连杆工艺工装设计连杆工艺工装设计

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摘要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。机械加工工艺是企业上品种、上质量、上水平,加速产品更新,提高经济效益的技术保障。然而夹具又是制造系统的重要部分,工艺对夹具的要求也会提高,专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具都朝着柔性化、自动化、标准化、通用化和高效化方向发展以满足加工要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。关键词连杆;加工工艺;夹具设计ABSTRACTTHECONNECTINGRODISONEOFTHEMAINDRIVINGMEDIUMOFDIESELENGINE,THISTEXTEXPOUNDSMAINLYTHEMACHININGTECHNOLOGYANDTHEDESIGNOFCLAMPINGDEVICEOFTHECONNECTINGRODTHEPRECISIONOFSIZE,THEPRECISIONOFPROFILEANDTHEPRECISIONOFPOSITION,OFTHECONNECTINGRODISDEMANDEDHIGHLY,ANDTHERIGIDITYOFTHECONNECTINGRODISNOTENOUGH,EASYTODEFORM,SOARRANGINGTHECRAFTCOURSE,NEEDTOSEPARATETHEEACHMAINANDSUPERFICIALTHICKFINISHMACHININGPROCESSREDUCETHEFUNCTIONOFPROCESSINGTHESURPLUS,CUTTINGFORCEANDINTERNALSTRESSPROGRESSIVELY,REVISETHEDEFORMATIONAFTERPROCESSING,CANREACHTHESPECIFICATIONREQUIREMENTFORTHEPARTFINALLYKEYWORDSCONNECTINGROD;DEFORMINATION;PROCESSINGTECHNOLOGY;DESIGNOFCLAMPINGDEVICE目录摘要IABSTRACTII绪论11零件的造型211零件造型软件介绍212零件造型过程22零件的分析721零件的作用722零件的工艺分析7221零件图样分析7222工艺分析73工艺规程设计931确定毛坯的制造形式932定位基准的选择9321粗基准的选择9322精基准的选择1033拟定工艺路线10331工艺路线方案一11332工艺路线方案二1134工艺方案的比较与分析1235机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定14351大小头两端表面1435299001MM的两侧面14353内孔Φ25MM14354内孔Φ50MM14355油孔Φ5MM14356油孔Φ15MM14357油孔Φ4MM15358油孔Φ8MM15359螺栓孔Φ1222MM153510螺栓孔Φ13MM153511锪孔Φ20MM153512镗孔Φ58005MM153513镗孔Φ26005MM163514镗孔Φ655MM163515镗孔Φ295MM163516铣连杆上盖5MM8MM斜槽163517铣连杆体5MM8MM斜槽1636确定切削用量及工时定额164专用夹具设计4541问题的提出4542夹具设计45421定位基准的选择4543切削力及夹紧力计算45422定位误差分析465存在的问题与展望4751存在的问题4752展望4747毕业设计小结48致谢49参考文献50绪论机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后,进行的一次理论联系实际的综合运用,使我对专业知识、技能有了进一步的提高,为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计,保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段,是企业进行生产准备,计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据,也是企业上品种、上质量、上水平,加速产品更新,提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分,不论是传统制造,还是现代制造系统,夹具都是十分重要的。因此,好的夹具设计可以提高产品劳动生产率,保证和提高加工精度,降低生产成本等,还可以扩大机床的使用范围,从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。夹具从产生到现在,大约可以分为三个阶段第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上,这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具,是加工过程加速和趋于完善;第二阶段,夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化,它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到,夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系,所以对夹具引起了重视;第三阶段表现为夹具与机床的结合,夹具作为机床的一部分,成为机械加工中不可缺少的工艺装备。在夹具设计过程中,对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题,设计人员一般都会考虑的比较周全,但是,夹具设计还经常会遇到一些小问题,这些小问题如果处理不好,也会给夹具的使用造成许多不便,甚至会影响到工件的加工精度。我们把多年来在夹具设计中遇到的一些小问题归纳如下清根问题在设计端面和内孔定位的夹具时,会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处清根问题。端面和定位外圆分为两体时无此问题。夹具要不要清根,应根据工件的结构而定。如果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角,则必须清根,如果零件定位孔孔口倒角较大或孔口是空位,则不需要清根,而且交界处可以倒为圆角R。端面与外圆定位时,与上述相同。让刀问题在设计圆盘类刀具如铣刀、砂轮等加工的夹具时,会存在让刀问题。设计这类夹具时,应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后,铣刀或砂轮的退刀位置,其位置大小应根据所使用的铣刀或砂轮的直径大小,留出超过刀具半径的尺寸位置即可。更换问题在设计加工结构相同或相似,尺寸不同的系列产品零件夹具时,为了降低生产成本,提高夹具的利用率,往往会把夹具设计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具。随着机械工业的迅速发展,对产品的品种和生产率提出了越来越高的要求,使多品种,中小批生产作为机械生产的主流,为了适应机械生产的这种发展趋势,必然对机床夹具提出更高的要求。特别像换挡拨叉类不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中,应大力推广使用组合夹具、尤其是成组夹具。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智慧、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。1零件的造型11零件造型软件介绍柴油机连杆零件的造型选用AUTOCAD2007,CAD三维造型及二维图的绘制,包括三维绘图基础、创建、编辑三维实体的布尔用算,用三维图绘制二维图,有感性的认识,较强的三维结构,方便绘制二维图。也可由二维图经过拉伸、差集、并集等命令完成三维实体造型。在三维造型过程中,应选择不同的视图来进行合理的造型,使造型过程方便、简单,提高效率。12零件造型过程1选择视图俯视面作为创建草图基面,通过创建草图并使用拉伸,旋转,差集等命令造连杆小头孔和油槽。如图11所示。图11连杆小头2通过拉伸,差集造出连杆杆身,如图12所示。图12连杆杆身3采用并集把连杆小头和杆身组合在一起,如图13所示。图13连杆小头和杆身4拉伸连杆大头孔和上盖的一部分,如图14所示。图14连杆大头孔5通过拉伸连杆大头孔两边,形成如图15所示图15连杆加工螺栓孔部分6通过拉伸、平移把连杆大头孔组合起来,如图16所示。图16连杆加强耳7用并集把所有的部分合并成一个整体,在用面域拉伸,使用差集把连杆体造出来。使用旋转命令造出螺栓孔,如图17所示。图17连杆体8在用面域拉伸,使用差集把连杆上盖造出来。使用旋转命令造出Φ20锪孔,如图18所示。图18连杆上盖9画出螺栓孔面域图,形成面域,使用旋转命令造出螺栓孔,如图19所示。图19连杆上盖螺栓孔10用螺栓、螺母把连杆体和连杆上盖组合起来,使用并集把连杆合并在一起,如图110所示。图110连杆11使用面域拉伸造出斜槽,最后倒角形成连杆零件,如图111所示。图111连杆最终造型2零件的分析21零件的作用题目所给定的零件是汽车发动机的主要传力构件连杆,连杆一般由连杆盖、连杆体和螺栓等零件组成,形体结构可分为大头、小头和杆身等部分。连杆将活塞与曲轴连接起来,同时将活塞所承受的力穿给曲轴,在发动机做功行程中活塞推动连杆传动曲轴;在吸气、压缩与排气行程中,由曲轴带动连杆而推动活塞。连杆工作时承受着急剧变化的动载荷,因此,要求连杆的质量轻且有足够的刚度、足够的疲劳强度好冲击韧性。同时,连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能,而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有五个(1)连杆大端中心面和小段中心面相对连杆杆身中心面的对称度;(2)连杆大、小头孔中心距尺寸精度;(3)连杆大、小头孔平行度;(4)连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度;(5)连杆大头螺栓孔与结合面的垂直度。22零件的工艺分析221零件图样分析1)该连杆为整体模锻成形,在加工中将连杆切开后,在重新组装后镗削大头孔。其外形可不在加工。2连杆大头孔圆柱度公差为0005MM。3)连杆大、小头孔平行度公差为006MM/100MM。4)连杆大头孔两侧对大头孔中心线的垂直度公差为01MM/100MM。5)连杆分割面、连杆上盖分割面对连杆螺钉孔的垂直度为025MM/100MM。6)连杆体分割面、连杆上盖分割面对大头孔轴线位置度公差为00125MM。7)连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度公差为025MM。8)材料为45钢。222工艺分析连杆的形状复杂,不宜定位加紧;刚度差,易变形;另外它是发动机精密部件之一,尺寸精度、形状精度、位置精度及表面粗糙度要求都很高,加工精度不易保证。1)毛坯需要经过正火热处理,以消除残余应力。尽量减少毛坯的加工余量,从而降低切削力对工件的变形影响。2)连杆加工为保证加工精度应使定位基准统一,该零件的主要定位基准有大圆柱面、分割面和侧面(99MM两侧面)。3)连杆本身刚性较差,外力作用下易变形,从而影响加工精度。必须正确确定夹紧力的大小、方向及着力点。夹紧力应作用在连杆大小头孔端面上,尽量避免直接作用于杆身上,如需要夹紧力作用在杆身上时,应使夹紧力作用于刚度好的那个方向上,即连杆水平方向上,并采用双向浮动夹紧。4)模锻时不留预留孔。5)孔的尺寸精度检验,使用内径千分尺或内径百分表进行测量。轴内孔之间距离的测量可以通过孔与孔之间壁厚进行间接测量。6)同一轴在线各孔的同轴度,可采用检验心轴进行检验。7)各轴孔的轴线之间的平行度,以及轴孔的轴线与基准面的平行度,均应通过检验心轴进行测量。8)探伤和去毛刺技术须合理解决。探伤应贯穿于整个加工过程始末,去毛刺是为了便于装配和维持必要的配合精度。3工艺规程设计31确定毛坯的制造形式毛坯选择时,应全面考虑以下因素。1)零件的材料及机械性能要求;2)零件的结构形状与外形尺寸;3)零件的抗疲劳要求;4)生产类型,它在很大程度上决定采用毛坯制造方法的经济性;5)现有生产条件;6充分考虑利用新工艺、新材料、新技术的可能性。由于连杆在工作承受多向交变载荷作用,要求具有很高的强度和刚度,因此连杆的材料多采用45钢或40CR、45MN2等优质钢或合金钢,并经过热处理和喷丸强化。其毛坯用模锻制造,连杆体和盖可以分开锻造,也可整体锻造,取决于毛坯尺寸及锻造毛坯的设备能力。该零件选用45钢。32定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择正确、合理,可以保证零件的加工质量,提高生产率。否则,就会使加工工艺过程问题百出,使生产无法进行。由于以上分析连杆的形状复杂、刚度较差,因此加工过程刀具和工件的相对运动惯关系及位置关系十分重要,因此对于过程中的定位基准的选择就决定着工件最后的加工效果。连杆的加工面主要有大小头及两端面;杆体与大头盖分割面;螺栓定位孔等,分析如下321粗基准的选择对于一般零件而言,以外圆表面作粗基准是比较合理的。该连杆零件的粗基准一般都用它圆柱表面作粗基准,这样可以较好地保证两孔的位置精度,同时也可合理分配各表面的加工余量。选择粗基准时,主要要求保证各加工面有足够的余量,使加工面与不加工面间的位置符合图样要求,并特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则1)重要表面原则为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀,则应选择该表面为粗基准。2)不加工表面原则为了保证加工面与不加工面间的位置要求,一般应选择不加面为粗基准。3余量最小原则如果零件上每个表面都要加工,则应选择毛坯上加工余量最小的表面为粗基准,这样可以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面,造成工件废品。4使用一次原则因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面,其表面粗糙且精度低,若重复使用将产生较大的误差。5平整光洁原则以便工件定位可靠、夹紧方便。粗基准的选择小批生产时,由于毛坯精度低,一般以主轴孔作为粗基准,采用划线装夹法。322精基准的选择精基准的选择主要应考虑基准重合和基准统一的问题。当设计基准和工序基准不重合时,应进行尺寸换算。精基准选用原则如下1)基准重合原则应尽量选用被加工表面的设计基准作为竟基准,这样可以避免由于基准不重合而引起的定位误差。在用设计基准不可能或者不方便统一的时候,允许出现基准不重合情况;2)基准统一原则尽可能选择同一精基准加工工件上尽可能多的加工表面,以保证各加工表面之间的相对应位置关系。采用统一基准加工工件还可以减少夹具种类,降低夹具的设计费用;3)互为基准原则当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高的时候,可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法;4)自为基准原则一些表面的精加工工序,要求加工余量小而均匀,常以加工表面自身为精基准;5)所选择的精基准,应能保证定位准确、可靠、夹紧机构简单,操作方便。用作定位的表面除应具有较高的精度和较小的表面粗糙度值外,还具有较大的面积并尽量靠近加工表面。当具有使用以上原则的时候,可能出现一些矛盾,应根据具体情况灵活运用,既保证主要方面,又要兼顾其次方面,从整体上尽量使定位基准选择更加合理。基准选择一般按以下顺序进行首先选定最终完成零件主要表面加工和保证只要技术要求所需精基准;接着考虑为了可靠地加工出上述主要精基准,是否需要选择一些表面作为中间精基准,然后再结合选择粗基准应解决的问题,考虑粗基准的选择。由于连杆两端的加工为第一道工序,两端面加工完毕即确定了连杆后续机械加工的一个基准。而连杆的第二端面以第一端面为基准进行定位加工的,这样,两个端面的平行度就能得到保证,而连杆上的大部分加工表面都与连杆端面有相对的形状、位置精度要求。因此,选择连杆的端面为统一基准时的一个精基准。加工好小头孔和连杆定位面以后,分别于连杆的端面、小头孔、定位面为第一、第二、第三基准为以后的工序定位,成为连杆机械加工的统一基准,对各工序进行定位。33拟定工艺路线划分加工阶段1)粗加工阶段此阶段的主要任务是提高生产率,切除零件被将面上的大部分余量,使毛坯形状和尺寸接近于成品,所能达到的加工精度和表面质量都比较低。2)半精加工阶段此阶段要减少主要表面粗加工中留下的误差,使加工面达到一定的精度并留有一定的加工余量,并完成次要表面的加工(钻、攻死、铣槽等),为精加工作号准备。3精加工阶段切除少量加工余量,保证各主要表面达到图纸要求,所得精度和表面质量都比较高。所以此阶段主要目的是全面保证加工质量。4)光整加工阶段此阶段主要针对要进一步提高尺寸精度、降低粗糙度(IT6级以上,表面粗糙度值为02UM以下)的表面。一般不用于提高形状、位置精度。拟定工艺路线的出发点应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。还要考虑经济效果,在保证各项尺寸及技术指标的同时,把生产成本降到最低。331工艺路线方案一表31工艺路线一工序号工序内容10模锻毛坯成形、切边20正火处理30磁力探伤40粗铣两端面50退磁60划线70钻、扩大小头孔,大头孔尺寸为50MM,小头孔尺寸为Φ25MM80粗镋大、小头孔,大头孔尺寸为Φ58005MM,小头孔尺寸为Φ26005MM90铣尺寸为99001MM两侧面,保证对称100按划线切开连杆110铣连杆上盖分割面,钻连杆两螺栓孔Φ12MM保证中心距8200175,精镗孔Φ1222MM和扩孔Φ13MM,孔深15MM。锪2Φ20MM孔120铣连杆体分割面,钻连杆两螺栓孔Φ12MM保证中心距8200175,精镗孔Φ1222MM。锪平面R7MM,保证尺寸24026MM130用螺栓将连杆体和连杆上盖组装成连杆组件140磨两端面保证尺寸150半精镗大、小头孔160精镗大、小头孔至图样尺寸,中心距为190008MM170拆除连杆体与上盖180铣连杆上盖5MM8MM斜槽,铣连杆体5MM8MM斜槽190钻连杆体大头油孔Φ5MM、Φ15MM,小头油孔Φ4MM、Φ8MM210刮研螺栓孔端面220检验230入库332工艺路线方案二表32工艺路线二工序号工序内容10模锻成形,切边20正火处理30清除毛刺、飞边、40划线50粗铣连杆大小两平面60磨大平面,翻转磨另一个大平面,保证厚度尺寸为38MM80重新划大小头孔线90钻、扩大小头孔,大头孔尺寸为Φ50MM,小头孔尺寸为Φ25MM100粗镗大、小头孔,大头孔的尺寸为Φ58005MM,小头孔尺寸为Φ26005MM,110铣尺寸99001MM两侧面,保证对称120按线切开连杆130铣连杆上盖分割面,钻连杆两螺栓孔Φ12MM保证中心距8200175MM,精镗孔Φ1222MM和扩孔Φ13MM,孔深15MM。锪2Φ20MM孔140铣连杆体分割面,钻连杆两螺栓孔Φ12MM保证中心距8200175MM,精镗孔Φ1222MM。锪平面R7MM,保证尺寸24026MM150用螺栓将连杆体和连杆上盖组装成连杆组件160半精镗大、小头孔170精镗大、小头孔至图样尺寸,中心距为190008MM180拆除连杆体与上盖190铣连杆上盖5MM8MM斜槽,铣连杆体5MM8MM斜槽200钻连杆体大头油孔Φ5MM、Φ15MM,小头油孔Φ4MM、Φ8MM210去毛刺,按规定去重量220刮研螺栓孔端面230检查各部尺寸及精度240探伤250组装入库34工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于方案一是先探伤在进行加工,方案二是入库前进行探伤。两者比较方案一比较合理,先探伤可以预防锻造的毛坯是否有问题,降低加工成本。方案二在入库前进行探伤是检查零件是否有问题,把不合格的零件排除在外。方案二,在粗铣大小端面后,就进行磨削。在加工过程中可能使端面划伤,为保证零件的表面光整,应该使用的一方案。因此需要把以上两方案进行调整,使它合理化,符合零件的加工要求,使之能达到所要的工艺要求,更好的装夹,方便定位,减少装夹次数,能够顺利的完成零件的加工。最终拟定的加工工艺路线如下
编号:201404071959141730    类型:共享资源    大小:2.22MB    格式:DOC    上传时间:2014-04-07
  
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