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Inmygraduationthesis,Ichoseconnectingrodpartsasmysubject,rodcomponentsisoneofthemostcommonpartsinmachinery,anditisalsooneofthemosttypicalparts.

Mysubjectinthisthesisisdividedintotwoparts,technologyandtooling.Thetechnologyistheprocessofmakingpartsfromblanktofinishedproduct.Theproductiontechnologyconsistofthetechnologyanalysisoftheparts,thechoiceofstandardandthepreparationoftechnologyroute.Eachoftheabovestepsisverycritical,theyallhaveaneffectonyieldrate.Tooling,thatisclampingstepsinwhichwemustuseclampsforparts.Clampsincludesuchasgeneralclamps,specializedclamps,adjustableclamps,combinationclampsandsoon.Inmygraduationdesign,anotherimportantpartisthedesignofspecializedclamps.IhavechosenDa-xiongCADsoftwareascomputergraphicssoftwareinthisthesis,becauseIthinkthedimensionalgraphdrawingfunctionofDa-xiongCADsoftwareismorepracticalthanthatofauto-CAD.InlaterchaptersIwillgiveadetaileddescriptionoftheadvantageofDa-xiongCADsoftware.

Keywords:

Technology;

Standard;

Allocation;

Clamps

目录

摘要

目录

绪论

第一章连杆零件加工工艺的编制

1.1零件的工艺分析

1.1.1零件图的研究

1.1.2零件结构工艺性分析

1.1.3零件工艺性分析应重点研究的几个问题

1.2毛坯的选择

1.2.1毛坯的种类

1.2.2确定毛坯时应考虑的因素

1.2.3确定毛坯时的几项工艺措施

1.2.4确定毛坯

1.3定位基准的选择

1.3.1基准的概念及其分类

1.3.2基准问题的分析

1.3.3基准的选择

1.4工艺路线的拟定

1.4.1表面加工方法的选择

1.4.2加工阶段的划分

1.4.3加工顺序的安排

1.4.4工序的集中与分散

1.5工艺内容的设计

1.5.1设备及工艺装备的选择

1.5.2加工余量的确定

1.5.3工序尺寸及其公差的确定

第二章夹具设计

2.1机床夹具设计的基本要求和一般步骤

2.1.1机床夹具在机械加工中的作用

2.1.2机床夹具的分类

2.1.3机床夹具的组成

2.2专用夹具的设计

2.2.1对专用夹具的基本要求

2.2.2专用夹具的设计步骤

2.3连杆零件铣床夹具设计

2.4连杆零件钻床夹具设计

第三章大雄CAD软件

4.1大雄CAD简介

4.2大雄CAD软件的实用心得

总结

致谢

参考文献

第一章前言

典型零件的工艺与工装范本设计，就是对某零件设计一套零件规范加工工艺规程和工装的范本。

并努力让这本规程能在以后的实际生产中作为一个参考，或者在以后的教学中能做以一个实际的例子来使用。

1.1课题研究的背景

机械加工随着工业革命的出现已经200多年了，在现今时代，机械制造业的发达程度是衡量一个国家强弱的重要标准，而科技的进步也使工业强国对机械加工的研究朝着更高速，更精密的方向发展，比如微机械加工已是美国，德国等传统工业强国的重要研究课题，并每年投入大量的经费。

对传统零件加工的的研究也在进一步提高。

如何在更高效，更加减少成本，同时又保证零件合格率的前提下制作出零件加工工艺规程，仍然是一个需要不断研究的课题。

比如计算机绘图软件的出现将技术人员从繁重的手工绘图中解放出来，不但大大的提高了工作效率，还很有效的减少了错误的出现。

还有将计算机技术与机械加工结合起来的CIPP系统，在更大程度上提高了整个机械加工工程的质量和效率。

1.2课题研究的意义

而作为一个机械加工方面的学生和即将步入社会的技术员，超高速，超精密加工对我们来说是要继续学习的内容，我们所要做的，就是做出传统零件的加工工艺规程，制订机械加工工艺是机械制造企业工艺技术人员的一项主要工作内容。

机械加工工艺规程的制订与生产实际有着密切的联系，它要求工艺规程制订者具有一定的生产实践知识和专业基础知识。

在实际生产中，由于零件的结构形状、几何精度、技术条件和生产数量等要求不同，一个零件往往要经过一定的加工过程才能将其由图样变成成品零件。

因此，机械加工工艺人员必须从工厂现有的生产条件和零件的生产数量出发，根据零件的具体要求，在保证加工质量、提高生产效率和降低生产成本的前提下，对零件上的各加工表面选择适宜的加工方法，合理地安排加工顺序，科学地拟定加工工艺过程，才能获得合格的机械零件。

1.3课题研究的内容

在这次设计任务中，我将设计一套完整的零件的加工工艺并对其中2个步骤各设计一套专用夹具

而零件机械加工工艺规程的设计又分为零件图的分析，毛坯的选择，定位基准的选择，工艺路线的拟定，工艺内容的设计。

这些步骤都对零件的加工质量，生产率，生产成本，产品的合格率有着重要的影响。

零件图的分析又分为零件图的研究，零件图的研究和零件结构工艺性的分析。

所谓具有良好的结构工艺性，应是在不同生产类型的具体的生产条件下，对零件毛坯的制造，零件的加工和产品的装配，都能以较高的生产率和最低的成本，采用较经济的方法进行并能满足使用性能的结构。

在制定零件的机械加工工艺规程前，主要对零件的切削加工性进行分析。

毛坯的选择同样很重要，即使同样的零件的成分也不尽相同。

就像我所做的连杆零件。

连杆是动机上经常使用的零件，长期的往复运动对连杆的抗疲劳性提出了很高的要求。

这就要求连杆具有足够的韧性，所以应该下低碳钢中选择。

实现少切屑、无切屑加工，是现代机械制造技术的发展趋势。

所以在减少成本的情况下，加上结合连杆本身的结构条件的情况下，选择模锻件是最适合的选择。

定位基准的选择对零件的加工精度有着直接的影响。

基准是制订工艺的依据，必然是客观存在的。

在选择定位基准时，通常是从保证加工精度要求出发的，因而分析定位基准选择的顺序应从精基准到粗基准。

拟定工艺路线是制订工艺规程的关键一步，好的工艺路线省时省力，劳动生产率高，产品合格率高。

工艺路线的拟定又分为表面加工方法的选择，加工阶段的划分，加工顺序的安排等等。

夹具设计同样是每个工艺设计员必须的工作的任务，好的夹具既能节省物力，财力，时间。

还能保证在最短的时间内生产出合格的零件。

夹具是机械制造厂使用的一种工艺装备,分为机床夹具、焊接夹具、装配夹具及检验夹具等。

各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备，称机床夹具，如车床上使用的三爪自定心卡盘、铣床上使用的平口虎钳等。

用夹具装夹工件有下列优点：

（1）能稳定地保证工件的加工精度

（2）能提高劳动生产率

（3）能扩大机床的使用范围

（4）能降低成本

第一章零件机械加工工艺规程的设计

制定工艺规程的的技术依据和步骤：

（1）产品的零件图，必要的装配图和有关的生产说明。

（2）毛坯图或型材规格资料。

（3）现场生产条件及其他技术资料。

（4）产品的生产类型

制定工艺规程一般是按以下几个步骤进行：

（1）分析研究零件图和装配图，进行工艺审查和分析。

（2）确定毛坯或按材料标准确定型材的尺寸。

（3）拟定加工路线（其中包括各表面的加工方法，选择各工序的定位基准和安装方式，划分加工阶段和安排工序顺序等）

（4）确定各工序的尺寸及公差，技术要求及检验方法。

（5）确定各工序的设备，刀夹，量具和辅助工具。

（6）填写全部工艺文件。

1.1零件图的工艺分析

制定零件的加工工艺规程前，必学认真研究零件图，对零件进行工艺分析。

1.1.1零件图的研究

零件图是制定加工工艺规程最主要的原始资料。

只有通过零件图和装配图的分析，才能了解产品的性能，用途和工作条件，明确各零件的相互装配位置和作用，了解零件的主要技术要求，找出生产合格产品的关键技术问题。

零件图的研究包括三项内容：

（1）检查零件图的完整性和正确性主要检查零件图是否表达直观、清晰、准确、充分。

尺寸、公差、技术要求是否合理、齐全。

如有错误或遗漏，应提出修改意见。

（2）分析零件材料选择是否恰当零件材料的选择应立足与国内，尽量采用我国资源丰富的材料，尽量避免采用贵重金属。

同时，所选材料应具有良好的加工性。

（3）分析零件的技术要求包括零件的表面的尺寸精度，形状精度，位置精度，表面粗糙度，表面微观质量以及热处理要求。

1.1.2零件结构工艺性的分析

零件的结构工艺性是指所设计的零件在不同类型的具体生产条件下，零件毛坯的制造，零件的加工和产品的装配所具备的可行性和经济性。

零件的结构工艺性涉及面很广，具有综合性，必须全面综合的分析。

零件的结构对机械加工工艺过程的影响很大，不同结构的两个零件尽管都能满足使用要求，但他们的加工方法和制造成本可能有很大的差别。

1.1.3零件工艺分析应重点研究的几个问题

（1）主次表面的区分和主要表面的保证零件的主要表面是指零件与其他零件相配合的表面。

或是直接参与机器工作的表面。

主要表面以外的都为次要表面，根据主要表面的质量要求，便可确定所采用的加工方法以及采用哪些最后的加工方法来保证实现这些要求。

（2）重要技术条件分析零件的技术条件一般是指零件表面的形状精度和位置精度，静平衡，动平衡要求，热处理，表面处理，探伤要求和气密性试验等。

重要的技术条件是影响工艺过程制定的重要因素，通常会影响基准的选择和加工顺序还会影响工序的集中与分散

（3）零件图上表面位置的标注零件上各表面之间的位置精度是通过一系列工序加工后获得的，这些工序的顺序与加工尺寸和相互位置关系的标注方式直接相关，这些尺寸的标注，这些尺寸的标注必须做到尽量使用定位基准，测量基准和设计基准重合，以减少基准不重合带来的误差。

我的课题连杆零件如下图所示：

连杆是发动机上经常使用的零件，由大头、小头和杆身等部分组成。

大头为分开式结构，连杆盖和连杆体用螺栓连接为了减少磨损和便于修理，大头孔和小头孔内分别安装轴瓦和铜套。

连杆杆身的截面为工字形，可以减少质量以减少惯性力，又使连杆具有足够的强度和刚度。

大多数发动机的连杆，都是以垂直于杆身轴线的平面作为连杆体和连杆盖的接合面。

有些发动机的曲轴，为了提高强度、刚度和减少轴承比压的需要，增大了连杆的轴颈。

因此，连杆大头的外部尺寸略大于气缸直径，致使连杆大头不能从气缸孔中抽出。

为了便于装卸，将连杆大头的接合面做成是与连杆杆身轴线成45度或30度的斜面。

为了减少活塞销和连杆小头孔的磨损及磨损后便于修理，在连杆小头孔中压入青铜衬套，大头孔内装有轴瓦，以减少连杆大头孔和曲轴连杆轴颈之间的摩擦。

按照轴瓦的种类，有直接在大头孔内浇注抗磨合金的连杆、大头孔内装有刚性厚壁轴瓦的连杆和大头孔内装有薄壁双金属轴瓦的连杆。

前两种连杆，连杆体和连杆盖之间用一组垫片来补偿抗磨合金的磨损；

后一种连杆不用垫片，这种薄壁双金属轴瓦可以互换，所以应用最广。

连杆的大头和小头端面，一般与杆身对称。

有些连杆在结构上规定有工艺凸台、中心孔等，作为机械加工时的辅助基准。

连杆的结构形式直接影响机械加工工艺的可靠性和经济性。

影响连杆结构工艺性的因素主要有以下几个方面。

（1）连杆盖和连杆体的连接方式

连杆体的连杆盖和定位方式，主要有连杆螺栓、套筒、齿形和凸肩四种方式。

用连杆螺栓定位，螺栓和螺栓孔的尺寸公差都较小，螺栓孔尺寸公差一般为H7，表面粗糙度为Ra1.6um；

用套筒定位，连杆体、连杆盖与套筒配合的孔，精度为H7，表面粗糙度为Ra1.6um；

用齿形或凸肩定位，定位精度高，接合稳定性好，制造工艺也较简单，连杆螺栓孔为自由尺寸，接合面上的齿形或凸肩可以采用拉削的方法加工，适用于大批大量生产；

成批生产时可以采用铣削的方法加工。

（2）连杆大、小头厚度

考虑到加工时的定位，加工中的精度等要求，连杆大、小头一般采用相等的厚度。

对于不等厚度的连杆，为了加工定位和夹紧方便，也常在加工过程中先按等厚度加工，最后再将连杆小头加工至所需尺寸。

（3）连杆杆身油孔的大小和深度

活塞销和连杆小头衬套孔之间需进行润滑，很多发动机连杆采用压力润滑。

为此在连杆杆身钻有油孔。

润滑油从连杆大头沿油孔通向小头衬套，油孔一般为φ4-8mm的深孔。

由于油孔加工困难，有些连杆以阶梯孔代替小直径通孔，从而改善工艺性。

有的也可以改变润滑方式，以避免深孔加工。

例如，汽车发动机连杆采用压力润滑要在连杆杆身钻有深油孔。

如果改为重力润滑，则只在连杆小头铣槽或钻孔，因而避免了深孔加工。

当发动机工作时，飞溅在活塞顶部上的润滑油，由于自重落到连杆小头油孔或开口内，再经衬套上的小孔流到活塞销的摩擦表面，这种结构不需要深油孔，所以便于加工。

连杆机械加工工艺

（1）连杆的主要技术要求

发动机的连杆主要技术要求如下。

连杆小头孔的尺寸公差不低于IT7，表面粗糙度Ra值不大于0.8um，圆柱度公差等级不低于IT7，级；

小头衬套孔的尺寸公差不低于IT6级，表面粗糙度Ra值不大于0.40um，圆柱度的公差等级不低于IT6级；

连杆大头孔的尺寸公差与所用轴瓦的种类有关，当直接浇铸巴氏合金时，大头底孔为IT9；

当采用厚壁轴瓦时，大头底孔为IT8；

当采用薄壁轴瓦时，大头底孔为IT6，表面粗糙度Ra值不大于0.8um，圆柱度公差等级不低于IT6级；

连杆小头孔及小头衬套孔轴线对连杆大头孔轴线的平行度：

在大小头孔轴线所决定的平面的平行方向上，平行度公差应不大于100/0.06。

连杆大、小头孔中心距极限偏差通常为0.05mm；

连杆大头两端面对连杆大头孔轴线的垂直度公差不应低于IT8级；

两端面表面粗糙度Ra值不大于1.25um；

为了保证发动机运转平稳，对于连杆的重量及装在同一台发动机中的连杆重量差都有要求；

有些对运转平稳性要求较高的发动机，对连杆小头重量和大头重量分别给以规定。

连杆杆身的截面是工字型，可以减少重量以减少惯性力又使连杆具有足够的强度和刚度。

连杆的工艺特点：

外形复杂，不易定位；

大、小头是由细长的杆身连接，所以弯曲刚性差，易变形；

尺寸精度、形状精度和位置精度及表面粗糙度要求很高。

上述工艺特点决定了连杆零件在机械加工时存在一定的困难，因此在确定连杆的工艺过程时应注意：

定位基准的选择要减少定位误差，夹紧力方向和夹紧点要尽量减少加紧变形；

对于主要表面应粗精加工分段进行以减少对加工精度的影响。

连杆上的主要表面有：

大、小头孔，大、小头两端面，大头剖分平面及连杆螺栓孔等。

其机械加工的主要技术要求如下：

（1）大，小头孔的公差等级为6级，表面粗糙度Ra值不应大于0.2μm，圆柱度公差为0.005mm。

（2）连杆两端面的平行度公差应小于0.3mm。

（3）连杆两端面对大头的中心线的垂直度公差要求应不超过100：

0.04。

粗糙度Ra应不大于1.6μm.

（4）大，小头孔中心距极限偏差为±

0.05mm。

（5）两外油槽对大头孔中心线的平行度要求为100：

0.03.

（6）因为连杆两主要表面长期的与其他表面接触，摩擦，所以对大，小头孔的表面要进行淬火，渗碳处理

（7）连杆不得出现裂纹，发裂，碰伤，分层，结疤，锈蚀，氧化皮和凹陷等缺陷。

1.2毛坯的选择

选择毛坯，主要是确定毛坯的种类、制造方法及其制造精度。

毛坯的形状、尺寸越接近成品，切削加工余量就越少，从而可以提高材料的利用率和生产效率，然而这样往往会使毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，从而增加毛坯的制造成本。

所以选择毛坯时应从机械加工和毛坯制造两方面出发，综合考虑以求最佳效果。

1.2.1毛坯的种类

毛坯的种类很多，同一种毛坯又有多种制造方法。

1．铸件

铸件适用于形状复杂的零件毛坯。

2．锻件

锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯，其锻造方法有自由锻和模锻两种。

自由锻造锻件是在锻锤或压力机上用手工操作而成形的锻件。

它的精度低，加工余量大，生产率也低，适用于单件小批生产及大型锻件。

模锻件是在锻锤或压力机上，通过专用锻模锻制成形的锻件。

它的精度和表面粗糙度均比自由锻造的好，可以使毛坯形状更接近工件形状，加工余量小。

同时，由于模锻件的材料纤维组织分布好，锻制件的机械强度高。

模锻的生产效率高，但需要专用的模具，且锻锤的吨位也要比自由锻造的大。

主要适用于批量较大的中小型零件。

所以材料我选择模锻件来加工

1.2.2确定毛坯时应考虑的因素

在确定毛坯时应考虑以下因素：

零件的材料及其力学性能当零件的材料选定以后，毛坯的类型就大体确定了。

例如，材料为铸铁的零件，自然应选择铸造毛坯；

而对于重要的钢质零件，力学性能要求高时，可选择锻造毛坯。

零件的结构和尺寸形状复杂的毛坯常采用铸件，但对于形状复杂的薄壁件，一般不能采用砂型铸造；

对于一般用途的阶梯轴，如果各段直径相差不大、力学性能要求不高时，可选择棒料做毛坯，倘若各段直径相差较大，为了节省材料，应选择锻件。

生产类型当零件的生产批量较大时，应采用精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，这时毛坯制造增加的费用可由材料耗费减少的费用以及机械加工减少的费用来补偿。

现有生产条件选择毛坯类型时，要结合本企业的具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。

充分考虑利用新技术、新工艺和新材料的可能性为了节约材料和能源，减少机械加工余量，提高经济效益，只要有可能，就必须尽量采用精密铸造、精密锻造、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等新工艺、新技术和新材料。

1.2.3确定毛坯时的几项工艺措施

但是，由于毛坯制造技术的限制，加之现代机器对零件精度和表面质量的要求越来越高，为了保证机械加工能达到质量要求，毛坯的某些表面仍需留有加工余量。

加工毛坯时，由于一些零件形状特殊，安装和加工不大方便，必须采取一定的工艺措施才能进行机械加工。

以下列举几种常见的工艺措施。

为了便于安装，有些铸件毛坯需铸出工艺搭子，工艺搭子在零件加工完毕后一般应切除，如对使用和外观没有影响，也可保留在零件上。

装配后需要形成同一工作表面的两个相关偶件，为了保证加工质量并使加工方便，常常将这些分离零件先制作成一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切割分离。

如图1-6所示的车床走刀系统中的开合螺母外壳，其毛坯就是两件合制的；

柴油机连杆大端也是合制的。

对于形状比较规则的小型零件，为了便于安装和提高机械加工的生产率，可将多件合成一个毛坯，加工到一定阶段后，再分离成单件，如图1-7所示的滑键，对毛坯的各平面加工好后再切离成单件，再对单件进行加工。

1.2.4确定毛坯

零件采用的是TB6-71中规定的20Gr或20GrNi结构钢，我选择的是20Gr结构钢。

合金结构钢简称合结钢，20Cr是合结钢的其中一种，执行标准GB/T3077—1999。

统一数字代号A20202；

牌号20Cr；

化学成分%：

C0.18~0.24，Si0.17~0.37，Mn0.50~0.80，Cr0.70~1.00。

钢中含碳量越高其韧性越差，钢中含碳量越低其韧性越好。

20钢特性与15钢基本相似，但强度稍高。

用途：

适用于制造汽车、拖拉机及一般机械制造业中制作不太重要的中小型渗碳碳氮共渗等零件，如汽车上的手刹蹄片、杠杆轴、变速箱速叉、传动被动齿轮及拖拉机上凸轮轴、悬挂平衡器轴、平衡器内外衬套等；

在热轧或正火状态下用于制造受力不大，而要求韧性高的各种机械零件；

在重、中型机械制造业中，如锻制或压制的拉杆、钩环、杠杆、套筒、夹具等。

在汽轮机和锅炉制造业中多用于压力≤6N/平方，温度≤450℃的非腐蚀介质中工作的管子、法兰、联箱及各种紧固件；

在铁路、机车车辆上用于制造十字头、活塞等铸件。

因为我选择的连杆零件是作用的发动机上的，一端联活塞杆，一端联发动机转轴。

长时间的往复运动对材料的韧性很高，所以20Gr结构钢符合要求

毛坯的制造方法：

根据毛坯的材料，生产类型，生产纲领及零件的复杂程度，大批大量生产中采用模锻。

模锻时，一般分两个工序进行，即初锻和终锻，通常在切边后进行热校正。

中、小型的连杆，其大小头的端面常进行精压，以提高毛坯精度。

所以毛坯可采用模锻成型。

零件并不复杂，因此毛坯可以与零件的形状尽量接近。

两孔可不必锻出，直接加工。

通过查加工余量表，得两端面的总加工余量为3mm，毛坯尺寸可以通过加工余量确定。

选择毛坯模锻的主要依据：

模锻可锻造形状复杂的毛坯，尺寸精度较高，尺寸偏差0.1mm~0