1、摘要I摘要本文主要论述了柴油机连杆的加工工艺及其夹具设计。因为连杆是活塞式发动机和压缩机的主要零件之一，其大头孔与曲轴连接，小头孔通过活塞销与活塞连接，其作用是将活塞的气体压力传送给曲轴，又收曲轴驱动而带动活塞压缩汽缸中的气体。连杆承受的是冲击动载荷，因此要求连杆质量小，强度高。所以在安排工艺过程时，按照“先基准后一般”的加工原则。连杆的主要加工表面为大小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及螺栓孔定位面。在夹具设计方面也要针对连杆结构特点比较小，设计应时应注意夹具体结构尺寸的大小等，最终就能达到零件的理想要求关键词连杆变形加工工艺夹具设ABSTRACTIIABSTRACTTHE
2、DIESELCONNECTINGRODTREATINGHANDICRAFTTHEMAINBODYOFABOOKHASBEENDISCUSSEDMAINLYANDTHEIRGRIPDESIGNBECAUSEOFTHECONNECTINGRODISONEOFDYADICENGINEOFPISTONANDMAINCOMPRESSIONENGINEPART,WHOSELARGERENDHOLEANDCRANKSHAFTLINKUP,THESMALLHEADHOLELINKSUPBYTHEWRISTPINANDTHEPISTON,WHOSEEFFECTISTHATTHEPISTONGASPRESSURE
3、ISTRANSMITTEDTOTHECRANKSHAFT,COLLECTCRANKSHAFTGASINDRIVINGBUTSETTINGAPISTONINMOTIONTOCOMPRESSACYLINDERBEINGTHATTHEPOLEBEARSPOUNDSALIVELOAD,REQUESTCONNECTINGRODMASSISMINORTHEREFORE,THEINTENSITYISHIGHTHEREFOREWHENARRANGINGPROCEDUREFOR,ACCORDINGTO“FIRSTTHECRITERIONQUEENLIKE“TREATINGPRINCIPLETHECONNECTI
4、NGRODMAINPARTPROCESSESASURFACEBEINGTHATHEADHOLEANDBOTHENDSBIGORSMALLAREWEAK,MOREIMPORTANTFAYINGFACEANDBOLTHOLELOCATINGSURFACEBEINGTHECONNECTINGRODBODYANDCOVERTREATINGOUTSIDEALSOSHOULDBECOMPARATIVELYSMALLSPECIFICALLYFORCONNECTINGRODSTRUCTURECHARACTERISTICINTHEFIELDOFGRIPDESIGN,DESIGNTHATTHESIZESHOULD
5、PAYATTENTIONTOGRIPPINGTHECONCRETESTRUCTUREDIMENSIONOFTHESEASONWAITS,THEIDEALBEINGTHEREFORELIKELYTOREACHAPARTULTIMATELYDEMANDSKEYWORDCONNECTINGRODDEFORMINATIONPROCESSINGTECHNOLOGYDESIGNOFCLAMPINGDEVICE目录III目录摘要IABSTRACTII第一章柴油机连杆的加工工艺111柴油机连杆的用途及其特点112连杆的的材料及毛坯制造113连杆的加工工艺过程214连杆的加工工艺过程分析2141定位基准的分析2
6、142定位基准的选择3143加工阶段的划分和加工顺序的安排4144确定合理的夹紧方法5145连杆主要面的加工方法5146连杆主要孔的加工方法5147连杆体与连杆盖的铣开工序515夹具使用616确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差6161确定加工余量6162确定工序尺寸及其公差617各项加工数据的计算718连杆的检验10181检查主要表面的尺寸精度10182检验主要表面的位置精度11183连杆螺钉孔与结合面垂直度的检验11第二章夹具的设计1321铣削分面夹具设计13211夹具的问题注意13212夹具设计1322专用夹具的设计15221精铣连杆两端面的夹具设计15222铣床夹具定位方案的确定1
7、5223铣床夹具的夹紧机构的确定16224铣床夹具对刀装置的确定16225铣床夹具的结构分析16致谢21参考文献22第一章柴油机连杆的加工工艺1第一章柴油机连杆的加工工艺11柴油机连杆的用途及其特点连杆是发动机中的主要传动部件之一，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
8、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
9、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。12连杆的的材料及毛坯制造连杆在工作中承受多向交变载荷的作用
10、，要求具有很高的强度。因此，连杆材料一般采用高强度碳钢和合金钢；如45钢、55钢、40CR、40CRMNB等。近年来也有采用球墨铸铁的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料损耗少，成本低。随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用，使粉末冶金件的密度和强度大为提高。因此，采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造方法。连杆毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可淮安信息职业技术学院毕业设计论文2锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。根据生产纲领为大量生产，连杆多用模锻制造毛坯。连杆模锻形
11、式有两种，一种是体和盖分开锻造，另一种是将体和盖锻成体。整体锻造的毛坯，需要在以后的机械加工过程中将其切开，为保证切开后粗镗孔余量的均匀，最好将整体连杆大头孔锻成椭圆形。相对于分体锻造而言，整体锻造存在所需锻造设备动力大和金属纤维被切断等问题，但由于整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少、锻造工时少、模具少等优点，故用得越来越多，成为连杆毛坯的一种主要形式。总之，毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成本降低，性能提高。13连杆的加工工艺过程由上述技术条件的分析可知，连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，但是连杆的刚性比较差，容易产生变形，这就给连杆的机械加工带来了很多困难，必须充分
12、的重视。连杆的主要加工表面为大、小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及连杆螺栓孔定位面，次要加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧面及体和盖上的螺栓座面等。连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的加工来安排的。连杆的加工路线按连杆的分合可分为三个阶段第一阶段为连杆体和盖切开之前的加工；第二阶段为连杆体和盖切开后的加工；第三阶段为连杆体和盖合装后的加工。第一阶段的加工主要是为其后续加工准备精基准（端面、小头孔和大头外侧面）；第二阶段主要是加工除精基准以外的其它表面，包括大头孔的粗加工，为合装做准备的螺栓孔和结合面的粗加工，以及轴瓦锁口槽的加工等；第三阶段则主要是最终保证连杆各项技术要求
13、的加工，包括连杆合装后大头孔的半精加工和端面的精加工及大、小头孔的精加工。如果按连杆合装前后来分，合装之前的工艺路线属主要表面的粗加工阶段，合装之后的工艺路线则为主要表面的半精加工、精加工阶段。14连杆的加工工艺过程分析141定位基准的分析连杆工艺的基准选择连杆件外形复杂而刚性较差,它的技术要求又很高,故恰当地选择机械加工中的定位基准是能否保证连杆技术要求的重要问题之一。在连杆的实际加工中,一般都对连杆进行完全定位,多数情况下,选用连杆大小头端面作为主要定位基准,使零件的支承面积大,定位稳定,装夹方便。同时选择小头孔和大头连杆体的外侧面作为一般定位基准,从而限制了连杆的六个自由度。选用连杆的端
14、面和小头孔作为定位基准,不仅便于在加工中实现基准统一,更重要的是使连杆的重要技术要求中加工过程中实现基准重合,以减小定位误差。对于一些要求高或加工中不易保证的技术要求,在精加工时也可以采用自为基准的原则进第一章柴油机连杆的加工工艺3行加工,或采用互为基准的原则进行加工,或由机床精度直接保证。在制造连杆毛坯时,在杆身一侧作出定位标记,在对大小头端面进行粗加工时,选取没有凸起标记的一侧为粗基准来加工。紧接着以已加工过的端面为基准来加工第二个端面。显然,第一个端面的精度如平面度要比第二个端面高,在以后的加工中,当然用第一个端面做精基准为好。加工连杆时要保证小头孔的壁厚均匀,所以在拉小头孔时,选大、小
15、头孔的两个端面作为基准。在加工中，先加工出大、小头孔两端面，可以为后续的精加工做好备，既满足加工要求，方便加工，又符求，提高了加工精度。142定位基准的选择在连杆机械加工工艺过程中，大部分工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作为主要基面，并用大头处指定一侧的外表面作为另一基面。这是由于端面的面积大，定位比较稳定，用小头孔定位可直接控制大、小头孔的中心距。这样就使各工序中的定位基准统一起来，减少了定位误差。具体的办法是，如图1所示在安装工件时，注意将成套编号标记的一面不图1连杆的定位方向与夹具的定位元件接触（在设计夹具时亦作相应的考虑）。在精镗小头孔（及精镗小头衬套孔）时，也用小头孔（及衬套孔）
16、作为基面，这时将定位销做成活动的称“假销”。当连杆用小头孔（及衬套孔）定位夹紧后，再从小头孔中抽出淮安信息职业技术学院毕业设计论文4假销进行加工。为了不断改善基面的精度，基面的加工与主要表面的加工要适当配合即在粗加工大、小头孔前，粗磨端面，在精镗大、小头孔前，精磨端面。由于用小头孔和大头孔外侧面作基面，所以这些表面的加工安排得比较早。在小头孔作为定位基面前的加工工序是钻孔、扩孔和铰孔，这些工序对于铰后的孔与端面的垂直度不易保证，有时会影响到后续工序的加工精度。在第一道工序中，工件的各个表面都是毛坯表面，定位和夹紧的条件都较差，而加工余量和切削力都较大，如果再遇上工件本身的刚性差，则对加工精度会
17、有很大影响。因此，第一道工序的定位和夹紧方法的选择，对于整个工艺过程的加工精度常有深远的影响。连杆的加工就是如此，在连杆加工工艺路线中，在精加工主要表面开始前，先粗铣两个端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此，粗铣就是关键工序。在粗铣中工件如何定位呢一个方法是以毛坯端面定位，在侧面和端部夹紧，粗铣一个端面后，翻身以铣好的面定位，铣另一个毛坯面。但是由于毛坯面不平整，连杆的刚性差，定位夹紧时工件可能变形，粗铣后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢复变形，影响后续工序的定位精度。另一方面是以连杆的大头外形及连杆身的对称面定位。这种定位方法使工件在夹紧时的变形较小，同时可以铣工件的端面，使一部分切
18、削力互相抵消，易于得到平面度较好的平面。同时，由于是以对称面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比较小。143加工阶段的划分和加工顺序的安排由于连杆本身的刚性差，切削加工时产生的残余应力，易产生变形。因此，在安排工艺过程时，应把各主要表面的的粗，精加工工序分开。这样，粗加工产生的变形就可以在半精加工中得到修；半精加工中产生的形变可以在精加工中得到修正，最终达到零件的技术要求。再工序安排上先加工定位基准，如端面加工的铣、磨工序防在加工过程的前面，然后再加工孔，符合符合先面后孔的加工工序安装原则。连杆工艺加工过程可分为以下几个方面1）粗加工阶段粗加工阶段也是连杆体和连杆盖合之前的加工阶段基准面的加工，包
19、括辅助基准面加工准备连杆体及连杆盖合并所进行的加工，如两者对口面的铣、磨等2）半精加工阶段半精加工阶段也是连杆体和连杆盖合并之后的加工，如精磨两平面，半精镗大头孔及孔口倒角等。总之是为精加工大、小头孔做准备的阶段。3）精加工阶段精加工阶段主要是最终保证连杆主要表面大、小头孔全部达到图样要求的阶段，如珩磨大头孔，精镗小头活塞销轴承孔。第一章柴油机连杆的加工工艺5144确定合理的夹紧方法既然连杆是一个刚性比较差的工件，就应该十分注意夹紧力的大小，作用力的方向及着力点的选择，避免因受夹紧力的作用而产生变形，以影响加工精度。在加工连杆的夹具中，可以看出设计人员注意了夹紧力的作用方向和着力点的选择。在粗
20、铣两端面的夹具中，夹紧力的方向与端面平行，在夹紧力的作用方向上，大头端部与小头端部的刚性高，变形小，既使有一些变形，亦产生在平行于端面的方向上，很少或不会影响端面的平面度。夹紧力通过工件直接作用在定位元件上，可避免工件产生弯曲或扭转变形。在加工大小头孔工序中，主要夹紧力垂直作用于大头端面上，并由定位元件承受，以保证所加工孔的圆度。在精镗大小头孔时，只以大平面（基面）定位，并且只夹紧大头这一端。小头一端以假销定位后，用螺钉在另一侧面夹紧。小头一端不在端面上定位夹紧，避免可能产生的变形。145连杆主要面的加工方法采用粗铣、精铣工序，并将精磨工序安排在精加工大、小头孔之前，以便改善基面的平面度，提高
21、孔的加工精度，这种方法的生产率较高。以基面及小头孔定位，它用一个圆销（小头孔）。装夹工件铣两侧面至尺寸，保证对称（此对称平面为工艺用基准面）。146连杆主要孔的加工方法连杆大、小头孔的加工是连杆机械加工的重要工序，它的加工精度对连杆质量有较大的影响。小头孔是定位基面，在用作定位基面之前，它经过了钻、铰两道工序。钻时以小头孔外形定位，这样可以保证加工后的孔与外圆的同轴度误差较小。小头孔在钻、铰后，在金刚镗床上与大头孔同时精镗，达到IT6级公差等级，然后压入衬套，再以衬套内孔定位精镗大头孔。由于衬套的内孔与外圆存在同轴度误差，这种定位方法有可能使精镗后的衬套孔与大头孔的中心距超差。大头孔经过扩、粗
22、镗、精镗、金刚镗和珩磨达到IT6级公差等级。表面粗糙度RA为16M，大头孔的加工方法是在铣开工序后，将连杆与连杆体组合在一起，然后进行精镗大头孔的工序。这样，在铣开以后可能产生的变形，可以在最后精镗工序中得到修正，以保证孔的形状精度。连杆的螺栓孔经过钻、铰工序。加工时以大头端面、小头孔及大头一侧面定位。为了使两螺栓孔在两个互相垂直方向平行度保持在公差范围内，在扩和铰两个工步中用上下双导向套导向。从而达到所需要的技术要求。147连杆体与连杆盖的铣开工序剖分面（亦称结合面）的尺寸精度和位置精度由夹具本身的制造精度及对刀精度来保证。为了保证铣开后的剖分面的平面度不超过规定的公差003MM，并淮安信息
23、职业技术学院毕业设计论文6且剖分面与大头孔端面保证一定的垂直度，除夹具本身要保证精度外，锯片的安装精度的影响也很大。如果锯片的端面圆跳动不超过002MM,则铣开的剖分面能达到图纸的要求，否则可能超差。但剖分面本身的平面度、粗糙度对连杆盖、连杆体装配后的结合强度有较大的影响。因此，在剖分面铣开以后再经过磨削加工。15夹具使用应具备适应“一面一孔一凸台”的统一精基准。而大小头定位销是一次装夹中镗出，故须考虑“自为基准”情况，这时小头定位销应做成活动的，当连杆定位装夹后，再抽出定位销进行加工。保证螺栓孔与螺栓端面的垂直度。为此，精铣端面时，夹具可考虑重复定位情况，如采用夹具限制7个自由度（其是长圆柱
24、销限制4个，长菱形销限制2个）。长销定位目的就在于保证垂直度。但由于重复定位装御有困难，因此要求夹具制造精度较高，且采取一定措施，一方面长圆柱销削去一边，另一方面设计顶出工件的装置。16确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差161确定加工余量用查表法确定机械加工余量（根据机械加工工艺手册第一卷表3225表3226表3227）（1）、平面加工的工序余量（MM）单面加工方法单面余量经济精度工序尺寸表面粗糙度毛坯548125粗铣44IT123200043632000125精铣06IT10100004320036032则连杆两端面总的加工余量为A总21NIIA（A粗铣A精铣A粗磨A精磨）2（1506
25、0301）205505MM（2）、连杆铸造出来的总的厚度为H4305505055048MM162确定工序尺寸及其公差（根据机械制造技术基础课程设计指导教程表229表234）1）、大头孔各工序尺寸及其公差（锻造出来的大头孔为81MM）第一章柴油机连杆的加工工艺7工序名称工序基本余量工序经济精度工序尺寸极限尺寸表面粗糙度精镗04804600H810021/081804600H16粗镗2123000H806806123000H125扩孔578678612）、小头孔各工序尺寸及其公差（根据机械制造技术基础课程设计指导教程表229表230）工序名称工序基本余量工序经济精度工序尺寸最小极限尺寸表面粗糙度精
26、镗02803300H20200330016铰02905200H8198190520064钻钻至619330013H619330061912517各项加工数据的计算1、加工小头孔1钻小头孔选用钻床Z3080根据机械制造工艺设计手册表243841选取数据钻头直径D196MM切削速度V099M/S切削深度AP10MM进给量F012MM/R则主轴转速N1000V/D945R/MIN根据表3130按机床选取N1000R/MIN则实际钻削速度VDN/（100060）104M/S2铰小头孔选用钻床Z3080根据机械制造工艺设计手册表2481选取数据铰刀直径D30MM切削速度V022M/S切削深度AP010M
27、M进给量F08MM/R则主轴转速N1000V/D140R/MIN根据表3131按机床选取N200R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）032M/S2、铣大头两侧面选用铣床X62W淮安信息职业技术学院毕业设计论文8根据机械制造工艺设计手册表247788选取数据铣刀直径D20MM切削速度V064M/S铣刀齿数Z3切削深度AP25MMAF010MM/R则主轴转速N1000V/D611R/MIN根据表3174按机床选取N750R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）078M/S3、铣开连杆体和盖选用铣床X62W根据机械制造工艺设计手册表247990选取数据铣刀直径D63MM切削速度V
28、034M/S切削宽度AE3MM铣刀齿数Z24切削深度AP2MMAF0015MM/RD40MM则主轴转速N1000V/D103R/MIN根据表3174按机床选取N750R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）247M/S4粗锪连杆两螺栓底面选用钻床Z3025根据机械制造工艺设计手册表2467选取数据锪刀直径D28MM切削速度V02M/S锪刀齿数Z6切削深度AP3MM进给量F010MM/R则主轴转速N1000V/D509R/MIN根据表3130按机床选取N750R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）294M/S5铣15槽选用铣床X62W根据机械制造工艺设计手册表2490选取数据铣
29、刀直径D63MM切削速度V031M/S铣刀齿数Z24切削深度AP2MM切削宽度AE05MMAF002MM/R则主轴转速N1000V/D94R/MIN根据表3174按机床选取N100R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）033M/S6磨结合面选用磨床M7130根据机械制造工艺设计手册表24170选取数据砂轮直径D40MM切削速度V0330M/S切削深度AP01MM进给量FR00006MM/R则主轴转速N1000V/D157R/MIN根据表3148按机床选取N100R/MIN第一章柴油机连杆的加工工艺9则实际切削速度VDN/（100060）020M/S7、磨连杆盖结合面选用磨床M7350
30、根据机械制造工艺设计手册表24170选取数据砂轮直径D40MM切削速度V0330M/S切削深度AP01MM进给量FR00006MM/R则主轴转速N1000V/D157R/MIN根据表3148按机床选取N100R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）020M/S8钻铰螺栓孔选用钻床Z3025A钻铰螺栓孔根据机械制造工艺设计手册表2438（41）选取数据切削速度V099M/S切削深度AP5MM进给量F008MM/R钻头直径D118MM则主轴转速N1000V/D1910R/MIN根据表3130按机床选取N910R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）099M/SB）铰螺栓孔根据机械制
31、造工艺设计手册表2481选取数据铰刀直径D12MM切削速度V022M/S切削深度AP010MM进给量F02MM/R则主轴转速N1000V/D140R/MIN根据表3131按机床选取N200R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）0127M/S3从连杆盖上方给螺栓孔口倒角根据机械制造工艺设计手册表2467选取数据切削速度V02M/S切削深度AP3MM进给量F010MM/RZ8根据表3130按机床选取N750R/MIN9、粗镗大头孔选用镗床T618根据机械制造工艺设计手册表2466选取数据镗刀直径D806MM切削速度V016M/S进给量F030MM/R切削深度AP30MM则主轴转速N000
32、V/D47R/MIN根据表3141按机床选取N800R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）272M/S淮安信息职业技术学院毕业设计论文1010、大头孔两端倒角选用机床X62W根据机械制造工艺设计手册表2467选取数据切削速度V02M/S切削深度AP3MM进给量F010MM/RZ8根据表3130按机床选取N750R/MIN11、精磨大头两平面（先标记朝上）选用磨床M7130根据机械制造工艺设计手册表24170选取数据切削速度V0413M/S切削深度AP010MM进给量F0006MM/R12、精镗小头孔选用镗床T2115（2）根据机械制造工艺设计手册表2466选取数据镗刀直径D16MM切
33、削速度V318M/S进给量F010MM/R切削深度AP10MM根据表3139按机床选取N2000R/MIN13、精镗大头孔选用镗床T2115根据机械制造工艺设计手册表2466选取数据镗刀直径D654MM切削速度V020M/S进给量F02MM/R切削深度AP1MM根据表3139按机床选取N1000R/MIN14、小头孔两端倒角选用机床X62W根据机械制造工艺设计手册表2467选取数据切削速度V02M/S切削深度AP3MM进给量F010MM/RZ8根据表3130按机床选取N750R/MIN18连杆的检验连杆在机械加工中要进行中间检验，加工完毕后要进行最终检验，检验项目按图纸上的技术要求进行。181
34、检查主要表面的尺寸精度用量缸表，在大头孔内分三个断面测量其内径，每个断面测量两个方向，三个断面测量的最大值与最小值之差的一半即圆柱度。第一章柴油机连杆的加工工艺11182检验主要表面的位置精度其中大，小头孔轴心线在两个互相平行垂直的方向的平行度用专用量具进行检测。183连杆螺钉孔与结合面垂直度的检验制做专用垂直度检验心轴，其检测心轴直径公差，分三个尺寸段制做，配以不同公差的螺钉，检查其接触面积，一般在90以上为合格，或配用塞尺检测，塞尺厚度的一半为垂直度公差值。淮安信息职业技术学院毕业设计论文12第二章夹具设计13第二章夹具的设计21铣削分面夹具设计由连杆工作图可知，工件材料为T45010，年
35、产量20万件。根据设计任务的要求，需设计一套铣剖分面夹具，刀具为硬质合金端铣刀。211夹具的问题注意本夹具主要作来铣剖分面，剖分面与小头孔轴心线有尺寸精度要求，剖分面与螺栓孔有垂直度要求和剖分面的平面度要求。由于本工序是粗加工，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。212夹具设计1定位基准的选择由零件图可知，在铣剖分面之前，连杆的两个端面、小头孔及大头孔的两侧都已加工，且表面粗糙要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选198H8小头孔与连杆的端面为基准。连杆上盖以基面（无标记面）、凸台面及侧面定位，连杆体以基面和小头孔及侧面定位，均属于完全定位。2夹紧方案由于零件小，所以采用开口垫
36、圈的螺旋夹紧机构，装卸工件方便、迅速。3夹具体设计夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时，能承受一部分切削力。夹具体图如图夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。4切削力及夹紧力的计算切削力的计算，由组合机床（表724）得P24202250A2420222501902538N铣剖面夹具体图夹紧力的计算由机床夹具设计手册（表1225）得用扳手的六角螺母的夹紧力M12MM,P175MM，L140MM,作用力F70N，夹紧力W05380N淮安信息职业技术学院毕业设计14由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。定位误差的计算由加工工序知，加工面为连杆的剖分面
37、。剖分面对连接螺栓孔中心线有垂直度要求（垂直度允差008）；对连杆体小头孔有中心距19001要求；对剖分面有0025的平面度要求。所以本工序的工序基准连杆上盖为螺母座面，连杆体为小头孔中心线，其设计计算如下（1）确定定位销中心与大头孔中心的距离及其公差。此公差取工件相应尺寸的平均值，公差取相应公差的三分之一（通常取1/51/3）。故此尺寸为19030010。（2）确定定位销尺寸及公差本夹具的主要定位元件为一固定销，结构简单，但不便于更换。该定位销的基本尺寸取工件孔下限尺寸198。公差与本零件在工作时与其相配孔的尺寸与公差相同，即为19800120。（3）小头孔的确定考虑到配合间隙对加工要求中心
38、距19001影响很大，应选较紧的配合。另外小头孔的定位面较短，定位销有锥度导向，不致造成装工件困难。故确定小头定位孔的孔径为19803300。5定位误差分析对于连杆体剖分面中心距19001的要求，以19803300的中心线为定位基准，虽属“基准重合”，无基准不重合误差，但由于定位面与定位间存在间隙，造成的基准位置误差即为定位误差，其值为DWDDMIN0033001200045MMDW剖分面的定位误差D工件孔的直径公差D定位销的直径公差MIN孔和销的最小保证间隙此项中心距加工允差为02MM,因此工件在加工过程中能够保证加工精度要求。连杆上盖剖分面的尺寸要求，螺母座面（工艺基准）为加工面的工序基准
39、，同时亦为第一定位基准，对加工剖分面来说，它与工序基准的距离及相应的平行度误差只取决于基准在夹具中位置。因为工序基准同时为定位基准，即基准重合，没有基准不重合误差。基准位置误差为零。所以对加工剖分面来说，定位误差为零。即当基准重合时，造成加工表面定位误差的原因是定位基准的基准位置误差。第二章夹具设计1522专用夹具的设计221精铣连杆两端面的夹具设计连杆端面是整个连杆加工过程的主要定位基准,应首先加工出来。由零件图可知,连杆大小头端面厚度的基本尺寸是相同的,但其精度要求不同。若在铣大小头端面时,也按不同的要求加工,会增加夹具制造与机床调整的复杂性。故在加工中使大小头端面处在同一平面上,简化了后
40、续工序的夹具结构,减少了机床的调整工作。222铣床夹具定位方案的确定根据六点定位原理,对本道工序的加工定位采用完全定位。其中,选用连杆的大小头孔端面作为主要定位基准,使零件的支承面积大,定位稳定,装夹方便。同时也符合精基准选择时应注意的基准重合原则。这个面定位共消除了3个自由度。再次,选用连杆大、小头孔上下顶面作为第二定位基准,压紧定位不仅便于在加工过程中实现基准统一,而且装夹方便,端面与大头孔中心线的垂直度要求也能很好的保证,两端面的距离要求在加工中实现基准重合,从而减少加工误差。另外,采用互为基准反复加工的办法,对连杆的两个端面进行加工。在定位元件的选择上,为满足六个自由度完全定位要求,分
41、别对三个定位元件进行设计（1）首先在第一定位面,考虑到夹具加工性及夹具在使用过程中出现的磨损,故采用圆形支承板进行定位。支承板用螺钉安装在夹具底板上,然后再加工支承板面，保证与机床的平行度要求。支撑板不但可以很容易地保证支承面对夹具底板面的平行度,而且这样磨损后还可以替换降低夹具的制造费用。（2）其次在第二定位面,为消除两个自由度,故采用固定V形块和活动V形块进行定位。以消除最后一个自由度。具体请见图4。淮安信息职业技术学院毕业设计16图4定位图223铣床夹具的夹紧机构的确定夹紧装置是夹具的重要组成部分。因此在夹具设计过程中,必须保证定位时获得的正确位置,并使夹紧可靠,适当,操作方便安全。而且
42、结构力求简单,紧凑,并尽可能地多采用标准件。根据夹紧力的作用方向应有利于工件准确定位的原则,在铣削侧面时,为保证端面与大头孔中心线的垂直度要求,故将夹紧力作用方向定在与定位销中心线相垂直的方向上。这个方向与工件刚度最大的方向也相一致,使工件减少变形。为了适合大批生产的要求，所以本设计采用了气动夹紧机构，而且采用两个一起加工，既满足了大批量生产的要求，而且操作方便，又节省了时间提高了生产率。224铣床夹具对刀装置的确定对刀装置用以确定夹具相对于刀具的位置。铣床夹具的对刀装置主要由对刀块和塞尺构成。本道工序是铣平面,故采用用于加工平面的高度对刀块。225铣床夹具的结构分析根据工件,定位元件,夹紧装
43、置和对刀块在总体上的配置来确定夹具体的外形尺寸。夹具体上安装有平面定位元件两个支承板，每个支承板分为三段以便屑。,固定V形块、活动V形块和圆形平面对刀块。三者组合共同作为该夹具的定位元件对于支承板和对刀块都有较高的尺寸和位置精度要求其中,支承板第二章夹具设计17与工件接触的平面与夹具体底座平行。所有的支承板与夹具体都采用普通螺丝钉进行联接，一旦支承板受磨损，可拆换。至于活动V形块，因在加工过程中它必须要沿着工件长度方向左右移动。为了保证夹紧后良好的对中性，故在夹具体上沿着V形块的两侧安装了两块移动导向板。导向板与工件接触的内表面与夹具横向轴线应保持较高的平行度。导向板的定位采用圆柱销。夹紧结构
44、也较为方便，采用汽缸推动夹紧机构，当工件被放在夹具体的支承板平面上后，通过气动装置，推动压板，压板在推动活动V形块，沿着导向面夹紧工件。在工件加工过程结束后,气压降低，压板在弹簧的拉力下后退，然后就可以取下工件，在装夹下个零件。因为该铣床夹具要承受较大的切削力，因此要有足够的稳定性。为此通过两个定位键与铣床工作台的T形槽相配合来确定夹具在机床上的方位。上图中定位键与夹具体的配合采用H7/H6。另外在该夹具体的两头设有耳座，可通过螺栓将夹具牢固地紧固在机床的工作台上。V形块设计如下V形块是两个定位平面间具有一定夹角的一种定位元件。V形块工作面间夹角常取60、90和120，此时采用应用最多的是90
45、角。V形块结构尺寸主要根据工件定位基准直径来确定，并应确定定位高度T。因为当V形块加工完毕后需将心轴放在V形块上，安尺寸T综合检验V形块的加工精度。当60时THD0867N；当90时TH0707D05N；当120时TH0578D0289N；式中HV形块高度；D工件定位基准直径；NV形块定位部分宽度，该尺寸可供划线和粗加工时使用。下面是此夹具所用到的V形块尺寸DNT数量47525490275111381202夹具设计的结构如图5所示淮安信息职业技术学院毕业设计18图5夹具图第三章总结与展望19第三章总结与展望本文以机械制造工艺学为基础，重点讨论柴油机连杆机械加工方面的工艺问题，力求通过所掌握的有
46、关机械制造工艺的基本理论知识，学会分析连杆机械加工过程中产生误差的原因，对具体的工艺问题进行分析，并能提出改进质量、提高效率、降低成本的工艺途径。通过研究和分析得出以下结论1选择连杆的粗基准时，要保证大小端孔及两端面在后序余量的均匀性以及加工后这些部位对杆身的对称度，在选择工装结构方案时必须考虑。2连杆加工的精基准要遵循“基准统一”和“基准重合”的原则，一般将一侧端面、小端孔和大端一侧面作为大多数工序的定位精基准。3在选择连杆的定位基准的同时，必须正确确定夹紧力的方向和着力点，注意防止连杆的夹紧变形和转动，本着“点对点“原则，不允许在杆部夹紧。4连杆的各种表面加工方法的选择，应主要根据加工面的
47、结构形状、尺寸大小、精度、表面粗糙度以及生产类型，从生产实践出发，并参考有关各种表面加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度等资料来初步确定的。加工方法选定之后，就可进一步确定该表面须经过几次加工才能最终达到要求。因为这些表面的加工精度和表面粗糙度要求较严，往往要经过粗加工半精加工精加工细加工等几个阶段。在安排机械加工工艺过程时，应尽量将连杆上的这些重要表面的粗、精加工分开进行。我们在选择加工方法和确定工艺流程时可以将国内外同行的经验与自身的特点结合起来加以综合考虑。5为了避免出现偏差而产生废品，在大批量生产时，应该以根据前人长期生产实践和试验研究所积累的经验而制定的推荐表格规范为基础，并结合实
48、际加工情况进行修订来确定加工余量。6确定原始基准与设计基准不重合情况的工序尺寸比较复杂，工序尺寸须用尺寸链原理，经尺寸换算得出。7影响镗孔质量的因素有很多。刚性不足的镗杆在切削力的作用下会产生较大的挠曲变形；采用镗杆进给时，在镗杆不断伸长过程中，由于切削力的作用，镗杆的挠度不断增大，镗杆刚性逐渐下降连杆大小端孔的粗加工时，切削余量大，会产生大量的切削热，而冷却过程各部位变形量不均；连杆大小端孔在锻造后的冷却收缩过程，大小端孔各层的冷却速度也不均匀；连杆孔在加工过程中存在弹淮安信息职业技术学院毕业设计20性变形；在镗孔过程中因各种因素而引起振动等。这种分析会指导我们采取针对性的措施尽可能减小这些
49、因素对镗孔质量产生的影响。8胀断工艺是连杆加工工艺的发展方向。由于一次性投资、产品开发、毛坯材料国产化等因素，目前在国内大功率卡车连杆方面，胀断工艺尚属空白，但该项技术在欧美等国的应用日趋广泛。胀断工艺不但缩短了连杆加工的工艺流程，同时可显著提高生产效率，降低生产成本，增加经济效益。_致谢21致谢首先衷心感谢朱绍胜老师，论文的选题、研究的方向和设计内容都得到朱老师的精心指导与热情的帮助。朱老师严谨细致的作风，丰富的理论知识给了我很深的启迪，使我受益匪浅。我的论文是在你悉心指导和严格要求下完成的，我的每一点进步和提高都得益于教授你的指导、鼓励、影响和支持；同时也使我在思维方法、工作作风以及学习态度方面得到进步。感谢所有关心和帮助过我的老师们、同学们参考文献22参考文献1机械制造工艺学郑本修主编机械工业出版社，2先进制造技术王隆太主编机械工业出版社3机械制造工程专业英语章跃主编机械工业出版社4机械制造工艺设计简明手册李益民主编机械工业出版社5机械设计基础扬可桢程光蕴主编高等教育出版社6机床夹具设计肖继德陈宁平主编机械工业出版社7机械制造工艺与机床夹具兰建设主编机械工业出版社
