三孔连杆加工工艺及夹具设计.docx

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.Thedesigncontentincludestheprocessingtechnologyofthethree-axisconnectingrodpartsandthespecialfixturedesignofimportantprocess.Theconnectingrodisoneofthemaindrivingmechanismsoftheautomobileengine.Itconnectsthepistonandthecrankshaft,transmitstheexpansiongaspressureactingonthetopofthepistontothecrankshaft,whichcanmakethereciprocatingstraight-linemovementofthepistonbereversedForthecrankshaftrotationmovementtooutputpower.Connectingrodisanimportantpartofenginesuchasautomobileandship.Itconnectspistonandcrankshaft.Itsfunctionistochangereciprocatingmotionofpistonintorotatingmovementofcrankshaft,andtransmitforceactingonpistontocrankshafttooutputpower.Themachiningsurfaceismainlytheinnerholeoftheupperandlowerendfaceandthebigandsmallhead,andthemachiningprecisionofthepartsisrequiredtobehigh.Inviewofthecontentoftheabovegraduationdesigninstitute,thefollowingresearchflowisdrawnup:firstly,thepartdrawingofthethree-axislinkisanalyzed,theblankmanufacturingformofthepartisdetermined,andtheblankdrawingofthepartsisdrawn.Secondly,themachiningprocessofthethree-axislinkageisanalyzed,theprocessingrouteofthetwopartsisformulated,theadvantagesanddisadvantagesareanalyzedandthemostsuitableprocessingprocessisfinallydeterminedTheroute,calculatethemachiningallowance,processingmethod,machinetool,toolandmeasuringtoolselectionofeachprocessagain,andfinallydesignthespecialfixtureforimportantprocess.Thematerialstobesubmittedinclude:three-axisconnectingrodpartdrawing,blankdrawing,part3D,processcardandprocesscard,fixtureassemblydrawing,partdrawingandinstructionmanual.Keyword: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，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，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