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1、毕业设计说明书课题名称： 连杆螺钉加工工艺及钻夹具的设计 学生姓名 QQ 925408982 提供夹具图、工艺卡 学 号 所在学院 机械工程学院 专 业 机械制造及自动化 班 级 指导教师 起讫时间：2013 年3 月25 日2013 年5 月17 日 摘 要 连杆螺钉是典型的尺寸小重量轻而且性能要求又很高的汽车发动机零件，其作用是将连杆轴承盖紧固在连杆体上，保证两者的可靠的连接以及正确的工作定位。本文分析了连杆螺钉的零件图的技术要求，计算锻造毛坯尺寸，重点分析和制定合理的加工工艺路线，同时设计了钻削6孔的专用夹具。关键词：机械设计；工艺路线；钻夹具设计；连杆螺钉目 录摘 要I目 录II第1章
2、 零件的工艺分析11.1 零件的作用11.2 零件的结构及工艺分析1第2章 设计毛坯32.1 选择毛坯32.2 确定机械加工余量及毛坯尺寸32.2.1 确定机械加工余量32.2.2 确定毛坯尺寸32.2.3 设计毛坯尺寸公差42.2.4 设计毛坯图4第3章 制定工艺路线63.1 定位基准的选择63.2 零件表面加工方法的选择63.3 制定工艺路线6第4章 工序设计94.1 选择加工设备与工艺装备94.1.1 选择机床94.1.2 选择刀具94.1.3 选择量具104.2 确定工序尺寸104.2.1 圆柱面工序尺寸104.2.2 确定轴向工序尺寸11第5章 确定切削用量及基本时间125.1 工序
3、60切削用量及基本时间的确定125.2 工序80切削用量及基本时间的确定155.3 工序90切削用量及基本时间的确定175.4 工序100切削用量及基本时间的确定195.5 工序110切削用量及基本时间的确定215.6 工序120切削用量及基本时间的确定235.7 工序130切削用量及基本时间的确定235.8 工序140切削用量及基本时间的确定24第6章 夹具设计266.1 定位方案266.2 夹紧机构276.3 钻模板的设计286.3.1 钻模板类型的选用286.3.2 钻套的选用296.4 使用说明296.5 结构分析30参 考 文 献31致 谢32第1章 零件的工艺分析1.1 零件的作用
4、 连杆螺钉是典型的尺寸小重量轻而且性能要求又很高的汽车发动机零件，其作用是将连杆轴承盖紧固在连杆体上，保证两者的可靠的连接以及正确的工作定位。在工作中，连杆螺钉不仅承受静载荷,而且承受着交变载荷,连杆螺钉一旦断裂将酿成严重的机破事故,造成连杆弯曲、活塞破碎、曲轴断裂等。由于位置所限，为保证曲轴直径足够大，连杆螺钉的直径只能较小。为保证连杆螺钉足够的强度及抗疲劳特性，必须综合材料选用、结构设计和加工工艺等因素来确保连杆的可靠性。其中，加工工艺对产品的质量和加工效率有重要的影响，必须予以重视，优化加工工艺，提高生产力。1.2 零件的结构及工艺分析 1）连杆螺钉在整个连杆组件中是非常重要的零件，其承
5、受交变载荷作用，易产生疲劳断裂，所以本身要有较高的强度，在结构上，各变径的地方均以圆角过渡，以减少应力集中。在定位尺寸34mm两边均为30mm尺寸，主要是为了装配方便。在45mm圆柱头部分铣一平面（尺寸42mm），是为了防止在拧紧螺钉时转动。 2）毛坯材料为40Cr锻件，根据加工数量的不同，可以采用自由锻或模锻，锻造后要进行正火。锻造的目的是为了改善材料的性能。 3）图样要求的调质处理应安排在粗加工后进行，为了保证调质变形后的加工余量，粗加工时就留有3mm的加工余量。 4）连杆螺钉上不允许留有中心孔，在锻造时就留下工艺留量，两边留有25mm7.5mm工艺凸台，中心孔钻在凸台上，中心孔为A2.5
6、。 5）M302-6g螺纹的加工，不宜采用板牙套螺纹的方法（因为这种方法达不到精度要求）。应采用螺纹车刀，车削螺纹。表面粗糙度值为Ra3.2m，半精车外圆后车螺纹。 6）热处理时，要注意连杆螺钉的码放、不允许交叉放置，以减小连杆螺钉的变形。 7）为保证连杆螺钉头部支撑面（即靠近30mm杆径一端）对连杆螺钉轴心线的垂直度要求，在磨削34mm外圆时，一定要用砂轮靠端面的方法，加工出支撑面来，磨削前应先修整砂轮，保证砂轮的圆角及垂直度。 8）连杆螺钉体承受交变载荷作用，不允许材料有裂纹，夹渣等影响螺纹及整体强度的缺陷存在，因此，对每一根螺钉都要进行磁粉探伤检验。 总体而言，这个零件的工艺性较好。 第
7、2章 设计毛坯2.1 选择毛坯根据零件的工作情况，零件的材料为40Cr， 要承受较大的循环载荷、冲击载荷等，所以毛坯形式采用锻件，其晶粒细小，较均匀、致密，可以保证零件的工作可靠，由于零件为大批生产，为了提高生产率，保证加工质量，故采用模锻成型。2.2 确定机械加工余量及毛坯尺寸根据上述原始资料及加工工艺，用查表法分别确定各加工表面的机械加工余量。为简化模锻毛坯的外形，取直径为30的各段的毛坯尺寸与34相同。2.2.1 确定机械加工余量 查机械制造技术基础课程设计指南表5-9，以下简称参考1，可得锻件各外径的单面余量为3.03.2，轴向余量为2.02.2。考虑到要粗加工后要进行调质处理，单边余
8、量可适量增大。2.2.2 确定毛坯尺寸 根据零件的表面粗糙度值，在余量范围内取值。45外圆Ra为3.2，需要粗车和半精车，可取余量2.0。而34外圆Ra为0.8，需要精车工序，则余量取大值2.2。综合所述，根据零件的工艺要求，确定毛坯尺寸，如表2.1所示。 表2.1 毛坯尺寸零件尺寸单面加工余量锻件尺寸453.552343.241（取整）1902210（工艺凸台高度82）1752183（工艺凸台高度8）2.2.3 设计毛坯尺寸公差查参考1表5-6和表5-7可得锻件毛坯允许的偏差，如表2.2所示。 表2.2 毛坯尺寸允许偏差锻件尺寸 偏差52412101832.2.4 设计毛坯图 毛坯为轴状结构
9、，以轴的径向为分模面。查参考1表5-12确定锻件外圆角为为。毛坯经锻造后应安排正火，以消除参与的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善加工性。图2.1为本零件的毛坯图。 图 2.1 连杆螺钉毛坯图第3章 制定工艺路线3.1 定位基准的选择 根据零件图纸及零件的使用情况分析： 1.粗基准的选择：由于该零件为普通的轴类零件，按照粗基准的选择原则，应该选次要的加工表面为粗基准，故选外圆为粗基准。 2.精基准的选择：按照基准重合的原则及加工表面要求，应选轴心线为精基准，可先加工中心孔，用于后续的加工的精基准。3.2 零件表面加工方法的选择 根据各加工表面的加工精度和
10、表面粗糙度的要求，选定如下加工方法： M302-6g螺纹的加工，应采用螺纹车刀，车削螺纹； 34的外圆粗糙度的加工，应采用粗车、半精车和精车，考虑到垂直度的要求，需要进行磨削加工。 45的外圆粗糙度的加工，可采用粗车和半精车加工。 各阶梯面的加工根据粗糙度的要求，选择粗车和半精车加工。 6孔要求不高，可一次钻削成型。 轴两端面由于设置了工艺凸台，可用粗铣加工。3.3 制定工艺路线连杆螺钉的加工工艺路线一般是先进行外形的加工，再进行孔、槽等加工。连杆的加工包括各侧面和端面的加工。按照先加工基准面及先粗后精的原则，其加工可按下面工艺路线进行。又因为此零件要求批量生产，所以工序安排要求较集中以提高生
11、产率。除此之外，还应该考虑经济成果，以便使生产成本尽量下降。加工工艺路线如下： 工序10 ：下料。棒料尺寸为60mm125mm。工序20： 锻造。自由锻造成形，锻件尺寸：连杆螺钉头部为52mm27mm，杆部为41mm183mm，零件总长为210mm（留有工艺余量）。资料覆盖工序30：热处理。正火处理。工序90：精车。以两中心孔定位，卡环夹紧45mm外圆，其中34mm处，车至34.5mm，留磨量0.5mm，车轴段31mm部分至30mm。车螺纹退刀槽。工序100：车螺纹。夹紧34.5mm外圆（垫上铜皮），并以外圆找正，车螺纹M302-6g，倒角145。工序110：磨削。以两中心孔定位装夹，磨34.
12、5mm尺寸至图样要求34mm，同时磨削45mm右端面，保证尺寸15mm。工序120：铣削。用V形块或组合夹具装夹工作，铣螺纹一端中心孔工艺凸台，与螺纹端面平齐即可。注意不可碰伤螺纹部分。用V形块或组合夹具装夹工作，铣另一端工艺凸台，与45mm端面平齐即可。注意不可碰伤倒角部分。工序130：铣削。用V形块或组合夹具装夹工作，铣45mm处42mm尺寸为（420.1mm）。工序140：用专用钻模或组合夹具装夹工件，钻26mm孔（以（420.1）mm尺寸定位）。 工序150：检验。按图样要求检验各部，并进行磁粉探伤检查。工序160：入库。涂防锈油、包装入库。 第4章 工序设计4.1 选择加工设备与工艺
13、装备4.1.1 选择机床 根据不同的工序选择机床。 工序10是下料，直径为60，选择普通锯床G4025D卧式锯床。 工序50、60、80是粗车和半精车，选择普通车床C620-1即可（查参考1表5-55）。 工序90是精车，选择精度较高的车床，可选用C616A型车床（查参考1表5-55）。 工序110是磨削，参考机械加工工艺师手册（以下简称参考2），选择M1420磨床。 工序120、130、140是铣削，选择X62型铣床（查参考1表5-74）。工序150是钻孔。选择Z525型钻床（查参考1表5-64）。4.1.2 选择刀具 根据不同的工序选择刀具。 在车床上加工的工序，选择硬质合金车刀。选择YT类硬质合金刀具，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30。切槽刀选用高速钢刀具，刀具宽度3mm。 铣刀根据参考1表5-105选镶齿三面刃铣刀（JB/T 7953-1999）。铣刀直径8
