机械制造技术课程设计-摇臂连杆加工工艺及钻φ35H7孔夹具设计.docx

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1、目录1诸论11.1 目的11.2 选题的依据及意义12零件的工艺分析22.1 零件的作用22.2 零件图样分析23机械加工工艺规程设计43.1 确定生产类型43.2 确定毛坯43.3 基准的选择53.4 主要的加工工序的工艺路线安排53.5 加工设备与工艺设备的选择74确定切削用量85摇臂连杆钻床夹具设计265.1 问题的提出265.2 夹具定位分析265.3 定位误差分析265.4 钻削力和夹紧力计算285.4.1 计算钻削力285.4.2 计算螺旋夹紧力285.5 引导装置29致谢31参考文献321诸论1.1目的设计出典型零件摇臂连杆的加工工艺，并设计出钻中35H7孔的钻床夹具。依据参考文

2、献编写工艺过程卡，参考文献设计钻35H7孔的夹具，采用定位块、固定V型块和A型支承钉定位，六角螺母、圆垫圈、螺杆、弹簧、移动压板和六角法兰面螺母等组成的螺旋夹紧机构夹紧工件，再画出快换钻套、衬套和钻模板等来引导麻花钻与中35H7孔中心线重合。最后编写论文、画工序卡图并填写工艺文件。1.2选题的依据及意义随着社会的不断进步，公众对产品质量的要求越来越高，产品都是由零件组装而成的，机械加工工艺与零件加工质量有很大关系。零件的精度不仅关系到生产企业的生产质量和经济效益，同时关系到使用企业的生产效率与经济效益。合理的加工工艺可以有效提高零件的质量，提高企业的竞争力。夹具的设计与零件的加工效率和加工质量

3、关系密切，一套优秀的夹具既能保证零件的加工精度，又可以有效提高零件的加工质量。本课题要求学生具备完整的机械工程专业知识体系，能够正确地解决一个零件在机械加工中的定位，夹紧以及工艺路线合理安排等问题，保证零件的加工质量，提高其结构设计和创新能力。学生可以通过设计典型零件摇臂连杆的夹具，掌握根据被加工零件的加工要求，设计出既高效、省力、经济合理，又能保证零件加工质量的夹具来。学习使用各种手册及查询图表资料的方法，掌握查找与本设计有关的各种资料的名称出处的能力，能够做到熟练应用。将本科过程学习过的机械专业相关课程知识串联起来应用于生产实践，为其后续工作奠定良好基础。2零件的工艺分析2.1 零件的作用

4、题目所给的零件是摇臂连杆，摇臂连杆的作用是将推杆或凸轮传来的力改变方向，作用到气门杆尾部以推开气门。图2-1摇臂连杆零件图2.2 零件图样分析1 .摇臂连杆下端中98端面为基准A,粗糙度Ra3.2初。2 .摇臂连杆635H7孔mm,粗糙度RaO.84,与基准A的垂直度公差为0.01mm。3 .摇臂连杆上端98端面粗糙度Ra6.34明4 .摇臂连杆中30两端面，粗糙度Ra6.3H.5 .摇臂连杆413mm孔，粗糙度Ra6.3no6 .摇臂连杆422mm沉孔，粗糙度Ra6.377 .摇臂连杆98中心距25mm端面,粗糙度Ra6.3Lffn08 .摇臂连杆48中心距17mm端面，粗糙度Ra6.3。9

5、 .摇臂连杆48mm端面，粗糙度Ra6.3n。10 .摇臂连杆48mm外圆，Ra6.3no11 .摇臂连杆材料：HT200o3机械加工工艺规程设计3.1 确定生产类型依据老师安排，摇臂连杆为大批量生产，由参考文献国表1.1-2知，零件属于轻型零件，年产量为5000-50000之间。3.2 确定毛坯摇臂连杆零件材料为HT200,生产批量为大批量，由参考文献国表131知，摇臂连杆毛坯制造方法为金属模浇注铸造，精度等级CT79,加工余量等级Fo再由参考文献国表2.2-4查得各加工表面加工余量如表3.1所示：表3.1摇臂连杆毛坯余量基本尺寸（mm）毛坯余量（mm）下端中98端面（即基准A）2.0（单边

6、）30端面2.0（单边）上端（D98端面2.0（单边）48端面3.0（单边）48外圆2.0（单边）35H7mm孔3.0（单边）98中心距25mm端面实心铸造48中心距17mm端面实心铸造413孔实心铸造4中22深6沉孔实心铸造210H7孔实心铸造摇臂连杆零件的毛坯图如下图3-2所示图3-2摇臂连杆零件毛坯图3.3 基准的选择为了使摇臂连杆整个机械加工工艺过程顺利进行，拟订其机械加工工艺路线时，首先考虑选择一组或几组精基准来加工零件上各个表面，然后选择把精基准加工出来的粗基准。1 .精基准的选择原则基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则、自为基准原则和保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便原则国

7、。故选择摇臂连杆基准A和35H7mm孔作为定位精基准。2 .粗基准的选择原则重要表面余量均匀原则、工件表面间相互位置要求原则、余量足够原则、定位可靠性原则和粗基准不重复使用原则因。故选择摇臂连杆60mm前端面、50mm前端面和50mm外圆作为定位粗基准。3.4主要的加工工序的工艺路线安排表3.2工艺路线一工序号工序内容备注010.81mm/r、0.91mm/r和0.96mmr,在此取f=0.8lmmr06 .主轴转速r/min 227rmin100Ov1000x70n=dTTX98故主轴转速 =230/min由参考文献表4.2-8知，与227rmin相近的转速为230rmin,7 .工时计算由

8、参考文献表6.2-1知粗车摇臂连杆中98端面的机动时间计算公式:T.3=-z,l=A+/+/口fit2,23=tj(23)=-+(23)=(4.05.0)mmIgkrtg45o/2=35,&为试切附加长度，依据参考文献表6.2-2知，3=5式中d=98mm,d=52mm,Z1=4.5mm,I2=4mm,Z3=5,f=0.81mmr,n=230rmin,=70mmin,走刀次数i=ld-痣98-52=mm=23mm22贝(jTn=23+4.5+4+5Xlminao.196min川0.81230工步三：粗车48外圆1 .机床选择摇臂连杆中48外圆，粗糙度R3.2,由参考文献也表1.4-7知，粗车精

9、车方可满足其精度要求，加工设备选择卧式车床C620-1。2 .刀具选择由参考文献同表8-30,选择硬质合金车刀。3 .车削深度与由摇臂连杆零件知48外圆，单边加工余量2.0mm,粗车单边余园.5mm,精车单边余量0.5mm,此工步为粗车,故%,=1.5mm4 .切削速度y摇臂连杆材料为HT200,由参考文献团表5.23知，粗车的切削速度u=6075mmin,在此取u=70mmin5 .进给量/二由参考文献S表5.23知，粗车摇臂连杆48外圆的进给量=0.7mmrImmr0而由参考文献总表4.2-9知，卧式车床C620-1进给量里在0.7mmr1mm/r之间有0.71mmr0.81mm/r、0.

10、91mm/r和0.96mmr,在此取f=0.81mm/r。6 .主轴转速IOOOv- 1000x70d 7rx 48min 464rmin由参考文献口】表4.2-8知，与464rmin相近的转速为460rmin,故主轴转速=460min7 .工时计算由参考文献表6.2-1知粗车摇臂连杆48外圆的机动时间计算公式:T.1=z,L=/+1+Z2+/-JJh4=&+(23)=-+(23)=(3.54.5)mmtgkrtg45o4=35,&为试切附加长度，依据参考文献表6.22知，4=5式中=57mm,1=4.0mm,I2=4mm,3=5,f=O.81mmr,=460rmin,=70mmin,走刀次数

11、i二l则Tb=:XImin0.188min730.81460工步四：精车中48外圆1 .机床选择摇臂连杆48外圆，粗糙度R3.2,由参考文献W表147知，粗车一一精车方可满足其精度要求，加工设备选择卧式车床C620J。2 .刀具选择由参考文献表8-30,选择硬质合金车刀。3 .车削深度。P由摇臂连杆零件知中48外圆，单边加工余量2.0mm,粗车单边余最.5mm,精车单边余量0.5mm,此工步为精车,故,=0.5mm4 .切削速度V摇臂连杆材料为HT200,由参考文献表5.23知，精车的切削速度u=120150mmin,在此取p=120mmin5 .进给量/二由参考文献国表5.23知，精车摇臂连

12、杆48外圆的进给量f=0.1mmr0.3mmr0而由参考文献表4.2-9知，卧式车床C620-1进给量里在0.1mmr0.3mmr之间有0.1Omm/1、0.1lmmrs0.26mmr0.28mmr和0.3Ommr,在此取f=0.26mo6 .主轴转速由参考文献表428知，与796rmin相近的转速为760rmin,故主轴转速=76(Wmin7 .工时计算由参考文献表6.2-1知精车摇臂连杆48外圆的机动时间计算公式：Tr=篙,L=Z+Z1+2+34=3+(23)=-(23)=(2.53.5)mmigk,.tg45o6=35,&为试切附加长度，依据参考文献12】表6.22知，g=5式中=57m

13、m,1=3.0mm,2=4mm,3=5,f=0.26mmr,二760rmin,=120mmin,走刀次数i=l贝(jTn=57+3.0+4+5Xlmina0.349min川0.26760工序05：钻29孔至33；扩33孔至34.75；粗丁34.75孔至34.93；精较34.93孔至35H7工步一：钻中29孔至33L机床选择摇臂连杆35H7mm孔，粗糙度RaO.8,由参考文献也表1.4.7知，钻扩粗较一一精校方可满足其精度要求，首先钻29孔至33；扩33孔至34.75；粗钱34.75孔至34.93；精较34.93孔至中35H7,加工设备选择立式钻床Z525。2 .刀具选择由参考文献M表8-30,

14、选择高速钢麻花钻33mm。3 .切削深度与由参考文献表11-42钻孔切削用量公式%,=午邑，式中以为钻孔后直径中33mm,d为d33-29钻孔前直径中29mm,a=-=mm=2.0mmp224 .切削速度匕和进给量/由摇臂连杆零件图知，钻削深度75mm,钻孔直径中33mm,由表3.1高速钢麻花钻孔时,直径633的切削速度匕=2234mmin,进给量/=0.20.4mmr0由参考文献表4216立式钻床Z525进给量参数，进给量在f=0.20.4mmr区间里有0.22mm/r、0.28mmr和0.36mmr,进给量取=0.36mmr0切削速度匕=25mmin5 .主轴转速再由参考文献表11-42知

15、切削速度计算公式如下:IOOOvd1000x253.1433r/min 241rmin由参考文献表4.2-15立式钻床Z525主轴转速知，与转速241rmin相近的转速为2727min,故主轴转速=272rmin6 .工时计算由参考文献表6.2-5知钻削机动时间的计算公式:式中：钻削深度=75mm1=+(12)mm=2rrm+(1-2)mm=(34)mm通孔时44)nn,走刀次数i=lTj/ + 4 +，2 ifa75 + 3.5 + 3 0.36272 Irrrin 0.832 min工步二：扩33孔至34.751 .机床选择摇臂连杆35H7mm孔，粗糙度RaO.8,由参考文献表1.4-7知

16、，钻扩粗较一一精锐方可满足其精度要求，首先钻中29孔至中33；扩33孔至34.75；粗钱中34.75孔至中34.93；精较34.93孔至35H7,加工设备选择立式钻床Z525。2 .刀具选择由参考文献表8-30,选择高速钢扩孔钻34.75mm。3 .切削深度。P由参考文献表11-42扩孔切削用量公式,=4J,式中4M为扩孔后直径634.75mm,d-d3475-33dv为扩孔前直径33mm,at)=-L=mm=0.875mm,224 .切削速度UC和进给量/由摇臂连杆零件图知，扩削深度75mm,扩孔直径34.75mm,由表3.1高速钢扩孔钻孔时，直径中34.75的切削速度vc=2032mmin

17、,进给量f=0.250.6mmr1,由参考文献1表4.2-16立式钻床Z525进给量参数，进给量在f=0.250.6mmr区间里有0.28mmr0.36mmr和0.48mmr,进给量取/=0.36mm/r。切削速度匕=25mmin5 .主轴转速再由参考文献表11-42知切削速度计算公式如下：IOOOvcd1000x253.14x34.75r/min 229rmin由参考文献表4.2-15立式钻床Z525主轴转速知，与转速229rmin相近的转速为195rmin,故主轴转速=195rmin6 .工时计算由参考文献表6.2-5知扩削机动时间的计算公式:式中：扩削深度/=75mm1=ap+(1-2)

18、mm=0.875mm+(1-2)mm=(1.8752.875)mm通孔时2=(1-4)mm,走刀次数i=1Tj =/ + l +I2 .fa 175 + 2.5 + 30.36 195 Imin 1.147 min工步三：粗钱中34.75孔至中34.931 .机床选择摇臂连杆35H7mm孔，粗糙度RaO.8,由参考文献表1.4-7知，钻一一扩一一粗校一一精校方可满足其精度要求，首先钻29孔至33；扩33孔至34.75；粗钱中34.75孔至34.93；精较中34.93孔至中35H7,加工设备选择立式钻床Z525。2 .刀具选择由参考文献表8-30,选择高速钢校刀中34.93mm。3 .切削深度P

19、由参考文献表1142钱孔切削用量公式为=上4,式中心为较孔后直径034.93mm,124,为较孔前直径中34.75mm,ap=dmdv=34933475mm=0.09mmp224 .切削速度匕和进给量/由摇臂连杆零件图知，较削深度75mm,较孔直径中34.93mm,由表3.1高速钢钱刀较孔时，直径G34.93的切削速度匕=2032mmin,进给量/=0.250.6mmr。由参考文献川表4.2-16立式钻床Z525进给量参数，进给量在/=0.250.6mmr区间里有0.28mm/r、0.36mmr和0.48mmr,进给量取=0.36mmr。切削速度匕=27mmin5 .主轴转速再由参考文献表11

20、-42知切削速度计算公式如下:IOOOvd1000x273.14x34.93r/min 246rmin由参考文献1表4.2-15立式钻床Z525主轴转速知，与转速246rmin相近的转速为272rmin,故主轴转速n=272rmin6 .工时计算由参考文献表6.2-5知较削机动时间的计算公式:T+2.式中：较削深度=75mm/=/+(12)mm=0.09mm+(12)mm=(1.092.09)mm通孔时乙=(14)mm，走刀次数i=1Tj =/ + 7l+Z2 .加175 + 1.5 + 3 0.36272X Imin 0.812 rrdn工步四：精校中34.93孑L至中35H71 .机床选择

21、摇臂连杆35H7mm孔，粗糙度RaO.8,由参考文献表1.4-7知，钻一一扩一一粗校一一精校方可满足其精度要求，首先钻中29孔至33；扩33孔至34.75;粗较中34.75孔至中34.93；精较34.93孔至中35H7,加工设备选择立式钻床Z525。2 .刀具选择由参考文献表8-30,选择高速钢较刀中35mm。3 .切削深度Pd一由参考文献表11-42较孔切削用量公式%=丁上，式中4”为较孔后直径35mm,dv_z735-3493为较孔前直径中34.93mm,an=,nv=mm=0.035mmp224 .切削速度匕和进给量了由摇臂连杆零件图知，钱削深度75mm,较刀直径G35mm,由表3.1高

22、速钢钱刀钱孔时，直径中35的切削速度匕=2032mmin,进给量/=0.250.6mmr由参考文献表4.2-16立式钻床Z525进给量参数，进给量在f=0.250.6mmr区间里有0.28mm/r、0.36mmr和0.48mmr,进给量取f=0.28mmo切削速度vc=30mmin5 .主轴转速再由参考文献表11-42知切削速度计算公式如下:IOOOvd1000x303.14x35r/min 273rmin由参考文献表4.2-15立式钻床Z525主轴转速知，与转速273rmin相近的转速为2727min,故主轴转速=272rmin6 .工时计算由参考文献表6.2-5知较削机动时间的计算公式:式

23、中：较削深度=75mm/=a。+(12)mm=0.035mm+(12)mm=(1.0352.035)mm通孔时，2=(14)mm,走刀次数i=lTj =/ + + 2 .75 +1.5 3 0.28272X Inin 1.G44 min工序06：钻、较2x10H7孔7 步一：钻孔至中9.81 .机床选择摇臂连杆中10H7mm孔，加工设备选择立式钻床Z525。2 .刀具选择由参考文献表2.3-9知,首先钻孔至9.8；钱9.8孔至IOH7,由参考文献M表8-30,选择高速钢麻花钻9.8mm。3 .切削深度与由参考文献表1142钻孔切削用量公式M=9，式中为钻孔后直径69.8mm4%mm=4.9mm

24、P224 .切削速度匕和进给量/由表3.1高速钢麻花钻孔时，直径中9.8的切削速度匕=2234mmin,进给量/=0.20.4mmro由参考文献W表4.2-16立式钻床Z525进给量参数，进给量在=0.20.4mmr区间里有0.22mm/r、0.28mmr和0.36mmr,进给量取/=0.36mmr0切削速度匕=22mmin5 .主轴转速1000x223.14x9.8r/min 715rmin再由参考文献表11-42知切削速度计算公式如下:100Ovnv=d由参考文献表4.2-15立式钻床Z525主轴转速知,与转速715rmin相近的转速为760rmin,故主轴转速二760rmin6 .工时计

25、算由参考文献表6.2-5知钻削机动时间的计算公式:J加式中：钻削深度/=18mm1=o+(12)mm=4.9mm+(1-2)mm=(5.96.9)mm通孔时4=(14)nn,走刀次数i=2 =/ + /,+/2 .=加18 + 6.5 + 3 0.36760 2min 0.201 min工步二:较9.8孔至10H71 .机床选择摇臂连杆10H7mm孔，加工设备选择立式钻床Z525o2 .刀具选择由参考文献囱表2.39知,首先钻孔至中9.8；较9.8孔至10H7,由参考文献表830,选择高速钢较刀中IOmm。3 .切削深度与由参考文献网表11-42较孔切削用量公式%,=4产，式中4.为较孔后直径

26、10mm,dmd-dIO-Q8为较孔前直径9.8mm,an=-=mm=0.1mmp224 .切削速度匕和进给量/由表3.1高速钢较刀较时，直径中10的切削速度匕=2234mmin,进给量/=0.20.4mmro由参考文献W表4.2-16立式钻床Z525进给量参数，进给量在/=0.20.4mmr区间里有0.22mm/r、0.28mmr和0.36mmr,进给量取/=0.22mmr0切削速度匕=32mmin5 .主轴转速再由参考文献表11-42知切削速度计算公式如下:r/min 1019rmin100Ov1000x32nv=d3.1410由参考文献表4.2-15立式钻床Z525主轴转速知，与转速10

27、19rmin相近的转速为960rmin,故主轴转速=960rmin6 .工时计算由参考文献表6.2-5知较削机动时间的计算公式:J加式中：较削深度/=18mmI1=a,+(12)mm=0.1mm+(12)mm=(1.1-2.1)mm通孔时4=(14)nn,走刀次数i=2 =/ + /,+/2 .=加18 + 1.5 + 3 0.229602min ().213 min工序07：铳30两端面1 .机床选择摇臂连杆30两端面粗糙度Ra6.3,由参考文献表1.4-8知可采用以下方案，粗铳即可达经济精度等级IT12IT14,表面粗糙度Ral2.5mRa6.3/m；机床采用卧式铳床X63。2 .刀具选择

28、由参考文献表103知，选择直径中100的镶齿三面刃铳刀，宽12mm,孔径32mm,齿数Z=20o3 .背吃刀量与摇臂连杆630两端面粗糙度Ra6.3,单边余量2.0mm,加工方法为粗，p=2.0mm4 .进给量的选择高速钢镶齿三面刃铳刀，再由参考文献表10-5知，进给量=0.050.2Ommz,现取f.=0.20m/z5 .铳削速度匕摇臂连杆材料为HT200,由参考文献知，铳削速度计算公式匕=/100O,由参考文献表4239卧式铳床X63知，主轴转速30rmin15007min,而标准主轴转速有许多种，在此选择=95rmin0故匕=M几/1000=3.141OO95/1000mmin30mmi

29、n6 .工作台进给量fMz=f斗、,=0.220X95mm/in=380mm/nin按参考文献表4.2-40知，卧式铳床X63工作台进给量与380mmmin相近的工作台进给量为375mmmin,故选择fM.=375mm/min7 .工时计算由参考文献表6.2-7知粗铳摇臂连杆30两端面的机动时间计算公式：,+gzp猿式中=yae(d-ae)+(1-3)mm2=(3-5)rrm走刀长度/=3OmmIl=yae(d-ae)+(13)mm=3O(1OO-3O)+(13)mmP45.8+(13)mm%(46.848.8)mm取=48rm,I2=4mm走刀次数Z=230 + 48+4375X 2mi 0

30、.437 nin工序08：钻4x13孔；钩4x22深6沉孔工步一：钻4x13孔8 .机床选择摇臂连杆4x13孔，粗糙度Ra6.3,加工设备选择摇臂钻床Z3025。9 .刀具选择由参考文献表8-30,选择高速钢麻花钻13mm。10 切削深度3由参考文献表11-42钻孔切削用量公式q=g,式中心为钻孔后直径13mmd13XUan=-=mm=6.5mmP2211 切削速度匕和进给量f由表3.1高速钢麻花钻孔时，直径13的切削速度Uc=2436mmin,进给量=0.150.3mmro由参考文献表4.2-13摇臂钻床Z3O25进给量参数，进给量在=0.150.3mmr区间里有0.16mm/r、0.2mm

31、/r、0.25mmr和0.3mmr,进给量取=0.25mmr0切削速度匕=25mmin12 主轴转速再由参考文献表11-42知切削速度计算公式如下:nv =IOOOvd1000x253.1413r/min 612rmin由参考文献表4.2-12摇臂钻床Z3025主轴转速知，与转速612rmin相近的转速为630rmin,故主轴转速二630rmin13 工时计算由参考文献表6.2-5知钻削机动时间的计算公式:rr/+1+Z9.Ti=!二IJfa式中：钻削深度/=18mm1=ap+(2)mm=6.5mm+(12)mm=(7.58.5)mm通孔时4=(14)mm,走刀次数，=4/+9.188+2.n

32、-11Ti=!-1=4mm0.711minjft0.25630工步二：锐4x22深6沉孔1 .机床选择摇臂连杆4x22深6沉孔，粗糙度Ra6.3,加工设备选择摇臂钻床Z3025。2 .刀具选择由参考文献表8-30,选择高速钢麻花钻22mm3 .切削深度与由参考文献表”42钩孔切削用量公式铝,式中4沟忽孔后直径中22mm,为d-f92-13李忽孔前直径中13mm,an=mm=4.5mmp224 .切削速度匕和进给量/由表3.1高速钢钩孔钻钩孔时，直径中22的切削速度匕=2436mmin,进给量/=0.150.3mmro由参考文献表4213摇臂钻床Z3025进给量参数，进给量在/=0.150.30

33、1向1区间里有0.16mm/r、0.2mmr.0.25mmr和0.3mmr,进给量取了=0.25mmr0切削速度匕=25mmin5.主轴转速1000x253.1422r/min 362rmin再由参考文献表11-42知切削速度计算公式如下：100Ovnv=TId由参考文献表4.2-12摇臂钻床Z3025主轴转速知，与转速362rmin相近的转速为375rmin,故主轴转速n=375rmin6 .工时计算由参考文献口表6.2-5知钩削机动时间的计算公式:I+ll+I2.Ti=!J加式中：钩削深度/=6mm/=+(12)mm=4.5mm+(1-2)mm=(5.56.5)mm盲孔时4=0m，走刀次数i=4Tj6 + 6 + 00.253754rrrin=0.512 min工序09：精铳基准A1 .选择刀具由参考文献国表10-3选择IOomm面铳刀，铳刀齿数Z=I0。2 .决定铳削用量此工步