汽車制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿設(shè)計(jì)說明書

1、廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院汽車制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書課題： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 二 年 月汽車制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)和工作要求等）發(fā)動(dòng)機(jī)連桿零件的年產(chǎn)量為30000件，選發(fā)動(dòng)機(jī)連桿作為本次課程設(shè)計(jì)的機(jī)械加工工藝規(guī)程制定的零件。在教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成發(fā)動(dòng)機(jī)連桿零件的工藝路線制訂以及該零件指定工序的專用機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)。在對(duì)零件進(jìn)行技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，合理制定零件機(jī)械加工工藝路線，決定其加工表面的加工方法及其工藝過程，工序的組成、數(shù)目及其工序順序；根據(jù)零件的加工要求，設(shè)計(jì)出能保證加工質(zhì)量、一定生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)型號(hào)的專用機(jī)床夾具的方法；同時(shí)

2、編寫設(shè)計(jì)說明書，作為設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)中考慮問題、計(jì)算過程和記錄設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的依據(jù)；學(xué)會(huì)正確使用設(shè)計(jì)資料、圖冊(cè)、手冊(cè)等。2對(duì)課程設(shè)計(jì)成果的要求（包括圖表、實(shí)物等硬件要求）繪制產(chǎn)品零件圖 1張，編制機(jī)械加工工藝規(guī)程（含工藝過程卡片和工序卡片）1套；繪制夾具設(shè)計(jì)裝配圖 1 張；編寫設(shè)計(jì)說明書1份（內(nèi)容包括工藝規(guī)程、夾具）。3課程設(shè)計(jì)（兩周）工作進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)起 止 日 期工 作 內(nèi) 容111月14日收集資料、熟悉工藝設(shè)計(jì)的過程211月15日零件圖的分析、繪制311月16日-11月18日機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定、工序卡的填寫411月21日-11月23日指定工序?qū)Ｓ脵C(jī)床夾具的設(shè)計(jì)、繪圖511月24日-11月25日整

3、理設(shè)計(jì)說明書、答辯目 錄序言 1一、生產(chǎn)綱領(lǐng)及零件說明 2二、材料與毛坯 3三、連桿的技術(shù)要求 4四、加工工藝路線 5五、指定工序加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差 6六、指定工序切削用量和工時(shí)定額 6七、指定工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計(jì) 7參考文獻(xiàn) 9序 言  汽車制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)習(xí)完大學(xué)階段的汽車類基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課程之后的一個(gè)綜合的課程設(shè)計(jì)，它是將設(shè)計(jì)和制造知識(shí)有機(jī)的結(jié)合，并融合現(xiàn)階段汽車制造業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況和較先進(jìn)成熟的制造技術(shù)的應(yīng)用，而進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，通過本課程的訓(xùn)練，將有助于我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，并為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)以及今后的工作打下一定的基礎(chǔ)。對(duì)于

4、本人來說，希望能通過本次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)將所學(xué)理論知識(shí)和工藝課程實(shí)習(xí)所得的實(shí)踐知識(shí)結(jié)合起來，并應(yīng)用于解決實(shí)際問題之中，從而鍛煉自己分析問題和解決問題的能力；同時(shí)，又希望能超越目前工廠的實(shí)際生產(chǎn)工藝，而將有利于加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率提高的新技術(shù)和新工藝應(yīng)用到機(jī)器零件的制造中，為改善我國的汽車制造業(yè)相對(duì)落后的局面探索可能的途徑。但由于所學(xué)知識(shí)和實(shí)踐的時(shí)間以及深度有限，本設(shè)計(jì)中會(huì)有許多不足，希望各位老師能給予指正。一生產(chǎn)綱領(lǐng)及零件說明1. 生產(chǎn)綱領(lǐng)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿零件，年產(chǎn)量為30000件，現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于輕型機(jī)械，根據(jù)生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系查閱參考文獻(xiàn)，確定其生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。大批量生產(chǎn)的工藝特

5、征：（1）零件的互換性：具有廣泛的互換性，少數(shù)裝配精度較高處，采用分組裝配法和調(diào)整法。毛坯的制造方法和加工余：廣泛采用金屬模機(jī)器造型，模鍛或其他商效方法。毛坯精度高，加工余量小。（2）機(jī)床設(shè)備及其布置形式：廣泛采用商效專用機(jī)床及自動(dòng)機(jī)床，按流水線和自動(dòng)排列設(shè)備。（3）工藝裝備：廣泛采用高效夾具，復(fù)合刀具，專用量具或自動(dòng)檢驗(yàn)裝置，靠調(diào)整法達(dá)到精度要求。（4）對(duì)工人的技術(shù)要求：對(duì)調(diào)整工的技術(shù)水平要求高，對(duì)操作工的技術(shù)水平要求較低。（5）工藝文件：有工藝過程卡或工序卡，關(guān)鍵工序要調(diào)整卡和檢驗(yàn)卡。（6）成本：較低。（7）生產(chǎn)率：高。2. 零件說明連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一，它把作用于活塞頂面

6、的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)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(dòng)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。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。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，可以用來補(bǔ)償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時(shí)便于在磨損后進(jìn)行修理和更換。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，連桿除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)盡量減小連桿自身的質(zhì)量，以減小慣性力的作

7、用。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，同一發(fā)動(dòng)機(jī)中各連桿的質(zhì)量不能相差太大?？紤]到裝夾、安放、搬運(yùn)等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。 零件要求總結(jié)：足夠的強(qiáng)度，剛度，較好的抗沖擊能力，盡量小的自身質(zhì)量。二連桿的材料和毛坯鍛壓件是汽車零件制造業(yè)中常用的一種毛坯。它是材料塑性變形的結(jié)果，因此晶粒較細(xì)，力學(xué)性能較好，強(qiáng)度較高，耐沖擊性、抗疲勞性好。模鍛是制造鍛壓件的一種方法，模鍛有生產(chǎn)效率高，模鍛件尺寸相對(duì)精確，加工余量小，節(jié)省材料，操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。適合大批量生產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，有效降低成本，但需要較大的鍛造設(shè)備。由于零件是大批量生產(chǎn)故選用模鍛制造連桿毛坯。連桿的材料選用35crmo。35

8、crmo是中淬透性調(diào)制鋼，其主要化學(xué)成分為：0.320.40%c, 0.400.70%mn, 0.200.40%si, 0.801.10%cr, 0.150.25%mo。35crmo的淬透性較好，調(diào)質(zhì)后綜合力學(xué)性能較好，能夠承受較大載荷，還能承受一定的沖擊。毛坯的與零件的綜合生產(chǎn)工序：1.下料。2.鍛造：使用模鍛鍛造零件毛坯，毛坯的各個(gè)加工面的余量為4mm3.退火：使用低溫退火，消除鍛造時(shí)的殘余應(yīng)力，降低硬度改善切削性能。減輕淬火時(shí)變形開裂的傾向?yàn)樽罱K熱處理做準(zhǔn)備。把毛坯隨爐緩慢(100150/h)加熱到500650,保溫一段時(shí)間后隨爐緩慢(50100/h)冷卻到200300。4.粗機(jī)加工。5

9、.調(diào)制處理：把毛坯加熱到850左右保溫，然后放入油中冷卻淬火。再采用500650的高溫回火處理。6.精機(jī)加工。三連桿的技術(shù)要求1.連桿的小頭孔的尺寸公差不低于it7，表面粗糙度ra<0.80um，圓柱度公差等級(jí)不低于7級(jí)。2.連桿大頭孔公差等級(jí)為it6，表面粗糙度ra應(yīng)不大于0.8m；圓柱度公差等級(jí)不低于6級(jí)。3連桿小頭孔對(duì)大頭孔軸線的平行度：在大、小頭孔軸所決定的平面的平行方向上，平行度公差值不應(yīng)大于100：0.03；垂直于上述平面的方向上，平行度公差應(yīng)不大于100：0.06。4.連桿大、小頭孔中心距的極限偏差通常為±0.05mm；連桿大頭兩端面對(duì)連桿大頭孔軸線的垂直度公差不

10、低于8級(jí)。兩端面表面粗糙度ra值不大于1.25um。5.在前面已經(jīng)說過，連桿在工作過程中受到急劇的動(dòng)載荷的作用。這一動(dòng)載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個(gè)螺栓及螺母上。因此除了對(duì)螺栓及螺母要提出高的技術(shù)要求外，對(duì)于安裝這兩個(gè)動(dòng)力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。規(guī)定：螺栓孔按it8級(jí)公差等級(jí)和表面粗糙度ra應(yīng)不大于6.3m加工；6.在連桿受動(dòng)載荷時(shí)，對(duì)口面的歪斜使連桿蓋及連桿體沿著剖分面產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)位，影響到曲軸的連桿軸頸和軸瓦結(jié)合不良，從而產(chǎn)生不均勻磨損。結(jié)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(duì)于本連桿，要求結(jié)合面的平面度的公差為0.

11、025 mm。四連桿的機(jī)械加工工藝路線以及加工設(shè)備與工藝裝備（表1）工序號(hào)工序名機(jī)床刀具夾具類型01粗銑大頭，小頭兩端面立式銑床x5020100硬質(zhì)合金面銑刀自定心虎鉗02精銑大頭，小頭兩端面數(shù)控立式銑床xk501210高速鋼立銑刀自定心虎鉗03銑開連桿體與連桿蓋立式銑床x5020細(xì)牙鋸片銑刀自定心虎鉗04粗銑，半精銑、精銑接合面數(shù)控立式銑床xk5012100硬質(zhì)合金面銑刀自定心虎鉗05鉆螺栓孔搖臂鉆床z3050×16/26莫氏錐柄麻花鉆平口虎鉗05鉸螺栓孔搖臂鉆床z3050×16/28直柄機(jī)用鉸刀平口虎鉗06鉆小頭孔搖臂鉆床z3050×16/215莫氏錐柄麻花鉆

12、平口虎鉗07擴(kuò)小頭孔搖臂鉆床z3050×16/230,40硬質(zhì)合金錐柄擴(kuò)孔鉆平口虎鉗08粗鏜小頭孔臥式鏜床t612l40硬質(zhì)合金通單刃鏜刀專用夾具09半精鏜大頭孔臥式鏜床t612l60硬質(zhì)合金普通單刃鏜刀專用夾具10調(diào)制處理11精磨小頭孔數(shù)控內(nèi)圓磨床mk2110珩磨條電永磁吸盤12精磨大頭孔數(shù)控內(nèi)圓磨床mk2110珩磨條電永磁吸盤13鎖口槽加工數(shù)控立式銑床xk5012成型銑刀自定心虎鉗14鉆小頭油孔搖臂鉆床z3050×16/212莫氏錐柄麻花鉆平口虎鉗15清潔，去毛刺16終檢五. 小頭孔粗鏜工序的相關(guān)加工余量，工序尺寸和公差（根據(jù)文獻(xiàn)3切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)表8-21）工序前

13、尺寸 40 mm小頭孔標(biāo)注尺寸 43+0.027 mm加工余量 2 mm加工公差 工序尺寸 42 mm六小頭孔粗鏜工序的切削用量和工時(shí)定額（根據(jù)文獻(xiàn)4實(shí)用機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表8-15,8-25）背吃刀量ap =2 mm切削速度v = 0.46 m/s進(jìn)給量f = 0.20 mm/r 工額定時(shí)：主軸轉(zhuǎn)速 按機(jī)床選取 n = 800r/min，實(shí)際切削速度v=dn/（1000×60）=1.76 m/s鏜削工時(shí) l = 40mm l1 = 3 mm l2 = 3 mm 基本時(shí)間tj= 4*(l+l1+l2) / (f*n) = 1.6 min七小頭孔粗鏜工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計(jì)（1）基準(zhǔn)選擇 在

14、本工序之前小頭孔已經(jīng)進(jìn)行了擴(kuò)鉸孔。此夾具裝夾工件時(shí)先使用假銷跟對(duì)小頭孔進(jìn)行定位，保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差。連桿的兩個(gè)端面在之前也精加工完畢，端面跟支承板的精確貼合保證了小頭孔軸線跟端面的垂直度。（2）夾緊、定位方案的確定此工序加工的孔為通孔，沿z方向的位移自由度可不予限制，但實(shí)際上以工件的端面定位時(shí)，必須限制該方向上的自由度防止竄動(dòng)。支承板基面跟上方的螺釘限制工件3個(gè)自由度，兩個(gè)v形塊限制3個(gè)自由度，屬完全定位。前后2個(gè)緊固螺釘輔助夾緊。（3）切削力及夾緊力的計(jì)算 由于夾具的大頭孔有突臺(tái)定位，故不需要計(jì)算轉(zhuǎn)矩，只計(jì)算加工時(shí)的徑向力跟軸向力。本工序是鏜孔，使用硬質(zhì)合金鏜刀，由現(xiàn)代機(jī)床夾具

15、設(shè)計(jì)表4-18的計(jì)算公式得鏜時(shí)的徑向切削力：fp = 2383ap0.9f0.6vc-0.3kp = 2380 * 20.9* 0.20.6 * 1.76-0.3 * 1.876= 2838.77 n鏜時(shí)的軸向切削力：ff = 3326apf0.5vc-0.4kp = 3326 * 2 * 0.20.5 * 1.76-0.4 * 1.75= 4190.76 n 徑向夾緊力為個(gè)螺栓的點(diǎn)接觸夾緊力，軸向夾緊力為單個(gè)螺栓的面接觸夾緊力。由現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)表4-23得鏜時(shí)的徑向夾緊力：5000n鏜時(shí)的軸向夾緊力：3800n（4）定位誤差分析 加工時(shí)采用的定位基準(zhǔn)為連桿兩端面及小頭孔，對(duì)小頭孔進(jìn)行粗鏜。

16、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為小頭孔軸線，此工序以假銷對(duì)小頭孔進(jìn)行定位所以不存在基準(zhǔn)不重合誤差。所以定位誤差 dw=d+d+min=d+0+0=0.033mm課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過為期兩周的汽車制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)中對(duì)汽車連桿的機(jī)械加工工藝及對(duì)粗加工小頭孔夾具和銑結(jié)合面夾具的設(shè)計(jì)，使我學(xué)到了許多有關(guān)機(jī)械加工的知識(shí),主要?dú)w納為以下兩個(gè)方面：第一方面：連桿件外形較復(fù)雜，而剛性較差。且其技術(shù)要求很高，所以適當(dāng)?shù)倪x擇機(jī)械加工中的定位基準(zhǔn),是能否保證連桿技術(shù)要求的重要問題之一。在連桿的實(shí)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(shí)選用大頭孔兩側(cè)面作為一般定位基準(zhǔn)。為保證小頭孔尺寸精度和形狀精度，可采用自為基準(zhǔn)的

17、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(zhǔn)原則加工。對(duì)于加工主要表面，按照“先基準(zhǔn)后一般”的加工原則。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(jié)合面及螺栓孔定位面，次要的加工表面為軸瓦鎖口槽、油孔、大頭兩側(cè)面及連桿體和蓋上的螺栓座面等。連桿機(jī)械加工路線是圍繞主要加工表面來安排的。連桿加工路線按連桿的分合可以分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段為連桿體和蓋切開之前的加工；第二個(gè)階段為連桿體和蓋的切開加工；第三個(gè)階段為連桿體和蓋合裝后的加工。第二方面：主要是關(guān)于夾具的設(shè)計(jì)方法及其步驟。（1）定位方案的設(shè)計(jì)：主要確定工件的定位基準(zhǔn)及定位基面；工件的六點(diǎn)定位原則；定位元件的

18、選用等。（2）導(dǎo)向及對(duì)刀裝置的設(shè)計(jì)：由于本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)的是擴(kuò)大頭孔夾具和銑結(jié)合面夾具，所以主要考慮的是選用鉆套的類型及排屑問題，以及對(duì)刀塊的類型，從而確定鉆套和對(duì)刀塊的位置尺寸及公差。（3）夾緊裝置的設(shè)計(jì)：針對(duì)連桿的加工特點(diǎn)及加工的批量，對(duì)連桿的夾緊裝置應(yīng)滿足裝卸工件方便、迅速的特點(diǎn)，所以一般都采用自動(dòng)夾緊裝置。（4）夾具體設(shè)計(jì)：連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是比較小，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意夾具體結(jié)構(gòu)尺寸的大小。夾具體的作用是將定位及夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機(jī)床上，加工時(shí)能承受一部分切削力。所以夾具體的材料一般采用鑄鐵。（5）定位精度和定位誤差的計(jì)算：對(duì)用于粗加工的夾具，都應(yīng)該進(jìn)行定位誤差和穩(wěn)定性的計(jì)算，以及設(shè)計(jì)的夾具能否滿足零件加工的各項(xiàng)尺寸要求。（6）繪制夾具裝備圖及夾具零件圖。在此要感謝我們的指導(dǎo)老師對(duì)我們悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我們的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今