機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

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(jì)班 級(jí)：機(jī)制1103班姓 名：高紅巖專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械制造與自動(dòng)化指導(dǎo)教師：孫卓摘要機(jī)械制造工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)最重要的部門(mén)之一，是一個(gè)國(guó)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(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、科技水平、生活水平和國(guó)防實(shí)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(gè)國(guó)家或地區(qū)國(guó)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(guò)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(lèi)動(dòng)力機(jī)車(chē)上，是各類(lèi)柴油機(jī)或汽油機(jī)的重要部件。連桿在傳遞力的過(guò)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(shí)，因其是發(fā)動(dòng)機(jī)重要的運(yùn)動(dòng)部件，故要求很高的重量精度。隨著汽車(chē)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(jì)(9)1.4. 零件的工藝過(guò)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(shí)定額的計(jì)算(19)二. 連桿機(jī)械加工技術(shù)近期發(fā)展(22)三. 連桿的修復(fù)(24)四. 工裝設(shè)計(jì)(25)五. 總結(jié)(33)六. 致謝(34)七. 參考文獻(xiàn)(35)八. 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)(36)緒論機(jī)械制造工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)最重要的部門(mén)之一，是一個(gè)國(guó)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(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、科技水平、生活水平和國(guó)防實(shí)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(gè)國(guó)家或地區(qū)國(guó)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(guò)程中工藝水平的高低。將設(shè)計(jì)圖樣轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，離不開(kāi)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(kāi)了它，就不能開(kāi)發(fā)制造出先進(jìn)的產(chǎn)品和保證產(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(lèi)生產(chǎn)實(shí)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(lèi)動(dòng)力機(jī)車(chē)上，是各類(lèi)柴油機(jī)或汽油機(jī)的重要部件。連桿在傳遞力的過(guò)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(shí)，因其是發(fā)動(dòng)機(jī)重要的運(yùn)動(dòng)部件，故要求很高的重量精度。隨著汽車(chē)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(jì)的主要內(nèi)容。一. 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析1.1零件的作用及保護(hù)措施1.1.1零件的作用連桿是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的一個(gè)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(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，提供動(dòng)力源。連桿是柴油發(fā)動(dòng)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(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，從而將活塞的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)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(zhǎng)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(dòng)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(dòng)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(hào) 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、40Cr和45Mn2力學(xué)性能（摘自GB/T699-1999）牌號(hào)熱處理屈服點(diǎn)/MPa 抗拉強(qiáng)度/MPa 伸長(zhǎng)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(dòng)機(jī)曲軸、連桿，絲杠等，應(yīng)用十分廣泛。綜上，此次設(shè)計(jì)連桿材料選用45鋼，毛坯尺寸精度要求為IT11IT12級(jí)。1.2.2.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(guò)熱處理，鍛件熱處理常采用正火（或退火），以消除過(guò)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(lèi)及制造方法連桿是較細(xì)長(zhǎng)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(lèi)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(jiǎn)化工藝，便于組織生產(chǎn)、加工和運(yùn)輸。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(guò)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(shí)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(dòng)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(xiàn)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(dòng)機(jī)內(nèi)的一個(gè)重要零件，確定其材料為45鋼。由于產(chǎn)品的形狀結(jié)構(gòu)為細(xì)長(zhǎng)的變截面非圓形桿件，生產(chǎn)類(lèi)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(cè)量技術(shù)可查，該種鍛件的尺寸公差等級(jí)CT為IT11IT12級(jí)。故取CT為 IT11級(jí)。 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(shí)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(zhǎng)度470104802由此，即可繪制出零件的毛坯圖（見(jiàn)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(tái) （3）錯(cuò)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(jì)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(lèi)動(dòng)力機(jī)車(chē)上，是各類(lèi)柴油機(jī)或汽油機(jī)的重要部件。連桿在傳遞力的過(guò)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(shí)，因其是發(fā)動(dòng)機(jī)重要的運(yùn)動(dòng)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為IT7級(jí)，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(jí)，粗糙度Ra0.4。圓柱度公差為0.005mm。為了保證與活塞銷(xiāo)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(shí)際加工尺寸分為若干組，各對(duì)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(chēng)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連桿大頭孔鑲有薄壁剖分軸瓦，底孔尺寸公差為IT6級(jí)，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(xiàn)對(duì)大頭孔中心線(xiàn)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(duì)連桿大頭孔中心線(xiàn)的垂直度公差為0.1mm，Ra3.2。6兩螺孔（定位孔）中心線(xiàn)對(duì)連桿大頭孔剖分面的垂直度公差為0.15mm，用兩個(gè)尺寸為的檢驗(yàn)心軸插入連桿體和連桿蓋的孔時(shí)，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(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對(duì)于連桿的重量及裝于同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)中的一組連桿重量都有要求, 連桿組內(nèi)的質(zhì)量差為2%。對(duì)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(guò)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(tái)等。還有稱(chēng)重、去重、檢驗(yàn)、清洗和去毛刺等工序。其中檢驗(yàn)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(guò)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(kāi)磨接合面配對(duì)加工螺栓孔裝配合件精加工合件大小孔光整加工稱(chēng)重去重檢驗(yàn)，標(biāo)記分組成品入庫(kù) 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(xiàng)技術(shù)要求，必須制訂合理的加工工藝路線(xiàn)。工藝路線(xiàn)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(tái)和連桿小頭凸臺(tái)35. 粗?jǐn)U、半精擴(kuò)連桿大頭孔40鉆擴(kuò)絞連桿兩個(gè)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(tái)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(gè)定位銷(xiāo)孔80. 拉連桿兩個(gè)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(rùn)滑油孔95. 去毛刺并清洗100.檢驗(yàn)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(chē)連桿大頭側(cè)面的凸臺(tái)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(yàn)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(yàn)185.拆開(kāi)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(chēng)重205.檢驗(yàn)210.連桿體和連桿該配對(duì)并裝配215.成品防銹入庫(kù)工藝路線(xiàn)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(tái)和連桿小頭凸臺(tái)35. 自連桿上切下連桿蓋40锪連桿蓋上裝螺母的凸臺(tái)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(gè)螺栓孔60. 锪連桿體上裝螺栓的凸臺(tái)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(gè)定位銷(xiāo)孔80. 拉連桿兩個(gè)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(rùn)滑油孔95. 去毛刺并清洗100.檢驗(yàn)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(chē)連桿大頭側(cè)面的凸臺(tái)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(yàn)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(yàn)185.拆開(kāi)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(chēng)重205.檢驗(yàn)210.連桿體和連桿該配對(duì)并裝配215.成品防銹入庫(kù)工藝路線(xiàn)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(tái)和連桿小頭凸臺(tái)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(tái)45磨連桿大頭剖分平面50鉆擴(kuò)絞連桿兩個(gè)螺栓孔55. 锪連桿體上裝螺栓的凸臺(tái)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(gè)定位銷(xiāo)孔75. 拉連桿兩個(gè)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(rùn)滑油孔90. 去毛刺并清洗95.檢驗(yàn)100.裝配連桿和連桿蓋105.磨連桿大頭端平面110.半精鏜連桿大頭孔115.連桿大頭孔倒角120.車(chē)連桿大頭側(cè)面的凸臺(tái)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(yàn)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(yàn)180.拆開(kāi)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(chēng)重200.檢驗(yàn)205.連桿體和連桿該配對(duì)并裝配210.成品防銹入庫(kù)1.4零件的工藝過(guò)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(guò)程中不斷地轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)，由粗到精，逐步形成。如工藝路線(xiàn)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(shí)平面為精基準(zhǔn)；大頭兩側(cè)面以?xún)蓚?cè)自定心定位；鏜大頭孔時(shí)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(shí)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(duì)稱(chēng)性和孔的壁厚均勻。如工藝路線(xiàn)方案二中：工序15擴(kuò)小頭孔時(shí)，鉆模是以小頭外圓定位，來(lái)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(yàn)連桿加工工序長(zhǎng)，中間又插入質(zhì)檢處理工序，因而需經(jīng)多次中間檢驗(yàn)、最終檢驗(yàn)項(xiàng)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(yàn)，只不過(guò)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(cè)量要在檢具上進(jìn)行。如大頭孔軸心線(xiàn)在兩個(gè)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(shí)（a）,在小頭孔心軸上距離為100mm處測(cè)量高度的讀數(shù)差，即為大小頭孔在連桿軸心線(xiàn)方向的平行度誤差值；工件置于水平位置時(shí)（b）同樣方法測(cè)出來(lái)的讀數(shù)差值，即為大小孔在垂直連桿軸心線(xiàn)方向的平行度誤差值。因連桿在機(jī)械運(yùn)動(dòng)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.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(duì)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(lèi)、精度、規(guī)格、可靠性等進(jìn)行詳細(xì)的了解?？偟脑瓌t是根據(jù)零件的生產(chǎn)類(lèi)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(zhuān)用機(jī)床、組合機(jī)床流水線(xiàn)與隨機(jī)專(zhuān)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(cè)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(jì)的通用部件，以及按被加工工件形狀和加工工藝要求而設(shè)計(jì)的專(zhuān)用部件所組成的高效專(zhuān)用機(jī)床。專(zhuān)用組合機(jī)床可實(shí)現(xiàn)多刀切削，自動(dòng)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(xiàn)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。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(mǎn)足加工的時(shí)間要求選用銑加工，粗精銑在同一臺(tái)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(xiàn)方案二中：工序170加工過(guò)程中定位加緊方式為鏜孔前大頭孔以?xún)?nèi)漲心軸定位，小孔插入菱形假銷(xiāo)，并使端面緊貼支承面后將工件夾緊。抽出假銷(xiāo)進(jìn)行精鏜小頭襯套孔。大頭孔經(jīng)切開(kāi)后，這時(shí)連桿體和連桿蓋的圓弧均不成半圓，故在工藝路線(xiàn)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(duì)于整體鍛造的連桿，螺栓孔的加工是在切開(kāi)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(xiàn)方案二中在工序安排上分二個(gè)階段，第一階段是在連桿體和連桿蓋分開(kāi)狀況下的加工（工序55、工序6070）；第二階段是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(guò)對(duì)零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程的分析，同時(shí)對(duì)兩個(gè)工藝路線(xiàn)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(jì)選擇工藝路線(xiàn)方案二對(duì)零件進(jìn)行機(jī)械加工。根據(jù)工藝路線(xiàn)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(guò)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(chē)間進(jìn)行加工。機(jī)械加工工藝過(guò)程卡、機(jī)械加工工序卡參見(jiàn)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(mén)銑床對(duì)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(duì)標(biāo)記號(hào)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(guò)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(jì)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(cè)表28-10，取鉆孔時(shí)的進(jìn)給量=0.5mm/r ；鉆削深度=44 ；由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表32-01，可得拉削時(shí)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(cè)表28-13 ，取擴(kuò)孔時(shí)的切削速度=20m/min ；由此計(jì)算出轉(zhuǎn)速為：N=1000Vc/d=1000x20/3.14x53=120r/min按鉆床的實(shí)際轉(zhuǎn)速?。簄=140r/min,則實(shí)際切削速度為：Vc =23.3m/min 。由文獻(xiàn) 機(jī)械加工工藝師手冊(cè)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(duì)連桿大頭孔進(jìn)行加工，加工時(shí)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，同時(shí)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(duì)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?？讖匠叽纾捍昼M900.1mm ；精鏜 90.20+0.2mm兩孔中心距：3300.1mm mm經(jīng)尺寸計(jì)算可知，鏜孔時(shí)的加工余量為0.1mm,由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表29-15，取鏜孔時(shí)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(jì)算出鏜削時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速n=778r/min。實(shí)際生產(chǎn)中參照機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速具體設(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(duì)整體鍛件進(jìn)行切斷加工，加工過(guò)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(cè)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(cè)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(duì)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 ,取锪孔加工的切削用量為:進(jìn)給量fa=0.10mm/r；切削速度為：Vc=24m/min;由此可計(jì)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(duì)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(cè)表32-1 ，可得拉削時(shí)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(duì)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，15.7 H7mm的機(jī)用鉸刀對(duì)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(tái)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(shí)鉆通兩個(gè)孔； 第四工位：同時(shí)擴(kuò)兩個(gè)孔15.7-0.3-0.1第五工位：鉸14.5的兩個(gè)孔。第六工位：鉸15.7-0.1+0.5的兩個(gè)孔由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)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(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速n=477r/min,可取機(jī)床實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速n=530r/min。實(shí)際生產(chǎn)中參照機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速具體設(shè)定。1.6.8. 精鏜小頭青銅襯套孔該工序采用金剛鏜床對(duì)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(shí)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(xiàn)的平行度在100mm的長(zhǎng)度上誤差不大于為0.04mm；小頭青銅套孔中心軸線(xiàn)與小頭孔端面的垂直度為0.01mm。經(jīng)尺寸計(jì)算可知，鏜孔時(shí)的加工余量為0.1mm,由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表29-15，取鏜孔時(shí)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)可利用公式計(jì)算出鏜削時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速n=1365 r/min。實(shí)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(shí)定額的計(jì)算工時(shí)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(shí)間。它是安排生產(chǎn)計(jì)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(shí)定額是調(diào)動(dòng)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(shí)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(jì)要求，選定工序路線(xiàn)中的一道工序進(jìn)行工時(shí)計(jì)算，下面對(duì)工序15擴(kuò)連桿小頭孔530+0.2通孔進(jìn)行工時(shí)定額計(jì)算：1.7.1基本時(shí)間Tj基本時(shí)間Tb是直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、相對(duì)位置、表面狀態(tài)或材料性質(zhì)等工藝過(guò)程所消耗的時(shí)間，對(duì)機(jī)械加工而言是指從工件上切除材料層所消耗的時(shí)間?；緯r(shí)間可按公式求得：由文獻(xiàn)表28-42，得鉆孔工序基本時(shí)間的計(jì)算公式為： Tm=(Lw+Lf+L1)/fn式中：Lf=dmcotky/2+3;L1=2-4 ?。篖w=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(shí)間Tf輔助時(shí)間Ta是為了實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程所必須進(jìn)行的各種輔助動(dòng)作所消耗的時(shí)間，這些輔助時(shí)間包括：裝夾和卸下工件、開(kāi)動(dòng)和停止機(jī)床、改變切削用量、進(jìn)退刀具、測(cè)量工件尺寸等。由文獻(xiàn)表28-43，取開(kāi)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(cè)量工件： 0.10 min裝卸工件： 1.0 min所以輔助時(shí)間：Ta =( 0.015 + 0.015 + 0.02 + 0.04 + 0.10 + 1.0 )min = 1.19 min1.7.3.作業(yè)時(shí)間基本時(shí)間和輔助時(shí)間的總和稱(chēng)工序作業(yè)時(shí)間TB，即直接用于制造產(chǎn)品或零部件所消耗的時(shí)間。TB =Tb+Ta=( 0.46 + 1.19 )min = 1.65 min1.7.4.布置工作場(chǎng)地時(shí)間Tfw布置工作場(chǎng)地時(shí)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(rùn)滑機(jī)床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的時(shí)間。布置工作地時(shí)間可以按照工序作業(yè)時(shí)間的倍（一般=2%7%）來(lái)估算。由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)取= 5 %，則Ts=TB = 1.655 % = 0.0825 min1.7.5.休息和生理需要時(shí)間Tx休息和生理需要時(shí)間Tr是工人在工作班內(nèi)為恢復(fù)體力 和滿(mǎn)足生理上的需要所消耗的時(shí)間。它可按工序時(shí)間的倍（一般=2%4%）來(lái)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(shí)間對(duì)于成批生產(chǎn)還要考慮準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間，準(zhǔn)備和終結(jié)時(shí)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(shí)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(yàn)、歸還工藝裝備和清點(diǎn)并送交成品等。準(zhǔn)備和終結(jié)時(shí)間對(duì)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(shí)間越少。由文獻(xiàn)機(jī)械制造工藝與夾具表28-43 ，取部分時(shí)間為：簡(jiǎn)單件： 26 min 深度定位： 0.3 min 使用鉆模： 6 min由設(shè)計(jì)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(shí)基本時(shí)間、輔助時(shí)間、布置工作地時(shí)間及休息和生理需要時(shí)間四部分的時(shí)間之和稱(chēng)為單件工時(shí)Tp。因此，單件工時(shí)Tp為：Tp=Tb+Ta+Ts+Tr=(Tb+Ta) (1+) = 1.651.08 = 1.782min 綜上時(shí)間，成批生產(chǎn)的單件工時(shí)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(shí)，每個(gè)工作地點(diǎn)完成的一道工序，一般不需要考慮準(zhǔn)備和終結(jié)時(shí)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(dòng)機(jī)里面的一種重要的零件，一般為鍛件，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的年需求量大約在5000萬(wàn)只左右。目前國(guó)內(nèi)有上百家鍛造廠擁有連桿生產(chǎn)線(xiàn)，專(zhuān)業(yè)連桿廠也有幾十家。由于連桿屬精密級(jí)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(zhuān)業(yè)的連桿生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)率極高，達(dá)到300件/天。對(duì)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(guó)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(wèn)題，在今后一個(gè)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，國(guó)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(guò)沖擊的方法而斷裂剖分為二個(gè)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(guò)單個(gè)制造的方法相比，其突出的優(yōu)點(diǎn)是剖分的兩個(gè)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(dòng)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，連桿體和蓋的制造依賴(lài)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(duì)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(xiāo)孔和鉆螺栓孔等，以便將來(lái)能使連桿體蓋實(shí)現(xiàn)精確合裝。為此，需要較多的加工機(jī)床，經(jīng)過(guò)十幾道工序，耗費(fèi)大量的加工工時(shí)。 針對(duì)連桿傳統(tǒng)制造工藝中的缺點(diǎn)，為了降低制造費(fèi)用和工時(shí)，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(guó)申請(qǐng)專(zhuān)利。進(jìn)入90年代，該工藝在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)入實(shí)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)展到中高碳鋼鍛造連桿。 根據(jù)斷裂剖分工藝的要求，鍛造的連桿毛坯，在實(shí)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(gè)對(duì)稱(chēng)布置的三角溝槽（此三角溝槽也可以在鍛造連桿毛坯時(shí)做出），為應(yīng)力集中點(diǎn)，見(jiàn)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(shí)所需的沖擊力。隨后，將連桿大頭孔套裝到一臺(tái)進(jìn)行斷裂剖分的裝置的兩個(gè)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(lái)脹裂連桿的楔插入上述半芯軸中，此時(shí)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(jiàn)圖6b。連桿在斷裂剖分后進(jìn)行合裝，此時(shí)在大頭孔上所測(cè)得的不圓度約達(dá)到40m。不圓度變大是由于在斷裂剖分時(shí)連桿產(chǎn)生一定的變形所致?？自俳?jīng)精加工后，這時(shí)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(shí)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(cè)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(wú)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(jiàn)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(rùn)滑油孔堵塞等，出現(xiàn)這些現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)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(guò)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(shí)應(yīng)同時(shí)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(xiàn)，然后把連桿蓋組裝到連桿體上。在保證大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(duì)其軸線(xiàn)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(shí)，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(shí)際尺寸配制新的連接螺栓。3.3. 潤(rùn)滑油孔堵塞：4125A型柴油機(jī)連桿在連續(xù)使用一段時(shí)間后，連桿軸頸中的潤(rùn)滑油孔會(huì)因油泥過(guò)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(shí)清理堵塞在連桿軸頸潤(rùn)滑油孔中的油泥四.零件機(jī)械加工過(guò)程中工裝的設(shè)計(jì)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(duì)位置關(guān)系，并在加工中始終保持這個(gè)正確位置的工藝裝備稱(chēng)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(duì)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(dòng)生產(chǎn)率，改善工人的勞動(dòng)條件，降低對(duì)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(zhuān)用夾具是針對(duì)某一工件的某一工序的加工要求而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)和制造的機(jī)床夾具。這類(lèi)夾具專(zhuān)用性強(qiáng)，操作迅速方便，其優(yōu)點(diǎn)是在產(chǎn)品相對(duì)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(duì)工人的技術(shù)水平要求也相對(duì)較低。由于專(zhuān)用夾具的針對(duì)性極端，只能適用產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定的大批量生產(chǎn)中。前面已對(duì)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)械加工工藝路線(xiàn)，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(xiàn)中選擇一道工序，對(duì)其加工中所需的工藝裝備進(jìn)行設(shè)計(jì)。工序26 精鏜小頭青銅襯套孔mm的鏜孔夾具連桿的相對(duì)剛性較差，應(yīng)十分注意夾緊力的大小、方向及著力點(diǎn)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(duì)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）小頭青銅襯套孔最終加工技術(shù)要求：孔徑為mm；孔軸線(xiàn)對(duì)端面的垂直度允差為每100 mm長(zhǎng)度上不大于0.04 mm；兩孔軸線(xiàn)保證在同一個(gè)平面上，其平行度允差為每100 mm長(zhǎng)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(shí)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(shí)的主軸轉(zhuǎn)速n=1365 r/min。4.1設(shè)計(jì)方案及設(shè)計(jì)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(guò)程中不斷地轉(zhuǎn)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(xiāo)并使端面緊貼支承面后，大頭孔以?xún)?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(xiāo)，精鏜小頭青銅襯套孔。夾具在設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)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(cè)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(jiǎn)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成的。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力計(jì)算、自鎖性能等與斜楔相似，且螺旋線(xiàn)長(zhǎng)、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(jì)和生產(chǎn)實(shí)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(shí)，必須同時(shí)考慮機(jī)構(gòu)的增力、夾緊行程和自鎖三方面的問(wèn)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(lái)使機(jī)構(gòu)迅速趨近工件，而斜楔升角小的用來(lái)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(xiàn)和小頭孔端面為定位基準(zhǔn)，其中，大頭孔內(nèi)漲心軸限制工件的、；菱形假銷(xiāo)限制工件的、；鉤形壓塊限制工件的。由于菱形假銷(xiāo)只起臨時(shí)定位作用，所以?shī)A具不存在過(guò)定位和重復(fù)定位現(xiàn)象。撤去菱形假銷(xiāo)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(gè)自由度，實(shí)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(guò)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(duì)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(shí)常用調(diào)整法和修配法來(lái)保證夾具的精度。為了使夾具的裝配、測(cè)量具有良好的工藝性，應(yīng)遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，以?shī)A具體的基面為統(tǒng)一的基準(zhǔn)，便于裝配和測(cè)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(guò)夾具體連接成一個(gè)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(yàn)；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(lèi)型為鑄造夾具體，其優(yōu)點(diǎn)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(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。4.3.工序精度分析工件以一面兩孔定位，在加工時(shí)，工件以?xún)煽纵S線(xiàn)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(guò)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(tái)孔距保證尺寸公差為3300.05mm，大頭孔以?xún)?nèi)漲心軸定位，大頭孔軸線(xiàn)為定位基準(zhǔn)，在小頭青銅襯套孔內(nèi)插入菱形假銷(xiāo)，保證小頭孔與夾具孔的孔軸線(xiàn)重合，同時(shí)保證兩孔的孔間距和兩孔軸線(xiàn)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）兩定位銷(xiāo)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(duì)稱(chēng)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(shí)，兩定位銷(xiāo)軸中心距公差取最小值。經(jīng)換算得到兩定位銷(xiāo)軸的中心距為mm。綜上尺寸，參見(jiàn)文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表17-9的定位誤差確定方法計(jì)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(diǎn)三個(gè)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，既要有足夠的夾緊力，但又不得過(guò)大。夾緊力大小根據(jù)具體情況用類(lèi)比法或用分析計(jì)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(shí)，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(shí)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(diǎn)確定后，必須確定夾緊力的大小。夾具在夾緊過(guò)程中的夾緊力確定：由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)可知：分析計(jì)算法是將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)，根據(jù)工件在加工過(guò)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(guò)程中對(duì)工件最不利的瞬間狀態(tài)，然后按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力，在乘上安全系數(shù)即可得到實(shí)際夾緊力的數(shù)值。即：式中：F實(shí)際所需的夾緊力（N）； F按靜力平衡原理計(jì)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(cè)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(dòng)夾緊）、K5=1.0、K6=1.0（接觸點(diǎn)確定）；查表17-11，取K2=1.0（精鏜/鋼）。由此，可代入式中計(jì)算出的值為1.95。查表17-29得到:M8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(cè)查表6.2-14，得到控制螺栓預(yù)緊力的方法-感覺(jué)法。感覺(jué)法靠操作者在扭緊時(shí)的感覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)，扭緊螺栓施加在手柄或扳手上的擰緊力（一般認(rèn)為對(duì)經(jīng)驗(yàn)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(duì)工件大頭孔的作用力，防止作用力過(guò)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(shí)只加腕力和肘力（或全手臂力），對(duì)螺栓預(yù)緊。由文獻(xiàn)機(jī)械加工工藝師手冊(cè)查表17-30，查取帶手柄螺母夾緊力為：M8螺栓的手柄長(zhǎng)度為5090mm，作用力為50N,夾緊力為2050N；Tr20螺栓的手柄長(zhǎng)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(cè)查表17-22和表17-23，查取內(nèi)漲心軸屬于無(wú)移動(dòng)柱塞式斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，有多斜楔面滑動(dòng)。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(guò)把數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算后得到實(shí)際的夾緊力為9048N。在實(shí)