柴油机连杆加工工艺及磨结合面夹具设计【含7张CAD图】
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柴油机
连杆
加工
工艺
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夹具
设计
cad
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柴油机连杆加工工艺及磨结合面夹具设计【含7张CAD图】
【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】图纸预览详情如下：
- 内容简介：
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充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 ， 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸I柴油机连杆加工工艺及夹具设计摘 要本设计是柴油机连杆加工工艺及夹具设计，连杆是柴油机至关重要的组成部分，它主要用来传递运动和力。连杆在复杂的外力作用下工作，很容易发生变形，这就需要连杆强度要高，质量要轻。本设计安排了柴油机连杆加工工艺，首先分析了连杆的加工现状，确定了两套加工工艺路线，择了加工的定位基准，确定重要加工表面采用的加工方法以及加工步骤。然后计算了两端面和小头孔的加工余量，并进行工序尺寸的计算，验算了加工余量。进行了切削用量，切削速度等的计算，绘制并填写了工艺卡。进行了磨结合面的磨床夹具的设计。对连杆的尺寸和形位要求进行分析，确定定位方案，选取了定位元件，进行定位误差的计算，确定了对刀元件，进行对刀尺寸的计算，计算了磨削力，确定夹紧力以及加紧方案，绘制了连杆零件图，磨床夹具体图，夹具装配图，以及夹具体三维图等。本次设计满足工作量，能够达到设计的标准要求。关键词：柴油机 ；连杆； 加工工艺； 夹具设计充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 ， 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸IIABSTRACTThe design of diesel engine connecting rod processing technology and fixture design .Connecting rod is an important part of diesel engine, is one of the important artifact transfer movement and force. The connecting rod works under the complicated external force, it is easy to deform, which requires high strength and light quality.This design arranges the diesel engine connecting rod processing craft, first analyzes the connecting rod processing actuality, establishes two sets of processing craft route, chooses the processing localization datum, determine the important machining surface adopts the processing method and the processing step. Then calculate the machining allowance of both ends and small head holes, and calculate the working procedure size, check the machining allowance. The calculation of cutting dosage, cutting speed, etc. is carried out and the process card is drawn.The grinding fixture design of the grinder-bonded surface is carried out. The dimension and shape of the connecting rod are analyzed, and the positioning scheme is determined. The positioning element is selected, the positioning error is calculated, the cutter element is calculated, the cutter size is calculated, the grinding force is determined, the clamping force is computed, the connecting rod parts drawing, the concrete drawing of the grinder clamp, the fixture assembly drawing, and the concrete 3d graph are drawn. This design meets the workload, can meet the design standard requirements.Keywords: Diesel engine ；connecting rod processing technology ；Machine tool fixture充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 ， 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸IIII目 录 摘 要 .IABSTRACT.II1 绪论 .11.1 柴油机的介绍 .11.2 连杆机构的介绍 .21.3 连杆加工现状 .21.4 设计主要内容.32 柴油机连杆加工工艺设计 .52.1 连杆的技术要求 .52.2 连杆材料的选择 .62.3 工艺路线的安排 .62.4 连杆的加工工艺流程 .62.5 定位基准的选取 .72.6 加工余量的计算.72.7 加工方法及工序尺寸的计算 .8 2.8 切削用量的计算.102.9 典型工序尺寸的计算.113机床夹具的设计 .153.1 设计要求的分析 .153.2 总体方案的设计 .163.3 定位误差的分析.16 3.4 对刀装置的设计 .17 3.5 夹紧装置的选择及夹紧力的计算.184 环保分析.22 结 论 .23参 考 文 献 .24附录 1 .25附录 2 .28致谢 .32柴油机连杆加工工艺及夹具设计- 1 -1 绪论1.1 柴油机的介绍柴油机是一种提供动力的装置，柴油发动机的特点是扭矩大、经济性能好。它作为一种动力装置，目前在我国各行各样都有广泛的应用。如图 1.1 为柴油机发动机的结构图。图 1.1 柴油机发动机的结构图如图 1.1 所示的柴油机构造：气门摇臂、凸轮轴链轮、气门弹簧、喷油器、排气门、进气门、活塞、燃烧室、曲轴、连杆、曲轴链轮。柴油机由机体、燃油系统、曲柄连杆机构、冷却系统、电器系统、配气机、润滑系统等主要组成部分。柴油机的工作过程包括做功行程、压缩行程、进气行程、和排气行程四个冲程。柴油机连杆加工工艺及夹具设计- 2 -1.2 连杆机构的介绍连杆是柴油机重要的组成部分，它的作用是连接活塞和曲柄，气体做的功通过连杆传递给曲轴，使曲轴旋转，进而将往复直线运动变为曲轴的旋转运动，因此连杆的运动较为复杂。图 1.2 活塞杆连杆组柴油机连杆加工工艺及夹具设计- 3 -由图 1.2 所示连杆是包括连杆衬套、连杆、连杆轴瓦、连杆螺栓、连杆盖、连杆螺母。连杆工作的环境比较复杂，所以连杆本身强度要高、质量要轻。为了保证连杆的精度，就必须要合理的安排工艺路线以及采用适当的夹具，为此提出柴油机连杆加工工艺及夹具设计的课题。1.3 连杆加工现状连杆主要加工的是大小头孔，结合面，两端面和螺栓孔，采用的主要的加工方法有：磨削，钻，镗。虽然连杆本身的加工并没有很大难度，但是连杆对形位精度要求较高，对加工要求较高，这给连杆的加工带来不小的困难。在加工工艺的方面，以往的工艺路线是将大小头孔的钻、镗分开，作为两道工序，分成两次来装夹，工艺改进后一次装夹来钻两孔，并采用互为基准原则加工，这样将工艺改进之后能够提高连杆大头孔小头孔中心距的尺寸精确度。为了保证小头孔的尺寸以及形位精度，一般将小头孔自己作为基准来加工。为了保证两孔的平行度，将工艺改为先加工大头孔和小头孔，后磨端面，这样就避免了在钻孔时，破坏孔端面的平面度和平行度。在表面处理相结合的基础上，采用最新的剥离技术，是一种新的连杆盖面无屑断裂的组合工艺，采用传统的拉拔工艺，在完成螺栓断裂后工序断裂。选用涨断工艺加工后，连杆盖和连杆的切断面能够完全重合，这就很好地提高了连杆和连杆盖切断面的结合精度，所以二者的分离面不需要进行额外的磨削加工。在进行连杆与连杆盖装配时，也不需要在加入其他的定位，只用两枚螺栓拉紧就可以。然而，一般使用激光切断连杆断裂，方法有明显的缺点：激光不可见光，激光聚焦繁琐。激光加工的过程中，表面附近的头孔附近的断裂沟槽表面形成的熔渣粘附硬，镗削发生随后的精镗加工；当激光对焦不准确时,涨断时会产生爆口缺陷; 目前，上海大众和上海通用采用连杆涨断工艺。如图 1.3 为涨断加工：柴油机连杆加工工艺及夹具设计- 4 -图 1.3 涨断加工在本设计中，采用连杆的小头孔和一个侧面作为主要基准面，另一个基准面则选用大头孔的一个侧面。这种选择可以保证大头孔和小头孔的中心距。这样就使各工序中的定位基准都是统一的，起来，减小了定位误差。在确定好定位面等以后，进行尺寸链的计算，确定出误差。1.4设计主要内容（1）柴油机连杆工作参数分析。连杆作复杂的平面运动，所以连杆必须具有足够的结构刚度和疲劳强度。（2）柴油机连杆机械加工工艺过程设计。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螺栓孔定位面。柴油机连杆加工工艺及夹具设计- 5 -（3）柴油机连杆机械加工工艺规程计，编写工艺卡、工序卡和检验卡等工艺文件。（4）设计磨结合面的机床夹具并进行相应的分析计算。（5）相关外文资料翻译。（6）撰写说明书。柴油机连杆加工工艺及夹具设计- 6 -2柴油机连杆加工工艺设计2.1连杆的技术要求连杆的加工过程中的主要加工的是大小头孔，结合面，两端面和螺栓孔，次要加工油孔、斜槽、螺栓座面、倒角、等。还有称重重量，检查，清洗和去毛刺工艺。主要加工方法有：磨削、钻孔、镗孔等。如图2.1为连杆体：附录 1：外文原文附录 2：外文翻译随机有限元法对柴油机连杆疲劳强度分析摘要本文用摄动随机有限元法 (PSFEM) 分析了柴油机连杆 (cr) 的应力。柴油机的疲劳损失判据提出了柯尔顿多兰疲劳累计损伤理论。根据疲劳失效判据和随机应力分析结果，一次二阶距法被应用于疲劳强度可靠性的分析。通过与蒙特卡罗模拟的比较,证明了随机有限元法在随机应力分析中的有效性和准确性。这一分析表明,某型柴油机连杆的可靠性是 0.99917,这与工厂的统计数据是相符的。简介在传统的柴油机连杆的设计参数中例如，结构尺寸，材料性能，外部载荷等经常被视为确定性变量。事实上，制造和使用时，考虑到许多不确定因素，这些参数又会有不确定性。为了解释不确定性的影响,常用的方法是应用安全系数，但如何选择正确的安全系数是困难的。.当安全系数较小时,结构可能不安全。当安全系数大时, 结构可能很重。除上述影响以外,安全因素还不能为设计改进提供帮助。为了避免任何安全因素的负面影响, 本文采用了可靠性分析法。在可靠性分析中,经常使用蒙特卡罗模拟(Astill et al “1972)。为了得到准确的结果,必须有大量的样品,这就意味着极大的计算量,特别是在高可靠性结构中。在本文中,有一个不同的方法, PSFEM (Nakagiri 和 Hisada, 1982) 结合 AFOSM 方法 (Hasofer 和琳德, 1974), 用于疲劳柴油机 连杆的强度可靠性分析。在分析中,燃烧峰值压力,活塞组质量,曲轴转速,小端孔和叶套管之间的干涉幅度,弹性模量和泊松比被认为是随机的变量。应力的平均值、方差和协方差通过 PSFEM得到。这些统计数据用于通过 AFOSM 方法的可靠性分析中。为了展示这个方法的特征提供一个例子和实验。应力分析上述提到的方法是应用在固定型号的柴油机连杆的疲劳强度分析中的。在应力分析中,连杆的所受的外界压力,燃烧峰值压力,活塞组质量,曲轴转速,小端孔和叶套管之间的干涉幅度,都被列入考虑范围之内。通过计算机应用 AFOSM 方法在分析连杆的可靠性时，我们得到在柴油机连杆上的一些疲劳强度危险点，它表明了，在压力条件下这个地方的可可靠性是最低的。在计算时,考虑到两个条件: 在 TDC上最大的压力条件和在 TDC附近最大的拉力条件下。举例来说,我们只分析了小端的应力,因为它经历了更高的应力。另外,计算模型时简化了三个方面。第一, 外部载荷是对称的。柴油机连杆轴在最大拉力和最大压力的条件下,只使用小端的一半用于计算。第二，活塞销施加在小端孔上的作用力假定为在余弦分布，分布角为 160，在拉力条件下 180。图 3拉力条件的应力分布，图 4压力条件的应力分布。第三, 采用平面应力模型。柴油机连杆被当作二维模型在不同的零件中是具有不同厚度的。在自动有限元网格生成中, 连杆分为多个区域有不同厚度。三线网格是通过前沿法在每个区域中生成(Peraire et al, 1987)。负载分布连同 FE 网格显示在图 2。根据计算, 最大应力振幅发生在连杆可传递弧在小端和小腿之间的外边界。在图中指出了应力幅度较大的点 2。这些积分用于可靠性分析。尽管 连杆的压力是在二维状态, 这些 “危险“ 点的重量在一维状态。但是它要么是压应力要么是拉应力，因为 “危险“ 点位于柴油机连杆体的自由边界。柴油机连杆表面分布的应力情况显示在 3和图 4。为了与 PSFEM 进行比较, 还进行了蒙特卡罗模拟。两种方法的应力统计如表 2所示。表明两种方法的结果彼此重合。然而,蒙特卡洛模拟非常耗时。当样品的数量为 200, 时间在蒙特卡罗模拟上花费的时间是 PSFEM花费时间的 20倍。除了压力统计, PSFEM 提供的压力对于每个基本随机变量的响应灵敏度也是有影响的。从表 2中可以看出, 燃烧峰值压力和转速在压力状态下表现的更敏感。因为燃烧压力只存在于压力条件下, 而在拉力条件下燃烧峰值压力的灵敏度为零。 实验在柴油机连杆的可靠性分析中,准确的获得应力的数据是非常重要的。本文中应力的平均值和方差是由 PSFEM 获得的。为了检查数据的准确性和该方法的可靠性, 应用单光束激光散斑干涉法进行了柴油机连杆形变实验。实验是在万能材料试验机上进行的。在实验中几个柴油机连杆被测试。测试点和载荷的情况在下图中显示。位移计算和实验所收到的分数显示在表 6中。为了消除刚性运动的影响,点 1和 2被采取作为约束点，而且他们的位移是零。因为点 5和 6是对称的,只有它们位移的平均值被给出了。结果表明:这两种方法是相似的, 这证实了 PSFEM 的可靠性。I柴油机连杆加工工艺及夹具设计摘 要本设计是柴油机连杆加工工艺及夹具设计，连杆是柴油机至关重要的组成部分，它主要用来传递运动和力。连杆在复杂的外力作用下工作，很容易发生变形，这就需要连杆强度要高，质量要轻。本设计安排了柴油机连杆加工工艺，首先分析了连杆的加工现状，确定了两套加工工艺路线，择了加工的定位基准，确定重要加工表面采用的加工方法以及加工步骤。然后计算了两端面和小头孔的加工余量，并进行工序尺寸的计算，验算了加工余量。进行了切削用量，切削速度等的计算，绘制并填写了工艺卡。进行了磨结合面的磨床夹具的设计。对连杆的尺寸和形位要求进行分析，确定定位方案，选取了定位元件，进行定位误差的计算，确定了对刀元件，进行对刀尺寸的计算，计算了磨削力，确定夹紧力以及加紧方案，绘制了连杆零件图，磨床夹具体图，夹具装配图，以及夹具体三维图等。本次设计满足工作量，能够达到设计的标准要求。关键词：柴油机 ；连杆； 加工工艺； 夹具设计IIABSTRACTThe design of diesel engine connecting rod processing technology and fixture design .Connecting rod is an important part of diesel engine, is one of the important artifact transfer movement and force. The connecting rod works under the complicated external force, it is easy to deform, which requires high strength and light quality.This design arranges the diesel engine connecting rod processing craft, first analyzes the connecting rod processing actuality, establishes two sets of processing craft route, chooses the processing localization datum, determine the important machining surface adopts the processing method and the processing step. Then calculate the machining allowance of both ends and small head holes, and calculate the working procedure size, check the machining allowance. The calculation of cutting dosage, cutting speed, etc. is carried out and the process card is drawn.The grinding fixture design of the grinder-bonded surface is carried out. The dimension and shape of the connecting rod are analyzed, and the positioning scheme is determined. The positioning element is selected, the positioning error is calculated, the cutter element is calculated, the cutter size is calculated, the grinding force is determined, the clamping force is computed, the connecting rod parts drawing, the concrete drawing of the grinder clamp, the fixture assembly drawing, and the concrete 3d graph are drawn. This design meets the workload, can meet the design standard requirements.Keywords: Diesel engine ；connecting rod processing technology ；Machine tool fixtureIIII目 录 摘 要 .IABSTRACT.II1 绪论 .11.1 柴油机的介绍 .11.2 连杆机构的介绍 .21.3 连杆加工现状 .21.4 设计主要内容.32 柴油机连杆加工工艺设计 .52.1 连杆的技术要求 .52.2 连杆材料的选择 .62.3 工艺路线的安排 .62.4 连杆的加工工艺流程 .62.5 定位基准的选取 .72.6 加工余量的计算.72.7 加工方法及工序尺寸的计算 .8 2.8 切削用量的计算.102.9 典型工序尺寸的计算.113机床夹具的设计 .153.1 设计要求的分析 .153.2 总体方案的设计 .163.3 定位误差的分析.16 3.4 对刀装置的设计 .17 3.5 夹紧装置的选择及夹紧力的计算.184 环保分析.22 结 论 .23参 考 文 献 .24附录 1 .25附录 2 .28致谢 .32柴油机连杆加工工艺及夹具设计- 1 -1 绪论1.1 柴油机的介绍柴油机是一种提供动力的装置，柴油发动机的特点是扭矩大、经济性能好。它作为一种动力装置，目前在我国各行各样都有广泛的应用。如图 1.1 为柴油机发动机的结构图。图 1.1 柴油机发动机的结构图如图 1.1 所示的柴油机构造：气门摇臂、凸轮轴链轮、气门弹簧、喷油器、排气门、进气门、活塞、燃烧室、曲轴、连杆、曲轴链轮。柴油机由机体、燃油系统、曲柄连杆机构、冷却系统、电器系统、配气机、润滑系统等主要组成部分。柴油机的工作过程包括做功行程、压缩行程、进气行程、和排气行程四个冲程。柴油机连杆加工工艺及夹具设计- 2 -1.2 连杆机构的介绍连杆是柴油机重要的组成部分，它的作用是连接活塞和曲柄，气体做的功通过连杆传递给曲轴，使曲轴旋转，进而将往复直线运动变为曲轴的旋转运动，因此连杆的运动较为复杂。图 1.2 活塞杆连杆组由图 1.2 所示连杆是包括连杆衬套、连杆、连杆轴瓦、连杆螺栓、连杆盖、连杆螺母。连杆工作的环境比较复杂，所以连杆本身强度要高、质量要轻。为了保证连杆的精度，就必须要合理的安排工艺路线以及采用适当的夹具，为此提出柴油机连杆加工工艺及夹具设计的课题。1.3 连杆加工现状连杆主要加工的是大小头孔，结合面，两端面和螺栓孔，采用的主要的加工方法有：磨削，钻，镗。虽然连杆本身的加工并没有很大难度，但是连杆对形位精度要求较高，对加工要求较高，这给连杆的加工带来不小的困难。在加工工艺的方面，以往的工艺路线是将大小头孔的钻、镗分开，作为两道工序，分成两次来装夹，工艺改进后一次装夹来钻两孔，并采用互为基准原则加工，这样将工艺改进之后能够提高连杆大头孔小头孔中心距的尺寸精确度。为了保证小头孔的尺寸以及形位精度，一般将小头孔自己作为基准来加工。为了保证两孔的平行度，将工柴油机连杆加工工艺及夹具设计- 3 -艺改为先加工大头孔和小头孔，后磨端面，这样就避免了在钻孔时，破坏孔端面的平面度和平行度。在表面处理相结合的基础上，采用最新的剥离技术，是一种新的连杆盖面无屑断裂的组合工艺，采用传统的拉拔工艺，在完成螺栓断裂后工序断裂。选用涨断工艺加工后，连杆盖和连杆的切断面能够完全重合，这就很好地提高了连杆和连杆盖切断面的结合精度，所以二者的分离面不需要进行额外的磨削加工。在进行连杆与连杆盖装配时，也不需要在加入其他的定位，只用两枚螺栓拉紧就可以。然而，一般使用激光切断连杆断裂，方法有明显的缺点：激光不可见光，激光聚焦繁琐。激光加工的过程中，表面附近的头孔附近的断裂沟槽表面形成的熔渣粘附硬，镗削发生随后的精镗加工；当激光对焦不准确时,涨断时会产生爆口缺陷; 目前，上海大众和上海通用采用连杆涨断工艺。如图 1.3 为涨断加工：图 1.3 涨断加工在本设计中，采用连杆的小头孔和一个侧面作为主要基准面，另一个基准面则选用大头孔的一个侧面。这种选择可以保证大头孔和小头孔的中心距。这样就使各工序中的定位基准都是统一的，起来，减小了定位误差。在确定好定位面等以后，进行尺寸链的计算，确定出误差。1.4设计主要内容（1）柴油机连杆工作参数分析。连杆作复杂的平面运动，所以连杆必须具有足够的结构刚度和疲劳强度。柴油机连杆加工工艺及夹具设计- 4 -（2）柴油机连杆机械加工工艺过程设计。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螺栓孔定位面。（3）柴油机连杆机械加工工艺规程计，编写工
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