機(jī)械設(shè)計(jì)夾具設(shè)計(jì)

1、機(jī)車車輛制造與修理工藝學(xué) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)連桿零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備班級(jí)：設(shè)計(jì)者：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：2011年12月 29日摘要 連桿是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)的重要零件之一，其大頭孔與曲軸連接， 小頭孔通過(guò)活塞銷與活塞連接， 其作用是使活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 它是柴油機(jī)關(guān)鍵傳動(dòng)件之一。 連桿要承受內(nèi)燃機(jī)的爆發(fā)力、 壓縮力和連桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力、拉伸力。因此對(duì)連桿的強(qiáng)度、剛度有 很高的要求。 又連桿與曲軸和活塞銷連接， 并且它們之間存在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)， 因此對(duì)連桿大小頭孔的加工要求是很高的。 本文主要論述了連桿的加工 工藝及其夾具設(shè)計(jì)。 連桿的尺寸精度、 形狀精度以及位

2、置精度的要求都 很高，而連桿的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，因此在安排工藝過(guò)程時(shí)， 就需要把各主要表面的粗精加工工序分開(kāi)。逐步減少加工余量、切削力 及內(nèi)應(yīng)力的作用， 并修正加工后的變形， 就能最后達(dá)到零件的技術(shù)要求。 關(guān)鍵詞 :連桿加工工藝夾具設(shè)計(jì)內(nèi)容：1. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 1 份2. 工藝卡片 1 套3. 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 1 份4. 機(jī)械加工工序卡片 1 份5. 零件圖 1 份6. 夾具裝配圖 1 份7. 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 份目錄一、任務(wù)書二、零件工藝性分析2.1 零件技術(shù)條件分析2.2 毛坯選擇以及加工2.3 機(jī)械加工工藝路線確定2.4 連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析2.4.1 工藝過(guò)程的

3、安排2.4.2 定位基準(zhǔn)的選擇2.4.3 確定合理的夾緊方法2.5 連桿基本加工工序2.5.12.5.22.5.32.5.42.5.5 連桿兩端面的加工 連桿大、小頭孔的加工 連桿螺栓孔的加工 連桿體與連桿蓋的銑開(kāi)工序 大頭側(cè)面的加工2.6 工序尺寸以及公差的的計(jì)算2.6.1 切削用量的選擇原則a) 粗加工時(shí)切削用量的選擇原則 b) 精加工時(shí)切削用量的選擇原則2.6.2 確定各工序的加工余量2.6.3 確定工序尺寸及其公差三、XX 號(hào)工序加工說(shuō)明書3.1 工序尺寸精度分析3.2 確定加工余量3.3夾具、定位如CAD圖一 任務(wù)書機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè) , 是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，機(jī)械

4、制造行業(yè)的發(fā)展影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 要想國(guó)力有所提升， 國(guó)民經(jīng)濟(jì) 不斷發(fā)展變強(qiáng)。傳統(tǒng)的機(jī)械制造行業(yè)已經(jīng)漸漸不能適應(yīng)當(dāng)代社會(huì)的發(fā) 展，同時(shí)也為了適應(yīng)多生產(chǎn)模式(大、中、小批量生產(chǎn))對(duì)夾具快速設(shè) 計(jì)的需求，因此先進(jìn)的裝備便隨著產(chǎn)生。機(jī)床專用夾具，數(shù)控機(jī)床不斷 的廣泛使用。傳統(tǒng)的機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)是一種基于經(jīng)驗(yàn)的夾具設(shè)計(jì)方 法，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的夾具設(shè)計(jì)人員來(lái)完成，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，勞動(dòng)量大，修 改不便，效率低。為了提高生產(chǎn)效率，因此應(yīng)用CAD技術(shù)、UG Pro/E、SoldiEdge 等軟件提供專用的夾具設(shè)計(jì)模塊，應(yīng)用這些軟件在生產(chǎn)中準(zhǔn) 確繪制、 裝配和管理的參數(shù)化機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)軟件， 以提高夾具的設(shè) 計(jì)

5、效率和規(guī)范性， 實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)重用，滿足快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的目 標(biāo)，該項(xiàng)研究有利于企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 另外工藝流 程也在深深的影響著機(jī)械制造業(yè)快速發(fā)展。 因此在今天的生產(chǎn)過(guò)程中不 僅僅要有一個(gè)很好的工藝流程，還要有高效、 準(zhǔn)確的夾具以及先進(jìn)的加 工設(shè)備。在實(shí)習(xí)過(guò)程中看到柴油機(jī)車的關(guān)鍵零部件的大批量生產(chǎn)過(guò)程。 連桿的作用是使活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 它是柴油機(jī)關(guān) 鍵傳動(dòng)件之一。它在柴油機(jī)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(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。 在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，連桿受膨脹氣體交變壓 力的作用和慣

6、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，以減小慣性力的作用。連桿的主要技術(shù)要求： 大、小頭孔及其兩端面， 連桿體與連桿蓋的結(jié)合面及連桿螺栓定位孔等 部位的切削用量計(jì)算和加工工藝分析。二 零件工藝性分析2.1 零件技術(shù)條件分析 為了使大頭孔與軸瓦及曲軸、 小頭孔與活塞銷能密切配合， 減少?zèng)_擊的 不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級(jí)為IT6，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于 0.4 口 m大頭孔的圓柱度公差為 0.012 mm小頭孔公差等級(jí)為IT8，表 面粗糙度Ra應(yīng)不大于3.2 口 m小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為 0.0025 mm素線平行度公差為0.04/100 mm大

7、小頭孔的中心距影響到 汽缸的壓縮比，即影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，所以規(guī)定了比較高的要求：210± 0.05 mm。連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔2.2 毛坯選擇以及加工 連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強(qiáng)度。因此， 連桿材料一般采用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼； 如45鋼、55鋼、40Cr、40CrMnB 等。近年來(lái)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(qiáng)度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個(gè)很有 發(fā)展前途的制造方法。連桿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

8、鍛性）及零件對(duì)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(jìn)的毛坯制造方法的可能性來(lái)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(kāi)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(jī)械加工過(guò)程中將其切開(kāi)， 為保證切開(kāi) 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(duì)于分體 鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動(dòng)力大和金屬纖維被切斷等問(wèn) 題，但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時(shí)少、模具少 等優(yōu)點(diǎn)，故用得越來(lái)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

9、擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。 目 前我國(guó)有些生產(chǎn)連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。毛坯加熱后，通過(guò) 上下鍛輥模具的型槽，毛壞產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需要的形狀。用 輥鍛法生產(chǎn)的連桿鍛件，在表面質(zhì)量、內(nèi)部金屬組織、金屬纖維方向以 及機(jī)械強(qiáng)度等方面都可達(dá)到模鍛水平，并且設(shè)備簡(jiǎn)單，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)率較高，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，適于在大批大量生產(chǎn)中應(yīng)用。輥 鍛需經(jīng)多次逐漸成形。連桿的鍛造工藝過(guò)程中，將棒料在爐中加熱至11401200C0,先在輥鍛機(jī)上通過(guò)四個(gè)型槽進(jìn)行輥鍛制坯，然后在鍛壓機(jī)上進(jìn)行預(yù)鍛和終鍛，再在壓床上沖連桿大頭孔并切除飛邊。 鍛好后的 連桿毛坯需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理， 使之得到細(xì)致均勻的

10、回火索氏體組織，以改善 性能，減少毛坯內(nèi)應(yīng)力。為了提高毛坯精度，連桿的毛坯尚需進(jìn)行熱校 正。連桿必須經(jīng)過(guò)外觀缺陷、內(nèi)部探傷、毛坯尺寸及質(zhì)量等的全面檢 中心線的垂直度，影響到軸瓦的安裝和磨損，甚至引起燒傷；所以對(duì)它 也提出了一定的要求：規(guī)定其垂直度公差等級(jí)應(yīng)不低于 IT9 。大頭兩端 面的尺寸公差等級(jí)為IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8 口 m,小頭兩端面 的尺寸公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3 口 m2.3 機(jī)械加工工藝路線確定 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)合面及連桿螺栓孔定位面， 次要加工表面為軸瓦鎖口槽、油 孔、大頭兩側(cè)面及體和

11、蓋上的螺栓座面等。連桿的機(jī)械加工路線是圍繞著主要表面的加工來(lái)安排的。 連桿的加工路 線按連桿的分合可分為三個(gè)階段： 第一階段為連桿體和蓋切開(kāi)之前的加 工；第二階段為連桿體和蓋切開(kāi)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(xiàng)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(lái)分， 合裝之前的工藝路線屬主要表

12、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。由上述技術(shù)條件的分析可知， 連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度 的要求都很高，但是連桿的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給連桿的 機(jī)械加工帶來(lái)了很多困難，必須充分的重視。連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程如下：2.4 連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析 2.4.1 工藝過(guò)程的安排 在連桿加工中有兩個(gè)主要因素影響加工精度： （1）連桿本身的剛度比較低，在外力（切削力、夾緊力）的作用下容 易變形。 （2）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削時(shí)將產(chǎn)生較大的 殘余內(nèi)應(yīng)力，并引起內(nèi)應(yīng)力重新分布。因此，在安排工藝進(jìn)程時(shí)，就要把各主要表面的粗、精加工工序分開(kāi)

13、， 即把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在后面。這是 由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夾緊力必然大，加工后容易產(chǎn)生變 形。粗、精加工分開(kāi)后，粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精加工中修正；半 精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切 削力及內(nèi)應(yīng)力的作用，逐步修正加工后的變形，就能最后達(dá)到零件的技 術(shù)條件。各主要表面的工序安排如下： a 兩端面：粗銑、精銑、粗磨、精磨b 小頭孔：鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、精鏜、壓入襯套后再精鏜c 大頭孔：擴(kuò)孔、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜、珩磨 一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過(guò)程的中間或后面。2.4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 在連

14、桿機(jī)械加工工藝過(guò)程中， 大部分工序選用連桿的一個(gè)指定的端面和 小頭孔作為主要基面，并用大頭處指定一側(cè)的外表面作為另一基面。這 是由于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、 小頭孔的中心距。 這樣就使各工序中的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來(lái)， 減少了定位 誤差。與夾具的定位元件接觸（在設(shè)計(jì)夾具時(shí)亦作相應(yīng)的考慮）。在精鏜小頭 孔（及精鏜小頭襯套孔）時(shí)，也用小頭孔（及襯套孔）作為基面，這時(shí) 將定位銷做成活動(dòng)的稱“假銷”。當(dāng)連桿用小頭孔（及襯套孔）定位夾 緊后，再?gòu)男☆^孔中抽出假銷進(jìn)行加工。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： 即在粗加工大、 小頭孔前， 粗磨端面， 在精

15、鏜大、 小頭孔前， 精磨端面。 由于用小頭孔和大頭孔外側(cè)面作基面， 所以這些表面的加工安排得比較 早。在小頭孔作為定位基面前的加工工序是鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔，這些工 序?qū)τ阢q后的孔與端面的垂直度不易保證， 有時(shí)會(huì)影響到后續(xù)工序的加 工精度。在第一道工序中， 工件的各個(gè)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(duì)加 工精度會(huì)有很大影響。因此，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對(duì) 于整個(gè)工藝過(guò)程的加工精度常有深遠(yuǎn)的影響。 連桿的加工就是如此，在 連桿加工工藝路線中，在精加工主要表面開(kāi)始前，先粗銑兩個(gè)端面，其 中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因

16、此，粗銑就是關(guān)鍵工序。在粗銑中 工件如何定位呢？一個(gè)方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，粗 銑一個(gè)端面后，翻身以銑好的 工工序的切削余量大，因此切削力、夾緊力必然大，加工后容易產(chǎn)生變 形。粗、精加工分開(kāi)后，粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精加工中修正；半 精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切 削力及內(nèi)應(yīng)力的作用，逐步修正加工后的變形，就能最后達(dá)到零件的技 術(shù)條件。各主要表面的工序安排如下：a 兩端面：粗銑、精銑、粗磨、精磨b 小頭孔：鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、精鏜、壓入襯套后再精鏜 c 大頭孔：擴(kuò)孔、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜、珩磨 一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過(guò)

17、程的中間或后面。2.5 基本加工工序2.5.1 連桿兩端面的加工 采用粗銑、 精銑、粗磨、精磨四道工序， 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。粗磨在轉(zhuǎn)盤 磨床上，使用砂瓦拼成的砂輪端面磨削。這種方法的生產(chǎn)率較高。精磨在M7130型平面磨床上用砂輪的周邊磨削，這種辦法的生產(chǎn)率低一些， 但精度較高。2.5.2 連桿大、小頭孔的加工 連桿大、小頭孔的加工是連桿機(jī)械加工的重要工序，它的加工精度對(duì)連 桿質(zhì)量有較大的影響。小頭孔是定位基面，在用作定位基面之前，它經(jīng) 過(guò)了鉆、擴(kuò)、鉸三道工序。鉆時(shí)以小頭孔外形定位，這樣可以保證加工 后的孔與外圓的同軸度誤差較小。小

18、頭孔在鉆、擴(kuò)、鉸后，在金剛鏜床 上與大頭孔同時(shí)精鏜，達(dá)到 IT6 級(jí)公差等級(jí)，然后壓入襯套，再以襯套 內(nèi)孔定位精鏜大頭孔。由于襯套的內(nèi)孔與外圓存在同軸度誤差， 這種定位方法有可能使精鏜后的襯套 孔與大頭孔的中心距超差。大頭孔經(jīng)過(guò)擴(kuò)、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜和珩磨達(dá)到 IT6 級(jí)公差等級(jí)。表面粗糙度Ra為0.4 口 m大頭孔的加工方法是在銑開(kāi)工序后，將連桿與連桿體組合在一起，然后進(jìn)行精鏜大頭孔的工序。這樣，在銑開(kāi) 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。2.5.3 連桿螺栓孔的加工 連桿的螺栓孔經(jīng)過(guò)鉆、擴(kuò)、鉸工序。加工時(shí)以大頭端面、小頭孔及大頭 一側(cè)面定位。 為

19、了使兩螺栓孔在兩個(gè)互相垂直方向平行度保持在公差范 圍內(nèi)，在擴(kuò)和鉸兩個(gè)工步中用上下雙導(dǎo)向套導(dǎo)向。 從而達(dá)到所需要的技 術(shù)要求。粗銑螺栓孔端面采用工件翻身的方法， 這樣銑夾具沒(méi)有活動(dòng)部分， 能保 證承受較大的銑削力。精銑時(shí)， 為了保證螺栓孔的兩個(gè)端面與連桿大頭 端面垂直，使用兩工位夾具。 連桿在夾具的工位上銑完一個(gè)螺栓孔的兩 端面后，夾具上的定位板帶著工件旋轉(zhuǎn) 1800 ，銑另一個(gè)螺栓孔的兩端 面。這樣，螺栓孔兩端面與大頭孔端面的垂直度就由夾具保證。2.5.4 連桿體與連桿蓋的銑開(kāi)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(duì)刀精度來(lái)保證。 為了保證銑開(kāi)后的剖分面的平面度

20、不超過(guò)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(dòng)不超 過(guò)0.02 mm則銑開(kāi)的剖分面能達(dá)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(duì)連桿蓋、連桿體裝配后的結(jié)合強(qiáng)度有較大的 影響。因此，在剖分面銑開(kāi)以后再經(jīng)過(guò)磨削加工。2.5.5 大頭側(cè)面的加工以基面及小頭孔定位，它用一個(gè)圓銷（小頭孔）。裝夾工件銑兩側(cè)面至 尺寸，保證對(duì)稱（此對(duì)稱平面為工藝用基準(zhǔn)面）。2.6 工序尺寸以及公差的確定2.6.4 切削用量的選擇原則a） 粗加工時(shí)切削用量的選擇原則正確地選擇切削用量，對(duì)提高切削效率， 保證必要

21、的刀具耐用度和經(jīng)濟(jì) 性，保證加工質(zhì)量，具有重要的作用。 粗加工時(shí)加工精度與表面粗糙度要求 不高, 毛坯余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時(shí)，要盡可能保證 較高的單位時(shí)間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用度，以提 高生產(chǎn)效率和降低加工成本。金屬切除率可以用下式計(jì)算：V*f*ap*1000式中：Zw單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量（mm3/S , V切削速度（m/s）f進(jìn)給量（mm/r）, ap切削深度（mrj） 提高切削速度、增大進(jìn)給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是， 在這三個(gè)因素中,影響刀具耐用度最大的是切削速度,其次是進(jìn)給量, 影響最小的是切削深度。 所以粗加工切削用量的選擇原則是： 首

22、先考慮 選擇一個(gè)盡可能大的吃刀深度 ap，其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量度 f，最 后確定一個(gè)合適的切削速度 V。選用較大的ap和f以后，刀具耐用度t 顯然也會(huì)下降，但要比V對(duì)t的影響小得多，只要稍微降低一下 V便可 以使 t 回升到規(guī)定的合理數(shù)值，因此，能使 V、f 、ap 的乘積較大，從 而保證較高的金屬切除率。此外，增大ap可使走刀次數(shù)減少，增大f又有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對(duì)提高生產(chǎn)效 率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的。粗加工時(shí)切削用量的 選擇原則有幾個(gè)要點(diǎn)：1）切削深度的選擇：粗加工時(shí)切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性

23、來(lái)確定。 在保留半精加工、 精加工必要余量的前提下，應(yīng)當(dāng)盡量將粗加工余量一次切除。 只有當(dāng)總 加工余量太大，一次切不完時(shí)，才考慮分幾次走刀。2）進(jìn)給量的選擇：粗加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的因素主要是切削力。因 此，進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度來(lái)確定。 選擇進(jìn)給量時(shí)應(yīng)考慮 到機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長(zhǎng)度等。 在工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度好的情況下， 可選用大一些的進(jìn)給量；在剛性 和強(qiáng)度較差的情況下，應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn)給量。3）切削速度的選擇：粗加工時(shí)，切削速度主要受刀具耐用度和機(jī)床功 率的限制。切削深度、進(jìn)給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定 切削速度時(shí)必須考慮到機(jī)床的許用功率

24、。 如超過(guò)了機(jī)床的許用功率，則 應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。b） 精加工時(shí)切削用量的選擇原則 精加工時(shí)加工精度和表面質(zhì)量要求較高，加工余量要小且均勻。因此， 選擇精加工的切削用量時(shí)應(yīng)先考慮如何保證加工質(zhì)量， 并在此基礎(chǔ)上盡 量提高生產(chǎn)效率。提高精加工速率的關(guān)鍵：1）切削深度的選擇：精加工時(shí)的切削深度應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確 定。通常希望精加工余量不要留得太大，否則，當(dāng)吃刀深度較大時(shí)，切 削力增加較顯著，影響加工質(zhì)量。2）進(jìn)給量的選擇： 精加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度。 進(jìn)給量增大時(shí)，雖有利于斷屑，但殘留面積高度增大，切削力上升，表 面質(zhì)量下降。 3 ）切削速度的選擇：切削速度提高時(shí)，切削

25、變形減小， 切削力有所下降， 而且不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)， 盡可能提高切削速度。只有當(dāng)切削速度受 到工藝條件限制而不能提高時(shí)，才選用低速，以避開(kāi)積屑瘤產(chǎn)生的范圍。 由此可見(jiàn)，精加工時(shí)選用較小的吃刀深度 ap和進(jìn)給量f，并在保證合理 刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V,以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)滿足生產(chǎn)率的要求265確定工序的加工余量 用查表法確定機(jī)械加工余量：（根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)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（mmg4廠*IX*4Jm血?jiǎng)tL 1-L *t嚴(yán),則連桿兩端面總的加工余量為:nA

26、總二Z伯2 Ai0.55 -2=50 2=( 1.5+0.6+0.3+0.1 )=(A粗銑 +A精銑 +A粗磨 +A精磨) mm0.55 -0.55 -（2）、連桿鑄造出來(lái)的總的厚度為H=40+50=450mm2.6.6確定工序尺寸及其公差（根據(jù)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程表229表234）75 mm）1）大頭孔各工序尺寸及其公差（鑄造出來(lái)的大頭孔為2.7夾具設(shè)計(jì)2.7.1定位基準(zhǔn)的選擇 由零件可知，在銑剖分面之前，連桿的兩個(gè)端面、小頭孔及大頭孔的兩 側(cè)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 原則選29.49H8小頭孔與連桿的端面為基準(zhǔn)。連桿上蓋以基面（無(wú)標(biāo) 記面）、

27、凸臺(tái)面及側(cè)面定位，連桿體以基面和小頭孔及側(cè)面定位，均屬 于完全定位。2.7.2夾緊方案1）定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，在粗加工大頭孔之前，連桿的兩個(gè)端面，小頭孔及大頭孔的兩側(cè)面都已加工，且表面粗糙度要求較高。為了使定位誤差為零，按基準(zhǔn) 重合原則選 43.0h7定位銷與基面為定位基準(zhǔn)，定位銷限制 2個(gè)自由 度，基面限制工件3個(gè)自由度，大頭孔的外側(cè)面限制工件1個(gè)自由度,屬完全定位。由于生產(chǎn)批量大，為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，準(zhǔn) 備采用手動(dòng)式滑柱鉆模，采用了常用的圓錐自鎖裝置，裝卸工件方便、 迅速。2） 夾緊方案由于所加工的零件比較小， 夾具的夾緊力與加工零件時(shí)的軸向力方向相 同，為了裝卸工件方

28、便，采用手動(dòng)式滑柱鉆模。加工的大頭孔為通孔， 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。故應(yīng)按完全定位設(shè)計(jì)夾具?；绞且环N帶有升降鉆模板的通用可調(diào)夾具， 它由鉆模板、三根滑柱、 夾具體和傳動(dòng)、鎖緊機(jī)構(gòu)所組成。使用時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，經(jīng)過(guò)齒輪齒條的 傳動(dòng)和左右滑柱的導(dǎo)向， 便能順利的帶動(dòng)鉆模板升降， 將工件夾緊或松 開(kāi)。鉆模板在夾緊工件或升降至一定高度后，必須自鎖。自鎖機(jī)構(gòu)的種 類很多，但用得最廣泛的是圓錐鎖緊機(jī)構(gòu)。3）夾緊力的分析和計(jì)算 由于零件較小，所以采用開(kāi)口墊圈的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，裝卸工件方便、迅 速。夾具體的作用是將定位、夾具裝置連接成一體，并

29、能正確安裝在機(jī) 床上，加工時(shí)，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(zhǎng)。切削力及夾緊力的計(jì)算，由組合機(jī)床（表7-24 ）得： 22502250P=a0.242=20.242=1902.538N 夾緊力的計(jì)算：由機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)（表 1-2-25 ）得：用扳手的六角螺母的夾緊力：M=10mm, P=1.75m,L=140mm作用力：F=80N 夾緊力：W0=6580N由于夾緊力大于切削力，即本夾具可安全使用。定位誤差的計(jì)算:0.05要求；對(duì)剖分面有0.0125的平面度要求。所以 本工序的工序基準(zhǔn)：連桿上蓋為螺母座面，連桿體為小頭孔中心線，其 設(shè)計(jì)計(jì)算如下：一由加工工

30、序知，加工面為連桿的剖分面。剖分面對(duì)連 接螺栓孔中心線有垂直度要求（垂直度允差0.08）；對(duì)連桿體小頭孔有中心距210（1）0.010。一確定定位銷中心與大頭孔中心的距離及其公差。此公差 取工件相應(yīng)尺寸的平均值，公差取相應(yīng)公差的三分之一（通常取1/51/3 ）。故此尺寸為 210.4（2）確定定位銷尺寸及公差本夾具的主要定位元件為一固定銷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不便于更換。該定位 銷的基本尺寸取工件孔下限尺寸 43。公差與本零件在工作時(shí)與其相配 孔的尺寸與公差相同，即為 43（3）小頭孔的確定0.1影響很大，應(yīng)選較緊的配合。另外小頭孔的定位面較短，定位銷有錐度導(dǎo)向，不致造成裝工件困難。故確定小頭定位孔的

31、孔徑為43考慮到配合間隙對(duì)加工要求中心距 210（4）定位誤差分析0. 0270.1的要求，以 43一對(duì)于連桿體剖分面中心距 2100.012。 的中心線為定位-0.02700 0基準(zhǔn)，雖屬“基準(zhǔn)重合”，無(wú)基準(zhǔn)不重合誤差，但由于定位面與定位間存在間隙，造成的基準(zhǔn)位置誤差即為定位誤差，其值為： Dw審 D+3 d+A min=0.027+0.012+0=0.039 mmA Dw剖分面的定位誤差3 D工件孔的直徑公差3 d定位銷的直徑公差A(yù) min孔和銷的最小保證間隙此項(xiàng)中心距加工允差為0.2mm,因此工件在加工過(guò)程中能夠保證加工精 度要求。2.7.3 夾具設(shè)計(jì)1) 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，

32、在粗加工大頭孔之前，連桿的兩個(gè)端面，小頭孔及大頭 孔的兩側(cè)面都已加工，且表面粗糙度要求較高。為了使定位誤差為零，按基準(zhǔn)重合原則選43.0h7定位銷與基面為定位基準(zhǔn)，定位銷限制2個(gè)自由度，基面限制工件 3 個(gè)自由度，大頭孔的外側(cè)面限制工件 1 個(gè)自由度，屬完全定位。 由于生產(chǎn)批量大，為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，準(zhǔn)備采用手動(dòng)式 滑柱鉆模，采用了常用的圓錐自鎖裝置，裝卸工件方便、迅速。2) 夾緊方案由于所加工的零件比較小， 夾具的夾緊力與加工零件時(shí)的軸向力方向相 同，為了裝卸工件方便，采用手動(dòng)式滑柱鉆模。加工的大頭孔為通孔， 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

33、該方向上的自由度。故應(yīng)按完全定位設(shè)計(jì)夾具滑柱式是一種帶有升降鉆模板的通用可調(diào)夾具，它由鉆模板、三根滑柱、夾具體和傳動(dòng)、鎖緊機(jī)構(gòu)所組成。使用時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，經(jīng)過(guò)齒輪齒條的 傳動(dòng)和左右滑柱的導(dǎo)向，便能順利的帶動(dòng)鉆模板升降， 將工件夾緊或松 開(kāi)。鉆模板在夾緊工件或升降至一定高度后，必須自鎖。自鎖機(jī)構(gòu)的種 類很多，但用得最廣泛的是圓錐鎖緊機(jī)構(gòu)。5）定位誤差分析定位元件尺寸及公差的確定：本夾具的主要定位元件為一固定定位銷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不便于更換。該 定位銷尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時(shí)與其相配孔的尺寸公差相 同，即為 43.0h7.0.0270 0.05的要求，以 43對(duì)于連桿體剖分面中心距 210的中

34、心線為定位基準(zhǔn)，雖屬“基準(zhǔn)重合”，無(wú)基準(zhǔn)不重合誤差，但由于定位面 與定位間存在間隙，造成的基準(zhǔn)位置誤差即為定位誤差，其值為： Dw審 D+3 d+A min=0.027+0.012+0=0.039 mmA Dw-剖分面的定位誤差3 D工件孔的直徑公差3 d定位銷的直徑公差A(yù) min孔和銷的最小保證間隙此項(xiàng)中心距加工允差為0.2mm,因此工件在加工過(guò)程中能夠保證加工精 度要 求。大頭孔兩側(cè)面對(duì)中心距的要求：擴(kuò)大頭孔時(shí)，限制Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)是一擋板(工序基準(zhǔn))，同時(shí)亦為第一定位基準(zhǔn)，對(duì)加工大頭孔來(lái)說(shuō)，它與工 序基準(zhǔn)的距離49及相應(yīng)的平行度誤差只取決于工序基準(zhǔn)在夾具中的位 置。因?yàn)楣ば蚧鶞?zhǔn)同時(shí)為定位基準(zhǔn)，

35、 即基準(zhǔn)重合，沒(méi)有基準(zhǔn)不重合誤差。 即基準(zhǔn)位置誤差為零，定位誤差為零。424定位誤差分析(1)定位誤差( dw)的計(jì)算： jb定位基準(zhǔn)重合 jb = 0 db: db= 1/2 ( D+ d+A min)=1/2 (0.027 + 0.009 + 0)=0.018A dw / A jb 禾口 A db 相關(guān)A dw= 0.018 A dw< 1/3 T 滿足要求。孔的內(nèi)壁和下底面的垂直度要求三.24號(hào)工序精鏜大小孔加工說(shuō)明書3.1工序尺寸精度分析0.027 精鏜小孔 430.018 0和精鏜大孔小孔 750，大頭孔公差等級(jí)為IT6 ,表面粗糙度Ra應(yīng)不大于0.4 口 m大頭孔的圓柱度公差

36、為 0.012 mm小 頭孔公差等級(jí)為IT8，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于3.2 口小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為0.0025 mm,素線平行度公差為0.04/100 mm。大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，所以規(guī)定了比較高的要求：210土0.05 mm連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線的垂直度，影響到軸瓦的安裝和磨損，甚至引起燒傷；所以對(duì)它也提出 了一定的要求：規(guī)定其垂直度公差等級(jí)應(yīng)不低于IT9。大頭兩端面的尺寸公差等級(jí)為IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8 口 m,小頭兩端面的尺寸 公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3 口 m3.2確定加工余量75 mnr）（根據(jù)機(jī)械

37、制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程表229表234）大頭孔各工序尺寸及其公差（鑄造出來(lái)的大頭孔為I IFtv1冊(cè)艸涉尺寸A 1*7* 1*13. 0*叮* |B.1U 小頭孔各工序尺寸及其公差（根據(jù)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程表229表230） 3.3夾具、定位如CADS夾具零件俯視圖夾具零件側(cè)視圖第19/23頁(yè)四 總結(jié) 通過(guò)對(duì)柴油機(jī)連桿的機(jī)械加工工藝及對(duì)精加工大小頭孔夾具和銑結(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) , 讓我了解連桿件 外形結(jié)構(gòu)特性。然而其技術(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(wèn)題之一。在連桿的實(shí)際加工 過(guò)程中， 選用連

38、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(lái)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(kāi)之前的加工； 第二個(gè)階段為連桿體 和蓋的切開(kāi)加工； 第三

39、個(gè)階段為連桿體和蓋合裝后的加工。 在這次課程 設(shè)計(jì)的過(guò)程中我學(xué)到關(guān)于夾具的設(shè)計(jì)方法及其步驟。一 . 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 元件的選用等。二 . 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(wèn)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。 三夾緊裝置的設(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。四 .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

40、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?shī)A具體的材料一 般采用鑄鐵。五 . 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。六繪制夾具裝備圖及夾具零件圖。機(jī)械產(chǎn)品品種 繁多，結(jié)構(gòu)及加工工藝復(fù)雜， 所需要的機(jī)床專用工藝裝備結(jié)構(gòu)也相應(yīng)復(fù) 雜。要提高工裝夾具設(shè)計(jì)的智能化水平不是一件簡(jiǎn)單的事情。 同時(shí)受本 人學(xué)術(shù)水平所限，加上時(shí)間倉(cāng)促，本文在研究過(guò)程中，還存在一些問(wèn)題 需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善， 主要工作有：建立機(jī)床專用夾具庫(kù)是一項(xiàng)龐大 而復(fù)雜的工作，所以需要不斷的完善夾