摘要
连杆是柴油机中的主要传动件之一，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。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。本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。
关键
ABSTRACT
The connecting rod is one of the main driving medium of diesel engine, it is connected to the piston and the crankshaft, it’s role is to the reciprocating piston movement into rotary movement of the crankshaft, and the of the force in the piston to the crankshaft to the output power. When working, the connecting rod not only support the pressure from the gas chamber, but also bear the vertical and horizontal inertia force. Therefore the connecting rod works in a complex environment .The main damage of the connecting rod is fatigue and excessive deformation . The working conditions of the connecting rod require it has higher strength and fatigue performance, and has enough rigidity and toughness. The precision of size, the precision of profile and the precision of position , of the connecting rod is demanded highly , and the rigidity of the connecting rod is not enough, easy to deform, so arranging the craft course, need to separate the each main and superficial thick finish machining process. Reduce the function of processing the surplus , cutting force and internal stress progressively , revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the part finally . This text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod.
Keyword: connecting rod ，deformation ，processing technology ，design of clamping device
目录
第一章 绪 论 7
第二章 连杆的结构分析和技术要求 8
2.1 连杆的结构分析 8
2.2 连杆的技术要求 9
第三章 连杆毛坯类型的选择和工艺路线的制订 10
3.1 连杆的材料和毛坯类型的选择 10
3.2 连杆工艺过程的安排 11
3.3 连杆的机械加工工艺过程分析 13
3.3.1 工艺过程的安排 13
3.3.2 定位基准的选择 14
3.3.3 确定合理的夹紧方案 15
3.3.4 各孔及面的加工 16
3.4 确定各工序的加工余量 17
3.4.1 确定大小头两平面加工尺寸 17
3.4.2 确定大头孔加工尺寸 17
3.4.3 小头孔各工序尺寸及其公差 18
3.5 计算50道工序工艺尺寸链 18
3.5.1 连杆盖上轴瓦锁口槽的计算 18
3.5.2 连杆盖上轴瓦锁口槽的计算 19
第四章 对工艺规程部分工序的说明 21
第五章 夹具设计和分析 23
5.1 扩大头孔的方法和要求 23
5.2 定位基准和夹紧方案 23
5.3 夹具的设计 24
5.4 夹具体设计 24
5.5 切削力及夹紧力的计算 26
5.5.1切削力的计算 26
5.5.2夹紧力的计算 27
5.6 夹具精度分析 28
第六章 全文总结 30
参考文献 31
致 谢 32
毕业设计小结 33
第一章绪 论
连杆是汽车与船舶等发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。 连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。
因此机械加工工艺对零件由设计到成品是至关重要的。机械制造加工工艺主要是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理性质，成为具有一定精度、粗糙度的零件。对于加工艺的编制主要是对其加工工序的确定对机械加工工艺规程的基本要求可以总结为质量、产生率和经济性三个方面。所以在对机械加工工艺过程、机械制造工艺过程、加工工艺的编制时应取其长，避其短。在编制工艺过程时应在保证零件质量的前提下，尽可能的降低生产成本。因此零件的质量、生产率和经济性应综合考虑。
第二章 连杆的结构分析和技术要求
2.1 连杆的结构分析
连杆是柴油机中的主要传动部件之一，它在柴油机中，把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。连杆在工作中承受着急剧变化的动载荷。连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起。连杆小头用活塞销与活塞连接。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。连杆的结构图如下图：
图（2—1）连杆结构图
在柴油机工作过程中，连杆受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用，连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的质量，以减小惯性力的作用。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。为了保证柴油机运转均衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大，因此，在连杆部件的大、小头两端设置了去不平衡质量的凸块，以便在称量后切除不平衡质量。连杆大、小头两端对称分布在连杆中截面的两侧。考虑到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等(基本尺寸相同)。在连杆小头的顶端设有油孔(或油槽)，发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头衬套与活塞销之间的摆动运动副。
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）连杆大小头平面的中心对称度；（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）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。
2.2 连杆的技术要求
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。连杆的具体技术要求如下：
1 大、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IT6，表面粗糙度Ra应不大于0.4μm；大头孔的圆柱度公差为0.012 mm，小头孔公差等级为IT8，表面粗糙度Ra应不大于3.2μm。小头压衬套的底孔的圆柱度公差为0.0025 mm，素线平行度公差为100：0.04mm。
2 大、小头孔中心距
大小头孔的中心距影响到发动机的效率，所以规定了比较高的要求：190±0.1mm。
3大、小头孔两端面粗糙度
连杆大、小头孔两端面间距离的基本尺寸相同，大小头两端面的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8μm。
4 螺栓孔的技术要求
连杆在工作过程中受到急剧的动载荷的作用。这一动载荷又传递到连杆体和连杆盖的两个螺栓及螺母上。因此除了对螺栓及螺母要提出高的技术要求外，对于安装这两个动力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。规定：螺栓孔按IT8级公差等级和表面粗糙度Ra应不大于6.3μm加工；两螺栓孔在大头孔剖分面的对称度公差为0.25 mm。
5 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0.025 mm。
第三章 连杆毛坯类型的选择和工艺路线的制订
3.1 连杆的材料和毛坯类型的选择
连杆是传递动力的主要运动件之一，在运动过程中连杆承受着复杂的力和力矩。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。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、40Cr、40CrMnB等等。
图（3—1）连杆毛坯图
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。本工艺中我们将采用连杆的材料是45号钢，毛坯采用模锻制造，整体锻造毛坯。毛坯锻造出来之后需进行热处理至223—262HB，在指定处检验硬度；连杆的毛坯图如图（3—1）。
3.2 连杆工艺过程的安排
由上述技术条件的分析可知，连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，但是连杆的刚性比较差，容易产生变形，这就给连杆的机械加工带来了很多困难，必须充分的重视。所以要选好连杆加工工艺过程，对于加工主要表面，按照“先基准后一般”的加工原则。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，次要的加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧面及连杆体和盖上的螺栓座面等。连杆机械加工路线是围绕主要加工表面来安排的。连杆加工路线按连杆的分合可以分为三个阶段：第一个阶段为连杆体和盖切开之前的加工；第二个阶段为连杆体和盖的切开加工；第三个阶段为连杆体和盖合装后的加工。连杆加工工艺过程方案如下表：
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