南京理工大学泰州科技学院毕业设计说明书摘要作 者:赵彧学 号：05010150系部:机械工程系专 业:机械工程及自动化题 目:连杆合件加工工艺及关键工序工装设计1 绪论本设计是连杆合件加工工艺及关键工序工装设计，并在此基础上选择关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计。因此需要研究和解决以下几个问题：（1）连杆合件加工工艺及关键工序工装设计；（2）关键工序之一的专用夹具设计；（3）关键工序之一的加工用组合机床设计。2 连杆合件加工工艺及关键工序工装设计2.1 连杆合件加工工艺设计2.1.1 生产纲领，生产类型生产纲领为50000件/年，属大批量生产。大批量生产，零件具有广泛的互换性，少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法；毛坯广泛采用金属模机器造型，精度高，加工余量小；广泛采用专用机床及自动机床；广泛采用专用夹具，专用组合机床，专用刀具，专用量具或自动检验装置，靠调整法达到精度要求；生产率高。2.1.2 工艺分析（1）零件材料：QT45010。球墨铸铁切削性能较差，宜采用高速钢（较低切削参数下）、硬质合金钢刀具（较高切削参数下）以降低成本。刀具几何参数可根据不同刀具类型依据相关手册查取；（2）零件的表面组成：两端面，大小两个通孔，螺纹、螺栓孔，键槽，倒角，连杆体、连杆盖结合面；（3）主要表面分析：20mm的小头孔表面、81mm的大头孔表面为零件最重要的工作面；（4）主要技术要求：小头孔精度要求为IT7、粗糙度要求Ra1.6m，大头孔精度要求为IT6、粗糙度要求Ra1.6m，大小头孔中心距为mm。大小头孔之一为零件上的重要基准，两侧端面也为重要基准；（5）零件总体特点：连杆合件由连杆体和连杆盖两部分组成。2.1.3 定位基准的选择在连杆机械加工工艺过程中，加工小头孔时，工序选用连杆的一侧端面作为主要基准。加工连杆盖时，选用连杆盖的一个指定的端面、连杆盖上的大头孔及连杆盖侧面作为基准。加工连杆体时，选用连杆体的一个指定端面、连杆体小头孔及连杆体侧面作为基准。加工大头孔时，选用连杆体的一个指定端面、连杆体小头孔及连杆侧面作为基准。这是由于：端面的面积大，定位比较稳定；用连杆盖上的孔定位可直接控制大小孔的中心距；连杆侧面限制转动。这样就使各工序的定位基准统一起来，减少定位误差。2.1.4 工艺路线方案的确定制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。选择加工方法应以零件加工表面的技术条件（主要是加工面的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度）为依据，并综合考虑各个方面工艺因素的影响，一般是根据主要表面的技术条件先确定终加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然后再确定其他次要表面的加工方法；在各表面加工方法选定以后，就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序。本零件加工工艺路线如下：工序I：制备毛坯工序II：同时铣连杆大小头孔两侧端面工序III：钻、扩、铰连杆小头孔工序IV：分离连杆体和连杆盖工序V：铣连杆体结合面工序VI：铣连杆盖结合面工序VII：加工连杆体的螺纹工序VIII：加工连杆盖的螺栓孔工序IX：人工装配连杆体和连杆盖工序X：粗镗、半精镗大头孔工序XI：精镗大头孔及大头孔内键槽工序XII：镗削小头孔内槽工序XIII：铣小头孔R67mm的槽工序XIV：倒角，检验2.1.5 工艺装备的确定工艺装备如表1工艺装备表表1工艺装备表工序号工序内容机床夹具刀具量具I制备毛坯II同时铣连杆大小头孔两侧端面专用组合铣床专用夹具硬质合金端铣刀专用量具III钻连杆小头孔专用组合钻床专用夹具高速钢直柄麻花钻扩连杆小头孔高速钢直柄扩孔钻铰连杆小头孔硬质合金直柄机用铰刀塞规IV分离连杆体和连杆盖专用组合铣床专用夹具高速钢锯片铣刀V铣连杆体结合面专用组合铣床专用夹具硬质合金端铣刀专用量具VI铣连杆盖结合面专用组合铣床专用夹具硬质合金端铣刀专用量具VII加工连杆体的螺纹专用组合钻床专用夹具高速钢直柄阶梯麻花钻高速钢细长柄机用丝锥专用量具VIII加工连杆盖的螺栓孔专用组合钻床专用夹具高速钢直柄阶梯麻花钻高速钢带整体柱直柄平底锪钻专用量具IX人工装配连杆体和连杆X粗镗大头孔专用组合镗床专用夹具硬质合金镗刀专用量具半精镗大头孔专用量具XI精镗大头孔专用组合镗床专用夹具硬质合金镗刀专用量具镗大头孔内键槽专用量具XII镗削小头孔内槽专用组合镗床专用夹具硬质合金镗刀专用量具XIII铣小头孔R67mm的槽专用组合铣床专用夹具硬质合金错齿三面刃铣刀专用量具XIV倒角，检验2.2 连杆合件关键工序工装设计本夹具主要用来镗81的大头孔，大头孔轴线相对于小头孔轴线有一定的尺寸精度要求。由于本工序是粗镗、办精镗，本夹具可用于本工序内的所有工步。设计夹具主要考虑在满足合理性的条件下，如何提高劳动生产率降低劳动强度。2.2.1 工艺装备本工序的工艺装备含专用夹具、硬质合金镗刀及专用量具。此处主要设计专用夹具。2.2.2 夹具设计（1）定位基准的确定加工的大头孔为通孔，沿Z方向的位移自由度可不予限制，但实际上以工件的端面定位时，必须限制该方向上的自由度，故应按完全定位设计夹具。为了降低定位误差，按基准重合原则选小头孔轴线、基面（连杆一侧端面）为基准。连杆以小头孔表面、基面（连杆一侧端面）及连杆侧面定位，属完全定位。（2）夹具的设计小头孔、连杆端面加工完毕可以使用，因此选小头孔轴线、基面（连杆端面）为定位基准，因此连杆可以使用圆柱销、夹具体表面及一侧面定位块来定位，同时为了装卸方便及提高效率，采用液压夹具带动推动块提供夹紧力，夹紧力施加于连杆另一侧面，以定位块来平衡夹紧力。（a）定位元件小头孔圆柱销小头孔尺寸为mm（即mm），采用基孔制。由于本工序之前小头孔已经加工完毕，达到了尺寸要求。小头孔圆柱销应该能和小头孔相配合，根据基孔制常用、优先配合可得尺寸mm (mm)。连杆体大、小孔中心距为mm，以小头孔的轴线为定位基准，虽属“基准重合”，无基准不重合误差，但由于定位元件与定位面间存在间隙，造成的基准位置误差即定位误差，其值为： （2-1） = 0.023+0.013+0= 0.036 mm 定位误差 工件孔的直径公差 定位销的直径公差 孔和销的最小保证间隙此项中心距加工允许误差为0.1mm，因此工件在加工过程中能够保证加工精度要求。（b）夹具体夹具体的作用是将定位、夹紧装置连成一体，为工件提供一个加工平台，并能正确安装在机床上，加工时，能承受部分切削力。夹具体的尺寸依据工件、定位元件等相关零件的尺寸来确定。（c）夹紧元件及夹紧装置通过查手册及查阅金属切削原理，计算得镗削加工的切削力为1260N。夹具夹紧力至少为1260N。由于连杆零件属大批量生产类型，为了提高加工效率，缩短辅助时间，采用液压缸提供夹紧力，通过动V型块施加夹紧力，装卸工件方便、迅速。综上，通过查阅相关资料选择YG系列液压缸。3 组合机床设计3.1 组合机床设计的要求本组合机床主要用来镗81的大头孔，本工序由粗镗、办精镗大头孔，本组合机床用于本工序内的所有工步。设计组合机床主要考虑如何布局。本设计采用具有移动夹具的多工位组合机床。并绘制组合机床“三图一卡”（就是针对具体，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计）。其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡。（1）被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制订的工艺方案，表示所设计的组合机床（或自动线）上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。（2）加工示意图加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的，是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图；是设计刀具，辅具，夹具，多轴箱和液压、电气系统以及选择动力件，绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是对机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。（a）刀具的选择选用硬质合金镗刀配合通用镗刀杆。镗刀刀杆直径至少为65mm，镗刀刀杆伸出长度至少为53mm，镗刀刀杆伸出长度取163mm。（b）确定切削转矩、轴向力和切削功率确定切削转矩、轴向力和切削功率是为了分别确定主轴及其他传动件尺寸、选择滑台、主电动机提供依据。（c）确定相关部件镗削头选用1TA20型顶置式齿轮传动镗削头，选用1HY25M型液压滑台，以及相配套的1CL25M型立柱、1CD251M型立座侧底座1AYU63型多工位移动工作台。（3）机床联系尺寸总图机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的，是用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局图，用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供主要依据；它可以看成是机床总体外观简图，由其轮廓尺寸，占地面积、操作方式等可以检验是否适应用户现场使用环境。（4）生产率计算卡生产率计算卡是反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率的技术文件。通过其可以分析所拟定的方案是否满足要求。实际生产率小于理想生产率，因此本设计满足要求。4 总结连杆件外形较复杂，且刚性较差。且其加工技术要求很高，所以适当定位基准,是保证连杆能否正确加工的重要问题。在设计的过程中我充分体会到了“先基准后一般”“先面后孔”“先主要表面后次要表面”的加工原则。专用组合机床，突出“专用”二字，是针对具体工序而特制的。切削力、切削转矩、切削功率是专用组合镗床设计的基础，求出以上几个量镗床最核心部位镗削头就可以确定了，之后的设计围绕镗削头和工件的相对位置及其一些关键件尺寸来选择其它部件并确定它们的相对位置。通过对汽车连杆合件加工工艺及关键工序工装的设计，使我扩充了知识库和经验,同时增加了完成具体工程的信心。