175Ⅱ柴油機連桿零件加工工藝及專用鉆床夾具設(shè)計開題報告

......大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告

學(xué)院姓名題目專業(yè)班級學(xué)號題目類型設(shè)計開發(fā)175Ⅱ柴油機連桿零件加工工藝及專用鉆床夾具設(shè)計一、選題背景及意義當今科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，人類文明已經(jīng)達到了空前的飛躍，機械化取代手工生產(chǎn)已成為全球公認的趨勢，社會的各行各業(yè)，包括交通、農(nóng)牧、石油、化工、煤炭、電力、輕紡、電子、通信、醫(yī)療、軍事等，都離不開各種各樣的機械設(shè)備，而所有的這些設(shè)備都是由機械制造工業(yè)提供的，在機械制造學(xué)科領(lǐng)域的知識體系中，以機械制造過程中的工藝技術(shù)問題為研究對象的一門技術(shù)科學(xué)，即是機械制造工藝學(xué)：以工件在機床上的裝夾為對象的一門技術(shù)科學(xué)，即是機床夾具設(shè)計。在這個市場經(jīng)濟競爭如此激烈的年代，企業(yè)若要生存發(fā)展就必須不斷地改進，用最廉價的生產(chǎn)成本創(chuàng)造出最高的利潤，這必然跟我們的工藝過程有著千絲萬縷的聯(lián)系，如何合理地安排工藝路線是提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本的最有效方法之一，當然夾具的利用也是提高生產(chǎn)效率的有效手段。傳統(tǒng)的手工裝夾不僅增加了工人的勞動強度，而且大大降低了生產(chǎn)效率。本課題主要是對175Ⅱ柴油機連桿零件加工工藝及專用鉆床夾具的設(shè)計。連桿是柴油機內(nèi)部的重要零件，連桿的作用是將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍�軸的旋轉(zhuǎn)運動，并把作用在活塞組上的燃氣壓力傳給曲軸。所以，連桿除上下運動外，還左右擺動作復(fù)雜的平面運動。連桿工作時，主要承受氣體壓力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的交變載荷，要求它應(yīng)有足夠的疲勞強度和結(jié)構(gòu)剛度。同時，由于連桿既是傳力零件，又是運動件，不能單靠加大連桿尺寸來提高其承載能力，須綜合材料選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱處理及表面強化等因素來確保連桿的可靠性。連桿在機器中應(yīng)用之廣以及它在機器中的作用和地位不言而喻。因此，本課題所研究的連桿加工工藝和夾具設(shè)計都是非常有意義的。同時是要求通過設(shè)計能獲得綜合運用過去所學(xué)的全部課程進行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本技能力，另外，為以后從事機械制造的一次綜合訓(xùn)練和準備。從中熟練運用機械機械制造工藝課程中的基本理論以及生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識。正確的解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線的安排、工藝尺寸的確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量；提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力，而通過設(shè)計家具的訓(xùn)練，應(yīng)獲得根據(jù)加工零件的加工要求，設(shè)計出高效省力、經(jīng)濟、合理而能保證加工質(zhì)量的夾具能力；學(xué)會使用手冊和圖表資料。掌握本專業(yè)有關(guān)各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運用，也是為我們以后我們適應(yīng)工作的一次最好訓(xùn)練。參考文獻與資料：

【1】蔡蘭.機械零件工藝性手冊.北京：機械工業(yè)出版社【2】卞洪元.機械制造工藝與夾具.北京：北京理工大學(xué)出版社【3】王先逵.機械制造工藝學(xué)第二版.北京：機械工業(yè)出版社【4】戴亞春.機械制造工藝學(xué)習(xí)指導(dǎo)書第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社【5】呂明.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).武漢：武漢理工大學(xué)出版社【6】陳宏均、方向明典型零件機械加工生產(chǎn)實例機械工業(yè)出版社【7】顧崇銜機械制造工藝學(xué)陜西科技技術(shù)出版社【8】趙如福金屬機械加工工藝人員手冊上海上海科學(xué)技術(shù)出版社二、主要設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計思想設(shè)計內(nèi)容：1、汽車連桿零件圖的繪制；2、給以過程的擬定，工藝過程設(shè)計；3、工藝卡片的編制；4、夾具的設(shè)計及設(shè)計、使用說明書；設(shè)計思想：連桿是柴油機的主要傳動件之一，連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。連桿的結(jié)構(gòu)特點及主要技術(shù)條件分析，它包括六個方面（1）大小頭孔的精度（2）大小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度（3）大小頭孔的中心距（4）大頭孔兩端面對大頭孔軸心線的垂直度（5）在關(guān)螺栓孔的技術(shù)要求（6）有關(guān)結(jié)合面的技術(shù)要求；連桿的尺寸精度、形狀精度以及位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，因此在安排工藝過程時，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開。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，就能最后達到零件的技術(shù)要求。在設(shè)計連桿機械加工工藝過程中，預(yù)期需要涉及到的技術(shù)有以下幾個方面：1、對連桿零件進行工藝審查，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，同時注意連桿本身的剛度比較低，再外力作用下（切削力、夾緊力）的作用下容易變形并且連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削是將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力；2、擬定工藝路線：零件的機械加工工藝過程是工藝規(guī)程設(shè)計的核心問題。設(shè)計時通常應(yīng)初擬2~3個較為不同的該零件的加工工藝路線，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析后取其中的最佳方案實施之。3、根據(jù)擬定的工藝規(guī)程路線合理的設(shè)計專用鉆床夾具的設(shè)計：1）、擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案（1）確設(shè)計要求和生產(chǎn)條件a、了解工件情況，工序要求和加工狀態(tài)：結(jié)構(gòu)、材料、相關(guān)尺寸精度，前后工序關(guān)系，b、了解機床刀具：機床合格，技術(shù)參數(shù)，運動情況，安裝結(jié)構(gòu)刀具的結(jié)構(gòu)，精度聯(lián)接方

式等c、了解生產(chǎn)批量d、了解工廠的生產(chǎn)條件和技術(shù)水平e、資料準備、收集2)擬定結(jié)構(gòu)方案a、定位方案：根據(jù)加工對象的精度b、夾緊方案c、分度（轉(zhuǎn)工位）方案d、對刀導(dǎo)向方案e、安裝方式三、畢業(yè)設(shè)計工作進度安排第01-03周：查閱相關(guān)資料，了解選題背景和設(shè)計任務(wù)，并完成開題報告第04-06周：認真查閱資料，初步設(shè)計系統(tǒng)框架。第07-12周：1、完成汽車連桿零件加工工藝過程設(shè)計2、完成工序設(shè)計3、完成加工參數(shù)設(shè)計4、進行初步夾具設(shè)計5、繪制裝配圖6、期中檢查7、完成裝配圖8、完成零件圖第13-15周：撰寫畢業(yè)設(shè)計報告（論文）、整理修改畢業(yè)設(shè)計報告（論文）、畢業(yè)設(shè)計報告（論文）、評閱、成果驗收、規(guī)范化檢查、完成整個系統(tǒng)的調(diào)試優(yōu)化。第16周：整理資料，準備畢業(yè)設(shè)計答辯。

指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽字___________年月日院系畢業(yè)設(shè)計領(lǐng)導(dǎo)小組審核意見難度綜合訓(xùn)練程度是否隸屬科研項目教學(xué)院長（公章）___________年月日備注：1、題目類型分為：理論研究、應(yīng)用研究、設(shè)計開發(fā)和其它。

2、題目難度分為：A、B、C、D四個等級。3、綜合訓(xùn)練程度分為：A、B、C三個等級。

擴展閱讀：柴油機連桿加工工藝規(guī)程及專用鉆床夾具的設(shè)計

柴油機連桿加工工藝規(guī)程及專用鉆床

夾具的設(shè)計

摘要

連桿是柴油機的主要傳動件之一，本文主要論述了連桿的加工工藝及其夾具設(shè)計。連桿的尺寸精度、形狀精度以及位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，因此在安排工藝過程時，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開。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，就能最后達到零件的技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞:連桿粉末鍛造加工工藝夾具設(shè)計

DieselEngineConnectingRodMachiningProcessandtheexclusivedesignof

drillingjig

Abstract:theconnectingrodisoneofthemaindrivingmediumofdieselengine,thistextexpoundsmainlythemachiningtechnologyandthedesignofclampingdeviceoftheconnectingrod.Theprecisionofsize,theprecisionofprofileandtheprecisionofposition,oftheconnectingrodisdemandedhighly,andtherigidityoftheconnectingrodisnotenough,easytodeform,soarrangingthecraftcourse,needtoseparatetheeachmainandsuperficialthickfinishmachiningprocess.Reducethefunctionofprocessingthesurplus,cuttingforceandinternalstressprogressively,revisethedeformationafterprocessing,canreachthespecificationrequirementforthepartfinally.

Keyword:ConnectingrodPowder-ForgingProcessingtechnologyFixtureDesign

目錄

第1章前言...................................................11.1連桿的結(jié)構(gòu)特點............................................11.2連桿生產(chǎn)的工藝方法........................................1第2章柴油機加工工藝規(guī)程.....................................22.1連桿的技術(shù)要求............................................22.1.1大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度........................22.1.2大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度............22.1.3大、小頭孔中心距......................................32.1.4連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度................32.1.5大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求............................32.1.6螺栓孔的技術(shù)要求......................................32.1.7對口面的技術(shù)要求......................................32.2連桿的材料和毛坯..........................................42.3工藝過程設(shè)計..............................................72.3.1基準的選擇............................................72.3.2制定工藝路線..........................................82.4連桿的機械加工工藝過程分析...............................122.4.1工藝過程的安排.......................................122.4.2定位基準的選擇.......................................122.4.3確定合理的夾緊方法...................................132.4.4連桿兩端面的加工.....................................132.4.5連桿大、小頭孔的加工.................................132.4.6連桿螺栓孔的加工.....................................142.4.7連桿體與連桿蓋的銑開工序.............................142.5切削用量的選擇原則.......................................14

2.5.1粗加工時切削用量的選擇原則..........................14

2.5.2精加工時切削用量的選擇原則...........................162.6確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差.................162.6.1確定加工余量.........................................162.6.2確定工序尺寸及其公差.................................172.7工時定額的計算...........................................182.7.1銑連桿兩側(cè)面.........................................182.7.2加工小頭孔...........................................182.7.3粗鏜大頭孔...........................................192.7.4精銑螺栓座面.........................................192.7.5銑開連桿體和蓋.......................................202.7.6加工連桿體...........................................202.7.7加工連桿蓋...........................................212.7.8螺栓孔的加工.........................................222.7.9精磨結(jié)合面..........................................232.7.10銑軸瓦鎖口槽........................................242.7.11精磨大頭兩平面（先標記朝上）........................242.7.12半精鏜大頭孔及精鏜小頭孔............................252.7.13大頭孔兩端倒角......................................262.7.14鉆小頭油孔..........................................262.7.15精鏜大頭孔..........................................262.7.16鏜小頭孔襯套........................................262.7.17珩磨大頭孔..........................................27第3章擴小頭孔鉆床夾具的設(shè)計.................................283.1定位基準的選擇...........................................283.2夾緊方案的確定...........................................283.3切削力及夾緊力的計算.....................................283.4夾具體設(shè)計...............................................29

3.5定位誤差分析.............................................30結(jié)論...........................................................31致謝..........................................................32參考文獻.......................................................33

第1章前言

1.1連桿的結(jié)構(gòu)特點

連桿是汽車發(fā)動機中的主要傳動部件之一，它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。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，同時便于在磨損后進行修理和更換。

在發(fā)動機工作過程中，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。為了保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)平衡，同一發(fā)動機中各連桿的質(zhì)量不能相差太大�？紤]到裝夾、安放、搬運等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔，發(fā)動機工作時，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動，把氣缸體下部的潤滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的摩擦運動副。

1.2連桿生產(chǎn)的工藝方法

當今全球汽車發(fā)動機連桿大批量生產(chǎn)中傳統(tǒng)的期造連桿和模鍛連桿仍占主導(dǎo)地位,但正面臨著其它新制造方法或新工藝、新材料的挑戰(zhàn)與競爭：粉末鍛造鋼連桿及鋁合金連桿與燒結(jié)鋼連桿以及連桿的裂解剖分工藝都是頗具競爭力新技術(shù),粉末鍛造的工件物理性能及工藝性能優(yōu)良，從而使經(jīng)粉末鍛造制成的高強度連桿零件的綜合性能，特別是沖擊韌性及疲勞性能顯著提高。斷裂剖分工藝的應(yīng)用，大大簡化了連桿的生產(chǎn)工藝流程。傳統(tǒng)的連桿生產(chǎn)工藝流程一般需14道切削加工工序，而應(yīng)用斷裂剖分工藝，只需6道切削加工工序就夠了。預(yù)計21世紀這些新技術(shù)將大量取代目前傳統(tǒng)工藝方法。第1頁

第2章柴油機加工工藝規(guī)程

2.1連桿的技術(shù)要求

連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復(fù)直線運動變?yōu)榍�柄的回轉(zhuǎn)運動，以輸出動力，同時又壓縮汽缸內(nèi)氣體。因此，連桿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）連桿大端中心面和小端中心面相對連桿桿身中心面的對稱度；（2）連桿大、小頭孔中心距尺寸精度；（3）連桿大、小頭孔平行度；（4）連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度；（5）連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。

圖2-1連桿的技術(shù)要求

2.1.1大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度

為了使大頭孔與軸瓦及曲軸、小頭孔與活塞銷能密切配合，減少沖擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級為IT6，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于0.8μm；大頭孔的圓柱度公差為0.012mm，小頭孔公差等級為IT8，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于3.2μm。小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為0.0025mm，素線平行度公差為0.04/100mm。

2.1.2大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度

兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會使活塞在汽缸中傾斜，從而造成

第2頁

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，所以兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度公差較��；而兩孔軸心線在垂直于連桿軸線方向的平行度誤差對不均勻磨損影響較小，因而其公差值較大。兩孔軸心線在連桿的軸線方向的平行度在100mm長度上公差為0.04mm；在垂直與連桿軸心線方向的平行度在100mm長度上公差為0.06mm。2.1.3大、小頭孔中心距

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：190±0.05mm。

2.1.4連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度

連桿大頭孔兩端面對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；所以對它也提出了一定的要求：規(guī)定其垂直度公差等級應(yīng)不低于IT9（大頭孔兩端面對大頭孔的軸心線的垂直度在100mm長度上公差為0.08mm）。2.1.5大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求

連桿大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同，但從技術(shù)要求是不同的，大頭兩端面的尺寸公差等級為IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8μm,小頭兩端面的尺寸公差等級為IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3μm。這是因為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內(nèi)檔之間沒有配合要求。連桿大頭端面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面間距離尺寸的公差帶中，這給連桿的加工帶來許多方便。2.1.6螺栓孔的技術(shù)要求

在前面已經(jīng)說過，連桿在工作過程中受到急劇的動載荷的作用。這一動載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個螺栓及螺母上。因此除了對螺栓及螺母要提出高的技術(shù)要求外，對于安裝這兩個動力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。規(guī)定：螺栓孔按IT8級公差等級和表面粗糙度Ra應(yīng)不大于6.3μm加工；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對稱度公差為0.25mm。2.1.7對口面的技術(shù)要求

在連桿受動載荷時，對口面的歪斜使連桿蓋及連桿體沿著剖分面產(chǎn)生相對錯位，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)合面的平第3頁

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。對于本連桿，要求結(jié)合面的平面度的公差為0.025mm。

2.2連桿的材料和毛坯

粉末鍛造技術(shù)是常規(guī)的粉末冶金工藝和精密鍛造有機結(jié)合而發(fā)展起來的一項頗具有市場、競爭力的少、無切削金屬加工方法，以金屬粉末為原料，經(jīng)過預(yù)成形壓制，在保護氣氛中進行加熱燒結(jié)及作為鍛造毛坯，然后在壓力機上一次鍛造成形和實現(xiàn)無飛邊精密模鍛，獲得了與普通模鍛件相同密度、形狀復(fù)雜的精密鍛件。它既有粉末冶金成形性能較好的優(yōu)點，又發(fā)揮鍛造變形有效地改變金屬材料組織和性能作用的特點，使粉末冶金和鍛造工藝在生產(chǎn)上取得了新的突破，特別適宜大批量生產(chǎn)高強度、形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)零件，因此在各工業(yè)部門中有較大推廣應(yīng)用的發(fā)展前途。

汽車發(fā)動機連桿是承受強烈沖擊及動態(tài)應(yīng)力最高的典型動力學(xué)負荷零件，其負荷與其自身質(zhì)量成比例，因此桿的輕量化對發(fā)動機具有特別的重要意義。如減輕發(fā)動機質(zhì)量，可導(dǎo)致發(fā)動機上所有擺動體質(zhì)量的減少，對發(fā)動機的運轉(zhuǎn)噪聲、震動、燃料消耗等將產(chǎn)生良好的作用。更重要的是，由于粉末鍛造采用粉末坯料的稱量法，使每根連桿得到同一重量，因此，連桿聯(lián)接曲軸旋轉(zhuǎn)時，明顯減輕了動平衡所引起的影響。

粉末鍛造工藝是一種可以精減工藝、減少公害和節(jié)約資源的合乎時代要求的技術(shù)，是一項跨世紀的先進的高新技術(shù)。

連桿的材料參考了德國krebsoge公司為寶馬公司生產(chǎn)的美洲虎發(fā)動機AJV8型粉末鍛造連桿，所用預(yù)合金鋼粉的牌號為AIS14200，其化學(xué)成分(W)為：0．25％～0．35％Mn、0．25％～0．45％Mo、0．25％～0．35％Ni、01％～01％Cr、065％C、其余為Fe。由于這種低合金鋼粉的化學(xué)成分均勻，物理性能及工藝性能優(yōu)良，從而使經(jīng)粉末鍛造制成的高強度連桿零件的綜合性能，特別是沖擊韌性及疲勞性能顯著提高。毛坯的生產(chǎn)工序如下：

1．配料及混料：

將低合金鋼粉，經(jīng)配料計算和準確稱取粉重后，置于混料機內(nèi)混和30min左第4頁

右，至分布均勻。

2．壓預(yù)成形坯：

在壓制機上將粉料壓制成連桿預(yù)成形坯。對預(yù)成形坯的形狀及尺寸設(shè)計應(yīng)合理，對其密度、質(zhì)量、質(zhì)量變化和尺寸要嚴格精確控制，以避免超負荷而損壞模具。

3．燒結(jié)：

在通有還原性保護氣氛的燒結(jié)電爐中進行，其溫度為11001130℃，至完全合金化。然后，將燒結(jié)體移入無氧化性氣氛的保溫爐(約1000℃)中進行保溫。

4．閉式模鍛：

圖2-1粉末鍛造過程示意圖

為了節(jié)約能源，將粉末預(yù)成形壓坯直接從保溫爐內(nèi)送人壓力機模具中進行閉式模鍛。燒結(jié)體經(jīng)致密化封閉鍛造時，可將80％理論密度的燒結(jié)體鍛造直至接近100％理論密度。（必須指出，粉末鍛造連桿的變形溫度對其性能的影響很大，燒結(jié)預(yù)成形坯經(jīng)l000℃保溫出爐時，應(yīng)盡量縮短停留時間，立即投人模鍛工序。若模鍛溫度過低，在連桿表層的殘留微孔隙增多，則使連桿的密度下降；若停留時間過長，則連桿內(nèi)部易被氧化。這兩種情況都能導(dǎo)致連桿的沖擊韌性和疲勞強第5頁

度降低。）

粉末鍛造連桿除了要求粉末性能一致、粉末的流動性和填充性要好及合理的預(yù)制坯形狀及尺寸設(shè)計外，還需要較復(fù)雜的工藝設(shè)備和嚴格的質(zhì)量控制。為提高模具使用壽命與保證粉末鍛造連桿質(zhì)量的一致，其關(guān)鍵是實現(xiàn)生產(chǎn)工藝過程的計算機自動化。

從國外長期生產(chǎn)實踐證明，發(fā)動機連桿用粉末鍛造工藝代替普通模鍛，據(jù)統(tǒng)計資料可得如下明顯的優(yōu)點：

1．成形性能高

由于粉體顆粒較細，倒入模具型腔時，象流體一樣充填型腔各處，成形性能極高，所以對各種形狀復(fù)雜的鍛件都能順利成形。毛坯對零件的材料利用率已達100％，即不留任何的金屬加工余量及輔料。

2．機械性能高

如美國賽車連桿的疲勞強度從普通模鍛件σ-1=290MPa增加到粉末鍛件σ

-1

=340MPa，經(jīng)金相分析指出，這是由于基體中晶粒較細、無偏析，且呈連續(xù)纖維

方向的情況下等原因所致。由此可見，粉末鍛造連桿零件的機械性能明顯超過了普通模鍛件。

3．鍛件精度高

由于鍛造的加熱溫度較低，且又在防氧化的保護氣氛中進行，沒有氧化皮，故可以獲得較高尺寸精度和較低表面粗糙度的鍛件，制件表面在高壓下受到模具型腔光滑表面的熨平、光澤。

4．材料利用率高

由于合理的制坯技術(shù)，再在較低溫度下進行無飛邊、無余量的精密閉式模鍛，大大提高了

材料利用率，從普通模鍛的材料利用率50％左右增加到95％以上。5．模具壽命高

困粉末坯料的加熱溫度較低及無氧化皮的情況下進行閉式模鍛，減少對模具表面的摩擦，更重要的是，單位壓力僅是普通模鍛的l/3～l/4，甚至更低，這對模具的受壓條件大為改善，故其模具壽命可提高l020倍以上。第6頁

6．生產(chǎn)率高

如汽車發(fā)動機連桿的生產(chǎn)工藝，普通模鍛把加熱后的毛坯進行多道制坯輥鍛，又在壓力機上進行預(yù)鍛及終鍛，然后再進行切邊、大小頭沖孔、熱校正冷精壓等多道工序。而粉末鍛造首先是省去了切邊、大、小頭沖孔、熱校正、冷精壓工序。

7．產(chǎn)品成本低

與普通模鍛加工方法相比，首先因為加工精度高，可以大幅度地節(jié)省機械加工，提高材料利用率，對節(jié)省工時和降低成本有很大的經(jīng)濟效果。因為原材料粉末在成本中所占的比例高，從生產(chǎn)中證明，越能節(jié)省機械加工的零件采用粉末鍛造就越有利。也就是說，原來機械加工工時越多的零件，改為粉末鍛造后，在節(jié)省工時和降低成本方面就越能獲得更大的效果。

表2-1粉末鍛造后毛坯的參數(shù)

參數(shù)尺寸波動(每l00mm)mm零件重量波動％尺寸精度表面粗糙度(μm)

粉末鍛造±0.2±0.5IT6～IT90.8～3.2因為鍛造后大大改善了工件的表面粗糙度和表面精度，求因此粉末鍛造毛坯可以減少大量表面加工工序，提高生產(chǎn)率。

連桿的鍛造毛坯圖見附圖1

2.3工藝過程設(shè)計

2.3.1基準的選擇

統(tǒng)一精基準：以大小頭端面，小頭孔、大頭孔一側(cè)面定位。因為端面的面積大，定位穩(wěn)定可靠；用小頭孔定位可直接控制大小頭孔的中心距同時可以消除基準不重合誤差。

第7頁

2.3.2制定工藝路線

一般的連桿工藝路線是：拉大小頭兩端面粗磨大小頭兩端面拉

連桿大小頭側(cè)定位面拉連桿蓋兩端面及桿兩端面倒角拉小頭兩斜面粗拉螺栓座面，拉配對打字面、去重凸臺面及蓋定位側(cè)面粗鏜桿身下半圓、倒角及小頭孔粗鏜桿身上半圓、小頭孔及大小頭孔倒角精銑螺栓座面銑斷桿、蓋小頭孔兩斜端面上倒角加工螺栓孔拉桿、蓋結(jié)合面及倒角去配對桿蓋毛刺清洗配對桿蓋檢測配對桿蓋結(jié)合面精度人工裝配扭緊螺栓打印桿蓋配對標記號精磨連桿桿身兩端面粗鏜大頭孔及兩側(cè)倒角半精鏜大頭孔及精鏜小頭襯套底孔檢查大頭孔及精鏜小頭襯套底孔精度壓入小頭孔襯套稱重去重精鏜大頭孔、小頭襯套孔清洗最終檢查成品防銹。

對于粉末鍛造的毛坯由于具有較高的表面質(zhì)量所以工藝粗鏜桿身下半圓、倒角及小頭孔之前的工藝都可以省略因此連桿的工藝如以下方案方案一：

工序I.精銑連桿兩端面工序II.

擴鉸小頭孔

工序III.粗鏜桿身上半圓工序IV.

粗鏜大頭孔下半圓小頭孔及小頭孔倒角

工序V.鉆階梯油孔工序VI.

銑斷

工序VII.精磨連桿桿身兩端面工序VIII.加工螺栓孔工序IX.

精磨桿、蓋結(jié)合面

工序X.沿對口面處大頭孔內(nèi)測倒角工序XI.

擴鉸桿蓋螺栓孔

工序XII.銑瓦槽

工序XIII.去配對桿蓋毛刺工序XIV.清洗配對桿蓋

第8頁

工序XV.

檢測配對桿蓋結(jié)合面精度

工序XVI.人工裝配工序XVII.扭緊螺栓

工序XVIII.打印桿蓋配對標記號工序XIX.粗鏜大頭孔及兩側(cè)倒角工序XX.

半精鏜大頭孔及精鏜小頭襯套底孔

工序XXI.檢查大頭孔及精鏜小頭襯套底孔精度工序XXII.壓入小頭孔襯套工序XXIII.稱重去重工序XXIV.鉆階梯油孔

工序XXV.精鏜大頭孔、小頭襯套孔工序XXVI.去毛刺工序XXVII.退磁工序XXVIII.

總成清洗

工序XXIX.終檢

工序XXX.自動打流水號工序XXXI.成品防銹。方案二：

工序I.精銑連桿兩端面工序II.

擴鉸小頭孔

工序III.粗鏜桿身上半圓工序IV.

粗鏜大頭孔下半圓小頭孔及小頭孔倒角

工序V.拉螺栓螺母座面工序VI.

鉆階梯油孔

工序VII.銑斷工序VIII.粗磨斷口面工序IX.

鉆螺栓孔

工序X.擴桿蓋螺栓座面沉孔并倒角第9頁

工序XI.

精磨連桿連桿蓋對口面

工序XII.沿對口面處大頭孔內(nèi)測倒角工序XIII.擴鉸桿蓋螺栓孔工序XIV.銑瓦槽工序XV.

清洗

工序XVI.連桿配對并裝配工序XVII.自動擰緊工序XVIII.精磨兩端面

工序XIX.精鏜小頭底座粗鏜大頭孔工序XX.

大頭孔倒角

工序XXI.壓襯套

工序XXII.稱重去重去毛刺工序XXIII.精鏜大頭孔精鏜襯套孔工序XXIV.去毛刺工序XXV.退磁工序XXVI.總成清洗工序XXVII.終檢工序XXVIII.

自動打流水號

工序XXIX.成品防銹

方案分析：

方案一于銑斷后馬上精磨兩端面由于連桿體和連桿蓋是分離的裝配后斷面就不一定位于同一平面因此不應(yīng)該在裝配前精磨兩端面。方案二螺栓孔的加工不是一次成形需要重復(fù)裝夾，工藝設(shè)計不合理。兩個方案的鉆階梯油孔可以安排在小頭孔壓入襯套之后，這樣襯套可以省去鉆孔工藝節(jié)約成本。所以綜合以上分析可以得出以下工藝流程：工序I.精銑連桿兩端面工序II.

擴鉸小頭孔

工序III.粗鏜桿身上半圓

第10頁

工序IV.

粗鏜大頭孔下半圓

工序V.精銑螺栓座面工序VI.

銑斷

工序VII.粗、精銑對口面工序VIII.鉆、鉸桿、蓋螺栓孔工序IX.

精磨連桿連桿蓋對口面

工序X.銑瓦槽工序XI.

清洗

工序XII.連桿配對并裝配工序XIII.自動擰緊工序XIV.精磨兩端面工序XV.

精鏜小頭孔

工序XVI.半精鏜大頭孔工序XVII.大頭孔倒角工序XVIII.壓襯套工序XIX.鉆油孔工序XX.

稱重去重去毛刺

工序XXI.精鏜大頭孔精鏜襯套孔工序XXII.研磨大頭孔工序XXIII.去毛刺工序XXIV.退磁工序XXV.總成清洗工序XXVI.終檢

工序XXVII.自動打流水號工序XXVIII.

成品防銹

連桿的主要表面為大兩端面，較重要的表面為連桿體和蓋的結(jié)合面及連桿螺栓孔定位面，次要表面為軸瓦鎖口槽及體和蓋上的螺栓座面等。

連桿的機械加工路線是圍繞著主要表面的來安排的。連桿的加工路線按連桿第11頁

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)加工準備精基準；第二階段主要是加工除精基準以外的其它表面，包括為合裝做準備的螺栓孔和結(jié)合面的加工，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精加工階段。

2.4連桿的機械加工工藝過程分析

2.4.1工藝過程的安排

在安排工藝進程時，就要把各主要工序的粗、精加工工序分開，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，就能最后達到零件的技術(shù)條件。

各主要表面的工序安排如下：1．兩端面：先精銑后精磨

2．小頭孔：擴孔、鉸孔、精鏜、壓入襯套后再精鏜3．大頭孔：粗鏜、半精鏜、精鏜、研磨。

一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過程的中間或后面。2.4.2定位基準的選擇

在連桿機械加工工藝過程中，大部分工序選用連桿的一個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統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。具體的辦法是，如圖（15）所示：在安裝工件時，注意將成套編號標記的一面不與夾具的定位元件接第12頁

觸（在設(shè)計夾具時亦作相應(yīng)的考慮）。在精鏜小頭孔（及精鏜小頭襯套孔）時，也用小頭孔（及襯套孔）作為基面，這時將定位銷做成活動的稱“假銷”。當連桿用小頭孔（及襯套孔）定位夾緊后，再從小頭孔中抽出假銷進行加工。2.4.3確定合理的夾緊方法

既然連桿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。在加工連桿的夾具中，應(yīng)注意夾緊力的作用方向和著力點的選擇。在銑兩端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾緊力的作用方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，既使有一些變形，亦產(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會影響端面的平面度。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。

在加工大小頭孔工序中，主要夾緊力垂直作用于大頭端面上，并由定位元件承受，以保證所加工孔的圓度。在精鏜大小頭孔時，只以大平面（基面）定位，并且只夾緊大頭這一端。小頭一端以假銷定位后，用螺釘在另一側(cè)面夾緊。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形。2.4.4連桿兩端面的加工

連桿兩端面在擴粗鏜大小頭孔之前先進行精銑以保證兩端面的平行。而之后采用精磨工序，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。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。2.4.5連桿大、小頭孔的加工

連桿大、小頭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。

小頭孔是定位基面，在用作定位基面之前先進行了擴孔、鏜孔。加工時以小頭孔外形定位，這樣可以保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差較小。

小頭孔在粗鏜后，在金剛鏜床上與大頭孔同時精鏜，達到IT6級公差等級，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。第13頁

大頭孔經(jīng)過擴孔、粗鏜、半精鏜、精鏜、研磨達到IT6級公差等級。表面粗糙度Ra為0.4μm，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。2.4.6連桿螺栓孔的加工

連桿的螺栓孔經(jīng)過鉆、擴、鉸工序。加工時以大頭端面、小頭孔及大頭一側(cè)面定位。

精銑螺栓孔端面采用工件翻身的方法，這樣銑夾具沒有活動部分，能保證承受較大的銑削力。精銑時為了保證螺栓孔的兩個端面與連桿大頭端面垂直度，使用兩工位夾具。連桿在夾具的工位上銑完一個螺栓孔的兩端面后，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。2.4.7連桿體與連桿蓋的銑開工序

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0.02mm,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。因此，在剖分面銑開以后再經(jīng)過磨削加工。

2.5切削用量的選擇原則

正確地選擇切削用量，對提高切削效率，保證必要的刀具耐用度和經(jīng)濟性，保證加工質(zhì)量，具有重要的作用。2.5.1粗加工時切削用量的選擇原則

粗加工時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，要盡可能保證較高的單位時間金屬切削量（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。第14頁

金屬切除率可以用下式計算：Zw≈V.f.ap.1000

式中：Zw單位時間內(nèi)的金屬切除量（mm3/s）V切削速度（m/s）f進給量（mm/r）ap切削深度（mm）

提高切削速度、增大進給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進給量，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：首先考慮選擇一個盡可能大的吃刀深度ap,其次選擇一個較大的進給量度f，最后確定一個合適的切削速度V.

選用較大的ap和f以后，刀具耐用度t顯然也會下降，但要比V對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。

1．切削深度的選擇：

粗加工時切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應(yīng)當盡量將粗加工余量一次切除。只有當總加工余量太大，一次切不完時，才考慮分幾次走刀。

2．進給量的選擇：

粗加工時限制進給量提高的因素主要是切削力。因此，進給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強度來確定。選擇進給量時應(yīng)考慮到機床進給機構(gòu)的強度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強度好的情況下，可選用大一些的進給量；在剛性和強度較差的情況下，應(yīng)適當減小進給量。

3．切削速度的選擇：

粗加工時，切削速度主要受刀具耐用度和機床功率的限制。切削深度、進給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時必須考慮到機床的許用功第15頁

率。如超過了機床的許用功率，則應(yīng)適當降低切削速度。2.5.2精加工時切削用量的選擇原則

精加工時加工精度和表面質(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。

1．切削深度的選擇：

精加工時的切削深度應(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，當吃刀深度較大時，切削力增加較顯著，影響加工質(zhì)量。

2．進給量的選擇：

精加工時限制進給量提高的主要因素是表面粗糙度。進給量增大時，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，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會產(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。只有當切削速度受到工藝條件限制而不能提高時，才選用低速，以避開積屑瘤產(chǎn)生的范圍。

由此可見，精加工時選用較小的吃刀深度ap和進給量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，同時滿足生產(chǎn)率的要求。

2.6確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差

2.6.1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3.225表3.226表3.227）

表2-2平面加工的工序余量（mm）

工藝名稱精磨單面余量0.1經(jīng)濟精度IT7工序尺寸38尺寸公差3800.025表面粗糙度0.8第16頁

精銑1IT938.20.06038.206.3

則連桿兩端面總的加工余量為：

nA總=

i1Ai2

=(A精銑＋A精磨)2=(1＋0.1)2=2.2mm

（2）、連桿鑄造出來的的厚度為H=(38+2.2)=40.2mm40.2÷100×0.2=0.0804所以毛坯尺寸為40.2±0.082.6.2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229表234）

表2-3大頭孔各工序尺寸及其公差（鑄造出來的大頭孔為55mm）

工序經(jīng)濟工序名稱直徑余量精度珩磨精鏜半精鏜二次粗鏜一次粗鏜0.10.4122IT6IT8IT11IT12IT1264.564.464646264.5H6(064.4H8(00.019工序尺寸尺寸公差表面粗糙度))0.40.81.612.512.50.04664H11(062H12(060H12(00.19)))0.300.30

（根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表229表230）

表2-4小頭孔各工序尺寸及其公差

工序名稱工序基本余工序經(jīng)濟精度工序尺寸量公稱尺寸表面粗糙度第17頁

精鏜鉸擴0.20.24H8(00.033))29.429.22929.4(029.2(00.033))1.66.312.5H9(00.0520.052H10(00.084)29(00.084)

柴油機連桿的零件圖見附圖2

2.7工時定額的計算

2.7.1銑連桿兩側(cè)面

選用銑床X62W

根據(jù)《切削用量簡明手冊》表選取數(shù)據(jù)

銑刀直徑D=100mm由于采用標準高速鋼圓柱銑刀所以齒數(shù)Z=8切削速度V=0.64m/sfm=0.8mm/r

則主軸轉(zhuǎn)速n=1000×60v/D=122.3r/min

根據(jù)表3.174按機床選取n=750r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.65m/s銑削工時為：按表2.510L=258.5mm

L1=ae(dae)+2=11.9mmL2=2mm

銑削寬度ae=1mm

基本時間tj=L/fm×2=(128+11.9+2)/(fm×n)×2=0.908min2.7.2加工小頭孔

2.7.2.1.擴小頭孔

選用鉆床Z3025

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.453選取數(shù)據(jù)

擴刀直徑D=29mm切削速度V=0.35m/s切削深度ap=1.5mm進給量f=0.8mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D×60=223r/min

根據(jù)表3.130按機床選取n=250r/min第18頁

則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.39m/s擴削工時為：按表2.57

l=38.2mml1=(D-d1)/2×cotkr+2=3mm(kr=60°)l2=3mm基本時間tj=L/fm×2=(38.2+3+3)/(0.8×250)=0.44min2.7.2.2鉸小頭孔

選用鉆床Z3080

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.481選取數(shù)據(jù)

鉸刀直徑D=29.2mm切削速度V=0.22m/s切削深度ap=0.10mm進給量f=0.8mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=140r/min

根據(jù)表3.131按機床選取n=200r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.32m/s鉸削工時為：按表2.57l=38.2mml1=2.1(kr=15°)L2=3mm基本時間tj=L/fn=(38.2+2.1+3)/(0.8×200)=0.55min2.7.3粗鏜大頭孔

選用鏜床T68

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.466選取數(shù)據(jù)

鏜刀直徑D=65mm切削速度V=0.16m/s進給量f=0.30mm/r切削深度ap=3.0mm則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/πD=47r/min

根據(jù)表3.141按機床選取n=800r/min則實際切削速度V=πDn/（1000×60）=2.72m/s鏜削工時為：按表2.53

L=38.2mmL1=3.732mmL2=5mm基本時間tj=4×Li/fn=(38.2+3.732+5)/(0.30×800)×4=0.78min2.7.4精銑螺栓座面

選用銑床X62W

第19頁

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.490選取數(shù)據(jù)

銑刀直徑D=63mm切削速度V=0.47m/s銑刀齒數(shù)Z=24切削深度ap=2mm切削寬度ae=20mmaf=0.15mm/z則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=142r/min根據(jù)表3.131按機床選取n=750r/min

則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=2.47m/s銑削工時為：按表2.510

L=38.2mmL1=ae(dae)+2=31.3mmL2=2mm基本時間tj=L/fmz×4=(38.2+31.3+2)/(750×24×0.15)×4=0.106min2.7.5銑開連桿體和蓋

選用銑床X62W

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.479(90)選取數(shù)據(jù)

銑刀直徑D=63mm切削速度V=0.34m/s切削寬度ae=38mm銑刀齒數(shù)Z=24切削深度ap=2mmaf=0.15mm/z則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=103r/min

根據(jù)表3.174按機床選取n=750r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=2.47m/s銑削工時為：按表2.510L=95mm

L1=ae(dae)+2=33.3mmL2=2mm

基本時間tj=Li/FM=(95+33.3+2)/(750×24×0.15)=0.048min2.7.6加工連桿體

2.7.6.1粗銑連桿體結(jié)合面

選用銑床X62W

第20頁

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.474（84）選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D=75mm切削速度V=0.35m/s切削寬度ae=2mm銑刀齒數(shù)Z=8切削深度ap=62mmaf=0.15mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=89r/min

根據(jù)表3.174按機床選取n=750r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=2.94m/s銑削工時為：按表2.510L=38.2mmL1=ae(dae)+2=15.5mmL2=2mm基本時間tj=L/fmz=(38.2+15.5+2)/(0.15×750×8)=0.06min2.7.6.2精銑連桿體結(jié)合面

選用銑床X62W

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.484選取數(shù)據(jù)

銑刀直徑D=75mm切削速度V=0.42m/s銑刀齒數(shù)Z=8切削深度ap=31mmaz=0.7mm/r切削寬度ae=1mm則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=107r/min

根據(jù)表3.174按機床選取n=750r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=2.94m/s銑削工時為：按表2.510

L=38mmL1=ae(Dae)+2=8.1mmL2=2mm基本時間tj=L/fmz=(38+8.1+2)/(750×0.7)=0.09min2.7.7加工連桿蓋

2.7.7.1粗銑連桿上蓋結(jié)合面

選用銑床X62W

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.474（84）選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D=75mm切削速度V=0.35m/s第21頁

切削寬度ae=2mmap=31mm

銑刀齒數(shù)Z=8af=0.15mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000×60v/D=89r/min

根據(jù)表3.174按機床選取n=750r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=2.94m/s銑削工時為：按表2.510

L=38mmL1=ae(Dae)+2=15.5mmL2=2mm基本時間tj=L/fmz=(38+15.5+2)/(750×8×0.15)=0.06min2.7.7.2精銑連桿上蓋結(jié)合面

選用銑床X62W

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.484選取數(shù)據(jù)

銑刀直徑D=75mm切削速度V=0.42m/s切削寬度ae=1mmap=31銑刀齒數(shù)Z=8進給量f=0.7mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=107r/min根據(jù)表3.174

按機床選取n=750r/min

則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=2.94m/s銑削工時為：L=38mm

按表2.510

L1=ae(Dae)+2=8mmL2=2mm

基本時間tj=L/fmz=(31+8.1+2)/(750×0.7)=0.09min2.7.8螺栓孔的加工

2.7.8.1鉆螺栓孔

選用鉆床Z3025

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.438（41）選取數(shù)據(jù)

切削速度V=0.99m/s切削深度ap=4.9mm進給量f=0.08mm/r鉆頭直徑D=9.8mm則主軸轉(zhuǎn)速n=1000×60v/D=1930r/min第22頁

根據(jù)表3.130按機床選取n=1930r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.99m/s鉆削工時為：按表2.57

L=34mmL1=1.5mmL2=2mm基本時間tj=L/fn×4=(34+1.5+2)/(0.08×1910)×4=0.92min2.7.8.2擴螺栓孔

選用鉆床Z3025

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.453選取數(shù)據(jù)

擴刀直徑D=10.75mm切削速度V=0.40m/s切削深度ap=1.0mm進給量f=0.6mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=764r/min

根據(jù)表3.130按機床選取n=764r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.40m/s擴削工時為：按表2.57L=34mmL1=2mm

基本時間tj=L/fn×4=(34+2)/(0.6×764)×4=0.28min2.7.8.3鉸螺栓孔

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.481選取數(shù)據(jù)

鉸刀直徑D=11mm切削速度V=0.22m/s切削深度ap=0.10mm進給量f=0.8mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=140r/min

根據(jù)表3.131按機床選取n=200r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.127m/s鉸削工時為：按表2.57

L=34mmL1=2mmL2=3mm基本時間tj=L/fn×4=(34+2+3)/(0.8×200)×4=0.975min2.7.9精磨結(jié)合面

選用磨床M7130

第23頁

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4170選取數(shù)據(jù)

砂輪直徑D=40mm切削速度v=0.330m/s切削深度frs=0.25mm進給量fr=0.015mm/雙行程fa=20mm

工作臺速度選擇ν=10/min

則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=157r/min根據(jù)表3.148按機床選取n=200r/min

則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.40m/s磨削工時為：按表2.511基本時間tj=2×

2LbZbk1000vfafrZ

=2×2×210×38.2×0.1×1/（1000×10×0.015×20×4）=0.267min(

zb=0.1k=1Z=4)

2.7.10銑軸瓦鎖口槽

選用銑床X62W

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.490選取數(shù)據(jù)

銑刀直徑D=63mm切削速度V=0.31m/s銑刀齒數(shù)Z=24切削深度ap=5mm切削寬度ae=0.5mmaz=0.05mm/z則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=94r/min

根據(jù)表3.174按機床選取n=100r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.33m/s銑削工時為：按表2.510L=5mmL1=ae(Dae)+2=7.6mmL2=2mm基本時間tj=L/fmz=(5+7.6+2)/(100×24×0.05)=0.12min2.7.11精磨大頭兩平面（先標記朝上）

選用磨床M7130

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4170選取數(shù)據(jù)第24頁

砂輪直徑D=40mm

切削速度V=0.413m/s

切削深度frs=0.1mm進給量fr=0.015mm/雙行程切削速度v=0.330m/sfa=20mm工作臺速度選擇ν=10/min進給量fra=0.017mm/rfa=15則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=157r/min根據(jù)表3.148按機床選取n=200r/min

則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.40m/s磨削工時為：按表2.57基本時間tj=2×

2LbZbk1000vfafrZ

=2×2×100×80×0.1×1.1/（1000×10×0.017×20×1）=1.035min

2.7.12半精鏜大頭孔及精鏜小頭孔2.7.12.1半精鏜大頭孔

選用鏜床T2115

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.466選取數(shù)據(jù)

鏜刀直徑D=64.4mm切削速度V=0.20m/s進給量f=0.2mm/r切削深度ap=1mm根據(jù)表3.139按機床選取n=1000r/min切削速度v=Dn/（1000×60）=3.37m/s鏜削工時為：按表2.53

L=38mmL1=3.5mmL2=5mm基本時間tj=Li/fn=(38+3.5+5)/(0.20×1000)=0.23min2.7.12.2精鏜小頭孔

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.466選取數(shù)據(jù)

鏜刀直徑D=29.4mm切削速度V=3.18m/s進給量f=0.10mm/r切削深度ap=1.0mm根據(jù)表3.139按機床選取n=201*r/min切削速度v=Dn/（1000×60）=3.08m/s

第25頁

鏜削工時為：按表2.53

L=38mmL1=3.5mmL2=5mm基本時間tj=Li/fn=(38+3.5+5)/(0.10×201*)=0.23min2.7.13大頭孔兩端倒角

選用機床Z535主軸轉(zhuǎn)速n=68r/min手動進給。

2.7.14鉆小頭油孔

選用鉆床Z3025

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.438（41）選取數(shù)據(jù)切削速度V=1.18m/s切削深度ap=2mm進給量f=0.05mm/r

根據(jù)表3.130按機床選取n=1000r/min鉆削工時為：按表2.57L=6mmL1=3mm基本時間tj=L/fn=(6+1)/(1000×0.05)=0.14min2.7.15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2.466選取數(shù)據(jù)

鏜刀直徑D=64.4mm切削速度V=0.20m/s進給量f=0.1mm/r切削深度ap=0.4mm根據(jù)表3.139按機床選取n=1000r/min切削速度v=Dn/（1000×60）=3.37m/s

鏜削工時為：按表2.53

L=38mmL1=3.5mmL2=5mm基本時間tj=Li/fn=(38+3.5+5)/(0.10×1000)=0.43min2.7.16鏜小頭孔襯套

選用鏜床T2115

第26頁

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.466選取數(shù)據(jù)

鏜刀直徑D=28mm切削速度V=0.25m/s進給量f=0.2mm/r切削深度ap=0.2mm根據(jù)表3.139按機床選取n=1000r/min切削速度v=Dn/（1000×60）=1.46m/s

鏜削工時為：按表2.53L=38mmL1=3.5mmL2=5mm基本時間tj=Li/fn=(38+3.5+5)/(0.20×1000)=0.23min2.7.17珩磨大頭孔

根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.466選取數(shù)據(jù)切削速度V=0.32m/s進給量f=0.05mm/r切削深度ap=0.05mm

根據(jù)表3.139按機床選取n=1000r/min鏜削工時為：按表2.53基本時間tj=2Lnd/（1000×60）v

=(2×38×2)/(1000×0.32)=0.47min

最后，將以上各工序切削用量、工時定額的結(jié)果計算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)一并填入機械加工工藝過程總卡片，見附表1

第27頁

第3章擴小頭孔鉆床夾具的設(shè)計

3.1定位基準的選擇

小頭孔是定位基準，在用作定位基面之前先進行了擴鉸孔。加工時先用一個假銷對小頭孔進行定位，這樣可以保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差。在擴小頭孔之前，連桿的兩個端面，既小頭孔及大頭孔的兩側(cè)面已經(jīng)進行了精銑工序具有很高的表面精度,因此擴鉸小頭孔定位時采用連桿端面和小頭孔定位，連桿兩端采用以V形塊進行對中定位。

3.2夾緊方案的確定

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，但實際上以工件的端面定位時，必須限制該方向上的自由度。故應(yīng)按完全定位設(shè)計夾具�；�面限制工件3個自由度，兩個V形塊限制3個自由度，屬完全定位。

3.3切削力及夾緊力的計算

由于本工序主要是粗加工小頭孔，所以只對夾具的定位穩(wěn)定性進行計算，及夾緊力和鉆削力的計算。

擴孔時的切削力計算：

根據(jù)（《機械加工工藝手冊》李洪主編）表2.4-69擴孔時的切削力為：P9.8161.2d0f0.7kF

9.8161.240.80.71.2=2465.044N擴孔時的扭矩為：M=9.81×0.0311×d0f

30.8km

=9.81×0.0311×293×0.80.80.8=4979.495

夾緊力的計算：

根據(jù)（《機床夾具設(shè)計手冊》第三版王光斗王春福主編）表1-3-11

2M2WkPsin2D22f

第28頁

=2.5×

24979.4952465.04429.222sin90220.3

=6220.138N

在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)。安全系數(shù)KK1K2K3K4式中：K1基本安全系數(shù)；取1.5K2加工性質(zhì)系數(shù)；取1.1K3刀具鈍化系數(shù)；取1.1K4斷續(xù)切削系數(shù)；取1.1則F"KF

=1.5×1.1×1.1×1.1×6220.138=12418.5N

3.4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。擴小頭孔夾具體圖如下：

第29頁

圖3-1擴小頭孔夾具體圖

裝夾時先用一個錐形假銷對小頭孔進行定位，推動小頭端V形塊先對小頭孔端外圓進形定位裝夾，然后在推動大頭端V形塊對中夾緊，最后抽掉圓錐銷后即可加工小頭孔。

3.5定位誤差分析

擴孔時采用的定位基準為連桿兩端面及小頭孔，對小頭孔進行擴孔。設(shè)計基準為小頭孔軸線，此工序以假銷對小頭孔進行定位所以不存在基準不重合誤差，定位時用的是圓錐銷，銷下方以彈簧支撐可以伸縮。

所以定位誤差ΔDw=δD+δd+Δmin

=δD+0+0=0.033mm

鉆床夾具的裝配圖及夾具體零件圖見附圖3及附圖4

第30頁

結(jié)論

通過對汽車連桿的機械加工工藝及對粗加工小頭孔夾具和銑結(jié)合面夾具的設(shè)計，使我學(xué)到了許多有關(guān)機械加工的知識,主要歸納為以下兩個方面：

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?shù)倪x擇機械加工中的定位基準,是能否保證連桿技術(shù)要求的重要問題之一。在連桿的實際加工過程中，選用連桿的大小頭端面及小頭孔作為主要定位基面，同時選用大頭孔兩側(cè)面作為一般定位基準。為保證小頭孔尺寸精度和形狀精度，可采用自為基準的加工原則；保證大小頭孔的中心距精度要求，可采用互為基準原則加工。

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的切開加工；第三個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)計方法及其步驟。

（1）、定位方案的設(shè)計：主要確定工件的定位基準及定位基面；工件的六點定位原則；定位元件的選用等。

（2）、導(dǎo)向及對刀裝置的設(shè)計：由于本設(shè)計主要設(shè)計的是擴大頭孔夾具和銑結(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，以及對刀塊的類型，從而確定鉆套和對刀塊的位置尺寸及公差。

（3）、夾緊裝置的設(shè)計：針對連桿的加工特點及加工的批量，對連桿的夾緊裝置應(yīng)滿足裝卸工件方便、迅速的特點，所以一般都采用自動夾緊裝置。

（4）、夾具體設(shè)計：連桿的結(jié)構(gòu)特點是比較小，設(shè)計時應(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，并能正確安裝在機床上，加工時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算：對用于粗加工的夾具，都應(yīng)該進行定位誤差和穩(wěn)定性的計算，以及設(shè)計的夾具能否滿足零件加工的各項尺寸要求。

（6）、繪制夾具裝備圖及夾具零件圖。

第31頁

致謝

在本文結(jié)束之際，首先要向我的導(dǎo)師胡波表示衷心的感謝。在我的整個論文制作期間，得到胡波導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)，并給于提供了充分的論文資料，使我能夠順利完成我的論文。他淵博的知識，敏銳的學(xué)術(shù)意識，嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，平易近人的工作作風(fēng)，正直的品格，務(wù)實的研究作風(fēng)給我留下了深刻的印象。這些不僅在學(xué)業(yè)上對我?guī)椭�很大，而且在今后實際工作中也必將使我終生受益。

其次還要感謝成都理工大學(xué)核自院機械系的各位老師。感謝他們的關(guān)心，是他們給我的各門課程打下了堅實的基礎(chǔ)。感謝他們在我本科學(xué)習(xí)期間和做課題的過程中，為我提供了良好的學(xué)習(xí)條件和工作環(huán)境；在我學(xué)習(xí)、課題研制中給予了我許許多多的指導(dǎo)和幫助，使我受益匪淺。還要感謝我們機械工程及自動化專業(yè)的同學(xué)，是他們在我做論文期間給了我很多的幫助提出了各種有建設(shè)性的修改意見和建議，非常感謝你們。

最后，向所有在我本科學(xué)習(xí)階段關(guān)心和幫助過我的老師表示衷心的感謝。

第32頁

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第34頁

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