1、本科毕业论文（20 届）发动机连杆的工装夹具设计所在学院专业班级 机械设计制造及自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 发动机连杆的工装夹具设计 1设计的主要任务及目标（1）能够综合运用所学专业知识设计机械产品及其零部件（2）能够独立熟练地检索各方面文献资料（3）了解常用机械加工设备的结构及应用范围2设计的基本要求和内容1）分析课题要求，查阅相关知识方面的设计，拟定开题报告；2）查找设计题目相关的资料；进行总体方案设计。3主要参考文
2、献1切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994 年2机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994 年4进度安排：设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期1 查阅中、英文资料，撰写开题报告。 2014.03.032014.03.232 本课题总体方案确定。 2014.03.132014.03.183 整理资料，撰写初稿。 2014.03.192014.05.254 修改并完成论文。 2014.05.262014.06.035 打印装订，准备最终答辩。 2014.06.042014.06.15发动机连杆的工装夹具设计摘要：连杆是柴油机的主要传动件之一，本文
3、主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比较差，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。关键词: 连杆，变形，加工工艺，夹具设计Engine connecting rod fixture designAbstract:The connecting rod is one of the main driving medium of diesel engine, this text expounds mainly the
4、 machining technology and the design of clamping device of the connecting rod. The precision 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 cours
5、e, need to separate the each main and superficial thick finish machining process. Reduce the function of processing the surplus , cutting force and internal stress progressively , revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the part finally . Keyword: Connect
6、ing rod Deformation Processing technology Design of clamping device Deformation 目 录前言 .11 汽车连杆加工工艺 .31.1 连杆的结构特点 .31.2 连杆的主要技术要求 .41.3 连杆的材料和毛坯 .61.4 连杆的机械加工工艺过程 .81.5 连杆的机械加工工艺过程分析 .101.5.1 工艺过程的安排 .101.5.2 定位基准的选择 .111.5.3 确定合理的夹紧方法 .111.5.4 连杆两端面的加工 .121.5.5 连杆大、小头孔的加工 .131.5.6 连杆螺栓孔的加工 .131.5.7
7、连杆体与连杆盖的铣开工序 .141.5.8 大头侧面的加工 .141.6 连杆加工工艺设计应考虑的问题 .141.7 切削用量的选择原则 .151.7.1 粗加工时切削用量的选择原则 .151.7.2 精加工时切削用量的选择原则 .161.8 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 .171.8.1 确定加工余量 .171.8.2 确定工序尺寸及其公差 .181.9 计算工艺尺寸链 .191.10 工时定额的计算 .211.10.1 铣连杆大小头平面 .211.10.2 粗磨大小头平面 .211.10.3 加工小头孔 .221.10.4 铣大头两侧面 .231.10.5、扩大头孔 .231.
8、10.6 铣开连杆体和盖 .241.10.7 加工连杆体 .241.10.8 铣、磨连杆盖结合面 .271.10.9 铣、钻、镗（连杆总成体） .291.10.10 粗镗大头孔 .311.10.11 大头孔两端倒角 .311.10.12 精磨大小头两平面（先标记朝上） .311.10.13 半精镗大头孔及精镗小头孔 .321.10.14 精镗大头孔 .321.10.15 钻小头油孔 .331.10.16 小头孔两端倒角 .331.10.17 镗小头孔衬套 .331.10.18 珩磨大头孔 .341.11 连杆的检验 .342 夹具 设计 .362.1 铣剖分面夹具设计 .362.2 扩大头孔夹
9、具 .38结束语 .42参考文献 .43致谢 .441前言连杆是发动机的主要零件之一，它连接活塞和曲轴，把作用于活塞顶面的膨胀气体的压力传给曲轴；将活塞的往复运动变为曲柄的旋转运动，又受到曲轴的驱动而带动活塞压缩缩气缸中的气体。因此，连杆在工作中承受着呈周期交变的压缩、拉伸及弯曲应力，这些交变载荷具有很大的冲击特性。发动机正常工作时，连杆大头约以 3000r/min 的转速旋转，线速度达 10m/s，所以连杆在工作时，形成巨大的离心力。由于连杆横向窜动和形位误差引起连杆受压时产生弯曲，是连杆很容易断裂，断裂是连杆的主要损伤形式，对于 EQ6100-I 型汽车发动机连杆，其断裂率约为 0.5/1
10、000。连杆属于典型的“杂件”类零件，不但精度要求高，形状复杂，制造难度大，而且批量大，直接影响发动机质量，本篇论文详细介绍了其加工方法的拟订和确立，并对加工中某工序所采用专用夹具进行设计。从工艺与专用夹具的方向进行了一定的探讨。制造工艺的发展情况随着科学技术的发展，各料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向高质量、高生产率和低成本方向发展。电火花、电解、超声波、种新材激光、电子束和离子束加工等工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的出现，提高了更新频繁的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工
11、精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，大大推进了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。目前，数控机床的工艺功能已由加工循环控制、加工中心，发展到适应控制。加工循环控制虽可以实现每个加工工序的自动化，但不同的工序中刀具的更换及工件的重新装夹，仍须人工来完成。加工中心是一种高度自动化的多工序机床，能自动完成刀具的更换，工件的转位和定位，主轴和进给量的变换等，使工件在机床上只安装一次就能完成全部加工。因此，他可以显著缩短辅助时间，提高生产率，改善劳动条件，适应控制数控机床是一种具有“随机应变”功能的机床，他能在加工中，根据切削条件的变化，自动调整切削条件，是机床保持最佳状态
12、下进行加工，因而有效提2高加工效率，扩大品种，更好的保证了加工质量，并达到最大的经济效率。近年发展起来的以计算机为行动中心，完成加工、装卸、运输、管理的柔性制造系统，具有监视、诊断、修复、自动转位加工产品的功能，使多品种、中小批量生产实现了加工自动化，大大促进了自动化的进程，尤其是将计算机辅助设计与制造结合起来而形成的计算机集成制造系统，是加工自动化向智能化方向发展的又一关键性技术，并进一步朝着网络化、集成化和智能化的方向发展。夹具的发展趋势工艺装备的设计、制造、使用和管理，体现着一个企业的工艺技术水平，夹具设计与制造又是制造环境中的生产准备周期时间和加工成本的重要因素，工装设计水平的高低，很
13、大程度上反映出企业制造能力的高低。夹具设计与制造是机电产品设计与制造的一项重要步骤，传统的夹具设计制造时需大量的工时消耗和金属材料的消耗。目前，基于特征参数化技术已在机电产品设计与制造的各个阶段得到广泛的应用，夹具设计也必须向标准化、系统化、参数化方向发展。而且，为了适应我国加入 WTO 后机电产品的创新能力和尽快机电产品设计制造的全程仿真，快速组合夹具的发展正是适应了这种要求。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。31 汽车连杆加工工艺1.1 连杆的结构特点连杆是汽车发动机中的主
14、要传动部件之一，它在柴油机中，把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。连杆在工作中承受着急剧变化的动载荷。连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起。为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴氏合金轴瓦金属。在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，可以用来补偿轴瓦的磨损。连杆小头用活塞销与活塞连接。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。在发动机工作过程中，连杆受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用，连杆除应具有足够的强度
15、和刚度外，还应尽量减小连杆自身的质量，以减小惯性力的作用。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。为了保证发动机运转均衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大，因此，在连杆部件的大、小头两端设置了去不平衡质量的凸块，以便在称量后切除不平衡质量。连杆大、小头两端对称分布在连杆中截面的两侧。考虑到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等(基本尺寸相同)。在连杆小头的顶端设有油孔(或油槽)，发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头衬套与活塞销之间的摆动运动副。连杆的作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转
16、运动，以输出动力。因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有 5 个：（1）连杆大端中心面和小端中心面相对连杆杆身中心面的对称度；（2）连杆大、小头孔中心距尺寸精度；（3）连杆大、小头孔平行度；（4）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；（5）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。41.2 连杆的主要技术要求连杆上需进行机械加工的表面为：大、小头孔及其两端面，连杆体与连杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等。连杆总成的主要技术要求（图 1-1）如下。 图（1-1 ）连杆总成（1）大、小头孔的尺寸精度、形状精度为了使大头孔与轴瓦及曲轴、小头孔与活塞销能密切配合，减少冲击的不良影响和便于传热。大头孔公差等级为 IT6，表面粗糙度 Ra 应不大于 0.4m；大头孔的圆柱度公差为 0.012 mm，小头孔公差等级为 IT8，表面粗糙度 Ra 应不大于3.2m。小头压衬套的底孔的圆柱度公差为 0.0025 mm，素线平行度公差为0.04/100 mm。（2）大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，从而造成汽缸壁磨损不均匀，同时使曲轴的连杆轴颈产生边缘磨损，所以两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度公差较小；而两孔轴心线在垂直于连杆轴线方向的平行度误
