摘 要

   球孔连杆是机器中常见零件，本文针对一高温合金球孔连杆的特点，设计了工艺规程及夹具。

   首先，本文分析了球孔连杆的结构特点及材料，确定了各加工面之间的尺寸位置关系，绘制了毛坯图；其次，拟定了两种工艺方案，分析了各方案的优点，确定了合理的工艺方案；再次，根据所拟定的工艺方案，计算切削用量及工艺工时；最后，根据第六道工序，设计了钻孔夹具。

钻孔夹具采用了一面两销的定位方式，限制工件六个自由度达到完全定位；对刀由两个快换钻套实现；由于切削力较小，为使结构紧凑，采用手动螺旋夹紧方式。

关键词：球孔连杆，一面两销，工艺规程，快换钻套

ABSTRCT

The ball rod is a common part of a machine, based on the characteristics of a high temperature alloy ball hole of the connecting rod, process planning and fixture design.

Firstly, this paper analyzes the structure and material of ball hole of the connecting rod, the size of the position relationship between the machined surface was determined, rendering the blank map; secondly, designed two kinds of process scheme, analyzes the advantages of the scheme, a feasible process plan was determined; again, according to the technical scheme of the proposed, the calculation of cutting dosage and process time; finally, according to the sixth steps, the drill hole jig design.

Drilling fixture with the way of positioning a two pin, limiting the workpiece with six degrees of freedom to achieve complete localization; tool consists of two quick-change drill sleeve; because of the cutting force is small, the structure is compact, the manual screw clamp.

 

Keywords: ball hole connecting rod，two side pin，process，quick drill bushing

目 录

摘 要

ABSTRCT

目 录

第一章 绪论

1.1工艺规程概述

1.2夹具概述

第二章 球孔连杆的加工工艺规程设计

2.1零件的分析

2.1.1零件的作用

2.1.2零件的工艺分析

2.2确定生产类型

2.3确定毛坯

2.3.1确定毛坯种类

2.3.2确定铸件加工余量及形状

2.3.3绘制铸件毛坯图

图2  零件毛坯图

2.4工艺规程设计

2.4.1 粗基准的选择原则

2.4.2 精基准的选择原则

2.4.3选择定位基准

2.4.4制定工艺路线

2.4.4选择加工设备和工艺设备

2.4.5机械加工余量、工序尺寸及公差的确定

2.5确定切削用量及基本工时

2.5.1工序二：铣A面、铣B面

2.5.2工序三：钻，铰定位底孔

2.5.3 工序4：扩大孔孔

2.5.4 工序四：扩小孔

2.5.5 工序五    钻大球孔端两个螺纹底孔ø4.8mm

2.5.6 工序六    钻小球孔端两个螺纹底孔ø4.8mm

2.5.7 工序七    钻、铰大球孔端两个定位孔ø8.4mm，攻丝M6

2.5.8工序八    钻、铰小球孔端两个定位孔ø8.4mm，攻丝M6

2.5.9 工序十一    铣开杆盖

2.5.10工序十三    粗车大球孔

2.5.11工序十四    粗车小球孔

2.5.12 工序十五    钻大球孔端油孔ø4，钻小球孔端油孔ø4

2.5.13 工序十六    精车大球孔

2.5.14工序十七    精车小球孔

2.5.15 工序十八    钻孔ø6

第三章 专用夹具设计

3.1定位基准的选择

3.2切削力及夹紧力的计算

3.3 定位误差分析

3.4夹具设计及操作的简要说明

致谢

参考文献

 

工艺规程是指导施工的技术文件。一般包括以下内容：零件加工的工艺路线，各工序的具体加工内容，切削用量、工时定额以及所采用的设备和工艺装备等。

在车间生产过程包括直接改变工件形状、尺寸、位置和性质等主要过程，还包括运输、保管、磨刀、设备维修等辅助过程。生产过程中，按一定顺序逐渐改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质使其成为预期产品的这部分主要过程称之为工艺过程。零件依次通过的全部加工过程称为工艺路线或工艺流程。技术人员根据工件产量、设备条件和工人技术情况等，确定并且用工艺文件规定的机械加工工艺过程，称为机械加工工艺规程。机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。因此，机械加工工艺规程在机械加工中起着重要的作用，主要包括以下的几个方面：

1）  工艺规程是指导生产的主要技术文件

机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。如处理质量事故，应按工艺规程来确定各有关单位、人员的责任。         

2）  工艺规程是生产准备工作的主要依据

车间要生产新零件时，首先要制订该零件的机械加工工艺规程，再根据工艺规程进行生产准备。如：新零件加工工艺中的关键工序的分析研究；准备所需的刀、夹、量具（外购或自行制造）；原材料及毛坯的采购或制造；新设备的购置或旧设备改装等，均必须根据工艺来进行。

3）工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件 

新建（改.扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类和数量以及在车间的布置，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需工人的工种、技术等级、数量等。

此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进制造技术的作用。典型工艺规程可以缩短工厂摸索和试制的过程。因此，工艺规程的制订是对于工厂的生产和发展起到非常重要的作用，是工厂的基本技术文件。

1.2夹具概述

夹具是机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。

在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。

夹具在其发展的200多年历史中，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床—工件—工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这是夹具发展的第二阶段。这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提高。随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。

应用机床夹具，有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用”。

机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。常用的分类方法有以下几种。

(1) 按夹具的使用特点分类

根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和拼装夹具五大类。

①通用夹具 已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，其结构、尺寸已规格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁力工作台等。这类夹具适应性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造供应，只需选购即可。其缺点是夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故一般适用于单件小批量生产中。

②专用夹具 专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计周期较长、投资较大。

专用夹具一般在批量生产中使用。除大批大量生产之外，中小批量生产中也需要采用一些专用夹具，但在结构设计时要进行具体的技术经济分析。

③可调夹具 某些元件可调整或更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。它一般又可分为通用可调夹具和成组夹具两种。前者的通用范围比通用夹具更大；后者则是一种专用可调夹具，它按成组原理设计并能加工一族相似的工件，故在多品种，中、小批量生产中使用有较好的经济效果。

④组合夹具 采用标准的组合元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具。夹具用毕可拆卸，清洗后留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有减少专用夹具数量等优点，因此组合夹具在单件，中、小批量多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。

⑤拼装夹具 用专门的标准化、系列化的拼装零部件拼装而成的夹具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸。此类夹具更适合在数控机床上使用。

(2) 按使用机床分类

夹具按使用机床不同，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等。

(3) 按夹紧的动力源分类

夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。

第二章 球孔连杆的加工工艺规程设计
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用

题目所给的零件是球孔连杆，连杆是机器中常见的零件，在机器中常起传递运动和动力的作用。本课题所设计的连杆为球孔连杆，如图2-1所示，球孔的精度配和配合公差要求较高，表面粗糙度值为Ra0.2，结合面也要有比较高的表面质量，孔系加工也要求有比较高位置精度和形状精度。

2.1.2零件的工艺分析

零件的材料为高温合金（GH1040），具有低密度、高温高强度、高钢度以及优异的抗氧化、抗蠕变等特点。以下是球孔连杆体需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：

(1) 以球孔Ф为中心的加工表面;

(2) 以球孔为中心的加工表面;

(3) 这两组加工表面之间又有位置要求，两球孔的中心距偏差为90

图1 零件图

由上面分析可知，可以先粗加工上、下表面，然后钻定位底孔，然后以此作为基准加工加工其它表面，并且保证位置精度要求，剖开零件，拼装后，再精加工大球孔及小球孔。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，并且此球孔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。

2.2确定生产类型

已知此球孔连杆零件的生产类型为中批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序应当以集中为主；加工设备以通用设备为主，较多采用专用工装。

 

2.3确定毛坯
2.3.1确定毛坯种类

零件材料为高温合金（GH1040）。毛坯采用失蜡法精密铸造工艺制造，要求坯件内不得有缩孔，夹杂等疵病，由于毛坯的内应力较大，在切削加工中容易变形，且材料晶粒较粗，不易降低表面粗糙度，因此对毛坯要进行一次退火处理，以消除内应力和细化晶粒。

2.3.2确定铸件加工余量及形状

查《机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册》125页表1-4-7，选用A，B加工面的铸件机械加工余量均为2mm。

2.3.3绘制铸件毛坯图

图2  零件毛坯图

 

2.4工艺规程设计
2.4.1 粗基准的选择原则

选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则：

1) 选择重要表面为粗基准 为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择该表面为粗基准。所谓重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面，如床身的导轨面，车床主轴箱的主轴孔，都是各自的重要表面。

2) 选择不加工表面为粗基准 为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加工面为粗基准。如果工件上有多个不加工面，则应选其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准，以便保证精度要求，使外形对称等。

3) 选择加工余量最小的表面为粗基准 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，如果零件上每个表面都要加工，则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准，以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。

4) 选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准 以便工件定位可靠、夹紧方便。

 5) 粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次 因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重复使用将产生较大的误差。

2.4.2 精基准的选择原则

2.4.3选择定位基准

①粗基准的选择

由上粗基准的选择原则论述，可知，定位基准选择是否合理，将会直接影响零件的加工精度，根据毛坯图分析，应以未加工表面为粗基准，在此选择R22为粗基准，加工孔，等加工完毕后，再做为精定位基准。

②精基准的选择

考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以加工后的球孔为主要的定位精基准，以加工后的面为次要定位基准。

2.4.4制定工艺路线

根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,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。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：

表2.1工艺路线方案一

工序号	工序内容
工序一	模铸、退火、滚光
工序二	铣A面 、铣B面
工序三	钻，铰定位底孔
工序四	钻大孔孔
工序五	钻小孔孔
工序六	钻大球孔端两个螺纹底孔ø4.8mm
工序七	钻小球孔端两个螺纹底孔ø4.8mm
工序八	钻、铰大球孔端两个定位孔ø8.4mm，攻丝M6
工序九	钻、铰小球孔端两个定位孔ø8.4mm，攻丝M6
工序十	标记
工序十一	铣开杆盖
工序十二	拼装
工序十三	粗车大球孔
工序十四	粗车小球孔
工序十五	钻大球孔端油孔ø4，钻小球孔端油孔ø4，
工序十六	精车大球孔
工序十七	精车小球孔
工序十八	钻孔ø6
工序十九	去毛刺，拼装

 

表2.2工艺路线方案二

工序号	工序内容
工序一	模铸、退火、滚光
工序二	铣A面，铣B面
工序三	钻定位底孔
工序四	钻大孔孔
工序五	钻小孔孔
工序六	标记
工序七	铣开杆盖
工序八	钻大球孔端两个螺纹底孔ø4.8mm
工序九	钻小球孔端两个螺纹底孔ø4.8mm
工序十	钻、铰大球孔端两个定位孔ø8.4mm，攻丝M6
工序十一	钻、铰小球孔端两个定位孔ø8.4mm，攻丝M6
工序十二	拼装
工序十三	粗车大球孔
工序十四	粗车小球孔
工序十五	钻大球孔端油孔ø4，钻小球孔端油孔ø4，
工序十六	精车大球孔
工序十七	精车小球孔
工序十八	钻孔ø6
工序十九	拼装，去毛刺

工艺方案的比较与分析：

上述两个工艺方案的特点在于：方案二是先铣开杆盖，再加工螺纹孔及球孔，这样会增加工序，且不能保证精度，而方案一是先加工好连接螺纹孔，再铣开杆盖，再加工球孔。在杆盖剖开前，将杆盖两端螺孔全部加工完成，剖开后，将杆盖与杆体联接起，再加工球孔，这样既保证杆盖的半球孔与杆体半球孔同心，亦可保证在拼装时杆盖与杆体的开形不偏移，同时在球形孔的粗孔钻好后再剖开杆盖，这样杆盖与杆体接触面亦减少，避免了中凸现象和增加了稳定性，由上分析，选择方案一更为合理。

2.4.4选择加工设备和工艺设备

①机床的选择

          工序二、 采用X5028立式铣床

工序十一、 采用X62卧式铣床

          工序三、四、五、六、七、八、九、十五、十八采用Z535立式钻床

          工序三、四、十六、十七采用C6140卧式车床

②选择夹具

该零件的生产纲领为中批生产，所以部分采用专用夹具。

③选择刀具

在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。车刀采用硬质合金车刀，铰孔时，可采用硬质合金铰刀。

④选择量具

加工的孔均采用极限量规，直径，长度的测量等采用游标卡尺。

2.4.5机械加工余量、工序尺寸及公差的确定

    如下表2-3各加工工序的加工余量及达到的尺寸、经济度、粗糙度

根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加

工序的加工余量如下：

表2-3

工序号	工序内容	加工余量	经济精度	工序尺寸	表面粗糙度	工序余量
						最小	最大
工序二	铣A面、B面	2	IT8	18	3.2	-0.05	0.05
工序三	钻定位底孔	Φ5	IT6	Φ5	1.6	0	+0.01
工序四	钻大孔孔	2	IT8	球孔Φ26	3.2	0	+0.1
工序五	钻小孔孔	2	IT8	球孔Φ22	3.2	0	+0.1
工序六	钻、铰大球孔端两个定位孔ø8.4mm，攻丝M6	Φ8.4	IT7	Φ8.4	3.2	-0.1	0.1
工序八	钻大球孔端两个螺纹底孔ø4.8mm	Φ4.8	IT7	Φ4.8	3.2	-0.1	0.1
工序十五	钻大球孔端油孔ø4，钻小球孔端油孔ø4，	ø4	IT8	Ø4	3.2	-0.05	0.05
工序十八	钻孔ø6	Φ6	IT8	Φ6	3.2	-0.1	0.1

2.5确定切削用量及基本工时
2.5.1工序二：铣A面、铣B面

机床：X5028型立式铣床

刀具：两块镶齿套式端面铣刀(间距为80)，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。

因其单边余量：Z=2mm

所以铣削深度：

每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献[3]表2.4-81，取

机床主轴转速：

，

按照参考文献[3]表3.1-74           

实际铣削速度：      

进给量：           

工作台每分进给量：     

：根据参考文献[3]表2.4-81,

切削工时

被切削层长度：由毛坯尺寸可知，

刀具切入长度：

刀具切出长度：取

A、B面各走刀一次

机动时间：

查参考文献[1]，表2.5-45工步辅助时间为：0.36min

2.5.2工序三：钻，铰定位底孔

1）加工条件：机床：Z525立时钻床.

2）刀具：麻花钻，其中麻花钻d=4.8mm, 铰刀d=5mm

3）计算切削用量：=2.4mm

由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-37可知：

.f=0.36mm/r   v=0.35m/s

     确定主轴转速：    n==1393r/min

.    按机床选取：

     实际机床速度：m/s

     切入  切出    l=18mm

     切削工时：     

2.5.3 工序4：扩大孔孔

1）加工条件：机床：Z535摇臂钻床.

2）刀具：麻花钻，其中麻花钻d=26mm

3）计算切削用量：=2mm

由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-37可知：

.f=0.30mm/r   v=0.35m/s

     确定主轴转速：    n==257r/min

.     按机床选取：n=245r/min

     实际机床速度：m/s

     切入  切出    l=18mm

     切削工时：     

2.5.4 工序四：扩小孔

1）加工条件：机床：Z535摇臂钻床.

2）刀具：麻花钻，其中麻花钻d=22mm

3）计算切削用量：=2mm

由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-37可知：

.f=0.30mm/r   v=0.35m/s

     确定主轴转速：    n==303r/min

.     按机床选取：n=300r/min

     实际机床速度：m/s

     切入  切出    l=18mm

     切削工时：     

2.5.5 工序五 钻大球孔端两个螺纹底孔ø4.8mm

1）加工条件：机床：Z535立时钻床.

2）刀具：麻花钻，其中麻花钻d=4.8mm

3）计算切削用量：=2.4mm

由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-37可知：

.f=0.36mm/r   v=0.35m/s

     确定主轴转速：    n==1393r/min

.     按机床选取：  

     实际机床速度：m/s

     切入  切出    l=28mm

     切削工时：     

 

2.5.6 工序六 钻小球孔端两个螺纹底孔ø4.8mm

1）加工条件：机床：Z535立时钻床.

2）刀具：麻花钻，其中麻花钻d=4.8mm

3）计算切削用量：=2.4mm

由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-37可知：

.f=0.36mm/r   v=0.35m/s

     确定主轴转速：    n==1393r/min

.     按机床选取：  

     实际机床速度：m/s

     切入  切出    l=28mm

     切削工时：     

 

2.5.7 工序七 钻、铰大球孔端两个定位孔ø8.4mm，攻丝M6

1）加工条件：机床：Z535立时钻床.

2）刀具：麻花钻，其中麻花钻d=8.4mm

3）计算切削用量：=4.2mm

由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-37可知：

.f=0.36mm/r   v=0.35m/s

     确定主轴转速：    n==796r/min

.     按机床选取：

     实际机床速度：m/s

     切入  切出    l=19mm

     切削工时：     

2.5.8工序八 钻、铰小球孔端两个定位孔ø8.4mm，攻丝M6

1）加工条件：机床：Z535立时钻床.

2）刀具：麻花钻，其中麻花钻d=8.4mm

3）计算切削用量：=4.2mm

由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-37可知：

.f=0.36mm/r   v=0.35m/s

     确定主轴转速：    n==796r/min

.     按机床选取：

     实际机床速度：m/s

     切入  切出    l=19mm

     切削工时：     

2.5.9 工序十一  铣开杆盖

加工条件：机床：x62w卧式铣.床.

    刀具：直齿三面刃铣刀    其中d=80mm,   z=18

    b/计算切削用量：=18mm

由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-55可知：

.af=0..20mm/z   v=0.3m/s f=3.6mm/r

     确定主轴转速：    n==71.6r/min

.     按机床选取：   

     实际机床选取： v=

切削工时：  

2.5.10工序十三  粗车大球孔

加工要求：粗车大球孔。

机床：CA6140车床。

刀具：YT5

确定加工时间：

余量为0.8mm，查《切削用量简明手册》，加工切削深度    由表4  ，根据［3］表1  当用YT15硬质合金车刀加工时：   ;

切削修正系数：    

       

 故  

 

 由机床  

 按实际选取机床转速为nc=135r/min

  

    所以   

2.5.11工序十四  粗车小球孔

加工要求：粗车小球孔。

机床：CA6140车床。

刀具：YT5

确定加工时间：

余量为0.8mm，查《切削用量简明手册》，加工切削深度    由表4  ，根据［3］表1  当用YT15硬质合金车刀加工时：   ;

切削修正系数：    

       

 故  

 

 由机床  

 按实际选取机床转速为nc=175r/min

  

    所以   

2.5.12 工序十五 钻大球孔端油孔ø4，钻小球孔端油孔ø4

1）加工条件：机床：Z535立时钻床.

2）刀具：麻花钻，其中麻花钻d=4.0mm

3）计算切削用量：=2.0mm

由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-37可知：

.f=0.36mm/r   v=0.35m/s

     确定主轴转速：    n==1671r/min

.     按机床选取：  

     实际机床速度：m/s

     切入  切出    l=18mm

     切削工时：     

钻两个孔  2

2.5.13 工序十六 精车大球孔

加工要求：粗车大球孔。

机床：CA6140车床。

刀具：YT5

确定加工时间：

余量为0.8mm，查《切削用量简明手册》，加工切削深度    由表4  ，根据［3］表1  当用YT15硬质合金车刀加工时：   ;

切削修正系数：    

       

 故  

 

 由机床  

 按实际选取机床转速为nc=135r/min

  

    所以   

 

2.5.14工序十七  精车小球孔

加工要求：粗车大球孔。

机床：CA6140车床。

刀具：YT5

确定加工时间：

余量为0.8mm，查《切削用量简明手册》，加工切削深度    由表4  ，根据［3］表1  当用YT15硬质合金车刀加工时：   ;

切削修正系数：    

       

 故  

 

 由机床  

 按实际选取机床转速为nc=156r/min

  

    所以   

 

2.5.15 工序十八 钻孔ø6

1）加工条件：机床：Z535立时钻床.

2）刀具：麻花钻，其中麻花钻d=6.0mm

3）计算切削用量：=3.0mm

由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-37可知：

.f=0.36mm/r   v=0.35m/s

     确定主轴转速：    n==1114r/min

.     按机床选取：  

     实际机床速度：m/s

     切入  切出    l=18mm

     切削工时：     

第三章 专用夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工球孔连杆零件时，需要设计专用夹具。本课题设计工序六（钻大球孔端两个螺纹底孔ø4.8mm）专用夹具。

3.1定位基准的选择

由于钻大球孔端两个螺纹底孔ø4.8mm是第六道工序，其它表面已基本加工完成，所以应该选择已加工表面为精基准，并且要使设计基准与定位基准尽量重合，由零件图及工艺方案可知，已加工出定位孔ø5，可以作为主要精基准，以孔ø26辅助精基准。用“一面两销”的定位方案来限制工件六个自由度。

3.2切削力及夹紧力的计算

计算夹紧力时，通常是把夹具体和工件看成是一个刚性系统。根据工件所受的切削力、夹紧力（大型工件应考虑工件重力、惯性力）的作用状况，找出加工中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，再乘以安全系数作为实际夹紧力。即

            

        式中         实际所需夹紧力（N）

                F    理论夹紧力（N）

                K    安全系数

在精加工时，K取1.5。

在一面两孔定位中，理论夹紧力的计算公式为

         式中   P为机床切削力

                P0为圆柱销所受部分切削力

                μ为工件与限位基面之间的摩擦力

由表3-1得： μ=0.15。

为防止圆柱销受力而造成不必要的定位误差，而令P0为0。则        

背吃刀量=2.4mm,每转进给量f=0.5mm/r。因待加工工件为高温钢，故单位切削力P=300

则钻床的切削力

                    =300*0.5*0.5

                    =75（N）

故         F=75/0.15=500N

FK=500*1.5=750N

结论 本夹具所需实际夹紧力为750N。

3.3 定位误差分析

使用夹具加工工件时，加工表面的位置误差与工件在夹具中的定位的因素密切相关。为了保证工件的加工精度，必须使工序中各项加工误差的总和小于或者等于该工序规定的公差值，

式中△1……..与机床夹具有关的加工误差；

△w………….与工序中夹具以外其他因素有关的误差

     ………….工序误差

    夹具有关的加工误差△1一般包括工件夹具中的定位误差△b;工件在加紧时产生的误差;夹具相对于机床成形运动的位置误差;夹具想对于刀具的位置误差;以及夹具产生磨损造成的加工误差等。

为了给加工中其他误差因素能占有更大一些比例，由上式可见，应当尽量减小与夹具有关的误差。其中除了在夹具的制造，安装，调整，使用中产生的误差外。在夹具设计时的的正确计算和减小工件在夹具中的定位误差，是必须解决的重要问题之一。

定位误差是工件在夹具中定位时，工序基准（一批零件的）位置在工序尺寸方向或沿加工要求方向上的变动所引起的，因此在夹具设计时，应当尽可能选折工序基准为定位基准并选折精度较高的表面作为定位基准。一般应使定位误差控制在有关尺寸内或者位置公差的1/3～1/5。

球孔连杆零件为一面两孔零件，因此它的定位我们主要采用一平面，一定位销和一削边削，定位方式如下图：

图3 零件加工定位方式

因此夹具的主要定位元件为一平面和一定位销一削边销：

平面的尺寸公差须要保证零件尺寸，若平面公差太大，若超过0.1，则零件尺寸公差无法保证，因此，平面公差只能比零件公差小，由相关经验，一般取平面公差为零件公差的1/3，所以，取平面公尺寸公差为；

定位销与零件孔相配合，菱形销与零件孔径相配合，通过定位销削边销与零件孔的配合来确定加工孔的中心，最后达到完全定位。因此，定位销与其相配合的孔的公差相同。

             本夹具是用来在钻床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为：   Td=Dmax-Dmin

    本工序采用一定位销，一削边销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。

3.4夹具设计及操作的简要说明

    如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具，选择了螺旋夹紧方式。本工序为钻螺纹底孔，切削力较小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求，并且避免复杂夹紧机构带来的结构庞大，旋转加工过程中不会干涉。

由于本夹具没有使用扩力机构，螺钉夹紧时要配有一活动扮手，零件的装夹要用扮手旋拧夹紧工件，因此，在加工零件时，要适当注意提高点压力；操作时要注意夹具各螺纹是否拧紧；还有就是夹具操作时，要防止定位零件有过大的磨损，若有较大磨损，要注意及时更换，以保证零件加工精度。

夹具装配图和零件图见附图：

图4-1 钻孔夹具

参考文献

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