机械5

连杆是柴油机的主要传动件之一，本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比较差，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。 目录 摘要3 第一章汽车连杆加工工艺4 1.1连杆的结构特点4 1.2连杆的主要技术要求4 1.2.1大、小头孔的尺寸精度、形状精度5 1.2.2大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度5 1.2.3大、小头孔中心距5 1.2.4连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度5 1.2.5大、小头孔两端面的技术要求5 1.2.6螺栓孔的技术要求6 1.2.7有关结合面的技术要求6 1.3连杆的材料和毛坯6 1.4连杆的机械加工工艺过程8 1.5连杆的机械加工工艺过程分析10 1.5.1工艺过程的安排10 1.5.2定位基准的选择11 1.5.3确定合理的夹紧方法12 1.5.4连杆两端面的加工12 1.5.5连杆大、小头孔的加工12 1.5.6连杆螺栓孔的加工13 1.5.7连杆体与连杆盖的铣开工序13 1.5.8大头侧面的加工13 1.6连杆加工工艺设计应考虑的问题13 1.6.1工序安排13 1.6.2定位基准13 1.6.3夹具使用13 1.7切削用量的选择原则14 1.7.1粗加工时切削用量的选择原则14 1.7.2精加工时切削用量的选择原则15 1.8确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差15 1.8.1确定加工余量15 1.8.2确定工序尺寸及其公差16 1.9计算工艺尺寸链17 1.9.1连杆盖的卡瓦槽的计算17 1.9.2连杆体的卡瓦槽的计算18 1.10工时定额的计算19 1.10.1铣连杆大小头平面19 1.10.2粗磨大小头平面19 1.10.3加工小头孔20 1.10.4铣大头两侧面21 1.10.5、扩大头孔21 1.10.6铣开连杆体和盖21 1.10.7加工连杆体22 1.10.8铣、磨连杆盖结合面24 1.10.9铣、钻、镗连杆总成体26 1.10.10粗镗大头孔27 1.10.11大头孔两端倒角27 1.10.12精磨大小头两平面28 1.10.13半精镗大头孔及精镗小头孔28 1.10.14精镗大头孔28 1.10.16小头孔两端倒角29 1.10.17镗小头孔衬套29 1.10.18珩磨大头孔29 1.11连杆的检验30 1.11.1观察外表缺陷及目测表面粗糙度30 1.11.2连杆大头孔圆柱度的检验30 1.11.3连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度的检验30 1.11.4连杆大小头孔平行度的检验30 1.11.5连杆螺钉孔与结合面垂直度的检验31 第二章夹具设计31 2.1铣剖分面夹具设计31 2.1.1问题的指出31 2.1.2夹具设计31 1)定位基准的选择31 2)夹紧方案31 3)夹具体设计31 4)切削力及夹紧力的计算32 5)定位误差分析32 2.2扩大头孔夹具33 2.2.1问题的指出33 2.2.2夹具设计33 1)定位基准的选择33 2)夹紧方案33 3)夹具体设计34 4)切削力及夹紧力的计算34 5)定位误差分析35 结束语： 36 参考文献: 37 致谢38 设计()任务书39 设计()指导教师评语41 设计()评阅人评语42 设计()答辩小组评语43 外文原文及译文44 机械加工工艺卡片59 1.2.1大、小头孔的尺寸精度、形状精度 为了使大头孔与轴瓦及曲轴、小头孔与活塞销能密切配合，减少冲击的不良影响和便于传热。大头孔公差等级为IT6，表面粗糙度Ra应不大于0.4μm；大头孔的圆柱度公差为0.012 mm，小头孔公差等级为IT8，表面粗糙度Ra应不大于3.2μm。小头压衬套的底孔的圆柱度公差为0.0025 mm，素线平行度公差为0.04/100 mm。 1.2.2大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度 两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，从而造成汽缸壁磨损不均匀，同时使曲轴的连杆轴颈产生边缘磨损，所以两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度公差较小；而两孔轴心线在垂直于连杆轴线方向的平行度误差对不均匀磨损影响较小，因而其公差值较大。两孔轴心线在连杆的轴线方向的平行度在100 mm长度上公差为0.04 mm；在垂直与连杆轴心线方向的平行度在100 mm长度上公差为0.06 mm。 1.2.3大、小头孔中心距 大小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比，即影响到发动机的效率，所以规定了比较高的要求：190±0.05 mm。 1.2.4连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度，影响到轴瓦的安装和磨损，甚至引起烧伤；所以对它也提出了一定的要求：规定其垂直度公差等级应不低于IT9（大头孔两端面对大头孔的轴心线的垂直度在100 mm长度上公差为0.08 mm）。 1.2.5大、小头孔两端面的技术要求 连杆大、小头孔两端面间距离的基本尺寸相同，但从技术要求是不同的，大头两端面的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8μm,小头两端面的尺寸公差等级为IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3μm。这是因为连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两轴肩端面间有配合要求，而连杆小头两端面与活塞销孔座内档之间没有配合要求。连杆大头端面间距离尺寸的公差带正好落在连杆小头端面间距离尺寸的公差带中，这给连杆的加工带来许多方便。 1.2.6螺栓孔的技术要求 在前面已经说过，连杆在工作过程中受到急剧的动载荷的作用。这一动载荷又传递到连杆体和连杆盖的两个螺栓及螺母上。因此除了对螺栓及螺母要提出高的技术要求外，对于安装这两个动力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。规定：螺栓孔按IT8级公差等级和表面粗糙度Ra应不大于6.3μm加工；两螺栓孔在大头孔剖分面的对称度公差为0.25 mm。 1.2.7有关结合面的技术要求 在连杆受动载荷时，接合面的歪斜使连杆盖及连杆体沿着剖分面产生相对错位，影响到曲轴的连杆轴颈和轴瓦结合不良，从而产生不均匀磨损。结合面的平行度将影响到连杆体、连杆盖和垫片贴合的紧密程度，因而也影响到螺栓的受力情况和曲轴、轴瓦的磨损。对于本连杆，要求结合面的平面度的公差为0.025 mm。 1.3连杆的材料和毛坯 连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，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、40CrM
nB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。 目前我国有些生产连杆的工厂，采用了连杆辊锻工艺。图（1-2）为连杆辊锻示意图．毛坯加热后，通过上锻辊模具2和下锻辊模具4的型槽，毛坏产生塑性变形，从而得到所需要的形状。用辊锻法生产的连杆锻件，在表面质量、内部金属组织、金属纤维方向以及机械强度等方面都可达到模锻水平，并且设备简单，劳动条件好，生产率较高，便于实现机械化、自动化，适于在大批大量生产中应用。辊锻需经多次逐渐成形。 图（1-2）连杆辊锻示意图 图(1-3)、图(1-4)给出了连杆的锻造工艺过程，将棒料在炉中加热至1140～1200C0，先在辊锻机上通过四个型槽进行辊锻制坯见图(1-3)，然后在锻压机上进行预锻和终锻，再在压床上冲连杆大头孔并切除飞边见图(1-4)。锻好后的连杆毛坯需经调质处理，使之得到细致均匀的回火索氏体组织，以改善性能，减少毛坯内应力。为了提高毛坯精度，连杆的毛坯尚需进行热校正。 连杆必须经过外观缺陷、内部探伤、毛坯尺寸及质量等的全面检查，方能进入机械加工生产线。 工序内容 铣连杆大、小头两平面,每面留磨量0.5mm 以一大平面定位，磨另一大平面，保证中心线对称，无标记面称基面。（下同） 与基面定位，钻、扩、铰小头孔 以基面及大、小头孔定位，装夹工件铣尺寸mm两侧面，保证对称（此平面为工艺用基准面） 以基面定位，以小头孔定位，扩大头孔为Φ60mm 以基面及大、小头孔定位，装夹工件，切开工件，编号杆身及上盖分别打标记。 以基面和一侧面定位装夹工件，铣连杆体和盖结合面，保直径方向测量深度为27.5mm 以基面和一侧面定位装夹工件，磨连杆体和盖的结合面 以基面及结合面定位装夹工件，铣连杆体和盖mm 8mm斜槽 以基面、结合面和一侧面定位，装夹工件，锪两螺栓座面mm,R11mm,保证尺寸mm 钻2 10mm螺栓孔 先扩2 12mm螺栓孔，再扩2 13mm深19mm螺栓孔并倒角 铰2 12.2mm螺栓孔 用专用螺钉，将连杆体和连杆盖装成连杆组件，其扭力矩为100120N.m 粗镗大头孔 大头孔两端倒角 精磨大小头两端面，保证大端面厚度为mm 以基面、一侧面定位，半精镗大头孔，精镗小头孔至图纸尺寸，中心距为mm 精镗大头孔至尺寸 称量不平衡质量 按规定值去重量 钻连杆体小头油孔6.5mm, 10mm 小头孔两端倒角 半精镗、精镗小头铜套孔 珩磨大头孔 检查各部尺寸及精度 无损探伤及检验硬度