4缸连杆发动机毕业论文.doc

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 有助于降低柴油机的能耗和噪 声 连杆是发动机的主要传动件之一 本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹 具设计 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 如何合理选择连杆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 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 连杆 加工工艺 变形 夹具设计 ABSTRACT The connecting rod is one of important part in diesel engine the stability and reliability of it are very important to machine quality of diesel engine the light quality and high precision of connecting rod is helpful to reduce energy consumption and the noise of diesel engine 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 paper analyzed how to reasonable choice benchmark of processing and how to determine the direction and point of clamping force and how to reasonably choose various spots processing way and the technical process of connecting rod and to give the definite method of various processes machining allowance and to important analyses the primary cause of influence connecting rod working accuracy 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 can reach the specification requirement for the part finally Keywords Connecting rod Processing technology Deformation Design of clamping device 目 录 1 绪论 1 2 发动机工作原理 1 3 发动机连杆工艺设计 3 3 1 发动机连杆结构特点分析 3 3 2 连杆的主要工艺技术要求 4 3 3 连杆的材料及毛坯 5 3 4 发动机连杆的机械加工概况 6 3 5 发动机连杆加工工艺规程设计 7 3 6 连杆加工工艺设计分析 11 3 7 切削用量的选择原则 12 3 8 确定各工序的加工余量 计算工序尺寸及公差 14 3 9 工时定额的计算 16 3 10 发动机连杆检测 29 4 铣剖分面夹具设计 31 4 1 设计分析 31 4 2 夹具体设计 31 4 3 切削力及夹紧力的计算 32 4 4 定位误差分析 33 5 总结 35 参 考 文 献 37 致 谢 38 1 绪论 汽车整体技术发展日新月异 而作为汽车的心脏 发动机技术的进步显得 更受关注 连杆作为发动机重要的传动部件 它的制造技术的发展显得尤为重 要 在加工工艺方面国内外连杆生产方式大致有 锻造 铸造 粉末冶金等 传统锻造有将连杆体和盖分开锻造 连杆体和盖整体锻造两种 60 年代中期粉 末热锻技术开始发展起来 从 80 年代以来粉末冶金注射成型 PIM 成功的得 到应用 大多数连杆制造中使用的中碳钢和低合金钢逐步由新钢种和粉末冶金 的锻造材料所代替 在连杆体与连杆盖分离工艺方面大部分采取的有锯断 铣 断等工艺 最新工艺是使用断裂分开 即胀断工艺 或者裂解工艺 该工艺 是用切口 或用机械方法或用激光束制造预裂纹 断裂 使大端连杆盖从连杆体移 去 国内部分汽车厂及设备制造厂如一汽 大众 上海大众和上海通用等都采 用了该技术 在吸取国外连杆加工经验的基础上 连杆加工的发展趋势将会开 始采用诸多新型设备 形成了自己的工艺特点 如连杆外部平面的加工采用五 台大行程 单溜板 转台式立式大床 大小毛坯的粗加工 采用两台大刚性双 面八轴镗床 切断采用双面卧式圆盘铣床 螺栓孔部分的粗精加工采用十一工 位托盘式自动线 在毛坯材料方面国内传统工艺连杆毛坯材料一般采用 42CrMo 35CrMo 40MnVB 45CrMnB 40Cr 45 40CrMnB S40C 等调质钢和 S43CVS1 进 口 35MnV 40MnS 等非调质钢 1984 1994 年期间 康明斯生产线用调质钢 毛坯 40MnBH GB5216 85 1995 年全面转用非调质钢材料毛坯 38MnV 而德国 发动机系统和零部件的专家 MahleGmbH 公司先后推出 C70 S 6BY 钢 36MnVS4BY 钢 70MnVS4BY 钢等 2 发动机工作原理 发动机是一种压燃式的内燃机 汽油在气缸中燃烧 从而产生高温高压的 气体推动活塞运动 通过曲柄连杆机构由曲轴对外做功 从而完成燃料的化学 能转化为热能 热能再转化为机械能的能量转换 在结构上 发动机工作循环 中的进气 压缩 膨胀做功和排气等过程都是通过活塞 连杆 曲柄 配气系 统和燃油供给系统等部件相互配合来实现的 连杆是发动机主要零件之一 是传递动力的重要运动部件 又是发动机的安 全件 由于发动机的结构不同 连杆的结构略有差异 基本上都由活塞孔端 小头端 曲轴销孔端 大头端 及杆身三部分组成 连杆工作的时候是与 活塞 曲轴结合起来来完成循环做功的 连杆将活塞连接到曲轴 它的两端都 可以旋转 以便在活塞运动和曲轴旋转的时候改变角度 如下图 1 1 所示 图 1 1 连杆工作原理图 连杆在发动机中 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 连杆工作原理是将活塞的力传给曲轴 变活塞的往复运动为曲轴的旋转运动 并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出 功率 连杆的小头随活塞做往复运动 大头随曲轴作回转运动 杆身在大小头运 动的合成下作摆动 同时曲轴将活塞的上下运动转变为圆周运动 输出动力 连杆把两种形式的能量进行转化 所以 连杆除承受周期变化的气体冲击外 还 要承受较大的惯性 刚度及较好的韧性 3 发动机连杆工艺设计 3 1 发动机连杆结构特点分析 连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一 它的结构如下图 1 2 所示 图 1 2 连杆结构图 它在发动机中 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 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 在连杆部件的大头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 连杆大头端对称分布在连杆中截面的两侧 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 3 2 连杆的主要工艺技术要求 3 2 1 连杆大 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 8 m 小头两端面 的尺寸公差等级为 IT12 表面粗糙度 Ra 不大于 6 3 m 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 3 2 2 连杆大 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 4 m 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 2 m 小头压衬套的底孔的圆柱度公差为 0 025 mm 素线平行度公差 为 0 04 100 mm 3 2 3 连杆大 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 310 0 05 mm 3 2 4 大 小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度 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 3 2 5 有关结合面的技术要求 在连杆受动载荷时 接合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 0 025 mm 3 2 6 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 3 m 加工 两螺 栓孔在大头孔剖分面的对称度公差为 0 25 mm 连杆上需进行机械加工的主要表面为 大 小头孔及其两端面 连杆体与 连杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等 连杆总成的主要技术要求 图 1 3 如下 图 1 3 连杆总成技术要求图 3 3 连杆的材料及毛坯 连杆在工作中承受多向的交变载荷 要求很高的强度 毛坯大都采用高强高度 碳钢和中碳合金钢模锻而成 近年来由于在连杆的发展 高碳钢 可锻铸铁和粉末 冶金材料被广泛应用 另外一些具有新型组成或微观结构的材料 如复合材料 铝 纤维增强合金材料也有应用 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 目前我国有些生产连杆的工厂 采用了连杆辊锻工艺 毛坯加热后 通过上 锻辊模具和下锻辊模具的型槽 毛坯产生塑性变形 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 将棒料在炉中加热至 1140 1200C0 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 4 发动机连杆的机械加工概况 1 尽量减少毛坯余量 提高毛坯精度 从而降低切削力和提高加工精度 2 每车数量多 生产节拍短 要求机床的加工效率和精度高 3 由于连杆本身刚性差 在定位和加紧点选择时需要特别注意 避免在 定位时产生较大的误差和不稳定 在夹紧时产生变形而影响加工精度 4 应遵循基准统一原则 尽量避免基准的更换 以减少定位误差 5 由于连杆重量在装配时有特殊要求 所以要妥善安排称重 去重 重 量分组等工序 6 要求较高的表面加工 按照粗 半精 精加工分阶段进行 在粗精加 工之间可以安排次要表面 如大小头油孔 轴瓦锁扣槽 的加工 使工件 有充分的变形时间 以消除内应力 保证加工的精度 3 5 发动机连杆加工工艺规程设计 3 5 1 工艺过程的安排 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 两端面 粗铣 精铣 粗磨 精磨 2 小头孔 钻孔 扩孔 铰孔 精镗 压入衬套后再精镗 3 大头孔 扩孔 粗镗 半精镗 精镗 金刚镗 珩磨 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 3 5 2 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 在安装工件时 注 意将成套编号标记的一面不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 3 5 3 连杆两端面的加工 采用粗铣 精铣 粗磨 精磨四道工序 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 粗磨在转盘磨床上 使用砂瓦拼成的砂轮端面磨削 这种方法的生产率较高 精磨在 M7130 型平面 磨床上用砂轮的周边磨削 这种办法的生产率低一些 但精度较高 3 5 4 大头侧面的加工 以基面及小头孔定位 它用一个圆销 小头孔 装夹工件铣两侧面至尺寸 保证对称 此对称平面为工艺用基准面 3 5 5 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 4 m 大头孔的加工方法是在铣开工序后 将连杆盖与连 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 5 6 连杆体和连杆盖的铣开工序 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 3 5 7 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 5 8 具体加工工艺安排如下 工序 010 以大 小圆孔和连杆侧面为基准 铣连杆大 小头两平面 工序 020 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 工序 030 以小头外圆和连杆的侧面为基准 钻 扩 铰小头孔 工序 040 以一大平面及大 小头孔定位 铣大圆孔两侧面 保证对称 工序 050 以一大平面 侧面 小头孔定位 扩大头孔 工序 060 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 工序 070 以基面和一侧面定位装夹工件 铣连杆体和盖结合面 工序 080 以基面及结合面定位装夹工件 磨连杆体和盖结合面 工序 090 以基面及结合面定位装夹工件 铣连杆体和盖斜槽 工序 100 以基面 结合面和一侧面定位 装夹工件 锪两螺栓座面 工序 110 加工螺纹孔 钻 扩 铰螺纹孔并倒角 工序 120 用专用螺钉 将连杆体和连杆盖组装成杆组件 工序 130 粗镗大头孔 工序 140 大头孔两端倒角 工序 150 精磨大小头两端面 工序 160 以基面 一侧面定位 半精镗大头孔 精镗小头孔至图纸尺寸 工序 170 精镗大头孔至尺寸 工序 180 称不平衡质量 按规定值去重量 工序 190 钻连杆体小头油孔 工序 200 压铜套 工序 210 挤压铜套孔 工序 220 小头孔两端倒角 工序 230 半精镗 精镗小头铜套孔 工序 240 珩磨大头孔 工序 250 检查各部尺寸及精度 工序 260 无损探伤及检验硬度 工序 270 入库 3 6 连杆加工工艺设计分析 3 6 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 3 6 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 6 3 确定合理的加紧力方法 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 6 4 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 3 7 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 3 7 1 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 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 3 7 2 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 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 8 确定各工序的加工余量 计算工序尺寸及公差 3 8 1 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 2 25 表 3 2 26 表 3 2 27 1 平面加工的工序余量 mm 单面加 工方法 单 面 余 量 经 济 精 度 工 序 尺 寸 表面粗 糙 度 精 磨0 1IT7 025 0 0 46 0 170 0 205 0 8 粗 磨0 3 IT8 0 039 0 46 2 0 039 0 1 6 精 铣0 6IT10 100 0 0 46 8 100 0 0 3 2 粗 铣1 5IT12 0 25 0 48 0 25 0 12 5 锻 件5112 5 则连杆两端面总的加工余量为 A总 2 1 n i i A A粗铣 A精铣 A粗磨 A精磨 2 1 5 0 6 0 3 0 1 2 mm 0 55 0 5 2 连杆铸造出来的总的厚度为 H 46 510 0 55 mm 0 0 55 5 3 8 2 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 2 29 表 2 34 1 大头孔各工序尺寸及其公差 铸造出来的大头孔为 65 mm 工序 名称 工序基 本余量 工序经 济精度 工序 尺寸 极限 尺寸 表面粗 糙度 扩孔5 70 69 1 一次粗镗2 5 12 30 0 0 H 72 5 72 5 H12 0 3 0 12 5 二次粗镗2 12 30 0 0 H 74 5 74 5 H12 0 3 0 6 3 半精镗1 11 19 0 0 H 75 5 75 5 H12 0 19 0 1 6 精 镗0 4 8 046 0 0 H 75 9 75 9 H8 0 046 0 0 8 珩 磨0 08 6 019 0 0 H 76 75 9 H6 0 019 0 0 4 2 小头孔各工序尺寸及其公差 根据 机械制造技术基础课程设计指导教程 表 2 29 表 2 30 工序 名称 工序基 本余量 工序经 济精度 工序 尺寸 极限 尺寸 表面粗 糙度 钻钻至 6 H13 0 27 0 6 6 0 27 0 12 5 扩9 H10 0 07 0 14 8 14 8 0 07 0 12 5 铰0 1 H9 0 043 0 14 1 14 9 0 043 0 6 4 精镗0 1 H8 0 027 0 15 15 0 027 0 1 6 3 9 工时定额的计算 3 9 1 铣连杆大小头平面 选用 X52K 机床 根据 机械制造工艺设计手册 表 2 4 81 选取数据 铣刀直径 d 100 mm 切削速度 Vf 2 47 m s 切削宽度 ae 60 mm 铣刀齿数 Z 6 切削深度 ap 3 mm 则主轴转速 n 1000v D 475 r min 根据表 3 1 31 按机床选取 n 500 min 则实际切削速度 V Dn 1000 60 2 67 m s 铣削工时为 按表 2 5 10 2 5 46 L 3 mm L1 2 51 mm L2 2 mm ee ada 基本时间 tj L fm z 3 51 2 500 0 18 6 0 104 min 辅助时间 ta 0 4 0 45 0 18 min 3 9 2 粗磨大小头平面 选用 M7350 磨床 根据 机械制造工艺设计手册 表 2 4 170 选取数据 砂轮直径 D 40 mm 磨削速度 V 0 33 m s 切削深度 ap 0 3 mm fr0 0 033 mm r Z 8 则主轴转速 n 1000v D 158 8 r min 根据表 3 1 48 按机床选取 n 100 r min 则实际磨削速度 V Dn 1000 60 0 20 m s 磨削工时为 按表 2 5 11 基本时间 tj zbk nfr0z 0 3 1 100 0 033 8 0 01 min 按表 3 1 40 辅助时间 ta 0 21 min 3 9 3 加工小头孔 1 钻小头孔 选用钻床 Z3080 根据 机械制造工艺设计手册 表 2 4 38 41 选取数据 钻头直径 D 6 mm 切削速度 V 0 99 mm 切削深度 ap 3mm 进给量 f 0 12 mm r 则主轴转速 n 1000v D 1891 r min 根据表 3 1 30 按机床选取 n 1000 r min 则实际钻削速度 V Dn 1000 60 0 314 m s 钻削工时为 按表 2 5 7 L 46 mm L1 1 5 mm L2 2 5mm 基本时间 tj L fn 46 1 5 2 5 0 12 1000 0 41 min 按表 2 5 41 辅助时间 ta 0 5 min 按表 2 5 42 其他时间 tq 0 2 min 2 扩小头孔 选用钻床 Z3080 根据 机械制造工艺设计手册 表 2 4 53 选取数据 扩刀直径 D 15 mm 切削速度 V 0 32 m s 切削深度 ap 4 5 mm 进给量 f 0 8 mm r 则主轴转速 n 1000v D 406 r min 根据表 3 1 30 按机床选取 n 250 r min 则实际切削速度 V Dn 1000 60 0 195 m s 扩削工时为 按表 2 5 7 2 5 41 L 46 mm L1 3 mm 基本时间 tj L fn 46 3 0 8 250 0 245 min 辅助时间 ta 0 25 min 3 铰小头孔 选用钻床 Z3080 根据 机械制造工艺设计手册 表 2 4 81 选取数据 铰刀直径 D 15 mm 切削速度 V 0 22 m s 切削深度 ap 0 10 mm 进给量 f 0 8 mm r 则主轴转速 n 1000v D 280 r min 根据表 3 1 31 按机床选取 n 200 r min 则实际切削速度 V Dn 1000 60 0 16 m s 铰削工时为 按表 2 5 7 2 5 41 L 46 mm L1 0 L2 3 mm 基本时间 tj L fn 46 3 0 8 200 0 31 min 辅助时间 ta 0 25 min 3 9 4 铣大头两侧面 选用铣床 X62W 根据 机械制造工艺设计手册 表 2 4 77 88 选取数据 铣刀直径 D 20 mm 切削速度 V 0 64 m s 铣刀齿数 Z 3 切削深度 ap 4 mm af 0 10 mm r 则主轴转速 n 1000v D 611 r min 根据表 3 1 74 按机床选取 n 750 r min 则实际切削速度 V Dn 1000 60 0 78 m s 铣削工时为 按表 2 5 10 2 5 46 L 46 mm L1 1 5 8 5 mm L2 2 5 mm ee ada 基本时间 tj L fmz 46 8 5 2 5 750 0 10 3 1 52 min 辅助时间 ta 0 4 0 45 0 18 min 3 9 5 扩大头孔 选用钻床床 Z3080 刀具 扩孔钻 根据 机械制造工艺设计手册 表 2 4 54 选取数据 扩孔钻直径 D 70 mm 切削速度 V 1 29 m s 进给量 f 0 50 mm r 切 削深度 ap 3 0 mm 走刀次数 I 1 则主轴转速 n 1000v D 587 r min 根据表 3 1 41 按机床选取 n 400 r min 则实际切削速度 V Dn 1000 60 1 465 m s 扩削工时为 按表 2 5 7 L 46 mm L1 3 mm L2 3 mm 基本时间 3 9 6 铣开连杆体和盖 选用铣床 X62W 根据 机械制造工艺设计手册 表 2 4 79 90 选取数据 铣刀直径 D 70 mm 切削速度 V 0 34 m s 切削宽度 aw 4 mm 铣刀齿数 Z 24 切削深度 ap 10 mm af 0 015 mm r d 40 mm 则主轴转 速 n 1000v D 92 8 r min 40 3 3 0 50 400 12 2 10 23 min 1 2 2 4 l jfn D d r t lctgk l 根据表 3 1 74 按机床选取 n 750 r min 则实际切削速度 V Dn 1000 60 2 75 m s 铣削工时为 按表 2 5 10 2 5 46 L 22 2 p add 17 mm L1 ppp Daada 2 2 pp ada 2 6 mm L2 2 mm 基本时间 tj Li FM 17 6 2 148 0 17 min 辅助时间 ta 0 4 0 45 0 18 min 3 9 7 加工连杆体 1 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 4 74 84 选取数据 铣刀直径 D 90 mm 切削速度 V 0 35 m s 铣刀齿数 Z 8 切削深 度 ap 1 mm af 0 12 mm r 则主轴转速 n 1000v D 74 3 r min 根据表 3 1 74 按机床选取 n 750 r min 则实际切削速度 V Dn 1000 60 2 68 m s 铣削工时为 按表 2 5 10 2 5 46 L 134 mm L1 1 5 8 2 mm L2 2 5 mm ee ada 基本时间 tj L fnz 134 8 2 2 5 2 96 60 8 0 1 min 辅助时间 ta 0 4 0 45 0 18 min 2 精铣连杆体结合面 选用铣床 X62W 根据 机械制造工艺设计手册 表 2 4 84 选取数据 铣刀直径 D 90 mm 切削速度 V 0 42 m s 铣刀齿数 Z 8 切削深度 ap 1 mm af 0 7 mm r 则主轴转速 n 1000v D 89 r min 根据表 3 1 74 按机床选取 n 750 r min 则实际切削速度 V Dn 1000 60 3 53 m s 铣削工时为 按表 2 5 10 2 5 46 L 134 mm L1 ae ae d 1 5 8 2 mm L2 2 5 mm 基本时间 tj L fmz 134 8 2 2 5 2 96 60 8 0 1 min 辅助时间 ta 0 4 0 45 0 18 min 3 粗锪连杆两螺栓底面 选用钻床 Z3025 根据 机械制造工艺设计手册 表 2 4 67 选取数据 锪刀直径 D 28 mm 切削速度 V 0 2 m s 锪刀齿数 Z 6 切削深度 ap 3 mm 进给量 f 0 10 mm r 则主轴转速 n 1000v D 50 9 r min 根据表 3 1 30 按机床选取 n 750 r min 则实际切削速度 V Dn 1000 60 2 94 m s 锪削工时为 按表 2 5 7 L 28 mm L1 1 5 mm 基本时间 tj L fn 28 1 5 0 10 750 8 0 04 min 4 铣轴瓦锁口槽 选用铣床 X62W 根据 机械制造工艺设计手册 表 2 4 90 选取数据 铣刀直径 D 63 mm 切削速度 V 0 31 m s 铣刀齿数 Z 24 切削深度 ap 2 mm af 0 02 mm r 则主轴转速 n 1000v D 94 r min 根据表 3 1 74 按机床选取 n 100 r min 则实际切削速度 V Dn 1000 60 0 33 m s 铣削工时为 按表 2 5 10 2 5 46 L 5 mm L1 0 5 63 1 5 33 mm L2 1 5 mm 基本时间 tj L fmz 5 33 1 5 100 24 0 02 min 辅助时间 ta 0 4 0 45 0 18 min 5 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 4 90 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 5 mm af 0 015 mm r 则主轴转速 n 1000v D 142 r min 根据表 3 1 31 按机床选取 n 150 r min 则实际切削速度 V Dn 1000 60 0 49 m s 铣削工时为 按表 2 5 10 2 5 46 L 28 mm L1 1 5 19 mm L2 3 mm ee ada 基本时间 tj L fmz 28 19 3 150 24 0 02 min 辅助时间 ta 0 4 0 45 0 18 min 6 精磨结合面 选用磨床 M7130 根据 机械制造工艺设计手册 表 2 4 170 选取数据 砂轮直径 D 40 mm 切削速度 V 0 330 m s 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 1 48 按机床选取 n 100 r min 则实际切削速度 V Dn 1000 60 0 20 m s 磨削工时为 按表 2 5 11 基本时间 tj znfrkzb 0 0 02 min b z 0 1 k 1 z 8 3 9 8 铣 磨连杆盖结合面 1 粗铣连杆上盖结合面 选用铣床 X62W 根据 机械制造工艺设计手册 表 2 4 74 84 选取数据 铣刀直径 D 90 mm 切削速度 V 0 35 m s 切削宽度 ae 3 mm 铣刀齿 数 Z 8 af 0 12 mm r 则主轴转速 n 1000v D 74 3 r min 根据表 3 1 74 按机床选取 n 100 r min 则实际切削速度 V Dn 1000 60 0 47 m s 铣削工时为 按表 2 5 10 2 5 46 L 134 mm L1 ae ae d 1 5 17 7 mm L2 2 5 mm 基本时间 tj L fmz 134 17 7 2 5 100 8 0 19 min 辅助时间 ta 0 4 0 45 0 18 min 2 精铣连杆上盖结合面 选用铣床 X62W 根据 机械制造工艺设计手册 表 2 4 84 选取数据 铣刀直径 D 90 mm 切削速度 V 0 42 m s 切削宽度 ae 0 5 mm 铣刀齿数 Z 8 进给量 f 0 7 mm r 则主轴转速 n 1000v D 89 2 r min 根据表 3 1 74 按机床选取 n 110 r min 则实际切削速度 V Dn 1000 60 0 43 m s 铣削工时为 按表 2 5 10 2 5 46 L 38 mm L1 ae ae d 1 5 7 5 mm L2 2 5 mm 基本时间 tj L fmz 38 7 5 2 5 110 8 0 52 min 辅助时间 ta 0 4 0 45 0 18 min 3 粗铣螺母座面 选用铣床 X62W 根据 机械制造工艺设计手册 表 2 4 88 选取数据 铣刀直径 D 63 mm 切削速度 V 0 34 m s 铣刀齿数 Z 24 af 0 15 mm r 则主轴转速 n 1000v D 103 r min 根据表 3 1 74 按机床选取 n 100 r min 则实际切削