《機械畢業(yè)設計（論文）-內燃機連桿加工工藝及精鏜小頭孔夾具設計【全套圖紙】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《機械畢業(yè)設計（論文）-內燃機連桿加工工藝及精鏜小頭孔夾具設計【全套圖紙】（42頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、編編 號號 無錫太湖學院 畢畢業(yè)業(yè)設設計計（論論文文） 題目：題目： 內燃機連桿加工工藝及夾具設計內燃機連桿加工工藝及夾具設計 信機 系系 機械工程及自動化 專專 業(yè)業(yè) 學 號： 學生姓名： 指導教師： （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文）無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠誠 信信 承承 諾諾 書書 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 內燃機連桿加工工藝 及夾具設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其 內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，
2、本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作 品。 班 級： 機械 91 學 號： 0923012 作者姓名： II 2013 年 5 月 25 日 I 無無錫錫太太湖湖學學院院 信信 機機 系系 機機械械工工程程及及自自動動化化 專專業(yè)業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計計論論 文文 任任 務務 書書 一、題目及專題：一、題目及專題： 1、題目 內燃機連桿加工工藝及夾具設計 2、專題 二、課題來源及選題依據二、課題來源及選題依據 課題來源于生產實際。 內燃機行業(yè)是我國機械工業(yè)中跨行業(yè)、跨部門最多的一個行業(yè)，內燃機是 汽車、工程機械、農業(yè)機械、船舶、內燃機車、內燃發(fā)電設備、地質石油鉆機、
3、 軍用、各種通用機械等產品的配套動力，是各種配套產品的“心臟”。因此，內 燃機行業(yè)的發(fā)展，對我國工業(yè)、交通運輸、農業(yè)、國防建設，以及人民生活都有 十分重大的影響。 工藝是機械產品設計、制造過程中的重要組成部分。工藝設計的好壞直 接影響產品的最終制造質量和整個生產系統(tǒng)的優(yōu)化狀況。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求：三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 1通過該設計使學生熟悉零件加工工藝設計和夾具設計的一般思路。 2使學生掌握一般零件加工工藝設計和夾具設計的方法和技巧。 3通過設計鞏固機械制圖、金屬材料、機械設計基礎、機械制造工藝等課 程的知識。 4完成連桿零件工藝設計、主要部件的參數計算及
4、標準件的選用。 5.機械加工工藝過程卡片及工序卡 1 套 II 6.完成夾具零、部件圖 8 張以上。 7.完成夾具總裝圖 1 張。 8.撰寫畢業(yè)說明書一份。 計算正確完整，文字簡潔通順，書寫整齊清晰。 論文中所引用的公式和數據應注明出處。 論文字數不少于 1.5 萬字。 9. 內燃機連桿毛坯圖、零件圖及技術要求見圖紙。 四、接受任務學生：四、接受任務學生： 機械 91 班班 姓名姓名 五、開始及完成日期：五、開始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、設計（論文）指導（或顧問）：六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師指導教
5、師 簽名簽名 簽名簽名 簽名簽名 教教研研室室主主任任 學科組組長研究所所長學科組組長研究所所長 簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 連桿是內燃機的主要傳動件之一，正文主要論述了連桿的加工工藝及夾具設計。連 桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，而連桿的剛性比較差，容易產生 變形，因此在安排工藝過程時需要把各主要表面的粗精加工工序分開。逐步減少連桿加 工余量、切削力及內應力的作用，以及修正加工后的變形，最后就能達到連桿的技術要 求。連桿的主要加工表面為大、小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體和蓋的結 合面及連桿螺栓孔定位面
6、，次要加工表面為大頭兩側面及螺栓座面等。 在連桿加工中有兩個主要因素影響加工精度： （1）連桿本身的剛度比較低，在外力（夾緊力、切削力）的作用下容易變形。 （2）連桿是模鍛件，孔的加工余量較大，切削時將產生較大的殘余內應力，并引起 內應力重新分布。 通過對內燃機連桿的機械加工工藝及對粗加工大頭孔夾具和銑結合面夾具的設計， 主要歸納為以下兩個方面： 第一方面：連桿件外形較復雜，而剛性較差。其技術要求很高，所以適當的選擇機 械加工中的定位基準,是能否保證連桿技術要求的重要問題之一。在連桿的實際加工過程 中，選用連桿的大小頭端面及小頭孔作為主要定位基面，同時選用大頭孔兩側面作為一 般定位基準。為保證
7、小頭孔尺寸精度和形狀精度，可采用自為基準的加工原則；保證大 小頭孔的中心距精度要求，可采用互為基準原則加工。 第二方面：關于夾具的設計方法及其步驟。 關鍵詞：關鍵詞：連桿；變形；加工工藝；夾具設計 IV ABSTRACT The connecting rod is one of the main driving medium of diesel engine, this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod. The precis
8、ion of size, the precision of profile and the precision of position , of the connecting rod is demanded highly , and the rigidity of the connecting rod is not enough, easy to deform, so arranging the craft course, need to separate the each main and superficial thick finish machining process. Reduce
9、the margin of processing, cutting force and internal stress progressively, revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the part finally . In the Connecting rod is one of the main processing surface is large, the small head hole and both ends of the machined s
10、urface, is important for the connecting rod body and cover joint surface and the connecting rod bolt hole locating surface, secondary processing surface for bearing locking grooves, oil hole, head and body and a cover on the two sides of the bolt seat surface. Machine of connecting rod are two major
11、 factors that affect the machining precision: (1) Connecting rod itself stiffness is relatively low, in the external forces (cutting force, clamping force ) under the action of easy deformation. (2) Connecting rod is die forgings, hole machining allowance, cutting will produce bigger residual stress
12、, and stress redistribution caused by. The automobile connecting rod machining process and the rough machining and milling combined with big hole clamp surface fixture design, mainly divided into the following two aspects: The first aspect: connecting rod parts with complicated shape, while the poor
13、 rigidity. And the very high technical requirements, so the appropriate selection of mechanical processing in the locating datum, can ensure the connecting rod is one of the important problems of technical requirements. The connecting rod in the practical production process, selection of connecting
14、rod to the size of the head end and the small head hole as the main positioning datum, and choice of big hole two side as a general locating datum. In order to ensure the size precision and shape precision of the small head hole, can be used for reference from the processing principle; ensure that t
15、he size of the first hole center distance accuracy requirements, can be used for reference each other the principle of processing. Second: mainly on the fixture design method and steps. Key words: Connecting rod;Deformation;Process;Fixture design V 目目 錄錄 摘 要.III ABSTRACTIV 目 錄 V 1 緒論.1 1.1 本課題的研究內容和
16、意義.1 1.2 國內外的發(fā)展概況.1 1.3 本課題應達到的要求.3 2 連桿的分析.4 2.1 連桿的作用.4 2.2 連桿的機械分析.4 2.3 連桿的結構特點.4 2.4 連桿的主要技術要求5 2.4.1 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度.5 2.4.2 大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度.5 2.4.3 大、小頭孔中心距.5 2.4.4 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度.5 2.4.5 大、小頭孔兩端面的技術要求.5 2.4.6 有關結合面的技術要求.5 2.5 連桿的材料和毛坯分析.5 3 連桿的加工工藝規(guī)程的制定.7 3.1 加工工藝的基本概念.7 3.2 選擇定位基
17、準.7 3.3 確定加工余量.8 3.4 擬訂機械加工工藝路線.8 3.5 連桿工藝計算.10 3.5.1 粗銑兩平面.10 3.5.2 粗磨兩平面.11 3.5.3 鉆小頭小孔.13 3.5.4 粗鏜小頭孔.14 3.5.5 車大頭外圓.15 3.5.6 粗鏜大頭孔.17 3.5.7 粗銑螺栓孔端平面.17 3.5.8 精銑螺栓孔端平面.17 3.5.9 銑開連桿大頭.18 3.5.10 精銑體蓋分開面.18 3.5.11 鉆擴鉸螺栓孔.18 3.5.12 精磨體蓋分開面.20 VI 3.5.13 精磨兩端平面.21 3.5.14 精鏜小頭孔.21 3.5.15 粗鏜大頭孔.22 3.5.1
18、6 精鏜大頭孔.22 3.5.17 精鏜小頭孔.22 4 夾具設計.23 4.1 機床夾具的分類.22 4.2 工件的加工工藝分析.23 4.3 確定定位方案.23 4.4 夾具的機構設計.24 4.5 夾具的使用.26 5 結論與展望.28 6 致謝.29 7.參考文獻30 內燃機連桿加工工藝及夾具設計 1 1 1 緒論緒論 1.1 本課題的研究內容和意義本課題的研究內容和意義 本課題研究的內容是：K2500 內燃機車發(fā)動機 NDS5 主連桿工藝規(guī)程設計和系列夾具 設計，其中包括了工藝流程的設計、工序的編寫、系列夾具的設計，并有相關計算和說 明書。 連桿的作用是將活塞承受的力傳給曲軸，并使活
19、塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運 動。連桿由連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸瓦等零件組成，連桿體與連桿蓋為連桿 小頭、桿身和連桿大頭。連桿小頭用來安裝活塞銷，以鏈接活塞。連桿大頭與曲軸的連 桿軸頸相連。一般做成分開式，與桿身切開的一半稱為連桿蓋，二者靠連桿螺栓鏈接為 一題。連桿軸瓦安裝在連桿大頭孔座中，與曲軸上的連桿軸頸裝和在一起，是發(fā)動機中 最重要的配合副之一。常用的減磨合金主要有白合金、銅鉛合金和鋁基合金。 不難看出，連桿對于內燃機來說是不可或缺并且起到關鍵性作用的零件。所以本課 題的研究對于生產出優(yōu)秀耐用的連桿起到至關重要的作用。同時對內燃機的安全性也起 到關鍵作用。 1.2 國內外的發(fā)展
20、概況國內外的發(fā)展概況 從 80 年代以來粉末冶金注射成型(PIM)成功的得到應用,大多數連桿制造使用中碳鋼 和低合金鋼。國內傳統(tǒng)工藝連桿毛坯材料一般采用 42CrMo,35CrMo,40MnVB,45CrMnB,40Cr,40CrMnBS40C 等調質鋼和 S43CVS1(進口), 11 35MnV,40MnS 等非調質鋼?？得魉股a線采用調質鋼毛坯 40MnBH(GB5216-85),1995 年全 面轉用非調質鋼材料毛坯 38MnV。在加工工藝方面:國內外連桿生產方式大致有:鍛造,鑄 造,粉末冶金等,進入 90 年代后,90%以上的連桿制造都采用了模鍛工藝。 中國汽車產業(yè)在“十五”期間發(fā)生
21、了天翻地覆的變化，汽車產量 5 年翻了一番多， 汽車市場由賣方市場轉為買方市場，一舉由 2001 年的世界第七大汽車生產國躍升為世界 第三大汽車生產國和消費國。 隨著汽車產業(yè)的快速發(fā)展，對于汽車發(fā)動機的動力性能及可靠性要求越來越高，而 連桿強度、剛度對提高發(fā)動機的動力性及可靠性至關重要，因此國內外各大汽車公司對 發(fā)動機連桿用材料及制造技術的研究都非常重視。 十五期間，國內企業(yè)普遍采取裂解連桿體和連桿蓋分界面技術，可以大幅度地減少 機械加工工序，由此開發(fā)了高強度低韌性的高碳非調質鋼和粉末冶金鍛件，以滿足工藝 的需要。中國在調質鋼應用方面與國外差距不大，但在鍛造技術方面與國外比還有一些 差距。 表
22、 1-1 中國發(fā)動機連桿材料及熱處理硬度 無錫太湖學院學士學位論文 2 42CrMo 調質 28-2HRCHBS 國外連桿毛坯的加熱大多采用電加熱或感應加熱，加熱時間短，加熱溫度控制穩(wěn)定， 采用輥鍛制坯，液壓模鍛成形，鍛件尺寸精度高，避免了鍛件表面的脫碳。國內多數連 桿生產廠采用的是空氣錘制坯，蒸汽錘成形，連桿鍛件普遍存在的問題是尺寸精度差、 鍛件表面狀態(tài)不好、鍛件表面脫碳嚴重等問題。 “十一五”期間，國內很多企業(yè)與外國合資采用裂解連桿大頭接合面（裂解法）的 生產技術。設計出強度均在 900MPa 以上的發(fā)動機連桿，代表企業(yè)有一汽與德國合資生產 的捷達轎車發(fā)動機連桿、上海與德國合資生產的桑塔納
23、轎車發(fā)動機連桿、一汽技術引進 的道依茲柴油機連桿和開發(fā)的 CA6DL 系列柴油機連桿。 裂解法工藝要求連桿鍛件在裂解的過程不能有過大的塑性變形，因此對連桿材料的 要求是，在保證其強韌綜合性能指標的前提下，限制連桿的韌性指標，使其斷口呈脆性 斷裂狀態(tài)。材料多是從德國進口的 C70S6 系列高碳非調質鋼。 國內發(fā)動機連桿制造企業(yè)在鍛造加熱和鍛后控制方面近年已經取得長足的進步，具 備了應用非調質鋼生產連桿的條件。 國內燒結鍛造技術還很落后，專用的粉末冶金壓機及燒結爐的應用還不普遍。金屬 粉末的品種少，質量差且不穩(wěn)定。另外，燒結保護氣體還需進一步地研究改進，這些都 影響著國內超高密度粉末冶金零件的發(fā)展
24、。 “十一五”期間，國內大多數連桿生產廠家仍沿用傳統(tǒng)的連桿加工工藝,其加工精度 及加工后裝配質量難以控制,生產效率低,制造成本高,是阻礙中國高速、高精度、高性能 發(fā)動機制造的“技術瓶頸”之一。一汽大眾公司耗資億元以上引進了德國 EX-CELL-O Machine Tools 公司生產的一條連桿裂解自動化生產線,現正用于捷達轎車門多點電控燃 油噴射發(fā)動機連桿的批量生產；上海大眾公司引進德國 Alfing 公司生產的連桿裂解自動 化生產線,用于帕薩特轎車發(fā)動機連桿的生產；上海通用公司也引進了連桿裂解自動化生 產線,用于粉末鍛造連桿的生產。目前國內還有許多家連桿生產企業(yè)都在積極準備采用連 桿裂解技術
25、對原有的傳統(tǒng)連桿生產線進行技術改造。 表 1-2 國外部分廠家發(fā)動機連桿剖析結果 生產廠家鋼號相當國內牌號處理工藝硬度 S53C55 正火 229HBS S55C55 調質 29-30HRC 日本豐田 S58C60 鍛造控冷 235HBS 波羅乃茲 45 調質 207HBS 太脫拉 45 調質 229-252HBS 斯柯達 40Mn 調質 263-269HBS 福特 300 SAE114140Mn2 調質 223HBS 內燃機連桿加工工藝及夾具設計 1 3 內燃機連桿加工工藝及夾具設計 3 1.3 本課題本課題應達到的要求應達到的要求 滿足零件設計的加工精度； 零件機械加工的工藝過程卡片，各工
26、序的工序卡片； 主要機械加工工序的夾具總裝配圖及主要零件圖； 設計說明書（不少于一萬字） ； 必須有相關的計算和說明； 專業(yè)外語文獻翻譯（不少于一萬字符） 。 無錫太湖學院學士學位論文 4 2 連桿連桿的分析的分析 2.1 連桿連桿的作用的作用 連桿機構的作用是提供燃燒場所，把燃料燃燒后的氣體作用在活塞頂上的膨脹壓力 轉變?yōu)榍S旋轉的轉矩，不斷輸出動力，即是將活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動, 并把作用在活塞組上的燃氣壓力傳給曲軸。所以，連桿除上下運動外，還左右擺動作復 雜的平面運動。連桿工作時,主要承受氣體壓力和往復慣性力所產生的文變載荷,要求它 應有足夠的疲勞強度和結構剛度。 概括為：
27、將氣體的壓力變?yōu)榍S的轉矩； 將活塞的往復運動變?yōu)榍S的旋轉運動。 2.2 連桿連桿的機械分析的機械分析 連桿是內燃機的重要運動部件之一，它連接活塞與曲軸，把作用于活塞頂面的膨脹 氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復直線運動變?yōu)榍S的回旋運動，從而輸出功率。在工 作時，連桿承受大小、方向為周期性變化的動載荷。在做功沖程，燃氣壓力在連桿軸線 上的分力為壓縮應力；在進氣沖程上止點，活塞組合連桿本身的慣性力在橫斷界面內造 成拉伸應力；擺動時的橫向慣性力造成橫向彎曲應力。 連桿主要受力方式可以概括為： 氣缸內的燃氣壓力； 活塞連桿組的往復運動慣性力； 連桿告訴擺動時的所產生的橫向慣性力。 所以連桿的常見疲勞
28、破壞有： 連桿小頭與桿身圓弧過渡處產生裂紋； 大頭桿身與螺栓平面直角處產生應力集中； 連桿螺栓斷裂。 因此，要求連桿的重量輕且有足夠的強度、足夠的疲勞強度和沖擊韌性。 2.3 連桿的結構特點連桿的結構特點 連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。連桿體和連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲 軸裝配在一起。為了減少慣性力的影響，在保證連桿有足夠的強度和剛度的前提下，要 盡可能的減輕其重量，所以連桿采用了從大頭到小頭逐步變小的“工”字型截面形狀。 連桿的形狀復雜而不規(guī)則，而孔本身及孔與平面之間的位置精度要求較高：桿身斷 面不大，剛度較差，易變形。 連桿的作用是把活塞和曲軸聯接起來，使活塞的往復直線運動變?yōu)榍?/p>
29、的回轉運動， 以輸出動力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機的性能，而工藝的選擇又是直接 影響精度的主要因素。反映連桿精度的參數主要有 5 個： （1）連桿大端中心面和小端中心面相對連桿桿身中心面的對稱度； （2）連桿大、小頭孔中心距尺寸精度； （3）連桿大、小頭孔平行度； 內燃機連桿加工工藝及夾具設計 5 （4）連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度； （5）連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。 2.4 連桿的主要技術要求連桿的主要技術要求 連桿上需進行機械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，連桿體與連桿蓋的 結合面及連桿螺栓定位孔等。 2.4.1 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度大、小頭孔的尺寸
30、精度、形狀精度 為了使大頭孔與軸瓦及曲軸、小頭孔與活塞銷能密切配合，減少沖擊的不良影響和 便于傳熱。大頭孔公差等級為 IT6，表面粗糙度 Ra 應不大于 0.4m；大頭孔的圓柱度公 差一般在 0.0040.008mm 之間。小頭孔公差等級為 IT8，表面粗糙度 Ra 應不大于 3.2m。 2.4.2 大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度 兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會使活塞在汽缸中傾斜，從而造成汽缸壁 磨損不均勻，同時使曲軸的連桿軸頸產生邊緣磨損，所以兩孔軸心線在連桿軸線方向的 平行度公差較?。欢鴥煽纵S心線在垂直于連桿軸線方向的平行度誤差
31、對不均勻磨損影響 較小，因而其公差值較大。兩孔軸心線在連桿的軸線方向的平行度在 100 mm 長度上公差 為 0.020.04 mm；在垂直與連桿軸心線方向的平行度在 100 mm 長度上公差為 0.04 0.06 mm。 2.4.3 大、小頭孔中心距大、小頭孔中心距 大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到發(fā)動機的效率，所以規(guī)定了比較 高的要求：198.860.1 mm。 2.4.4 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度，影響到軸瓦的安裝和磨損，甚至引起 燒傷；所以對它也提出了一定的要求。 2.4.5 大、小
32、頭孔兩端面的技術要求大、小頭孔兩端面的技術要求 連桿大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同，但從技術要求是不同的，大頭兩端 面的尺寸公差等級為 IT9，表面粗糙度 Ra 不大于 0.8m, 小頭兩端面的尺寸公差等級為 IT12，表面粗糙度 Ra 不大于 6.3m。這是因為連桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端 面間有配合要求，而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內檔之間沒有配合要求。連桿大頭端 面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面間距離尺寸的公差帶中，這給連桿的加工 帶來許多方便。 2.4.6 有關結合面的技術要求有關結合面的技術要求 在連桿受動載荷時，接合面的歪斜使連桿蓋及連桿體沿著剖分面產生相對錯
33、位，影 響到曲軸的連桿軸頸和軸瓦結合不良，從而產生不均勻磨損。結合面的平行度將影響到 連桿體、連桿蓋和墊片貼合的緊密程度，因而也影響到螺栓的受力情況和曲軸、軸瓦的 磨損。對于本連桿，要求結合面的平面度的公差為 0.025 mm。 2.5 連桿連桿的材的材料和毛坯料和毛坯分析分析 連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強度。因此，連桿材料一 般采用高強度碳鋼和合金鋼；如 45 鋼、55 鋼、40Cr、40CrMnB 等。選擇 45 鋼。 11 無錫太湖學院學士學位論文 6 連桿毛坯制造方法的選擇，主要根據生產類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性） 及零件對材料的組織性能要求，零件的形狀
34、及其外形尺寸，毛坯車間現有生產條件及采 用先進的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法。根據生產綱領為大量生產，連 桿多用模鍛制造毛坯。連桿模鍛形式有兩種，一種是體和蓋分開鍛造，另一種是將體和 蓋鍛成體。整體鍛造的毛坯，需要在以后的機械加工過程中將其切開，為保證切開后 粗鏜孔余量的均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對于分體鍛造而言，整體鍛 造存在所需鍛造設備動力大和金屬纖維被切斷等問題，但由于整體鍛造的連桿毛坯具有 材料損耗少、鍛造工時少、模具少等優(yōu)點，故用得越來越多，成為連桿毛坯的一種主要 形式?？傊?，毛坯的種類和制造方法的選擇應使零件總的生產成本降低，性能提高。 內燃機連桿加工工藝
35、及夾具設計 7 3 連桿的加工工藝規(guī)程的制定連桿的加工工藝規(guī)程的制定 加工工藝工藝過程就是改變生產對象的形狀、尺寸、互相位置和性質，使其成為產 品、半成品的過程，在生產過程中占重要位置。工藝過程主要分為毛坯制造工藝過程、 機械加工工藝過程和機械裝配工藝過程，后兩個過程被稱為機械制造（工藝）過程。 3.1 加工工藝的基本概念加工工藝的基本概念 機械加工工藝過程就是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的力學性質，使 之成為合格的零件的全過程，是直接生產的過程。按照規(guī)定的工藝過程組織生產，對 7 保證產品的質量、產量以及生產成本有著重要的作用。 3.2 選擇定位基準選擇定位基準 基面選擇是工藝規(guī)程
36、設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工 質量得到保證，生產率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有勝者， 1 還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。因此，工件在加工過程中的定位、測量 等問題需要被重點考慮。 （1）粗基準的選擇 在選用粗基準時要考慮如何保證各個加工面有足夠的余量，如何保證各個表面間的相互 位置精度和自身的尺寸精度。因此，選擇粗基準時，贏遵循以下幾個原則： 對于不需要全部加工表面的零件，應使用始終不加工的表面作粗基準，以保證不加工 表面與加工表面之間的相互位置要求。 選擇毛坯余量最小的表面做粗基準。 選擇零件上重要基準面作粗基準。 選擇零件上加工
37、面積大，形狀復雜的表面作粗基準，以使定位準確、加緊可靠，夾具 結構簡單、操作方便。 粗基準在同一尺寸方向上通常只能使用一次，不應重復使用，以免產生不必要的定位 誤差。 （2）精基準的選擇 精基準的選擇應使工件的定位誤差較小，能保證工件的加工精度，同時還應使加工過程 操作方便，夾具結構簡單。選擇時應遵循以下原則： 基準重合 盡量選擇被加工表面的設計基準或工序基準作為定位基準，避免基準不重 合而產生的定位誤差。 一次安裝的原則 一次安裝又稱為基準統(tǒng)一原則?；鶞式y(tǒng)一或一次安裝和有關工序所 使用的夾具結構大體上統(tǒng)一，降低了工裝設計和制造成本。同時多數表面采用同一基準 進行加工，避免因基準轉換而帶來的誤
38、差。 互為基準原則 當某些表面相互位置精度要求較高時，這些表面又可以互為基準反復 加工，以不斷提高定位基準的精度，保證這些表面之間的位置精度。 自為基準原則 對于精度要求很高的表面，如果加工時要求其余量很小而均勻時，可 以以加工表面本身作為定位基準，以保證加工質量和提高生產效率。 根據以上的原則，結合連桿的具體結構，確定基準如下：為了保證小頭孔的壁厚均勻， 在鉆小頭孔時，選小頭孔不加工的外圓作為粗基準。在毛坯制造時往往在桿身的一側做 無錫太湖學院學士學位論文 8 出定位標記，以大、小頭端面定位時就能區(qū)別兩個端面。粗加工大、小頭兩端面時，先 選取沒有標記的一側的端面，然后以這個加工過的端面為精基
39、準加工沒有標記的一側的 端面，以后的大部分工序都以這個精加工端面作為精基準。這樣可以保證兩端面的平行 度，并使作為精基準的端面有良好的表面質量。 在整個加工過程中，各工序盡量保持基準一致，選用連桿斷沒有標記的一側的端面、經 過鉆削的小頭孔及連桿大端經過加工的側面作為輔助定位基準。大、小頭孔精加工時， 大、小頭孔互為基準。 3.3 確定加工余量確定加工余量 在確定工序尺寸時，首先要確定加工余量。正確確定加工余量對于工廠具有重要的意義 。若毛坯的余量過大，浪費材料勢必增加生產的成本；反之若余量過小，使毛坯制造 4 困難，同樣增加成本，余量太小也不能保證零件的加工精度。所以余量過小、過大對機 械加工
40、都會帶來不利的影響。 經查表，設計使用的加工余量列表于表 3-1. 表 3-1 加工余量明細 工序 號 工序內容 加工 余量 工序 號 工序內容 加工 余量 2 粗銑兩平面到43.5 312 精銑體、蓋分開面 1 3 粗磨兩平面到42.5 單面 0.5 14 鉆擴鉸兩螺栓孔到 11 5.5 4 鉆小頭孔到 34 1715 精磨體、蓋分開面 0.5 5 粗鏜小頭孔到 36.5 1.2516 精磨兩平面到42 單面 0.25 6 粗車大頭外圓到 109 317 精鏜小頭孔到 37 0.5 7 粗鏜大頭到 66 318 粗鏜大頭孔 69 1.5 8 粗銑螺栓孔端平面到64 319 精鏜大頭孔到 70
41、 0.5 10 精銑螺栓孔端平面到62 121 精鏜小頭孔到 34 0.5 11 對準中心線的位置，銑開 連桿大頭 3 3.4 機械加工工藝路線的擬訂機械加工工藝路線的擬訂 加工順序就是指工序的排列次序，加工順序對保證加工質量、降低生產成本有著重 要的作用。一般考慮以下幾個原則。 先基準后其他 零件的前幾道工序應安排加工精基準，然后用精基準來加工其他 表面。 內燃機連桿加工工藝及夾具設計 9 先粗加工后精加工 整個零件的加工工序應是粗加工在前，然后半精加工、精加 工以及以及光整加工。這樣可以避免由于工件受力變形而影響加工質量，也避免了精加 工表面受到損傷等。 先加工平面，后加工內孔 先加工主要
42、平面，后加工次要表面，即作為精基準的 表面應首先加工。然后對精度要求高的主要表面進行粗加工、半精加工，并穿插一些次 要表面的加工，然后進行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工安排在最后進行， 這樣避免已加工表面在運輸過程中的碰傷。 根據以上的原則，以及在一些相關資料中查找的數據，制定工藝路線，如表 3-2 所示： 表 3-2 連桿加工的工藝路線 工序號工序內容 0 按照毛柸尺寸進行模鍛 1 退火處理，消除毛坯的內應力，改善切削加工性和消除組織的不均勻 性 2 粗銑兩平面到43.5 3 粗磨兩平面到42.5 4 鉆小頭孔到 34 5 粗鏜小頭孔到 36.5 6 粗車大頭外圓到 109 7 粗
43、鏜大頭到 66 8 粗銑螺栓孔端平面到64 9 調質處理，改善材料的力學性能 10 精銑螺栓孔端平面到62 11 對準中心線的位置，銑開連桿大頭 12 精銑體、蓋分開面 13 中間檢驗 14 鉆擴鉸兩螺栓孔到 11 15 精磨體、蓋分開面 16 精磨兩平面到42 17 精鏜小頭孔到 37 18 粗鏜大頭孔 69 19 精鏜大頭孔到 70 20 小頭壓入襯套 21 精鏜小頭孔到 34 22 清洗 23 最終檢驗 在工藝路線中，具體的定位和夾緊的方式體現在工序卡中。 無錫太湖學院學士學位論文 10 3.5 連桿工藝計算連桿工藝計算 加工工藝路線制定完成之后，為了能達到加工工藝路線中的要求，有必要對
44、每個加 工工序進行切削用量的計算，選擇合適的機床，并在此基礎上編制工藝過程卡、工序卡， 使整個加工過程有章可循，最大限度地節(jié)省費用，降低公式，提高生產效率。 下面是本設計過程中的相關工藝參數計算過程。 3.5.1 粗銑兩平面粗銑兩平面 （1）工序加工計算 查金屬機械加工工藝人員手冊表 10-39，選 40mm 的立銑刀，材料為高速鋼，齒 8 數取 6，取=3mm,查金屬機械加工工藝人員手冊表 14-69，取=0.1mm/z，查金 p a z f 屬機械加工工藝人員手冊表 14-67，有 8 1 . 01 . 02 . 03 . 032 . 0 45 . 0 zafat dc ezp v v 式
45、中 系數，=53； v c v c d 銑刀直徑，mm； t 刀具耐用度，min； 切削深度，mm； p a 每齒進給量，mm/z； z f 銑刀寬度，mm； e a z銑刀齒數。 由金屬機械加工工藝人員手冊表 14-80，=，得：t =90min，=40mm, v z d 6 40 e a =41.47m/min 則 min)/(330 1000 rn d u （2）機床選擇 查金屬機械加工工藝人員手冊表 8-55，選擇銑床 X5030AS，主軸 8 級轉速，轉速范 圍 401800 r/min, P=3kM. 據切削用量簡明手冊 ，有 11 min max z n n Z N R 式中 z
46、 級數； 最高轉速，r/min； max n 最低轉速，r/min。 min n 則：=1.72。查切削用量簡明手冊表 2-2，選 n=315r/min,則實際轉速為 4 min)/(55.39 1000 mu dn 內燃機連桿加工工藝及夾具設計 11 驗證功率：查金屬機械加工工藝人員手冊表 14-67 知， znafadcP ezpp 71 . 0 83 . 0 14 . 0 5 10 式中 系數，=3.37； p c p c d 銑刀直徑，mm； 切削深度，mm； p a 每齒進給量，mm； n f 銑削寬度，mm； e a z 銑刀齒數； n 主軸轉速，r/min。 計算得 P=2.08
47、kW , 機床選擇滿足要求。 （3）機動時間和輔助時間的計算 查金屬機械加工工藝人員手冊知機動時間為 0 T iT znf lll z 21 0 式中 加工長度，mm；l 刀具的切入長度，mm； 1 l 刀具的超出長度，mm； 2 l 每齒進給量，mm/r； z f 銑刀齒數；z 走刀次數。i 其中 =267.3mm，查金屬機械加工工藝人員手冊表 15-l 6， =10.5mm,=2.0mm，i=3,則=4.44min。 1 l 2 l 0 T 根據參考文獻機械制造工藝學 ，輔助時間按的 18%計算，則。 f T 0 Tmin80 . 0 f T （4）小結 綜上所述，機床為立式銑床 X503
48、0，主軸轉速315r/min，切削速度 u=39.56m/min,進給量 f=0.1mm/z，切削深度=3mm，機動時間=4.43min，輔助時間 p a 0 T 。min80 . 0 f T 3.5.2 粗磨兩平面粗磨兩平面 （1）工序加工計算及機床選擇 查金屬機械加工工藝人員手冊表 10-26，磨料選棕剛玉，查金屬機械加工工藝人員 手冊表 8-35，選臥式矩臺平面磨床 MG7120. 無錫太湖學院學士學位論文 12 其主要參數為：可磨削最大工件尺寸（寬長高）為 200mm630mm320mm，砂輪 尺寸（外徑寬內徑）為 250mm25mm75mm，砂輪軸轉速 1500r/min，3000r
49、/min(轉速為兩級） ，總功率 5.6kM。 查金屬機械加工工藝人員手冊表 14-130，因為磨輪寬度32mm，選工作臺單行程 m b 的橫進給量=20mm/行程，選主軸轉速為 3000r/min，工件長度估算為 300mm,工件的運 B f 動速度取為 12m/min。則在但行程的磨削時間為 v )(5 . 160 12 300 st 在單行程內砂輪所轉過的次數 ）（rn7530005 . 1 在每轉的橫進給量為 )/(27 . 0 75 20 rmmf 則工作臺單行程磨削深度進給量=0.033mm/行程，取=0.5mm,據公式求得實際砂 t f p a 輪實際線速度為 )/(24.39
50、1000 smv dn 驗證功率：查金屬機械加工工藝人員手冊知， 321 7 . 0 )(77 . 1 kkkfvfP tbw 式中 工件的運動速度，m/min；v 工作臺單行程的橫進給量，mm/行程； b f 工作臺單行程磨削深度進給量，mm/行程； t f 、公式的修整系數。 1 k 2 k 3 k 查金屬機械加工工藝人員手冊表 14-130，磨輪直徑320mm，淬火鋼，則 m d =0.82. 1 k 查金屬機械加工工藝人員手冊表 14-130， blc k F 式中 工件磨削表面實際的總面積，； F 2 mm 磨削表面的寬度，mm；b 工件在工作臺上所占的長度，mm。l 估算 F=22
51、200，得 2 mm ，則=0.868 . 0 300109 22200 c k 2 k 查金屬機械加工工藝人員手冊表 14-131，=0.8，因此 3 k )(6 . 5)(94 . 3 )(77 . 1 321 7 . 0 kWkWkkkfvfP tbw 內燃機連桿加工工藝及夾具設計 13 機床選擇滿足要求。 （2）機動時間和輔助時間的計算 查金屬機械加工工藝人員手冊 ，單行程進給的機動時間為 zfvf Lbhk tb T 10000 式中 L 磨削計算長度，mm； 工件磨削面長度,mm； 1 l 磨削的計算寬度，mm；b 加工余量，mm；h 平面磨削系數，mm；k 工件的運動速度，mm；
52、v 工作臺單行程的哼進給量，mm； b f 工作臺單行程磨削深度進給量，mm/行程； t f 同時加工的工件數量。z 其中=，查金屬機械加工工藝人員Lmml32020 1 mmb109mmah p 5 . 0 手冊表 15-31，則。7 . 1k1zmin75 . 3 0 T 根據參考文獻，輔助時間按的 18%計算，則。 f T 0 Tmin67 . 0 f T （3）小結 綜上所述，機床為臥式矩臺平面磨床 MG7120，主軸轉速為 3000r/min，工件的運動 速度，砂輪線速度為 39.23m/s，橫向進給量 f=0.27mm/r，單行程磨削深度進m/min12 v 給量/行程，切削深度=
53、0.5mm，機動時間，輔助時間mmft033. 0 p amin74 . 3 0 T 。min67 . 0 f T 3.5.3 鉆小頭小孔鉆小頭小孔 （1）工序加工計算 查金屬機械加工工藝人員手冊表 10-22，選 38 的椎柄短麻花鉆，刀具材料為高速 鋼。查金屬機械加工工藝人員手冊表 14-34，因為是鍛件，選=0.7840.98G， b a P 組，得。rmmf/3 . 0 查參考文獻機械制造工藝學表 2-12，。min70t 根據金屬機械加工工藝人員手冊表 14-29，切削速度為 5 . 02 . 0 4 . 0 1 . 11 ft d v 式中 d孔徑，mm; t刀具耐用度，min；
54、f進給量，mm/r。 無錫太湖學院學士學位論文 14 得，則據公式，求得min/91.36mv d v n 1000 （r/min） 309 1000 d v n （2）機床選擇 查金屬機械加工工藝人員手冊表 8-26，選立式鉆床 Z5140A，主軸 9 級轉速，轉 速范圍 31.51400r/min，主軸功率 P=3kW，最大轉矩 M=400Nm，最大軸向力 。NN16000 1 標準公比 6 . 1R 11 min max z n n z n 查切削用量簡明手冊表 2-2，選 n=315r/min，則求得實際轉速 min)/(60.37 1000 mv dn 驗證功率：查金屬機械加工工藝人
55、員手冊表 14-30 NNdfN160009804600 7 . 0 )(400N83.166)(166810 304 8 . 02 mNmmmN fdM ）（ )(317 . 0 36 . 1 7018760 kMkMP MN ）（ 機床選擇滿足要求 （3）機動時間和輔助時間的計算 查金屬機械加工工藝人員手冊 ，鉆孔的機動時間為 fn lll T 321 0 式中 加工長度（深度） ，mm；l 刀具的切入長度，mm； 1 l 刀具的超出長度，mm； 2 l 刀具或零件的進給量，mm/r；f 刀具或零件的轉速，r/min。n 其中 =42.5mm，查金屬機械加工工藝人員手冊表 15-l 6，則
56、。mmlmml0 . 3, 8 . 11 21 min61 . 0 0 T 輔助時間按的 18%計算，則=0.11min。 f T 0 T f T （4）小結 綜上所述，機床為立式鉆床 Z5130A，主軸轉速為 315r/min，切削速度 ,進給量切削深度，機動時間，輔助min/79.35mv rmmf/3 . 0mmap19min61 . 0 0 T 時間。min11. 0 f T 3.5.4 粗鏜小頭孔粗鏜小頭孔 （1）工序加工計算 內燃機連桿加工工藝及夾具設計 15 查金屬機械加工工藝人員手冊表 14-51，選，刀桿伸出長度為mmap25 . 1 200mm,得。rmmf/2 . 0 查
57、金屬機械加工工藝人員手冊表 14-4，選擇刀具的材料為 YT15. 查金屬機械加工工藝人員手冊表 10-16，選擇鏜通孔類鏜刀。刀具參數為： =45，B=12mm，H=12mm，L=150mm, =60mm，d=12mm。查金屬機械加工 r k l 工藝人員手冊表 14-51，加工材料為 45 鋼，加工條件為加工切削液，取，min/10mv 孔徑 d=38mm。 求得 min)/(84 1000 rn d v （2）機床選擇 查金屬機械加工工藝人員手冊表 8-28，選擇鏜床 T68，主軸 18 級轉速，轉速范 圍 201000r/min，主軸功率 P=5.5kW。 26 . 1 R 11 mi
58、n max z n n z n 查切削用量簡明手冊表 2-2，選 n=80r/min，求得實際轉速 min)/(55 . 9 1000 mv dn （3）機動時間和輔助時間的計算 查金屬機械加工工藝人員手冊 ，鏜孔的機動時間為 iT fn llll 321 0 式中 刀具行程長度，mm；l 加工長度，mm； 1 l 刀具的切入長度，mm； 2 l 刀具的超出長度，mm: 3 l 刀具或零件的進給量，mm/r；f 刀具或零件的轉速，r/min；n 進給次數。i 其中查金屬機械加工工藝人員手冊表 15-1， =3mm,；查mml 5 . 42 1 lmml2 2 金屬機械加工工藝人員手冊表 15-
59、4，測量工具選內卡鉗，進給次數，mml5 3 1i 則。min28 . 3 0 T 輔助時間按的 18%計算，則。 f T 0 Tmin59 . 0 f T （4）小結 綜上所述，機床為 T68，主軸轉速為 80r/min，切削速度 =9.55m/min，進給量v ，切削深度，機動時間，輔助時間。rmmf/2 . 0mmap25. 1min28. 3 0 Tmin59 . 0 f T 3.5.5 車大頭外圓車大頭外圓 （1）工序加工計算及機床選擇 無錫太湖學院學士學位論文 16 ，選用直頭焊接式外圓車刀，試選用普通車床 C620-1。mmap3 查機械制造工藝學表 1-1，由于 C620-1
60、車床的中心高為 200mm，刀桿尺寸 ，刀片厚度 4.5mm。mmmmB2516H 根據機械制造工藝學表 1-2，粗車帶外皮的鍛件毛坯，選擇 YY15 硬質合金。 查機械制造工藝學表 1-3，選擇帶卷屑槽倒棱的前刀面， 45 r k 10 r k ，卷屑槽尺寸為 6 0 a12 0 0 0 s mmr0 . 1 10- 01 mmbr4 . 0 1 ，。其中，為主偏角；為副偏角；為后角；mmrbn5mmwbn5mmcbn7 . 0 r k r k 0 a 為前角；為刃傾角；為刀尖圓弧半徑；為倒棱前角；為倒棱寬度；為卷屑 0 s t r 01 1r b bn r 槽圓弧半徑；為卷屑槽槽寬；為卷屑
61、槽槽深。 bn w bn c 查機械制造工藝學表 1-4，在刀桿尺寸為，=3mm,以及工件直徑mmmm 2516 p a 大于 100mm 時，取。mmf9 . 06 . 0 進給量還要滿足車床進給機構強度的要求，故需要進行校驗，根據 C620-1 車床的說 明書，其進給機構允許的進給力為。NF3530 max 查機械制造工藝學表 1-21，當鋼強度，MPa b 810680mmap4 . 3 ，時，則進給力。rmmf/8 . 1 45 r kmin/65mreN1820 f F 根據車削進給力的計算公式 krFfsFfroFfff kkkFF 式中，加工鋼時，刀具幾何參數改變時切削力的修正系
62、數。 roFf k sFf k krFf k 查機械制造工藝學表 1-2，切削力的修正系數 f F =1.0，=1.0，=1.11，則實際進給力為。 roFf k sFf k krFf kNFf2020 由于切削時的進給力小于車床進給機構的允許的進給力，選。rmmf/7 . 0 查參考資料機械制造工藝學表 1-9，車刀后刀面最大的磨損量取為 1mm，車刀壽 命 T=60min。 查參考資料機械制造工藝學表 1-10，當用 YY15 硬質合金刀加工 的鋼料，當，切削速度。MPa b 90710mmap3rmmf/75 . 0 min/97m t 根據車削切削速度的計算公式 svtpctFctvt
63、c kkkk 式中，車削過程使用條件改變時的修正參數。 tv k tFc k tpc k sv k 查機械制造工藝學表 1-28，=1.0，=1.0，=1.0，=0.8，則 tv k tFc k tpc k sv k min)/(5 .778 . 00 . 10 . 10 . 197m c 根據公式求得 d n 1000 min)/(230 1000 rn d c 據 C620-1 車床說明書，選，據公式，實際的min/230rn min)/(56.39 1000 m dn 內燃機連桿加工工藝及夾具設計 17 切削速度為 min)/(87.80 1000 m dn c 校驗功率：查參考文獻機械制造工藝學表 1-24，當，MPa b 970580 ，時，。mmap4 . 3rmmf/75 . 0 min/86mkWPc9 . 4 根據 C620-1 車床說明書，當時，車床主軸
機械畢業(yè)設計（論文）-內燃機連桿加工工藝及精鏜小頭孔夾具設計【全套圖紙】
