機電及自動化學院專業(yè)課程綜合設計三軸連桿課程設計說明書

1、 機電及自動化學院機電及自動化學院機電及自動化學院機電及自動化學院 專業(yè)課程綜合設計專業(yè)課程綜合設計 設計題目：三軸連桿工藝流程設計設計題目：三軸連桿工藝流程設計 專 業(yè)： 機械電子工程機械電子工程 屆 別： 08 級 學 號： 0811114046 姓 名： 指導老師： 2011 年 7 月 一、設計題目一、設計題目 三軸連桿零件的加工工藝流程 二、原始資料二、原始資料 (1) 被加工零件的零件圖 1 張 (2) 生產類型:大批大量生產 摘摘要要 設計內容：設計“三軸連桿”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝 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

2、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(huán)節(jié)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(yè)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(yè)設計及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。 關鍵詞：三軸連桿關鍵詞：三軸連桿;課程設計課程設計;工藝規(guī)程；工藝裝備；工藝規(guī)程；工藝裝備； 目錄目錄 1 1 三軸連桿零件工藝性分三軸連桿

3、零件工藝性分析析.5 1.1 零件的工藝分析.5 1.2 零件的技術要求.5 1.3 審核零件的工藝性.5 1.4 確定三軸連桿的生產類型.6 2 2 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖.6 2.1 選擇毛坯.6 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量.6 2.2.1公差等級.6 2.2.2鍛件重量.7 2.2.3鍛件形狀復雜系數(shù).7 2.2.4鍛件材質系數(shù).7 2.2.5零件表面粗糙度.7 2.3 繪制三軸連桿鍛造毛坯簡圖.8 3 3 擬定零件工藝路線擬定零件工藝路線.9 3.1 定位基準的選擇.9 3.1.1精基準的選擇.9 3.1.2粗基準的選擇.9

4、3.2 表面加工方法的確定.9 3.3 加工階段的劃分.9 3.4 工序的集中與分散.10 3.5 工序順序的安排.10 3.6 確定工藝路線.10 4 4 加工余量、工序尺寸和公差加工余量、工序尺寸和公差以及切削用量以及切削用量的確定的確定.11 5 5 時間定額的計算時間定額的計算.15 7 7 方案綜合評價與分析方案綜合評價與分析.17 8 8 體會與展望體會與展望.17 9 9 參考文獻參考文獻.18 1 1 三三軸軸連連桿桿零零件件 工工藝藝性性分分析析 1.11.1 零件的工藝分析零件的工藝分析 分析零件圖可知，該三軸連桿的側面端面及上下端面精度要求并不太高，其粗糙度在 ra6.3

5、 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。 各個內孔對精度要求較高，由于端面為平面，可防止鉆頭鉆偏以保證加工精度。該零 件除了內孔之外，其他加工表面精度要求均不高，因此以銑床的粗加工就可達到要求。 1.21.2 零件的技術要求零件的技術要求 根據(jù)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

6、件技術要求表 加工表面 尺寸及偏差 （mm） 公差及精度 等級 表面粗糙度 ra(um)形位公差 三軸連桿 r18 下表面2 . 020 it136.3 三軸連桿 r18 上表面2 . 020 it136.3 三軸連桿下表面502 . 035it136.3 三軸連桿上表面502 . 035it136.3 三軸連桿下表112 面 2 . 050 it136.3 三軸連桿上表112 面 2 . 050 it136.3 孔25 013 . 0 0 25 it61.6 孔35 016 . 0 0 35 it61.6 孔90 022 . 0 0 90 it61.6 1.31.3 審核零件的工藝性審核零件

7、的工藝性 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）外其余加工表面加工精度較 013 . 0 0 25 016 . 0 0 35 022 . 0 0 90 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。 1.41.4 確定三軸連桿的生產類型確定三軸連桿的生產類型 該三軸連桿的生產為大批生產。 2 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 2.12.1 選擇毛坯選擇毛坯 由零件要求可知，不但要

8、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(shù)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。 2.22.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應先確定如下的因素 2.2.1 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。 2.2.2 鍛件重量鍛件重量 已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

9、 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 4.5kg 2.2.3 鍛件形狀復雜系數(shù)鍛件形狀復雜系數(shù) 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(shù) 225 . 0 8 . 750150350 5 . 4 )( 5 . 4 10 6 lbh s m m t s 所以鍛件形狀復雜系數(shù)為級 s3 2.2.4 鍛件材質系數(shù)鍛件材質系數(shù) 由于該材料為 45 號鋼，是碳的質量分數(shù)小于 0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質系 數(shù)屬級。 m1 2.2.5

10、 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(jù)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及機械加工余量 鍛件重量/kg包容體重量/kg形狀復雜系數(shù)材質系數(shù)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 . 2 5 . 1 5 . 0 表 2-11 厚度 20 2.02.2 取 2表 2-13 2 . 2 7 . 1 5 . 0 表 2-11 厚度 35 2.02.2 取 2表 2-13 2 . 2 7 . 1 5 . 0 表 2-1

11、1 厚度 50 2.02.2 取 2表 2-13 2 . 2 7 . 1 5 . 0 表 2-11 孔徑孔35 2.0 表 2-14 2 . 2 7 . 1 5 . 0 表 2-11 孔徑孔90 2.5 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 中心距 950 . 1表 2-12 2.32.3 繪制三軸連桿鍛造毛坯簡圖繪制三軸連桿鍛造毛坯簡圖 3 3 擬擬定定零零件件工工藝藝路路線線 3.13.1 定位基準的選擇定位基準的選擇 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。 3.1.1 精基準的選擇精基準的選擇 考慮

12、要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一” 原則，選擇零件主視圖中的下表面和孔中心線作為精基準。 11290 3.1.2 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(jù)這個基準選擇原則， 選取零件孔的外圓面為粗基準。 90 3.23.2 表面加工方法的確定表面加工方法的確定 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 粗銑 112 圓盤兩端 面 it136.3 粗銑 粗銑 50 圓盤兩端面 it136.3 粗銑 粗銑

13、r18 圓盤兩端面 it136.3 粗銑 90 孔 it61.6 粗鏜-半精鏜-精 鏜 35 孔 it61.6 鉆-擴-粗鉸-精鉸 25 孔 it61.6 鉆-擴-粗鉸-精鉸 3.33.3 加工階段的劃分加工階段的劃分 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。該三軸連桿各個內孔加工質量要較高，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，使后續(xù)工序都可以 11290 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及上表面， 然后粗銑連桿上的槽的內側面和底面；由于三個孔的精度較高，需要按照要求鉆-

14、擴-粗鉸 -精鉸孔和孔以及粗鏜-半精鏜-精鏜孔； 253590 3.43.4 工序的集中與分散工序的集中與分散 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(shù)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。 3.53.5 工序順序的安排工序順序的安排 1)遵循“先基準后其他”原則，首先加工基準下端面和孔。90 2)遵循“先粗后精”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

15、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。 3.63.6 確定工藝路線確定工藝路線 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。 三軸連桿工藝路線及設備、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-精鏜 90 孔 鏜床 t612硬質合金鏜刀卡尺、塞規(guī) 5 鉆-擴-粗鉸-精鉸

16、35 孔 立式鉆床 z550麻花鉆、鉸刀卡尺、塞規(guī) 6 鉆-擴-粗鉸-精鉸 25 孔 立式鉆床 z550麻花鉆、鉸刀卡尺、塞規(guī) 7 清洗清洗機 8 終檢 塞規(guī)、百分表、 卡尺等 4 4 加加工工余余量量、工工序序尺尺寸寸和和公公差差 以以及及切切削削用用量量的的確確定定 第 5 道工序的加工過程： 查表得粗銑余量為 2mm 112 圓盤兩端面的加工過程為先銑下表面，以下表面為精基準加工其他表面，112 圓盤毛坯厚度為 54mm,選取銑刀直徑為 80mm 查表可知；背吃刀量為 2mm f=0.4 查表得切削速度 v=15-20m/s.n=1000*18/*80=71.65r/min， 查表選取

17、n=80r/min,實際 v=n*80*=20.1m/min 第 6 道工序的加工過程： 查表得粗銑余量為 2mm 50 圓盤兩端面的加工過程為先銑上表面，50 圓盤毛坯厚度為 39mm,選取銑刀直徑 為 80mm 查表可知；背吃刀量為 2mm f=0.4 查表得切削速度 v=15-20m/s.n=1000*18/*80=71.65r/min， 查表選取 n=80r/min,實際 v=n*80*=20.1m/min 第 7 道工序的加工過程： 查表得粗銑余量為 2mm r18 圓盤兩端面的加工過程為先銑上表面，r18 圓盤毛坯厚度為 24mm,選取銑刀直徑為 80mm 查表可知；背吃刀量為 2

18、mm f=0.4 查表得切削速度 v=15-20m/s.n=1000*18/*80=71.65r/min， 查表選取 n=80r/min,實際 v=n*80*=20.1m/min 第 8 道工序的加工過程： 查表得，精鏜余量為 0.18mm，半精鏜余量為 1.75mm，粗鏜余量為 2mm，所以毛坯內徑 為 86.1mm 1）粗鏜工步 查表知，背吃刀量為 2mm f=0.41 查表得切削速度為 v=50-70m/min,取 v=60m/min，n=1000*88/60*=286r/min, 取 n=245r/m,實際 v=n*88*=66.9m/min 2）半精鏜工步 查表知，背吃刀量為 1.7

19、5mm f=0.2 查表得切削速度為 v=95-135m/min,取 v=100m/min，n=1000*89/100*=283.4r/min, 取 n=245r/m,實際 v=n*89*=68.5m/min 3）精鏜工步 查表知，背吃刀量為 0.18mm f=0.1 查表得切削速度為 v=100-150m/min,取 v=125m/min，n=1000*125/90*=442.3r/min, 取 n=370r/m,實際 v=n*90*=104.6m/min 第 8 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

20、，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，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為粗銑（8mm） ；精銑（10 mm） ， 0.18 0 0.11 0 它們之間的相互關系如圖 1-2 所示。鉆孔為 it12=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 . 0 0 33 16 . 0 0 75.34 16 . 0 0 93

21、.34 016 . 0 0 35 所以，該工序各工步的工序尺寸及公差之間的相互關系如下圖所示 （1）鉆孔工步 1）背吃刀量=2mm ap 2）進給量 由表 5-22，選取每轉進給量 f=0.30.6mm/r，再根據(jù)立式鉆床 z550 的技術參 數(shù)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 型立式鉆床的主軸轉速 min 193 3314 . 3 2010001000 r d v n 取 n=185r/min。實際轉速為 min 17.19 1000

22、3314 . 3 185 1000 m dn v （2）擴孔工步 1）背吃刀量=1.75mm ap 2）進給量 由表 5-23，選取每轉進給量 f=0.60mm/r，再根據(jù)立式鉆床 z550 的技術參數(shù)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 4-9 所列 z550 型立式鉆床的主軸 min 489 75.3414 . 3 4 . 5310001000 r d v n 轉速取 n=500r/min。實際轉速為 min 56.54 1000 75.3414 . 3 5

23、00 1000 m dn v （3）粗鉸工步 1）背吃刀量=0.18mm ap 2）進給量 由表 5-31，選取每轉進給量 f=0.40.6mm/r，再根據(jù)立式鉆床 z550 的技術參 數(shù)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 型立式鉆床的主軸轉速取 min 59.45 93.3414 . 3 510001000 r d v n n=47r/min。實際轉速為 min 2 . 5 1000 93.3414 . 3 47 1000 m dn v （4）精鉸工步 1）背吃刀

24、量=0.07mm ap 2）進給量 由表 5-31，選取每轉進給量 f=0.40.6mm/r，再根據(jù)立式鉆床 z550 的技術參 數(shù)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 型立式鉆床的主軸轉速取 min 49.45 3514 . 3 510001000 r d v n n=47r/min。實際轉速為 min 2 . 5 1000 3514 . 3 47 1000 m dn v 5 5 時時間間定定額額的的計計算算 第 5 道工序 l=200mm，f=0.4mm/r,n=

25、80 t1=l/n*f=375s t 總=2*t1*1.2=900s 第 6 道工序 l=130mm，f=0.4mm/r,n=80 t1=l/n*f=243.8s t 總=2*t1*1.2=584.6s 第 7 道工序 l=130mm，f=0.4mm/r,n=80 t1=2l/n*f=243.8s t 總=2*t1*1.2=584.6s 第 8 道工序 1)粗鏜 l=55mm，f=0.41mm，n=245r/min t1=l/n*f=31.3s 2)半精鏜 l=55mm，f=0.2mm，n=245r/min t2=l/n*f=63.2s 3)精鏜 l=55mm，f=0.1mm，n=370r/m

26、in t3=l/n*f=81.1s t=（t1+t2+t3）*1.2=210.8 第 9 道工序 1）鉆孔 =35 mm l f=0.4 mm/r, n=185 r/min 帶入 t1=28.4s 2）擴孔 ， =35 mm， l f=0.62 mm/r, n=500 r/min 帶入s fn l tj 8 . 7 3）粗鉸 =35 mm， l f=0.4 mm/r, n=47 r/min 帶入s fn l tj 6 . 126 4）精鉸 =35 mm， l f=0.4 mm/r, n=47 r/min 帶入s fn l tj 122 t=（t1+t2+t3+t4）=341.8s 第 10 道

27、工序 1）鉆孔 =20 mm l f=0.4 mm/r, n=351r/min 帶入 t1=8.6s 2）擴孔 =20mm l f=0.62 mm/r, n=735 r/min 帶入 t2=2.7s 3）粗鉸 =20mm l f=0.4 mm/r, n=63 r/min 帶入 t3=47.6s 4）精鉸 =20mm l f=0.4 mm/r, n=63 r/min 帶入 t4=47.6s t=（t1+t2+t3+t4)*1.2=127.8s 7 7 方方案案綜綜合合評評價價與與分分析析 此套方案，機械加工工藝規(guī)程設計是在分析零件的功能與工藝性的基礎上展開的。工 藝規(guī)程制定合理、規(guī)范，有很強的實用性。 總之，這套方案合理、規(guī)范，使用性強。 8 8 體體會會與與展展望望 兩周的課程設計就快結束，本作品也接近尾聲，回想整個設計過程感覺收獲滿滿的， 我們終于走出了課本能夠真正的自己動手設計充分的實現(xiàn)了理論與現(xiàn)實相結合，感覺很不 容易但還是成功的完成了任務。本次設計要非常感謝老師大力支持和熱心的幫助，您的幫 助我們看在眼里記在心里，在此對老師