内燃机连杆加工工艺及夹具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 内燃机连杆加工工艺及夹具设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 内燃机连杆加工工艺及夹具设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 学 号： 作者姓 名： 2013 年 5 月 25 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 内燃机连杆加工工艺及夹具设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 课题来源于生产实际。 内燃机行业是我国机械工业中跨行业、跨部门最多的一个行业，内燃机是汽车、工程机械、农业机械、船舶、内燃机车、内燃发电设备、地质石油钻机、军用、各种通用机械等产品的配套动力，是各种配套产品的“心脏”。因此，内燃机行业的发展，对我国工业、交通运输、农业、国防建设，以及人民生活都有十分重大的影响。 工艺是机械产品设计、制造过程中的重要组成部分。工艺设计的好坏直接影响产品的 最终制造质量和整个生产系统的优化状况。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1 通过该设计使学生熟悉零件加工工艺设计和夹具设计的一般思路。 2使学生掌握一般零件加工工艺设计和夹具设计的方法和技巧。 3通过设计巩固机械制图、金属材料、机械设计基础、机械制造工艺等课程的知识。 4完成连杆零件工艺设计、主要部件的参数计算及标准件的选用。 套 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 具 零、部件图 8 张以上。 具 总装图 1 张。 计算正确完整，文字简洁通顺，书写整齐清晰。 论文中所引用的公式和数据应注明出处。 论文字数不少于 字。 9. 内燃机连杆毛坯图、零件图及技术要求见图纸。 四、接受任务学生： 班 姓名 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主 任 签名 2012 年 11 月 12 日买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 摘 要 连杆是内燃机的主要传动件之一，正文主要论述了连杆的加工工艺及夹具设计。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需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减少连杆加工余量、切削力及内应力的作用，以及修正加工后的变形，最后就能达到连杆的技术要求。连杆的主要加工表面为大、小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及连杆螺栓孔定位面，次要加工表面为大头两侧面及螺栓座面等。 在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度： （ 1）连杆本身的刚度比较低，在外力（夹紧力、切削力）的作用下容易变形。 （ 2）连杆是模锻件，孔的加工余量较大，切削时将产生较大的残余内应力，并引起内应力重新分布。 通过对内燃机连杆的机械加工工艺及对粗加工大头孔夹具和铣结合面夹具的设计，主要归纳为以下两个方面： 第一方面：连杆件外形较复杂，而刚性较差。其技术要求很高，所以适当的选择机械加工中的定位基准 ,是能否保证连杆技术要求的重要问题之一。在连杆的实际加工过程中，选用连杆的大小头端面及小头孔作为主要定位基面， 同时选用大头孔两侧面作为一般定位基准。为保证小头孔尺寸精度和形状精度，可采用自为基准的加工原则；保证大小头孔的中心距精度要求，可采用互为基准原则加工。 第二方面：关于夹具的设计方法及其步骤。 关键词： 连杆 ； 变形 ； 加工工艺 ； 夹具设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 he is of of of of of of of of is of is to so to of In is of is of is a on of of (1) is in of (2) is so of in is of of in of to of as of as a In to of be of be of on 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 目 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 课题的研究内容和意义 . 1 内外的发展概况 . 1 课题应达到 的要求 . 3 2 连杆的分析 . 4 杆的作用 . 4 杆的机械分析 . 4 杆的结构特点 . 4 杆的主要技术要求 . 5 、小头孔的尺寸精度、形状精度 . 5 、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度 . 5 、小头孔中心距 . 5 杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度 . 5 、小头孔两端面的技术要求 . 5 关结合面的技术要求 . 5 杆的材料和毛坯分析 . 5 3 连杆的加工工艺规程的制定 . 7 工 工艺的基本概念 . 7 择定位基准 . 7 定加工余量 . 8 订机械加工工艺路线 . 8 杆工艺计算 . 10 铣两平面 . 10 磨两平面 . 11 小头小孔 . 13 镗小头孔 . 14 大头外圆 . 15 镗大头孔 . 17 铣螺栓孔端平面 . 17 铣螺栓 孔端平面 . 17 开连杆大头 . 18 铣体盖分开面 . 18 扩铰螺栓孔 . 18 磨体盖分开面 . 20买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 磨两端平面 . 21 镗小头孔 . 21 镗大头孔 . 22 镗大头孔 . 22 镗小头孔 . 22 4 夹具设计 . 23 床 夹 具的分类 . 23 件的加工工艺分析 . 23 定定位方案 . 24 具 的 机构设计 . 24 具的使用 . 26 5 结论与展望 . 28 6 致谢 . 29 . 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 1 绪论 课题的研究内容 和 意义 本课题研究的内容是： 燃机车发动机 连杆工艺规程设计和系列夹具设计，其中包括了工艺流程的设计、工序的编写、系列夹具的设计，并有相关计算和说明书。 连杆的作用是将活塞承受的力传给曲轴，并使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等零件组成，连杆体与连杆盖为连杆小头、杆身和连杆大头。连杆小头用来安装活塞销，以链接活塞。连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连。一般做成分 开式，与杆身切开的一半称为连杆盖，二者靠连杆螺栓链接为一题。连杆轴瓦安装在连杆大头孔座中，与曲轴上的连杆轴颈装和在一起，是发动机中最重要的配合副之一。常用的减磨合金主要有白合金、铜铅合金和铝基合金。 不难看出，连杆对于内燃机来说是不可或缺并且起到关键性作用的零件。所以本课题的研究对于生产出优秀耐用的连杆起到至关重要的作用。同时对内燃机的安全性也起到关键作用。 内外的发展概况 从 80 年代以来粉末冶金注射成型 (功的得到应用 ,大多数连杆制造使用中碳钢和低合金钢。国内传统工艺连杆毛坯材料一般采用 4250500调质钢 11 和 口 ),350非调质钢。康明斯生产线采用调质钢毛坯 401995 年全面转用非调质钢材料毛坯 38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。 中国汽车产业在“十五”期间发生了天翻地覆的变化，汽车产量 5 年翻了一番多，汽车市场由卖方市场转为买方市场，一举由 2001 年的世界第七大汽车生产国跃升为世界第三大汽车生产国和消费国。 随着汽车产业的快速发展，对于汽车发动机的动力性能及可靠性要求越来越高，而连杆强度、刚度对提高发动机的动力性及可靠性至关重要，因此国内外各大汽车公司对发动机连杆用材料及制造技术的研究都非常重视。 十五期间，国内企业普遍采取裂解连杆体和连杆盖分界面技术，可以大幅度地减少机械加工工序，由此开发了高强度低韧性的高碳非调质钢和粉末冶金 锻件，以满足工艺的需要。中国在调质钢应用方面与国外差距不大，但在锻造技术方面与国外比还有一些差距。 表 1国发动机连杆材料及热处理硬度 材料 热处理 硬度 45 调质 2295 余热淬火 2260质 2290质 2233质 2295质 2292质 28文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 国外连杆毛坯的加热大多采用电加热或感应加热，加热时间短，加热温 度控制稳定，采用辊锻制坯，液压模锻成形，锻件尺寸精度高，避免了锻件表面的脱碳。国内多数连杆生产厂采用的是空气锤制坯，蒸汽锤成形，连杆锻件普遍存在的问题是尺寸精度差、锻件表面状态不好、锻件表面脱碳严重等问题。 “十一五”期间，国内很多企业与外国合资采用裂解连杆大头接合面（裂解法）的生产技术。设计出强度均在 900上的发动机连杆，代表企业有一汽与德国合资生产的捷达轿车发动机连杆、上海与德国合资生产的桑塔纳轿车发动机连杆、一汽技术引进的道依兹柴油机连杆和开发的 列柴油机连杆。 裂解法工艺要求连杆锻 件在裂解的过程不能有过大的塑性变形，因此对连杆材料的要求是，在保证其强韧综合性能指标的前提下，限制连杆的韧性指标，使其断口呈脆性断裂状态。材料多是从德国进口的 列高碳非调质钢。 国内发动机连杆制造企业在锻造加热和锻后控制方面近年已经取得长足的进步，具备了应用非调质钢生产连杆的条件。 国内烧结锻造技术还很落后，专用的粉末冶金压机及烧结炉的应用还不普遍。金属粉末的品种少，质量差且不稳定。另外，烧结保护气体还需进一步地研究改进，这些都影响着国内超高密度粉末冶金零件的发展。 “十一五”期间，国内大多数连杆 生产厂家仍沿用传统的连杆加工工艺 ,其加工精度及加工后装配质量难以控制 ,生产效率低 ,制造成本高 ,是阻碍中国高速、高精度、高性能发动机制造的“技术瓶颈”之一。一汽大众公司耗资亿元以上引进了德国 司生产的一条连杆裂解自动化生产线 ,现正用于捷达轿车门多点电控燃油喷射发动机连杆的批量生产；上海大众公司引进德国 司生产的连杆裂解自动化生产线 ,用于帕萨特轿车发动机连杆的生产；上海通用公司也引进了连杆裂解自动化生产线 ,用于粉末锻造连杆的生产。目前国内还有许多家连杆生 产企业都在积极准备采用连杆裂解技术对原有的传统连杆生产线进行技术改造。 表 1外部分厂家发动机连杆剖析结果 生产厂家 钢号 相当国内牌号 处理工艺 硬度 日本丰田 5 正火 22955C 55 调质 2958C 60 锻造控冷 235罗乃兹 45 调质 207脱拉 45 调质 229柯达 40质 263特 300 0质 223文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 课题应 达到的要求 满足零件设计的加工精度； 零件机械加工的工艺过程卡片，各工序的工序卡片； 主要机械加工工序的夹具总装配图及主要零件图； 设计说明书（不少于一万字）； 必须有相关的计算和说明； 专业外语文献翻译（不少于一万字符）。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 2 连杆 的分析 杆 的作用 连杆机构的作用是提供燃烧场所，把燃料燃烧后 的 气体作用在活塞顶上的膨胀压力转变为曲轴旋转的转矩，不断输出动力 ， 即 是将活 塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动 ,并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴。所以，连杆除上下运动外，还左右摆动作复杂的平面运动。连杆工作时 ,主要承受气体压力和往复惯性力所产生的文变载荷 ,要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度。 概括为： 将气体的压力变为曲轴的转矩 ； 将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动 。 杆 的机械分析 连杆是内燃机的重要运动部件之一，它连接活塞与曲轴，把作用于活塞顶面的膨胀气体压力传给曲轴，使活塞的往复直线运动变为曲轴的回旋运动，从而输出功率。在工作时，连杆承受大小、方向为周期性 变化的动载荷。在做功冲程，燃气压力在连杆轴线上的分力为压缩应力；在进气冲程上止点，活塞组合连杆本身的惯性力在横断界面内造成拉伸应力；摆动时的横向惯性力造成横向弯曲应力。 连杆主要受力方式可以概括为： 气缸内的燃气压力； 活塞连杆组的往复运动惯性力； 连杆告诉摆动时的所产生的横向惯性力。 所以连杆的常见疲劳破坏有： 连杆小头与杆身圆弧过渡处产生裂纹； 大头杆身与螺栓平面直角处产生应力集中； 连杆螺栓断裂。 因此，要求连杆的重量轻且有足够的强度、足够的疲劳强度和冲击韧性。 杆的结构特点 连 杆由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆体和连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装配在一起。为了减少惯性力的影响，在保证连杆有足够的强度和刚度的前提下，要尽可能的减轻其重量，所以连杆采用了从大头到小头逐步变小的“工”字型截面形状。 连杆的形状复杂而不规则，而孔本身及孔与平面之间的位置精度要求较高：杆身断面不大，刚度较差，易变形。 连杆的作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动，以输出动力。因此，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 5 个： （ 1） 连杆大端中心面和小端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； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 （ 4）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度； （ 5）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。 杆的主要技术要求 连杆上需进行机械加工的主要表面为：大、小头孔及其两端面，连杆体与连杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等。 、小头孔的尺寸精度、形状精度 为了使大头孔与轴瓦及曲轴、小头孔与活塞销能密切配合，减少冲击的不良影响和便于传热。大头孔公差等级为 面粗糙度 不大于 m；大头孔的圆柱度公差一般在 间。小头孔公差等级为 面粗糙度 不大于 m。 、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度 两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，从而造成汽缸壁磨损不均匀，同时使曲轴的连杆轴颈产生边缘磨损，所以两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度公差较小；而两孔轴心线在垂直于连杆轴线方向的平行度误差对不均匀磨损影响较小，因而其公差值较大。两孔轴心线在连杆的轴线方向的平行度在 100 度上公差为 垂直与连杆轴心线方向的平行度在 100 度上公差为 、小头孔中心距 大小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比，即影响到发动机的效率，所以规定了比较高的要求： 0.1 杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度，影响到轴瓦的安装和磨损，甚至引起烧伤；所以对它也提出了一定的要求。 、小头孔两端面的技术要求 连杆大、小头孔两端面间距离的基本尺寸相同，但从技术 要求是不同的，大头两端面的尺寸公差等级为 面粗糙度 m, 小头两端面的尺寸公差等级为 面粗糙度 大于 m。这是因为连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两轴肩端面间有配合要求，而连杆小头两端面与活塞销孔座内档之间没有配合要求。连杆大头端面间距离尺寸的公差带正好落在连杆小头端面间距离尺寸的公差带中，这给连杆的加工带来许多方便。 关结合面的技术要求 在连杆受动载荷时，接合面的歪斜使连杆盖及连杆体沿着剖分面产生相对错位，影响到曲轴的连杆轴颈和轴瓦结合不良，从而产生 不均匀磨损。结合面的平行度将影响到连杆体、连杆盖和垫片贴合的紧密程度，因而也影响到螺栓的受力情况和曲轴、轴瓦的磨损。对于本连杆，要求结合面的平面度的公差为 杆 的材 料和毛坯 分析 连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。因此，连杆材料一般采用高强度碳钢和合金钢；如 45 钢、 55 钢、 4040 11 。选择 45 钢。 连杆毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可 锻性）及买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。根据生产纲领为大量生产，连杆多用模锻制造毛坯。连杆模锻形式有两种，一种是体和盖分开锻造，另一种是将体和盖锻成 体。整体锻造的毛坯，需要在以后的机械加工过程中将其切开，为保证切开后粗镗孔余量的均匀，最好将整体连杆大头孔锻成椭圆形。相对于分体锻造而言，整体锻造存在所需锻造设备动力大和金属纤维被切断等问题，但由于整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少、锻造工时少、模具少等优点，故用得越来越 多，成为连杆毛坯的一种主要形式。总之，毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成本降低，性能提高。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 3 连杆的加工工艺规程的制定 加工工艺工艺过程就是改变生产对象的形状、尺寸、互相位置和性质，使其成为产品、半成品的过程，在生产过程中占重要位置。工艺过程主要分为毛坯制造工艺过程、机械加工工艺过程和机械装配工艺过程，后两个过程被称为机械制造（工艺）过程。 工工艺的基本概念 机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的 力学性质，使之成为合格的零件的全过程 7 ，是直接生产的过程。按照规定的工艺过程组织生产，对保证产品的质量、产量以及生产成本有着重要的作用。 择定位基准 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高 1 。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有胜者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常 进行。因此，工件在加工过程中的定位、测量等问题需要被重点考虑。 （ 1）粗基准的选择 在选用粗基准时要考虑如何保证各个加工面有足够的余量，如何保证各个表面间的相互位置精度和自身的尺寸精度。因此，选择粗基准时，赢遵循以下几个原则： 对于不需要全部加工表面的零件，应使用始终不加工的表面作粗基准，以保证不加工表面与加工表面之间的相互位置要求。 选择毛坯余量最小的表面做粗基准。 选择零件上重要基准面作粗基准。 选择零件上加工面积大，形状复杂的表面作粗基准，以使定位准确、加紧可靠，夹具结构简单、操作方便。 粗基准在同一尺寸方向上通常只能使用一次，不应重复使用，以免产生不必要的定位误差。 （ 2）精基准的选择 精基准的选择应使工件的定位误差较小，能保证工件的加工精度，同时还应使加工过程操作方便，夹具结构简单。选择时应遵循以下原则： 基准重合 尽量选择被加工表面的设计基准或工序基准作为定位基准，避免基准不重合而产生的定位误差。 一次安装的原则 一次安装又称为基准统一原则。基准统一或一次安装和有关工序所使用的夹具结构大体上统一，降低了工装设计和制造成本。同时多数表面采用同一基准进行加工，避免因基准转换而带 来的误差。 互为基准原则 当某些表面相互位置精度要求较高时，这些表面又可以互为基准反复加工，以不断提高定位基准的精度，保证这些表面之间的位置精度。 自为基准原则 对于精度要求很高的表面，如果加工时要求其余量很小而均匀时，可以以加工表面本身作为定位基准，以保证加工质量和提高生产效率。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀毕业设计（论文） 通过答辩 根据以上的原则，结合连杆的具体结构，确定基准如下：为了保证小头孔的壁厚均匀，在钻小头孔时，选小头孔不加工的外圆作为粗基准。在毛坯制造时往往在杆身的一侧做出定位标记，以大、小头端面定位时就能区别两个端面。粗加工大、小头两端 面时，先选取没有标记的一侧的端面，然后以这个加工过的端面为精基准加工没有标记的一侧的端面，以后的大部分工序都以这个精加工端面作为精基准。这样可以保证两端面的平行度，并使作为精基准的端面有良好的表面质量。 在整个加工过程中，各工序尽量保持基准一致，选用连杆断没有标记的一侧的端面、经过钻削的小头孔及连杆大端经过加工的侧面作为辅助定位基准。大、小头孔精加工时，大、小头孔互为基准。 定加工余量 在确定工序尺寸时，首先要确定加工余量。正确确定加工余量对于工厂具有重要的意义 4 。若毛坯的余量过大，浪费材料势必增加生产的成本；反之若余量过小，使毛坯制造困难，同样