机械制造技术课程设计-柴油机连杆零件的工艺及钻小头油孔夹具设计.doc

柴油机连杆零件的工艺及钻小头油孔夹 具设计 学生姓名学生姓名： 学号学号 系系 部：部： 机械工程系 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化 指导教师：指导教师： 二零一四年六月 柴油机连杆零件的工艺及钻小头油孔夹具设计柴油机连杆零件的工艺及钻小头油孔夹具设计 摘要：摘要：连杆是柴油机的主要传动件之一，本设计主要编制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。 关键词关键词: : 连杆，加工工艺，夹具设计 全套图纸加扣 3012250582 Design and Movement Simulation of diesel engine connecting rod parts Abstract: The connecting rod is one of the main driving medium of diesel engine, this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod. 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 . Keywords: Connecting rod,Processing technology,Fixture Design I 目目 录录 1 前言. 1 1.1 连杆的结构特点 .1 1.2 连杆生产的工艺方法 .2 2 柴油机连杆加工工艺规程.3 2.1 连杆的技术要求.3 2.1.1 大、小头孔的尺寸精度、形状精度.3 2.1.2 大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度.4 2.1.3 大、小头孔中心距.4 2.1.4 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度.4 2.1.5 大、小头孔两端面的技术要求.4 2.1.6 螺栓孔的技术要求 .4 2.1.7 对口面的技术要求 .5 2.2 连杆的材料和毛坯锻造技术 .5 2.3 工艺过程设计.6 2.3.1 连杆加工的主要问题和工艺措施 .6 2.3.2 基准的选择 .7 2.3.3 合理的加紧 .7 2.3.4 制定工艺路线 .8 2.4 切削用量的选择原则.11 2.4.1 粗加工时切削用量的选择原则.11 2.4.2 精加工时切削用量的选择原则.12 2.5 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差.13 2.5.1 确定加工余量.13 2.5.2 确定工序尺寸及其公差.14 2.6 工时定额的计算.15 2.6.1 铣连杆两侧面.15 2.6.2 加工小头孔.15 2.6.2.1 钻小头孔 .15 2.6.2.2 扩铰小头孔 .16 II 2.6.3 粗镗大头孔.16 2.6.4 精铣螺栓座面 .17 2.6.5 铣开连杆体和盖.17 2.6.6 加工连杆体.18 2.6.6.1 粗铣连杆体结合面 .18 2.6.6.2 精铣连杆体结合面 .18 2.6.7 加工连杆盖.19 2.7.7.1 粗铣连杆上盖结合面 .19 2.7.7.2 精铣连杆上盖结合面 .19 2.6.8 螺栓孔 .20 2.6.8.1 钻螺栓孔 .20 2.6.8.2 扩螺栓孔 .20 2.6.8.3 铰螺栓孔 .21 2.6.9 精磨结合面.21 2.6.10 精磨大头两平面.22 2.6.11 半精镗大头孔及精镗小头孔.22 2.6.11.1 半精镗大头孔 .22 2.6.11.2 精镗小头孔 .23 2.6.12 大头孔两端倒角 .23 2.6.13 钻小头油孔.23 2.6.14 精镗大头孔 .24 2.6.15 镗小头孔衬套.24 2.6.16 珩磨大头孔.25 2.7 连杆的检验.25 2.7.1 观察外表缺陷及目测表面粗糙度.25 2.7.2 连杆大头孔圆柱度的检验.25 2.7.3 连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度的检验.25 2.7.4 连杆螺钉孔与结合面垂直度的检验.26 2.7.5 连杆大小头孔平行度的检验.26 3 夹具设计.27 III 3.1 钻小头油孔夹具.31 3.1.1 问题的指出.31 3.1.2 夹具设计.32 结 论.35 参考文献.36 致 谢.38 太原工业学院毕业设计 1 1 1 前言前言 1.11.1 连杆的结构特点连杆的结构特点 连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，它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。为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有 薄壁金属轴瓦。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。 在发动机工作过程中，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。为了保证发动机运转平衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大。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，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摩擦运动副。 太原工业学院毕业设计 2 1.21.2 连杆生产的工艺方法连杆生产的工艺方法 当今全球汽车发动机连杆大批量生产中传统的期造连杆和模锻连杆仍占主导地 位,但正面临着其它新制造方法或新工艺、新材料的挑战与竞争： 粉末锻造钢连杆 及铝合金连杆与烧结钢连杆以及连杆的裂解剖分工艺都是颇具竞争力新技术, 粉末 锻造的工件物理性能及工艺性能优良，从而使经粉末锻造制成的高强度连杆零件的 综合性能，特别是冲击韧性及疲劳性能显著提高。断裂剖分工艺的应用，大大简化 了连杆的生产工艺流程。传统的连杆生产工艺流程一般需 14 道切削加工工序，而应 用断裂剖分工艺，只需 6 道切削加工工序就够了。 本设计针对的是大量生产，所以连杆用辊锻制造毛坯。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 金属纤维被切断的等问题，但由于整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少，锻造工时 少，磨具少等优点，故用的越来越多，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。粉末锻造的成本 大大高于模锻的成本，所以本文选择的是辊锻工艺以减少成本。 太原工业学院毕业设计 3 2 2 柴油机连杆加工工艺规程柴油机连杆加工工艺规程 2.12.1 连杆的技术要求连杆的技术要求 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，同时又压缩汽缸内气体。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（两个方向上 的）；（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。如图 2.1 所示。 图 2.1 连杆的技术要求 2.1.12.1.1 大、小头孔的尺寸精度、形状精度大、小头孔的尺寸精度、形状精度 为了使大头孔与曲轴、小头孔与活塞销能密切配合，减少冲击的不良影响。大 头孔公差等级为 IT6，表面粗糙度 Ra 应不大于 0.8m；大头孔的圆度公差为 0.005 太原工业学院毕业设计 4 mm，小头孔公差等级为 IT8，表面粗糙度 Ra 应不大于 0.4m。小头压衬套的底孔的 圆柱度公差为 0.007mm，素线平行度公差为 0.03/100 mm。 2.1.22.1.2 大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度大、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 mm 长度上公差为 0.03 mm；在垂直与连杆轴心线方向的平行度在 100 mm 长度上 公差为 0.06 mm。 2.1.32.1.3 大、小头孔中心距大、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：1800.05 mm。 2.1.42.1.4 连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 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度，有问题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：规定其垂直度公差等级应不低于 IT9,大 头孔两端面对大头孔的轴心线的垂直度在 100 mm 长度上公差为 0.1mm。 2.1.52.1.5 大、小头孔两端面的技术要求大、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 IT9，表面粗糙度 Ra 不大于 1.6m, 小头两端面的尺寸公 差等级为 IT12，表面粗糙度 Ra 不大于 6.3m。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。 2.1.62.1.6 螺栓孔的技术要求螺栓孔的技术要求 太原工业学院毕业设计 5 在前面已经说过，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 6.3m 加工；两螺栓孔端面跳动 100：0.2，两螺栓孔的平行度 100:0.5，两螺栓孔与大头端面的垂直度 100:0.1。 2.1.72.1.7 对口面的技术要求对口面的技术要求 在连杆受动载荷时，对口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 0.03 mm，与孔端面垂 直度 100:0.1。 2.22.2 连杆的材料和毛坯连杆的材料和毛坯锻造技术锻造技术 本课题选用 45 号钢作为加工原料。目前我国有些生产连杆的工厂，采用了连杆 辊锻工艺。图 2.2 为连杆辊锻示意图毛坯加热后，通过上锻辊模具 2 和下锻辊模 具 4 的型槽，毛坏产生塑性变形，从而得到所需要的形状。用辊锻法生产的连杆锻 件，在表面质量、内部金属组织、金属纤维方向以及机械强度等方面都可达到模锻 水平，并且设备简单，劳动条件好，生产率较高，便于实现机械化、自动化，适于 在大批大量生产中应用。辊锻需经多次逐渐成形。 图 2.2 连杆 辊锻示意图 太原工业学院毕业设计 6 图 2.3 给出了连杆的锻造工艺过程，将棒料在炉中加热至 11401200C0，先在 辊锻机上通过四个型槽进行辊锻制坯见图 2.2，然后在锻压机上进行预锻和终锻，再 在压床上冲连杆大头孔并切除飞边见图 2.2。锻好后的连杆毛坯需经调质处理，使之 得到细致均匀的回火索氏体组织，以改善性能，减少毛坯内应力。为了提高毛坯精 度，连杆的毛坯尚需进行热校正。 连杆必须经过外观缺陷、内部探伤、磁力探伤、毛坯尺寸及质量等的全面检查， 方能进入机械加工生产线。 图 2.3 连杆辊锻制坯示意图 表 1 连杆辊锻制坯参数 参数连杆辊锻制坯 尺寸波动(每l00mm)mm 0.4 零件重量波动 0.5 尺寸精度IT8IT11 表面粗糙度(m)T6.3T12.5 2.32.3 工艺过程设计工艺过程设计 2.3.12.3.1 连杆加工的主要问题和工艺措施连杆加工的主要问题和工艺措施 （1）对于剖分式毛坯，连杆体盖应分别加工后再合件加工。对于整体毛坯，在 加工过程中尚需切开，装成连杆总成后还需继续加工。重要表面应进行多次加工， 在粗精加工之间穿插一些其他工序，使内应力有充分的时间重新分布，促使形变及 太原工业学院毕业设计 7 早发生，及早修正，最终保证连杆的各项要求。 （2）先加工定位面，后加工其他面。一般先加工基准面（大小头端面，小头孔 和大头外侧的工艺凸台或圆弧面），在加工主要表面（大头孔，结合面和螺栓孔）， 然后进行连杆总成的精加工（大小头的端面和孔）。 （3）各主要表面的粗精加工工序分开。 （4）连杆大小头质量称重和切除不平衡质量工序，一般安排在大小孔精加工之 前。 （5）为使活塞销和连杆小头孔之间的配合间隙下而均匀，采用分组选择装配。 2.3.22.3.2 基准的选择基准的选择 一般选择连杆的大小头端面为主要定位基准。若大小端面有厚度差，可先将两 头厚度做成一致以便定位，其他表面加工结束时，再将小头端面加工至图纸尺寸。 同时，选择小头孔和大头连杆体的外侧作为第二第三基准，实现完全定位。 精加工时，应指定一个加工端面，在非定位用的端面做出标记，以便操作者区 别。 为了保持厚壁的均匀，在钻小头孔时，选择小头外轮廓为粗基准。为了保持连 杆两端对大头螺栓孔外轮廓和杆身对称，选择不加工的螺栓孔外轮廓与杆身作粗基 准，在卧式双面铣床上加工两端面。如采用一侧端面定位来加工另一侧端面，然后 再翻转工件加工的方法，则应控制毛坯两端面之间的尺寸精度，以保证两端面与杆 身的对称度。本文论述的是后者的加工方法。 2.3.32.3.3 合理的加紧合理的加紧 连杆的刚度差，应合理地选择加紧力的大小，方向及作用点，避免不应有的加 紧变形。夹紧力的方向应与连杆端面平行后垂直作用在大头端面上，以避免连杆产 生弯曲或扭曲变形。 在铣两端面的夹具中，夹紧力的方向与端面平行，在夹紧力的作用方向上，大 头端部与小头端部的刚性高，变形小，既使有一些变形，亦产生在平行于端面的方 向上，很少或不会影响端面的平面度。夹紧力通过工件直接作用在定位元件上，可 避免工件产生弯曲或扭转变形。 太原工业学院毕业设计 8 在加工大小头孔工序中，主要夹紧力垂直作用于大头端面上，并由定位元件承 受，以保证所加工孔的圆度。在精镗大小头孔时，只以大平面（基面）定位，并且 只夹紧大头这一端。小头一端以假销定位后，用螺钉在另一侧面夹紧。小头一端不 在端面上定位夹紧，避免可能产生的变形。 2.3.42.3.4 制定工艺路线制定工艺路线 根据上述分析，各主要表面加工的工序顺序应如下： (1)两端面粗铣，精铣（或拉削），粗磨，精磨。 连杆两端面在扩粗镗大小头孔之前先进行精铣以保证两端面的平行。而之后采 用精磨工序，并将精磨工序安排在精加工大、小头孔之前，以便改善基面的平面度， 提高孔的加工精度。 (2)大头孔粗镗，半精镗，经镗，珩磨。小头孔钻（或扩孔），粗镗，半精 镗，压入衬套后再精镗。 连杆大、小头孔的加工是连杆机械加工的重要工序，它的加工精度对连杆质量 有较大的影响。小头孔是定位基面，在用作定位基面之前先进行了扩孔、镗孔。加 工时以小头孔外形定位，这样可以保证加工后的孔与外圆的同轴度误差较小。 小头孔在粗镗后，在镗床上与大头孔同时精镗，达到 IT6 级公差等级，然后压 入衬套，再以衬套内孔定位精镗大头孔。由于衬套的内孔与外圆存在同轴度误差， 这种定位方法有可能使精镗后的衬套孔与大头孔的中心距超差。 大头孔经过扩孔、粗镗、半精镗、精镗、研磨达到 IT6 级公差等级。表面粗糙 度 Ra 为 0.4m，大头孔的加工方法是在铣开工序后，将连杆与连杆体组合在一起， 然后进行精镗大头孔的工序。这样，在铣开以后可能产生的变形，可以在最后精镗 工序中得到修正，以保证孔的形状精度。 (3)螺栓孔（或定位孔）钻，扩，铰（或精镗）。 连杆的螺栓孔经过钻、扩、铰工序。加工时以大头端面、小头孔及大头一侧面 定位。 精铣螺栓孔端面采用工件翻身的方法，这样铣夹具没有活动部分，能保证承受 较大的铣削力。精铣时为了保证螺栓孔的两个端面与连杆大头端面垂直度，使用两 工位夹具。连杆在夹具的工位上铣完一个螺栓孔的两端面后，夹具上的定位板带着 太原工业学院毕业设计 9 工件旋转 1800 ，铣另一个螺栓孔的两端面。这样，螺栓孔两端面与大头孔端面的垂 直度就由夹具保证。 (4)剖分面（亦称结合面）的尺寸精度和位置精度由夹具本身的制造精度及对刀 精度来保证。为了保证铣开后的剖分面的平面度不超过规定的公差 0.03mm ，并且剖 分面与大头孔端面保证一定的垂直度，除夹具本身要保证精度外，锯片的安装精度 的影响也很大。如果锯片的端面圆跳动不超过 0.02 mm,则铣开的剖分面能达到图纸 的要求，否则可能超差。但剖分面本身的平面度、粗糙度对连杆盖、连杆体装配后 的结合强度有较大的影响。因此，在剖分面铣开以后再经过磨削加工。 (5)对其他次要表面的加工，可根据需要安排在工艺过程的中间或后面。 精镗大小孔之前应安排精磨平面工序，提高定位面的精度，以保证镗孔的有关 精度。半精镗大小孔之后应安排拆装工序，以消除内应力，并在精镗时修正变形。 连杆上若有小直径的深油孔，一般用多次引退刀具的办法加工。 连杆的加工工艺过程如表 2 所示。 表 2 连杆的加工工艺过程 工序工序名称工序内容工艺装备 1 粗磨 以一大平面定位，磨另一大平面，保证中心线对 称，无标记面称基面。 M7350 2 钻与基面定位，钻小头孔并倒角。 Z3080 3 拉拉小头孔 L5120 4 拉拉大小头定位面及凸块端面。 L5310 5 铣 以基面及大、小头孔定位，装夹工件，切开工件， 编号杆身及上盖分别打标记。 X62W 6 拉精拉两侧面、结合面和半圆面。 L6120 7 磨 以基面和一侧面定位装夹工件，磨连杆体和盖的 结合面。 M7350 8 中间检查 9 钻在连杆体和盖上钻 212mm 螺栓孔。 Z3050 10 锪 以基面、结合面和一侧面定位，装夹工件，粗、 精锪两螺栓座面，保证尺寸 260.2mm 和 280.14mm。 Z3025 太原工业学院毕业设计 10 11 铣 以基面及结合面定位装夹工件，铣连杆体和盖 mm8mm 斜槽。 10 . 0 05 . 0 5 X62W 12 钻 给连杆体和盖上的螺栓孔倒角，并钻连杆体小头 油孔4mm、8mm。 Z3025 13 去毛刺砂轮机 14 中间检查 15 装夹将连杆体和盖合起来装夹。 Z3050 16 扩 先扩 212mm 螺栓孔，再扩 212mm 深 19mm 螺栓孔并倒角，精扩螺栓定位孔。 Z3050 17 铰铰 212mm 螺栓孔。 Z3050 18 去毛刺砂轮机 19 清洗 20 装配按标记朝上，用螺栓装配连杆体和上盖。装配台 21 拧螺母 人工将螺母拧上并拧紧。 液压拧紧机 22 镗粗镗大头孔 T68 23 倒角大头孔两端倒角。 X62W 续表 2.1 连杆的加工工艺过程 工序工序名称工序内容工艺装备 24 磨 半精磨、精磨大小头两端面，保证小端面厚度为 29 0.00 -0.28mm，大端面厚度为 33 -0.025 +0.050mm。 M7130 25 镗 以基面、一侧面定位，半精镗大头孔至图纸尺寸， 中心距为 1800.05mm。 T68 26 称量不平衡质量 27 去重去不平衡质量 X62W 28 去毛刺砂轮机 29 镗精镗大头孔至尺寸。 T2115 30 珩磨珩磨大头孔。珩磨机床 31 清洗 32 中间检查 33 压铜套双面气动压床 34 挤压铜压床 太原工业学院毕业设计 11 套孔 35 倒角小头孔两端倒角。 Z3050 36 镗半精镗、精镗小头铜套孔。 T2115 37 最终检查 38 清洁度检查 39 校正连杆（按需） 40 称量不平衡质量（分组） 41 防锈防锈处理防锈机 连杆的主要表面为大两端面，较重要的表面为连杆体和盖的结合面及连杆螺栓 孔定位面，次要表面为轴瓦锁口槽及体和盖上的螺栓座面等。 连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的来安排的。连杆的加工路线按连杆的 分合可分为三个阶段：第一阶段为连杆体和盖切开之前的加工；第二阶段为连杆体 和盖切开后的加工；第三阶段为连杆体和盖合装后的加工。第一阶段的加工主要是 为其后续加工准备精基准；第二阶段主要是加工除精基准以外的其它表面，包括为 合装做准备的螺栓孔和结合面的加工，以及轴瓦锁口槽的加工等；第三阶段则主要 是最终保证连杆各项技术要求的加工，包括连杆合装后大头孔的半精加工和端面的 精加工及大、小头孔的精加工。如果按连杆合装前后来分，合装之前的工艺路线属 主要表面的粗加工阶段，合装之后的工艺路线则为主要表面的精加工阶段。 2.42.4 切削用量的选择原则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。 2.4.12.4.1 粗加工时切削用量的选择原则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： Zw V.f.ap.1000 太原工业学院毕业设计 12 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。另外在切削的时候加乳化液作为 切削液可以很大程度降低工件及刀具的温度，从而减少由热量过高引起的变形。 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。 太原工业学院毕业设计 13 2.4.22.4.2 精加工时切削用量的选择原则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 留得太大一般直径方向上留 2mm 高度方向上 2mm 左右，否则，当吃刀深度较大时， 切削力增加较显著，影响加工工件的表面粗糙度等。 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。切削用量增大切削温度 变大会使得工件变形。 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，同时满足 生产率的要求。 2.52.5 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 2.5.12.5.1 确定加工余量确定加工余量 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 3.225 表 3.226 表 3.227） 表 2.2 平面加工的工序余量（mm） 工艺名称单面余量经济精度工序尺寸尺寸公差表面粗糙度 太原工业学院毕业设计 14 精磨 0.1IT733 33 -0.025 - 0.050 1.6 精铣 1 IT933.2 33.2 +0.06 +0.00 6.3 则连杆两端面总的加工余量为： Z总= 2 n i i Z 1 =(Z精铣Z精磨) 2 =(10.1) 2 =2.2mm （2）连杆铸造出来的的厚度为 H=(33+2.2)=35.2mm 所以毛坯尺寸为 35.20.08mm。 2.5.22.5.2 确定工序尺寸及其公差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） 表 2.3 大头孔各工序尺寸及其公差（铸造出来的大头孔为40 mm） 工序名称直径余量 工序经济 精度 工序尺寸尺寸公差表面粗糙度 珩磨 0.1IT653 53H6(+0.018 +0.000) 0.4 精镗 0.4IT852.9 52.9H8(+0.046 +0.000) 0.8 半精镗 1IT1152.1 52.1H11(+0. 19 +0.00) 1.6 粗镗 2IT1251.1 50H12(+0. 30 +0.00) 12.5 太原工业学院毕业设计 15 （根据机械制造技术基础课程设计指导教程 表 229 表 230） 表 2.4 小头孔各工序尺寸及其公差 工序 名称 工序基本余 量 工序经济精度工序尺寸公称尺寸表面粗糙度 精镗 0.2IT833 33H8(+0.027 +0.000) 1.6 扩 4IT1232.8 32.8H12(+0.05 2 +0.000) 12.5 钻 IT1328.8 28.8H13(+0.1 +0.0) 25 柴油机连杆的零件图见附图 1 2.62.6 工时定额的计算工时定额的计算 2.6.12.6.1 铣连杆两侧面铣连杆两侧面 选用铣床 X62W 根据切削用量简明手册表选取数据 铣刀直径 d = 100 mm 由于采用标准高速钢圆柱铣刀所以齿数 Z = 8 切削速度 V = 0.64 m/s铣削深度 ae = 1 mm fm = 0.8 mm/r 则主轴转速 n = 100060v/d = 122.3 r/min 根据表 3.174 按机床选取 n=750 r/min 则实际切削速度 V = dn/（100060） = 0.65 m/s 铣削工时为：按表 2.510 L=243 mm L1=+2=11.9 mm L2=2 mm)( ee ada 基本时间 tj = L/fm2 = (243+11.9+2)/(fmn)2=0.856 min 太原工业学院毕业设计 16 2.6.22.6.2 加工小头孔加工小头孔 2.6.2.1.2.6.2.1.钻小头孔钻小头孔 选用钻床 Z3025 根据机械制造工艺设计手册表 2.352 选取数据 扩刀直径 d = 25 mm 切削速度 V = 0.30 m/s 进给量 f = 0.6 mm/r 则主轴转速 n =1000v/d60= 223 r/min 根据表 3.028 按机床选取 n = 250 r/min 则实际切削速度 V = dn/（100060） = 0.39 m/s 钻孔工时为：按表 2.56 L =29 mm L1 = (d-d1)/2cotkr+2=27mm(kr=60) 基本时间 tj=L/fm2=(29+27)/(0.6250) 2=0.74 min 2.6.2.22.6.2.2 扩铰小头孔扩铰小头孔 选用钻床 Z3025 根据机械制造工艺设计手册表 2.453 选取数据 扩刀直径 d = 29 mm 切削速度 V = 0.35 m/s 切削深度 ap = 1.5 mm 进给量 f = 0.8 mm/r 则主轴转速 n =1000v/d60= 223 r/min 根据表 3.130 按机床选取 n = 250 r/min 则实际切削速度 V = dn/（100060） = 0.39 m/s 扩削工时为：按表 2.57 L =29mm L1 = (d-d1)/2cotkr+2=3mm(kr=60) L2=3mm 基本时间 tj=L/fm2=(29+3+3)/(0.8250) 2=0. 35 min 同样的方法计算出铰孔时间为 0.5min 太原工业学院毕业设计 17 2.6.32.6.3 粗镗大头孔粗镗大头孔 选用镗床 T68 根据机械制造工艺设计手册表 2.466 选取数据 镗刀直径 d = 65 mm 切削速度 V = 0.16 m/s 进给量 f = 0.30 mm/r 切削深度 ap = 3.0 mm 则主轴转速 n = 1000v/d = 47 r/min 根据表 3.141 按机床选取 n = 800 r/min 则实际切削速度 V = dn/（100060） = 2.72 m/s 镗削工时为： 按表 2.53 L = 33 mm L1 = 3.732 mm L2 = 5 mm 基本时间 tj = Li/fn 4= (33+3.732+5)/(0.30800)4 = 0.76 min 2.6.42.6.4 精铣螺栓座面精铣螺栓座面 选用铣床 X62W 根据机械制造工艺设计手册表 2.490 选取数据 铣刀直径 d = 63 mm 切削速度 V = 0.47 m/s 铣刀齿数 Z = 24 切削深度 ap = 2 mm 切削宽度 ae = 20 mm af=0.15 mm/z 则主轴转速 n = 1000v/d= 142 r/min 根据表 3.131 按机床选取 n = 750 r/min 则实际切削速度 V = dn/（100060） = 2.47 m/s 铣削工时为： 按表 2.510 L = 33 mm L1 = +2 = 31.3 mm L2 =2 mm)( ee ada 基本时间 tj=L/fmz4 = (33+31.3+2)/(750240.15) 4 = 0.104 min 2.6.52.6.5 铣开连杆体和盖铣开连杆体和盖 太原工业学院毕业设计 18 选用铣床 X62W 根据机械制造工艺设计手册表 2.479(90)选取数据 铣刀直径 d = 63 mm 切削速度 V = 0.34 m/s 切削宽度 ae = 38 mm 铣刀齿数 Z = 24 切削深度 ap = 2 mm af = 0.15 mm/z 则主轴转速 n = 1000v/d = 103 r/min 根据表 3.174 按机床选取 n=750 r/min 则实际切削速度 V = dn/（100060） = 2.47 m/s 铣削工时为： 按表 2.510 L = 75 mm L1 = +2 = 33.3 mm )( ee ada L2 = 2 mm 基本时间 tj= Li/FM = (75+33.3+2)/(750240.15) = 0.041 min 2.6.62.6.6 加工连杆体加工连杆体 2.6.6.12.6.6.1 粗铣连杆体结合面粗铣连杆体结合面 选用铣床 X62W 根据机械制造工艺设计手册表 2.474（84）选取数据 铣刀直径 d = 75 mm 切削速度 V = 0.35 m/s 切削宽度 ae = 2 mm 铣刀齿数 Z = 8 切削深度 ap=62 mm af = 0.15 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/d = 89 r/min 根据表 3.174 按机床选取 n = 750 r/min 则实际切削速度 V = dn/（100060） = 2.94 m/s 铣削工时为： 按表 2.510 太原工业学院毕业设计 19 L =33mm L1 = +2