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连杆工艺设计及有限元分析【3张CAD图纸】【优秀】

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连杆 工艺 设计 有限元分析 cad图纸
资源描述：

尾接杆零件的工艺规程和斜孔钻模设计

28页 12000字数+说明书+任务书+答辩稿+外文翻译+4张CAD图纸【详情如下】

任务书.doc

外文翻译--机械设计.doc

尾接杆毛坯图.dwg

尾接杆零件图.dwg

尾接杆零件的工艺规程和斜孔钻模设计答辩稿.ppt

尾接杆零件的工艺规程和斜孔钻模设计论文.doc

工序卡片.doc

工艺卡片.doc

斜孔钻模装配图.dwg

钻模板.dwg

一、题目

    尾接杆零件的工艺规程和斜孔钻模设计

二、指导思想和目的要求

　　　毕业设计（论文）是培养学生自学能力、综合应用能力、独立工作能力的重要教学实践环节。

   通过毕业设计，学生对四年所学知识进行回顾和总结，培养自学能能力和独立工作能力，对本专业加深了解，为步入社会工作岗位做好理论和时间准备。学会理论联系实际，用严谨和认真的态度分析和解决遇到的问题，从而实现认识的深化。

三、主要技术指标

绘制零件图；

设计与绘制毛坯图

制定工艺路线

编制全部工艺规程

设计钻模

编写论文

四、进度和要求

　　　1、分析并绘制零件图                     1周

　　　2、绘制毛坯图                           1周

　　　3、设计工艺路线及编制工艺规程           4周

　　　4、设计工艺装备                         3周

　　　5、编写说明书（论文）                   2周

五、主要参考书及参考资料

  [1] 阎光明，侯忠滨.现代制造工艺基础.西安:西北工业大学出版社,2007.

  [2] 王长春，孙步功.互换性与测量技术基础.北京：北京大学出版社，2010.摘要

   本设计的题目是尾接杆工艺规程及斜孔钻模设计。内容可分为机械加工工艺规程编制和斜孔钻模夹具设计两个部分。

　　　首先，运用机械制造技术及相关的课程知识，解决工件在加工过程中的定位、加紧以及工艺路线的安排等方面的相关问题，确定相关的工艺尺寸及选择合适的机床和刀具。其次，通过分析尾接杆，了解尾接杆的作用。然后，依据毛坯件和生产纲领的要求，制定出切实可行的铣夹具加工工艺规程路线，确定加工方案。最后，根据被加工零件的加工要求，参考机床夹具设计手册及相关方面的书籍，设计出高效、经济、合理并且能保证加工质量的夹具。

   随着社会的进步和科技的发展，机床夹具的通用性也直接影响其经济性。机床夹具的高精、高效、通用、经济等性质的良好发展将在我国的现代化工业建设和发展过程中起着至关重要的作用。

关键词： 夹具设计,机械加工,工艺,工装

ABSTRACT

    This design topic is The tail rod and inclined hole jig process design. Content can be divided into the machining process planning design and the machine tool's fixture design two parts.  

    First, with mechanical manufacturing technology and related course knowledge and solve workpiece position in the process, which belong to the process route arrangement and the related aspects related technology problem, determine the size and choose appropriate machine and tools. Secondly, through the analysis the tail rod, understand the tail rod. Then, on the basis and milling fixture blank piece and production program requirements, formulate feasible milling machining procedure line, fixture to determine processing plan. Finally, according to the requirements of the processing of processed spares, reference the machine tool's fixture design manual and related books, design the efficient, economy, reasonable and can ensure the process quality fixture.

     Along with the progress of the society and the development of science and technology, the machine tool's fixture commonality also directly affects its economy. The machine tool's fixture with high precision, high efficiency, gm, economic and other properties of the good development will be in the modernization of our country in the process of the development of industrial construction and plays a vital role.

KEY WORDS: fixture design, Mechanical processing, Craft,Fixtures

目 录

第一章 绪论7

1.1 课题背景及发展趋势7

1.2 夹具的基本结构及夹具设计的内容8

第二章 尾接杆工艺规程编制9

2. 1  零件的分析9

2.1.1 零件的作用9

2.1.2零件的工艺分析9

2.2 确定毛坯11

2.2.1选择毛坯11

2.2.2设计尾接杆毛坯图12

2.3 工艺规程设计14

2.3.1 定位基准的选择14

2.3.2  工艺路线的制定15

第三章 夹具设计的基本知识18

3.1机床夹具的概述18

3.1.1机床夹具的定义18

3.1.2机床夹具的功用18

3.1.3机床夹具的组成18

3.1.4机床夹具的分类19

3.2 机床夹具的设计特点和要求20

3.2.1 机床夹具的设计特点20

3.2.2 机床夹具的设计要求20

3.3 机床夹具总图设计20

3.3.1总图设计的步骤20

3.3.2总体设计的几点要求21

第四章 尾接杆斜孔钻模设计22

4.1夹具设计方法及步骤22

4.2拟订定位方法与对定位元件23

4.2.1 定位方案分析23

4.4 钻床夹具的设计24

4.5 绘制尾接杆夹具装配图25

前 言

   设计是有关尾接杆零件的加工工艺步骤的说明和斜孔钻模设计的具体阐述。工艺设计是在学习机械制造技术及机床夹具设计后，在生产实习的基础上，综合运用所学相关知识对零件进行加工工艺规程的设计和机床夹具的设计，根据零件加工要求制定出可行的工艺路线和合理的夹具方案，以确保零件的加工质量。

　　　制造工艺是指加工制造产品或零件所使用的路线、设备及加工方法的总称。工艺可以是多样化的，它对成本和效率都会产生影响。应用机床夹具，有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用”。

　　　为了提高机床在生产过程的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。随着社会的进步和科技的发展，机床夹具的通用性也直接影响其经济性。所以只有改进研发更高效率的夹具，以适应现代化工厂机床生产要求。

　　　就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础。由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。加工工艺及夹具毕业设计是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。

机床夹具已成为机械加工中的重要装备，同时是机械加工不可缺少的部件，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。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。

1.1 课题背景及发展趋势

   材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求更高精度夹具的定位孔距精度也随着提高，机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。

 工业的模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。迅速发展对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，对中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。

1.2 夹具的基本结构及夹具设计的内容

   与此同时夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。因此，我认为加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。

按在夹具中的作用,地位结构特点,组成夹具的元件可以划分为以下几类:

(1)定位元件及定位装臵；

夹紧元件及定位装臵(或者称夹紧机构)；  

(3)夹具体；

(4)对刀,引导元件及装臵(包括刀具导向元件,对刀装臵及靠模装臵等)；

(5)动力装臵；

(6)分度,对定装臵；

(7)其它的元件及装臵(包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等)；

   每个夹具不一定所有的各类元件都具备,如手动夹具就没有动力装臵,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装臵。反之,按照加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装臵及机构,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装臵。  零件是飞机液压助力器执行机构中的主要部件之一。从整体上来看，飞机液压助力器是安装在飞机副翼操纵机构中或方向舵操纵系统中，用于不可逆的液压助力器操纵。当飞机液压系统损坏或压力下降时，液压助力器外筒左右两腔沟通，即助力器当一拉杆使用，以实现人力应急操纵。每架飞机上装有两台液压助力器。分别操纵左右副翼或方向舵。

   尾接杆零件在产品中一端与液压助力器外筒组件连接，另一端通过关节轴承与飞机的副翼连接，其作用是带动飞机操纵系统的摇臂和拉杆，而使飞机的副翼偏转，在工作时能够传递3800公斤以上的力，是一个能承受复杂力的受力件。

2.1.2零件的工艺分析

   零件的材质为30CrMnSiA，属中碳调质钢，强度高，焊接性能较差。30CrMnSiA调质后有很高的强度和足够的韧性，淬透性也好。调质后该材料做砂轮轴，齿轮，链轮都可以。30CrMnSiA具有良好的加工性，加工变形微小，抗疲劳性能相当好。用于轴类、活塞类零配件等。用于汽车、飞机各种特殊耐磨零配件等。

参考文献

[1]孙桓，陈作模，葛文杰. 《机械原理》第七版. 北京：高等教育出版社

[2]濮良贵，纪名刚.《机械设计》第八版.北京：高等教育出版社

[3]吴宗泽，罗圣果. 《械设计课程设计手册》 北京：化学工业出版社

[4]马兰， 《机械制图》.北京：机械工业出版社

[5]刘守勇等.《械制造工艺与机床夹具》. 机械工业出版社

[6]白成轩.《机床夹具设计新原理》.机械工业出版社

[7]融亦鸣 《计算机辅助夹具设计》.机械出版社

[8]肖继德、陈宁平.《机床夹具设计》第2版.机械工业出版社


内容简介：
西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 本科毕业设计论文 题 目 连杆工艺设计及有限元分析专业名称 机械设计及其自动化 学生姓名 指导教师 毕业时间 二零一四年六月 目 录摘要- 5 -ABSTRACT- 6 -第一章 绪论- 8 -1.1课题研究的意义- 8 -1.2国内外现状- 9 -1.3论文的章节安排- 9 -第二章 连杆零件的分析- 10 -2.1连杆的作用- 10 -2.2连杆的结构特点- 11 -2.3连杆的工艺分析- 16 -2.4连杆的材料和毛坯- 16 -第三章 连杆零件的工艺编制- 18 -3.1连杆机械加工工艺过程- 18 -3.2连杆工艺过程的安排- 22 -3.3连杆工艺设计存在的问题- 25 - 3.3.1工序安排- 25 - 3.3.2定位基准- 25 - 3.3.3夹具使用- 25 - 3.3.4切削用量的选择原则- 25 -3.4连杆机械加工工序卡片- 18 -第四章 连杆受载荷情况下的有限元分析- 28 -4.1 连杆的有限元分析过程和结果- 29 -第五章 总结与展望- 76 -5.1 论文总结- 76 -致 谢- 78 -参考文献- 79 -毕业设计小结- 80 -摘要 连杆是主要传动件之一，本文主要论述了连杆的加工工艺及有限元分析。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。 本次设计通过AUTOCAD画出零件图，并且进行工艺编制。连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，且连杆的 刚性比较差，容易产生变形。并且用PRO/E 对连杆做有限元分析，查看连杆的受力情况。关键字：CAD，工艺编制，有限元分析ABSTRACT Linkage is one of the main transmission parts, this article discusses the link processing technology and finite element analysis. Link dimensional accuracy, position accuracy and shape accuracy requirements are high, and the relatively poor rigidity of the connecting rod, easily deformed, and therefore arranged in the process, the rough finishing process requires the separation of the major surfaces. Gradually reduce the allowance, cutting forces and internal stress and distortion correction after processing, we can finally meet the technical requirements of the part. The design of the parts diagram drawn by AUTOCAD, and perform process planning. Link dimensional accuracy, position accuracy and shape accuracy requirements are high, and the relatively poor rigidity of the link easily deformed. And using PRO / E for the link to do finite element analysis, see link stress situation.KEY WORDS: CAD，Process planning ，Finite Element Analysis第1章 绪论1.1课题研究的意义 随着科学技术的发展，我们的生活越来越便捷。例如普遍的汽车，汽车发动机有五大件：缸体、曲轴、连杆、凸轮轴、缸盖。在今天，随着汽车工业的高速发展，“小体积、大功率、低油耗”的高性能发动机对连杆提出更新、更高的要求。作为高速运动件，重量要轻，减小惯性力，降低能耗和噪声，强度、刚度要高，并具有较高的韧性，连杆比要大，连杆要短。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是非常有意义的。 1.2国内外现状 汽车发动机连杆是一套曲柄连杆机构。而曲柄连杆机构是往复式内燃机中的动力传递系统。曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动部分。在作功冲程中，它将燃料燃烧产生的热能活塞往复运动、由曲轴旋转运动转变为机械能，对外输出动力；在其它冲程中，则依靠曲柄和飞轮的转动惯性、通过连杆带动活塞上下运动，为下一次作功创造条件。曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成。（1）机体组：气缸体、气缸垫、气缸盖、曲轴箱、汽缸套及油底壳（2）活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销、连杆（3）曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、扭转减振器、平衡轴 高强度，轻量化，低成本是汽车发动机连杆的用材料的发展趋势，我国发动机锻钢连杆制造技术与国外差距不大，但连杆轻量化方面还是相当落后。为保证连杆的疲劳强度，要求连杆的材料要具有良好的综合力学性能及工艺性能，以往连杆材料几乎普遍采用碳素调制钢和冶金调制钢，20世纪70年代由于石油危机为节省资源，欧美和日本开始大量应用非调制钢，并取得很大进展。随着汽车工业制造技术的发展，对于汽车发动机的动力性能越来越高，而连杆强度刚度对提高发动机的动力性及可靠性至关重要，因此国内外各大汽车公司对发动机连杆用材料和制造技术的研究都非常重视。在满足性能指标的前提下，连杆的材料和制造技术关联很大，非调制钢的应用就是考虑节省调制工序。近年来，采取裂解连杆体和连杆盖分界面的技术可以大幅减少机械加工工序，由此开发了高强度低韧性的高碳非调制钢和粉末冶金锻件以满足工艺要求。目前连杆的主要用料有以下几种：碳素钢合金钢，非调制钢，粉末冶金连杆，钛合金连杆。我国各大汽车集团的主机厂发动机锻钢连杆制造技术与国外差距不大，不论从锻件的强度表面强化技术，还是尺寸精度及产品稳定性方面，都接近国外发达国家水平。国内虽然近年来技术有所提升，但还存在一些问题，锻件成型及空冷技术的落后，产品性能不稳定。在连杆轻量化方面，我国还相当落后，钛合金连杆，纤维强化铝合金连杆，粉末冶金锻造连杆的研究还没有展开，是今后要开展的课题。 1.3论文的章节安排 根据论文选题的要求，作者在近三个月的论文阶段，基于PRO/E，AutoCad软件平台，在导师的认真指导下完成了大量的工作，对计算机辅助数控加工进行了深入的研究，在此基础上并对连接板凹模进行仿真模拟加工。这些内容在论文中都得到了充分的反映，论文内容的章节安排如下： 绪论 连杆零件的分析 连杆零件的工艺编制 连杆受载荷情况下的有限元分析 总结与展望第2章 连杆零件的分析2.1 连杆的作用 连杆是汽车发动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。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。2.2 连杆的结构特点 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。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。2.3 连杆的工艺分析 各类连杆主要技术要求基于类似，仅在数值上略有差别。1.大小头孔的精度 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IT6，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 mm。2.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。 3.大小头孔的中心距 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：1900.05 mm。4.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。5.螺栓孔的技术要求 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；两螺栓孔在大头孔剖分面的对称度公差为0.25 mm。 2.4 连杆的材料和毛坯 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。 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。 第三章 连杆零件的工艺编3.1 连杆机械加工工艺过程本次设计的连杆的毛坯是锻造造而成，材料选择为45号钢，为整体锻件，因为连杆要承受冲击载荷摩擦，要有良好的机械性能，连杆为小件，且生产类型属大批生产，为提高生产效率和锻件精度，现采用模锻方法制造毛坯。随后进行热处理正火，消除内应力，改善机械加工性。细化晶粒，消除组织缺陷。加工过程如下： 1铣铣连杆大、小头两平面,每面留磨量0.5mm。2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。（下同）3钻与基面定位，钻、扩、铰小头孔。4铣以基面及大、小头孔定位，装夹工件铣尺寸mm两侧面，保证对称（此平面为工艺用基准面）。5扩以基面定位，以小头孔定位，扩大头孔为60mm。6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。7铣以基面和一侧面定位装夹工件，铣连杆体和盖结合面，保直径方向测量深度为27.5mm。8磨以基面和一侧面定位装夹工件，磨体和盖的结合面。9铣以基面及结合面定位装夹工件，铣连杆体和盖mm8mm斜槽。 10锪以基面、结合面和一侧面定位，装夹工件，锪两螺栓座面mm,R11mm,保证尺寸mm。11钻钻210mm螺栓孔。12扩先扩212mm螺栓孔，再扩213mm深19mm螺栓孔并倒角。13铰铰212.2mm螺栓孔。14钳用专用螺钉，将连杆体和连杆盖装成连杆组件，其扭力矩为100120N.m。15镗粗镗大头孔。16倒角大头孔两端倒角。17磨精磨大小头两端面，保证大端面厚度为38mm。18镗以基面、一侧面定位，半精镗大头孔，精镗小头孔至图纸尺寸。19镗精镗大头孔至尺寸。20称重称量不平衡质量。21钳按规定值去重量。22钻钻连杆体小头油孔6.5mm,10mm。23镗半精镗、精镗小头铜套孔。24珩磨珩磨大头孔。25检检查各部尺寸及精度。26探伤无损探伤及检验硬度后。27检入库。3.2连杆工艺过程的安排1.在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度：（1）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。（2）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：（1）大头端面：粗铣、半精铣、精磨（2）小头孔：钻孔、扩孔、镗孔、拉，精镗、浮动镗（3）大头孔：粗镗、半精镗、精镗，浮动镗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。2.确定合理的夹紧方法既然连杆是一个刚性比较差的工件，就应该十分注意夹紧力的大小，作用力的方向及着力点的选择，避免因受夹紧力的作用而产生变形，以影响加工精度。在加工连杆的夹具中，可以看出设计人员注意了夹紧力的作用方向和着力点的选择。在粗铣两端面的夹具中，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。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。3.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。具体的办法是，如图（15）所示：在安装工件时，注意将成套编号标记的一面不图3.1连杆的定位方向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。4. 连杆大、小头孔的加工连杆大、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，它经过了钻、扩、铰三道工序。钻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。小头孔在钻、扩、铰后，在金刚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、粗镗、半精镗、精镗、金刚镗和珩磨达到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。5.连杆螺栓孔的加工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。为了使两螺栓孔在两个互相垂直方向平行度保持在公差范围内，在扩和铰两个工步中用上下双导向套导向。从而达到所需要的技术要求。粗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，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。3.3连杆加工工艺应考虑的问题 1.工序安排连杆加工工序安排应注意两个影响精度的因素：（1）连杆的刚度比较低，在外力作用下容易变形；（2）连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削时会产生较大的残余内应力。因此在连杆加工工艺中，各主要表面的粗精加工工序一定要分开。2.定位基准精基准：以杆身对称面定位，便于保证对称度的要求，而且采用双面铣，可使部分切削力抵消。统一精基准：以大小头端面，小头孔、大头孔一侧面定位。因为端面的面积大，定位稳定可靠；用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距。3.夹具使用应具备适应“一面一孔一凸台”的统一精基准。而大小头定位销是一次装夹中镗出，故须考虑“自为基准”情况，这时小头定位销应做成活动的，当连杆定位装夹后，再抽出定位销进行加工。保证螺栓孔与螺栓端面的垂直度。为此，精铣端面时，夹具可考虑重复定位情况，如采用夹具限制7个自由度（其是长圆柱销限制4个，长菱形销限制2个）。长销定位目的就在于保证垂直度。但由于重复定位装御有困难，因此要求夹具制造精度较高，且采取一定措施，一方面长圆柱销削去一边，另一方面设计顶出工件的装置。4.粗，精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。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。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，否则，当吃刀深度较大时，切削力增加较显著，影响加工质量。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。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。3.4 连杆机械加工工艺卡片工序名称：铣两端面 工步内容：铣连杆大、小头两平面，每面留磨量0.5mm工艺装备：硬质合金端铣刀设备型号：立式铣床X52k工序名称：粗磨 工步内容：以一大平面定位，磨另一大平面，保证中心线对称，无标记面称为基面工艺装备：砂轮磁力吸盘设备型号：磨床M7350 图3.2工序名称：钻 工步内容：与基面定位，钻、扩、铰小头孔工艺装备：麻花钻; 扩孔钻;铰刀设备型号：摇臂钻床Z3080 图3.3工序名称：铣大头两侧 工步内容：铣两侧面，保证对称（此平面为工艺用基准面）工艺装备：立铣刀设备型号：卧式铣床X62W 图3.4工序名称：扩孔 工步内容：以基面定位，以小头孔定位扩大头孔为60工艺装备：滑柱钻模设备型号：摇臂钻床Z3080 图3.5工序名称：铣 工步内容：铣开连杆工艺装备：锯片铣刀设备型号：立式铣床X62W 图3.6工序名称：铣结合面 工步内容：以基面和一侧面定位装夹工件，铣连杆体结合面，保证直径方向测量深度27.5mm工艺装备：硬质合金端铣刀设备型号：卧式铣床X62W工序名称：磨 工步内容：工艺装备：砂轮设备型号：磨床M7350 图3.7工序名称：铣斜槽 工步内容：以基面及结合面定位装夹工件，铣连杆体、盖5X8mm斜槽工艺装备：专用铣刀设备型号：卧立铣床X62W 图3.8工序名称：铣 工步内容：加工螺栓座面工艺装备：专用铣刀设备型号：卧立铣床X62W 图3.9工序名称：钻 工步内容：加工螺栓孔工艺装备：麻花钻设备型号：立式钻Z3025 图3.10工序名称：镗 工步内容：粗镗大头孔工艺装备：专用镗杆设备型号：立式镗床T68 图3.11工序名称：精磨两端面 工步内容：精磨大小头两端面，保证尺寸精度38mm工艺装备：磁力吸盘; 砂轮设备型号：平面磨床M7130 图3.12工序名称：镗孔 工步内容：半精镗大头孔及精镗小头孔工艺装备：YT15设备型号：立式镗床T2115工序名称：镗孔 工步内容：精镗大头孔至尺寸工艺装备：YT15设备型号：立式镗床T2115 图3.13工序名称：钻小头油孔 工步内容：钻连杆小头油孔 钻连杆孔工艺装备：麻花钻 扩孔钻设备型号：立式钻床Z3025 图3.14工序名称：镗孔 工步内容：半精镗、精镗小头衬套孔工艺装备：专用镗杆设备型号：立式镗床T2115 图3.15工序名称：珩磨 工步内容：珩磨大头孔工艺装备：内径千分尺设备型号：珩磨机床 图3.16第4章 连接受载荷情况下的有限元分析4.1连杆的有限元分析过程和结果 首先用PROE画出连杆的大体，然后倒入ANSYS进行分析。进入PROE点击草绘绘制如下图形： 图4.1然后进行拉伸命令使草图变为实体。 图4.2然后在实体面上进行草绘和拉伸做出双向的凹槽。 图4.3随后点击保存副本，文件类型选择x-t类型。打开ANSYS打开文件。 图4.4输入/FACET,NORM /DIST 变为实体，并且划分网格 图4.5材料为45刚合适的弹性模量和泊松比SOLID45 MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,2.1E11 MPDATA,PRXY,1,0.3 实际工程中，汽车连杆的大头孔是与轴承配合的，而小头孔的内侧受面压力作用。在ANSYS中选取大孔内表面级Y=0的所有面施加对称约束，在小头孔的内侧节点范围内施加P=l 000psi面压力。实际工程中，汽车连杆的大头孔是与轴承配合的，在ANSYS中选取大孔内表面级Y=0的所有面施加对称约束，在小头孔的内侧节点范围内施加P=l 000psi面压力。 图4.6 图4.7 图4.8本次静力分析表示汽车发动机连杆小头承受了较大的载荷，并且会发生部分偏移。ANSYS程序： /BATCH /COM,ANSYS RELEASE 12.0.1 UP20090415 19:47:25 05/30/2014 /input,menust,tmp,1 /GRA,POWER /GST,ON /PLO,INFO,3 /GRO,CURL,ON/CPLANE,1 /REPLOT,RESIZE WPSTYLE,0/REPLOT,RESIZE PARAIN,prt01,x_t,D:,SOLIDS,0,0 /NOPR /GO /FACET,NORM /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST ET,1,SOLID45 MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,2.1E11 MPDATA,PRXY,1,0.3 ESIZE,0.1,0,/USER, 1 /VIEW, 1, 0.206129824109 , 0.349919919283 , 0.913819755587/ANG, 1, -2.60099027798 /REPLO MSHKEY,0MSHAPE,1,3d MSHKEY,0MSHAPE,1,3d MSHKEY,0MSHAPE,1,3d CM,_Y,VOLU VSEL, , , , 1 CM,_Y1,VOLU CHKMSH,VOLU CMSEL,S,_Y VMESH,_Y1 CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 FINISH /SOL/VIEW, 1, 0.810267999347 , 0.275880465558 , 0.517064539451/ANG, 1, 12.2991529585 /REPLO /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,21 FITEM,2,-22 DA,P51X,ALL,/VIEW, 1, 0.387727510123 , 0.261796322434 , 0.883815627523/ANG, 1, 2.84250228156 /REPLO /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST /DIST,1,1.08222638492,1 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本文标题：连杆工艺设计及有限元分析【3张CAD图纸】【优秀】
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