连杆生产线连杆体精拉结合面夹具设计【3张图纸】【优秀】
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连杆
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连杆生产线连杆体精拉结合面夹具设计
17页 7100字数+说明书+开题报告+任务书+文献综述+3张CAD图纸
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定稿零件图.dwg
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文献综述.doc
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连杆生产线连杆体精拉结合面夹具设计开题报告.doc
连杆生产线连杆体精拉结合面夹具设计说明书.doc
目 录
1前言4
1.1国内外夹具行业及机床夹具的现状4
1.1.1国内夹具行业的现状4
1.1.2 国外夹具行业的现状4
1.1.3 机床夹具现状4
1.2设计的目的4
1.3设计的意义5
1.4任务来源5
1.5设计原则5
1.6设计主要资料5
1.7设计工艺规程5
2连杆体拉结合面夹具设计6
2.1连杆的加工工艺6
2.2生产纲领的计算7
2.3连杆体拉结合面夹具定位方式的选择7
2.4拉削加工方案的选定7
2.5切削力的计算及拉削方式的确定9
2.5.1半精拉切削力的计算9
2.5.2精拉切削力的计算11
2.6拉削加工时间的计算12
2.7气缸的选取12
2.8夹紧机构间传动小轴的选择及校核计算13
3.总结14
4.参考文献15
5.致 谢16
摘 要
连杆是柴油机运动的主要关键件之一，它工作的稳定性、可靠性对柴油机的整机质量至关重要，质量轻、精度高的连杆，有助于降低柴油机的能耗和噪声。该设计说明书首先介绍了国内外夹具及机床夹具的现状、夹具设计的目的、意义、原则和一些设计所需要的主要的资料，主要说明了连杆拉结合面夹具设计过程，其中包括连杆的加工工艺、生产纲领的计算、连杆体拉结合面夹具定位方式的选择、拉削加工方案的选定、切削力的计算及拉削方式的确定、拉削加工时间的计算、气缸的选取、夹紧机构间传动小轴的选择及校核计算，最后简洁的总结设计所取得的结果及此次设计的优点，譬如采用了气动夹紧装置，对以后夹具的发展方向给予一些建议。
关键词 连杆体精拉结合面；夹具设计；工艺分析
- 内容简介：
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中国地质大学长城学院2012届毕业设计连杆生产线连杆体精拉结合面夹具设计1 历史提到柴油发动机就不得不提到一个名字鲁道夫狄赛尔(Rudofl Diesel)。1876年，德国人奥托研制成功了第一台4冲程煤气发动机1892年狄赛尔试制成了第一台压燃式内燃机，也就是柴油机。1894年，狄赛尔改进了柴油机并使其能运行1分钟左右。1913年10月29日，55岁的狄赛尔在横渡英吉利海峡的轮船甲板上，被巨浪卷入了大海(多数历史学家认为狄赛尔是跳海自尽的)。为了纪念狄赛尔，人们把柴油发动机命名为Diesel。1924年，美国的康明斯公司正式采用了泵喷油器，这一发明有效地降低了柴油机的质量。70年代以后，博世公司把电控汽油机喷射技术引用回柴油机，从而让柴油机的发展和使用进入了一个新纪元。最先出现的电控喷油泵技术，而后又发展出了电控泵喷嘴技术和高压共轨喷射技术，后两种技术是现在最主要的柴油机电控喷射技术。其中，电控泵喷嘴技术的喷油压力非常高，可以达到2050bar，并且泵和喷嘴装在一起，所以只需要很短的高压油引导部分，泵喷嘴系统也可以实现很小的预喷量，其喷油特性是三角形的，并采用了分段式预喷射，这是很符合发动机的要求(大众公司的TDI发动机就是使用这种技术)。但电控泵喷嘴技术的喷油压力受发动机转速影响，使用蓄压系统的高压共轨技术可以解决这个问题，但它的喷油压力低于泵喷嘴系统，能达到1600bar，有些公司看中了它对任意缸数的发动机喷油压力调节很宽泛的特点，对其大加采用。(最早使用高压共轨的轿车是奔驰C级别车)双龙就是采用源自于奔驰的目前国际最先进的柴油发动机技术“共轨喷射”，涡轮增压技术，配备有EGR、DOC等高级环保系统，完全改变旧式柴油发动机的冒黑烟和震动激烈的印象，在同级同排量车型中拥有最强动力，素有车坛新世代“净静”柴油发动机的美誉。话说到这里，柴油机话题快告一段落了，但柴油机的故事肯定还没有讲完，因为人们越来越发现柴油机的无穷魅力：高扭矩、高寿命、低油耗、低排放，柴油机成为解决汽车能源问题最现实和最可靠的手段。狄赛尔肯定没有想到当年他那个没人问津的丑小鸭，现在100%的重型车和近30%的乘用车都在使用。但可以让狄赛尔感到欣慰的是，每当打开这些车的发动机盖，都会看见一个名字Diesel。2 连杆知识发动机连杆是发动机中的重要的传动部件，其关系到整台机器的运行效果和动力输出。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轴的回转运动，以输出动力。因此，连杆的加工精度将直接影响到发动机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。连杆是发动机的高精度的关键零件，由于连杆技术要求很高，尤其是可靠性，因此铸造连杆已很少采用，基本以锻造加工方法成形。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）连杆大小头螺栓孔与结合面的垂直度。 连杆加工的工艺流程是：拉大小头两端面粗磨大小头两端面拉连杆大小头侧定位面拉连杆盖两端面及杆两端面倒角拉小头两斜面粗拉螺栓座面，拉配对打字面、去重凸台面及盖定位侧面粗镗杆身下半圆、倒角及小头孔粗镗杆身上半圆、小头孔及大小头孔倒角清洗零件零件探伤、退磁精铣螺栓座面及R5圆弧铣断杆、盖小头孔两斜端面上倒角精磨连杆杆身两端面加工螺栓孔拉杆、盖结合面及倒角去配对杆盖毛刺清洗配对杆盖检测配对杆盖结合面精度人工装配扭紧螺栓打印杆盖配对标记号粗镗大头孔及两侧倒角半精镗大头孔及精镗小头衬套底孔检查大头孔及精镗小头衬套底孔精度压入小头孔衬套称重去重精镗大头孔、小头衬套孔清洗最终检查成品防锈。连杆由大头、小头 和杆身等部分组成。大头为分开式结构，连杆体与连杆盖用螺栓连接。大头孔和小头孔内分别安装轴瓦和衬套。为了减轻重量且使连杆具有足够的强度和刚度，连杆杆身截面多为工字形，其外表面不进行机械加工连杆在以下几方面有较高的质量要求：1机械性能，要求在加热、锻造、后续热处理等过程中保证产品机械性能得到提高，满足使用要求；2尺寸公差，要求精度高，能减少机加工量；3重量公差，有要求越来越高的趋势。提高质量是赢得市场的一个关键因素，进行技术改造，选用先进设备和工艺，提高模具加工精度是生产优质零件的必要条件。在新建改建连杆锻造线中选用以下设备将有利于提高锻件产品质量：（1）加热：中频感应加热装置；（2）制坯：自动辊锻机；（3）模锻：热模锻压力机、高能螺旋压力机 ；（4）切边、热校正：闭式双点切边压力机；（5）冷精压：精压机；（6）模具：高精度电火花机床，加工中心。 以上设备国内均可制造，大部分为引进技术，设备精度高，使用可靠。当然，如资金充裕，可购买精度更高的国外设备。由此可见，发动机连杆的研究发展十分重要，而要实现高效率、高精度的生产加工对生产工具的需求又显得极为重要，但是连杆的外形复杂，加工定位困难，而且连杆的尺寸精度、形状精度的要求都很高，但是连杆的刚性比较差，容易变形。发动机连杆体的加工定位就更加的困难，连杆体拉结合面定位加紧都十分的困难。通过对多种连杆的结构及工艺性分析，运用成组技术的基本原理，合理的设计出一种大量生产的专用夹具，采用流水线加工，提高了效率，减少废品，改善操作的劳动强度，使企业大批量生产降低成本，大大提高产品的竞争力。因此夹具无疑是其中的关键所在。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。夹具是机械加工不可缺少的部件，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，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。夹具（卡具）：从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。夹具的作用是夹紧和定位，定位要满足定位原理。定位元件:支承钉、支承板、圆柱销、圆锥销、心轴、v形架、定位套、锥顶尖和锥度心轴。常用定位原理是六点定位，注意避免出现不合理的过定位和欠定位。合理确定定位基准。3 夹具的功能及分类夹具的作用是在产品加工过程中，保持产品零部件和加工工具的相对位置，从而保证了最终产品技术要求中的位置精度。由于不同的工艺过程中使用不同的夹具。各类夹具中以机床夹具发展最早、最成熟、精度要求最高、在各类夹具中比重也最大。如按照一套夹具是否能用于加工不止一种工件，或者指夹具能合重复使用而言，则夹具可分为专用夹具、可调整夹具和组合夹具，专用夹具只能用于一种产品的一种工件，用于大批量生产之中，目前汽车、摩托车、部分家电、轻工等行业中仍在广泛使用。可调整夹具又称成组夹具，适合形状相似的一组或一族零件的生产，可用于各类产品的成批生产。组合夹具根据标准化、模块化的原理，在夹具元件和组件完全标准化的基础上，由一整套预先制造好的标准元件和合件，针对不同工件组合和装配成各种专用夹具。一旦使用完毕后，可将夹具再拆散成元件和合件，如此不断重复使用。可用于试制、单件小批生产、也可用于成批生产。由此可见，组合夹具不仅具有标准化、模块化、组合化等当代先进设计思想，又符合节约资源的原则，更适合绿色制造的环境保护原理。所以是今后夹具技术的一个重要发展方向。4 国内外夹具行业的现状4.1国内夹具行业的现状我国国内的夹具始于20世纪60年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800万件的水平。20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国国内的需求，还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少NC机床、加工中心，而由国外配套孔系夹具，价格非常昂贵，现大都由国内配套，节约了大量外汇。4.2国外夹具行业的现状从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的央具，通常为机床价格的1110一1115，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势，随着我国加入wTO和制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好前景。5 机床夹具的现状 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（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1）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；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）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；6）提高机床夹具的标准化程度。6 现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：GB/T2148T225991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0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。（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/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从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。 迄今为止，夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具(刀具、夹具、量具、模具)之一。刀具量本身已高度标准化，用户只需要按品种、规格选用采购。而模具和夹具则和产品息息相关，产品一有变化就需重新制作，通常是属于专用性质的工具。模具已发展成为独立的行业;夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业。机床夹具的主要功能：1、保证加工质量 使用机床夹具的主要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件加工面和定位面之间被加工表面相互之间的位置精度。使用机床夹具后，这种精度主要靠家具和机床来保证，不再依赖工人技术水平。2、提高生产效率，减低成本 使用夹具后可减少划线、找正等辅助时间，且易实现多件、多工位加工。在现代机床夹具中，广泛采用气动液动等机动夹紧装置，可使辅助时间进一步加少。3、扩大机床加工范围 在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床的工艺范围。例如，在车床或钻床上使用镗模，可以代替镗床镗孔。又如，使用靠模夹具，可在车床或铣床上进行仿形加工。4、减轻工人劳动强度，保证安全生产。7 机床夹具的分类机床夹具可以有很多分类方法。通常按机床夹具的适用范围，可划分为五种类型：1、 通用家具 如车床上常用的三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、顶尖，铣床上常用的平口钳、分度头、回转工作台等均属此类家具。该类夹具由于具有较大的通用性，固得其名。通用家具一般已经标准化，并有专门的专业工厂生产，常作为机床标准附件提供给用户。2、 专用夹具 这类家具是针对某一工件的某一工序而专门设计的，因其用途专一而得名。专用夹具广泛用于批量生产中。3、 可调夹具和成组夹具 这类家具的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。用于相似零件成组加工的夹具，通常称成组夹具。与成组夹具相比，可调整夹具的加工对象不明确，适用范围更广一些。4、 组合家具 这类夹具由一套标准化的夹具元件，根据零件的加工要求拼装而成。就好像搭积木一样，不同元件的不同组合和联接可构成不同结构和用途的夹具。夹具用完以后，元件可以拆卸重复使用。这类夹具特别适合于新产品试制和小批量生产。5、 随行夹具 这是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。工件安装在随行夹具上，除完成对工件的定位和夹紧外，还载着工件随输送装置送往各机床，并在各机床上被定位和夹紧。 机床夹具也可以按照加工类型和在什么机床上使用来分类，可分为车床夹具、和铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、数控机床夹具等。机床夹具还可以按其夹紧装置的力源来分类，可分为手动夹具、气动夹具、液动夹具、电磁夹具、真空夹具等。8 拉刀的介绍用于拉削的成形刀具。刀具表面上有多排刀齿，各排刀齿的尺寸和形状从切入端至切出端依次增加和变化。当拉刀作拉削运动时，每个刀齿就从工件上切下一定厚度的金属，最终得到所要求的尺寸和形状。拉刀常用于成批和大量生产中加工圆孔、花键孔、键槽、平面和成形表面等,生产率很高。拉刀按加工表面部位的不同，分为内拉刀和外拉刀；按工作时受力方式的不同，分为拉刀和推刀。推刀常用于校准热处理后的型孔。拉刀的种类虽多，但结构组成都类似。如普通圆孔拉刀的结构组成为：柄部,用以夹持拉刀和传递动力;颈部，起连接作用；过渡锥，将拉刀前导部引入工件；前导部，起引导作用，防止拉刀歪斜；切削齿，完成切削工作，由粗切齿和精切齿组成；校准齿，起修光和校准作用，并作为精切齿的后备齿；后导部，用于支承工件，防止刀齿切离前因工件下垂而损坏加工表面和刀齿；后托柄，承托拉刀。拉刀的结构和刀齿形状与拉削方式有关。拉削方式通常分为分层拉削和分块拉削两类。前者又分成形式和渐成式；后者又分轮切式和综合轮切式。成形式拉刀各刀齿的廓形均与被加工表面的最终形状相似;渐成式拉刀的刀齿形状与工件形状不同,工件的形状是由各刀齿依次切削后逐渐形成。轮切式拉刀由多组刀齿组成，每组有几个直径相同的刀齿分别切去一层金属中的一段，各组刀齿轮换切去各层金属。综合轮切式拉刀的粗切齿采用轮切式，精切齿采用成形式。轮切式拉刀切削厚度较分层拉削的拉刀大得多，具有较高的生产率，但制造较难。拉刀常用高速钢整体制造，也可做成组合式。硬质合金拉刀一般为组合式，因生产率高、寿命长，在汽车工业中常用于加工缸体和轴承盖等零件，但硬质合金拉刀制造困难提供拉削内孔用拉刀及推刀.包括园孔拉刀,方孔拉刀,键槽拉刀,花键拉刀,矩形花键拉刀及渐开线拉刀等各种特殊孔径的拉刀,我司全面采用国家标准进行设计、生产和加工产品。拉刀：
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