三轴连杆课程设计说明书

机电及自动化学院
专业课程综合设计
设计题目：三轴连杆工艺流程设计
专业：机械电子工程
届别： 08级
学号： 0811114046
姓名：
指导老师：
2011年 7 月
一、设计题目
三轴连杆零件的加工工艺流程
二、原始资料
(1) 被加工零件的零件图 1张
(2) 生产类型:大批大量生产
摘要
设计内容：设计“三轴连杆”零件的机械加工工艺规程及工艺装备，并绘制出三轴连杆零件图、三轴连杆毛坯图、夹具装配图，夹具体零件图。

填写机械加工工艺过程综合卡片、机械加工工艺卡片。

编制课程设计说明书。

设计意义：本课程设计是重要的实践教学环节之一。

是在完成生产实习，学完机械制造技术基础和其它专业课程之后进行的。

通过该课程设计，将所学理论与生产实践相结合，锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，在这个过程中我独立地分析和解决了零件机械制造的工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及对自己未来将从事的工作进行了一次适应性训练，从而打下了良好的基础。

关键词：三轴连杆;课程设计;工艺规程；工艺装备；
目录
1 三轴连杆零件工艺性分析 (5)
1.1零件的工艺分析 (5)
1.2零件的技术要求 (5)
1.3审核零件的工艺性 (5)
1.4确定三轴连杆的生产类型 (6)
2选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 (6)
2.1选择毛坯 (6)
2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 (6)
2.2.1公差等级 (6)
2.2.2锻件重量 (7)
2.2.3锻件形状复杂系数 (7)
2.2.4锻件材质系数 (7)
2.2.5零件表面粗糙度 (7)
2.3绘制三轴连杆锻造毛坯简图 (8)
3拟定零件工艺路线 (9)
3.1定位基准的选择 (9)
3.1.1精基准的选择 (9)
3.1.2粗基准的选择 (9)
3.2表面加工方法的确定 (9)
3.3加工阶段的划分 (9)
3.4工序的集中与分散 (10)
3.5工序顺序的安排 (10)
3.6确定工艺路线 (10)
4加工余量、工序尺寸和公差以及切削用量的确定 (11)
5时间定额的计算 (15)
7方案综合评价与分析 (17)
8体会与展望 (17)
9参考文献 (18)
1 三轴连杆零件工艺性分析
1.1零件的工艺分析
分析零件图可知，该三轴连杆的侧面端面及上下端面精度要求并不太高，其粗糙度在Ra6.3以上，故可用铣削加工。

Φ25H6mm的孔的粗糙度为Ra1.6，所以采用钻-扩-粗铰-精铰的工艺过程在钻床上加工。

Φ35H6mm的孔的粗糙度为Ra1.6，所以采用钻-扩-粗铰-精铰的工艺过程在钻床上加工。

Φ90H6mm的孔的粗糙度为Ra1.6，所以采用粗镗-半精镗-精镗的工艺过程在钻床上加工。

各个内孔对精度要求较高，由于端面为平面，可防止钻头钻偏以保证加工精度。

该零件除了内孔之外，其他加工表面精度要求均不高，因此以铣床的粗加工就可达到要求。

1.2零件的技术要求
根据三轴连杆零件图纸将该三轴连杆的全部技术要求列于表中。

见表1-1。

表1-1 三轴连杆零件技术要求表
1.3审核零件的工艺性
分析零件图可知，三轴连杆的上下端面均要求切削加工，该零件除主要工作表面（三轴
连杆上下端面、
013
.0
25+
Φ
孔、
016
.0
35+
Φ
孔、
022
.0
90+
Φ
孔）外其余加工表面加工精度较低，
通过铣削粗加工就可以达到，虽然主要工作表面加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来。

由此可见，该零件的公艺性较好。

1.4确定三轴连杆的生产类型
该三轴连杆的生产为大批生产。

2选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图
2.1选择毛坯
由零件要求可知，不但要有高的抗拉、压强度和高的疲劳强度，而且要有足够的刚性和韧性，选择材料为45钢。

为增强三轴连杆的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛胚选用锻件。

该零件轮廓尺寸不大，且生产类型数大批生产，为提高生产率和锻件精度，采用模锻方法制造毛胚，毛胚拔模斜度为7º。

2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下的因素
2.2.1公差等级
由三轴连杆的技术要求，确定该零件的的公差等级为普通级。

2.2.2锻件重量
已知机械加工后的三轴连杆为45钢，密度为7.8克每立方厘米，估算体积为，506立方厘米，算得重量约为4Kg ，由此可初步估计机械加工前的锻件的重量为4.5Kg
2.2.3锻件形状复杂系数
对三轴连杆进行分析计算，可大致确定锻件的包容体的长度、宽度和高度，即350mm ，150mm ，50mm 。

（详见毛坯图）;由公式（2-3）和（2-5）可以计算出锻件的复杂系数225
.08.7501503505.4)
(5.410
6
≈⨯⨯⨯⨯===-ρlbh S m
m
t
s
所以锻件形状复杂系数为
S
3级
2.2.4锻件材质系数
由于该材料为45号钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属
M
1级。

2.2.5零件表面粗糙度
由零件图可知，该三轴连杆的各加工表面的粗糙度Ra大于或等于1.6um
根据上述因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于下表
表三轴连杆锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量
2.3绘制三轴连杆锻造毛坯简图
3拟定零件工艺路线
3.1定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。

3.1.1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，选择零件主视图中的112Φ下表面和90Φ孔中心线作为精基准。

3.1.2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。

根据这个基准选择原则，选取零件孔90Φ的外圆面为粗基准。

3.2表面加工方法的确定
连杆零件各表面加工方案
3.3加工阶段的划分
该三轴连杆上下表面加工质量要不高，可将对上下表面加工阶段划只分为粗加工一个阶段。

该三轴连杆各个内孔加工质量要较高，需要分为粗加工，精加工两个阶段
在粗加工阶段。

首先将精基准（112Φ下表面和90Φ孔）准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣三轴连杆底面以及上表面， 然后粗铣连杆上的槽的内侧面和底面；由于三个孔的精度较高，需要按照要求钻-扩-粗铰-精铰25Φ孔和35Φ孔以及粗镗-半精镗-精镗90Φ孔；
3.4工序的集中与分散
选用工序集中原则安排三轴连杆的加工工序。

该三轴连杆的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。

3.5工序顺序的安排
孔。

1)遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准——下端面和90
2)遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

3)遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。

4)遵循“先面后孔”原则，先加工主要表面，后加工孔；先加工上下端面，然后加工三个
孔。

3.6确定工艺路线
在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表列出了三轴连杆的工艺路线。

三轴连杆工艺路线及设备、工装的选用
4加工余量、工序尺寸和公差以及切削用量的确定
第5道工序的加工过程：
查表得粗铣余量为2mm
φ112圆盘两端面的加工过程为先铣下表面，以下表面为精基准加工其他表面，φ112圆盘毛坯厚度为54mm,选取铣刀直径为80mm
查表可知；背吃刀量为2mm
f=0.4
查表得切削速度v=15-20m/s.n=1000*18/π*80=71.65r/min，
查表选取n=80r/min,实际v=n*80*π=20.1m/min
第6道工序的加工过程：
查表得粗铣余量为2mm
Φ50圆盘两端面的加工过程为先铣上表面，φ50圆盘毛坯厚度为39mm,选取铣刀直径为80mm
查表可知；背吃刀量为2mm
f=0.4
查表得切削速度v=15-20m/s.n=1000*18/π*80=71.65r/min，
查表选取n=80r/min,实际v=n*80*π=20.1m/min
第7道工序的加工过程：
查表得粗铣余量为2mm
R18圆盘两端面的加工过程为先铣上表面，R18圆盘毛坯厚度为24mm,选取铣刀直径为80mm
查表可知；背吃刀量为2mm
f=0.4
查表得切削速度v=15-20m/s.n=1000*18/π*80=71.65r/min，
查表选取n=80r/min,实际v=n*80*π=20.1m/min
第8道工序的加工过程：
查表得，精镗余量为0.18mm，半精镗余量为1.75mm，粗镗余量为2mm，所以毛坯内径为86.1mm
1）粗镗工步
查表知，背吃刀量为2mm
f=0.41
查表得切削速度为v=50-70m/min,取v=60m/min，n=1000*88/60*π=286r/min,
取n=245r/m,实际v=n*88*π=66.9m/min
2）半精镗工步
查表知，背吃刀量为1.75mm
f=0.2
查表得切削速度为v=95-135m/min,取v=100m/min，n=1000*89/100*π=283.4r/min, 取n=245r/m,实际v=n*89*π=68.5m/min
3）精镗工步
查表知，背吃刀量为0.18mm
f=0.1
查表得切削速度为v=100-150m/min,取v=125m/min，n=1000*125/90*π=442.3r/min, 取n=370r/m,实际v=n*90*π=104.6m/min
第8道工序的加工过程：
查表2-28，则精铣余量Z精铣=0.07，粗铰余量Z粗铰=0.18，扩孔余量Z扩孔=1.75，钻孔余量Z钻孔=2。

查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度为，
所以，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为粗铣（8
0.18
+
mm）；精铣（10
0.11
+
mm），它
们之间的相互关系如图1-2所示。

钻孔为IT12=0.25mm，扩孔为IT11=0.16mm，粗铰为IT11，
精铰为IT6=0.016mm 。

工序尺寸偏差按“如体原则”标注，则总结为下表 φ35的加工
过程
钻孔 扩孔钻 粗铰 精铰 基本尺寸
33 34.75 34.93 35 公差等级
IT12 IT11 IT11 IT6 加工后尺寸
25.0033+Φ 16.0075.34+Φ 16.0093.34+Φ
016.0035+Φ
所以，该工序各工步的工序尺寸及公差之间的相互关系如下图所示
（1）钻孔工步
1）背吃刀量a p =2mm
2）进给量 由表5-22，选取每转进给量 f=0.3~0.6mm/r ，再根据立式钻床Z550的技术参数表4-9，取f=0.4mm/r 。

3)切削速度 由表5-22查得，因为工件为45号钢，v=18~25m/min ，取v=20 m/min ，带入
公式得min 19333
14.32010001000r d v n =⨯⨯==
π参照表4-9所列Z550型立式钻床的主轴转速取n=185r/min 。

实际转速为min 17.1910003314.31851000m d n v =⨯⨯==π
（2）扩孔工步
1）背吃刀量a p =1.75mm
2）进给量 由表5-23，选取每转进给量 f=0.60mm/r ，再根据立式钻床Z550的技术参数表4-9，取f=0.62mm/r 。

3)切削速度 由表5-24查得，因为工件为45号钢，v=53.4m/min ，取v=53.4m/min ，带入公式得min 48975
.3414.34.5310001000r d v n =⨯⨯==
π参照表4-9所列Z550型立式钻床的主轴转速取n=500r/min 。

实际转速为min 56.54100075.3414.35001000m d n v =⨯⨯==π
（3）粗铰工步
1）背吃刀量a p =0.18mm
2）进给量 由表5-31，选取每转进给量 f=0.4~0.6mm/r ，再根据立式钻床Z550的技术参数表4-9，取f=0.4mm/r 。

3)切削速度 由表5-31查得， v=1.2~5m/min ，取v=5m/min ，带入公式得
min 59.4593
.3414.3510001000r d v n =⨯⨯==
π参照表4-9所列Z550型立式钻床的主轴转速取n=47r/min 。

实际转速为min 2.5100093.3414.3471000m d n v =⨯⨯==π
（4）精铰工步
1）背吃刀量a p =0.07mm
2）进给量 由表5-31，选取每转进给量 f=0.4~0.6mm/r ，再根据立式钻床Z550的技术参数表4-9，取f=0.4mm/r 。

3)切削速度 由表5-31查得， v=1.2~5m/min ，取v=5m/min ，带入公式得
min 49.4535
14.3510001000r d v n =⨯⨯==
π参照表4-9所列Z550型立式钻床的主轴转速取n=47r/min 。

实际转速为min 2.510003514.3471000m d n v =⨯⨯==π
5时间定额的计算第5道工序
l=200mm，f=0.4mm/r,n=80
t1=l/n*f=375s
T总=2*t1*1.2=900s
第6道工序
l=130mm，f=0.4mm/r,n=80
t1=l/n*f=243.8s
T总=2*t1*1.2=584.6s
第7道工序
l=130mm，f=0.4mm/r,n=80
t1=2l/n*f=243.8s
T总=2*t1*1.2=584.6s
第8道工序
1)粗镗
l=55mm，f=0.41mm，n=245r/min t1=l/n*f=31.3s
2)半精镗
l=55mm，f=0.2mm，n=245r/min t2=l/n*f=63.2s
3)精镗
l=55mm，f=0.1mm，n=370r/min t3=l/n*f=81.1s
T=（t1+t2+t3）*1.2=210.8
第9道工序
1）钻孔 =35 mm
f=0.4 mm/r, n=185 r/min
带入t1=28.4s
2）扩孔 ，l =35 mm ，
f=0.62 mm/r, n=500 r/min
带入
s fn L t j 8.7==
3）粗铰 l =35 mm ，
f=0.4 mm/r, n=47 r/min
带入
s fn L t j 6.126==
4）精铰 l =35 mm ，
f=0.4 mm/r, n=47 r/min 带入s fn L t j 122==
T=（t1+t2+t3+t4）=341.8s
第10道工序
1）钻孔 l =20 mm
f=0.4 mm/r, n=351r/min
带入t1=8.6s
2）扩孔 l =20mm
f=0.62 mm/r, n=735 r/min
带入t2=2.7s
3）粗铰=20mm
f=0.4 mm/r, n=63 r/min
带入t3=47.6s
4）精铰l=20mm
f=0.4 mm/r, n=63 r/min
带入t4=47.6s
T=（t1+t2+t3+t4)*1.2=127.8s
7方案综合评价与分析
此套方案，机械加工工艺规程设计是在分析零件的功能与工艺性的基础上展开的。

工艺规程制定合理、规范，有很强的实用性。

总之，这套方案合理、规范，使用性强。

8体会与展望
两周的课程设计就快结束，本作品也接近尾声，回想整个设计过程感觉收获满满的，我们终于走出了课本能够真正的自己动手设计充分的实现了理论与现实相结合，感觉很不容易但还是成功的完成了任务。

本次设计要非常感谢老师大力支持和热心的帮助，您的帮助我们看在眼里记在心里，在此对老师说声您辛苦了。

机械制造工艺课程设计是机械制造工艺课程教学的一个不可或缺的辅助环节。

它是我全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识进行加工工艺设计的一次重要实践。

培养了自己编制机械加工工艺规程的能力，为以后搞好毕业设计和去工厂从事工艺设计做了一些必要的准备。

通过本课程设计自己的收获如下：
1 培养了自己综合运用机械制造工艺学及相关专业课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削加工及装备等）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力
2 使自己提高了应用有关手册、标准、图表等技术资料的能力，掌握了从事工艺设计的方法和步骤。

3 进一步培养了自己机械制图、设计计算、结构设计和编写技术文件等的基本技能。

4 培养了自己解决工艺问题的能力，为今后进行毕业设计和去工厂从事工艺设计打下了
良好的基础。

所以，非常感谢学校能够给我们提供这样的机会，在这样的条件下我想我们的动手能力会越来越强，但由于本人的能力有限本次设计终会有一些不足之处希望老师给与修改点评，再次表示感谢。

9参考文献
[1]顾崇衡 .《机械制造工艺学》［M］.陕西科学出版社.1995。

[2]邹青 .《机械制造技术基础课程设计指导教程》［M］ . 机械工业出版社，200.8。

[3]崇凯 .《机械制造技术基础课程设计指南》［M］.化学工业出版社 .2006.12。

[4]周开勤 .《机械零件手册》［M］.高等教育出版社 .1994。

[5]大连组合机床研究所 .《组合机床设计》［M］.机械工业出版社 .1978。

[6]李云..《机械制造及设备指导手册》［M］.北京:机械工业出版社 .1997.8。

[7]孟少农..《机械加工工艺手册》［M］.北京:机械工业出版社.1991.9。

[8]于骏一 .《机械制造技术基础》［M］.北京：机械工业出版社.2000。

[9]赵家奇 .《机械制造工艺学课程设计指导书—2版》［M］.北京:机械工业出版社.2000.10。

[10]黄健求..《机械制造技术基础》［M］. 机械工业出版社 .2005。

[11]杨叔子. 《机械加工工艺师手册》［M］. 机械工业出版社 .2000。