CA1092汽车连杆机械加工工艺规程及专用夹具设计【全套CAD图纸+word说明书】
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外文翻译 译文题目 一种自动化夹具设计方法 原稿题目 A 稿出处 2001)18:784 789 一种自动化夹具设计方法 塞西尔 美国，拉斯克鲁塞斯，新墨西哥州立大学，工业工程系，虚拟企业工程实验室（ 在这片论文里， 描述了一种新的计算机辅助夹具设计方法。对 于一个给定的工件，这种夹具设计方法包含了识别加紧表面和夹紧位置点。通过使用一种定位设计方法去夹紧和支撑工件，并且当机器正在运行的时候，可以根据刀具来正确定位工件。 该论文还给出了自动化夹具设计的详细步骤。 几何推理技术被用来确定可行的夹紧面和位置。要识别所完成工件和定位点就 还 需要一些输入量包括型的技术要求、特征。 关键词：夹紧；夹具设计 1. 动机和目标 夹具设计是连接设计与制造间的一项重要任务。自动化夹具设计和计算机辅助夹具设计开发（夹具 下一代制造系统成功实现目标的关键。在这片论文里， 讨论了一种夹 具设计的方法，这种方法有利于在目前环境下夹具设计的自动化。 夹具设计方法的研究已成为国内多家科研工作的重点。 作者：周在 1中对工件的稳定和总需求约束了双重标准，突出重点的工作。在夹具设计中广泛的运用了人工智能（ 及专家系统。部分 型几何信息也被用于夹具设计。4描述了一个基于规则的专家系统，以确定回转体零件的定位和夹紧。夹紧机制同时用于执行定位和夹紧功能。 其他研究者（如 ， 5,6）分析了切削力钻井机械和建筑模型及其他金属切削加工。 康有为等在 2中定义了装配约束 建模的模块化与夹具元件之间的空间关系。一些研究人员采用模块化夹具设计原则，用以生成 2,7 另一些夹具设计工作者已经报告了 1,3,9,12可以在 21,24中找到夹具设计相关的大量的审查工作。 在第二节中，对夹具设计任务中各种步骤进行了概述。在 第 3 节和第四节中描述了工件的加工过程，要夹紧工件表面，否则将面临工件的全面自动测定。 第5 节讨论了对工件的夹紧点的测定。 2. 夹具设计的整体方法 在本节中，描述了整体夹紧的设计方法。 通常对较理想的位置的那一部分进行夹紧，并减低切削力的影响。 夹紧的位置和 夹具设计中定位的位置是高度相关的。 通常，夹紧和定位可以通过同样的方法来完成。 但是，不明白这两个是夹具设计中不同的方面，可能导致夹具设计的失败。多数人的在规划过程中首先解决定位问题， 这样可以使开发的定位与设计的定位相契合。 不过，整体定位及设计方法不在本文讨论范文内。 除了零件的设计（ 为此夹具设计有待开发 ），公差规格，过程序列，定位点和设计等因素外，还应投入 型到夹具设计方法中。这样的夹具可以夹紧并支撑定位器。指导使用的主要内容应尽量不抵制切割或加工过程和中所涉及的操作。相反，应定位夹具，使切削力在正确的 方向，这将有助于保持在一个特定的部分加工操作安全。通过引导对定位器的切割力量，部分（或工件）被固定，固定定位点，因此不能移动的定位器。 在这里讨论的夹具的设计方法必须在整体夹具设计方法的范围内。在此之前进行定位器 /支撑和夹具设计的初步阶段，涉及到的分析和识别的功能、相关的公差和其他规范是必要的。 根据初步的评估和测定，定位 /支撑设计与夹具设计结果的在此基础上可以同时进行。 本文对所描述夹具设计的方法讨论基于定位器/支撑设计与先前已经确定的假设（包括适当的定位和支持测定一个工件的定位，以及识别和夹具，如 V 元素的支 持面块，基础板，定位销等）。 （ 1） 夹具设计的输入 输入包括对特定产品的设计翼边模型，公差信息，提取的特征，过程顺序和部分在给定的每一个设计的相关特性的加工方向，面向的位置和定位装置，以及加工过程中的各种工序，须出示每个相应的功能。 （ 2）夹具设计的方法 图一是自动化夹具设计主要步骤总结图。 对这些步骤概述如下： 第 1 步：设置配置清单以及相关的 进程 _功能 条目。 第 2 步： 确定方向和夹紧力。 输入必要的加工方向向量 面对 支持力，并确定法向量。 如果加工方向向下（对应的方向向量 0， 0， ，和面的支持向量平行于加工方向，那么， 夹紧力方向平行向下加工方向 0， 0， 如果必需要侧面夹紧并没有可夹紧的地方，那么在其中放置一个夹具夹紧下调，然后边钳方向计算如下。让 助常规的向量代替次要的和三级定位孔。然后，使用夹紧机构夹紧一个方向，例如， 平行于这两个法向量，即，正常向量应分别与每块表面的 量平行。侧面夹紧面应该是一对分别平行于面 平面孔。 第三步：从列表中选出最大有效加工力 。这样能够有效的平衡各加工力。 第四步：利用计算出的最高有效加工力，才能确定用来支撑工件加工的面积的夹具尺寸（例如，一个带夹子可以作为一个夹紧机构使用）。 第五步：确定给定工件的夹紧面。这一步在第 4 步中所述过。 第六步： 该夹具的夹紧面的实际位置自动在第 5 节中确定。考虑接下来的步骤并返回第一步。 3. 判断夹具尺寸 在这项工作中所用到的夹具都来自一个系列。夹具的原理与图二相同。在这一节里，描述了一个自动化夹具。 锁模力所需的有关螺杆的螺纹装置大小或保存到位钳。 夹紧力平衡加工工件使工件保持恰当的位置。 让锁模力为 W 和 螺杆直径为 D。 各种螺丝夹紧力大小，可以按以下方式确定：最初，极限拉伸强度（抗拉强度）和该夹具的材料（供应情况而定）可以从数据检索库检索。各种材料有不同的拉伸强度。该夹具材料的选择，也可直接采用启发式规则进行。例如，如果部分材料是低碳钢，那么钳材料可低碳钢或机器钢。为了确定设计应力，抗拉强度值应除以安全系数（如 4 或 5）。 根区的螺丝格 一个螺丝钳）可以被确定： 锁模力 /设计应力 。随后，螺栓截面全面积可以计算为等于 格 （ 65）， （因为螺丝的地方可能会发生根切面积约为 65螺栓的总面积） 。螺钉 的直径 D 可以被确定等同于（ 4）。另一项涉及可用于方程有关的宽度 B，高度 H 和跨度的钳 L 的螺丝直径为 D（ B， H 和 L 可以为不同的值计算 D）： 4/3 . 4. 判断夹紧表面 确定夹具经常出现的相关参数包括了产品的 型，提取的特征信息，特征尺寸，定位面和定位器的选择。考虑所有潜在的加紧面，如图 3。 最关键的是夹紧表面不应重叠或与该面相交，如图 4 所示。夹紧面积是与工件表面（或触的是一个二维轮廓线段组成的（见图 6）。 利用线段相交测试，可以测定在给定的光子晶体光纤的任何范围内是否可能有接触面夹紧面重叠。 夹紧面的确定可以如下所示： 第 1 步：鉴别平行于二级和三级定位面（ 分别到 远的距离的面。如下所示：（一）鉴别面 面 行 行（二）在 列出面对 面。 （三）通过检查所有 面对 面，确定的面对 面是到 别最远的面，并舍弃所有其他 第 2 步： 鉴别平行面的位置， 除了不相邻的附加面。 最好是选择一个不与其他定位面垂直相邻的面。这一步如下所示： (a) 考虑 表中的 ，获得与每个 垂直或相邻的面然后，在表中插入每个 。 (b) 检查每个 ，并执行以下测试：如果 相邻、垂直于 后从列表中舍弃它并插入 表中。 第 3 步 :确定加紧面都在有效的加紧面上，如下所述夹紧面： 例 1:如果没有条目在列表 ，就使用 的面并继续执行步骤 4。如果任何面发现，垂直于第二，第三位置的面孔 将要面临的是 下次选择可行的夹具。在这种情况下，唯一剩下的选择是重新审视在列表 面。 例 2：如果列表中 目数为 1 时，可行夹紧面为 法向量垂直相邻的相应轴是夹紧轴。 例 3： 如果在列表 数大于 1，确定最大的 紧面再进行步骤 4。 例 4： :夹紧力的方向可以是 1， 0， 0或 0， 1， 0，可以夹紧 的中心位置。 在其他几何位置可确定使用零件几何形状和拓扑信息，这在下一节中描述。 5. 判断夹紧表面上的夹紧点 确定夹紧面后，必须确定实际夹紧位置。输入夹具侧面积，沿着 x， Y， Z和 潜在的夹紧面 向。 容下使用 何获得夹具侧面积： 第一步是确定一个箱体的大小，这是用来测试它是否包含在它里面的任何部分。 相交测试也可以在前面介绍的方法使用。 如果相交测试返回一个负的结果，那么有部分箱体与夹具相交，如图 4 所示。 如果相交测试返回一个正的结果，可以执行下列步骤： 1 划分成更小的矩形大小条（ 1 W）夹框轮廓 (图 5 和图 6)。 2 执行指定与功能配置文件出现在 的零件设计的相交测试。 3 没有功能相交的条形区域，都是可行夹紧区域。如果有一个以上的长方形候选 面， 矩形配置文件，向中沿轴夹紧 点的是夹紧配置文件（夹点）。 如果没有发现配置文件，夹具宽度可减少一半，夹具数可以增加两个。使用这些修改过的夹具尺寸，执行前面描述的特征相交测试。如果此测试也失败了，那么可以用相邻的面作为夹紧面用于执行端夹紧。这面可以重复进行 功能相交测试。 : 输入需要的二维轮廓 用下列方法可以自动确定该配置文件的交集。每一个输入的资料组成一个封闭环。此配置文件测试的步骤如下： (考虑 段中的 L（ i， 1）和 段中的 L（ 2， j）。 (采用 L（ i， 1）线段和 L（ 2， j）线段的相交段。如果边缘相交测试返回一个正值，那么特征面和潜在面相交。如果它返回一个负值，继续执行步骤 3。 （ 复与步骤（ 同的部分或者缓慢走过其余 的 ()段直到的 (j 1) j n1段。 (其余部分边和 的 重复（ （ 骤。 如果特征面与夹紧面重复，线相交测试将决定该事件。相交的边可以进行自动检测两个面是否相互交叉。输入所需的边 接 (和 (和接 (和 (。 方程的可表示为： F(x,y) =0 (1) H(x,y) =0 (2) . 第一步：使用等式（ 1）计算 (用 取代 3;计算(用 取代 4。 第二步：如果 4都与 0不相等，但 4结果相同（ 2在相同的一边），则边 34不相交。如果这样不满足条件，那么进行第三步。 第三步：使用等式（ 2）计算 (接着，计算 (进行第四步。 第四步：如果 2都不等于 0，且 2的结果相同，那么把 2放在相同的一边并输入不相交。如果，这个也不满足条件，那么进行第五步。 第五步：给定相交线段。 这样就完成了测试。考虑如图 7 所示的 一部分样品。将要生产一个盲孔。起初，完成定位设计。 定位器的（或主要定位器）是一个基盘（放在 ）和二级和三级定位器面临 应到定位面 第 4 节中讨论）。 一个辅助定位器也被使用，这是一个 V 型块（对 辅助定位），如图 8 所示。 在前面讨论的夹具设计方法中所述的步骤的基础上，候选面孔（这是平行的，并在从 遥远的距离）是面对 。 没有面孔，这是平行到定位面，但他们不相邻。在这种情况下使用的优先权规则（如步骤 3 第 4 步讨论），剩余的候选面面对的是 。夹具方向向下的 V 型块径向定位器和其他与对工件夹紧底面提供所需位置。 根据第五步选择夹具的位置。如果没有功能发生在面 ，那么也没有必要进行相交测试确定夹具优美加紧。 夹具位置应远离 V 型定位器（这是辅助定位位置）的夹紧面毗邻辅助定位面（这确保了更好的快速夹紧）。最终位置和夹具的设计如图 8 所示。 本文讨论的方法，毫不逊色于其他夹具设计文献中讨论的方法。本文所讨论的方法的独特性是零件的夹紧面的几何形状，拓扑和功能发生了被加工为基础的系统鉴定。 其他方法都没有利用了定位器的位置，该方法使用定位器在对持有一级，二级和三级定位器加 工的工件。这种方法的另一个好处是在可行的候选面上确定在面上用夹具面交点测试（如前所述），并迅速和有效地确定潜在的下游过程中可能出现问题，夹紧和加工的功能检测。 6. 总结 在这篇论文中，对在一个夹具设计方法的总体框架内进行了夹具设计方面的讨论。 设计定位器，规范零件设计，和其他相关被用来确定夹紧面和夹紧方向。并讨论了各种自动化步骤。 2001) 18:784789 2001 an in of on a be in a to to AD is an is an of to of In a in of of 1 on of of as in 2,3. a to a to is to . 8003, et 5,6) et 2to to 2,711. 1,3,9,1223. An of be 21,24, in of to a , of or on a of on a is to to of in be to of in a is of of to be to is to is to to a be in in a By 85or is so be of a of is on of in is on of on as as of of of in to in of 1. An of . Ui in 20841 . of .,of 0, 0, 1), of is to of is to 0, 0, 1. If is no at to a a is sv tv be of by a as a be to of of in be to sv be a of to sv . i = 1,.,n). E be . of E, of to be to 1. be a as a . on a be as . of on is in an as U(i + 1) to of to of to as A is on as of 2). In of a is is to of in to be d. of be in of of on a of if is be . 2. or To TS be by a ). 1 of a be S. A be as 65%)(of 5% of of d be by A ). be , of to d (B, H, be of d): 4/3 of to AD of on a CF as 3. be is on as is in is a 2D of 6). By it be of on of be as 3. 4. . to at is as a) is to is to b) in c) By . is to to It is a to a be a) in CF to in b) f is to it CF it in . on as a). If no in in CF to . If to to be is to in b). If of in , is of is c). If of in is ,to . on of is + )1, 0, 0 (+ ) 0, 1, 0, of of be is 875. of of a on be x,y, z, F. as in g) F as is to a is it be If a no as 4. If a be . 1 w) ( )on F 6. of no If is of F is If no i be be by of to on If to CF be as be D 1 2. of be i of a of in as a (i,1) 1 (2, j)(i,1) (2, j), of be If a If it a to .(or ) (j+1) j = n1 2.(12, . .,in of be to 12 34 12 be (x,y) = 0 (1)34 (x,y) = 0 (2). q. (1) F(by y3 x y F(by x4 y4 x . If r3 is , r4 is , of r3 r4 (r1 on 12 34 do is 3) is . q. (2), H( G(to . If r1 is to r2 is to of r1 r2 , r2 . 7. to do if is to . do 7. be a or is f6 to An is is a f3 8. on in 8. at no to to in as in ), is is of is on . As no is no of be is as is in in of is of on of to be of to of of on of of in a in to Y. C. V. . “A of 111(4), 299306, Y. Y. . “fixtureassem学本科学生毕业设计 （论文） 中文摘要 I 本科学生毕业设计（论文） 车连杆机械加工工艺规程及专用夹具设计 学 生： 学 号： 指导教师： 专 业： 机械工程学院 二 O 年 六 月 学本科学生毕业设计 （论文） 中文摘要 要 该文首先进行了连杆的零件分析，通过对参考文献进行的分析与研究，阐述了工艺、和制造技术等的相关内容；在技术路线中，论述连杆工艺的加工工艺，加工顺序的安排。为毕业设计写作建立了进度表，为以后的设计工作提供了一个指导。最后，给出了一些参考文献，可以用来查阅相关的资料，给自己的设计带来方便。 该设计根据所给的连 杆的零件图、技术要求和加工批量及设备、设计出适合于该连杆的加工工艺和端面铣夹具。为了实现大批量生产，机床按连杆的机械加工工艺过程连续排列，且多为专用机床。毛坯由模锻获得，采用连杆体和连杆盖合锻，提高了材料的利用率，有利于组织和生产管理。加工时装夹也比较方便，论文还根据零件特征设计了专用夹具。整个设计的指导思想是“简便、高效、经济”地生产出符合要求的产品。 关键词： 连杆，加工工艺，专用夹具学本科学生毕业设计 （论文） of In a we be to to to a In to to of a by be is to is of to to of 学本科学生毕业设计 （论文） 目录 录 中文 摘要 . . 绪论 . 1 床夹具的现状 . 5 代机床夹具的发展方向 . 6 题的提出 . 6 本概念和理论基础 . 7 . 7 . 7 2 连杆的加工工艺设计 . 8 杆的功用与结构分析 . 8 杆的工艺特点 . 8 . 9 杆的主要技术要求 . 9 杆的材料与毛坯 . 10 杆的加工工艺过程 . 11 . 12 . 12 . 13 算工序及公差 . 13 个加工数据的计算 . 15 3 夹具设计 . 24 削面夹具设计 . 24 . 24 . 24 大头孔夹具设计 . 26 . 26 . 26 4 件对夹具三维 图的设计 . 29 5 结论 . 33 学本科学生毕业设计 （论文） 目录 V 参 考 文 献 . 30 致谢 . 31 附录 A：连杆体加工工艺过程 . 32 附录 B：连杆盖的加工工艺过程 . 37 附录 C：连杆总成加工工艺过程 . 39 学本科学生毕业设计 （论文） 1 绪论 1 学本科学生毕业设计 （论文） 1 绪论 2 学本科学生毕业设计 （论文） 1 绪论 3 学本科学生毕业设计 （论文） 1 绪论 4 学本科学生毕业设计 （论文） 1 绪论 5 1 绪论 一件产品能否制造出来，制造出来的产品质量如何，产品性能达到什么水准，外观造型怎么样，使用起来是否方便等等。都与工艺信息息息相关。工艺是生产中最活跃的因素，既是构思和想法，又是实在的方法和手段。工艺设计是生产加工中的核心内容之一。与此联系，一个企业的产品是否具有竞争力，在很大程度上也取决与产品工艺是否精湛，制造技术是否精良。 材料、设备、工艺是企业生产的基本要素，是反映技术水平的主要标志。其中，工艺技术是诸要素中的核心。工艺技术决定了产品的加工路线、零件的加工方法，从而决定了采用什么 样的设备及工装。 零件在工艺规程制定以后，就要按工艺规程顺序进行加工。加工中除了要机床、刀具、量具之外，大批量生产时还要用机床夹具。它们是机床和工件之间的联、联接装置。使工件相对与机车或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏直接影响工件加工表面的位置精度。 夹具最早出现在 18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 床夹具的现状 国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换 代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 34年就要更新 5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（ 新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； 能装夹 一组具有相似性特征的工件； 能适用于精密加工的高精度机床夹具； 能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； 提高机床夹具的标准化程度。 学本科学生毕业设计 （论文） 1 绪论 6 代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。 （ 1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。 目前我国已有夹具零件及部件的国家标准： 214891以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 （ 2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达 用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5 m。 （ 3）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见 的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为 9000r/而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。 （ 4）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺 可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。 题的提出 设计的依据：连杆体的零件图、连杆盖的零件图、连杆总成图、大批量生产。机床多为专用机床。 设计的要求：设计该连杆的加工工艺及端面粗铣夹具设计。 学本科学生毕业设计 （论文） 1 绪论 7 本概念和理论基 础 工工艺 加工工艺 是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。 床的夹具应满足的要求 机床夹具应满足的基本要求包括下面几个方面： 保证加工精度 这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案。夹具制造的技术要求，定位误差的分析和计算。 夹具的总体方案应与生产纲领相适应 在大批量生产时，尽量采用快速、高速的定位夹紧机构和动力装置。提高自动化程度，符合生产结构要求。 安全方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置，要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。 排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工作的位置精度，切屑热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此，夹具设计中要给予排屑问题的重视。 机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，要方便制造、检 验，调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。 大学本科学生毕业设计 （论文） 2 连杆的加工工艺设计 8 2 连杆的加工工艺设计 杆的功用与结构分析 连杆是发动机的五大件之一，是发动机重要的安全件。其大头孔与曲轴连接，小头孔通过活塞削与活塞连接，其作用是将活塞的气体压力传给曲轴，又受曲轴驱动而带动活塞压缩汽缸中的气体。连杆受的是冲击动载荷，因此要求连杆质量小、强度高。连杆杆身是工字型截面，而且从大头到小头逐步变小。连杆的质量直接影响发动机的使用性能和安全性能。从结构上看连杆并不复杂，但连杆属于典型的不规则件且精度要求高， 所以加工工艺比较复杂：磨削、钻、铰、镗、铣、衍磨等多种加工方法。 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，一半为连杆盖，另一半与杆身为一体，通过连杆螺栓连接起来。连杆大头孔内分别装有轴瓦。由于连杆与连杆盖的结合面是与大、小头孔轴线所在平面垂直，故称为直剖式连杆。 杆的工艺特点 连杆体和盖厚度一样，改善了加工工艺性。盖两端面精度产品要求不高，可一次加工而成。由于加工面小，冷却条件好，使加工振动和磨削烧伤不易产生。连杆杆和盖装配后不存在端面不一致的问 题，故连杆两端面的精磨不需要在装配后进行，可在螺栓孔加工之前。螺栓孔、轴瓦对端面的位置精度可由加工精度直接保证，而不会受精磨加工精度的影响。 连杆小头两端面由斜面和一段窄平面组成。这种楔形结构的设计可增大其承压面积，以提高活塞的强度和刚性。 在加工方面，与一般连杆相比，增加了斜面加工和小头孔两斜面上倒角工序；用提高零件定位及压头导向精度来避免衬套压偏现象的发生，但却增加了压衬套工序加工的难度。 带止口 平 结合面。连杆结合面结构种类较多，有 平切口和斜切口，还有键槽形、锯齿形和带止口的。该连杆为带止口 平 结合面 。 大学本科学生毕业设计 （论文） 2 连杆的加工工艺设计 9 粗基准的正确选择和初定位夹具的合理设计是加工工艺中至关重要的问题。在 粗铣 连杆大小头 端面 定位面时，采用连杆的 工艺凸台 粗基准定位方式。这样保证了大小头孔和盖上各加工面加工余量均匀，保证了连杆大头称重去重均匀，保证了零件总成最终形状及位置。 精加工基准采用了无间隙定位方法，在产品设计出定位基准面。在连杆杆和总成的加工中，采用杆端面、小头顶面和侧面、大头侧面的加工定位方式；在螺栓孔至止口斜结合面加工工序的连杆盖加工中，采用 了以其端面、螺栓两座面、一螺栓座面的侧面的加工定位方法。这种重复定位精度高且稳定可靠的定位、夹紧方法，可使零件变形小，操作方便，能通用于从粗加工到精加工中的各道工序。由于定位基准统一，使各工序中定位点的大小及位置也保持相同。这些都为稳定工艺、保证加工精度提供了良好的条件。 杆的主要技术要求 连杆技术条件是根据其功用和工作制定的，从连杆零件简图可以看出，连杆的大、小头孔为连杆的装配基准，因此技术条件各项精度指标以大小头孔为基准确定的。今将连杆的装配精度和主要技术要求列于表 1 连杆的主要技 术要求 表 1术要求项目 具体要求或数字 满足的主要性能 大、小孔精度 尺寸公差等级为 证与轴瓦的良好配合 两孔中心距 缸的压缩比 两孔轴线在两个相互垂直方向上的自由度 在连杆大、小头孔所在的平面内的平行度为（ 100，在垂直连杆大、小头孔轴线所在的平面内的平行度为（ 100 使气缸壁磨损均匀和使曲轴颈边缘减少磨损 大学本科学生毕业设计 （论文） 2 连杆的加工工艺设计 10 大小孔两端面对其轴线的垂直度 100： 少曲轴边缘磨损 两螺孔（定位孔）的位置精度 在两个垂直方向上的平行度为（ 100 保证正常承载能力和大小孔轴瓦与轴颈的良好配合 连杆组内各连杆的质量差 2% 保证运转平稳 杆的材料与毛坯 连杆的材料为 45 钢。 45钢为中碳钢，因钢中珠光体含量多，其强度和硬度较高，淬火后的硬度可显著增加。它不仅强度、硬度较高，其兼有较好的塑性和韧性，既综合性能优良。 因钢制连杆都是用模锻制造毛坯。连杆毛坯的锻造工艺方案有两种：其一是将连杆体和连杆盖分开锻造；其二是将连杆体和连杆盖整体锻造。 整体锻造或分开 锻造的选择取决于锻造设备的能力，整体锻造需要有较大的锻造设备。从锻造后的材料组织来看：分开锻造的连杆盖金属纤维是连续的（图1 1a） ,因此具有较高的强度；而整体锻造的连杆，铣切后连杆盖的金属纤维是断裂的（图 1 1b） ,因而削弱了强度。整体锻造要增加切开连杆的工序，但整体锻造可以提高材料的利用率，减少结合面的加工余量，加工时装夹也较方便。整体锻造只需要一套锻模，一次便可锻成，也有利于组织和生产管理，尤其是整体精锻连杆盖的应用。故一般只要不受连杆盖形状和锻造设备的限制，均尽可能采用连杆的整体锻造供应。 图 1 大学本科学生毕业设计 （论文） 2 连杆的加工工艺设计 11 杆的加工工艺过程 图 1 1其连杆体的零件简图，这两个零件用螺栓联接，用定位套定位，连杆的生产属于大批量生产，采用流水线加工，机床按连杆的机械加工工艺过程连续排列，设备多为专用机床。 图 1图 1 大学本科学生毕业设计 （论文） 2 连杆的加工工艺设计 12 位基准的选择 在连杆机械加工工艺过程中，大部分工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作为主要基面，并用大头处指定一侧的外表面作为另一基面。这是由于：端面的面积大 ，定位比较稳定，用小头孔定位可直接控制大、小头孔的中心距。这样就使各工序中的定位基准统一起来，减少了定位误差。 与夹具的定位元件接触（在设计夹具时亦作相应的考虑）。在精镗小头孔（及精镗小头衬套孔）时，也用小头孔（及衬套孔）作为基面，这时将定位销做成活动的称“假销”。当连杆用小头孔（及衬套孔）定位夹紧后，再从小头孔中抽出假销进行加工。 为了不断改善基面的精度，基面的加工与主要表面的加工要适当配合：即在粗加工大、小头孔前，粗磨端面，在精镗大、小头孔前，精磨端面。 由于用小头孔和大头孔外侧面作基面，所以这些表面的 加工安排得比较早。在小头孔作为定位基面前的加工工序是钻孔、扩孔和铰孔，这些工序对于铰后的孔与端面的垂直度不易保证，有时会影响到后续工序的加工精度。 在第一道工序中，工件的各个表面都是毛坯表面，定位和夹紧的条件都较差，而加工余量和切削力都较大，如果再遇上工件本身的刚性差，则对加工精度会有很大影响。因此，第一道工序的定位和夹紧方法的选择，对于整个工艺过程的加工精度常有深远的影响。连杆的加工就是如此，在连杆加工工艺路线中，在精加工主要表面开始前，先粗铣两个端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此，粗铣就是关键工 序。在粗铣中工件如何定位呢？一个方法是以毛坯端面定位，在侧面和端部夹紧，粗铣一个端面后，翻身以铣好的面定位，铣另一个毛坯面。但是由于毛坯面不平整，连杆的刚性差，定位夹紧时工件可能变形，粗铣后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢复变形，影响后续工序的定位精度。另一方面是以连杆的大头外形及连杆身的对称面定位。这种定位方法使工件在夹紧时的变形较小，同时可以铣工件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度较好的平面。同时，由于是以对称面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比较小 。 工阶段的划分和加工顺序的安 排 由于连杆体本身的刚度差，切削是应产生残余应力，易产生变形。故此，在安排工艺过程时，把各主要表面的粗、精加工工序分开。这样，粗加工产生的变形就可以在半精加工中得到修正，半精加工中产生的变形可以在精加工中得到修正，最后达到零件的技术要求。 在工序安排上先加工定位基准，然后再加工孔，符合先孔后面的机械加工工序的安排原则。 大学本科学生毕业设计 （论文） 2 连杆的加工工艺设计 13 连杆的工艺过程分析为一下三个阶段 粗加工阶段 粗加工阶段也是连杆体和连杆盖合并前的加工阶段，基准面的加工，包括辅助基准面的加工，准备连杆体及盖合所进行 的加工，如两者对口面的拉、磨等。 半精加工阶段 半精加工阶段也是连杆体和连杆盖合并后的加工阶段，如精磨两平面，半精镗大头孔及倒角等。总之，是为精加工大、小头孔做准备的阶段。 精加工阶段 精加工阶段主要是最终保证连杆主要表面 大、小头孔全部达到图样要求的阶段，如衍磨大头孔、精镗小头孔活塞轴承孔等。 要表面的加工 两端面的加工 连杆的两端面是连杆加工过程中主要的定位基准，而且在许多的工序中使用 ，所以应先加工它，且随着工艺过程的进行要逐渐精化，以提高定位精度。大批量生产中，连杆两端面多采用磨削加工。 大、小头孔的加工 连杆大、小头孔的加工是连杆加工过程关键的工序，尤其是大头孔的加工是连杆各部位加工中要求最高的部位，直接影响连杆成品的质量。 先加工小头孔，后加工大头孔，合装后再同时精加工大、小头孔，坐化光整加工大、小头孔。 小头孔直径小，锻坯上不锻出预孔，所以小头孔首道工序为钻削加工，加工方案为锪平端面 扩中心孔 钻 扩 孔口倒角 精镗。 大 头孔直径大，在锻坯前锻出预孔，所以大头孔首道工序是精镗。大头孔加工方案为粗镗 半精镗 孔口倒角 精镗。 在大、小头孔的加工中，镗孔是保证精度的主要方法，因为镗孔能够修正毛坯和上道工序的造成的孔的歪斜，易于保证孔与其他孔或平面的位置精度。虽然镗杆尺寸受孔径大小的限制，但连杆的孔径不是太小，且空深与孔径比在一左右，这个范围镗孔工艺性最好，镗杆悬伸短，刚性好。 大、小头孔的精镗在专用的双轴镗床同时进行。大、小头孔的光整加工是保证的尺寸、形状精度和表面粗糙度不可缺少的加工工序，采用衍磨机床加工。 定各工序的加工余量，计算工序及公差 确定加工余量 用查表法确定机械加工余量： 大学本科学生毕业设计 （论文） 2 连杆的加工工艺设计 14 （根据机械加工工艺手册第一卷 表 25 表 26 表 27） 1）平面加工的工序余量（ 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 43 铣 ) 40( ) 铣 ) ) 磨 ) ) 磨 ) 38( ) 连杆两端面总的加工余量为： A 总 = 21 ni =（ A 粗铣 +A 精铣 +A 粗磨 +A 精磨 ） 2 =（ 2 = ） 连杆铸造出来的总的厚度为 H=38+ 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 2 29 表 2 34） 大头孔各工序尺寸及其公差（铸造出来的大头孔为 55 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 (6 (6 镗 (8 (8 精镗 1 )(11 65 65 )(11 次粗镗 2 )(12 64 64 )(12 次粗镗 2 )(12 62 62 )(12 大学本科学生毕业设计 （论文） 2 连杆的加工工艺设计 15 扩孔 5 60 59 )1( 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 2 29表 2 30） 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 (8 ( (9 ( 9 )(10 ( 钻至 20 20 各个加工数据的计算 铣连杆大小头平面 选用 根据机械制造工艺设计手册表 81 选取数据 铣刀直径 D = 100 切削速度 m/s 切削宽度 60 铣刀齿数 Z = 6 切削深度 3 主轴转速 n = 1000v/ D = 475 r/据表 按机床选取 n = 500 /实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 粗磨大小头平面 选用 根据机械制造工艺设计手册表 170 选取数据 砂轮直径 D = 40 磨削速度 V = m/s 切削深度 0.3 mm/r Z = 8 则主轴转速 n = 1000v/ D = 158.8 r/据表 按机床选取 n = 100 r/实际磨削速度 V = 1000 60） = m/s 加工小头孔 大学本科学生毕业设计 （论文） 2 连杆的加工工艺设计 16 1)钻小头孔 选用钻床 根据机械制造工艺设计手册表 38(41)选取数据 钻头直径 D = 20 切削速度 V = 削深度 10 进给量 f = mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ D = 945 r/据表 按机床选取 n = 1000 r/实际钻削速度 V = 1000 60） = m/s 2） 扩小头孔 选用钻床 据机械制造工艺设计手册表 53 选取 数据 扩刀直径 D = 30 切削速度 V = m/s 切削深度 1.5 进给量 f = 0.8 mm/r 则主轴转速 n =1000v/ D = 203 r/据表 按机床选取 n = 250 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 3） 铰小头孔 选用钻床 据机械制造工艺设计手册表 81 选取数据 铰 刀直径 D = 30 切削速度 V = m/s 切削深度 进给量 f = 0.8 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ D = 140 r/据表 按机床选取 n = 200 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 铣大头两侧面 选用铣床 据机械制造工艺设计手册表 77(88)选取数据 铣刀直径 D = 20 切削速度 V = m/s 铣刀齿数 Z = 3 切削深度 4 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ D = 611 r/据表 按机床选取 n=750 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 扩大头孔 选用钻床床 刀具 :扩孔钻 大学本科学生毕业设计 （论文） 2 连杆的加工工艺设计 17 根据机械制造工艺设计手册表 54 选取数据 扩孔钻直径 D = 60 切削速度 V = m/s 进给量 f = mm/r 切削深度 3.0 走刀次数 I = 1 则主轴转速 n = 1000v/ D=410 r/据表 按机床选取 n=400 r/实际切削速度 V= 1000 60） =m/s 铣开连杆体和盖 选用铣床 据机械制造工艺设计手册表 79(90)选取数据 铣刀直径 D = 63 切削速度 V = m/s 切削宽度 3 铣刀齿数 Z = 24 切削深度 2 mm/r d = 40 主轴转速 n = 1000v/ D = 103 r/据表 按机床选取 n=750 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 加工连杆体 1)粗铣连杆体结合面 选用铣床 据机械制造工艺设计手册表 74（ 84）选取数据 铣刀直径 D = 75 切削速度 V = m/s 切削宽度 0.5 铣刀齿数 Z = 8 切削深度 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ D = 89 r/据表 按机床选取 n = 750 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 2） 精铣连杆体结合面 选用铣床 据机械制造工艺设计手册表 84 选取数据 铣刀直径 D = 75 切削速度 V = m/s 铣刀齿数 Z = 8 切削深度 2 mm .7 mm/r 切削宽度 .5 主轴转速 n = 1000v/ D =107 r/据表 按机床选取 n = 750 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 大学本科学生毕业设计 （论文） 2 连杆的加工工艺设计 18 3） 粗锪连杆两螺栓底面 选用钻床 据机械制造工艺设计手册表 67 选取数据 锪刀直径 D = 28 切削速度 V = 0.2 m/s 锪刀齿数 Z = 6 切削深度 3 进给量 f = mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ D = 50.9 r/据表 按机床选取 n = 750 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 4） 铣轴瓦锁口槽 选用铣床 据机械制造工 艺设计手册表 90 选取数据 铣刀直径 D = 63 切削速度 V = m/s 铣刀齿数 Z = 24 切削深度 2 切削宽度 0.5 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ D = 94 r/据表 按机床选取 n=100 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 5） 精铣螺栓座面 选用铣床 据机械制造工艺设计手册表 90 选取数据 铣刀直径 D = 63 切削速度 V = m/s 铣刀齿数 Z = 24 切削深度 2 切削宽度 5 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ D = 142 r/据表 按机床选取 n = 150 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 6） 精磨结合面 选用磨床 据机械制造工艺设计手册表
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