連桿蓋機械課程設(shè)計工藝說明書_(1)

目錄 第一章 連桿 蓋 的加工工藝 1.1 連桿 蓋 的用途及其特點 . 2 1.2 連桿 蓋 的的材料及毛坯制造 . 2 1.3 連桿 蓋 的加工工藝過程 . 3 1.4 連桿 蓋 的加工工藝過程分析 . 3 1.4.1 定位基準(zhǔn)的選擇 . 4 1.4.2 加工階段的劃分和加工順序的安排 . 4 1.4.3 確定合理的夾緊方法 . 4 1.4.4 連桿 蓋 主要面的加工方法 . 4 1.4.5 連桿 蓋 主要孔的加工方法 . 4 1.4.6 連桿蓋的銑開工序 . 5 1.5夾具使用 與設(shè)計 . 5 1.6 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 . 5 1.6.1 確定加工余量 . 5 1.6.2 確定工序尺寸及其公差 . 6 1.7 各項加工數(shù)據(jù)的計算 . 6 1.8 連桿的檢驗 . 8 1.8.1 檢查主要表面的尺寸精度 . 8 1.8.2 檢驗主要表面的位置精度 . 8 第二章 工裝設(shè)計 . 9 2.1 銑削夾具設(shè)計 . 9 2.1.1 夾具的問題注意 . 9 2.1.2 夾具設(shè)計 . 9 2.2 銑槽 夾具 設(shè)計 . 10 2.2.1 夾具的注意問題 . 10 2.2.2 夾具設(shè)計 . 10 參考文獻 : . 12 第一章 連桿蓋的加工工藝 1.1 連桿蓋的用途及其特點 連桿蓋主要和連桿組合成一體，作為組合機件來使用，連桿是發(fā)動機中的主要傳動部件之一，它在柴油機中，把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅(qū)動而帶動活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿在工作中承受著急劇變化的動載荷。連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。連桿體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。連桿蓋是其中一個重要的部分，為了減少磨損和便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦有鋼質(zhì)的底，底的內(nèi)表面澆有一層耐磨巴氏合金軸瓦金屬。連桿蓋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(shù)主要有 5 個：（ 1）連桿蓋的圓柱度，粗糙度；（ 2）兩個 12.5 孔中心距尺寸精度；（ 3）平面臺的尺寸精度，粗糙度等 1.2 連桿蓋的的材料及毛坯制造 連桿蓋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。近年來也有采用球墨鑄鐵的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料損耗少，成本低。隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應(yīng)用，使粉末冶金件的密度和強度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個很有發(fā)展前途的制 造方法。 連桿蓋毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)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，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)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(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)，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(shè)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。總之，毛坯的種類和制造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。 1.3 連桿蓋的加工工藝過程 由上述技術(shù)條件的分析可知，連桿蓋的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，但是連桿蓋的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給連桿的機械加工帶來了很多困難，必須充分的重視。 (連桿蓋機械加工工藝過程見加工工藝卡片 ) 連桿蓋的主要加工表面為 81 頭孔和兩端面及長為 22mm的平面，較重要的加工為 12.5 孔，及 94mm的槽，還有 81 圓孔內(nèi)德槽。 連桿的機械加工路線是圍繞著主要表面的加工來安排的。連桿的加工路線按連桿的分合可分為三個階段：第一階段為連桿體和蓋切開之前的加工；第二階段為連桿體和蓋切開后的加工；第三階段為連桿體和蓋合裝后的加工。第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準(zhǔn)備精基準(zhǔn)（端面、小頭孔和大頭外側(cè)面）；第二階段主要是加工除精基準(zhǔn)以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工，為合裝做準(zhǔn)備的螺栓孔和結(jié)合面的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第三階段則主要是最終保證連桿各項技術(shù)要求的加工，包括連桿合裝后大頭孔的半精加 工和端面的精加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前后來分，合裝之前的工藝路線屬主要表面的粗加工階段，合裝之后的工藝路線則為主要表面的半精加工、精加工階段。 1.4 連桿蓋的加工工藝過程分析 1.4.1 定位基準(zhǔn)的選擇 在連桿蓋機械加工工藝過程中，首先以 101 的外圓表面為粗基準(zhǔn)，加工前后端面，為后續(xù)加工提供基準(zhǔn)，這是由于端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，之后加工邊緣的上下平面，也為后續(xù)的工藝提供精基準(zhǔn)，這樣整工序加工過程中就主要以這樣兩個精基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，把基準(zhǔn)統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。 為了不斷改善基面的精 度，基面的加工與主要表面的加工要適當(dāng)配合：即在粗加孔時，粗銑端面，在精鏜孔前，精銑端面。 在第一道工序中，工件的各個表面都是毛坯表面，定位和夾緊的條件都較差，而加工余量和切削力都較大，如果再遇上工件本身的剛性差，則對加 工精度會有很大影響。因此，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對于整個工藝過程的加工精度常有深遠的影響。在連桿蓋加工工藝路線中，在精加工主要表面前，先粗銑兩個端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此，粗銑就是關(guān)鍵工序。在粗銑中工件如何定位呢？一個方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，粗銑一 個端面后，翻身以銑好的面定位，銑另一個毛坯面。但是由于毛坯面不平整，連桿的剛性差，定位夾緊時工件可能變形，粗銑后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢復(fù)變形，影響后續(xù)工序的定位精度。另一方面是以連桿蓋的對稱面定位。這種定位方法使工件在夾緊時的變形較小，同時可以銑工件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度較好的平面。同時，由于是以對稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。 1.4.2 加工階段的劃分和加工順序的安排 由于連桿蓋本身的剛性差，切削加工時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，易產(chǎn)生變形。因此，在安排工藝過程時，應(yīng) 把各主要表面的的粗，精加工工序分開。這樣，粗加工產(chǎn)生的變形就可以在半精加工中得到修；半精加工中產(chǎn)生的形變可以在精加工中得到修正，最終達到零件的技術(shù)要求。 工序安排上先加工定位基準(zhǔn)，如端面加工的銑，然后再加工孔，符合符合先面后孔的加工工序安裝原則。 連桿蓋工藝加工過程可分為以下幾個方面： 1）粗加工階段 粗加工階段也是連桿體和連桿蓋合之前的加工階段：基準(zhǔn)面的加工，包括輔助基準(zhǔn)面加工。 2）半精加工階段 半精加工階段也是連桿蓋進一步加工階段，為精加工階段準(zhǔn)備。 3）精加工階段 精加工階段主要是最終保證連 桿蓋的尺寸精度，加工精度，形狀精度，以達到圖紙的要求。 1.4.3 確定合理的夾緊方法 既然連桿蓋是一個剛性比較差的工件，就應(yīng)該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形，以影響加工精度。在夾具體的設(shè)計中必須注意夾緊力通過工件直接作用在定位元件上，可避免工件產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。 1.4.4 連桿主要面的加工方法 采用粗銑、精銑工序，并將精磨工序安排在精加工大、小頭孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度，這種方法的生產(chǎn)率較高。以保證精度要求。 1.4.5 連桿蓋主要孔的加工方法 連桿蓋孔的加工是連桿機械加工的重要工序，它的加工精度對連桿質(zhì)量有較大的影響。 大頭孔經(jīng)過擴、粗鏜、精鏜、金剛鏜和珩磨達到 IT6 級公差等級。表面粗糙度 Ra 為 1.6 m，大頭孔的加工方法是在銑開工序后，將連桿與連桿體組合在一起，然后進行精鏜大頭孔的工序。這樣，在銑開以后可能產(chǎn)生的變形，可以在最后精鏜工序中得到修正，以保證孔的形狀精度。 1.4.6 連桿蓋的銑削工序 剖分面（亦稱結(jié)合面）的尺寸精度和位置精度由夾具本身的制造精度及對刀精度來保證。為了保證銑開后的剖分面的平面度不超過規(guī)定的公 差 0.03mm ，并且剖分面與大頭孔端面保證一定的垂直度，除夾具本身要保證精度外，鋸片的安裝精度的影響也很大。如果鋸片的端面圓跳動不超過 0.02 mm,則銑開的剖分面能達到圖紙的要求，否則可能超差。但剖分面本身的平面度、粗糙度對連桿蓋、連桿體裝配后的結(jié)合強度有較大的影響。 1.5 夾具使用及設(shè)計 應(yīng)具備適應(yīng)“一面一孔一凸臺”的統(tǒng)一精基準(zhǔn)。注意定位夾具過程中的過約束，欠約束等影響加工的原因。 1.6 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 1.6.1 確定加工余量 用查表法確定機械加工余量： （根據(jù)機械加工工藝手冊第一卷 表 3.2 25 表 3.2 26 表 3.2 27） （ 1）、平面加工的工序余量（ mm） 單面加工方法 單面余量 經(jīng)濟精度 工序尺寸 表面粗糙度 毛坯 3 43.6 12.5 粗銑 4.4 IT12( ) 43.6( ) 12.5 精銑 0.6 IT10( ) 43( ) 3.2 則連桿兩端面總的加工余量為： 320.00 320.00100.00 .20.036.0A 總 = =（ A 粗銑 +A 精銑 +A 粗磨 +A 精磨 ） 2 =（ 1.5+0.6+0.3+0.1） 2 = mm （ 2）、連桿蓋鑄造出來的總的厚度為 H=43+0.5=43.5mm 1.6.2 確定工序尺寸及其公差 （根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程 表 2 29 表 2 34） 1）、大頭孔各工序尺寸及其公差（鍛造出來的大頭孔為 81 mm） 工序名稱 工序基本余量 工序經(jīng)濟 精度 工序尺寸 極限尺寸 表面粗糙度 精鏜 0.4 73.6 73.6 1.6 粗鏜 2 71.6 71.6 12.5 擴孔 5 70.6 70.6 1.7 各項加工數(shù)據(jù)的計算 1 、銑大頭兩側(cè)面 選用銑床 X62W 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.4 77(88)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑 D = 20 mm 切削速度 V = 0.64 m/s 銑刀齒數(shù) Z = 3 切削深度 ap = 2.5 mm af = 0.10 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 611 r/min 根據(jù)表 3.1 74 按機床選取 n=750 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（ 1000 60） = 0.78 m/s 2 、銑開連桿體和蓋 選用銑床 X62W 21ni iA0 55.05)(8 046.00H )(8 046.00H)(12 30.00H )(12 30.00H )1(根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.4 79(90)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑 D = 63 mm 切削速度 V = 0.34 m/s 切削寬度 ae = 3 mm 銑刀齒數(shù) Z = 24 切削深度 ap = 2 mm af = 0.015 mm/r d = 40 mm 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 103 r/min 根據(jù)表 3.1 74 按機床選取 n=750 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（ 1000 60） = 2.47 m/s 3 銑 15 槽 選用銑床 X62W 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.4 90 選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑 D = 63 mm 切削速度 V = 0.31 m/s 銑刀齒數(shù) Z = 24 切削深度 ap = 2 mm 切削寬度 ae = 0.5 mm af = 0.02 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 94 r/min 根據(jù)表 3.1 74 按機床選取 n=100 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（ 1000 60） = 0.33 m/s 4、磨連桿蓋結(jié)合面 選用磨床 M7350 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.4 170 選取數(shù)據(jù) 砂輪直徑 D = 40 mm 切削速度 V = 0.330 m/s 切削深度 ap = 0.1 mm 進給量 fr0 = 0.006 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 157 r/min 根據(jù)表 3.1 48 按機床選取 n = 100 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（ 1000 60） = 0.20 m/s 5 鉆 鉸 12.5 孔 選用鉆床 Z3025 a)鉆 鉸 螺栓孔 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.4 38（ 41）選取數(shù)據(jù) 切削速度 V = 0.99 m/s 切削深度 ap = 5 mm 進給量 f = 0.08 mm/r 鉆頭直徑 D = 11.8 mm 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 1910 r/min 根據(jù)表 3.1 30 按機床選取 n = 910 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（ 1000 60） = 0.99 m/s b）鉸螺栓孔 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.4 81 選取數(shù)據(jù) 鉸刀直徑 D = 12 mm 切削速度 V = 0.22 m/s 切削深度 ap = 0.10 mm 進給量 f = 0.2 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 140 r/min 根據(jù)表 3.1 31 按機床選取 n = 200 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（ 1000 60） = 0.127 m/s (3) 從連桿蓋上方 給螺栓孔口倒角 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.4 67 選取數(shù)據(jù) 切削速度 V = 0.2 m/s 切削深度 ap = 3 mm 進給量 f = 0.10 mm/r Z = 8 根據(jù)表 3.1 30 按機床選取 n = 750 r/min 6、粗鏜大頭孔 選用鏜床 T618 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.4 66 選取數(shù)據(jù) 鏜 刀直徑 D = 80.6 mm 切削速度 V = 0.16 m/s 進給量 f = 0.30 mm/r 切削深度 ap = 3.0 mm 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 000v/ D = 47 r/min 根據(jù)表 3.1 41 按機床選取 n = 800 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（ 1000 60） = 2.72 m/s 7 、大頭孔兩端倒角 選用機床 X62W 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.4 67 選取數(shù)據(jù) 切削速度 V = 0.2 m/s 切削深度 ap = 3 mm 進給量 f = 0.10 mm/r Z = 8 根據(jù)表 3.1 30 按機床選取 n = 750 r/min 8、精磨大頭兩平面（先標(biāo)記朝上） 選用磨床 M7130 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.4 170 選取數(shù)據(jù) 切削速度 V = 0.413 m/s 切削深度 ap = 0.10 mm 進給量 f = 0.006 mm/r 13 、精鏜大頭孔 選用鏜床 T2115 根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表 2.4 66 選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑 D = 65.4 mm 切削速度 V = 0.20 m/s 進給量 f = 0.2 mm/r 切削深度 ap = 1 mm 根據(jù)表 3.1 39 按機床選取 n = 1000 r/min 1.8 連桿蓋的檢驗 連桿在蓋機械加工中要進行中間檢驗，加工完畢后要進行最終檢驗，檢驗項目按圖紙上的技術(shù)要求進行。 1.8.1 檢查主要表面的尺寸精度 用量缸表，在大頭孔內(nèi)分三個斷面測量其內(nèi)徑，每個斷面測量兩個方向，三個斷面測量的最大值與最小值之差的一半即圓柱度。 1.8.2 檢 驗 主要表面的位置精度 孔軸心線在兩個互相平行垂直的方向的平行度用專用量具進行檢測。 第二章 工裝設(shè)計 2.1 銑削分面夾具設(shè)計 由連桿工作圖可知，工件材料為 T450-10，年產(chǎn)量 20 萬件。根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，需設(shè)計一套銑剖分面夾具，刀具為硬質(zhì)合金端銑刀。 2.1.1 夾具的問題注意 本夾具主要作來銑剖分面，剖分面與孔軸心線有尺寸精度要求，剖分面與12.5 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，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。 2.1.2 夾具設(shè)計 1) 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，在銑剖分面之前，連桿的兩個端面及孔都已加工，且表面粗糙要求較高。為了使定位誤差為零，按基準(zhǔn)重合原則連桿上蓋以基面（無標(biāo)記面）、凸臺面及側(cè)面定位。 2) 夾緊方案 由于零件小，所以 采用壓板壓緊機構(gòu)，裝卸工件方便、迅速。 3) 夾具體設(shè)計 夾具體的作用是將定位、夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時，能承受一部分切削力。 夾具體為鑄造件，安裝穩(wěn)定，剛度好，但制造周期較長。 4) 切削力及夾緊力的計算 切削力的計算：，由組合機床（表 7-24）得： P= = =1902.538N 夾緊力的計算：由機床夾具設(shè)計手冊（表 1-2-25）得： 用扳手的六角螺母的夾緊力： M=12mm, P=1.75mm， L=140mm,作用力：F=70N，夾緊力： W0=5380N 由于夾緊力大于切削力，即本夾具可安全使用。 5) 定位誤差分析 雖屬“基準(zhǔn)重合”，無基準(zhǔn)不重合誤差，但由于定位面與定位元件存在間隙造成基準(zhǔn)位置誤差即為定位誤差，其值為 Dw= D+ d+ min =0.033+0.012+0 =0.045 mm Dw剖分面的定位誤差 D工件孔的直徑公差 d定位銷的直徑公差 min孔和銷的最小保證間隙 2.2 銑槽夾具設(shè)計