105高速柴油机连杆胀断工艺设计说明书毕业设计

目录摘要ABSTRACT第一章绪论111前言112国内外发动机连杆工艺发展现状和发展趋势313连杆工艺研究方向和研究的关键问题3第二章连杆零件的分析521连杆的结构功能分析522连杆的主要技术要求6第三章连杆零件机械加工工艺规程的编制731生产纲领的确定732连杆的工艺分析833连杆的材料选择与毛坯的制造方法8331连杆的材料选择8332C70S6钢的成分和力学性能10333毛坯的制造方法1134机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确定1335指定工序定位基准的选择1336加工工艺阶段的划分和加工顺序的安排1537连杆加工工艺过程的拟定1638填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡16第四章指定工序的工装设计1741机床夹具设计的基本要求1742专用夹具设计步骤1743激光开应力槽工装设计19431应力槽的设计19432设备的选择与改装20433拟定定位方案2044胀断工装设计21441设备选择21442拟定定位方案21443夹具使用说明21444胀断参数的计算23总结24参考文献25致谢26柴油机连杆加工工艺规程及专用钻床夹具的设计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。关键词连杆粉末锻造加工工艺夹具设计DIESELENGINECONNECTINGRODMACHININGPROCESSANDTHEEXCLUSIVEDESIGNOFDRILLINGJIGABSTRACTTHECONNECTINGRODISONEOFTHEMAINDRIVINGMEDIUMOFDIESELENGINE,THISTEXTEXPOUNDSMAINLYTHEMACHININGTECHNOLOGYANDTHEDESIGNOFCLAMPINGDEVICEOFTHECONNECTINGRODTHEPRECISIONOFSIZE,THEPRECISIONOFPROFILEANDTHEPRECISIONOFPOSITION,OFTHECONNECTINGRODISDEMANDEDHIGHLY,ANDTHERIGIDITYOFTHECONNECTINGRODISNOTENOUGH,EASYTODEFORM,SOARRANGINGTHECRAFTCOURSE,NEEDTOSEPARATETHEEACHMAINANDSUPERFICIALTHICKFINISHMACHININGPROCESSREDUCETHEFUNCTIONOFPROCESSINGTHESURPLUS,CUTTINGFORCEANDINTERNALSTRESSPROGRESSIVELY,REVISETHEDEFORMATIONAFTERPROCESSING,CANREACHTHESPECIFICATIONREQUIREMENTFORTHEPARTFINALLYKEYWORDCONNECTINGRODPOWDERFORGINGPROCESSINGTECHNOLOGYFIXTUREDESIGN第一章绪论11前言连杆在发动机中作为改变力的传递方向和方式最重要的零部件之一，用于各种发动机上，其大头孔与曲轴连接，小头孔通过活塞销与活塞连接，将作用于活塞的气体膨胀压力的直线运动传给曲轴转变为旋转运动（图11）。在工作过程中，其承受着较高的周期性冲击力、惯性力、压缩应力、纵向弯曲应力、拉应力、动载荷等，因此要求连杆重量要轻，必须有较高的强度、韧性和疲劳性能。图11连杆动力转化图发动机的可靠性在很大程度上取决于连杆的可靠程度，在连杆的总成可靠性的因素之中分合面质量与定位关系是主要因素，因此解决好连杆体与连杆盖之间的定位问题，可以降低连杆的生产成本，提高发动机的可靠性。但由于连杆的外形比较复杂、容易变形、刚性差，尺寸精度、位置精度以及表面质量等要求较高，在制造上具有一定难度。而其连杆制造技术的好坏直接影响着连杆的使用性能和经济性能以及一个企业的生存和发展，随着生产技术的发展，传统的制造技术渐渐不能适应现在生产的要求。据相关文章介绍，发动机连杆胀断加工技术是目前国际上连杆生产的最新技术，随着连杆生产技术的发展，连杆体与盖的分离不再采用铣、锯或拉这类传统切削加工方法，而是采用了最新的胀断技术。该技术是以整体加工代替分体加工，用切口用机械方法或激光技术等方法制造预裂纹断裂，使大端连杆盖从连杆体移去，使连杆体与盖的分离达到理想的脆性断裂，并能很容易达到其连杆使用性能要求的一门先进技术图12。图12胀断过程示意简图采用胀断工艺有如下优点1简化了连杆及连杆盖的设计要求；2采用连杆胀断工艺后，连杆与连杆盖的分离面是最完全的啮合，所以其无需再进行机加工，省略了分离面的磨削加工；3连杆体与连杆盖装配时无需额外的精确定位，如螺栓孔定位（或定位环孔），只需螺栓拉紧即可，这样省去了螺栓孔的精加工（如铰或镗）。与传统连杆加工方法相比，胀断工艺的优势很大减少了加工工序、节省精加工设备、节省刀具磨损、节材料和能源、降低生产成本等，连杆胀断加工技术还可提高连杆承载能力、抗剪能力、杆和盖的定位精度及装配质量，对提高发动机生产技术水平和整机性能具有很重要作用。综上所述，以体现自己大学四年来所学理论知识与实际生产联系的综合，锻炼自己的独立思考、自我创新的意识和能力为目的，在采用胀断技术的基础上，探索和制定出一条能提高连杆的质量和减少连杆制造成本，并基本适应实际生产的方案，故选择该课题作为本次毕业设计的题目。12国内外柴油机连杆工艺发展现状和发展趋势在毛坯材料方面国内传统工艺连杆毛坯材料一般采用42CRMO、35CRMO、40MNVB、45CRMNB、40CR、40CRMNBS40C等调质钢和S43CVS1进口、35MNV、40MNS等非调质钢。康明斯生产线采用调质钢毛坯40MNBHGB521685,1995年全面转用非调质钢材料毛坯38MNV。60年代中期粉末热锻技术开始发展起来，从80年代以来粉末冶金注射成型（PIM）成功的得到应用，大多数连杆制造中使用的中碳钢和低合金钢逐步由新钢种和粉末冶金的锻造材料所代替。而德国发动机系统和零部件的专家MAHLEGMBH公司先后推出了C70S6BY钢、36MNVS4BY钢、70MNVS4BY钢等可用于提高总体经济效益的材料。在加工工艺方面国内外连杆生产方式大致有锻造、铸造、粉末冶金等，进入90年代后，90以上的连杆制造都采用了模锻工艺；传统锻造有将连杆体和盖分开锻造、连杆整体锻造两种，连杆体与连杆盖分离方式一般采取锯断、铣断等工艺。13连杆工艺研究方向和研究的关键问题本设计的目的主要是制定一条适合铣结合面工艺的工艺方案，基本需要解决以下问题首先是要确定毛坯的材料以及其毛坯的制造方法。目前,绝大多数连杆是由需要淬火和回火的中碳钢和低合金钢经过锻造加工制造的，但正不断由新钢种和粉末冶金的锻造材料所代替。铣连杆结合面要求其材料塑性变形小、强度好、脆性适中、工艺性好，即在保证连杆强韧综合性能指标的前提下，限制连杆的韧性指标；而可用于连杆裂解的材料主要有粉末烧结材料、高碳钢、球墨铸铁、可锻铸铁。应用比较广泛的材料是粉末烧结材料和高碳钢。提到粉末冶金，粉末冶金是利用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。对粉末冶金零件工业提出的主要要求是降低成本、改进使用性能、减轻零件重量及保护环境。对其零件的使用性能而言,关键在于开发高强度、高精度材料，耐热、耐磨材料及高性能材料。关于螺栓装配，在装配螺栓过程中必须保证切断后的连杆杆身与连杆盖完全啮合、不错位。为防止错位或施加扭矩不一致，应同时进行两侧螺栓的装配，装配螺栓需要进行螺栓预装配及定扭矩装配。第二章连杆零件的分析21连杆的结构功能分析连杆是较细长的变截面非圆形杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作中承受的急剧变化的动载荷。其形状也比较复杂，很多表面并不容易加工，不管是在其工作过程之中还是在加工过程中也很容易产生变形。连杆由连杆大头、杆身和连杆小头三部分组成，连杆大头是分开的，一半与杆身为一体，一半为连杆盖，连杆盖用螺栓和螺母与曲轴主轴颈装配在一起。为了减少磨损和磨损后便于修理，在连杆小头孔中压人青铜材套，大头孔中装有薄壁金属轴瓦（如图21）。图21衬套、轴瓦位置示意图连杆是将活塞上下的直线运动转化为曲轴的旋转运动的重要部件，所以要求要求有较高的强度、韧性和疲劳性能之外，对发动机连杆还有较高的位置精度和尺寸形状精度要求以及表面质量要求。基本要求如连杆杆身不垂直度05，小头、大头两端面对称面与杆身相应对称面之间的偏移06，杆身横向对称面对大小头孔中心偏移1首先必须保证大头中心孔中心线和小头孔中心线之间的平行度，这样才能保证连杆在工作过程中平稳不刮曲轴和轴瓦；第二个就是保证两个端面的平行度，以及两端面中心线与两孔中心线之间的垂直度，用于保证工作中不会刮伤曲轴平衡块，可以减少噪声，保持平稳；第三个要保证的是连杆体和盖的分和面之间的配合和吻合，以保证大头孔的圆柱度，以免刮伤轴瓦；第四要确保大小头孔中心线之间的距离，如果其得不到保证，将保证不了发动机在工作时的气体压缩比等。22连杆的主要技术要求连杆精度的参数主要有五个1连杆大端中心面和小端中心面相对于连杆身中心面的对称；2连杆大小头空中心距尺寸精度；3连杆大小头孔平行度；4连杆大小头孔的尺寸精度、形状精度；5连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。其余技术参数如下表表21技术要求项目具体要求或数值满足的主要性能大、小头孔的椭圆度，锥度椭圆度0012锥度0014保证与衬套、轴瓦的良好配合两孔中心距003005气缸气体的压缩比两孔轴线在同一个平面内在连杆轴线平面内003在垂直连杆轴线平面内006减少气缸壁和曲轴颈磨损大孔两端面对轴线的垂直度0015减少曲轴颈边缘磨损两螺孔中心线（定位孔）的位置精度在两个在45方向上的平行度002004对结合面的垂直度0015保证正常承载和轴颈与轴瓦的良好配合同一组内的重量差30G保证运转平稳第三章连杆零件机械加工工艺规程的编制31生产纲领的确定生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所选用的工艺方法和工艺装备。零件生产纲领计算NQN（1）（1）式中N零件的年生产纲领（件/年）Q产品的年产量（台/年）N每台产品中,该零件的数量件/台备品率废品率。根据教材中生产纲领与生产类型及产品大小和复杂程度的关系，确定其生产类型。图31为某产品上的一个连杆零件。该连杆用于6105柴油机，年产量为5000台。设其备品率为10，机械加工废品率选择为05，每台产品中该零件的数量为1件NQN（1）（1）50001（110）（105）5527件/年连杆零件的年产量为5000件，现已知该产品属于中型机械，根据生产类型与生产纲领的关系查阅参考文献，确定其生产类型为大量生产。图31连杆零件图大量生产的工艺特征（1）零件的互换性具有广泛的互换性，少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法。（2）毛坯的制造方法和加工余广泛采用金属模机器造型，一般采用模锻。毛坯精度高，加工余量小。（3）机床设备及其布置形式广泛采用专用机床及自动机床，按流水线和自动排列设备。（4）工艺装备广泛采用高效夹具，复合刀具，专用量具或自动检验装置，靠调整法达到精度要求。（5）对工人的技术要求对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求较低。（6）工艺文件有工艺过程卡或工序卡，关键工序要调整卡和检验卡。（7）成本较低。（8）生产率高。（9）工人劳动条件较好。32连杆的工艺分析首先连杆的加工表面如下（1）以端面互为基准加工的两端面，尺寸为，以其中一加工端面为基准的小头孔，大头孔。（2）以小头孔为中心的加工有钻两个4的油孔，铣连杆体卡挖槽，加工侧面工艺凸台。（3）以大头孔为中心的加工表面有加工连杆盖卡挖槽，加工M12螺栓孔，和125的连杆盖上螺钉光孔。33连杆的材料选择与毛坯的制造方法331连杆的材料选择考虑到在该工艺方案中采用铣结合面工艺，那么选择材料也是很重要的。在过去其发动机连杆多采用中碳钢或者中碳合金钢，经过淬火和高温回火处理，处理后一般硬度在HBS288HBS269之间后来为了减低成本研发了非调质钢并用与生产，在锻造后空冷，通过析出强化得到与淬火高温回火一样的力学性能，省去了淬火和高温回火，从而降低了成本。后来为了减少机加工，更进一步降低成本，于是开发了用粉末冶金的方法来制造连杆，大大减少了机加工。而且粉末冶金连杆的质量公差小，更适合用于发动机连杆是的制造。美国就广泛的运用粉末冶金的方法来生产连杆。实际上它是一种含07左右的高碳钢。连杆的主要材料为粉末烧结材料、高碳微合金非调质钢、球墨铸铁以及可锻铸铁，其中C70S6高碳微合金非调质钢和粉末烧结材料应用最广。那么在这种情况之下该如何来选择材料呢在粉末冶金和C70S6之间做出一个选择。据相关资料报道，我国粉末冶金行业与国外相比有如下差距（）产品水平低在产品精度方面，少数企业尺寸精度可达IS078级，形位公差可达89级，与国外水平相比低12级，但一般企业约相差23级。在产品质量方面，最大的问题是质量不够稳定，产品内在重量和外观质量均有较大的差距。而且高档粉末冶金零件国内还没有办法生产出来，即使生产出来，也是质量很差，所以很多高档的粉末冶金零件还需要进口。（2）工艺装备落后在粉末冶金设备方面，主要是通过企业引进，购置国外粉末成形压机、烧结炉、模具加工和测试设备及消化吸收、改造设备的使用来提高产品质量。粉末冶金行业除少数企业引进了国外先进的专用压机外，大多数企业仍采用通用压机、生产效率低、质量不稳定，由于压机功能少，不能生产复杂结构件，后续加工量较大。在烧结炉方面也如此，多数企业仍采用性能较差的设备、能耗大、效率低、炉温均匀性差，质量不稳定。目前，国内虽有少数设备制造企业在生产粉末冶金专用设备，但在性能及质量可靠性上与国外先进设备相比仍有较大差距，还不能完全满足企业的要求。另外，模具、模架的设计制造力量较弱，目前国内还没有形成一个专业生产粉末冶金模具、模架的企业，这导致粉末冶金新产品开发速度较慢，不能满足需要。（3）买方市场下的产需矛盾受粉末冶金企业技术、设备及规模等诸方面的影响，目前的情况是，低档产品多、生产过剩、市场竞争激烈，纷纷降低促销，严重影响整个行业的经济效益，而高档产品上不去虽有市场，能够胜任的厂家太少，市场供不应求，不能满足主机配套要求。（4）科研跟不上产品发展需要粉末冶金制品技术含量高，是技术密集型产品。大量的共性技术和新材料、新产品需要进行试验。如模具、模架的设计与制造、高性能、复杂结构件的成形工艺、后续处理工艺、粉末热锻、温压、注射成形等工艺的研究等。由于企业技术力量薄弱及忙于应付日常生产、经营等工作，无力研究，而研究单位科研经费紧张，自顾尚有问题，这种局面严重影响着粉末冶金技术的提高与发展。（5）出口产品创汇方面粉末冶金制品企业主要为国内主机配套，能够出口创汇的企业较少。（6）企业技术经济效益与国外同类企业相比差距较大与粉末冶金连杆相比，C70S6钢在成本和使用性能上都具有一定优越性，首先锻造后空冷不需要热处理；装配后连杆体与连杆盖的裂解面能紧密地接触并相互锁定，使其不产生错位和移动，提高了与曲轴零件的配合，同时也提高了曲轴的刚度，大大地改善了发动机的性能。减轻连杆的重量一直都是连杆制造上讨论的一个主题，如果采用粉末冶金技术，在不改变连杆形状结构的前提之下会导致连杆的重量增加1530，这样使得连杆得重量有了很大的增加，那么发动机的重量也会在一定程度的增加，会影响其使用性能。如果用粉末冶金制造连杆，就必须重新设计连杆的形状结构，以减轻连杆的重量。综上所述，考虑了各种因素，并经过组内成员的共同讨论，最后决定采用C70S6钢作为本次设计中连杆的材料。332C70S6钢的成分和力学性能C70S6材料中主要各化学成分质量百分比分别为C为072，MN为05，S为006，P为0009，V为004；其金相组织为珠光体加断续的铁素体，抗拉强度为900MPA1050MPA，屈服极限为520MPA，最大延伸率为10。其中MN作为强化项而存在，用以提高材料的强度。铣结合面工艺要求连杆切断后的塑性变形最小，又要保证材料有良好的可切削加工性能。C70S6为高碳钢，含C量提高后，便增加了钢材的淬透性能，假如保持含MN量不变，连杆锻造空冷后硬度会提高，而且金相组织中可能会出现贝氏体，恶化可切削加工性能，须通过适当途径降低含MN量。为了改善可切削加工性，提高了含S量，钢中的MN和S的亲和力大于FE和S的亲和力，优先形成MNS，从而降低钢的塑性，防止金相组织中可能会出现的贝氏体；另外FES会引起钢的“热脆”，促进了铣削时的断裂。MN和S结合时含MN量又不能过低，至少要高于S三倍的含量。C70S6材料的力学性能表31极限抗拉强度/MPA屈服强度/MPA伸长率（）压缩屈服强度/MPA剪切强度/MPA99058014610655333毛坯的制造方法由于连杆在发动机工作中要承受交变载荷以及冲击性载荷，一次应选用锻造，以使金属纤维尽量不被切断，保证连杆可靠地工作。而且该零件的年产量是5000，已经达到了大量生产的水平，要求其生产率比较高，零件尺寸不是很大，再者为了保证它的尺寸精度、加工精度，故选择模锻。胀断工艺要求连杆锻件在胀断过程之中不能有过大的塑性变形，因此模锻连杆性能的合格就是保证连杆达到理想的脆性断裂的因素。用于胀断工艺的C70S6系列高碳非调质钢，它的成分特点是低硅，低锰及添加了微量合金元素钒和易切削的S元素，范围窄，纯度高。胀断连杆工艺现有的模锻工艺主要有以下三种（1）辊锻（楔横轧）制坯热模锻生产线工艺下料加热辊锻成型（预锻，终锻）切边冲孔热校正BY处理喷丸处理探伤处理精压处理。设备配置下料机（带锯机）中频感应加热炉（300KW辊锻机（460型）热模锻压力机（25000KN）闭式单点压力机BY控冷设备喷丸机探伤机精压机该生产线比较先进，以载货车连杆为主导产品，其采用了中频感应加热，辊锻或楔模轧制坯，在国内被广泛采用。这种生产线便于实现自动化生产，具有噪声小，劳动环境好等优点。可生产各种类型的发动机连杆。（2辊锻（楔横轧）制坯锤上模锻生产线工艺下料加热辊锻成型（预锻，终锻）切边冲孔热校正BY处理喷丸处理探伤处理精压处理。设备配置下料机（带锯机或棒料剪切机床）中频感应加热炉（300KW）辊锻机（370型）液压精锻锤（2550KJ）开式压力机（1000KN）BY控冷设备抛丸机（6001200KG/H荧光探伤机600WE型）电动螺旋压力机（400KW）该生产线主要柴油机连杆为主，锻件厚度公差基本在02MM以内，错差在04MM以内，切边模具没有氮气缸，可使模锻件定位后再切边，切边变性很小，精压尺寸精度可以控制在01MM以内（3）辊锻制坯摩擦压力机模锻（高能螺旋压力机）生产线工艺下料加热辊锻预锻终锻切边冲压热校正BY处理抛丸处理探伤处理精压处理。设备配置下料机（带锯机）中频感应加热炉（250W辊锻机（460型）摩擦压力机（630T）摩擦压力机（1000T）闭式单点压力机（250T）摩擦压力机。该生产线以柴油机连杆为主，在摩擦压力机上进行预锻、终锻、热校正，其工艺过程较为稳定，生产效率也比较高，适合中小型企业。34机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确定根据模锻的基本要求，在零件的基本尺寸上加上加工余量24MM，所以在加工多数表面在基本尺寸的基础上单面加2MM，一些特殊表面如螺钉座面上加2MM，侧面工艺凸台加工精度不是很高，在其表面加1MM。（如图32，详细尺寸请查阅105高速柴油机连杆毛坯图图纸）图32连杆毛坯图35指定工序定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分。在加工起始工序中，只能用毛坯尚未曾加工过的表面作为定位基准，则该表面称为粗基准；利用已加工表面作为定位基准，则称为精基准。其基准的选择也是工艺规程设计之中的重要问题之一，定位基准的选择合理与否，将直接影响所制订的零件加工工艺规程的质量。基准选择不当，往往会增加工序，或使工艺路线不合理，或使夹具设计困难，甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求，造成零件报废等情况。选择粗基准时主要考虑两个问题一是保证加工表面与非加工表面之间的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。粗、精基准具体选择时参考下列原则（1）对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为了保证不加工表面与加工表面之间的位置精度，应选择非加工表面作为粗基准。（2）对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分配各加工表面的加工余量。（3）粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常只能使用一次，以免产生较大的定位误差。精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。选择精基准一般应考虑如下原则（1）“基准重合”原则为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度要求，应选择加工表面的设计基准为其定位基准。这一原则称为基准重合原则。如果加工表面的设计基准与定位基准不重合，则会增大定位误差。（2）“基准统一”原则当工件以某一组精基准定位可以比较方便地加工其它表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，这就是“基准统一”原则。采用“基准统一”原则可减少工装设计制造的费用，提高生产率，并可避免因基准转换所造成的误差。（3）“自为基准”原则当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时，应选择加工表面本身作为定位基准，这就是“自为基准”原则。例如磨削床身导轨面时，就以床身导轨面作为定位基准。（4）“互为基准”原则为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可采用互为基准反复加工的原则。（5）精基准选择应保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便。在该设计中大部分工序由组内其他同学做，现在介绍一下我做的两道工序的基准选择图33激光开应力槽工序基准示意图（2）胀断加工工序的基准、定位与激光开应力槽加工工序一样（图34）。图34胀断加工工序基准示意图36加工工艺阶段的划分和加工顺序的安排粗加工阶段粗磨连杆两端面，粗、半精镗大小头孔，磨搭子面工艺凸台，枪钻螺纹底孔，铰螺钉光孔，攻丝；锪螺钉座面、倒角，激光开槽、作标记，胀断，铣卡瓦槽，压衬套，钻油孔。首先要加工其他表面就必须先加工出精基准，端面的加工必须安排所以必须安排在第一，接着再在以端面为基准的基础之上加工其他面或者其他精基准，那么接下来要安排的就是粗镗大小头孔，粗磨搭子面，这样精基准就基本出来了。那么在精加工之前必须把所有的粗加工都做完，紧接着的粗加工工序都在这样的一些基准上进行加工了。精加工阶段精磨两端面，精镗大小头孔，珩磨大头孔，小头铣落差。在连杆的加工过程之中，其辅助工艺（去毛刺，倒角，清洗等）必须贯穿整个工艺过程，所以说必须在其中安排辅助工序。在连杆胀断之前安排一道磁力探伤，在锪螺钉座面、倒角之后安排了去毛刺、清洗，胀断之后要立即用螺钉套住连杆体与盖，以免错位，连杆总装时时必须要求清理连杆结合面之间的尘屑，最后还要来一道清洗。37连杆加工工艺过程的拟定经组内成员共同探讨和评比（其他方案略），最后得出最优方案如下粗磨第一端面粗磨第二端面磁力探伤及去磁粗、半精镗大、小头孔粗磨搭子面工艺凸台枪钻螺纹底孔，铰螺钉光孔，攻丝锪螺钉座面、倒角去毛刺、清洗激光开槽、作标记胀断铣卡瓦槽连杆体、盖装配压衬套钻油孔精磨第一端面精磨第二端面精镗大、小头孔珩磨大头孔小头铣落差倒角、去毛刺称重、去重清洗终检一共23道工序，从连杆使用性能的基本要求来看，该工艺方案能基本达到要求。38填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡工艺过程综合卡片。简要写明各道工序，作为生产管理使用。工艺卡片。详细说明整个工艺过程，除写明工序内容外，还应填写工序所采用的切削用量和工装设备名称、代号等。工序卡片。用于指导工人进行生产的更为详细的工艺文件，在大批量生产的关键零件的关键工序才使用。（1）简图可按比例缩小，用尽量少的投影视图表达。简图也可以只画出与加工部位有关的局部视图，除加工面、定位面夹紧面、主要轮廓面，其余线条可省略，以必需、明了为度。（2）被加工表面用粗实线（或红线）表示，其余均用细实线。应标明本工序的工序尺寸，公差及粗糙度要求。（3）定位、夹紧表面应以规定的符号标明。工艺文件详见附件机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片第四章指定工序的工装设计41机床夹具设计的基本要求1保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案，标注合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。2提高生产效率应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产效率。3工艺性好专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的制造属于单件生产。当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整或修配结构，如设置适当的调整间隙，采用可修磨的垫片等。4使用性好专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构。5经济性好除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外。还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。42专用夹具设计步骤1明确设计任务与收集设计资料夹具设计的第一步是在已知生产纲领的前提下，研究被加工零件的零件图、工序图、工艺规程和设计任务书，对工件进行工艺分析。其内容主要是了解工件的结构特点、材料；确定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基准和夹紧表面及所用的机床、刀具、量具等。其次是根据设计任务收集有关资料，如机床的技术参数，夹具零部件的国家标准、部颁标准和厂订标准，各类夹具图册、夹具设计手册等，还可收集一些同类夹具的设计图样，并了解该厂的工装制造水平，以供参考。2拟订夹具结构方案与绘制夹具草图1）确定工件的定位方案，设计定位装置。2）确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。3）确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。4）确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面。5）确定和设计其它装置及元件的结构形式。如分度装置、预定位装置及吊装元件等。6）确定夹具体的结构形式及夹具在机床上的安装方式。7）绘制夹具草图，并标注尺寸、公差及技术要求。3进行必要的分析计算工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。有动力装置的夹具，需计算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行经济分析，选用经济效益较高的方案。4审查方案与改进设计夹具草图画出后，应征求有关人员的意见，并送有关部门审查，然后根据根据他们的意见对夹具方案作进一步修改。5绘制夹具装配总图夹具的总装配图应按国家制图标准绘制。绘图比例尽量采用11。主视图按夹具面对操作者的方向绘制。总图应把夹具的工作原理、个种装置的结构及其相互关系表达清楚。夹具装配图绘制方法如下1）用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。在总图中，工件可看作透明体，不遮挡后面夹具上的线条。2）依次绘出定位装置、夹紧装置、对刀或导向装置、其它装置、夹具体及连接元件和安装基面。3）标注必要的尺寸、公差和技术要求。4）编制夹具明细表及标题栏。6绘制夹具零件图夹具中的非标准零件均要画零件图，并按夹具总图的要求，确定零件的尺寸、公差及技术要求。16连杆加工工艺设计应考虑的问题161工序安排连杆加工工序安排应注意两个影响精度的因素（1）连杆的刚度比较低，在外力作用下容易变形；（2）连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削时会产生较大的残余内应力。因此在连杆加工工艺中，各主要表面的粗精加工工序一定要分开。162定位基准精基准以杆身对称面定位，便于保证对称度的要求，而且采用双面铣，可使部分切削力抵消。统一精基准以大小头端面，小头孔、大头孔一侧面定位。因为端面的面积大，定位稳定可靠；用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距。163夹具使用应具备适应“一面一孔一凸台”的统一精基准。而大小头定位销是一次装夹中镗出，故须考虑“自为基准”情况，这时小头定位销应做成活动的，当连杆定位装夹后，再抽出定位销进行加工。保证螺栓孔与螺栓端面的垂直度。为此，精铣端面时，夹具可考虑重复定位情况，如采用夹具限制7个自由度（其是长圆柱销限制4个，长菱形销限制2个）。长销定位目的就在于保证垂直度。但由于重复定位装御有困难，因此要求夹具制造精度较高，且采取一定措施，一方面长圆柱销削去一边，另一方面设计顶出工件的装置。17切削用量的选择原则正确地选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的刀具耐用度和经济性，保证加工质量，具有重要的作用。171粗加工时切削用量的选择原则粗加工时加工精度与表面粗糙度要求不高,毛坯余量较大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽可能保证较高的单位时间金属切削量（金属切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生产效率和降低加工成本。金属切除率可以用下式计算ZWVFAP1000式中ZW单位时间内的金属切除量（MM3/S）V切削速度（M/S）F进给量（MM/R）AP切削深度（MM）提高切削速度、增大进给量和切削深度，都能提高金属切除率。但是，在这三个因素中，影响刀具耐用度最大的是切削速度，其次是进给量，影响最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的选择原则是首先考虑选择一个尽可能大的吃刀深度AP,其次选择一个较大的进给量度F，最后确定一个合适的切削速度V选用较大的AP和F以后，刀具耐用度T显然也会下降，但要比V对T的影响小得多，只要稍微降低一下V便可以使T回升到规定的合理数值，因此，能使V、F、AP的乘积较大，从而保证较高的金属切除率。此外，增大AP可使走刀次数减少，增大F又有利于断屑。因此，根据以上原则选择粗加工切削用量对提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是比较有利的。1）切削深度的选择粗加工时切削深度应根据工件的加工余量和由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚性来确定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，应当尽量将粗加工余量一次切除。只有当总加工余量太大，一次切不完时，才考虑分几次走刀。2）进给量的选择粗加工时限制进给量提高的因素主要是切削力。因此，进给量应根据工艺系统的刚性和强度来确定。选择进给量时应考虑到机床进给机构的强度、刀杆尺寸、刀片厚度、工件的直径和长度等。在工艺系统的刚性和强度好的情况下，可选用大一些的进给量；在刚性和强度较差的情况下，应适当减小进给量。3）切削速度的选择粗加工时，切削速度主要受刀具耐用度和机床功率的限制。切削深度、进给量和切削速度三者决定了切削功率，在确定切削速度时必须考虑到机床的许用功率。如超过了机床的许用功率，则应适当降低切削速度。172精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要求较高，加工余量要小且均匀。因此，选择精加工的切削用量时应先考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产效率。1）切削深度的选择精加工时的切削深度应根据粗加工留下的余量确定。通常希望精加工余量不要留得太大，否则，当吃刀深度较大时，切削力增加较显著，影响加工质量。2）进给量的选择精加工时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。进给量增大时，虽有利于断屑，但残留面积高度增大，切削力上升，表面质量下降。3）切削速度的选择切削速度提高时，切削变形减小，切削力有所下降，而且不会产生积屑瘤和鳞刺。一般选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，尽可能提高切削速度。只有当切削速度受到工艺条件限制而不能提高时，才选用低速，以避开积屑瘤产生的范围。由此可见，精加工时选用较小的吃刀深度AP和进给量F，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工精度和表面质量，同时18确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差181确定加工余量用查表法确定机械加工余量（根据机械加工工艺手册第一卷表3225表3226表3227）（1）、平面加工的工序余量（MM）单面加工方法单面余量经济精度工序尺寸表面粗糙度毛坯4125粗铣15IT1232040320125精铣06IT10103881032粗磨03IT85382516精磨01IT702401702308则连杆两端面总的加工余量为A总21NI（A粗铣A精铣A粗磨A精磨）2（15060301）2MM05（2）、连杆铸造出来的总的厚度为H38MM050543182确定工序尺寸及其公差（根据机械制造技术基础课程设计指导教程表229表234）1）、大头孔各工序尺寸及其公差（铸造出来的大头孔为55MM）工序名称工序基本余量工序经济精度工序尺寸最小极限尺寸表面粗糙度珩磨0086019H6556556019H04精镗048046654654804608半精镗1190H6565190H16二次粗镗23064642363一次粗镗2130H6262130H125扩孔5605912）、小头孔各工序尺寸及其公差（根据机械制造技术基础课程设计指导教程表229表230）工序名称工序基本余量工序经济精度工序尺寸最小极限尺寸表面粗糙度精镗02803H4920316铰02952025064扩91841984125钻钻至2030H2030212519计算工艺尺寸链191连杆盖的卡瓦槽的计算增环为；减环为；封闭环为2A3A0A1）、极限尺寸为01MIN1AXMAXII30204952525MM1MAX1INMIN0IIAA29851247MM2）、的上、下偏差为0A110NMIIMIAEISEA020005025MM110NMIIIAESIEIA020010030MM3）、的公差为0A00EIAST025（030）055MM4）、的基本尺寸为0A0A3230525MM5）、的最终工序尺寸为0AMM0A2503192连杆体的卡瓦槽的计算增环为；减环为；封闭环为1A20A1）、极限尺寸为01MIN1AXMAX0IIAA1330495835MM1MAX1INMIN0IIAA1295178MM2）、的上、下偏差为0A110NMIIMIAEISEA030005035MM010010110NMIIIAESIEIA020MM3）、的公差为0A00EIAST035020055MM4）、的基本尺寸为0A0A211358MM5）、的最终工序尺寸为0AM0A83520110工时定额的计算1101铣连杆大小头平面选用X52K机床根据机械制造工艺设计手册表2481选取数据铣刀直径D100MM切削速度VF247M/S切削宽度AE60MM铣刀齿数Z6切削深度AP3MM则主轴转速N1000V/D475R/MIN根据表3131按机床选取N500/MIN则实际切削速度VDN/（100060）267M/S铣削工时为按表2510L3MML11550MML23MMEEAD基本时间TJL/FMZ3503/5000186011MIN按表2546辅助时间TA04045018MIN1102粗磨大小头平面选用M7350磨床根据机械制造工艺设计手册表24170选取数据砂轮直径D40MM磨削速度V033M/S切削深度AP03MMFR00033MM/RZ8则主轴转速N1000V/D1588R/MIN根据表3148按机床选取N100R/MIN则实际磨削速度VDN/（100060）020M/S磨削工时为按表2511基本时间TJZBK/NFR0Z031/10000338001MIN按表3140辅助时间TA021MIN1103加工小头孔1钻小头孔选用钻床Z3080根据机械制造工艺设计手册表243841选取数据钻头直径D20MM切削速度V099MM切削深度AP10MM进给量F012MM/R则主轴转速N1000V/D945R/MIN根据表3130按机床选取N1000R/MIN则实际钻削速度VDN/（100060）104M/S钻削工时为按表257L10MML115MML225MM基本时间TJL/FN101525/0121000012MIN按表2541辅助时间TA05MIN按表2542其他时间TQ02MIN2扩小头孔选用钻床Z3080根据机械制造工艺设计手册表2453选取数据扩刀直径D30MM切削速度V032M/S切削深度AP15MM进给量F08MM/R则主轴转速N1000V/D203R/MIN根据表3130按机床选取N250R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）039M/S扩削工时为按表257L10MML13MM基本时间TJL/FN103/08250007MIN按表2541辅助时间TA025MIN3铰小头孔选用钻床Z3080根据机械制造工艺设计手册表2481选取数据铰刀直径D30MM切削速度V022M/S切削深度AP010MM进给量F08MM/R则主轴转速N1000V/D140R/MIN根据表3131按机床选取N200R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）032M/S铰削工时为按表257L10MML10L23MM基本时间TJL/FN103/08200009MIN按表2541辅助时间TA025MIN1104铣大头两侧面选用铣床X62W根据机械制造工艺设计手册表247788选取数据铣刀直径D20MM切削速度V064M/S铣刀齿数Z3切削深度AP4MMAF010MM/R则主轴转速N1000V/D611R/MIN根据表3174按机床选取N750R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）078M/S铣削工时为按表2510L40MML11585MML225MMEEAD基本时间TJL/FMZ408525/7500103023MIN按表2546辅助时间TA04045018MIN1105、扩大头孔选用钻床床Z3080刀具扩孔钻根据机械制造工艺设计手册表2454选取数据扩孔钻直径D60MM切削速度V129M/S进给量F050MM/R切削深度AP30MM走刀次数I1则主轴转速N1000V/D410R/MIN根据表3141按机床选取N400R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）1256M/S扩削工时为按表257L40MML13MML23MM基本时间4221MIN3015034LCTGKTRDDFNLJ1106铣开连杆体和盖选用铣床X62W根据机械制造工艺设计手册表247990选取数据铣刀直径D63MM切削速度V034M/S切削宽度AE3MM铣刀齿数Z24切削深度AP2MMAF0015MM/RD40MM则主轴转速N1000V/D103R/MIN根据表3174按机床选取N750R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）247M/S铣削工时为按表2510L17MM22PADL126MMD2PADL22MM基本时间TJLI/FM1762/148017MIN按表2546辅助时间TA04045018MIN1107加工连杆体1粗铣连杆体结合面选用铣床X62W根据机械制造工艺设计手册表2474（84）选取数据铣刀直径D75MM切削速度V035M/S切削宽度AE05MM铣刀齿数Z8切削深度AP2MMAF012MM/R则主轴转速N1000V/D89R/MIN根据表3174按机床选取N750R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）294M/S铣削工时为按表2510L38MML11575MML225MMEEAD基本时间TJL/FNZ387525/296608003MIN按表2546辅助时间TA04045018MIN2精铣连杆体结合面选用铣床X62W根据机械制造工艺设计手册表2484选取数据铣刀直径D75MM切削速度V042M/S铣刀齿数Z8切削深度AP2MMAF07MM/R切削宽度AE05MM则主轴转速N1000V/D107R/MIN根据表3174按机床选取N750R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）294M/S铣削工时为按表2510L38MML11575MML225MMAED基本时间TJL/FMZ387525/296608003MIN按表2546辅助时间TA04045018MIN3粗锪连杆两螺栓底面选用钻床Z3025根据机械制造工艺设计手册表2467选取数据锪刀直径D28MM切削速度V02M/S锪刀齿数Z6切削深度AP3MM进给量F010MM/R则主轴转速N1000V/D509R/MIN根据表3130按机床选取N750R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）294M/S锪削工时为按表257L28MML115MM基本时间TJL/FN2815/0107508004MIN4铣轴瓦锁口槽选用铣床X62W根据机械制造工艺设计手册表2490选取数据铣刀直径D63MM切削速度V031M/S铣刀齿数Z24切削深度AP2MM切削宽度AE05MMAF002MM/R则主轴转速N1000V/D94R/MIN根据表3174按机床选取N100R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）033M/S铣削工时为按表2510L5MML105631533MML215MM基本时间TJL/FMZ53315/10024002MIN按表2546辅助时间TA04045018MIN5精铣螺栓座面选用铣床X62W根据机械制造工艺设计手册表2490选取数据铣刀直径D63MM切削速度V047M/S铣刀齿数Z24切削深度AP2MM切削宽度AE5MMAF0015MM/R则主轴转速N1000V/D142R/MIN根据表3131按机床选取N150R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）049M/S铣削工时为按表2510L28MML11519MML23MMEEAD基本时间TJL/FMZ28193/15024002MIN按表2546辅助时间TA04045018MIN7精磨结合面选用磨床M7130根据机械制造工艺设计手册表24170选取数据砂轮直径D40MM切削速度V0330M/S切削深度AP01MM进给量FR00006MM/R则主轴转速N1000V/D157R/MIN根据表3148按机床选取N100R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）020M/S磨削工时为按表2511基本时间TJ002MIN01K1Z8ZNFRKB0/BZ1108铣、磨连杆盖结合面1粗铣连杆上盖结合面选用铣床X62W根据机械制造工艺设计手册表2474（84）选取数据铣刀直径D75MM切削速度V035M/S切削宽度AE3MM铣刀齿数Z8AF012MM/R则主轴转速N1000V/D89R/MIN根据表3174按机床选取N100R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）039M/S铣削工时为按表2510L38MML11516MML225MMAED基本时间TJL/FMZ381625/1008007MIN按表2546辅助时间TA04045018MIN2精铣连杆上盖结合面选用铣床X62W根据机械制造工艺设计手册表2484选取数据铣刀直径D75MM切削速度V042M/S切削宽度AE05MM铣刀