柴油机连杆加工工艺设计.doc

贵州航天职业技术院 毕 业 论 文题 目 柴油机连杆加工工艺 系 别： 机械工程系专 业： 机械制造与自动化班 级： 09级机制一班学生姓名： 董清学 号： A093GZ021030158指导教师： 陈惊伟目录摘要 1关键词 11. 零件图的分析 21.1 件的功用及其特点 21.2 连杆零件图 21.3 零件图样分析 3 1.4 零件的工艺分析 3 2. 选择毛坯类型、毛坯图 32.1 选择毛坯 32.2 毛坯形状及毛坯图 4 3. 选择加工方法 43.1 定位基准的选择 43.1.1 粗基准的选择 43.1.2 精基准的选择 43.1.3 加工阶段的划分和加工顺序的安排 4 3.1.4 零件表面加工方法的选择 54. 制定工艺路线 55. 确定加工余量 65.1 确定加工余量的方法种类 65.2 各工序尺寸及其公差的确定 66. 切削用量的选择 86.1 切削深度的选择 86.2 进给量的选择 86.3 切削速度的选择 96.4 切削用量的计算 97. 总结与致谢 12附录1 零件图 13附录2 毛坯图 14附录3 机械加工工艺过程卡1 15附录4 机械加工工艺过程卡2 16附录5 机械加工工艺过程卡3 17附录6 机械加工工序卡1 18附录7 机械加工工序卡2 19附录8 机械加工工序卡3 20附录9 机械加工工序卡4 21附录10 机械加工工序卡5 22附录11 机械加工工序卡6 23附录12 机械加工工序卡7 24附录13 机械加工工序卡8 25附录14 机械加工工序卡9 26附录15 机械加工工序卡10 27附录16机械加工工序卡11 28附录17 机械加工工序卡12 29附录18 机械加工工序卡13 30附录19 机械加工工序卡14 31附录20 机械加工工序卡15 32考文献 33柴油机连杆的加工工艺摘要：本次毕业设计是柴油发动机连杆的加工工艺，连杆属于异形零件，异形零件结构复杂，形状特异，刚性较差，没有良好的定位基准，柴油机连杆是柴油机中的关键零件之一，它将发动机活塞的直线反复远动转化为回转远动，它在工作中主要承受拉压交变应力。它工作的稳定性和可靠性对整台柴油机工作的质量至关重要。这就涉及到零件的工作部位的加工精度要求。其形状复杂而不规则，对孔本身的加工精度以及空与面之间的位置精度一般要求较高；杆身断面不大，钢度较差，易变形。加工的难度较高，柴油机杆由连杆和连杆盖装配而成在本毕业设计中单写连杆的加工工艺。关键词： 连杆 工艺路线 切屑用量 1、零件图的分析1.1零件的功用及其特点连杆是柴油机中的关键零件之一，它将发动机活塞的直线反复远动转化为回转远动，它在工作中主要承受拉压交变应力。它工作的稳定性和可靠性对整台柴油机工作的质量至关重要。这就涉及到零件的工作部位的加工精度要求。其形状复杂而不规则，对孔本身的加工精度以及空与面之间的位置精度一般要求较高；杆身断面不大，钢度较差，易变形。1.2连杆零件图。 图1连杆零件图1.3零件图样分析(1)图1中以102mm半圆孔为最高精度表面，精度等级为IT6，表面粗糙度为Ra0.8。(2)零件小头55mm的孔的表面精度等级为IT7，表面粗糙度也为Ra0.8。(3)零件结合面的表面粗糙度为Ra0.8。(3)结合面上的两个定位孔23mm，孔深6mm，孔壁表面粗糙度Ra3.2；两孔下还有M181.5的螺纹孔；两孔相对基准面A（结合面）有垂直度要求1000.15。(3)大端的两面厚度要求65mm,表面粗糙度RRa1.6；小端两面厚度52mm,表面粗糙度6.3。(4)两大孔中心距为2800.03，公差为0.06mm。1.4零件的工艺分析（1）连杆大、小头孔连杆的大头和小头的孔加工精度分别为：IT6和IT7级，而且大端孔的圆孔为102mm的半圆孔，加工很困难，所以考虑到了大端的孔是半圆孔可以考虑到等其他的面和孔加工完后和连杆盖合装构成整个圆孔再进行加工，这样就可以解决了半圆孔的加工困难又保证了连杆和与其配合的连杆盖。两孔的用途是用于装配瓦轴所以要求的表面粗糙度值为R0.8m的要求，所以精加工时要排镗孔和研磨工艺。（2）定位孔大端孔两边2-23H11是连杆与连杆盖装配的定位孔，与它们装配时的结合面有垂直度的要求，要求垂直精度为100：0.15。为了保证大端和小端的孔的中心距以及两孔轴线的位置精度，应在连杆与连杆盖合装后在镗床上镗两端大小孔。（3）该零件材料为45钢，其工艺性较好，但是由于结构原因刚性较差，加工的时候应尽量避免切削力过大，同时在夹紧时也要注意夹紧力的作用位置和大小等因素。2、选择毛坯类型、毛坯图2.1选择毛坯柴油机连杆是一个结构较复杂的零件，要求材料要容易成型，切削性能好，故选用45钢，根据生产批量、零件材料及结构，选用模锻的加工方法。这样更有利于材料内部的组织的连续，可以使零件的强度更高。2.2毛坯形状及毛坯图如下 图2毛坯图3、选择加工方法3.1定位基准的选择3.1.1粗基准的选择（1）按基准先行的原则，应首先加工出主要定位基准面（连杆的上下端面），加工连杆的上下端面时以大头孔和它的另一端面定位。3.1.2精基准的选择（1）磨削定位面，以两端面为基准。（2）精镗定位孔时，由于该孔与结合面有垂直度的要求，加工时要以结合面作为精加工基准。（3）连杆与连杆盖合装后再来镗、磨孔，这时是以基准面互为基准加工。合装以后精镗及珩磨大头孔时、应该以大头端面、小头孔以及工艺土台作为定位。3.1.3加工阶段的划分和加工顺序的安排连杆本身的刚度比较低，在外力作用下容易变形；连杆是模锻件，孔的加工余量较大，切削加工时易产生残余应力。因此，在安排工艺过程时，应把各主要表面的粗、精加工工序分开。这样，粗加工产生的变形就可以在半精加工中得到修正；半精加工中产生的变形可以在精加工中得到修正，最后达到零件的技术要求，同时在工序安排上先加工定位基准。所以连杆的加工工艺工艺过程可分为以下三个阶段。（1）粗加工阶段：粗加工阶段也是连杆体和盖合并前的加工阶段：主要是基准面的加工，包括辅助基准面加工；装配连杆体及盖合并所进行的加工，如两者对口面的铣、磨等。（2）半精加工阶段：半精加工阶段也是连杆体和盖合并后的加工，如精磨两平面，半精加工大小头孔及孔口倒角等。总之，是为精加工大、小头孔作准备的阶段。（3）精加工阶段：精加工阶段主要是最终保证连杆主要两结合面、大、小头孔全部达到图纸要求的阶段，以及去除大孔表面硬化如珩磨大头孔、精镗小头轴承孔等。3.1.4零件表面加工方法的选择根据零件图纸的加工精度要求和连杆的形状、材料、刚性、工艺性，以及查机械加工工艺手册，选择个表面的加工方法如下。（1）端面的加工：粗铣半精铣磨削。（2）大端头的孔：粗镗（合装）（IT11）半精镗（合装）（IT9）精镗(IT6)- 珩磨(IT6)。（3）小端头的孔：钻（IT12）-扩（IT10）-粗较（IT8）-精镗（IT7）。（4）定位孔：钻（IT12）-粗较（IT8）-精镗（IT7）。（5）结合面：粗铣-半精铣-磨削。4、制定工艺路线根据以上零件的个表面的加工方法可以确定工艺路线为：下料-调质-粗铣端面-半精铣端面-磨削端面-钻、扩、较小端的孔-粗铣、半精铣结合面以及工艺凸台-磨削结合面-钻、攻螺纹-钻、铰定位孔-精镗定位孔-合装-磨端面-半精镗-半精镗大端孔-精镗大小端孔-钻小头油孔-珩磨大端孔-铣小端端面拆开铣轴瓦定位槽检验-涂油入库。5、确定加工余量由于柴油机连杆以及连杆盖的结合表面、孔面和两定位孔的精度要求较高，所以按排的加工工序也很多要求的精度等级也很高最高的达到IT6级。因此各个工序多，为了胜利可靠地完成各个加工工序，就得考虑到各个加工工序的加工余量和各个工序尺寸，一步一步的按照各个工序的加工要求来加工，这样才保证加工得到最终零件要求的各种技术要求。所以要先确定各个工序余量。5.1确定加工余量的方法种类5.1.1经验估算法，经验估算法是工艺员根据积累经验的生产经验来确定加工余量的方法，一般情况下，为防止因余量过小而产生废品，经验估算法往往偏大。这种方法常用于小批量生产。5.1.2查表修正法，是以生产实践和实验研究积累的有关加工余量资料数据为基础，并按具体生产条件加以修正来确定加工余量的方法。该方法应用比较广泛。加工余量表在各种机械加工手册中都有，所以比较方便和可靠。5.1.3分析计算法，这是通过对影响加工余量的各种因素进行分析，然后根据一定的计算关系式来计算加工余量的方法。利用这种方法比较合理，但是所需要的具体数据目前尚不完整，计算也较复杂，所以目前少用。5.2各工序尺寸及其公差的确定在这用余量法确定各工序的加工余量，同时也确定工序尺寸及其公差。本零件主要加工工艺路线：5.2.1大端孔：粗镗(两件合并加工)（IT11） 半精镗（合装）（IT9） 精镗(IT6) 珩磨(IT6).最终达到图纸要求的102H6(102)Ra0.8。珩磨工序只是为了降低表面粗糙度而不是为了去除余量，所以加工余量很小经过查资料知道珩磨一般取0.02mm - 0.03mm的加工余量。5.2.2其他的工序根据机械制造工艺设计简明手册表 2.2 - 2.5 表确定各个工序余量分别为：珩磨0.16mm,精镗为0.5mm：半精镗为2.4mm；粗镗为5mm 该工序加工总余量=（0.16+0.5+2.4+5）=8.06mm.5.2.3工序尺寸公差确定：最后一次加工珩磨的公差即为设计尺寸公差H6() ，其余工序尺寸公差按经济精度查表确定，并按“如体原则”确定偏差：半精镗H9(),粗镗H11(),毛坯1.2mm.5.2.4各工序尺寸的计算如下：珩磨的尺寸即为设计尺寸102mm，精镗:(102-0.16)mm =101.84mm，半精镗:(101.84-0.5) =101.34mm，粗镗:（101.34-2.4） =98.94mm，毛坯：（98.94-5）=93.94mm。5.2.5所以最后各个工序的基本尺寸和公差分别为：珩磨的尺寸即为设计尺寸102mm，精镗101.84mm，半精镗101.34mm，粗镗98.94mm, 毛坯(93.941.2)mm。5.3小端头的孔：钻（IT12） 扩（IT10） 粗铰（IT8） 精镗（IT7）。5.3.1各工序的加工余量: 精镗余量0.5mm，粗较余量0.6mm, 扩孔余量1.7mm，加工总余量=（0.5+0.6+1.7）mm =2.8mm.各工序尺寸公差： 精镗H7() 粗铰H8() 扩H10( )5.3.2各工序基本尺寸计算如下：精镗:55为设计尺寸，粗铰:（55-0.5）=54.5mm，扩:(54.5-0.6)= 53.9 mm，钻（毛坯）：(53.9-1.7) = 52.2 mm。5.3.3各工序尺寸及公差：精镗55 mm；粗铰54.5mm；扩53.9 mm；钻（52.21.2)mm。5.4定位孔：钻（IT12）-粗较（IT8）-精镗（IT7）。5.4.1查表各个工序余量，粗较0.5mm, 精镗1.0mm；加工总余量=（0.5+1.0）mm=1.5mm.5.4.2各工序尺寸公差：精镗尺寸公差即为图纸尺寸要求的23H11(连杆上的定位孔23)；连杆盖处23R7(23);粗铰();5.4.3各工序基本尺寸计算如下：精镗工序尺寸即为图纸设计尺寸 : 23mm，粗较：（23-1）=22mm， 钻（毛坯）：（22-0.5）=21.5mm。5.4.4各工序尺寸及公差：精镗连杆上的定位孔23)；精镗连杆盖处23R7(23)；粗较22mm；钻（毛坯）（21.51.2)mm。6.切削用量的选择正确地选择切削用量，对提高切削效率，劳动效率、可以提高产生效率，降低劳动成本和资金都有着密切的联系。合理的切削用量还可以提高刀具的耐用度和经济性，保证加工质量，具有重要的作用。粗加工时加工精度与表面粗糙度要求不高,毛坯余量较大粗加工主要是去除大部分的加工余量。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和必要的刀具耐用度，以提高生产效率和降低加工成本。6.1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。6.2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。6.3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。6.4切削用量的计算 根据切削手册表3.1，工艺手册表4.2-35选取下列各个工序的切屑用量数据分别如下:(1)铣连杆大小头平面选用X52立式铣床，切削速度Vf=148m/min根据X52铣床参数，取n =500r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 160m/min (2)磨大小头平面，选用M7350磨床 砂轮直径D = 40 mm 磨削速度V = 19.8 m/min则主轴转速n = 1000v/D = 158.8 r/min根据机床参数选取n = 100 r/min则实际磨削速度V = Dn/（100060） = 12 m/min (3)钻小头孔，选用钻床Z3080 钻头直径D = 20 mm 切削速度V = 59.4 m/min切削深度ap = 10 mm 进给量f = 0.12 mm/r则主轴转速n = 1000v/D = 945 r/min按机床选取n = 1000 r/min则实际钻削速度V = Dn/（100060） = 62.4 m/min (4) 扩小头孔选用钻床Z3080切削速度V = 19.2 m/ min 进给量 f = 0.8 mm/r切削深度ap = 1.5 mm 则主轴转速n =1000v/D = 203 r/min按机床选取n = 250 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 23.4 m/min(5) 铰小头孔选用钻床Z3080铰刀直径D = 30 mm 切削速度V = 13.2 m/min切削深度ap = 0.10 mm 进给量f = 0.8 mm/r则主轴转速n = 1000v/D = 140 r/min按机床选取n = 200 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 19.2 m/min (6)铣大端工艺凸台及结合面选用铣床X52W根据切削手册表3.1工艺手册表4.2-35选取数据铣刀直径D = 40 mm 切削速度V = 38 m/min切削深度ap = 4 mm af = 0.10 mm/r则主轴转速n = 1000v/D = 611 r/min按机床选取n=750 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 46.8 m/min 则主轴转速n = 1000v/D = 103 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 148 m/min (7)铣轴瓦锁口槽选用铣床X62W根据切削手册表3.1，工艺手册表4.2-35选取数据铣刀直径D = 8 mm 切削速度V = 18.6 m/min铣刀齿数Z = 24 切削深度ap = 2 mm 切削宽度ae = 0.5 mm af = 0.02 mm/r 则主轴转速n = 1000v/D = 94 r/min按机床选取n=100 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 19.8 m/min (8)镗大头孔（两件结合），选用镗床T68，根据切削手册表3.1，工艺手册表4.2-19选取数据：切削速度V = 9.6 m/min 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按机床选取n = 800 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 16.32 m/min(9)精镗大头孔时选用镗床T2115，根据切削手册，工艺手册表4.2-35选取数据： 切削速度V = 12 m/min 进给量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 1 mm 按机床选取n = 1000 r/min(10)精磨结合面，选用磨床M7130据切削手册表2.1，工艺手册表4.2-32选取数据砂轮直径D = 40 mm 切削速度V = 19.8 m/min 切削深度ap = 0.1 mm 进给量fr0 = 0.006 mm/r则主轴转速n = 1000v/D = 157 r/min根据表3.148 按机床选取n = 100 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 12 m/min (11)钻螺栓孔选用钻床Z3080根据切削手册表2.1，工艺手册表4.2-11选取数据切削速度V = 59.4 m/min 切削深度ap = 5 mm进给量f = 0.08 mm/r 钻头直径D = 10 mm则主轴转速n = 1000v/D = 1910 r/min按机床选取n = 910 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 59.4 m/min(12)铰定位孔,根据切削手册表2.6，工艺手册表4.2-11选取数据铰刀直径D = 22 mm 切削速度V = 13.2 m/min切削深