機(jī)械設(shè)計畢業(yè)論文-

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1、畢業(yè)論文題目：柴油機(jī)“連桿”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制及工裝設(shè)計班 級：機(jī)制1103班姓 名：高紅巖專 業(yè)：機(jī)械制造與自動化指導(dǎo)教師：孫卓摘要機(jī)械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)最重要的部門之一，是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實力、科技水平、生活水平和國防實力。機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和發(fā)展水平標(biāo)志著一個國家或地區(qū)國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的程度，而機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于機(jī)械制造裝備的先進(jìn)程度，產(chǎn)品性能和質(zhì)量的好壞則取決于制造過程中工藝水平的高低。連桿作為傳遞力的主要部件廣泛應(yīng)用于各類動力機(jī)車上，是各類柴油機(jī)或汽油機(jī)的重要部件。連桿在傳遞力的過程中，承受著很高的周期性沖擊力

2、、慣性力和彎曲力。這就要求連桿應(yīng)具有高的強(qiáng)度、韌性和疲勞性能。同時，因其是發(fā)動機(jī)重要的運(yùn)動部件，故要求很高的重量精度。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，連桿的需求量在不斷增加，也出現(xiàn)了許多不同的加工制造工藝。關(guān)鍵詞：機(jī)械制造、機(jī)械制造裝備、連桿、加工工藝目錄緒 論（4）一. 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析(4)1.1. 零件的作用及保護(hù)措施(4)1.2. 毛坯材料的選用、制造并繪制毛坯圖(6)1.3. 連桿工藝規(guī)程的設(shè)計(9)1.4. 零件的工藝過程分析(13)1.5. 工藝方案的確定(15)1.6. 機(jī)械加工余量、切削用量、工序尺寸的確定(16)1.7. 工序工時定額的計算(19)二. 連桿機(jī)械加工技術(shù)近期發(fā)展(22

3、)三. 連桿的修復(fù)(24)四. 工裝設(shè)計(25)五. 總結(jié)(33)六. 致謝(34)七. 參考文獻(xiàn)(35)八. 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)(36)緒論機(jī)械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)最重要的部門之一，是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實力、科技水平、生活水平和國防實力。機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和發(fā)展水平標(biāo)志著一個國家或地區(qū)國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的程度，而機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于機(jī)械制造裝備的先進(jìn)程度，產(chǎn)品性能和質(zhì)量的好壞則取決于制造過程中工藝水平的高低。將設(shè)計圖樣轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，離不開機(jī)械制造工藝與夾具，因而它是機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)，是生產(chǎn)高科技產(chǎn)品的保障。離開了它，就不能開發(fā)制造出先進(jìn)的產(chǎn)品和

4、保證產(chǎn)品質(zhì)量，不能提高生產(chǎn)率、降低成本和縮短生產(chǎn)周期。機(jī)械制造工藝技術(shù)是在人類生產(chǎn)實踐中產(chǎn)生并不斷發(fā)展的。機(jī)械制造工藝的內(nèi)容極其廣泛，它包括零件的毛坯制造、機(jī)械加工及熱處理和產(chǎn)品的裝配等。連桿作為傳遞力的主要部件廣泛應(yīng)用于各類動力機(jī)車上，是各類柴油機(jī)或汽油機(jī)的重要部件。連桿在傳遞力的過程中，承受著很高的周期性沖擊力、慣性力和彎曲力。這就要求連桿應(yīng)具有高的強(qiáng)度、韌性和疲勞性能。同時，因其是發(fā)動機(jī)重要的運(yùn)動部件，故要求很高的重量精度。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，連桿的需求量在不斷增加，也出現(xiàn)了許多不同的加工制造工藝。如何制定一套合理的加工工藝是我這次設(shè)計的主要內(nèi)容。一. 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析1.1零件的作用

5、及保護(hù)措施1.1.1零件的作用連桿是活塞式發(fā)動機(jī)內(nèi)部的一個十分重要的零（部）件，它連接活塞和曲軸，傳遞力和轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，提供動力源。連桿是柴油發(fā)動機(jī)的重要零件。它的作用是連接曲軸和活塞，把作用在活塞頂面的膨脹氣體所做的功傳給曲軸，推動曲軸旋轉(zhuǎn)，從而將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，又受曲軸的驅(qū)動而帶動活塞壓縮汽缸中的氣體。連桿的工作狀態(tài)如圖1。1.1.2.零件的結(jié)構(gòu)連桿是一種變截面非圓形細(xì)長桿件，其桿身截面從大頭到小頭逐步變小，以適應(yīng)在工作中承受急劇變化的動載荷。連桿是由連桿蓋和連桿體兩部分組成，連桿蓋和連桿體用螺栓和螺母與曲軸主軸頸裝配在一起。圖2是4125A型柴油發(fā)動

6、機(jī)的連桿組合件圖。為了減少磨損和磨損后便于修理，在連桿小頭孔沖壓入青銅襯套，大頭孔中裝有薄壁金屬軸瓦。1.2毛坯材料的選用、制造并繪制毛坯圖1.2.1毛坯材料的選用連桿材料一般采用45鋼或40Cr、45Mn2等優(yōu)質(zhì)鋼或合金鋼。表1 45鋼、40Cr和45Mn2化學(xué)成分（摘自GB/T699-1999）牌號 材料內(nèi)所含化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%CSiMnPSCrNi45鋼0.420.500.170.370.500.800.0350.0350.0250.02540Cr0.370.440.170.370.500.80 0.801.1 45Mn20.420.490.170.371.401.80 表2 45鋼

7、、40Cr和45Mn2力學(xué)性能（摘自GB/T699-1999）牌號熱處理屈服點/MPa 抗拉強(qiáng)度/MPa 伸長率/% 斷面收縮率/% 沖擊吸收功/J 45鋼正火35560016403940Cr淬火回火9807859454745Mn2淬火回火88573594547文獻(xiàn)機(jī)械工程材料成形及應(yīng)用中指出：45屬于優(yōu)質(zhì)非合金結(jié)構(gòu)剛（中碳鋼），具有一定的塑性和韌性，較高的強(qiáng)度，切削性良好。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，用于制造受力較大要求強(qiáng)度、塑性和韌性都較高的機(jī)械零件，如機(jī)床齒輪、主軸，發(fā)動機(jī)曲軸、連桿，絲杠等，應(yīng)用十分廣泛。綜上，此次設(shè)計連桿材料選用45鋼，毛坯尺寸精度要求為IT11IT12級。1

8、.2.2.材料的可鍛性可鍛性是指金屬在受到鍛壓后，可改變自己的形狀而又不產(chǎn)生破裂的性能。碳鋼隨含碳量的增加可鍛性下降。45鋼的含碳量在0.420.50之間，其熱鍛工藝特性：塑性高，變形抗力比較低，鍛造溫度范圍寬。模鍛件經(jīng)修整后一般還需要通過熱處理，鍛件熱處理常采用正火（或退火），以消除過熱組織或形變強(qiáng)化組織，細(xì)化晶粒，改善切削性能，提高鍛件的力學(xué)性能。1.2.3.毛坯的種類及制造方法連桿是較細(xì)長的變截面非圓形桿件，其桿身截面從大頭到小頭逐步變小，因此，其毛坯采用模鍛制造?？紤]其生產(chǎn)類型、經(jīng)濟(jì)性、結(jié)構(gòu)工藝性，整體鍛造較好。毛坯為整體鍛造，其外形精度高，省材料，簡化工藝，便于組織生產(chǎn)、加工和運(yùn)輸。

9、文獻(xiàn)機(jī)械工程材料成形及應(yīng)用中指出：模鍛是使金屬坯料在沖壓力作用下，在鍛模模膛內(nèi)變形從而獲得鍛件的工藝方法。在鍛造過程中，由于金屬塑性變形的結(jié)果，使毛坯金屬獲得較細(xì)的晶粒，同時能壓合組織內(nèi)部的缺陷，因而提高了金屬的力學(xué)性能和使用中的可靠性，一般可使強(qiáng)度提高20%、韌性提高一倍左右。因此，凡承受重載荷、動載荷、高壓力的零件多采用鍛件作毛坯。與自由鍛相比：模鍛鍛件的尺寸和精度比較高，機(jī)械加工余量較小，材料利用率高?？梢藻懺煨螤钶^復(fù)雜的鍛件，鍛件內(nèi)部流線分布合理，適用于中小型鍛件的大批量生產(chǎn)。1.2.4.繪制鍛件毛坯圖（1）.毛坯尺寸的確定連桿是活塞式發(fā)動機(jī)內(nèi)的一個重要零件，確定其材料為45鋼。由于產(chǎn)

10、品的形狀結(jié)構(gòu)為細(xì)長的變截面非圓形桿件，生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)，所以毛坯選用模鍛整體鍛造成形。由文獻(xiàn)公差配合與測量技術(shù)可查，該種鍛件的尺寸公差等級CT為IT11IT12級。故取CT為 IT11級。 可用查表法確定各表面的總余量，但是由于用查表法所確定的總余量與生產(chǎn)實際情況有些差距，故還應(yīng)根據(jù)工廠具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整?，F(xiàn)將調(diào)整后的毛坯主要尺寸及公差如表3所示：表3 連桿毛坯主要尺寸及公差 （mm）主要面尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸公差CT大頭孔徑912891小頭孔徑552511大頭端面高603651小頭端面高443501大頭側(cè)面寬度12031252連桿長度470104802由此，即可繪制出零件的毛坯

11、圖（見圖5）。（2）毛坯圖1.2.5.鍛件的技術(shù)要求：（1）熱處理：調(diào)質(zhì)217289HBS （2）連桿桿身壁厚不大于2 mm,R42.5處的定位面上不允許有凸臺 （3）錯差：縱向不大于1 mm，橫向不大于0.75 mm （4）桿體彎曲不大于1 mm1.3.連桿工藝規(guī)程的設(shè)計1.3.1零件圖1.3.2.零件的主要技術(shù)條件及要求連桿作為傳遞力的主要部件廣泛應(yīng)用于各類動力機(jī)車上，是各類柴油機(jī)或汽油機(jī)的重要部件。連桿在傳遞力的過程中，承受著很高的周期性沖擊力、慣性力和彎曲力。這就要求連桿應(yīng)具有高的強(qiáng)度、韌性和疲勞性能。同時，因其是發(fā)動機(jī)重要的運(yùn)動部件，故要求很高的重量精度。1連桿小頭孔襯套底孔尺寸公差

12、為IT7級，粗糙度Ra1.6,圓柱度公差為0.015mm小頭孔襯套孔尺寸公差為IT65級，粗糙度Ra0.4。圓柱度公差為0.005mm。為了保證與活塞銷的精密裝配間隙，小頭襯套孔在加工后，以每組間隔為0.0025mm分組，便于分組裝配,保證良好的配合。文獻(xiàn)機(jī)械制造工藝與夾具中指出：分組裝配法是將相關(guān)尺寸公差放大若干倍，使其尺寸能夠按經(jīng)濟(jì)精度加工，然后按零件的實際加工尺寸分為若干組，各對應(yīng)組進(jìn)行裝配，以達(dá)到裝配精度要求。因同組零件具有互換性，也稱此法為分組互換法。這種方法在大批量生產(chǎn)中可降低零件的加工精度，而不降低裝配精度，適用于成批、大量、生產(chǎn)中組成環(huán)數(shù)少而裝配精度要求高的部件裝配。2連桿大頭

13、孔鑲有薄壁剖分軸瓦，底孔尺寸公差為IT6級，粗糙度Ra0.8，圓柱度公差為0.012mm。3連桿小頭孔及小頭銅套孔中心線對大頭孔中心線的平行度在垂直面內(nèi)的平行度公差為0.04 mm；其在水平面內(nèi)的平行度公差為0.06 mm。4大小頭孔間距尺寸極限偏差為0.05mm。 5連桿大頭孔兩端面對連桿大頭孔中心線的垂直度公差為0.1mm，Ra3.2。6兩螺孔（定位孔）中心線對連桿大頭孔剖分面的垂直度公差為0.15mm，用兩個尺寸為的檢驗心軸插入連桿體和連桿蓋的孔時，剖分面的間隙應(yīng)小于0.05，目的為保證正常承載能力和大頭孔軸瓦與曲軸頸的良好配合；7為保證發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對于連桿的重量及裝于同一臺發(fā)動機(jī)中

14、的一組連桿重量都有要求, 連桿組內(nèi)的質(zhì)量差為2%。對連桿大頭重量和小頭重量都分別規(guī)定、涂色分組，供選擇裝配。1.3.3.零件的機(jī)械加工工藝過程及工藝方案連桿的尺寸精度、形狀精度和位置精度的要求都很高，但剛度又較差容易產(chǎn)生變形。連桿的主要加工表面為大小頭、大小頭孔兩端面、連桿蓋與連桿體的接合面和螺栓孔等，次要加工表面為油孔、鎖口槽、供作工藝基準(zhǔn)的工藝凸臺等。還有稱重、去重、檢驗、清洗和去毛刺等工序。其中檢驗是主要的輔助工序，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施。1. 加工工藝過程的安排連桿的加工順序大致如下：粗磨（銑）上下端面鉆、拉小頭孔銑大孔兩側(cè)面切開磨接合面配對加工螺栓孔裝配合件精加工合件大小孔光整加工

15、稱重去重檢驗，標(biāo)記分組成品入庫 連桿小頭孔壓入襯套后常以金剛鏜孔作為最后精加工工序，大頭孔常以珩磨作為底孔的最后精加工工序。2加工工藝方案的擬定為保證達(dá)到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術(shù)要求，必須制訂合理的加工工藝路線。工藝路線方案一：5. 粗銑連桿大、小頭兩端面10. 粗銑連桿大、小頭兩端面15擴(kuò)連桿小頭孔20. 連桿小頭孔倒角25. 拉削連桿小頭孔30. 銑連桿大頭定位凸臺和連桿小頭凸臺35. 粗?jǐn)U、半精擴(kuò)連桿大頭孔40鉆擴(kuò)絞連桿兩個螺栓孔45. 自連桿上切下連桿蓋50. 擴(kuò)連桿螺栓孔55磨連桿大頭剖分平面60. 锪連桿體上裝螺栓的凸臺65. 擴(kuò)連桿螺栓孔70. 在連桿體和連桿

16、蓋的螺栓孔上倒角75. 鉆連桿體上兩個定位銷孔80. 拉連桿兩個螺栓孔85. 锪連桿上裝螺栓的頭部和裝螺母的支承平面90. 鉆潤滑油孔95. 去毛刺并清洗100.檢驗105.裝配連桿和連桿蓋110.磨連桿大頭端平面115.半精鏜連桿大頭孔120.連桿大頭孔倒角125.車連桿大頭側(cè)面的凸臺130.擰緊螺母、打字、去毛刺135.金剛鏜連桿大頭孔140.珩磨連桿大頭孔145. 金剛鏜連桿小頭孔150. 去毛刺、清洗、吹凈油孔155.檢驗160.壓入銅套165.連桿小頭銑3.5圓弧槽170.金剛鏜連桿小頭銅套孔175. 清洗、吹凈油孔180.檢驗185.拆開連桿和連桿蓋190.銑連桿和連桿蓋上的軸瓦槽

17、及16孔壁的口195. 清理、去毛刺200. 清洗、吹凈、稱重205.檢驗210.連桿體和連桿該配對并裝配215.成品防銹入庫工藝路線方案二：5. 粗銑連桿大、小頭兩端面10. 粗銑連桿大、小頭兩端面15擴(kuò)連桿小頭孔20. 連桿小頭孔倒角25. 拉削連桿小頭孔30. 銑連桿大頭定位凸臺和連桿小頭凸臺35. 自連桿上切下連桿蓋40锪連桿蓋上裝螺母的凸臺45磨連桿大頭剖分平面50. 粗?jǐn)U、半精擴(kuò)連桿大頭孔55鉆擴(kuò)絞連桿兩個螺栓孔60. 锪連桿體上裝螺栓的凸臺65. 擴(kuò)連桿螺栓孔70. 在連桿體和連桿蓋的螺栓孔上倒角75. 鉆連桿體上兩個定位銷孔80. 拉連桿兩個螺栓孔85. 锪連桿上裝螺栓的頭部和

18、裝螺母的支承平面90. 鉆潤滑油孔95. 去毛刺并清洗100.檢驗105.裝配連桿和連桿蓋110.磨連桿大頭端平面115.半精鏜連桿大頭孔120.連桿大頭孔倒角125.車連桿大頭側(cè)面的凸臺130.擰緊螺母、打字、去毛刺135.金剛鏜連桿大頭孔140.珩磨連桿大頭孔145. 金剛鏜連桿小頭孔150. 去毛刺、清洗、吹凈油孔155.檢驗160.壓入銅套165.連桿小頭銑3.5圓弧槽170.金剛鏜連桿小頭銅套孔175. 清洗、吹凈油孔180.檢驗185.拆開連桿和連桿蓋190.銑連桿和連桿蓋上的軸瓦槽及16孔壁的口195. 清理、去毛刺200. 清洗、吹凈、稱重205.檢驗210.連桿體和連桿該配對

19、并裝配215.成品防銹入庫工藝路線方案三：5. 磨連桿大小頭兩端面10擴(kuò)連桿小頭孔15. 連桿小頭孔倒角20. 拉削連桿小頭孔25. 銑連桿大頭定位凸臺和連桿小頭凸臺30. 粗?jǐn)U、半精擴(kuò)連桿大頭孔35. 自連桿上切下連桿蓋40锪連桿蓋上裝螺母的凸臺45磨連桿大頭剖分平面50鉆擴(kuò)絞連桿兩個螺栓孔55. 锪連桿體上裝螺栓的凸臺60. 擴(kuò)連桿螺栓孔65. 在連桿體和連桿蓋的螺栓孔上倒角70. 鉆連桿體上兩個定位銷孔75. 拉連桿兩個螺栓孔80. 锪連桿上裝螺栓的頭部和裝螺母的支承平面85. 鉆潤滑油孔90. 去毛刺并清洗95.檢驗100.裝配連桿和連桿蓋105.磨連桿大頭端平面110.半精鏜連桿大頭

20、孔115.連桿大頭孔倒角120.車連桿大頭側(cè)面的凸臺125.擰緊螺母、打字、去毛刺130.金剛鏜連桿大頭孔135.珩磨連桿大頭孔140. 金剛鏜連桿小頭孔145. 去毛刺、清洗、吹凈油孔150.檢驗155.壓入銅套160.連桿小頭銑3.5圓弧槽165.金剛鏜連桿小頭銅套孔170. 清洗、吹凈油孔175.檢驗180.拆開連桿和連桿蓋185.銑連桿和連桿蓋上的軸瓦槽及16孔壁的口190. 清理、去毛刺195. 清洗、吹凈、稱重200.檢驗205.連桿體和連桿該配對并裝配210.成品防銹入庫1.4零件的工藝過程分析1.4.1定位基準(zhǔn)的選擇加工中可供作定位基準(zhǔn)面的表面有：大頭孔、小頭孔、上下兩端面、大

21、小頭孔兩側(cè)面連桿體與連桿蓋的結(jié)合面等。這些表面在加工過程中不斷地轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)，由粗到精，逐步形成。如工藝路線方案三中：工序5中粗磨平面的基準(zhǔn)面是毛坯底平面，小頭外圓和大頭一側(cè)；工序10中仍采用平面為基準(zhǔn)面，但此時平面為精基準(zhǔn)；大頭兩側(cè)面以兩側(cè)自定心定位；鏜大頭孔時的定位基準(zhǔn)為一平面，小頭孔和大頭孔一側(cè)面；而鏜小頭孔時可選一平面、大頭孔和小頭孔外圓等。連桿加工中精基準(zhǔn)的選擇，要保證其對稱性和孔的壁厚均勻。如工藝路線方案二中：工序15擴(kuò)小頭孔時，鉆模是以小頭外圓定位，來保證孔與外圓的同軸度，使壁厚均勻，符合技術(shù)要求。1.4.2.連桿的檢驗連桿加工工序長，中間又插入質(zhì)檢處理工序，因而需經(jīng)多次中間檢驗、最

22、終檢驗項目和其它零件一樣，包括尺寸精度，形狀精度和位置精度以及表面粗糙度的檢驗，只不過連桿某些要求較高而已。由于裝配的要求，大小頭孔要按尺寸分組，連桿的位置精度測量要在檢具上進(jìn)行。如大頭孔軸心線在兩個相互垂直方向上的平行度，可采用圖4所示的方法進(jìn)行。在大頭孔中塞入心軸擱在等高墊鐵上，使大頭心軸與平板平行。將連桿置于直立位置時（a）,在小頭孔心軸上距離為100mm處測量高度的讀數(shù)差，即為大小頭孔在連桿軸心線方向的平行度誤差值；工件置于水平位置時（b）同樣方法測出來的讀數(shù)差值，即為大小孔在垂直連桿軸心線方向的平行度誤差值。因連桿在機(jī)械運(yùn)動中的重要作用，故連桿還要進(jìn)行探傷檢查其內(nèi)在質(zhì)量。1.4.3.

23、加工設(shè)備及工藝裝備的選擇機(jī)床設(shè)備與工藝裝備是零件加工的物質(zhì)基礎(chǔ)，是加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要保障。為了合理的選擇加工設(shè)備和工藝裝備，必須對各種機(jī)床的規(guī)格、性能、生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性和工藝裝備的種類、精度、規(guī)格、可靠性等進(jìn)行詳細(xì)的了解。總的原則是根據(jù)零件的生產(chǎn)類型與加工要求，使所選擇的加工設(shè)備及工藝裝備既能保證加工質(zhì)量，又經(jīng)濟(jì)合理。連桿屬于大批量生產(chǎn)產(chǎn)品，加工技術(shù)要求較為嚴(yán)格，尺寸公差精度要求高，應(yīng)多采用高效專用機(jī)床、組合機(jī)床流水線與隨機(jī)專用夾具，并考慮工序集中原則，以提高生產(chǎn)率和減少機(jī)床數(shù)量，使生產(chǎn)成本下降。文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊中指出：組合機(jī)床是按系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化原則設(shè)計的通用部件，以及按被加工

24、工件形狀和加工工藝要求而設(shè)計的專用部件所組成的高效專用機(jī)床。專用組合機(jī)床可實現(xiàn)多刀切削，自動化程度較高，生產(chǎn)效率也較高，加工精度穩(wěn)定，制造成本低。1.5.工藝方案的確定1.5.1連桿兩端面的加工如果毛坯精度高，可以不經(jīng)粗銑而直接粗磨。精磨工序應(yīng)安排在精加工大小孔之前，以保證與端面的相互垂直度要求。粗磨和精磨應(yīng)在不同的機(jī)床上進(jìn)行。如工藝路線方案三中：工序1是在雙軸立式平面磨床上進(jìn)行兩頭孔端面的精磨工序（圖3）。磨床上有兩根主軸，分別裝有高速旋轉(zhuǎn)的砂輪1和2，砂輪2比砂輪1略低一些，可分別調(diào)整磨削深度，磨削連桿的不同端面。所以、工位的定位基面不是等的，第工位比第工位高，其高出量就是一端面的加工余量

25、。圖3 磨削連桿兩端面示意圖 毛坯精度一般不高，而且毛坯的切削量也比較大，故應(yīng)以銑削為主，粗精銑加工可選在同一機(jī)床，而選用不同轉(zhuǎn)速和切削量進(jìn)行；又因磨削加工切削量小而本批次連桿為大批量生產(chǎn)，為滿足加工的時間要求選用銑加工，粗精銑在同一臺機(jī)床上加工可減小二次裝夾造成的定位誤差，提高尺寸精度。1.5.2.連桿大小頭孔的加工大小頭孔加工既要保證本身的精度、表面粗糙度要求，還要保證相互位置和孔與端面垂直度要求。小頭底孔徑由擴(kuò)孔、倒角、拉孔三道工序而成。擴(kuò)孔用外圓定位、心夾具，以保證壁厚均勻。小頭孔經(jīng)倒角后在立式拉床上拉孔，然后壓入青銅襯套，再以襯套內(nèi)孔定位，在金剛鏜床上精鏜內(nèi)孔。如工藝路線方案二中：工

26、序170加工過程中定位加緊方式為鏜孔前大頭孔以內(nèi)漲心軸定位，小孔插入菱形假銷，并使端面緊貼支承面后將工件夾緊。抽出假銷進(jìn)行精鏜小頭襯套孔。大頭孔經(jīng)切開后，這時連桿體和連桿蓋的圓弧均不成半圓，故在工藝路線方案二中：工序30精銑連桿體和連桿蓋的側(cè)面。此后，大頭孔的粗鏜、精鏜、珩磨工序都是在配套合裝后進(jìn)行的。1.5.3.螺栓孔的加工對于整體鍛造的連桿，螺栓孔的加工是在切開后，接合面經(jīng)精加工后進(jìn)行的。這樣易于保證螺栓孔與接合面的垂直度。因其精度要求較高，一般需要經(jīng)鉆擴(kuò)鉸拉等加工工序。工藝路線方案二中在工序安排上分二個階段，第一階段是在連桿體和連桿蓋分開狀況下的加工（工序55、工序6070）；第二階段是

27、在連桿體和連桿蓋合裝后的加工（工序80）。1.5.4.連桿加工工藝方案的確定通過對零件的機(jī)械加工工藝過程的分析，同時對兩個工藝路線方案進(jìn)行比較，考慮工廠的具體條件等因素，如設(shè)備、能否借用工裝夾具、量具等。本次設(shè)計選擇工藝路線方案二對零件進(jìn)行機(jī)械加工。根據(jù)工藝路線方案二制定出詳細(xì)的機(jī)械加工工藝規(guī)程，如下：毛坯為整體模鍛件，清理后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，以消除鍛件在鍛造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，改善機(jī)械加工性能，達(dá)到毛坯的技術(shù)要求，然后送到機(jī)械加工車間進(jìn)行加工。機(jī)械加工工藝過程卡、機(jī)械加工工序卡參見連桿加工工藝規(guī)程。1.6. 機(jī)械加工余量、切削用量、工序尺寸的確定1.6.1粗銑連桿大小兩端平面該工序選用四軸龍門銑

28、床對連桿大小兩端面進(jìn)行粗銑。粗銑平面的基準(zhǔn)面是：小頭外圓和大頭一側(cè)。銑大頭平面至尺寸，磨第二面至尺寸，表面粗糙度到Ra12.5。 保證大頭端面在背對標(biāo)記號的一面相差尺寸8.50.3 1.6.2.擴(kuò)、拉小頭孔該孔先由高速鋼鉆頭擴(kuò)出底孔后，再由圓空拉刀拉削。在加工過程中擴(kuò)孔用外圓定心夾具，保證小頭孔壁厚均勻，孔經(jīng)倒棱后在立式拉床上拉孔。擴(kuò)孔：工序尺寸及公差為53 0+0.05；拉孔：工序尺寸及公差為54.2 0+0.05。由毛坯尺寸公差和本工序的加工尺寸，計算可得擴(kuò)削余量為2mm，拉削余量為1.2mm。由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊表28-10，取鉆孔時的進(jìn)給量=0.5mm/r ；鉆削深度=44 ；由文

29、獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊表32-01，可得拉削時切削厚度為0.01mm，拉削速度=5m/min；由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊表28-13 ，取擴(kuò)孔時的切削速度=20m/min ；由此計算出轉(zhuǎn)速為：N=1000Vc/d=1000x20/3.14x53=120r/min按鉆床的實際轉(zhuǎn)速取：n=140r/min,則實際切削速度為：Vc =23.3m/min 。由文獻(xiàn) 機(jī)械加工工藝師手冊表28-14 ，軸向力為11085 N；轉(zhuǎn)矩為156.96 N.m;功率為 2.68 kw。1.6.3. 粗、半精鏜大頭孔該工序采用金剛鏜床對連桿大頭孔進(jìn)行加工，加工時為提高孔的加工精度和表面質(zhì)量，應(yīng)采用較小的切削深度和進(jìn)給量

30、，同時提高切削速度?？色@得較高的尺寸精度（0.0030.005mm）和很高的表面質(zhì)量（表面粗糙度一般為Ra=0.161.25）。使用硬質(zhì)合金刀YT30對大頭孔進(jìn)行鏜削。加工中應(yīng)保證孔間距及孔徑的尺寸公差，孔內(nèi)表面質(zhì)量。孔徑尺寸：粗鏜900.1mm ；精鏜 90.20+0.2mm兩孔中心距：3300.1mm mm經(jīng)尺寸計算可知，鏜孔時的加工余量為0.1mm,由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊表29-15，取鏜孔時的切削用量為：鏜刀進(jìn)給量為0.06 mm/r；鏜削深度為0.2mm; 切削速度為：=160 m/min。由以上數(shù)據(jù)可利用公式計算出鏜削時的主軸轉(zhuǎn)速n=778r/min。實際生產(chǎn)中參照機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速具

31、體設(shè)定。1.6.4.切斷整體鍛件該工序選用雙面臥式組合銑床對整體鍛件進(jìn)行切斷加工，加工過程中由大頭側(cè)面定位基準(zhǔn)，選用高速鋼鋸片切斷刀加工工件。由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊表30-14 ，已知鍛件厚度約為60mm,選取切斷銑刀厚度為35mm,銑刀直徑為200mm(可切斷厚度為84mm),每齒進(jìn)給量=0.08mm/r；由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊表30-23 ，取銑削速度=30m/min；1.6.5. 锪連桿體和連桿蓋的螺栓窩座該工序用雙面臥式锪孔組合機(jī)床對連桿體和連桿蓋的螺栓窩座進(jìn)行加工，選用高速鋼锪孔鉆頭。連桿體：窩座尺寸27mm ;連桿蓋：窩座尺寸36.5mm ;由文獻(xiàn)表28-34 ,取锪孔加工的切

32、削用量為:進(jìn)給量fa=0.10mm/r；切削速度為：Vc=24m/min;由此可計算出主軸轉(zhuǎn)速: N=1000Vc/d=1000x24/3.14x27=283r/min1.6.6.磨連桿體和連桿蓋的接合面該工序選用平面磨床對連桿體和連桿蓋的兩側(cè)接合面進(jìn)行拉削加工，工序余量為0.65mm。磨削：連桿蓋高度54.20 -0.34mm；由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊表32-1 ，可得拉削時切削厚度為0.01mm，拉削速度Vc =5m/min；1.6.7. 螺栓孔的加工該工序采用六工位組合機(jī)床對連桿體和連桿蓋的螺栓孔進(jìn)行精加工，選用12H7、14H7、15、16.5H7的高速鋼鉆頭，YT14.5拉刀，15.

33、7 H7mm的機(jī)用鉸刀對尺寸要求不同的孔進(jìn)行加工：第一工位：將連桿體和連桿蓋在夾具中定位并夾緊(標(biāo)記向上)放在工作臺指定位置；第二工位：擴(kuò)連桿蓋上螺栓孔16.50+0.024mm mm 深度27m0.5m ；第三工位：同時鉆通兩個孔； 第四工位：同時擴(kuò)兩個孔15.7-0.3-0.1第五工位：鉸14.5的兩個孔。第六工位：鉸15.7-0.1+0.5的兩個孔由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊表28-16 ,取螺栓孔加工的切削用量為:進(jìn)給量=0.60mm/r；切削速度為：=18m/min。由此可計算出主軸轉(zhuǎn)速n=477r/min,可取機(jī)床實際主軸轉(zhuǎn)速n=530r/min。實際生產(chǎn)中參照機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速具體設(shè)定。1

34、.6.8. 精鏜小頭青銅襯套孔該工序采用金剛鏜床對連桿小頭青銅襯套孔進(jìn)行精鏜加工，以大頭孔中心軸定位，保證兩孔中心間距，小頭青銅套孔的最終尺寸公差為：48+0.030+0.045mm，表面粗糙度Ra=0.4。同時保證小頭青銅套孔的圓柱度為0.005mm；小頭青銅套孔與大頭孔中心軸線的平行度在100mm的長度上誤差不大于為0.04mm；小頭青銅套孔中心軸線與小頭孔端面的垂直度為0.01mm。經(jīng)尺寸計算可知，鏜孔時的加工余量為0.1mm,由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊表29-15，取鏜孔時的切削用量為：鏜刀進(jìn)給量為0.06 mm/r；鏜削深度為0.2mm; 切削速度為：=120 m/min。由以上數(shù)據(jù)可

35、利用公式計算出鏜削時的主軸轉(zhuǎn)速n=1365 r/min。實際生產(chǎn)中參照機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速具體設(shè)定。 1.7.工序工時定額的計算工時定額是指在一定生產(chǎn)條件下規(guī)定生一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時間。它是安排生產(chǎn)計劃、進(jìn)行成本核算、考核工人完成任務(wù)情況的主要依據(jù)。制定合理的工時定額是調(diào)動工人積極性的重要手段，可以促進(jìn)工人技術(shù)水平的提高，從而不斷提高生產(chǎn)率。零件機(jī)械加工工序的工時定額，在使用中應(yīng)定期修訂，以使其保持平均先進(jìn)水平。根據(jù)設(shè)計要求，選定工序路線中的一道工序進(jìn)行工時計算，下面對工序15擴(kuò)連桿小頭孔530+0.2通孔進(jìn)行工時定額計算：1.7.1基本時間Tj基本時間Tb是直接改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀

36、、相對位置、表面狀態(tài)或材料性質(zhì)等工藝過程所消耗的時間，對機(jī)械加工而言是指從工件上切除材料層所消耗的時間?；緯r間可按公式求得：由文獻(xiàn)表28-42，得鉆孔工序基本時間的計算公式為： Tm=(Lw+Lf+L1)/fn式中：Lf=dmcotky/2+3;L1=2-4 取：Lw=44mm . L1=3 . f=0.5 mm/r . n=275 r/min Lf=53cot(118/2)/2+3=14.15cot59+3=15.9所以： Tm=(Lw+Lf+L1)/fn= 0.23 minTb =2Tm=20.23=0.46 min1.7.2.輔助時間Tf輔助時間Ta是為了實現(xiàn)工藝過程所必須進(jìn)行的各種輔

37、助動作所消耗的時間，這些輔助時間包括：裝夾和卸下工件、開動和停止機(jī)床、改變切削用量、進(jìn)退刀具、測量工件尺寸等。由文獻(xiàn)表28-43，取開停機(jī)床： 0.015 min升降鉆桿： 0.015 min主軸運(yùn)轉(zhuǎn)： 0.02 min清除切屑： 0.04 min測量工件： 0.10 min裝卸工件： 1.0 min所以輔助時間：Ta =( 0.015 + 0.015 + 0.02 + 0.04 + 0.10 + 1.0 )min = 1.19 min1.7.3.作業(yè)時間基本時間和輔助時間的總和稱工序作業(yè)時間TB，即直接用于制造產(chǎn)品或零部件所消耗的時間。TB =Tb+Ta=( 0.46 + 1.19 )min

38、 = 1.65 min1.7.4.布置工作場地時間Tfw布置工作場地時間Ts是為使加工正常進(jìn)行，工人照管工作地（如更換刀具、潤滑機(jī)床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的時間。布置工作地時間可以按照工序作業(yè)時間的倍（一般=2%7%）來估算。由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊取= 5 %，則Ts=TB = 1.655 % = 0.0825 min1.7.5.休息和生理需要時間Tx休息和生理需要時間Tr是工人在工作班內(nèi)為恢復(fù)體力 和滿足生理上的需要所消耗的時間。它可按工序時間的倍（一般=2%4%）來估算。由文獻(xiàn)取= 3 %，則Tr = TB = 1.653 % = 0.0495min1.7.6.準(zhǔn)備和終結(jié)時間對于

39、成批生產(chǎn)還要考慮準(zhǔn)備與終結(jié)時間，準(zhǔn)備和終結(jié)時間Te是工人為了生產(chǎn)一批成形產(chǎn)品和零部件，進(jìn)行準(zhǔn)備和結(jié)束工作所消耗的時間。這些工作包括：熟悉工藝文件、安裝工藝設(shè)備、調(diào)整機(jī)床、首件檢驗、歸還工藝裝備和清點并送交成品等。準(zhǔn)備和終結(jié)時間對一批零件只有一次，工件批量n越大，則分?jǐn)偯恳患ぜ系倪@部分時間越少。由文獻(xiàn)機(jī)械制造工藝與夾具表28-43 ，取部分時間為：簡單件： 26 min 深度定位： 0.3 min 使用鉆模： 6 min由設(shè)計者給定零件生產(chǎn)綱領(lǐng)為10000件，則：Te/n=(26+0.3+6)/10000= 0.00323 min1.7.7.單件工時基本時間、輔助時間、布置工作地時間及休息和

40、生理需要時間四部分的時間之和稱為單件工時Tp。因此，單件工時Tp為：Tp=Tb+Ta+Ts+Tr=(Tb+Ta) (1+) = 1.651.08 = 1.782min 綜上時間，成批生產(chǎn)的單件工時為：Tc=Tb+Ya+Ts+Tr+Te/n=(Tb+Ta)(1+ + ）+ Te/n =Tp+ Te/n = 1.79 min在大量生產(chǎn)時，每個工作地點完成的一道工序，一般不需要考慮準(zhǔn)備和終結(jié)時間。二.零件機(jī)械加工技術(shù)近期發(fā)展2.1連桿的鍛造工藝連桿是發(fā)動機(jī)里面的一種重要的零件，一般為鍛件，國內(nèi)市場中，發(fā)動機(jī)連桿的年需求量大約在5000萬只左右。目前國內(nèi)有上百家鍛造廠擁有連桿生產(chǎn)線，專業(yè)連桿廠也有幾十

41、家。由于連桿屬精密級鍛件，因此生產(chǎn)設(shè)備主要以鍛壓機(jī)、螺旋壓力機(jī)，高速電液錘為主，也有相當(dāng)多的廠家使用摩擦壓力機(jī)。連桿屬于大批量需求產(chǎn)品，因此，一些專業(yè)的連桿生產(chǎn)線生產(chǎn)率極高，達(dá)到300件/天。對于連桿精度判斷標(biāo)準(zhǔn)主要有外形公差和重量公差等，如厚度公差帶一般在0.50.9之間，重量公差一般在1.53之間。 材質(zhì)主要有：1）調(diào)質(zhì)鋼，如42CrMo、35CrMo、45、等；2）非調(diào)質(zhì)鋼，如C70S6（一種裂解材料）等；3）鋁合金材質(zhì)；4）粉末冶金材質(zhì)等。按照成型方式主要有：粉末冶金成型、壓力機(jī)成型、輥鍛成型、閉塞成型、輥壓成型等。其中絕大多數(shù)廠家是以壓力機(jī)成型為主，其工藝流程主要有以下幾種：1）下料

42、加熱制坯輥鍛壓扁預(yù)鍛終鍛切邊沖孔熱校正熱處理強(qiáng)化噴丸精壓機(jī)加工成品2）下料加熱制坯輥鍛成型輥鍛熱精整切邊沖孔熱校正熱處理強(qiáng)化噴丸精壓機(jī)加工成品機(jī)加工成品3）粉末冶金鐵粉燒結(jié)成型熱處理強(qiáng)化噴丸機(jī)加工成品4）下料加熱制坯輥鍛輥壓成型熱精整切邊沖孔熱校正熱處理強(qiáng)化噴丸精壓機(jī)加工成品機(jī)加工成品5）下料加熱楔橫軋制坯壓扁預(yù)鍛終鍛切邊沖孔熱校正熱處理強(qiáng)化噴丸精壓機(jī)加工成品6）下料加熱制坯輥鍛壓扁預(yù)鍛預(yù)鍛終鍛切邊 沖孔熱校正熱處理強(qiáng)化噴丸精壓機(jī)加工成品目前，模鍛和模鑄連桿的主、重要地位，正面臨著粉末鍛造鋼連桿和粉末一次燒結(jié)鋼連桿成形工藝的挑戰(zhàn)。就國內(nèi)現(xiàn)狀而言，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

43、量和高質(zhì)量的粉末冶金鍛件還不成熟。而且涉及設(shè)備更新、技術(shù)改進(jìn)等方面費(fèi)用問題，在今后一個長的時期內(nèi)，國產(chǎn)連桿生產(chǎn)還將以模鍛工藝為主。2.2連桿的斷裂剖分工藝斷裂剖分工藝是一種為了部件裝配的需要,將一整體件通過沖擊的方法而斷裂剖分為二個構(gòu)件的新工藝。這種工藝與傳統(tǒng)切削剖分的工藝或構(gòu)件通過單個制造的方法相比，其突出的優(yōu)點是剖分的兩個構(gòu)件不需加工剖分面而可直接進(jìn)行合裝，并具有可重復(fù)的極高定位精度和承載能力，以及構(gòu)件的生產(chǎn)只需較少的加工工序，從而顯著節(jié)約設(shè)備投資和降低生產(chǎn)成本。這種新工藝具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 連桿是發(fā)動機(jī)中高精度的關(guān)鍵零件，由連桿體、連桿蓋共同組成。在傳統(tǒng)制造工藝中，連桿體和蓋的制造

44、依賴兩種方法：1)連桿體和蓋整體鍛造鋸切分離接觸面機(jī)加工裝配。2)連桿體蓋分別鍛造接觸面機(jī)加工裝配。采用上述兩種工藝，不僅需對連桿體和蓋的聯(lián)接面進(jìn)行銑削和磨削，并且在該聯(lián)接面上還要鉆鉸螺栓定位孔和攻螺紋孔，或者切制端面齒，鉆鉸定位銷孔和鉆螺栓孔等，以便將來能使連桿體蓋實現(xiàn)精確合裝。為此，需要較多的加工機(jī)床，經(jīng)過十幾道工序，耗費(fèi)大量的加工工時。 針對連桿傳統(tǒng)制造工藝中的缺點，為了降低制造費(fèi)用和工時，提高配合精度，連桿斷裂剖分工藝被提出，并首先于80年代中，由Alfling公司在德國申請專利。進(jìn)入90年代，該工藝在工業(yè)發(fā)達(dá)國家進(jìn)入實際應(yīng)用生產(chǎn)階段。適用的毛坯由最初的粉末鍛造連桿，發(fā)展到中高碳鋼鍛造

45、連桿。 根據(jù)斷裂剖分工藝的要求，鍛造的連桿毛坯，在實施斷裂剖分之前，先粗鏜連桿大頭孔、鉆螺栓孔，以及在大頭孔預(yù)定斷裂處切出兩個對稱布置的三角溝槽（此三角溝槽也可以在鍛造連桿毛坯時做出），為應(yīng)力集中點，見圖6a。這樣安排，一方面，連桿在斷裂剖分后，就可在下一工位接著進(jìn)行連桿體和連桿頂蓋的合裝，另一方面，由于加工出螺栓孔，可減少連桿的斷裂截面積，由此降低連桿斷裂剖分時所需的沖擊力。隨后，將連桿大頭孔套裝到一臺進(jìn)行斷裂剖分的裝置的兩個半芯軸上，并將連桿進(jìn)行定位和夾緊。然后利用沖擊力，將用來脹裂連桿的楔插入上述半芯軸中，此時在楔的沖擊下，連桿的大頭孔在溝槽處被斷裂剖分為連桿體和連桿蓋，見圖6b。連桿在

46、斷裂剖分后進(jìn)行合裝，此時在大頭孔上所測得的不圓度約達(dá)到40m。不圓度變大是由于在斷裂剖分時連桿產(chǎn)生一定的變形所致。孔再經(jīng)精加工后，這時孔的不圓度減少到約3m。接著，連桿經(jīng)多次拆卸和合裝，此時孔的不圓度則穩(wěn)定保持在4m左右，此不圓度與精加工后直接測得的不圓度只有1m左右的變化，這表明，采用斷裂剖分工藝一保證連桿體和其頂蓋合裝的可重復(fù)的高精度。這種新工藝，使分離后的連桿體和連桿蓋能直接在斷裂面處自然精確合裝，無需加工配合面，達(dá)到了減少加工工序和減少加工機(jī)床的目的。此外，除連桿剖分面具有較高的配合精度外，還由于其剖分接觸面是凸凹不平的，大大提高了接觸面積，從而提高了連桿承載能力。三.零件的修復(fù)連桿是

47、承載較復(fù)雜作用力的重要部件。連桿螺栓是該部件的重要部件，一旦發(fā)生故障，可能導(dǎo)致設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞。連桿常見的故障有：連桿大端變形、螺紋孔及其端面磨損、小頭孔磨損、潤滑油孔堵塞等，出現(xiàn)這些現(xiàn)象應(yīng)及時修復(fù)。連桿大端變形的修復(fù)：連桿大端變形如圖7所示。產(chǎn)生大端變形的主要原因是：大端薄壁瓦口余面高度過大，使用厚壁瓦的連桿大端面兩側(cè)墊片厚度不一致或安裝不正確。在上述狀態(tài)下，擰緊連桿螺栓后便產(chǎn)生大端變形，螺栓孔的精度也隨之降低。因此，在修復(fù)大端孔時應(yīng)同時檢修螺栓孔。圖7 連桿大端變形示意圖3.1.修復(fù)大頭孔 將連桿體和連桿蓋的兩接合面磨去少許，使接合面垂直于連桿體的中心線，然后把連桿蓋組裝到連桿體上。在保證大

48、小孔中心距尺寸精度的前提下，重新鏜大頭孔、珩磨達(dá)到規(guī)定尺寸及精度。3.2.檢修兩螺栓孔 如兩螺栓孔的圓度、圓柱度、平行度和孔端面對其軸線的垂直度不符合規(guī)定的技術(shù)要求，則應(yīng)鏜孔或鉸孔修復(fù)，修復(fù)時，孔的端面可以人工修刮以達(dá)到精度要求。按修復(fù)后孔的實際尺寸配制新的連接螺栓。3.3. 潤滑油孔堵塞：4125A型柴油機(jī)連桿在連續(xù)使用一段時間后，連桿軸頸中的潤滑油孔會因油泥過多而堵塞，造成油路不通，引起機(jī)械故障；修理方法：在每次大修時清理堵塞在連桿軸頸潤滑油孔中的油泥四.零件機(jī)械加工過程中工裝的設(shè)計在機(jī)械加工中，為了迅速、準(zhǔn)確地確定工件在機(jī)床上的位置，進(jìn)行正確地確定工件與機(jī)床、刀具的相對位置關(guān)系，并在加工

49、中始終保持這個正確位置的工藝裝備稱為機(jī)床夾具。機(jī)床夾具由定位裝置、夾緊裝置、夾具體、連接元件、對刀元件及其他元件或裝置組成。它可以保證加工精度，穩(wěn)定加工質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率，改善工人的勞動條件，降低對工人的技術(shù)要求，降低生產(chǎn)成本及擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。專用夾具是針對某一工件的某一工序的加工要求而專門設(shè)計和制造的機(jī)床夾具。這類夾具專用性強(qiáng)，操作迅速方便，其優(yōu)點是在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中可獲得較高的加工精度和生產(chǎn)率，對工人的技術(shù)水平要求也相對較低。由于專用夾具的針對性極端，只能適用產(chǎn)品相對穩(wěn)定的大批量生產(chǎn)中。前面已對連桿零件的結(jié)構(gòu)工藝性及零件的技術(shù)要求進(jìn)行了分析，并確定了零件的機(jī)械加工工藝路

50、線，制定了詳細(xì)的加工工藝規(guī)程。下面將從制定的工藝路線中選擇一道工序，對其加工中所需的工藝裝備進(jìn)行設(shè)計。工序26 精鏜小頭青銅襯套孔mm的鏜孔夾具連桿的相對剛性較差，應(yīng)十分注意夾緊力的大小、方向及著力點的選擇。鏜小頭青銅襯套孔既要保證孔本身的精度、表面粗糙度要求，還要保證相互位置和孔與端面的垂直度要求。小頭底孔由鉆孔、倒角、拉孔三道工序而成，小頭孔經(jīng)拉孔后在壓力機(jī)上加壓壓入青銅襯套，最后在金剛鏜床上對小頭孔內(nèi)的青銅襯套孔進(jìn)行精鏜加工，達(dá)到技術(shù)要求和尺寸公差。小頭孔尺寸變化：530+0.2 mm（擴(kuò)）54.20+0.05mm（拉）47.50+0.15mm（壓入青銅襯套）4mm（精鏜）小頭青銅襯套孔

51、最終加工技術(shù)要求：孔徑為mm；孔軸線對端面的垂直度允差為每100 mm長度上不大于0.04 mm；兩孔軸線保證在同一個平面上，其平行度允差為每100 mm長度上不大于0.06 mm；兩孔間距尺寸公差為3300.05mm；孔內(nèi)表面要求圓柱度公差不大于.005 mm。根據(jù)實際生產(chǎn)能力及狀況確定：加工余量為0.25mm；鏜刀進(jìn)給量為0.06 mm/r；鏜削深度為0.2mm; 切削速度為：=120 m/min；鏜削時的主軸轉(zhuǎn)速n=1365 r/min。4.1設(shè)計方案及設(shè)計思想加工中可供作定位基準(zhǔn)面的表面有：大頭孔、小頭孔、上下兩端面、大小頭孔兩側(cè)面連桿體與連桿蓋的結(jié)合面等。這些表面在加工過程中不斷地轉(zhuǎn)

52、換基準(zhǔn)，由粗到精，逐步形成。而鏜小頭孔可選一平面、大頭孔和小頭孔外圓等。工件以一面兩孔定位。定位夾緊方式為：鏜孔前，小頭青銅襯套孔插入菱形假銷并使端面緊貼支承面后，大頭孔以內(nèi)漲心軸（材料為硬鋁合金）定位，然后將工件夾緊，最后抽出菱形假銷，精鏜小頭青銅襯套孔。夾具在設(shè)計過程中考慮到了螺旋鉤形壓板夾緊機(jī)構(gòu)和斜楔夾緊機(jī)構(gòu)配合使用定位夾緊工件。該夾具中設(shè)計使用了兩種螺栓：Tr20X8(P4)-7H 梯形螺紋螺栓;M8X1.25LH-6H 緊固螺紋螺栓。鏜小頭青銅套孔夾具如圖8所示。由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊可知：夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)簡單、容易制造，而且由于螺栓是由平面斜楔纏繞在圓柱表面形

53、成的。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力計算、自鎖性能等與斜楔相似，且螺旋線長、升角小。所以，螺栓夾緊機(jī)構(gòu)自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程大，是應(yīng)用最為廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。斜楔夾緊機(jī)構(gòu)在夾具設(shè)計和生產(chǎn)實踐中應(yīng)用較廣，一般都情況下是與其他機(jī)構(gòu)聯(lián)合使用。增力系數(shù)（增力比）是指夾緊力與原始作用力之比，是衡量夾緊機(jī)構(gòu)的重要指標(biāo)。升角也是衡量夾緊機(jī)構(gòu)的重要指標(biāo)，在選擇升角時，必須同時考慮機(jī)構(gòu)的增力、夾緊行程和自鎖三方面的問題。為保證自鎖和具有適當(dāng)?shù)膴A緊行程，一般升角不得大于12。斜楔升角大的用來使機(jī)構(gòu)迅速趨近工件，而斜楔升角小的用來夾緊工件。鏜小頭孔夾具采用基準(zhǔn)重合原則，選用大頭孔軸線和小頭孔端面為定位基準(zhǔn)，其中，大頭孔

54、內(nèi)漲心軸限制工件的、；菱形假銷限制工件的、；鉤形壓塊限制工件的。由于菱形假銷只起臨時定位作用，所以夾具不存在過定位和重復(fù)定位現(xiàn)象。撤去菱形假銷后鉤形壓塊限制了工件的，和內(nèi)漲心軸共同限制工件的六個自由度，實現(xiàn)了工件的合理定位。圖8 鏜小頭青銅套孔夾具4.2.夾具的結(jié)構(gòu)工藝夾具通常是單件生產(chǎn)，制造周期很短，具有較高的制造精度，夾具制造過程中，除了生產(chǎn)方式與一般產(chǎn)品不同外，在應(yīng)用互換性原則方面也有一定的限制，以保證夾具的制造精度。對于與加工尺寸直接有關(guān)的且精度較高的部位，在夾具制造時常用調(diào)整法和修配法來保證夾具的精度。為了使夾具的裝配、測量具有良好的工藝性，應(yīng)遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，以夾具體的基面為統(tǒng)一的

55、基準(zhǔn)，便于裝配和測量，保證夾具的制造精度和加工工件的尺寸精度。夾具上的各種裝置和元件通過夾具體連接成一個整體，因此夾具體的形狀及尺寸取決于夾具上的各種裝置的布置及與機(jī)床的連接。此外，夾具體還應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性；有足夠的強(qiáng)度和剛度；尺寸和形狀及位置精度；結(jié)構(gòu)工藝性要好，便于制造、裝配和檢驗；排屑方便，在機(jī)床上安裝穩(wěn)定可靠。夾具體毛坯的制造類型為鑄造夾具體，其優(yōu)點是制造工藝性好，可鑄造出各種復(fù)雜的形狀，具有較好的抗壓強(qiáng)度、剛度和抗振性。常用材料為灰鑄鐵，其具有良好的鑄造性和切削加工性，而且吸振性和耐磨性較好。為使夾具體尺寸穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。4.3.工序精度分析工

56、件以一面兩孔定位，在加工時，工件以兩孔軸線相互平行的孔和與之相互垂直的底面作為定位基準(zhǔn)，采用一面兩孔定位易做到工藝過程中的基準(zhǔn)統(tǒng)一，保證工件的相互位置精度。夾具體上兩孔凸臺孔距保證尺寸公差為3300.05mm，大頭孔以內(nèi)漲心軸定位，大頭孔軸線為定位基準(zhǔn)，在小頭青銅襯套孔內(nèi)插入菱形假銷，保證小頭孔與夾具孔的孔軸線重合，同時保證兩孔的孔間距和兩孔軸線的平行度，再由鉤形壓板壓緊小頭孔端面與支撐板充分接觸。定位裝置的主要參數(shù)確定：（1）圓柱漲心軸直徑的基本尺寸及公差：圓柱漲心軸直徑的基本尺寸應(yīng)等于與之配合的工件孔的最大極限尺寸，其公差一般取g6(或f7)。經(jīng)換算得到圓柱漲心軸的直徑為mm。（2）兩定位

57、銷軸的中心距尺寸及公差：兩孔的中心距的基本尺寸應(yīng)等于工件兩定位孔中心距的平均尺寸，其公差一般為孔距公差的1/21/5且對稱標(biāo)注。當(dāng)孔中心距精度較高，生產(chǎn)批量大，工序尺寸精度要求較高時，兩定位銷軸中心距公差取最小值。經(jīng)換算得到兩定位銷軸的中心距為mm。綜上尺寸，參見文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊表17-9的定位誤差確定方法計算并確定夾具的定位尺寸及公差：確定了夾具合理的尺寸精度，就相當(dāng)于保證了工件的加工工序精度在公差范圍內(nèi)，就可以加工出尺寸穩(wěn)定的零件。4.4.夾緊力的確定確定夾緊力就是確定夾緊力的大小、方向和作用點三個要素。夾緊力的大小直接影響夾具使用的可靠性、安全性及工件的變形量，因此，既要有足夠的夾

58、緊力，但又不得過大。夾緊力大小根據(jù)具體情況用類比法或用分析計算法進(jìn)行估算。（1）夾緊力應(yīng)朝向主要定位基準(zhǔn)：本工序要求所鏜孔與定位基面垂直，故應(yīng)以連桿一端面為主要定位基準(zhǔn)，在確定夾緊力方向時，應(yīng)使夾緊力朝向其端面即主要定位基準(zhǔn)，以保證孔中心與端面的垂直度；（2）夾緊力應(yīng)朝向工件剛度較好的方向，使工件變形盡可能??；（3）夾緊力方向應(yīng)盡可能實現(xiàn)“三力（夾緊力、切削力、工件自身重力）”同向，以利于減少夾緊力；（4）夾緊力作用應(yīng)作用在工件剛度較好的部位，盡量靠近加工部位，在夾緊力的方向，作用點確定后，必須確定夾緊力的大小。夾具在夾緊過程中的夾緊力確定：由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊可知：分析計算法是將夾具和工

59、件看成是一個剛性系統(tǒng)，根據(jù)工件在加工過程中受切削力、離心力、慣性力以及工件的重力作用情況，找出在加工過程中對工件最不利的瞬間狀態(tài)，然后按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，在乘上安全系數(shù)即可得到實際夾緊力的數(shù)值。即：式中：F實際所需的夾緊力（N）； F按靜力平衡原理計算出理論夾緊力（N）； K安全系數(shù)； KK6各種因素的安全系數(shù)查文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊表17-10，取K0=1.5、K1=1.0（精加工）、K3=1.0（連續(xù)切削）、K4=1.3（手動夾緊）、K5=1.0、K6=1.0（接觸點確定）；查表17-11，取K2=1.0（精鏜/鋼）。由此，可代入式中計算出的值為1.95。查表17-29得到:M

60、8螺栓的許用夾緊力為2550N,夾緊轉(zhuǎn)矩為4.905N.mm；Tr20螺栓的許用夾緊力為15696N,夾緊轉(zhuǎn)矩為65.727N.mm。由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊查表6.2-14，得到控制螺栓預(yù)緊力的方法-感覺法。感覺法靠操作者在扭緊時的感覺和經(jīng)驗，扭緊螺栓施加在手柄或扳手上的擰緊力（一般認(rèn)為對經(jīng)驗的操作者，誤差在40%內(nèi)）。M8螺栓的擰緊力約為70N，操作要領(lǐng)：加腕力和肘力；Tr20螺栓的擰緊力約為500N，操作要領(lǐng)：加上全身重量；但考慮到Tr20螺栓要與內(nèi)漲心軸中的斜楔配合使用，要控制擰緊力的大小，從而控制漲心軸對工件大頭孔的作用力，防止作用力過大引起孔的變形，影響尺寸精度。因此擰緊力控制在100130N范圍內(nèi)，操作時只加腕力和肘力（或全手臂力），對螺栓預(yù)緊。由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊查表17-30，查取帶手柄螺母夾緊力為：M8螺栓的手柄長度為5090mm，作用力為50N,夾緊力為2050N；Tr20螺栓的手柄長度為110140mm；作用力為100N,夾緊力為4640N，夾緊轉(zhuǎn)矩為4.95N.mm。由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊查表17-22和表17-23，查取內(nèi)漲心軸屬于無移動柱塞式斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，有多斜楔面滑動。傾斜角為10，增力比為3.56。Tr20螺栓的夾緊力為4640N，即為斜楔的推力。通過把數(shù)據(jù)代入公式計算后得到實際的夾緊力為9048N。