連桿機(jī)械加工工藝流程及工藝裝備設(shè)計(jì)方案

1、連桿機(jī)械加工工藝流程及工藝裝備設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)題目題目:連桿的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì)圖a一、零件的分析 1.零件的工藝分析連桿的加工表面主要有圓柱端面的加工,孔的加工,凹臺(tái)的加工以及螺紋的加工,其余的表面經(jīng)過(guò)不去除表面材料的加工方法以獲得所需尺寸,在該零件里為鑄造。各組加工面之間有嚴(yán)格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求,孔的加工有的需要Ra1.6的表面粗糙度,因而需精加工,現(xiàn)將主要加工面分述如下:1.1面的加工該零件中共有6個(gè)面需要加工出來(lái):G面、I面、E面、F面、H面和J面。在這六個(gè)面中,J面和H面的形位公差有較高的要求,且尺寸精度也比較高,后面的孔的加工和其它面的加工都需要用這兩

2、個(gè)面來(lái)定位,因此應(yīng)該經(jīng)過(guò)粗加工和精加工,且應(yīng)盡早加工出來(lái);E面G面和的尺寸精度也比較高,也需要進(jìn)行精加工;F面的粗糙為Ra3.2,對(duì)表面質(zhì)量的要求比較高,因此也要進(jìn)行精加工;至于面I,其尺寸精度為自由公差,切表面粗糙度為Ra12.5,因此只用粗加工即可。1.2孔的加工該零件的孔有四個(gè),35、60、6、10、10.5的孔。其中35、60和10的孔的尺寸精度和表面質(zhì)量都比較高,因此要進(jìn)行精加工,而60和35有平行度的要求,應(yīng)在同一工位完成加工,兩孔的尺寸精度都為7級(jí),粗糙度為Ra1.6,為了減少加工步驟、方便加工,都定為先鑄出毛胚孔,然后用銑刀進(jìn)行粗精加工,且為了避免加工時(shí)刀具受到?jīng)_擊,60的孔應(yīng)

3、先于10、6兩孔加工;4-10.5的孔雖然尺寸精度為自由公差,要求不高,可是其表面粗糙度為Ra3.2,因此要對(duì)其進(jìn)行精加工;而6的孔為自由公差,且表面質(zhì)量為Ra12.5,故只用粗加工就能夠了。1.3凸臺(tái)的加工該零件中凸臺(tái)在60的孔的兩側(cè),表面粗糙度要求為Ra3.2,是故應(yīng)進(jìn)行精加工。1.4螺紋的加工該零件中油孔的位置有螺紋配合的要求,且孔底與6的孔相通,在加工時(shí)應(yīng)注意螺紋底孔的深度。綜合以上分析,可得出該零件的加工路線為:粗銑面G、E、I;粗銑、精銑面J、H、F;精加工面G、E;鉆60和35的孔;加工螺紋M14;鉆10.5、6的孔。二、確定毛胚、畫毛胚零件合圖根據(jù)零件的材料確定為鑄件。又由題目

4、已給定零件為大批量生產(chǎn)。毛胚的鑄造方法選用砂型機(jī)器造型。為了減少機(jī)加工的加工量,60mm、35mm在鑄造時(shí)就鑄造出來(lái),因此還應(yīng)該安放型芯。另外,為消除殘余應(yīng)力,鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效。參考文獻(xiàn)1表2.23,該種零件的尺寸公差等級(jí)CT為810級(jí),加工余量等級(jí)MA為G級(jí)。故取CT為10級(jí),MA為G級(jí)。鑄件的分型面選擇經(jīng)過(guò)6的孔的中心軸線,且平行與面H的平面,澆冒口位置分別位于35的孔的中心。參考文獻(xiàn)1表2.2-4,用查表法確定各表面的總余量如表2-1表2-1 各加工表面總余量加工表面基本尺寸(mm)加工余量等級(jí)加工余量數(shù)值(mm)說(shuō)明E 面F 面G 面H 面I 面J 面356041785641565

5、63560HGHGHGHH43.543.543.544頂面降一級(jí)側(cè)面,單側(cè)加工(取上行數(shù)據(jù))頂面降一級(jí)側(cè)面,單側(cè)加工(取上行數(shù)據(jù))頂面降一級(jí)側(cè)面,單側(cè)加工(取上行數(shù)據(jù))孔降一級(jí),雙側(cè)加工孔降一級(jí),雙側(cè)加工 由參考文獻(xiàn)1表2.3-5,用查表法可得鑄件主要的尺寸公差,如表2-2所示。2表-2 主要毛胚尺寸及公差主要面尺寸零件尺寸總余量毛胚尺寸公差CTGJ兩面間距567.563.52.8EH兩面間距787.585.53.2I面距中心線高度304342.6F面尺寸413.544.52.835354272.660604522.8毛胚圖如下:圖b三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1定位基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇:選擇H面和

6、J面作為粗基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇:選擇加工好后的H面和J面作為零件上其它的表面和孔的精基準(zhǔn),能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)過(guò)一個(gè)基準(zhǔn)對(duì)多個(gè)表面進(jìn)行精加工,也就是實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)重合。且對(duì)于該類零件來(lái)說(shuō),若只是單個(gè)端面來(lái)定位,其定位效果極差,能夠等同認(rèn)為是兩個(gè)點(diǎn)的定位,是故用兩個(gè)階梯面來(lái)定位,其定位效果較單個(gè)面來(lái)說(shuō)好得多。且便于夾緊。 3.2制定工藝路線根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度,確定各表面加工方法如下:E面、H面、F面:粗銑精銑;G面、J面、I面:粗銑;60和35的孔:擴(kuò)鉸;螺紋G14:鉆孔攻螺紋;鉆10.5、6的孔。零件中的60和35有較高的平行度要求,故它們的加工宜采用工序集中的原則,即分別在一次裝

7、夾下將兩孔同時(shí)加工出來(lái),以保證其加工精度。根據(jù)先面后孔、現(xiàn)主要表面后次要表面和先粗加工后粗加工的原則,將面E、F、G、H、J,孔60、35mm和10的粗加工放在前面,精加工放在后面,每一階段中又先加工面F、H,然后加工G、E、J面和鉆擴(kuò)鉸孔60mm、10mm和35mm。然后銑凹臺(tái)面B。孔4-10.5、6面I和其上的螺紋孔M14最后加工。精加工也是按如此順序加工。初步擬定加工工藝路線如下:序 號(hào)工 序 內(nèi) 容102030405060708090100110120130140150鑄造退火(人工時(shí)效)涂漆粗銑G面及E面粗銑H面及J面粗銑60mm和35mm的孔(60mm的孔與配件配作)鉆10mm的孔

8、精銑E面精銑H面精銑35mm和60mm的孔(60mm的孔與配件配作)粗銑凸臺(tái)面B面、F面精銑凸臺(tái)面B面、F面粗銑I面锪平20mm的孔,鉆4-10.5mm的孔(配作)粗鉸4-10.5mm的孔鉆6mm的孔,銑10mm的孔鉆M14的底孔,攻M14的螺紋去毛刺(所有銳角)檢驗(yàn)入庫(kù) 上述方案遵循了工藝路線擬定的一般原則,但某些工序有些問(wèn)題還值得進(jìn)一步討論。如:在第10道工序中,加工時(shí)應(yīng)該同時(shí)粗銑I面,因?yàn)镮面的要求不高,同時(shí)加工能減少重復(fù)裝夾次數(shù),提高加工效率。 在第70和80道工序中粗銑凸臺(tái)面B面、F面精銑凸臺(tái)面B面、F面,為保證配作時(shí)故應(yīng)將凹臺(tái)B面的加工放在孔35mm和60mm之前。在銑削加工孔35

9、mm和60mm,應(yīng)將粗、精加工放在相連的兩道工序中。 修改后的工藝路線如下:序 號(hào)工 藝 內(nèi) 容簡(jiǎn) 要 說(shuō) 明102030405060708090100120130140鑄造退火(人工時(shí)效)涂底漆粗銑G、I、E面粗銑H、J面精銑G、E面,精銑H、J面粗銑凸臺(tái)B、F面精銑凸臺(tái)B、F面粗銑60mm和35mm的孔(60mm的孔與配件配作)精銑孔35mm和60mm(60mm的孔與配件配作)锪平20mm的孔,鉆4-10.5mm的孔(留有粗鉸余量)孔口倒角145,粗鉸4-10.5mm的孔鉆6mm的孔,銑10mm的孔鉆M14的底孔,攻M14的螺紋去毛刺(所有銳角)檢驗(yàn)入庫(kù)消除殘余應(yīng)力防止生銹先加工基準(zhǔn)面粗加

10、工面精加工面精加工面加工接合面,為配作準(zhǔn)備粗加工孔精加工孔配作加工孔鉆油孔加工凹臺(tái)加工螺紋 3.3選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn),因此加工設(shè)備宜以通用機(jī)床為主,輔以少量的專用機(jī)床。其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床家專用夾具為主,輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床之間的傳送均由人工完成。 粗銑G、I、E面和粗銑H、J、F面?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具設(shè)計(jì)的問(wèn)題,都采用立銑。選擇X52K立式銑床。選擇直徑為80mm的材料為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位錐柄面銑刀(如下表4-41所示)、專用夾具和游標(biāo)卡尺。 精銑E面和粗銑H面。加工設(shè)備仍選用X52K型立式銑床。刀具選用同

11、上的直徑為80mm的可轉(zhuǎn)位錐柄面銑刀,專用夾具和游標(biāo)卡尺。 粗銑60mm和35mm的孔。由于銑孔是屬于曲線插補(bǔ)加工,因此要求用數(shù)控銑床。故對(duì)孔60mm和35mm的加工設(shè)備選用型號(hào)為XK6330的數(shù)控銑床。刀具選用直徑為25mm和16mm的材料為硬質(zhì)合金中齒莫氏錐柄立銑刀,專用夾具、游標(biāo)卡尺。精銑60mm和35mm的孔。加工設(shè)備還是XK6330型號(hào)的數(shù)控銑床。刀具選用直徑為16mm和20mm的材料為硬質(zhì)合金細(xì)齒莫氏錐炳立銑刀。專用夾具,量具選用塞規(guī)。 锪平20mm的孔,鉆4-10.5mm的孔(留有粗鉸余量),孔口倒角145。粗鉸4-10.5mm的孔。選用型號(hào)為Z3025的搖臂鉆床。 锪平20mm

12、的孔選用锪鉆。4-10.5mm的孔選用直徑為10的鉆頭和直徑為10.5mm的鉸刀。 鉆6mm的孔,銑10mm的孔。選用專用的機(jī)床。刀具選用直徑為6mm的加長(zhǎng)型鉆頭和直徑為10mm的材料為硬質(zhì)合金立銑刀。專用夾具。 粗銑凸臺(tái)B、F面。機(jī)床選用臥式銑床,型號(hào)為X6030。刀具選用直徑為12mm中齒的材料為硬質(zhì)合金立銑刀。 精銑凸臺(tái)B、F面。機(jī)床還是選用臥式銑床,型號(hào)為X6030。刀具選用直徑為10mm的材料為硬質(zhì)合金細(xì)齒立銑刀。 鉆M14的底孔,攻M14的螺紋。選用型號(hào)為Z3025的搖臂鉆床。參考文獻(xiàn)1中表3.1-6、3.1-48。加工M14的螺紋底孔選用直徑為12.5mm的錐柄麻花鉆。攻螺紋時(shí)選

13、用代號(hào)為M141.5的機(jī)用絲錐。專用夾具、機(jī)用絲錐夾頭、螺紋塞規(guī)。 3.4加工工序設(shè)計(jì)1. 工序10粗銑G、I、E及工序30精銑E、G面工序。查文獻(xiàn)1表2.3-21平面加工余量,為1mm。已知E面總余量為 4mm。故粗加工余量為3mm。查文獻(xiàn)2表2.6-6,得粗銑的加工公差等級(jí)為IT9IT11級(jí),取IT=10,E面公差為0.12mm,G面公差為0.12mm。因此=82.50.06,=60.50.06mm。校核E面精銑余量: =(82.5-0.06)-(81.5+0.05) = 0.89mm =(60.5-0.06)-(59.5-0.05) =0.89mm 故余量足夠。切削參數(shù)的選擇:查表3-1

14、6取粗銑每齒進(jìn)給量為0.13mm/z;取精銑每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為=0.5mm/r。粗銑走刀一次,=3mm;精銑走刀一次,=1mm。表3-16,取粗銑主軸轉(zhuǎn)速為380r/min;取精銑主軸轉(zhuǎn)速為700r/min。2. 工序 20粗銑H、J面和工序40精銑H、J面。查文獻(xiàn)1表2.3-21平面加工余量,。已知F面與H面的總余量都為3.5mm。故粗加工余量為2.5mm。查文獻(xiàn)2表2.6-6,得粗銑的加工等級(jí)為IT9IT11級(jí),取IT=10,H面公差為0.10mm,J面公差為0.12mm。因此可得=790.05mm,=580.06mm。 H面余量校核: =(79-0.05)-(78+0.05) =0.9mmJ面

15、余量校核: =(57-0.06)-(56-0.05) =0.89mm故H面與J面余量均足夠。切削參數(shù)的選擇:查上表表3-16取粗銑每齒進(jìn)給量為0.13mm/z;取精銑每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為=0.5mm/r。粗銑走刀一次,=3mm;精銑走刀一次,=1mm。查上表表3-16,取粗銑主軸轉(zhuǎn)速為380r/min;取精銑主軸轉(zhuǎn)速為700r/min。 3.工序50粗銑60mm和35mm的孔和工序60精銑60mm和35mm的孔。 由于這兩個(gè)是經(jīng)過(guò)用銑刀加工出來(lái)的,因此精銑時(shí)按圓周銑來(lái)預(yù)留加工余量。參考文獻(xiàn)3第171頁(yè),預(yù)留精加工余量為單邊=0.5mm。已知兩孔的單邊總余量皆為4mm,因此粗加工余量為3.5mm。 粗銑

16、的加工精度為IT9IT11,取IT=10級(jí)。60mm的孔的公差為0.12mm,因此=580.06mm。60mm的孔的公差為0.10mm,=330.05mm。余量校核: = (35-0.01)-(34+0.05)2 =0.47mm =(60-0.012)-(59+0.06)2 =0.46mm經(jīng)校核,兩孔精加工余量均足夠。切削參數(shù)的選擇:參考文獻(xiàn)3表7-5,取粗銑時(shí)切削速度Vc=45m/min,取精銑時(shí)切削速度為Vc=90m/min.速度轉(zhuǎn)換: 粗銑35孔的轉(zhuǎn)速 n=Vc/d=895r/min 取n=900r/min 精銑35孔的轉(zhuǎn)速 n=Vc/d=1791r/min 取n=1800r/min 粗

17、銑60孔的轉(zhuǎn)速 n=Vc/d=573r/min 取n=600r/min 精銑60孔的轉(zhuǎn)速 n=Vc/d=1433r/min 取n=1500r/min參考文獻(xiàn)3表7-4,取粗銑時(shí)每齒進(jìn)給為0.2mm,精銑時(shí)每齒進(jìn)給為0.15mm。進(jìn)給速度:Vf=Zn 粗銑35孔的進(jìn)給:Vf=720mm/min精銑35孔的進(jìn)給:Vf=1620mm/min粗銑60孔的進(jìn)給:Vf=480mm/min精銑60孔的進(jìn)給:Vf=1350mm/min 粗加工走一刀,=3.5mm;精加工走一刀,=0.5mm。第60、70道工序的加工程序: 所有加工程序都基于將工件坐標(biāo)系原點(diǎn)建立在直徑為35mm的孔的中心這一前提條件下編制的。加

18、工直徑為35mm的孔粗加工:O0001G00 G90 Z200G17 G42 GOO X0.0 Y0.0 D01M03 S900G00 G43 Z26 H01G17 G94 G02 X0.0 Y16.5 R8.25 F720G02 X0.0 Y16.5 R16.5 G02 X0.0 Y0.0 R8.25G00 G43 Z-2.0 H01G17 G94 G02 X0.0 Y16.5 R8.25 F720G02 X0.0 Y16.5 R16.5 G02 X0.0 Y0.0 R8.25G00 Z200G00 X200 Y200G40 G90 M30精加工:O0002G00 G90 Z200G17 G

19、42 GOO X0.0 Y0.0 D02M03 S1800G00 G43 Z-2.0 H02G17 G94 G02 X0.0 Y16.5 R8.75 F1620G02 X0.0 Y17.5 R17.5G02 X0.0 Y0.0 R8.75G00 Z200G00 X200 Y200G40 G90 M30加工直徑為60mm的孔粗加工:O0003G00 G90 Z200G17 GOO X459 Y0.0 D03M03 S600M98 P31234G00 X100 Y100G40 G90 M30O1234G00 G43 W-27 H03G17 G94 G02 X459 Y29 R14.5 F480G0

20、2 X459 Y29 R29 G02 X459 Y0.0 R14.5M99精加工:O0004G00 G90 Z200G17 GOO X459 Y0.0 D04M03 S600G00 G43 W-2 H04G17 G94 G02 X459 Y29 R14.5 F480G02 X459 Y29 R29 G02 X459 Y0.0 R14.5G00 X100 Y100G40 G90 M30 4.工序90粗銑凸臺(tái)B、F面和工序100精銑凸臺(tái)B、F面。 查文獻(xiàn)1表2.3-21平面加工余量,=1mm。已知凸臺(tái)B面的總余量為3mm,故粗加工余量為2mm。 粗銑的加工精度等級(jí)為IT9IT11,取IT=10?？?/p>

21、查得B面的公差為0.12mm,F面公差為0.14mm,=20.06mm,=420.07mm。 余量校核: =(3-0.1)-(2+0.06) =0.84mm =(42-0.07)-41 =0.93mm 經(jīng)校核,B、F面余量足夠。 切削參數(shù)的選擇:參考文獻(xiàn)3表7-4,取粗銑時(shí)每齒進(jìn)給為0.2mm,精銑時(shí)每齒進(jìn)給為0.15mm。參考文獻(xiàn)3表7-5,取粗銑時(shí)切削速度Vc=45m/min,取精銑時(shí)切削速度為Vc=90m/min.速度轉(zhuǎn)換: 粗銑轉(zhuǎn)速 n=Vc/d=1194r/min 取n=1200r/min 精銑轉(zhuǎn)速 n=Vc/d=2866r/min 取n=2900r/min進(jìn)給速度:Vf=Zn 粗銑

22、進(jìn)給:Vf=960mm/min精銑進(jìn)給:Vf=2180mm/min四、夾具設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的夾具為第50道粗銑60mm和35mm的孔和第60道精銑60mm和35mm的孔工序共用的夾具。該夾具適用與XK6330數(shù)控銑床。 1.確定設(shè)計(jì)方案 這道工序是用立式數(shù)控銑床加工60mm和35mm的兩個(gè)通孔,因此從E、G面加工還是從H、J面加工都能夠。可是考慮到裝夾定位時(shí)要用到兩個(gè)孔的端面來(lái)進(jìn)行定位,若是從H、J面加工,以E、G面定位的話,定位時(shí)由于零件中部的I面比E面低但又比G面高,會(huì)帶來(lái)干涉。故選用H、J面定位,從E、G面加工。 工件以H、J面在夾具上定位,限制了三個(gè)自由度,再在零件右端以一定位塊限制一個(gè)自

23、由度,左邊用一V形塊限制兩個(gè)自由度。從而將六個(gè)自由度都限制,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。為了保證工件的剛性,在工件的中間部分增加一個(gè)輔助支承。 在本工件加工時(shí),工件局部要求與配件配作, 用兩個(gè)搭扣將兩個(gè)零件固定在一起,以保證在加工過(guò)程中兩工件間的相對(duì)位置沒(méi)有因加工時(shí)的沖擊振動(dòng)而發(fā)生變化,保證加工的形狀精度。 本工件的夾緊方案,考慮到利用切削力來(lái)輔助夾緊,故從工件的上方以一壓塊在工件的中心位置即輔助支承的位置向下壓緊工件。這樣保證了夾緊力靠近支承點(diǎn)的夾緊原則,減小了工件的變形,保持工件加工時(shí)在夾具中的位置。 2.夾緊力的計(jì)算 夾緊力的計(jì)算公式: F夾=KF F夾夾緊力。 F切削力 K安全系數(shù)。在上式中,由于切

24、削力與夾緊力同向,查文獻(xiàn)3可知安全系數(shù)K取2.5。由上表公式算出銑削力的計(jì)算公式為: 已知: =3.5 =0.2 =480 =4 =600 =569 =1.0 =0.8 =0.9 =25 =0.9 =0.1 =1.34最后算出Fz為547N F夾=2.5547 =1367.5N經(jīng)強(qiáng)度校核比對(duì),鉸鏈連接用的10mm的銷釘?shù)膹?qiáng)度已遠(yuǎn)超出了所要求的強(qiáng)度。故10mm的銷釘能用用于承受夾緊時(shí)所帶來(lái)的各種力的作用。 3.定位精度分析兩孔的位置公差為0.1mm, 對(duì)刀塊的位置公差為0.02mm,它不應(yīng)超過(guò)工件公差的1/3,即0.03mm。故對(duì)刀塊的位置公差為0.02mm能夠保證。五、設(shè)計(jì)心得這次設(shè)計(jì)相對(duì)于我自己來(lái)說(shuō)是有一些難度的,而且也很繁瑣。因?yàn)樵谶M(jìn)行