三孔连杆加工工艺及夹具设计.docx
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1、摘要本次设计所研究的零件是三孔连杆零件,设计的内容包括三孔连杆零件的加工工艺及重要工序的专用夹具设计,连杆是汽车发动机主要的传动机构之一,它将活塞和曲轴连接起来,把作用于活塞顶部的膨胀气体压力传给曲轴,使活塞的往复直线运动可逆地转化为曲轴的回转运动,以输出功率。连杆是汽车与船舶等发动机中的重要零件,它连接着活塞和曲轴,其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。加工表面主要是上下端面和大小头的内孔,零件的加工精度要求比较高。鉴于以上毕业设计所研究的内容,制定以下研究流程:首先对三孔连杆的零件图进行分析,确定零件的毛坯制造形式,并且绘制零件的毛坯图,其次
2、对三孔连杆进行机械加工工艺性的分析,制定两条零件的加工工艺路线,分析其优缺点并最终确定一条最合适的加工路线,再次计算各道工序的加工余量、加工方法、机床、刀具以及量具的选择,最后设计重要工序的专用夹具。需要提交的材料有:三孔连杆零件图、毛坯图、零件三维、工艺过程卡和工序卡、夹具装配图和零件图以及说明书一份。关键词:三孔连杆,工艺,夹具ABSTRACTThepartstudiedinthisgraduationdesignisthethree-axisconnectingrodpart.Thedesigncontentincludestheprocessingtechnologyofthethre
3、e-axisconnectingrodpartsandthespecialfixturedesignofimportantprocess.Theconnectingrodisoneofthemaindrivingmechanismsoftheautomobileengine.Itconnectsthepistonandthecrankshaft,transmitstheexpansiongaspressureactingonthetopofthepistontothecrankshaft,whichcanmakethereciprocatingstraight-linemovementofth
4、epistonbereversedForthecrankshaftrotationmovementtooutputpower.Connectingrodisanimportantpartofenginesuchasautomobileandship.Itconnectspistonandcrankshaft.Itsfunctionistochangereciprocatingmotionofpistonintorotatingmovementofcrankshaft,andtransmitforceactingonpistontocrankshafttooutputpower.Themachi
5、ningsurfaceismainlytheinnerholeoftheupperandlowerendfaceandthebigandsmallhead,andthemachiningprecisionofthepartsisrequiredtobehigh.Inviewofthecontentoftheabovegraduationdesigninstitute,thefollowingresearchflowisdrawnup:firstly,thepartdrawingofthethree-axislinkisanalyzed,theblankmanufacturingformofth
6、epartisdetermined,andtheblankdrawingofthepartsisdrawn.Secondly,themachiningprocessofthethree-axislinkageisanalyzed,theprocessingrouteofthetwopartsisformulated,theadvantagesanddisadvantagesareanalyzedandthemostsuitableprocessingprocessisfinallydeterminedTheroute,calculatethemachiningallowance,process
7、ingmethod,machinetool,toolandmeasuringtoolselectionofeachprocessagain,andfinallydesignthespecialfixtureforimportantprocess.Thematerialstobesubmittedinclude:three-axisconnectingrodpartdrawing,blankdrawing,part3D,processcardandprocesscard,fixtureassemblydrawing,partdrawingandinstructionmanual.Keyword:
8、Threeaxisconnectingrod,Processes,Fixture目录摘要IABSTRACTII第1章绪论21.1 课题目的及意义21.2 国内外机床夹具的发展动态31.3 主要研究内容5第2章零件加工工艺分析72.1 三孔连杆加工工艺性分析72.2 零件的作用82.3 确定毛坯制造形式8第3章机械加工工艺流程设计123.1 定位基准的选择123.2 拟订的工艺过程143.4 零件加工工艺装备的选取18第4章切削用量的计算和确定21第5章铳床夹具设计345.1 任务分析及铳床夹具使用要求345.2 铳床夹具使用原则355.3 工件定位基准的选择和自由度分析355.4 铳床夹具对定
9、元件选取375.5 夹具定位元件的选取385.6 夹具夹紧装置设计395.7 专用夹具结构设计405.8 夹具精度分析405.9 夹紧力计算415.10 具设计及操作的简要说明42第6章设计心得44参考文献45致谢46第1章绪论1.1 课题目的及意义制造业是我国工业的主体、包括食品加工、纺织与服装制造、机电设备制造、化工产品和药品制造、石油加工、木材与木制品、造纸及相关产品、冶金及非金属矿产品等行业。目前,我国正处于工业化的进程当中,制造业的发展在我国居于特别重要的地位。制造业是我国国民经济的重要支柱,也是我国经济增长的主导部门。所以在每一个国家中,制造业都受到很大的注重,发展制造业也是许多工
10、业化国家的主要任务,而制造也被列为保证国家经济发展更好的一个焦点。机械制造技术是一个综合性技术。先进制造技术应用的目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。因此,它并不限于制造过程本身,它涉及产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容,并将它们结合成一个有机的整体。以便提高制造业的综合经济效益和社会效益。机械制造技术是市场竞争要素的统一体。市场竞争的核心是如何提高生产率。机械制造技术是一个世界性技术,随着全球市场的形成,发达国家通过金融、经济、科技手段抢夺市场、倾销产品、输出资本,使得市场竞争变得越来越激烈,为适应这种激烈的市场竞争,一
11、个国家的先进制造技术应具有世界先进水平,能支持该国制造业在全球市场的竞争力。直线导轨等许多机械制造技术是国家发展的基础,也是最主要的基础产业,是面向21世纪的技术,应与现代高新技术相结合,应具有明确范畴的新的技术领域。机械制造离不开金属切削机床,而机床夹具则是保证机械加工质量、提高生产率、减轻劳动强度、降低对工人技术要求过高、实现生产过程自动化不可或缺的重要工艺装备之一,机床夹具被广泛用于制造业中,大量专用机床夹具的使用为大批量生产提供了必要条件。夹具的制造在机械加工工艺中有着很重要的意义,其作用和地位从以下方面可以得知:机床夹具在机械加工中起着十分重要的作用:1.缩短辅助时间,提高劳动生产率
12、,降低加工成本;2.保证加工精度稳定加工质量;3.降低对工人的技术要求,减轻工人的劳动强度,保证安全生产;4.扩大机床的工作范围,实行一机多能;5.在自动化生产和流水线生产中便于生产节拍。因此对于机床夹具的研究显得十分重要。1.2 国内外机床夹具的发展动态国外机械加工研究现状:以美国、德国和日本为代表的一些科技比较发达的国外科技强国近几年主要在以下4个方面对机械加工进行了深入的研究,并且取得了不小的成就。(1)计算机集成制造系统(ClMS):它是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上,通过计算机及其软件,将制造厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成起来,是适合于多品种、中小批量生
13、产的总体高效率、高柔性的制造系统。(2)智能制造系统(IMS):是指将专家系统、模糊逻辑、人工神经网络等人工智能技术应用到制造系统中,以解决复杂的决策问题,提高制造系统的水平和实用性。人工智能的作用是要代替熟练工人的技艺,学习工程技术人员的实践经验和知识,并用于解决生产中的实际问题。(3)并行工程(CE)又称同步工程或同期工程,是针对传统的产品串行开发过程而提出的概念和方法.并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关各种过程的系统方法。该方法要求开发人员从设计开始就考虑产品整个生命周期中的所有因素,包括产品制造工艺、质量、成本、(4)敏捷制造(AM):又称灵捷制造、迅速制造和灵活制造等,它是将柔
14、性生产技术、熟练掌握生产技能和知识的劳动力与促进企业内部和企业之间相互合作的灵活管理集成在一起,通过所建立的共同基础结构,对迅速改变或无法预见的消费者需求和市场时机作出快速响应。国外机床夹具研究现状:国外科学家在数控机床上加工工件时,主要考虑机床夹具应具备以下功能:使卡爪能迅速调整到所需直径;用未经热处理的卡爪代替热处理过的卡爪;由卡盘作业换成顶针作业,以缩短机床调整时的停机时间;能调节夹紧力以防工件变形;卡盘可在高速下作业;有机械化快速传动装置。在这方面,引起人们注意的是西德福卡特公司设计的一种机械化楔形齿条式三爪卡盘结构,它的U-NC型夹紧系统是专门用于数控机床的。这种卡盘的主要结构特点是
15、,机械化快速传动装置与快速卡爪合在一起。该公司还生产了四种标准尺寸的卡盘,其直径分别为250、315、400和500毫米,最大夹紧力达到0.2公斤/平方厘米。卡盘的精度取决于它的结构刚度,对于夹紧力大和小尺寸的卡盘,允许在高速下加工零件。为了快速调整卡盘,采用一种可换组合卡爪,它由底座和淬火的或未淬火的卡爪所组成,卡爪预先进行精密加工到所需尺寸。一套不同尺寸的组合卡爪能夹住各种直径的毛坯。为了在数控机床工作台上安装和紧固零件,目前大力推广一种万能夹具和组合安装夹紧原件。很多机床制造公司都把这种组合原件与机床配套供应用户。日本一家公司生产的MD6-H型加工中心机床配有下列附件:角铁、回转工作台和
16、球面工作台,以及使工件定位在工作台上的整套安装夹紧原件(垫板、支架、压板等)。西德卡尔哈莱尔公司生产的加工中心机床,其配套附件有;手动和液压传动的夹钳、自动定心夹钳、三爪卡盘、卡套、角铁、分度头、回转式分度台、工作台、移动式夹钳和螺旋式支撑配套的可调夹紧装置和垫板。日本日立精机公司生产的DC-400型加工中心机床配备有自动更换工件的双工作台,他们依次定位在工位上和装卸位置上。工作台上有孔网,其两侧有两块支撑板,板上有调节支撑的螺孔,此支撑是用来将零件沿着两面定位在工作台上。国内机械加工研究现状:我当前我国的机械加工,普遍仍采用落后的通用机床加专用工艺装备的生产模式,即采用分散的、通过很多道工序
17、来组织零件加工的生产模式,新技术、新工艺的研究、开发、推广和应用十分缓慢。例如,成组技术、数控加工技术、复合加工、高速磨削、强力磨削和砂带磨削等先进工艺在我国都未得到广泛应用。而国外机械加工工艺已发展到以零件为对象,按零件组织专业化生产,工艺装备也发生了相应变化。我国生产上使用的加工设备构成比不合理,普通车床所占的比例大,先进的与专用的设备比例少。总的情况是:通用设备多,专用设备少;金切设备多,磨削设备少;单机多,生产线少;高精度、数控等设备更少。据报导,1933年美国机械制造工业的磨床拥有量占金属切削机床总数的23.5%,目前,先进工业国家的磨削加工量占到切削、磨削加工总量的25%左右,而砂
18、带磨削的加工量要占磨削加工量的40%-50%。此外,国外的机械加工将坐标锂床、三坐标测量机等精密设备都广泛用于生产第一线,并且特重视加工设备的数控化和柔性,数控化率已达40%以上,而我国虽然早在50年代末就开始发展数控,但至今机床数控化率仍很低,平均还不到3%,在加工精度方面,近几年来随着我国技术改造的深入和引进先进技术,在有些工厂中,一些精密机床的加工精度已接近国外先进水平。但从总体上看,我国制造生产水平仍然比较落后。目前我国机械加工的精度普遍约比国外低1-2级。例如汽缸体孔的加工精度,我国为H7级,而国外为H6级;HRC50人-60重载齿轮的加工精度日本可达6级,而我国为7-8级。国外的普
19、通机械加工、精密加工与超精密加工的精度可分别达到1微米,0.1微米及0.01微米,并且在一些高新技术产品上超精密加工正在向原子级加工精度逼近,而我国目前的加工精度还刚进入0.1Em级阶段。国内机床夹具研究现状:随着我国机械加工制造的发展,机床夹具也在不断改进,然而在通用性和精度方面还有待改进,这在一定程度上阻碍了我国机床加工的发展,为了提高夹具的通用性和精密行,很多国内企业在不断优化,目前常用的机床夹具有以下几种:(1)组合夹具,为了提高专用夹具的使用效果、降低其报废率,将这些不同形状、不同规格的标准专用夹具组合成为一体,使其可以在多种不同的机床上使用,以加工不同的器件,从而提高了夹具的通用性
20、,同时保证了加工的精度。由于组合夹具是将多个夹具组合在一起,故体积和重量较大,在安装使用过程中会造成一定的不便,并且一次性投资高,从而限制了其应用推广;(2)成组夹具,也是对专用夹具的改造,主要由固定部分和可更换部分组合而成,其中可更换部分可根据加工对象的不同而更换相应的夹具单元使之成为一个新的夹具,从而提高夹具的通用性,成组夹具尤其适用于一台机床加工不同规格零部件场合,在加工完一种零件后,可通过快速更换夹具单元的方式莱继续加工另一种规格的零件,因此具有高精度、高通用性的优点,并且比组合夹具的成本更低,但其自动化程度不够,无法满足现代机床的加工要求。(3)自动化夹具,为适应自动化加工,其相应的
21、夹具也正加快自动化进程,在自动化的流水线加工过程中,自动化夹具可根据加工的需要实现自动更换,整个过程不需要人工介入,因此更换的速度较快,在对自动化夹具使用的过程中,要注意设计好夹具输送、更换的工艺,使预期更换的夹具能够准确输送到预定位置;(4)数控机床夹具,随着机械加工业的飞速发展,数控机床得到了广泛的应用,在数控机床中,对夹具提出了更高的要求,并且能够做到自身的快速更换以及夹具对加工工件的快速装夹,其次夹具具有良好的敞开性和机动性,机床坐标系中坐标关系明确,数据简单,便于坐标的转换计算。1.3 主要研究内容1、研究内容根据零件图,拟定该零件从毛坯的获取到最后成品件的机械加工工艺路线两套,并通
22、过对比分析优化出一套,选择其中典型的工序进行专用夹具设计。主要参数和具体要求:原始数据:零件图1张,生产纲领为中批量生产。毕业设计具体要求:(1)总体工艺方案设计制定工艺方案,确定机床配置型式及结构方案;(2)夹具设计:选择加工工序中比较重要的工序设计一套专用夹具1)夹具总装图2)夹具体零件图3)其它零件图4)有关计算、校核等2、拟采用研究手段本文针对三孔连杆零件零件的机械加工工艺分析及夹具设计进行研究,需要完成包括以下文件:(1)三孔连杆零件加工工艺分析及机械加工工艺规程制定(2)三孔连杆零件机械加工工艺过程卡一份、工艺卡片若干(3)三孔连杆零件加工工艺参数的确定(4)三孔连杆零件指定工序专
23、用夹具的设计(装配图、零件图)第2章零件加工工艺分析2.1三孔连杆加工工艺性分析图2-1三孔连杆零件详图本次课题研究的零件是三孔连杆零件,分析该零件图纸可以看出该三孔连杆零件外形比较复杂,主体是3处外圆柱面,并且在每个外圆柱面中间需要加工内孔,内孔尺寸分别为。90,皿Wra、。25产3.、娘5产6.,此三个孔的加工精度和形位公差比较高,为该零件的重要加工表面,另外需要加工的是零件的左右端面,尺寸要求350.2加加、50+0.2mmo零件图样的主要视图、尺寸大小以及公差跟技术需要要求齐全、正确,主要的加工表格面有哪些的技术标准如下所示:L铸件是不许有裂纹、气孔、疏松等缺陷。2 .去除毛刺飞边,未
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