連桿工藝與端面銑夾具設計說明書

1、目錄1 緒論 11.1 選題的目的和意義 11.2 國外現(xiàn)狀 11.3 國現(xiàn)狀 11.4 課題研究的容 22 工藝規(guī)程與機床夾具 32.1 工藝過程及其組成 32.2 工藝規(guī)程 32.2.1 工藝規(guī)程的概念和作用 32.2.2 工藝規(guī)程的設計步驟 32.3 機床夾具 42.3.1 機床夾具的分類 42.3.2 機床夾具的組成 42.3.3 機床夾具與機床、工件、刀具之間的關(guān)系 53 連桿工藝規(guī)程設計 63.1 連桿的結(jié)構(gòu)特點與材料 63.2 生產(chǎn)綱領(lǐng) 63.3 連桿毛坯 73.4 連桿技術(shù)要求 83.4.1 工藝參數(shù) 83.4.2 連桿各部位的技術(shù)要求對發(fā)動機的影響 93.5 連桿工藝過程分析

2、 93.5.1 工序的安排 93.5.2 定位基準的選擇 103.5.3 加工經(jīng)濟精度和加工方法的選擇 113.6 工藝裝備的選擇 123.6.1 機床選擇 123.6.2 刀具的選擇 123.6.3 量具的選擇 123.7 連桿工藝流程 133.8 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 143.9 切削用量的選擇 163.9.1 切削用量的選擇原則 163.9.2 各加工方法對應的切削用量的選擇過程 173.10 工時定額 183.10.1 工時定額的計算 183.11 連桿的檢驗 204 連桿端面銑夾具設計 214.1 定位方案的確定 214.2 定位元件的選定與定位誤差的確定 214

3、.3.1 夾緊元件的選擇 224.3.2 夾緊力的計算 224.4 夾具體的設計 234.5 定位元件尺寸及配合的選擇 234.5.1 固定式圓柱定位銷 234.5.2 菱形銷 234.5.3 支承板 235 結(jié)論 24附錄 25參考文獻 33致謝 351緒論1.1 選題的目的和意義隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代高性能的發(fā)動機對連桿的要求越來越高。連桿作為 燃機傳遞動力的主要運動件，其材質(zhì)、毛坯及機械加工精度要求都十分嚴格。連桿是柴油機的主要傳動構(gòu)件之一，其作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來， 將活塞的往復 直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運動，以輸出動力2。連桿的加工精度將直接影響發(fā)動 機的性能，而工藝的選擇又是

4、直接影響加工精度的主要因素。工藝是生產(chǎn)中最活躍的因素，既是構(gòu)思和想法，又是實在的方法和手段。工藝 設計是生產(chǎn)加工中的核心容之一。 零件在工藝規(guī)程制定以后，就要按工藝規(guī)程順序 進行加工。加工中除了要機床、刀具、量具之外，大批量生產(chǎn)時還要用機床夾具。 它們是機床和工件之間的聯(lián)接裝置，使工件相對與機車或刀具獲得正確的位置。機 床夾具的好壞也直接影響工件加工表面的位置精度3、4。近年來，機械工業(yè)，發(fā)動機零部件及其設計與制造過程的高質(zhì)量、高效率、低 成本、低能耗的要求已成為提高產(chǎn)品競爭力的唯一途徑。傳統(tǒng)、落后加工技術(shù)的生 產(chǎn)模式已難以適應市場的變化，加工技術(shù)的變革成為必然的發(fā)展趨勢和發(fā)展方向。 許多新工

5、藝打破常規(guī)，以構(gòu)思新穎、效益顯著為特點應運而生，滿足了現(xiàn)代企業(yè)的 要求5。1.2 國外現(xiàn)狀目前連桿毛坯主要有兩種類型：整體式和體蓋分開，其中整體式因有節(jié)材節(jié)能 以及節(jié)省鍛造模具等特點被廣泛采用。 國外連桿的加工工藝，已經(jīng)越來越多的采用 自動線生產(chǎn)。目前，國外很多生產(chǎn)廠家都建立了連續(xù)拉削自動線，采用計算機直接 控制自動化機床，使連桿加工的自動化進入一個新的發(fā)展階段6、7。自20世紀70年代以后，隨著NC機床和加工中心在生產(chǎn)中的普遍使用，柔性 成為現(xiàn)代制造業(yè)的主要發(fā)展之一。國際上對柔性夾具做過多種研究和探索， 但目前 沒有找到在結(jié)構(gòu)上、經(jīng)濟上、實用性上能與傳統(tǒng)夾具中已有的一些夾具相匹敵的新 型夾具

6、。1.3 國現(xiàn)狀我國除各大汽車廠及燃機制造廠外，經(jīng)“八五”技術(shù)改造，已經(jīng)形成幾家批量 較大的連桿專業(yè)生產(chǎn)廠，但仍無法滿足日益發(fā)展的汽車及燃機制造業(yè)對連桿的批量 及精度要求9 0省科協(xié)第五屆學術(shù)年會數(shù)字化制造及其它先進制造技術(shù)專題學術(shù)年會介紹了 連桿批量生產(chǎn)中幾種先進工藝：鑄造連桿、粉末鍛造連桿和鍛鋼連桿，傳統(tǒng)的模鍛 和模鑄連桿正面臨著粉末鍛造鋼連桿和粉末一次燒結(jié)鋼連桿挑戰(zhàn)。就我們國家而 言，粉末冶金鍛造工業(yè)雖然有了一定的發(fā)展，但要提供大批量和高質(zhì)量的粉末冶金鍛件還不成熟10。農(nóng)業(yè)大學工程技術(shù)學院志亮老師在改進連桿工藝方案時對連桿的 撐斷工藝做了一個分析說明。采用這種工藝之后即使連桿蓋、桿結(jié)合面

7、精確相接， 而且也減少了加工工序數(shù)11 0在機械加工過程中夾具的使用非常廣泛，它是降低工人勞動強度、擴大機床的工業(yè)圍、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率的重要手段12。夾具最早出現(xiàn)在18世紀后 期。隨著科學技術(shù)的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝 備。隨著機床制造業(yè)的迅猛發(fā)展，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，柔性裝備加工參數(shù)已 今非昔比，生產(chǎn)節(jié)拍愈來愈短。往往關(guān)鍵件生產(chǎn)集中與幾臺加工中心組成的柔性短 生產(chǎn)線上，提高了設備利用率13。1.4 課題研究的容本課題在零件工藝設計的基礎(chǔ)上，通過分析典型的連桿加工工藝方法與夾具原 理，完成連桿的工藝和端面銑夾具設計。論文的具體研究的容如下：(1) 針

8、對研究本課題的目的及意義，分析連桿的工藝和夾具的研究現(xiàn)狀。(2) 通過審查連桿零件的圖紙，分析連桿零件的結(jié)構(gòu)工藝性，確定其加工工 藝路線，選擇滿足各工序要求的工藝裝備。(3) 結(jié)合銑連桿端面的工藝特點，設計出合理的端面銑夾具2工藝規(guī)程與機床夾具2.1 工藝過程及其組成改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過 程稱為工藝過程。它是生產(chǎn)過程的主要部分。采用機械加工的方法，直接改變毛坯 的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程（以下簡 稱工藝過程）。機械加工工藝過程是由一個或若干個順序排列的工序組成，而工序又可分為安裝、 工位、工步和走刀。毛坯一次

9、通過這些工序就成為成品。工序是組成工藝過程的基 本單元，也是生產(chǎn)計劃的基本單元。安裝是指將工件在機床上或夾具中定位、加緊 的過程。為了完成一定的工序部分，一次裝夾工件后，工件與夾具或設備的可動部 分一起相對刀具或設備的固定部分所占據(jù)的每一個位置，稱為工位。在加工表面（或裝配時的連接表面）和加工工具不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序稱為工 步。走刀是指刀具以加工進給速度相對于工件所完成的一次進給運動的工步部分14。2.2 工藝規(guī)程2.2.1 工藝規(guī)程的概念和作用規(guī)定產(chǎn)品或零件部件制造過程和操作方法等的工藝文件稱為工藝規(guī)程。其中，規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等工藝文件稱為機械加工規(guī)程。它

10、是在具體生產(chǎn)條件下，最合理或較合理的工藝過程和操作方法。工藝規(guī)程是在總結(jié)實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，依據(jù)科學的理論和必要的工藝試驗后制 定的，反應了加工中的客觀規(guī)律。因此，工藝規(guī)程是指導工人操作和用于生產(chǎn)、工 藝管理的主要技術(shù)文件，典型的工藝規(guī)程能縮短工廠的生產(chǎn)準備時間。2.2.2 工藝規(guī)程的設計步驟（1）閱讀裝配圖和零件圖了解連桿的用途、性能和工作條件，熟悉連桿在燃機中的地位和作用。（2）工藝審查審查圖紙上的尺寸，視圖和技術(shù)要求是否完整，正確，統(tǒng)一；找出主要技術(shù)要求和分析關(guān)鍵的技術(shù)問題；審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性。（3）熟悉或確定毛坯（4）擬定機械加工工藝路線其主要容有：選擇定位基準，確定加工方法，安排加工

11、順序以及安排熱處理， 檢驗和其他工序等。（5）確定滿足各工序要求的工藝設備。（6）確定各主要工序的技術(shù)要求和檢驗方法。（7）確定各工序的加工余量，計算工序尺寸呢和公差。（8）確定切削用量。（9）確定時間定額。（10）填寫工藝文件。2.3 機床夾具機床夾具是零件在機床上加工時用以裝夾工件（和引導刀具）的一種工藝裝備。 其作用是正確確定工件與刀具之間的相對位置、并將工件牢固的加緊。使用夾具可 以有效地保證加工質(zhì)量，提高勞動效率，擴大機床的工藝圍和減輕勞動強度。因此, 夾具在機械制造中占有重要地位15 O2.3.1 機床夾具的分類機床夾具的種類和形式很多，可以按照不同的方法進行分類。若根據(jù)夾具使用特

12、點來劃分，則有通用夾具、組合夾具、專用夾具、成組夾具等。若按使用夾 具的機床來劃分，則分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、磨床夾具、齒輪加工機 床夾具、組合機床夾具等。若按夾具加緊動力源的不同來劃分，則有手動夾具、氣 動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、電磁夾具等 16、17 O2.3.2 機床夾具的組成通常，夾具的組成部分如下：（1）定位裝置定位裝置包括定位元件及其組合， 其作用是確定工件在夾具中的位置， 常用的 定位元件有支承釘、定位銷、V型塊等。其定位作用，保證在加工時工件相對于夾 具的位置，可用六點定位原理來分析其限制的自由度。（2）加緊裝置將工件加緊，以保證在加工時保持所限制的自由度

13、。（3）導向元件和對刀裝置導向和對刀裝置的作用是確定刀具相對于夾具的位置，或引導刀具進行加工, 常用的對刀、導向刀具有刀塊鉆套。（4）連接元件連接元件可把各種元件連接連在一起并固定在機床上，如銑床夾具的定位鍵。（5）夾具體各元件都裝在夾具體上，并保證各元件之間的相對位置，且精度要求較高。（6）其他元件及裝置如動力裝置的操作系統(tǒng)等。2.3.3 機床夾具與機床、工件、刀具之間的關(guān)系圖2-1機床夾具與機床、工件、刀具之間的關(guān)系3連桿工藝規(guī)程設計3.1連桿的結(jié)構(gòu)特點與材料連桿是汽車發(fā)動機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壓力傳遞給曲軸，又受到曲軸的驅(qū)動而帶動活塞壓縮汽缸中的氣體。

14、連桿在工作中承受著急劇變化的動載荷。連桿由小頭、桿身和大頭構(gòu)成18。連桿小頭的形狀取決于活塞銷的尺寸及其與連桿小頭的連接方式，小頭孔壓入青銅套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損。連桿桿身斷面為工字型，剛度大、質(zhì)量輕、適于模鍛。連桿桿 身一般都采用從大頭刀小頭逐步變小的工字型截面形狀，為保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)均衡。連桿大頭用連桿螺栓和螺母與曲柄軸頸裝配在一起，孔裝有薄壁軸瓦。鋼質(zhì)瓦背表 面澆有一層耐磨合金；大頭接合面多為平切口，為便于從氣缸中裝卸。小頭、大頭 與桿身采用較大圓弧過渡，逐漸變化，以獲得足夠的強度和剛度，其形狀復雜而不 規(guī)則，對孔本身及孔與平面之間的位置精度一般要求較高；桿身斷面不大，剛度較 差，

15、易變形，尺寸精度和位置精度以及粗糙度要求都很高。 連桿螺栓承受交變載荷， 在加工方面要精細加工過度圓角，消除應力集中，以提高抗疲勞強度19。連桿體和連桿蓋由優(yōu)質(zhì)合金鋼或中碳鋼如 45、40Cr、42CrMo或40MnB等模鍛 或輥鍛而成。連桿螺栓通常用優(yōu)質(zhì)合金鋼45Cr或35CrMo制造。一般經(jīng)噴丸處理以 提高連桿組零件的強度。本課題研究的連桿體、連桿蓋的材料都為45Mr，連桿螺栓采用40Mn因鋼中珠光體含量多，其強度和硬度較高，淬火后的硬度可顯著增 加。它不僅強度、硬度較高，其兼有較好的塑性和韌性，即它的綜合性能優(yōu)良20 o3.2 生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對生產(chǎn)組織和和零件加工工藝過程起著重要

16、作用， 它決定了各 工序所需專業(yè)化和自動化的程度，以及所選的工藝方法和工藝裝備。 零件的生產(chǎn)綱 領(lǐng)可按下式計算：N Qn(1 a%)(1b%)N 生產(chǎn)綱領(lǐng)Q生產(chǎn)臺數(shù)n 零件數(shù)量a% 備品率b% 廢品率根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型及產(chǎn)品大小和復雜程度的關(guān)系，確定其生產(chǎn)類型。如圖連桿產(chǎn)品年生產(chǎn)量為5000臺，設其備品率為為25%機械加工廢品率為0.2%， 每臺產(chǎn)品中連桿零件的數(shù)量為1件，先由公式計算如下：N Qn(1 a%)(1 b%)5000 1 (125%)(10.2%)= 6262.5 件/ 年則連桿零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)為6262.5件/年，現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于輕型機械，根據(jù)生產(chǎn) 類型和生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系查閱

17、參考文獻，確定其生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。大量生產(chǎn)類型 的特征如下：(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，采用分組裝配和調(diào) 整法。(2) 毛坯的制造方法和加工余量：廣泛采用金屬模機器造型，模鍛或其其他有效方 法,精度高，加工余量小。(3) 機床設備及其布置形式：廣泛采用有效專用機床及自動機床，按流水線和自動 排列設備。(4) 工藝裝備：廣泛采用高效夾具，復合刀具，專用量具或自動檢驗裝置，靠調(diào)整 法達到精度要求。(5) 對工人的技術(shù)要求：對調(diào)整工的技術(shù)水平要求較高，對操作工的技術(shù)水平要求 較低。3.3 連桿毛坯根據(jù)連桿的材料，生產(chǎn)類型，生產(chǎn)綱領(lǐng)及零件的復雜程度，毛坯可采用模鍛成

18、型。連桿零件并不復雜，因此毛坯可以與零件的形狀盡量接近。連桿毛坯的鍛造工 藝方案主要有兩種：一是將連桿和連桿蓋分開鍛造；其二是將體和蓋整體鍛造。整 體鍛造或分開鍛造的能力取決與鍛造設備的能力，整體鍛造需要有較大的鍛造設 備。從鍛造后的材料組織來看：分開鍛造的連桿蓋纖維是連續(xù)的圖3-1，因此具有較高的強度；而整體鍛造的連桿經(jīng)過銑切之后連桿蓋的金屬纖維是斷裂的圖3-2，因而削弱了強度。但整體鍛造可以提高材料的利用率，加工時裝夾也比較方便。故 一般只要不受連桿蓋形狀和鍛造設備的限制，均盡可能采用連桿的整體鍛造。所以 有以上理論基礎(chǔ)，本設計過程采用整體模鍛的毛坯連桿15。圖3-1 纖維連續(xù)3.4連桿技

19、術(shù)要求3.4.1 工藝參數(shù)連桿上需進行機械加工的主要表面為:的結(jié)合面，連桿兩端面等。本課題研究的連桿的技術(shù)參數(shù)如下表大小頭孔及其兩端面，連桿體與連桿蓋3-1 :表3-1連桿的主要技術(shù)要求材料45Mn桿身斷面工字型端面切口形式平切口大小頭孔中心距A A 0.05124 0.015 mm大頭孔孔徑-/ 0.01841o mm加工精度IT 6表面粗糙度1.25 m圓柱度0.004mm小頭孔孔徑18 0.03 mm加工精度IT5表面粗糙度0.32 m圓柱度0.003mm兩端面兩端面距離22 0.052 mm342 連桿各部位的技術(shù)要求對發(fā)動機的影響(1 )大小頭孔的軸中心線在連桿軸線方向的平行度誤差會

20、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(chǎn)生邊緣磨損，所以在連 桿軸線方向的平行度公差較小。兩孔中心線在連桿的軸向方向的平行度在 100mm勺 長度上公差為0.03mm(2) 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：124 _000； mm。(3) 大小頭兩端面的間距離的基本尺寸相同，表面粗糙度 Ra相同都不大于 0.8卩m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 端面與活塞銷孔座之間沒有配合要求。(4) 連桿在工作過程中受到急劇的動載荷作用，這一動載荷又傳遞到兩岸體 和連桿蓋的兩個螺栓及螺母上。

21、因此對螺栓及螺母提出了較高的技術(shù)要求。(5) 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度，因而也 影響到螺栓的受力情況和曲軸、軸瓦的磨損。所以本設計要求結(jié)合面的平行度的公 差為0.03mm3.5 連桿工藝過程分析3.5.1 工序的安排(1) 機械加工工序的安排 先基面后其它：選作精加工基準的表面應安排在工藝過程的一開始，以便為后續(xù)工序的加工提供精加工基準； 先粗后精：整個零件的加工工序，應是粗加工工序在前，相繼為半精加工、 精加工及光整加工工序； 先主后次：先加工零件主要工作面及裝配基準面，然后加工次要表面。由于次要表面的加工工作量比較小，而且與主要表面有位置精度要求， 因此要放在

22、主要 表面的主要加工結(jié)束之后，最后進行精加工。但是也要視具體情況而定，當次要表 面的加工勞動強度較大時，為了減少由于加工主要表面產(chǎn)生廢品造成工時損失，主要表面的精加工工序也可安排在次要表面加工之前進行；®先面后孔：由于連桿的端平面的尺寸較大，用它定位比較穩(wěn)定，因此選此平 面作為精加工基準，先加工端平面，然后以端平面定位加工孔，有利于保證孔的加 工精度。（2）輔助工序的安排輔助工序種類很多，包括工件的檢驗、去毛刺及清洗工序等，其中檢驗工序?qū)?保證產(chǎn)品質(zhì)量有極其重要的作用。（3）連桿主要工序的安排在連桿的加工中主要有兩個因素影響加工精度：一是連桿本身的剛度比較低， 在外力（切削力、夾緊力

23、）的作用下容易變形。二是連桿是模鍛件，孔的加工余量 大，切削時將產(chǎn)生較大的殘余應力，并引起應力的重新分布。而連桿的加工屬于大 批量生產(chǎn)加工，因此工藝路線多為工序分散，大部分工序用高生產(chǎn)率的組合機床和 專用機床。主要加工分為粗加工、半精加工和精加工三個階段，這樣，粗加工產(chǎn)生 的變形在在半精加工中得到修正， 半精加工產(chǎn)生的變形在精加工中得到修正， 最后 達到零件的技術(shù)要求。3.5.2 定位基準的選擇在加工時用于定位的基準，稱為定位基準。定位基準是或得零件尺寸的直接基 準，占有很重要的地位。定位基準還可進一步的分為：粗基準、精基準，另外還有 附加基準。（1）粗基準的選擇原則： 選加工余量小的、較準確

24、的、光潔的、面積較大的毛面做粗基準； 選重要表面為粗基準； 選不加工表面為基準。（2）精基準的選擇原則： 基準重合原則； 基準單一原則； 互為基準原則；自為基準原則。（3）連桿基準的選擇： 粗基準的選擇：為了保證小頭孔的壁厚均勻，在鉆削小頭孔時，選小頭孔不 加工的外圓面作為粗基準。在毛坯制造時往往在桿身的一側(cè)做出定位標記（凸起球面)，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 取沒有凸起標記一側(cè)的端面為粗基準來加工另一端面，然后以加工過的端面為精基準加工沒有凸起標記一側(cè)的端面， 在以后的大部分工序都以此端面作為精基準。這樣可以保證兩端面的厚度和兩端面的平行度，并使作為精

25、基準的端面有較好的表面 質(zhì)量。 精基準的選擇：在整個加工過程中，各工序盡量保持基準統(tǒng)一，選用連桿端 平面(沒有凸起標記一側(cè)的端面)、經(jīng)過鉆削的小頭孔及連桿大端經(jīng)過加工的側(cè)面作 為輔助定位基準。3.5.3 加工經(jīng)濟精度和加工方法的選擇所謂加工經(jīng)濟精度是指在正常加工條件下所能保證的加工精度和表面粗糙 度。由連桿技術(shù)要求知連桿大小頭孔的加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度從而可以確定 大小頭孔的加工方法。對于連桿兩端面的的技術(shù)要求和表面粗糙度也可以確定連 桿兩端面的加工方法。(1) 連桿兩端面的加工：連桿兩端面精度等級IT9、表面粗糙度0.8，工序安排：銑兩端面一粗磨兩端 面一精磨兩端面。將精磨放在精加工小頭孔

26、之前，以便改善基面的平面度，提高孔 的幾個精度。精磨在平面磨床上用砂輪的周邊磨削，這種辦法的生產(chǎn)效率低一些， 但精度較高。(2) 連桿大、小頭孔的加工：連桿大小頭孔的加工是連桿加工過程中關(guān)鍵的工序，尤其是大頭孔的加工是連 桿各部位加工中要求最高的部位，直接影響連桿成品的質(zhì)量。一般加工有兩種方法。 第一種方法：大頭孔的粗加工在連續(xù)式拉床加工，小頭孔的粗加工采用鉆、擴加工， 設備為組合機床。第二種方法：大頭孔粗加工在專用機床鏜，小頭孔的粗加工用臺 鉆加工。大小頭孔的半精鏜在金剛鏜床加工。大頭孔的粗加工在精密鏜床上加工， 小頭孔為擠光工藝。大頭采用珩磨加工工藝21。這種方法精度較高，但效率較低。 由

27、以上兩種的方法進行比較后得出以下的工序過程：CD連桿小頭孔的工序安排：鉆小頭孔f粗鏜f半精鏜f精鏜。 連桿大頭孔的工序安排：粗鏜f半精鏜f精鏜f珩磨。(3) 連桿螺栓孔的加工：螺栓孔的精度等級IT7，采用鉆、擴、鉸、精鉸工 藝從而可以符合螺栓孔的技術(shù)要求。加工時以大頭端面、小頭孔以及大頭側(cè)面定位(4) 連桿體與連桿蓋的銑開工序：桿蓋結(jié)合面的表面粗糙度為3.2，采用粗銑精銑及可以達到精度要求。結(jié)合面的尺寸精度和位置精度由夾具體本身的制造精 度及對刀精度來保證。3.6 工藝裝備的選擇3.6.1 機床選擇(1) 機床的加工尺寸圍應與零件的外廓尺寸相適應；(2) 機床的精度與工序要求的精度相適應；(3

28、) 機床的生產(chǎn)率與工件的生產(chǎn)類型相適應；(4) 還應與現(xiàn)有設備條件相適應(設備類型，規(guī)格及精度狀況，設備負荷狀況及設備分布排列情況等)。3.6.2 刀具的選擇刀具的選擇主要取決于工序所采用的加工方法，加工表面的尺寸，工件材料，所要求的精度及表面粗糙度，生產(chǎn)率及經(jīng)濟性等。在選擇時應盡可能采用標準刀具， 必要時可采用復合刀具。在大批量生產(chǎn)中，常常可以通過工序集中來提高機床的生 產(chǎn)效率。由于復合刀具往往可以替代好多把常規(guī)刀具，并且往往是在工件的一次裝 夾下和刀具的一次工作行程中完成多道工序的加工，因此可以減少換刀次數(shù)，消除工件或刀具的重復定位誤差，從而可顯著減少輔助時間、提高加工精度和減少測量 過程

29、22。3.6.3 量具的選擇在實際生產(chǎn)中大批量的產(chǎn)品若采取用計量量具(如游標卡尺，千分表等有刻 度的量具)逐個測量很費事。我們知道合格的產(chǎn)品是有一個度量圍的。在這個圍的 都合格，所以人們便采取通規(guī)和止規(guī)來測量，以及其他各種量規(guī)和一些高生產(chǎn)率的 專用檢具。本零件屬大量生產(chǎn)，一般均采用量具，選擇量具的方法有兩種：一是按 計量器具的不確定度選擇；二是按計量具的測量方法選擇極限誤差選擇。(1) 選擇孔用量具，可選用徑百分尺，選分度值為0.01mm(2) 選擇加工槽所用量具，選用分度值為 0.02mm測量圍為(0150mr)3.7連桿工藝流程連桿的機械加工路線主要是圍繞著主要表面的加工來加工安排的，連桿

30、的加工路線按連桿的合分可分為三個階段：第一個階段為連桿體和蓋切開之前的加工， 第 二個階段為連桿體和蓋切開后的加工；第三個加工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)加工準備精基準（端面、小頭孔和大頭孔外側(cè) 面）；第二階段主要是加工除精基準以外的其他表面，包括大頭孔的粗加工，為合 裝做準備的螺栓孔和結(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 加工以及大、小頭孔的精加工。則連桿的加工工藝流程大致如下表3-2 :表3-2連桿工藝流程工序號工序容基準及技術(shù)條件設備夾具00模鍛05粗、精銃兩端平

31、面一端平面，兩孔立式銃床X53 K壓板加緊10粗磨兩端平面端平面互為基準平面磨床M7350磁力吸盤15鉆小頭孔端平面，小頭外圓找正鉆床Z3080鉆夾具20小頭孔倒角端平面，小頭外圓立式銃床壓板25粗鏜小頭孔端平面，小頭外圓鏜床鏜夾具30車大頭外圓小頭孔，端平面車床車夾具35粗鏜大頭孔端平面，大頭側(cè)面專用鏜床T68鏜夾具40半精鏜大小頭孔端平面，鏜床鏜夾具45粗銃螺栓孔端平面臥式銃床銃夾具50精銃螺栓孔端平面臥式銃床銃夾具55切開連桿體與連桿蓋60銃連桿大頭分開面統(tǒng)一原則銃床銃夾具65粗銃連桿蓋結(jié)合面連桿蓋：端平面，螺栓孔 平面銃床銃夾具70鉆、擴、鉸兩螺栓孔， 定位孔端平面，螺栓孔平面立式鉆床

32、鉆模75精銃結(jié)合面同工序11臥式銃床80精磨兩端平面續(xù)表3-2工序號工序容基準及技術(shù)條件設備夾具85精鏜小頭孔端平面，連桿大頭孔90精鏜大小頭孔，銅套孔端平面，連桿小頭孔鏜床T211595鉆小頭油孔鉆床100倒角，壓入銅套壓床105滾壓銅套孔110珩磨大頭孔珩磨機床115檢驗、探傷120入庫3.8 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差確定加工余量的方法主要有三種：計算法、查表法和經(jīng)驗法。工序尺寸的確定 有兩種情況：第一種情況為工序基準與設計基準重合；第二種情況為工序基準與設 計基準不重合。當工序基準與設計基準不重合時， 工序尺寸的確定需通過尺寸鏈計 算來解決。當工序基準與設計基準重合時，工

33、序尺寸與設計尺寸和加工余量有關(guān)， 前后兩道工序的工序尺寸僅相差工序加工余量。工序尺寸的計算可從最后一道工序開始逐步向前推算。工序尺寸的公差一般按經(jīng)濟精度加工。各工序的加工余量和加工工序基本尺寸確定如下論述：(1) 連桿小頭孔工序安排：鉆小頭孔f粗鏜f半精鏜f精鏜。用查表法確定加 工余量。(2) 由工藝手冊查得各工序余量為：精鏜余量為0.1mm；半精鏜余量為0.5mm;粗鏜余量為0.8mm。則總的加工余 量為 0.1 0.5 0.8 1.4mm。(3) 由于精鏜后小頭孔的基本尺寸是18mm ,其他各工序的基本尺寸依次為：半精鏜：18 0.117.9mm；粗鏜：17.9 0.5 17.4mm;鉆小

34、頭孔：17.4 0.8 16.6mm。(4) 由工藝手冊查得確定各工序的加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度:表3-5加工兩端面的工序間尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的確定精鏜后為IT5 , Ra為0.32 m (連桿零件的設計要求)；半精鏜后選定為IT8 , Ra為3.2 m；粗鏜后選定為IT11 ,Ra為6.3 m ;鉆小頭孔后選定為IT12 , Ra為12.5 m。根據(jù)上述經(jīng)濟加工精度查公差表，將查得公差數(shù)值按“入體原則”標注在工序基本 尺寸上23。所謂“入體原則”就是對于包容尺寸(孔的直徑、槽的寬度)，其最小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差為零。為清楚起見，把上述計算和查表結(jié)果匯總 于下表3-3表3

35、-3加工小頭孔的工序間尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的確定工序名稱工序間余量/mm工序間工序間尺寸/mm工序間經(jīng)濟精度/mm表面粗 糙度Ra/(im尺寸，公差/mm表面粗 糙度Ra/m精鏜0.1IT50.3218a q 0.0081800.32半精鏜0.5IT83.218-0.1=17.9一0.02717.903.2粗鏜0.8IT116.317.9-0.5=17.417.4 畀16.3鉆1.75IT1212.517.4-0.8=16.616.6 0'1812.5(2)大頭孔的加工工序為：粗鏜f半精鏜f精鏜f珩磨。其加工工序的基本尺寸的確定也同小頭孔的方法一樣。表3-4加工小頭孔的工序

36、間尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的確定工序名稱工序間余量/mm工序間工序間尺寸/mm工序間經(jīng)濟精度/mm表面粗 糙度Ra/(im尺寸，公差/mm表面粗 糙度Ra/m珩磨0.06IT61.2541一 0.0184101.25精鏜0.1IT71.641-0.06=40.4“0.02540. 01.6半精鏜0.2IT83.240.4-0.1=40.3"0.03940. 03.2粗鏜0.2IT116.340.3-0.2=40.140.1 J166.3(3) 兩端面的加工工序為：粗、精銑兩端面f粗磨兩端面f精磨兩端面。其加工工序的基本尺寸的確定如表3-5工序名稱單邊工序 間余量/mm工序間工

37、序間尺寸/mm工序間經(jīng)濟精度/mm表面粗 糙度Ra/（im尺寸，公差/mm表面粗 糙度Ra/m精磨0.2IT90.82222 0厶厶 0.0520.8粗磨0.3IT101.2522+0.4=22.422 4 0厶厶0.0841.25精銃1.0IT116.322.4+0.6=2323 023 0.136.3粗銃2.0IT1223+1.0=2424模鍛24+2.0=2626 2以上列表中的確定值只是理論上的數(shù)字，加工余量受加工時多種因素的影響， 包括曲軸毛坯的表面質(zhì)量、前一工序的尺寸公差、前一工序的形狀與位置公差以及 本工序加工時的安裝誤差等。所以加工時，要盡量避免這些因素對加工精度造成的 影響2

38、4。3.9 切削用量的選擇3.9.1 切削用量的選擇原則切削速度、進給量和切削深度是金屬切削過程的最基本參數(shù)，它們直接影響切削過程的優(yōu)劣。所以合理的選擇切削用量，對于保證加工質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本和提 高生產(chǎn)效率具有重要意義。切削用量的基本原則是：首先應盡可能大的切削深度； 其次要在機床動力和剛度允許的條件下同時又滿足已加工表面粗糙度要求的情況C下，選取盡可能大的進給量；最后根據(jù)公式 VcCV亦確定最佳切削速度。TmapP f '選定切削用量具體數(shù)值時還需要附加的一些約束條件。選擇合理的切削用量要考慮 加工的性質(zhì)，即要考慮粗加工、半精加工、精加工三種情況。各切削用量的選擇原 則具體如下：（

39、1）切削深度的選擇原則：在粗加工時，盡可能一次切除粗加工全部加工余量， 即選擇切削深度的值等于粗加工余量值，對于粗大毛坯，如切除余量大時，由于受 工藝系統(tǒng)剛性和機床功率的限制， 應分幾次走刀切除全部余量，但應盡可能減少走 刀次數(shù)，在半精加工時，如單面余量h >2mm時，則應分兩次走刀切除，第一次?。? 33 4 ） h，第二次取ap （ 1 31 4 ） h，如h v 2mm,則可以一次切除,在精加工時，應一次切除精加工余量，即ap h（2）進給量的選擇原則：由于切削面積Ad ap f，所以，當ap確定以后,Ad決定f，而Ad決定了切削力的大小，所以選擇進給量的時要考慮切削力，其次f可按

40、公式或查表選定。計算公式的大小還影響已加工表面的粗糙度。（3）切削速度的選定：當ap和f確定以后, 為:y ap（x m/ p y m/n）C、x、y、m_可查表K 為切削速度修正值K Km Ks Kt K K K ' Kr Kb佔未士、M s tr r r B（各項可查表）3.9.2 各加工方法對應的切削用量的選擇過程（1）鉆、擴、锪、鉸、鏜削加工時切削用量的選擇鉆削用量的選擇包括確定鉆頭直徑、進給量和切削速度。應盡可能的選擇較大 直徑的鉆頭，大的進給量，在根據(jù)鉆頭的壽命選取合適的鉆削速度，以提高鉆削的 效率。所選取的鉆頭直徑應盡可能一次鉆出所要求的孔。鉆孔時背吃刀量為孔的半 徑，擴

41、孔、鉸孔時的背吃刀量為擴（鉸）孔后與擴（鉸）之前的半徑之差。（2）銑削加工時切削用量的選擇根據(jù)加工余量來確定銑削背吃刀量。粗銑時為提高切削效率，一般選擇銑削背 吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。半精銑時，背吃刀量一般為0.52mm精銑時背吃刀量一般為0.11mn或更小。（3）磨削加工時切削用量的選擇磨削速度一般采用普通速度，即磨削速度一般小于等于35m/s。磨削用量的選擇步驟是先選擇較大的工件速度，再選擇軸向進給量，最后選擇徑向進給量。各工序的切削用量選擇結(jié)果在工時定額的計算過程中具體給出。3.10 工時定額3.10.1 工時定額的計算（1）時間定額的概念和作用時間定額：指在一定的生產(chǎn)條件

42、下，完成一道工序所需消耗的時間。作用如下: 是安排作業(yè)計劃、進行成本核算、確定設備數(shù)量、人員編制、規(guī)劃生產(chǎn)面積 的重要根據(jù)。 合理制訂時間定額對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本都有重 大作用。 是工藝規(guī)程的重要組成部分（科學管理）。（2）技術(shù)時間定額的組成基本時間t基直接改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀、相對位置、表面形態(tài)或材料性質(zhì)等工藝過 程所消耗的時間。（l 11 12 .tifn式中丨加工長度（mm；11 刀具的切入長度（mm；12 刀具的切出長度（mm；i 進給次數(shù)；f進給量（mm/r）；n機床主軸轉(zhuǎn)速（r/min ）各種不同情況基本時間的計算公式可參考有關(guān)手冊，針對具體情況予以確定

43、。輔助時間t輔為實現(xiàn)工藝過程而必須進行的各種輔助動作所消耗的時間。包括：裝卸工件、 開動和停止機床、改變切削用量、測量工件尺寸、進刀和退刀等輔助動作的時間。確定輔助時間有兩種方法：一種是在大批大量生產(chǎn)中，可先將各輔助動作分 解，然后查表確定各分解動作所需消耗的時間，并進行累加；一種是在中小批生產(chǎn) 中，可按基本時間的百分比進行估算，并在實際中修改百分比使之趨于合理。(3) 布置工作地時間t布置工人照管工作地(如調(diào)整或更換刀具、調(diào)整或潤滑機床、清理切屑、收拾工 具、擺放工件等)所消耗的時間，稱為布置工作地時間。又稱工作地點服務時間， 一般按操作時間的2%7%來計算t布置。(4) 休息和自然需要時間

44、t休工人在工作班，為恢復體力和滿足自然需要所消耗的時間，稱為休息和自然需要時間，一般按操作時間的2%來計算。(5) 準備與終結(jié)時間t準終工人為了生產(chǎn)一批產(chǎn)品和零、部件，進行準備和結(jié)束工作所消耗的時間稱為 準備與終結(jié)時間。準備和結(jié)束工作包括：在加工前熟悉工藝文件、領(lǐng)取毛坯、安裝 刀具和夾具、調(diào)整機床和刀具等必須準備的工作，加工一批工件終了后需要拆下和 歸還工藝裝備、擦機床、發(fā)送成品等結(jié)束工作。當工件的數(shù)量n很大時，t準終/n就可忽略不計。3單件時間和單件工時定額計算公式將上面所列的各項時間組合起來，就可以得到各種時間定額(1) 工序時間的計算公式t工序 t基 t輔(2) 單件時間的計算公式t單件

45、1基t輔t布置t休(3) 單件工時定額的計算公式t定額t單件(t準終/n)在大量生產(chǎn)中，每個工作地點完成固定的一個工序，所以在單件工時定額中 沒有準備與終結(jié)時間，即：t定額t單件4.計算工時定額時間定額是在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時 間。時間定額是安排生產(chǎn)計劃、成本計算的主要依據(jù)，在設計新廠時，是計算設備 數(shù)量、布置車間、計算工人數(shù)量的依據(jù)。其包括基本時間、輔助時間、布置工作地 時間、休息與生理需要時間、準備與終結(jié)時間。切削機動工時計算公式：l A lA d tmnf ap 1000 fap式中丨每次進給的行程長度（mm；n轉(zhuǎn)速（r/min）；ap切削深度（mr）v

46、切削速度（m/min）。各主要工序工時定額的具體計算見附錄一。3.11 連桿的檢驗連桿在機械加工中要進行多次中間檢驗，加工完畢后還要進行最終檢驗。 檢驗項目按圖樣上的技術(shù)要求進行，一般分為下述三類：（1）觀察外表缺陷及目測表面粗糙度。（2）檢驗主要表面的尺寸精度。連桿大小頭孔的直徑尺寸用徑千分測量，這樣 同時也可以測出孔的圓度。（3）檢驗主要表面的位置精度。在大小頭孔中插入心軸；大頭的心軸擱在等高墊鐵上，使大頭心軸與平板平行（用千分表在大頭心軸的左右兩端測量）；把連桿置于直立位置，然后在小頭心軸上距離 100mn處測量高度的讀數(shù)差，這就是大、小 頭孔在連桿軸線方向的平行度誤差。4連桿端面銑夾具

47、設計本課題主要針對連桿端面銑夾具進行分析與設計。連桿是一個剛性較差的工件， 應十分注意加緊力的大小、方向及著力點位置的選擇，以免因受加緊力的作用而產(chǎn) 生變形，降低加工精度。4.1 定位方案的確定工件在夾具中定位時，需要限制的自由度是靠工件的定位基準與夾具的定位元 件相接觸或配合來實現(xiàn)的。根據(jù)工件定位基準面的形狀（平面、圓孔、孔）來決定 定位元件的結(jié)構(gòu)形式（支承釘或支承板、V型塊、定位套、心軸等）。工件在夾具中定位時，必須遵守六點定位原則，使工件在加工尺寸方向上有確定的位置，還應 包括必要的定位精度，就是要控制可能因定位面而帶來的誤差，這類誤差稱為定位 誤差D。它包括：尺寸制造誤差 C；定位基準

48、與工序基準不重合誤差b基準位移誤差 wo由銑床的特點和工件的特點，本工序分為兩個工步，第一步銑削右端面，銑好 之后再利用右端面作為基準面去銑另一個端面。分析此工序需要限制Z方向的平動，X、丫方向的轉(zhuǎn)動和平動，由連桿的結(jié)構(gòu)特點選一面兩孔定位。4.2 定位元件的選定與定位誤差的確定定位元件的設計要求：要有與工件相應的精度；不允許受力后產(chǎn)生變形， 要有足夠的剛度；要有一定的硬度（HRC5&62）和耐磨性。連桿銑端面夾具采 用固定式夾具，大頭孔采用圓柱銷定位，小頭孔采用菱形銷定位，端面采用支撐板 定位，桿身采用支承釘定位。根據(jù)誤差的定義在設計夾具時，對任何一個定位方案均可通過一批工件定位可 能

49、出現(xiàn)的兩個極端位置直接計算出工序基準的最大變動圍，即為該方案的定位誤 差，他的產(chǎn)生的原因是工件的制造誤差，定位元件的制造誤差。連桿兩端面的位置 尺寸由兩銑刀之間的位置尺寸直接保證，與定位誤差關(guān)系不大，無須進行定位分析。 對于兩加工表面的平行度的定位誤差， 該形狀誤差精度由銑刀保證，與工作定為誤 差不大，可以不進行計算分析。4.3夾緊元件的確定4.3.1夾緊元件的選擇由前面的加工工藝過程部分可以知道， 機床采用立式銑床，又從本工序加工的 特點考慮，在保證加工精度的前提條件下采用固定式夾具， 即夾具固定在工作臺上， 隨著工作臺的移動而實現(xiàn)進給。由于生產(chǎn)批量較大，就要求夾具的加緊的自動化程 度高，操

50、作簡單易于集中控制，以提高生產(chǎn)效率。而現(xiàn)代高效夾具大多采用機動加 緊方式：氣動、液動、電動，其中氣動和液動應用最為廣泛。但由于采用機動方式 結(jié)構(gòu)復雜和本工序的特點，不宜采用機動方式加緊，采用壓板加緊，這樣的結(jié)構(gòu)簡 單。加緊元件的設計的基本要求：（1）夾緊力應有助于定位，而不應該破壞定位；（2）夾緊力的大小應能保證加工過程中工件不發(fā)生位置變動和振動，并 在一定圍調(diào)節(jié)；（3）工作在加緊后的變形和受壓表面的損傷不應超過允許的圍；（4）結(jié)構(gòu)簡單緊湊，動作靈活，省力，安全，并有足夠的強度和剛度。根據(jù)這些要求，選擇在連桿的桿身部位采用一雙對稱的壓板來加緊，桿身的另 一面用支承釘支承，這樣就不會使工件產(chǎn)生彎

51、曲或扭轉(zhuǎn)變形，加緊力則作用在工件 的面積最大的部位。壓板的高度不超出大小頭端面的高度，這樣銑刀可一次銑削大 小頭端面，這樣有利于保證平行度。4.3.2 夾緊力的計算工件以以平面和兩孔定位，用壓板加緊，由機械加工工藝手冊根據(jù)切削力 的經(jīng)驗公式確定所需要的加緊力的大小。 為防止工件在切削力F的作用下移動，所 需要的實際加緊力Fs的估算公式為Fs = K±d(N)F 切削力Fo 圓柱銷允許承受的切削力4.4 夾具體的設計夾具體一般為鑄造件，安裝穩(wěn)定，剛度好，但制造周期較長。連桿的特點是比 較小，設計時應注意夾具體結(jié)構(gòu)尺寸的大小。夾具體的作用是將定位元件及夾具各 裝置連接成一起，并能正確安裝

52、在機床上，加工時能承受以部分切削力，所以夾具 體的材料一般采用鑄鐵。4.5 定位元件尺寸及配合的選擇4.5.1 固定式圓柱定位銷取工件上兩孔中心距的基本尺寸124 0.151 mm為兩定位銷的中心距，其公差取 連桿孔中心距公差的1 5，則其公差為15(0.05 0.15) 0.04mm。則兩銷的中心距 為124 mm。大頭孔采用圓柱定位銷定位，其材料選擇20鋼，滲碳處理深度為0.8 1.2mm,HRC5&60。大頭孔的最小直徑為圓柱銷直徑的基本尺寸。其公差一般選取 g6,則圓柱銷的尺寸為D= 4 1 0.009 mm。則由機床夾具手冊選取圓柱銷的基本尺寸 為 H=20mm,d=22mm

53、,h1=3mm,D 仁 50mm4.5.2 菱形銷小頭孔采用菱形銷定位只定位一個方向的自由度， 由機床夾具手冊選擇其合理 的形狀如圖4-2。小頭孔的最小直徑為 17.97，菱形銷的基本尺寸為 17.97mm， 其公差一般選取h7，則菱形銷的尺寸為D= 17.97°0.006 mm。則由機床夾具手冊選卻 合理的菱形銷尺寸：d=15mm,D 仁22mm,b=4，rB=D-2=15.97mm4.5.3 支承板支承板主要根據(jù)工件連桿的基本尺寸確定支承板的主要尺寸長為151mm寬為60mm5結(jié)論通過對發(fā)動機連桿的機械加工工藝及對大小頭端面銑夾具的設計使我認識到 了許多有關(guān)機械加工的知識，主要歸

54、納為以下兩個個方面：（1）連桿外形復雜，而剛性較差，且其技術(shù)要求很高，所以適當?shù)倪x擇機械 加工中的定位基準，是否能保證連桿技術(shù)要求的問題之一。 在連桿的實際加工過程 中，選連桿大小頭端面及大小頭孔作為主要定位基準面。對于加工主要表面，按照“先基準后一般”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)合面以及螺栓孔的定位面，次要的加工表面為油孔、 大頭兩側(cè)面及連桿體和蓋上的螺栓座面等。（2）主要是關(guān)于夾具的設計方法和步驟。根據(jù)六點定位原理和連桿的定位基 準確定定為元件；針對連桿的加工特點及加工的批量， 連桿的加緊裝置應滿足裝卸 工件方便、迅速的特點；連桿的結(jié)構(gòu)特點是比較小，設計時應注意各夾具元件結(jié)構(gòu) 尺寸的大小。本次設計結(jié)束后，還有一些遺憾，例如對一些現(xiàn)在比較先進的工藝技術(shù)（