连杆生产线精镗连杆大小端孔夹具设计【4张图纸】【优秀】
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连杆生产线精镗连杆大小端孔夹具设计
14页 6800字数+说明书+开题报告+任务书+文献综述+4张CAD图纸
任务书.doc
夹具装配图.dwg
封面.doc
文献综述.doc
机床联系尺寸图.dwg
诚信承诺书.doc
连杆加工工序图.dwg
连杆生产线精镗连杆大小端孔夹具设计开题报告.doc
连杆生产线精镗连杆大小端孔夹具设计说明书.doc
连杆零件.dwg
目 录
1序 言1
2夹具加工工艺1
2.1结构特点1
2.2主要技术要求2
2.2.1大、小头孔的尺寸精度、形状精度2
2.2.2连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度2
2.2.3大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度2
2.2.4大、小头孔两端面的技术要求2
2.2.5大、小头孔中心距2
2.3机械加工工艺过程3
2.4材料和毛坯3
3 夹具设计4
3.1注意事项5
3.2夹具设计5
3.2.1定位基准的选择5
3.2.2夹紧方案5
3.2.3大、小孔夹具体设计5
3.2.4年生产纲领5
3.2.5工时定额的计算6
3.2.6切削力及夹紧力的计算6
3.2.7气缸的选择和设计8
4 结 论9
参考文献10
致 谢11
摘 要
连杆是发动机运动的主要关键件之一，它工作的稳定性、可靠性对发动机的整机质量至关重要，质量轻、精度高的连杆，有助于降低发动机的能耗和噪声。本文在研究了国外内燃机连杆的基础上，根据我国发动机连杆加工的现状，以及连杆结构的特点和精度要求，分析了如何对连杆加工基准进行合理选择；如何确定夹紧力的方向和着力点；如何合理选择各部位加工方式及工艺流程；给出了各工序加工余量的确定方法；并重点分析了影响连杆加工精度的主要原因。从对发动机连杆机械加工工艺过程、加工余量和工序尺寸的计算、发动机连杆的镗孔质量和发动机连杆胀断工艺等方面进行了深入的分析和研究，为连杆的生产提供了理论依据。
关键词: 变形；镗孔夹具设计；连杆；加工工艺；
- 内容简介：
-
中国地质大学长城学院毕业设计任务书学生姓名罗飞学号05208319班 级机械设计制造及其自动化3班指导教师沈贵水职称教授单 位河北农业大学毕业设计（论文）题目连杆生产线精镗连杆大小端孔夹具设计毕业设计（论文）主要内容和要求：一.主要内容：连杆是发动机主要零件，外形复杂，属模锻钢件，加工工艺复杂，定位夹紧困难，加工精度要求高，需要专用机床，专用夹具在加工生产线上大量生产完成。二.设计要求 1.年生产纲领25万件年 2.连杆体盖分开模锻 3.采用气动夹具设计 4.组合机床，专用生产线加工 5.尽量采用多件夹紧机构 6. 连杆的视图完整，尺寸、公差及技术要求齐全毕业设计（论文）主要参考资料：1顾崇衍 机械制造工艺学 陕西：科技技术出版社，19812杨叔子 机械加工工艺师手册 北京：机械工业出版社，20013倪森寿 机械制造工艺与装备 化学工业出版社，20014张进生 机械制造工艺与夹具设计指导 机械工业出版社，19945姜敏凤 工程材料及热成型工艺 高等教育出版社，20036王启平 机床夹具设计 哈尔滨 哈尔滨工业大学出版社，19987刘越 机械制造技术 化学工业出版社，20018齐世恩 机械制造工艺 哈工大出版社，19899孟少农 机械加工工艺手册 北京 机械工业出版社，200010赵家齐 机械制造工艺学课程设计指导书 北京 机械工业出版社，2000毕业设计（论文）应完成的主要工作： 1.连杆体总体夹具设计装配图一张（零号） 2.夹具的部件和零件图 3.合计零号图3张左右 4.夹具说明书一份 5.连杆工序图一张 6.外文资料翻译不少于3000字 7.开题报告，文献综述各一份 8.连杆工艺规程一套毕业设计（论文）进度安排：序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注1学生在接到毕业设计（论文）任务书后，撰写毕业设计（论文）开题报告。12月10日-20日2召开“开题报告会”，对学生的开题报告进行审核。12月21日-22日3结合毕业设计（论文）课题进行外文资料阅读，并翻译外文资料。12月23日-31日4撰写文献综述2012年1月1日-1月20日5进入毕业设计（论文）的撰写阶段2012年1月21日-3月6日6学生提交毕业设计（论文）工作计划，经指导教师审阅同意后方可实施。3月8日前7学生完成毕业设计（论文）雏形，并学生定期向指导教师汇报进度。3月9日3月31日8进入中期检查阶段，根据检查情况，填写“中期检查表”。4月1日4月15日9学生根据中国地质大学长城学院毕业设计（论文）撰写规范完成毕业设计（论文）的写作4月17日前10学生提交论文终稿给指导教师4月21日前11教研室负责检查毕业设计（论文）完成情况，并组织专家进行评阅，填写“专家批阅书”。4月22日-28日12系里召开毕业设计（论文）中期检查总结会，汇集意见，整改论文。4月29日-30日课题信息：课题性质： 设计 论文 课题来源： 教学 科研 生产 其它发出任务书日期： 指导教师签名： 年 月 日教研室意见：教研室主任签名：年 月 日 学生签名： 中国地质大学长城学院 本 科 毕 业 设 计题目连杆生产线精镗连杆大小端孔夹具设计系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 罗 飞 学 号 05208319 指导教师 沈贵水 职 称 教 授 2012年 4 月 28 日中国地质大学长城学院本科毕业设计文献综述系 别： 工程技术系 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 罗 飞 学 号： 05208319 2012年1月13日一 机床夹具的概念机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。装夹:定位+夹紧二 机床夹具的分类2.1按专门化程度分类 2.1.1通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。 2.1.2专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。 2.1.3通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。 2.1.4组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。 2.1.5随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。 2.2按使用的机床分类 由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 2.3按夹紧动力源分类 根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。在车床上用来装夹工件的装置称为车床夹具数控车床的夹具与苷通车床的夹具相 同，车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两大类。通用夹具是指能够装夹两种或两种以上工件的同一类夹具，例如：车床的三爪卡盘、四爪卡盘、弹簧夹套和通用芯轴等，专用夹具是专门为加丁某一指定千件的某一下序而设计的夹具。2.3.1三爪卡盘三爪卡盘是最常用的车床通用夹具，机床三爪卡盘最大的优点是可以自动定心，装夹迅速、方便，夹持范围大，但定心精度存在误差不适于同轴度要求高的工件的二次装夹。三爪卡盘常见的有机械式、液压式、电动式3种。2.3.1软爪软爪是一种具有机床切削性能的夹爪通常三爪卡盘为保证刚度和耐用度要进行热处理，硬度较高，很难铂常用刀具切削软爪是为适应被加工工件特别制造的，其表面可加工加于软爪时要注意以下几方面的问题： 1）软爪要在与使用时相同的夹紧状态下加工，以免在加工过程中松动和由于反向间 隙而引起定心误差。加工软爪内定位表面时，要在软爪尾部夹紧一段适当的棒料，以削除卡盘端面螺纹的间隙。 2）当被机床加工工件以外圆定位时，软爪内圆直径与工件外圆直径相同，略小更好，其目的是削除夹盘的定位间隙，增加软爪与工件的接触面积。要注意两点，如果软爪内径大于丁件外径，则会导致软爪与丁件形成3点接触此种情况接触面积小，夹紧牢固程度差，应尽量避免。软爪内径过小，会形成6点接触，一方面会在被加工表面留下压痕，同时也会使软爪接触面变形。3）四爪卡盘四爪卡盘适用于机床装夹形状不规则或大型工件夹紧力较大，装夹精度较高不受磨损的影响，但装夹不如三爪自动定心卡盘方便。4）其他对于一些外形复杂、不规则的机床异形工件，必须使用花盘、角铁或装夹在专用夹具上机床加工。花盘：是铸铁材料，用螺纹或定位形式直接装在车床主轴上。它的工作平面与主轴轴线垂直，平面度误差小，表面粗糙度RI6Um。角铁，角铁又叫弯板，是铸铁材料它有两个相互垂直的平面，表面粗糙度R16um，并有较高的垂直精度。三 机床夹具的组成3.1定位元件它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。3.2夹紧装置 用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。3.3对刀、引导元件或装置 这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。3.4连接元件使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系。 3.5夹具体 用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。3.6其它元件及装置 有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。 以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，它们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹牢。四 机床夹具的功用 4.1能稳定地保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。 4.2能减少辅助工时，提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。 4.3能扩大机床的使用范围，实现一机多能 根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工。五 现代机床夹具随着科学技术的迅猛发展，市场需求的变化多端及商品竞争的日益激烈，使机械产品更新换代的周期愈来愈短，多品种、小批量生产的比例愈来愈高。为了适用这种形势的需要，出现了各种新型夹具。现代机床夹具的发展方向主要表现在精密化、高效化、柔性化等方面。下面介绍几种现代机床夹具。5.1可调夹具可调夹具分为通用可调夹具和成组夹具(也称专用可调夹具)两类。它们共同的特点是，只要更换或调整个别定位、夹紧或导向元件，即可用于多种零件的加工，从而使多种零件的单件小批生产变为一组零件在同一夹具上的“成批生产”。产品更新换代后，只要属于同一类型的零件，就仍能在此夹具上加工。由于可调夹具具有较强的适应性和良好的继承性，所以使用可调夹具可大量减少专用夹具的数量，缩短生产准备周期，降低成本。5.1.1通用可调夹具通用可调夹具的加工对象较广，有时加工对象不确切。如滑柱式钻模，只要更换不同的定位、夹紧、导向元件，便可用于不同类型工件的钻孔。5.1.2成组夹具成组夹具是成组工艺中为一组零件的某一工序而专门设计的夹具。成组夹具加工的零件组都应符合成组工艺的相似原则，相似原则主要包括以下内容：工艺相似；装夹表面相似；形状相似；尺寸相似；材料相似；精度相似。5.2 组合夹具组合夹具是一种标准化、系列化、通用化程度很高的工艺装备。我国从60年代初开始推广使用，目前已基本普及，各城市及各大工厂均有自己的组合夹具站。组合夹具由一套预先制造好的不同形状、不同规格、不同尺寸的标准元件及合件组装而成。组合夹具一般是为某一工件的某一工序组装的专用夹具，也可以组装成通用可调夹具或成组夹具。组合夹具适用于各类机床。组合夹具把专用夹具的设计、制造、使用、报废的单向过程变为组装、扩散、清洗入库、再组装的循环过程。可用几小时的组装代替几个月的设计制造周期，从而缩短了生产周期；节省了工时和材料，降低了生产成本；还可减少夹具库房面积，有利管理。组合夹具的元件精度高、耐磨，并且实现了完全互换，元件精度一般为IT6IT7级。用组合夹具加工的工件，位置精度一般可达IT8IT9级，若精心调整可达IT7级。组合夹具的主要缺点是体积大、刚度较差、一次性投资大、成本高。这使组合夹具的推广应用受到一定限制。5.3 数控机床夹具在现代自动化生产中，数控机床的应用已愈来愈广泛。数控机床加工时，刀具或工作台的运动是由程序控制，按一定坐标位置进行的。数控机床夹具设计时应注意以下几点：1数控机床夹具上应设置原点(对刀点)。2数控机床夹具无需设置刀具导向装置。这是因为数控机床加工时，机床、夹具、刀具和工件始终保持严格的坐标关系，刀具与工件间无需导向元件来确定位置。3数控机床上常需在几个方向上对工件进行加工，因此数控机床夹具应是敞开式的。4数控机床上应尽量选用可调夹具、拼装夹具和组合夹具。因为数控机床上加工的工件，常是单件小批生产，必须采用柔性好、准备时间短的夹具。5数控机床夹具的夹紧应牢固可靠、操作方便。夹紧元件的位置应固定不变，防止在自动加工过程中，元件与刀具相碰。现代机床夹具的发展方向主要表现在精密化、高效化、柔性化等方面。本科毕业生毕业论文（设计）诚信承诺书毕业论文（设计）题目连杆生产线连杆精镗大小端孔夹具设计学生姓名罗飞专业机制学号05208319指导老师沈贵水职称教授所在系别工程技术系诚信承诺本人慎重承诺和声明：我承诺在毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，在本人的毕业论文中不剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，不篡改研究数据，如有违规行为发生，我愿承担一切责任，接受学校的处理。 学生（签名）： 年 月 日中国地质大学长城学院毕业设计开题报告学生姓名罗飞学号05208319专业班级08级机制三班指导教师沈贵水职称教授单 位河北农业大学课题性质设计R 论文课题来源科研 教学 生产R 其它毕业设计题目连杆生产线精镗连杆大小端孔夹具设计课题意义：在科学技术迅猛发展的今天，人类文明已经达到了空前的飞跃，机械化取代手工生产已成为全球公认的趋势，社会的各行各业，包括交通、农牧、石油、化工、煤炭、电力、轻纺、电子、通信、医疗、军事等，都离不开各种各样的机械设备，而所有的这些设备都是由机械制造工业提供的，在机械制造学科领域的知识体系中，以机械制造过程中的工艺技术问题为研究对象的一门技术科学，即是机械制造工艺学：以工件在机床上的装夹为对象的一门技术科学，即是机床夹具设计。在这个市场经济竞争如此激烈的年代，企业若要生存发展就必须不断地改进，用最廉价的生产成本创造出最高的利润，这必然跟我们的工艺过程有着千丝万缕的联系，如何合理地安排工艺路线是提高生产效率降低生产成本的最有效方法之一，当然夹具的利用也是提高生产效率的有效手段。传统的手工装夹不仅增加了工人的劳动强度，而且大大降低了生产效率。本课题主要是对连杆加工工艺规程和连杆大小头孔精镗夹具的设计。连杆是发动机内部的重要零件，连杆的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交变载荷， 要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度。同时，由于连杆既是传力零件，又是运动件，不能单靠加大连杆尺寸来提高其承载能力，须综合材料选用、结构设计、热处理及表面强化等因素来确保连杆的可靠性。连杆在机器中应用之广以及它在机器中的作用和地位不言而喻。因此，本课题所研究的连杆加工工艺和夹具设计都是非常有意义的。例如：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；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。研究现状：加工行业发生着深刻的结构性变化，工艺工装的设计与改良已成为企业生存和发展的必要条件。工艺工装的设计与改良直接影响着连杆合件连杆盖的质量与性能。机械行业作为一个传统而富有活力的行业，近十几年取得了突飞猛进的发展。在新经济时代，机械行业呈现了新的发展趋势，由此对其连杆合件连杆盖质量、性能产生了新的变化。所谓镗孔加工(Boring)就是指将工件上原有的孔进行扩大或精化。它的特征是修正下孔的偏心、获得精确的孔的位置，取得高精度的圆度、圆柱度和表面光洁度。所以，镗孔加工作为一种高精度加工法往往被使用在最后的工序上。研究内容：连杆是发动机的主要零件，外形复杂，属模铸件，定位，夹紧困难，加工精度要求高，工艺复杂，需要专用机床夹具，加工生产线大量生产。研究方案：由于镗刀刀杆刚性差，加工时容易产生变形和振动，为了保证镗孔质量，精镗时一定要采用试切方法，并选用比精车外圆更小的切削深度ap和进给量f,并要多次走刀，以消除孔的锥度。由于钻孔的进给速度等因素，所以钻套选用可换钻套。在可以保证好工件的精度下，相应的节约了专用夹具的设计和制作时间以及经费。其它的夹具所需的定位以及其它元件可用通用件这里也选用通用件，这样在可以保证好工件的精度下，相应的节约了专用夹具的设计和制作时间以及经费。其它的夹具所需的定位以及其它元件可用通用件这里也选用通用件，这样在可以保证加工精度的前提下减少成本。夹紧力采用气动夹紧方式，其结构简单使用方便。省时省力，方便使用。夹具体必须将定位、导向、夹紧装置连接或一体并正确地安装在机床的工作台上。采用铸造分离式夹具体可节约材料，方便加工，当有某一个零件损坏时可只更换这一个零件，省时，省力，省资金。 其中包括定位原件与对定元件之间,多个对定元件之间,以及定位元件与夹具之间在机床工作台上或主轴上安装用元件之间等几个方面的位置要求。标注这些要求，一方面是作为封闭环，在规定夹具零件相关尺寸位置和公差时，要予以保证；另一方面是用作夹具装配时的最终精度检验指标。装配位置要求通常按照被加工工件上相应尺寸及位置公差的1/5-1/2选取，一般当工件相应尺寸精度要求高应取大值，以便与夹具的制造。在进行夹具总体设计过程中，要完成必要的设计计算，其中包括零件结构尺寸的计算，装配尺寸链的计算，夹具夹紧力的计算，夹具精度和强度，刚度等方面的分析计算或核算等，计算工作应及时进行，以便一旦出了问题可以及时修改设计，避免大的反工。当然根据具体情况做出具体说明。进度安排：1 查阅资料，撰写毕业设计开题报告（12月10日-12月20日） 2 . 工程技术系组织开题报告会 （12月21日-12月22日）3 . 指导教师指导学生查阅资料，学生应结合毕业设计（论文）课题进行外文资料阅读，并翻译外文资料（12月23日-12月31日）4 . 开始编写毕业设计工作计划，进入毕业设计的撰写阶段（1月21日-3月6日） 5 . 中期检查阶段 (4月1日-4月15日) 6 . 提交论文终稿给指导教师 (4月21日前)7 . 召开毕业设计中期检查总结会，汇集意见，整改论文。(4月29日-4月30日)8 毕业设计答辩阶段（月中旬）预期结果：本设计的端孔精度高，完全能够确保工件的加工质量；能提高生产率；经济性好，制造成本低廉。工艺性好，结构简单；使用性好，操作省力高效； 参考文献：1 王绍俊.机械制造工艺设计手册.哈尔滨工业大学出版社.19842 徐宏本.机床夹具设计手册.辽宁科学技术出版社.20043 王文斌.机械设计手册.机械工业出版社.20044 冯辛安.机械制造装备设计.机械工业出版社.20055 大连组合机床研究所.组合机床设计手册.机械工业出版社.19756 卢乘恒.机械制造技术基础.机械工业出版社.20057 数字化手册编委会编. 机床夹具设计手册.机械工业出版社.20048 王绍俊.机械制造工艺设计手册.哈尔滨工业大学出版社.1984指导教师意见：指导教师签名：年 月 日教研室意见：审查结果： 同 意 不 同 意教研室主任签名：年 月 日精镗连杆大小端孔夹具设计摘 要 连杆是发动机运动的主要关键件之一，它工作的稳定性、可靠性对发动机的整机质量至关重要，质量轻、精度高的连杆，有助于降低发动机的能耗和噪声。本文在研究了国外内燃机连杆的基础上，根据我国发动机连杆加工的现状，以及连杆结构的特点和精度要求，分析了如何对连杆加工基准进行合理选择；如何确定夹紧力的方向和着力点；如何合理选择各部位加工方式及工艺流程；给出了各工序加工余量的确定方法；并重点分析了影响连杆加工精度的主要原因。从对发动机连杆机械加工工艺过程、加工余量和工序尺寸的计算、发动机连杆的镗孔质量和发动机连杆胀断工艺等方面进行了深入的分析和研究，为连杆的生产提供了理论依据。关键词: 变形；镗孔夹具设计；连杆；加工工艺；ABSTRACTDiesel engine connecting rod is the key piece of sports, it works the stability, reliability is critical to the quality of the diesel engine machine, light weight, high precision, connecting rod, help reduce energy consumption and engine noise. Based on the study abroad on the basis of engine connecting rods, connecting rod according to the status of China diesel engine, and link structure, characteristics and accuracy analysis of how the baseline of the connecting rod reasonable choice; how to determine the direction of clamping force and focus; how to choose the parts of processing methods and process; shows the method for determining the allowance of the procedure; and analyzed the accuracy of the main connecting rod. From the diesel engine connecting rod machining process, the calculation of allowances and the process dimension, the connecting rod bore diesel engine connecting rod expansion of quality and technology and other aspects of off-depth analysis and research, provided for the connecting rod production theoretical basis.Keyword: Connecting rod；Deformination；Processing technology；Design of clamping device boring目 录1序 言12夹具加工工艺12.1结构特点12.2主要技术要求22.2.1大、小头孔的尺寸精度、形状精度22.2.2连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度.22.2.3大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度22.2.4大、小头孔两端面的技术要求22.2.5大、小头孔中心距22.3机械加工工艺过程32.4材料和毛坯33 夹具设计43.1注意事项53.2夹具设计53.2.1定位基准的选择53.2.2夹紧方案53.2.3大、小孔夹具体设计53.2.4年生产纲领53.2.5工时定额的计算63.2.6切削力及夹紧力的计算63.2.7气缸的选择和设计84 结 论9参考文献10致 谢11中国地质大学长城学院2012届毕业设计1序 言我们学完了大学的基础课、加工，设计环节的技术基础课、各项专业课之后进行的。这是在进行毕业设计之前所必须学习的必修课程。并对所学课程又进行了一次深入的综合性的总复习，它在我们四年大学生活中占有非常重要的地位，本次课程设计意图在与培养学生设计机械加工工艺规程的工程实践能力，通过这次我将使我们获得综合运用所学全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力。并综合当今社会情况，做出自己对机械设计的理解和设计方向。在设计的过程中，遇到非常多的问题，并一一在同学，老师，网络上寻求答案，最终能完成设计，是得到各位帮助的肯定。这次理论与实际的结合，大大的提高了我对机械设计的理解，并对机械设计有了一次全新的认识。经验上的欠缺，导致设计方面能力的限制，水平难以达到标准化，其中的许多不足，恳请各位老师给予指正。2夹具加工工艺2.1结构特点连杆是汽车发动机主要的传动机构之一，它将活塞与曲轴连接起来，把作用于活塞顶部的膨胀气体压力传给曲轴，使活塞的往复直线运动可逆的转化为曲轴的回转运动，以输出功率。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。轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴氏合金轴瓦金属。在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，可以用来补偿轴瓦的磨损。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。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。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。为了保证发动机运转均衡，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发动机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。如图：2.2主要技术要求 该零件为发动机上的重要组成部分之一，其大头孔和轴连接，小头孔通过活塞销和活塞连接，将作用于活塞的力传给曲轴，又受曲轴驱动面带动活塞。因此该连杆器将受到压缩压力，纵向弯曲应力和拉应力，故要求此连杆有较轻的重量、较高的强度，同时大小头孔还有较高的耐磨性和互换性。2.2.1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，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0.08 mm）2.2.2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0.8m, 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。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。2.2.3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0.4m；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3.2m。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0.04/100 mm2.2.4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：2100.03 mm。2.2.5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0.04 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。2.3机械加工工艺过程综上所述，对于连杆的尺寸精度、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。在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度：连杆本身的刚度比较低，在外力（切削力、夹紧力）的作用下容易变形；还有就是连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削时将产生较大的残余内应力，并引起内应力重新分布。因此，在安排工艺进程时，就要把各主要表面的粗、精加工工序分开，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中间，精加工安排在后面。这是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夹紧力必然大，加工后容易产生变形。粗、精加工分开后，粗加工产生的变形可以在半精加工中修正；半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。这样逐步减少加工余量，切削力及内应力的作用，逐步修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术条件。各主要表面的工序安排如下：第一步，粗铣、精铣、粗磨、精磨两端面；第二步，钻孔、扩孔、铰孔、精镗（小头）、压入衬套后再精镗；最后，扩孔、粗镗、半精镗、精镗、金刚镗、珩磨（大头孔）。一些次要表面的加工，则视需要和可能安排在工艺过程的中间或后面。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，次要加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧面及体和盖上的螺栓座面等。2.4材料和毛坯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、40Cr、40CrMnB等。近年来也有采用球墨铸铁的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料损耗少，成本低。随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用，使粉末冶金件的密度和强度大为提高。因此，采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造方法。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。连杆的锻造工艺过程，是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，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。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、毛坯尺寸及质量等的全面检查，方能进入机械加工生产线。3 大、小孔夹具设计由连杆工作图可知，连杆材料为45钢，年产量25万件。根据指导老师的要求，需设计一套精镗大小端孔夹具。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。夹具图如图1：图 13.1注意事项本夹具主要用来精镗70的大头孔和39的小头孔，大头孔的轴心线相对于小头孔轴心线有一定的尺寸精度要求。由于本工序是精加工，在加工本道工序时，主要应考虑如何在保证镗孔精度的前提下提高劳动生产率，降低劳动强度。3.2夹具设计3.2.1定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。因此，工件以大头一侧的外表面作主要定位基准面，用支承板限制工件的三个自由度，其中大头孔用定位销（假销）定心定位，限制工件的两个自由度，另一小头孔用锥形销（假销）消除工件的一个转动自由度。3.2.2夹紧方案该零件是带孔的盘状零件，孔是其设计基准，为避免由于基准不重合而产生误差，应选孔为定位基准。大小端孔分别用斜楔夹紧机构，浮动夹紧机构夹紧。为了装卸工件方便，采用气动夹紧工件。当连杆定位夹紧后，再从大小头孔中抽出“假销”进行加工。小孔两侧夹紧装置。如图2：图23.2.3夹具体设计夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时，能承受一部分切削力。夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。3.2.4年生产纲领：生产纲领的大小对零件的加工过程和生产组织起着重要的作用，它决定了各个工序所需的专业化和自动化程度，决定了所应选用的工艺方法和机床设备。年生产纲领可按下式计算：N=Qn(1+a%+b%)式中 N零件的年生产纲领（件/年） Q产品的年生产纲领（台/年）n每台产品中该零件的数目a%该零件的备品率b%该零件的废品率按一年工作日220天，一天一班，工作7小时，a取5%，b取1%，要达到年产25万件，需要每小时生产173件。生产每件所用的操作时间为60/173=0.35min3.2.5工时定额的计算根据机械制造工艺设计手册选取数据大头孔：镗刀直径D = 89.5 mm 切削速度V = 0.20 m/s进给量f = 0.2 mm/r 切削深度ap =0.2 mm 按机床选取n = 1000 r/min镗削工时为： L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm基本时间tj= Li/fn = 0.23 min 辅助时间 = 0.12 min小头孔：镗刀直径D = 37.5mm 切削速度V = 3.18 m/s进给量f = 0.10 mm/r 切削深度ap = 0.2 mm按机床选取n = 2000 r/min镗削工时为： L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm基本时间tj = Li/fn = 0.23 min 辅助时间 = 0.12 min3.2.6切削力及夹紧力的计算由金属机械加工工艺人员手册，镗削工作常用符号T0机动时间（分）；L切刀行程的长度（毫米）；l加工长度（毫米）；l1切刀的切入长度（毫米）； l2切刀的超出长度（毫米），当加工到定位器、台阶时，l2=0；l3附加长度（毫米），单件及小批生产的条件下试刀用；t切削深度（毫米）；s主轴每转切刀的进给量（毫米）；n机床主轴每分钟的转数（转/分）；i进给次数；d零件或毛坯的直径（毫米）；v切削速度（圆周速度），,查组合机床设计参考图册硬质合金镗刀加工钢，s最大=0.75毫米/转时，求T、Px、Pz、N的计算图：T=或v=Px=0.0212 t=1.2 s=0.65 HB=1.5K Px=2Py=3.57 s=0.75 HB=0.75K Pz=2KpzN=式中：v切削速度（米/分）S每转进给量（毫米/转）Px轴向力（公斤）t切削深度（毫米）Py圆周力（公斤）T刀具耐用度（分）N切削功率（千瓦）HB布氏硬度刀具： 采用硬质合金钻头 F=CfApXFfzAeUfz/d0QfnWf所以 F大=1456N，F小=566N在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数 K=K1K2K3K4其中：K
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