间隙尺寸可确定其最大间隙为0.033mm;
其次分析两孔平行度要求。
(1)定位误差
 本次设计中定位基准与设计基准重合,因此只有基准位置误差,其值为工件大头孔轴线对夹具心轴轴线的最大偏转角:
a1=Δ1maxH1sinα12=0.0650=0.00124

α1—孔轴间隙配合时,轴线最大偏转角; 
Δ1max—工件大头孔与夹具心轴的最大配合间隙; 
H1—夹具心轴长度。
  (2)夹具制造与安装误差
 该项误差主要包括两项:
1) 钻套轴线对定位心轴轴线的平行度误差,由夹具标注的技术要求可知该 项误差为
α2=0.0266=0.003
2) 刀具引偏角为
α3=ΔmaxH=0.02866=0.004
上述各项误差都是按最大值计算的。实际上各项误差不可能都出现最大值,而且各项误差方向也不可能都一样。考虑到上述各项误差的随机性,采用概率算法计算误差是恰当的:

该项误差小于零件相应公差的2/3,夹具设计没有问题。

定位销竖直放置时定位分析图

3.5 夹具设计及操作的简要说明
为提高生产率,经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式(螺旋机构)。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大,在机床夹具中很广泛的应用。
另外,当夹具有制造误差,工作过程出现磨损,以及零件尺寸变化时,影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象,选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。

3.6钻套设计
Φ35H6的加工需钻,然后扩、铰,因为钻后还要扩、铰为了我们钻后能及时的扩、铰。故选用快换钻套(其结构如下图所示)以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求:。即先用Φ33的麻花钻钻孔,根据GB1141—84的规定钻头上偏差为零,故钻套孔径为Φ35。再用扩孔刀,铰刀加工至Φ35H6。
扩工艺孔钻套结构参数如下表:
表 5.1 扩工艺孔钻套数据表
d
H
D

公称尺寸
允差
35
30
42
-0.006
59
53
12
5.5
24.5
25
65

3.7夹具设计及操作的简要说明
使用圆柱销定位,采用活动V型块快速夹紧,即可指定可靠的夹紧力。同时我们采用快换钻套,当导向的钻套磨损后,我们松开螺钉能够快速地换下钻套。保证导向的精度,这样就大大的提高了生产效率,适合于大批量生产。

装配图附图如下

钻夹具体如下

总结
课程设计是大学学习中一门重要的科目,它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来,进行理论联系实际的总体考虑,需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了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。因此在设计中既了解了基本概念、基本理论,又注意了生产实践的需要,将各种理论与生产实践相结合,来完成本次设计。
这次课程设计总体感觉还是非常充实的,指导老师要求也是比较严格的,也让我从中学到了一只没有接触到的CAD的操作,而且注意到了自己一些习惯性的错误,更让我体会到了精益求精的精神,为每一次答疑都做好百分之百的准备。而且在设计中确实学到不少的东西,比如夹具方面的设计和计算,真的需要拿着好几百页的各种手册查各种各样的数据。最重要的是,接触到了新的东西就是工艺卡的制作,确实是一个比较接近实践的过程。

参 考 文 献

[1]. 杨叔子 <机械加工工艺师手册> 第2版 机械工业出版社
[2]. 朱耀祥 浦林祥 <现代夹具设计手册> 机械工业出版社
[3]. <金属机械加工工艺人员手册> 上海科学技术出版社
[4]. 陈宏钧 <金属切削工艺技术手册> 机械工业出版社
[5]. <金属切削机床夹具设计手册> 机械工业出版社
[6]. 卢秉恒 <机械制造技术基础> 机械工业出版社

机械加工工艺过程卡片
零件名称
三孔连杆
产品名称
三孔连杆
零件材料
45
年 产 量
10000
毛坯种类
锻件
备 注

工 序 号
工 序 内 容
1
锻造
2
退火处理
3

粗铣,精铣工件上表面
精铣,精铣工件下表面
4
粗镗Φ90H6孔
精镗Φ90H6孔
5
钻,扩,铰Φ35H6孔
6
钻,扩,铰Φ25H6孔
7
去毛刺
8
检验

机械加工工序卡片
工序号
3
工序内容
铣上端面
机床
XD6032
夹具
专用夹具

工步号
工 步 内 容

刀 具
量 具
主轴转速
(r/min)
切削速度
(m/min)
进给量
(mm/r)
切削深度(mm)
走刀
次数
切削时间(min)
1
粗铣上端面
不重磨损硬质合金套式面铣刀
塞尺
330
64.7
1.2
2
1
1.1
2
精细上端面
不重磨损硬质合金套式面铣刀
塞尺
350
68.7
0.72
0.5
1
1.6
3
锪倒角
锥柄锥钻锪钻

750
138.9
0.5
1.5
1
0.12

工序号
4
工序内容
铣下端面
机床
XD6032
夹具
专用夹具

工步号
工 步 内 容

刀 具
量 具
主轴转速
(r/min)
切削速度
(m/min)
进给量
(mm/r)
切削深度(mm)
走刀
次数
切削时间(min)
1
粗铣下端面
不重磨损硬质合金套式面铣刀
塞尺
330
64.7
1.2
2
1
1.1
2
精细下端面
不重磨损硬质合金套式面铣刀
塞尺
350
68.7
0.72
0.5
1
1.6
3
锪倒角
锥柄锥钻锪钻

750
138.9
0.5
1.5
1
0.12

工序号
5
工序内容
镗Φ90H6孔
机床
T716A
夹具
专用夹具

-
工步
工 步 内 容

刀 具
量 具
主轴转速
(r/min)
切削速度
(m/min)
进给量
(mm/r)
切削深度(mm)
走刀
次数
切削时间(min)
1
粗镗Φ90H6孔
机夹单刃镗刀
千分尺
180
50
0.41
2
1
0.33
2
精镗Φ90H6孔
机夹单刃镗刀
千分尺
315
90
0.1
0.5
1
0.87

工序号
6
工序内容
钻,扩,铰Φ35H6孔
机床
Z525
夹具
专用夹具

工步号
工 步 内 容

刀 具
量 具
主轴转速
(r/min)
切削速度
(m/min)
进给量
(mm/r)
切削深度(mm)
走刀
次数
切削时间(min)
1
钻Φ33孔
Φ33麻花钻
千分尺
175
18.14
0.25
1.5
1
0.67
2