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3.4.5铣40×

16的槽8

3.4.6切断φ55叉口9

3.5、确立切削用量及基本工时9

3.5.1工序Ⅰ：

钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔9

3.5.2.工序Ⅱ：

铣φ55的叉口的上、下端面11

3.5.3.工序Ⅲ铣φ55的叉口12

3.5.4.工序Ⅳ：

铣35×

3的上端面12

3.5.5工序Ⅴ：

铣40×

16槽的表面13

3.5.6.工序Ⅵ铣40×

16的槽13

3.5.7工序Ⅶ：

切断φ55叉口14

3.5.8.工序Ⅷ：

检验14

四、夹具设计15

4.1.提出问题15

4.2.设计思想16

4.3、夹具设计16

4.3.1、定位分析16

4.3.2、切削力及夹紧力的计算…………………………16

4.3.3、夹具操作说明18

五.体会与展望19

六．参考文献20

一、零件的工艺分析及生产类型的确定

1.1、零件的用途

题目中所给定的零件是LGC36连杆。

在连杆机构中，其两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。

例如在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。

连杆多为钢件，其主体部分的截面多为圆形或工字形。

该零件上有两端孔，其孔径分别为φ30和φ20，孔内装有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。

1.2、分析零件的技术要求

该LGC36连杆的全部技术要求列如下表:

加工表面

尺寸及偏差（mm）

公差及等级精度

表面粗糙度Ra（µ

m）

形位公差（mm）

连杆小径端上下面

Φ40

6.3

连杆大径端上下面

Φ50

连杆中间部上下面

不去除材料

Φ30mm孔

Φ30

IT9

0.8

Φ20mm孔

Φ20

大端销孔Φ10

Φ10

该连杆用作铰接以传递运动和力，承受弯曲应力和冲击载荷作用，因此该零件应具有足够的强度，以适应连杆的工作条件，其主要工作面为两端孔面和销轴孔Φ10，在设计工艺规程时应重点予以保证。

1.3、审查连杆的工艺性

该零件两个面都没有尺寸精度的要求，也无粗糙度的要求。

其中Φ20与Φ40的孔的粗糙度值要求0.8，需要精加工。

因为要大批量生产，所以需用钻削以保证其加工精度。

其大端处销孔Φ10也需要有0.8的粗糙度，所以采用先粗铣再精铣来满足精度的要求，同时保证Φ10的孔与连杆水平保持30度夹角。

1.3.1、以φ20为中心的加工表面

这一组加工表面包括：

φ20的孔，以及其上下端面，保证与孔有位置要求，其粗糙度满足0.8。

1.3.2、以φ30为中心的加工表面

这一组加工表面包括：

φ30的孔，以及其上下端面。

这两组表面有一定的位置度要求,即φ30的孔上下两个端面与φ25的孔有水平度要求为0.3mm。

1.3.3、以φ10为中心的加工表面

φ10的孔为连杆的销孔，其孔应与连杆中心轴线垂直线保证30度夹角，为基孔制，加工精度满足9级，粗糙度满足0.8的要求。

由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。

并且保证位置精度要求。

再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此连杆零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。

1.4、确定连杆的生产类型

考虑到连杆在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄，故会经常承受交变载荷及冲击载荷，因此应该选用铸件。

以使金属纤维尽量不被切断，来保证零件工作可靠。

又因为此连杆零件的生产纲领为5000件/年，且连杆属于轻型零件，查《机械制造工艺及设备设计指导手册》，可确定该连杆生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：

加工过程划分阶段；

工序适当集中；

加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。

二、确定毛坯

根据《机械制造工艺设计简明手册》（机械工业出版出版社、哈尔滨工业大学李益民主编）零件材料为HT200，采用铸造。

根据《机械加工工艺师手册》（机械工业出版出版社、杨叔子主编），得知大批量生产的铸造方法有两种金属模机械砂型铸造和压铸，由于压铸的设备太昂贵，根据手册数据采用铸造精度较高的金属型铸造。

三、工艺规程设计

3.1、基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。

3.1.1粗基准的选择

对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。

而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。

因本零件毛坯是金属模铸造成型，铸件精度较高，所以选择连杆水平放置一个端面作为粗基准加工另一个端面及钻孔。

再加一个钩形压板和一个V形块限制自由度，达到完全定位。

3.1.2精基准的选择

主要应该考虑基准重合的问题。

当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算。

3.2、制定工艺路线

制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

3.2.1.工艺路线方案一

工序Ⅰ：

铣φ50和φ40的上、下端面。

利用Φ20和Φ30的孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。

工序Ⅱ：

扩连杆两端Φ20和Φ30孔。

以连杆水平放置的一个端面为基准，选用Z5120A立式钻床加专用夹具。

工序Ⅲ：

粗、精铣连杆两端Φ20和Φ30孔孔。

利用Φ30的孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。

工序Ⅳ：

钻、扩、粗铣连杆大端的销孔Φ10。

以Φ30的孔和Φ20的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。

工序Ⅴ：

精铣大端的销孔Φ10。

工序Ⅵ：

检验。

3.2.2.工艺路线方案二

工序Ⅰ：

钻、扩、粗铰、精铰Φ10孔。

以连杆垂直放置的下端面为基准，选用Z5120A立式钻床加专用夹具。

铣孔φ50和Φ40的上、下端面。

工序Ⅲ：

粗、精铣连杆两端孔Φ20和Φ30，以连杆水平放置的一端面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。

精铣连杆大端的销孔Φ10。

。

以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺卡片”。

以上加工方案大致看来是合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，主要表现在φ10的孔及其φ20和φ30的端面加工要求上,以上三者之间具有位置精度要求。

图样规定：

先铣连杆两端孔的上下面。

由此可以看出：

先钻φ10的孔，再由它定位加工φ20和φ30孔面，保证φ10的孔与连杆中心轴线垂直方向呈30度夹角，。

因此，加工以钻φ10的孔为准。

为了在加工时的装夹方便，因此将切断放在最后比较合适。

为了避免造成一定的加工误差；

通过分析可以比较工艺路线方案一最为合理。

具体方案如下：

3.3、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定

零件材料为HT200，硬度170~220HBS，毛坯重量约1.12kg。

根据《机械加工工艺师手册》（以下简称《工艺手册》机械工业出版出版社、杨叔子主编）知生产类型为大批生产，采用金属模铸造毛坯。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

3.3.1.毛坯余量及尺寸的确定

毛坯余量及尺寸的确定主要是为了设计毛坯图样，从而为工件毛坯的制造作准备，该工序在这里不做详细说明，主要说明一下毛坯尺寸及相应公差的确定，以便毛坯制造者参考。

根据《机械加工工艺师手册》（以下简称《工艺手册》机械工业出版出版社、杨叔子主编），结合加工表面的精度要求和工厂实际，要合理地处理好毛坯余量同机械加工工序余量之间的不足。

粗铣连杆两端孔上、下端面的加工余量及公差。

该端面的表面粗糙度为6.3，所以先粗铣再精铣。

查《机械加工余量手册》（以下简称《余量手册》机械工业出版社、孙本序主编）中的表4-2成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级，选用8级。

MA为F。

再查表4-2查得加工余量为2.0mm。

由《工艺手册》表2.2-1至表2.2-4和《机械制造工艺与机床夹具》（机械工业出版出版社、刘守勇主编）中表1-15及工厂实际可得：

Z=2.0mm，公差值为T=1.6mm。

铣加工Φ50的上下端面的加工余量及公差。

同上方法得：

公差值为6.3mm。

铣加工Φ40的上下端面的加工余量及公差。

3.4、各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坏尺寸的确定

3.4.1铣φ50的上、下端面

因为断面的粗糙度要求为6.3，所以粗铣再精铣。

参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为：

查《工艺手册》表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级，选用8级。

公差值T=1.4mm

粗铣φ50的上、下端面余量1.0mm。

2Z=2.0

精铣φ50的上、下端面。

3.4.2铣φ40的上、下端面

粗铣φ40的上、下端面余量1.0mm。

精铣φ40的上、下端面。

3.4.3扩连杆两端Φ20和Φ30孔

此面的粗糙度要求为0.8，所以分粗精加工即可。

查《工艺手册》表2.2-5，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级CT分为7~9级，选用8级。

公差值T=1.6mm，其偏差±

0.7

扩连杆两端Φ20和Φ30孔2Z=2.0

3.4.4粗、精铣连杆两端Φ20和Φ30孔

粗、精铣连杆两端Φ20和Φ30孔2Z=2.0

3.4.5钻、扩、粗铰、精铰Φ10的孔加工余量及公差

毛坯为实心，不冲出孔。

该孔的精度要求在IT7~IT9之间，参照《工艺手册》表2.3-9~表2.3-12确定工序尺寸及余量为：

公差值T=0.12mm，

钻孔φ8mm

扩孔φ9.8mm2Z=1.8mm

铰孔φ10mm2Z=0.2mm

由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。

Φ10mm的孔的加工余量和工序间余量及公差分布图见图1。

由图可知：

铸件毛坯

钻孔

扩孔

粗铰

精铰

加工前尺寸

最大

Φ8

Φ9.8

Φ9.96

最小

Φ7.5

Φ9.45

Φ9.79

加工后尺寸

Φ9.94

Φ10

Φ9.95

加工余量

8

9.8

9.94

10

毛坯名义尺寸：

40（mm）

钻孔时的最大尺寸：

8（mm）

钻孔时的最小尺寸：

7.5（mm）

扩孔时的最大尺寸：

8+1.8=9.8（mm）

扩孔时的最小尺寸：

9.8-0.35=9.45（mm）

粗铰孔时的最大尺寸：

9.8+0.14=9.94（mm）

粗铰孔时的最小尺寸：

9.94-0.15=9.79（mm）

精铰孔时的最大尺寸：

9.94+0.06=10（mm）

精铰孔时的最小尺寸：

10-0.05=9.95（mm）

3.5、确立切削用量及基本工时

铣加工连杆φ50的上、下端面

1）加工条件

工件材料：

灰铸铁HT200

加工要求：

采用端面铣刀，其表面粗糙度值为Rz=6.3μm。

机床：

选用X5020A立式铣床和专用夹具。

刀具：

端面铣刀。

2）计算切削用量

铣连杆端面

①进给量

采用端面铣刀，齿数4，每齿进给量_=0.15mm/z（《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》（吴拓、方琼珊主编）。

故进给量f=0.6mm

②铣削速度：

（_m/min）（表9.4-8）

查《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》P47表2-23铣刀进给量f为0.39~0.47mm/r，由于零件在加工时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则f=（0.39~0.47）×

0.75=0.29~0.35mm/r，查表得出，现取f=0.25mm/r。

所以进给量f=0.25mm/z

进给量

由《数控加工工艺》（田春霞主编）中第五章表5-6得切削速度为9~18m/min

根据实际情况查表得V=15m/min

③切削工时

引入l=2mm，引出l1=2mm，l3=75mm。

查《工艺手册》P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：

_EMBEDEquation.3\*MERGEFORMAT___

2钻削速度

切削速度：

根据手册表2.13及表2.14，查得切削速度V=18m/min。

根据手册nw=300r/min,故切削速度为

3切削工时

l=23mm，l1=13.2mm.

EMBEDEquation.3\*MERGEFORMAT

_

扩孔的进给量　

查《切削用量手册》表2.10规定,查得扩孔钻扩Φ24.8的孔时的进给量,并根据机床规格选取

F=0.3mm/z

②切削速度

扩孔钻扩孔的切削速度,根据《工艺手册》表28-2确定为

V=0.4V钻

其中V钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故

V=0.4×

21.67=8.668m/min

按机床选取nw=195r/min.

切削工时时切入L1=1.8mm,切出L2=1.5mm

_EMBEDEquation.3\*MERGEFORMAT___

粗铰孔时的进给量

根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/2~1/3,故

F=1/3f钻=1/3×

0.3=0.1mm/r

V=1/3V钻=1/3×

21.67=7.22m/min

按机床选取nw=195r/min,所以实际切削速度

切削工时,切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm.

精铰孔时的进给量

切削工时,切入l2=0.06mm,切出l1=0mm.

铣φ55的叉口的上、下端面

_（m/min）（表9.4-8）

3.5.3.工序Ⅲ铣φ55的叉口

①进给量

由《工艺手册》表3.1-29查得采用硬质合金立铣刀,齿数为5个，由《数控加工工艺》（田春霞主编）中第五章表5-5得硬质合金立铣刀每齿进给量f为0.15~0.30，由手册得f取0.15mm/z

故进给量f=0.75mm/z.

由《数控加工工艺》（田春霞主编）中第五章表5-6得硬质合金立铣刀切削速度为45~90mm/min,由手册得V取70mm/min.

3的上端面

采用端铣刀，齿数4，每齿进给量_=0.15mm/z（《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》，吴拓、方琼珊主编）。

切入l=3mm,行程l1=35。

16槽的表面

该槽面可用变速钢三面刃铣刀加工，由前定余量为2mm故可一次铣出，铣刀规格为φ32，齿数为8。

由《工艺手册》表2.4-73，取每齿进给量为0.15mm/z,ap=2mm故总的进给量为f=0.15×

8=1.2mm/z。

由《工艺手册》表3.1-74,取主轴转速为190r/min。

则相应的切削速度为：

切入l=2mm切出l1=2mm,行程量l3=40mm。

16的槽

_=1\*GB3_①_进给量

_EMBEDEquation.3\*MERGEFORMAT___的槽可用高速钢三面刃铣刀加工，铣刀规格为φ16，齿数为10。

由《机械加工工艺师手册》表21-5，取每齿进给量为0.15mm/z,ap=2mm，故总的进给量为f=0.15×

10=1.5mm/z。

切入l=2mm，切出l1=2mm行程量l2=40mm。

切断φ55叉口

采用切断刀，齿数4，每齿进给量_=0.15mm/z（《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》（吴拓、方琼珊主编）。

切出l=2mm，切出l1=2mm,行程量=75mm。

检验

四、夹具设计

夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。

在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。

正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。

同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。

_4.1.提出问题

（1）怎样限制零件的自由度；

V形块限制4个自由度，定位块限制1个自由度，限位销限制1个自由度。

（2）怎样夹紧；

设计夹具由螺旋夹紧配合V形块夹紧工件，定位块起支撑工件的作用。

（3）设计的夹具怎样排削；

此次加工利用麻花钻和扩刀、铰刀、铣刀，排削通过钻模板与工