工艺夹具毕业设计34机械课程毕业设计

1 山西机电 职业技术学院 机械工程系 2009 届毕业生毕业设计 任 务 书 二 O 一二 年 六 月 - 2 - 山西机电 职业技术学院毕业论文 题 目： 普通发动机连杆的机械加工工艺规程及工艺装备 班 级： 机制 09137 姓 名： 郭正中 专 业： 机械 制造与自动化 指导教师： 邓易 答辩日期： 2012 年 6 月 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 3 前 言 毕业设计是在学完了机械制造工艺及夹具和大部分专业课，并进行了生产实习 的基础上进行的一个教学环节。这是我们在毕业前对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理论联系实际的训练，更是一次毕业总结。因此，毕业设计在这三年的学习中占有十分重要的地位，要求每位毕业生都能发挥所能，搞好自己的设计，给自己的学业划上一个圆满的句号。 2011年年 前 ，我开始了毕业实习。 主要是 机械加工 。实习期间，我十分重视对自己能力的提高，经常向经验丰富的师傅提问和请教，从他们身上学到很多技术经验，为自己以后的工作及学习打下了坚实的基础；也为毕业设计的积累了一些实际经验。 我十分重视这次毕业设计，并希望通 过这次设计对自己今后将从事的工作进行一次适应性的训练，锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为回厂后的工作打下一个良好的基础。 由于个人能力有限，设计中难免有许多不足之处。希望各位指导老师给予批评指正，我也会在以后的工作中严格要求自己，不断提升自己的专业技能。 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 4 摘 要 制造业是将可用资源、能源和信息技术通过 制造过程，转化为可供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业、人类的生产工具、消费产品、科研产品、武器装备等。没有哪一样能离开制造业、没有哪一样的进步能离开制造业的进步。这些产品都是由制造业提供的，可以说 制造业是国民经济的装备部、是国民经济产业的核心、是工业的心脏、是国民经济和综合国力的支柱产业。 制造过程是制造产业的基本行为、是将制造资源转变为有形财富或产品的过程。制造过程涉及到国民经济的大量行业。如机械、电子、化工、食品、军工、航空、航天等。因此，制造业对国民经济有显著的带动作用。 机械制造的主要任务就是机械产品的决策、设计、加工、装配、销售、售后服务及后继处理，其中包括对半成品零件的加工技术、加工工艺的研究及其工艺装备的设计制造、机械制造业担负着为国民经济建设提供生产装备的重任、为国民经济行业提供各种 生产手段。其带动性强、涉及面广、产业技术水平的高低直接决定着国民经济其他产业竞争力的强弱、以及今后运行的质量和效益。 广义而言，制造技术是按照人们所需目的，运用主观掌握的知识和技能、操作可以利用的客观物质工具和采用有效的方法、使原材料转化为物质产品的过程所施行的手段的总和。制造技术与投资和熟练劳动力一起将创造新的企业、新的市场和新的就业。制造技术是制造业的支柱。而制造业又是工业的基石，所以说制造技术是一个国家经山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 5 济持续增长的根本动力。 关键词： 制造业 支柱产业 带动作用 基石 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 6 目 录 摘要 前言 . I 1.零件的结构工艺性分析 1 1.1 连杆的结构特点 . .1 1.2 连杆的结构工艺性 .1 1.3 连杆的技术要求 .1 1.4 毛坯的选择 .2 2.零件的工艺 过程及分析 .2 2.1 定位基准的选 择 . .2 2.2 加工顺序的确定 .3 2.3 拟定工艺路线 .3 2.4 确定工艺过程 6 2.5 连杆机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 7 3.专用夹具的设计 .9 3.1定位方案的设计 .10 3.2夹紧方案的设计 .10 3.3其它结构的设计 .10 3.4 夹具体的设计 .11 4.连杆 加工 技术展望 .11 5.总结 .13 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 7 6.致谢 .14 参考文献 毕业设计任务书 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 8 1.零件的结构工 艺性分析 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、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。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、小头孔山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 9 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。 1.1 连杆的结构特点 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。为了减轻重量并保证连杆体具有足够的强度和刚度，连杆的杆身截面多为工字形，其外表不需要机械加工。连杆 的大头和小头端面，通常都与杆身对称。有些连杆在结构上设计有工艺凸台、中心孔等，作为机械加工时的辅助基准。 1.2 连杆的结构工艺性 连杆的结构形式，直接影响到机械加工工艺的可靠性和经济性。影响连杆结构工艺性的因素除应考虑一般的结构工艺性外，还要考 虑以下几点： 连杆盖和连杆体的连接方式 连杆盖和连杆体的定位方式，有连杆螺栓、套 筒、齿形定位和凸肩定位 4种。 连杆的大小头的厚度 考虑到加工时的定位和加工时的传输等，连杆大、小 头的厚度应相等。 连杆杆身油孔的大小和深度 由于活塞销与连杆小头衬套之间需要进行润 滑，为此连杆杆身钻有油孔。但为了使润滑 油从连杆大头沿油孔通向小头衬 套，油孔一般为 4- 8的深孔 ,加工困难。为了避免深孔加工，汽车发动 机连杆 可改为重力润滑，则只在连杆小头铣槽或钻孔就可 1.3 连杆的技术要求 .此件为整体模锻成型，在加工中先将连杆切开，再重新组装，镗削大头孔，其外形可不再加工。 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 10 .连杆大头孔圆柱度公差为 0.005 。 .连杆大小头孔平行度公差为 0.06/100 。 .连杆大头孔两侧面对大头孔中心线的垂直度公差为 0.1/100。 .连杆体分割面、连杆上盖分割面对连接连杆螺 钉孔的垂直度公差为0.25/100。 .连杆体分割面、连杆上盖分割面对大头孔轴线位置度公差为 0.125 。 .连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度公差为 0.25。 .热处理后硬度 28-32HRC. .材料 45钢 . 1.4 毛坯 的选择 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山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 11 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。图（ 1-2）为连杆辊锻示意图毛坯加热后，通过上锻辊模具 2 和下锻辊模具 4的型槽，毛坏 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。 图（ 1-2）连杆辊锻示意图 图 (1-3)、图 (1-4)给出了连杆的锻造工艺过程，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见图 (1-3)，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见图 (1-4)。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，山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 12 方能进入机械加工生产线。 1.5 连杆的机械加工工艺过程分析 1.5.1 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。 1.5.2 定位基准的选择 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 13 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图（ 1-5）连杆的定位方向 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 14 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。 1.5.3 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。 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 15 1.5.4 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。 1.4 连杆的机械加工工艺过程 由上述技术条件的分析可知，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。 连杆材料一般采用 45 钢或 40Cr、 45Mn2 等优质钢或合金钢 ， 近年来也有采用球墨铸铁的。其毛坯多用锻造，可将连杆体和连杆盖分开锻造，也可整体锻造，主要取决与锻造毛坯的设备能力。 锻造可用自由锻或模锻，但模锻与自由锻相比，模锻的尺寸和精度比较高，机械加工余量小，材料的利用率高，锻件内部流线分布合理，操作方便，劳动强度低，生产率高。 查表可得毛坯的单面加工余量为2.5。 可确定连杆毛坯两面厚度为： 38+2 2.5=43；宽度为： 99+2 2.5=104。其毛坯图如下： 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 16 结合本实际，连杆生产纲领为 4000 件 /年，属中批生产，决定其材料用 45钢，整体模锻成型。 2.零件的工艺过程及分析 2.1 定位基准的选择 在零件的加工中，定位基准的选择合理与否，不仅影响加工表面的位置精度，而且对于零件各表面的加工顺序也有很大影响。在起始工序中，只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准，这时的基准一是保证加工表面有足够而且均匀的余量和 各待加工表面有足够的余量；二是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度，随着加工的进一步进行，应选择已加工面作为定位基准。 如：加 工前先对连杆两端面粗铣，以为钻大小头孔留下粗基准，随着加工的进一步进行，大头孔精镗前，精铣两端面，为大小头孔 精镗 留下精基准 ；大头孔珩磨前对其两侧面磨削，以提供更精确的基准， 保证其内孔的中心线与两端面的垂直度要求。 加工中可作为基准的面有：上下两端面、大小头内孔、大头孔两侧面，这些表面在加工中不断转换，由粗到精，逐步形成。 2.2 加工顺序的确定 2.2.1 两大平面的加工 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 17 由零件图纸要求，最终的表面粗糙度为 0.8；其毛坯单面加工余量为 2.5，结合其批量生产，确定其加工工序为：模锻 精铣 磨削。并将磨削安排 在热处理及精加工大小头孔前，以提高孔的加工定位精度。加工后表面粗糙度值可达 Ra0.2 0.8，精度等级为 IT7级，符合图纸要求。 2.2.2 大小头孔的加工 连杆大小头孔加工是连杆机械加工的重要工序。在保证其本身的精度、粗糙度要求的前提下，还要保证其相互位置和与端面的垂直度要求。 由于用小头孔作为定位基准较多，所以其加工 安排的早，小头孔作为定位基面，它经过了钻、扩、半精镗 三 道工序 。钻小头孔以其外形定位，这样可以保证加工后的孔与外形的对称性较好。 小头孔 经过钻、扩、半精镗， 在两端面磨削后与大头孔同时进行精镗，这样可以保证大小头孔轴心的距离公差和位置精度要求。 大头孔 经过 钻 粗镗 半 精镗 精镗 金刚镗 三 道工序后达到IT6级公差，表面粗糙度为 Ra0.05-0.4。 2.2.3 连杆螺栓孔的加工 连杆螺栓孔经过钻、扩、绞工序，加工时以大头端面、小头孔及大头一侧面的 外圆定位。为了两螺栓孔在两个互相垂直方向的平行度，在扩和绞两个公步用上下双导向导套。 2.3 拟定工艺路线 1. 加工前对毛坯进行正火处理，以消除过热组织或形变强化组织，细化晶粒，提高锻件的力学性能，改善其切削加工性能。 2. 铣 精 铣连杆两大平面 至 0.15_ 0.1538.6，加工中多翻转几次，以消除平面翘曲。 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 18 3. 钻、扩 以一端面及小头孔外圆定位， 钻小头孔至 25，扩至 0.110284. 镗 以上道工序同样的基准， 半精镗小头孔至 0 .0 502 9 .3 5. 钻 以基面及小孔定位，钻大头孔至 50 6. 铣 以 工件一侧面及大头孔定位 ，装夹工件铣连杆两侧面尺寸 99 ，保证对称， 次平面为后续工序用基准面。 7. 镗 以工件一端面、一侧面及小头孔定位，加紧工件，粗镗大头孔至 0.0470648. 镗 以上道工序同样的基准，半精镗大头孔至 0.0390659. 铣 以工件一端面、一侧面及小头孔定位，加紧工件 铣螺栓孔 两端面 10.钻、扩 、 绞两螺栓孔 以工件一端面、一侧面及小头孔定位，加紧工件，钻螺栓孔至 0.15010，扩至 0.11012，绞至 0 .0 2 701 2 .2 2 ，保证中心距 82 0.175 11.热处理 工件两端面调质处理 。 12.磨 在磁力吸盘上 两端面互为基准磨两端面至 0.1700.2323813.镗 以工件一端面、一侧面及小头孔定位，加紧工件 ， 精镗 大头孔至 0 .0 2 106 5 .3 14.镗 以工件一端面、一侧面及大头孔定位，加紧工件，精镗小头孔至0.021029.5 ，保证大小头中心距 为 190 0.05。 15.切开 以工件一端面、一侧面及大头孔定位，加紧工件，切开连杆盖与连杆体 ，并分别对连杆盖及连杆体打标记字头。 16.磨 以 端面 和一侧面（ 99 ）定位，装夹工件， 磨连杆盖分割面，保证总高度 48。 17.磨 以端面、 一侧面及小头孔定位，夹紧工件，磨连杆体分割面 ，保证尺寸190 0.05 。 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 19 18.用专用螺钉将连杆体与连杆盖组装成连杆组件。 19.镗 以端面、一侧面及小头孔定位，夹紧工件，用金刚镗镗削大头孔至0 .0 1 906 5 .5 20.拆开连杆体与上盖。 21.以基面及分割面定位装夹工件，铣连杆上盖 0.100.055 8 斜槽。 22. 以基面及分割面定位装夹工件，铣连杆体 0.100.055 8 斜槽。 23.钻连杆体大头油孔 5、 1.5 。 24.小头油孔 4、 8。 25.钳工按规定质量称重去重。 26.检验各部尺寸及精度。 连杆 最终检验项目和其它零件一样，包括尺寸精度，形状精度和位置精度以及表面粗糙度的检验，只不过连杆某些要求较高 而已。 由于装配的要求，大小头孔要按尺寸分组，连杆的位置精度测量要在检具上进行。如大头孔轴心线在两个相互垂直方向上的平行度，可采用如下图示的方法进行。在大头孔中塞入心轴搁在等高垫铁上，使大头心轴与平板平行。将连杆置于直立位置时（ a） ,在小头孔心轴上距离为 100mm处测量高度的读数差，即为大小头孔在连杆轴心线方向的平行度误差值；工件置于水平位置时（ b）同样方法测出来的读数差值，即为大小孔在垂直连杆轴心线方向的平行度误差值。连杆还要进行探伤检查其内在质量。 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 20 (a)(b)等高垫铁大孔心轴小孔心轴垂直平板连杆大小头孔在两个相互垂直方向平行度的检验 25.清洗吹干。 26.包装入库。 2.4 确定 工艺过程 1） 热处理 2） 精铣两大平面 3） 钻小头孔 4） 粗镗小头孔 5） 钻大头孔 6） 铣连杆两侧面 7） 粗镗大头孔 8） 半精 镗大头孔 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 21 9） 铣螺栓孔两端面 10） 钻、扩、绞两螺栓孔 11） 工件两端面热处理 12） 磨两端面 13） 精镗大头孔 14） 精镗小头孔 15） 拆开并打标记 16） 磨连杆盖分割面 17） 磨连杆体分割面 18） 组装 19） 金刚镗大头孔 20） 拆 21） 铣连杆上盖斜槽 22） 铣连杆体斜槽 23） 钻连杆盖油孔 24） 钻连杆体油孔 25） 称重去重 26） 终检 27） 清洗入库 2.5 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 加工余量是指加工过程中的加工表面切去的材料层厚度，主要分为工序余量山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 22 和加工总余量两种。 工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差，即在一道工序中从某一加工表面切除的材料层厚度；加工总余量是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差，加工总余量等于各工序余粮之和。 加工余量的大小对于零件的加工质量、生产率和生产成本均有较大影响。加工余量过大，不仅增加机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加材料、工具和电力 等的消耗，加工成本增高。但加工余量过小，又不能保证消除前工序的 各种误差和表面缺陷，甚至产生废品。因此，应当合理的确定加工余量。 工件从毛坯加工至成品的过程中，要经过多道工序，每道工序都将得到相应的工序尺寸。工序尺寸是指某一个工序加工达到的尺寸，其公差即为工序尺寸公差，各个工序的加工余量确定后，即可确定工序尺寸及其公差。制定合理的工序尺寸及其公差是确保加工工艺规程、加工精度和加工质量的重要内容。 确定加工余量的方法有三种，即：经验估算法、查表修正法、分析计算法。用查表法确定工件各部位余量 、工序尺寸及公差 如下： 2.5.1 两大平面加工余量及工序尺寸的确定 工序名称 工序余量 工序所能达到 的 精度等级 工序尺寸 工序尺寸及上、下偏差 粗磨 0.6 IT8 38 _0.170_0.23238精铣 2.4 IT9 38.6 0.15_ 0.1538.6山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 23 模锻 1 41 1_1412.5.2 大头孔加工余量的确定 工序名称 工序余量 工序所能 达到 的 精度等级 工序尺寸 工序尺寸及其上下偏差 金刚镗 0.2 IT6 65.5 0.019065.5 精镗 0.3 IT8 65 0.18065半精镗 1 IT9 65 0.039065 粗镗 14 IT10 64 0.1062钻孔 IT12 50 50 0.125 2.5.3 小头孔加工余量的确定 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 24 工序名称 工序余量 工序所能达到的精度等级 工序尺寸 工序尺寸及其上下偏差 精镗 0.5 IT8 29.5 0 .0 2 102 9 .5 半 粗镗 4 IT10 29 0.047029扩孔 3 IT11 28 0.11028钻孔 IT12 25 2 5 0 .1 0 5 2.5.4 连杆螺钉孔加工余量的确定 工序名称 工序余量 工序所能达到的精度等级 工序尺寸 工序尺寸及其上下偏差 细绞 0.22 IT8 12.22 0 .0 2 701 2 .2 2 扩孔 2 IT11 12 0.11012钻孔 IT12 10 0.150103.专用夹具的设计 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 25 在机械加工中，为了迅速、准确地确定工件在机床上的位置，进行正确地确定工件与机床、刀具的相对位置关系，并在加工中始终保持这个正确位置的工艺装备称为机床夹具。机床夹具由定位装置、夹紧装置、夹具体、连接元件、对刀元件及其他元件或装置组成。它可以保证加工精度，稳定加工质量、提高劳动生产率，改善工人的劳动条件，降低对工人的技术要求，降低生产成本及扩大机床的工艺范围。 专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门 设计和制造的机床夹具。这类夹具专用性强，操作迅速方便，其优点是在产品相对稳定、批量较大的生产中可获得较高的加工精度和生产率，对工人的技术水平要求也相对较低。由于专用夹具的针对性极端，只能适用产品相对稳定的大批量生产中。 前面已对连杆的加工工艺过程 作了叙述和分析，以下将针对加工连杆的两侧面，保证设计尺寸 99，设计一套专用夹具。 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 26 3.1 定位方案的设计 选用一大平面、大头孔和小头孔外圆作为定位基准，定位方案如图所示（附图）。大平面限制工件 x 、 y 、 z 三个方向的自由度，圆柱销与 V型块共同限制x 、 y 、 z ，再用一开口垫圈压住大头孔外圆，此处虽然为过定位（又限制工件的） z ，但为了使加工安全，保证设计尺寸，是有必要的。 3.2 夹紧方案的设计 连杆杆身方向由 一圆柱销 来 定位、一活动 V型块 顶紧 ，圆柱销上设 一螺栓用一开口垫圈压住大头孔以防止铣削过程中振动。 3.3 其他结构的设计 夹具通常是单件生产，且制造周期很短。为了保证工件的加工要求，很多夹具要有较高的制造精度。企业的工具车间有多种加工设备，例如加工孔系的坐标镗床， 加工复杂形面的万能铣床、精密车床和各种磨床等，都具有较好的加工性能和加工精度。夹具制造中，除了生产方式与一般产品不同外，在应用互换性原则方面也有一定的限制，以保证夹具的制造精度。 结合本夹具实际， 由于活动 V型块 需频繁移动，为了保证加工工件两侧面与大头孔表面垂直度，故设两导向滑快 来限定 V型 块的活动。 3.4 夹具体的设计 夹具体的类型有：铸造夹具体、焊接夹具体、锻造夹具体、型材夹具体、装配夹具体。 其 上的各种装置和元件通过夹具体连接成一个整体，因此，夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置及机床的连接。 此外，夹具体应有适当的精度和尺寸稳定性、足够的强度和刚度、结构工艺性要好、排屑方便、在机床上安装稳定可靠。 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 27 本 夹具体采用焊接结构， 夹具体通过 T 型螺钉与工作台连接，主要工作面上的圆柱销与夹具体采用过渡配合，底面用双螺母紧固妨松， 并用 6 块筋板提高夹具体的刚度 。 4.连杆加工 技术 展望 4.1 连杆的材料 近年来，非调质钢作为在传统材料基础上发展起来的一个新品种，得到广泛的应用。该材料对锻造工艺而言，省去了调质处理工艺，避免了热处理裂纹，节省了大量能源。从加工方面看，由于通过添加 S、 Ca等元素，明显地改善了切削性能，断屑容易，排屑流畅，刀具寿命大大提高。 4.2 连杆撑断加工新工艺 连杆撑断工艺的基本原理是：在连杆大头孔的剖分面上，加工一个 V型凹槽，在该凹槽处施加一个撑开的力，由于在 V形凹槽处形成应力集中，而将连杆体和连杆盖撑开，断口沿 V形凹槽准确断裂，其断裂面的特性可使连杆体和连杆盖在装配时处于最佳吻合状态。 采用撑断工艺将连杆断开以后，结合面不再进行任何加工。断面虽然比较粗糙，但合上以后断口吻合良好，连杆体和盖会得到良好的定位，可以不必象传统连杆那样采用定位螺栓、定位销、齿形等定位方式，大大降低了成本。其优点如下： (1) 减少了加工工序数 (无结合面的铣削、磨削及拉削 )，使连杆的加工变得更简单，可节省机床投资和机床占地面积； (2) 由于结合面的特殊开口，使盖的定位准确，可保证连杆在使用过程中的精山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 28 度，而不需要定位螺栓 (只需普通螺栓 )，并省去了螺母； (3) 连杆毛坯大头孔为圆 形，不象传统工艺那样为椭圆形，节省了金属材料和模具费用，使连杆大头孔的粗加工变得更为简单； (4) 节省了操作人员； (5) 降低了生产线运行费用。 可以预见，材料的塑性变形及断裂方向的精确控制将是在今后推广应用中着重研究解决的课题。 虽然连杆加工本身所包括的工艺内容并不复杂，但由于材质、外形尺寸以及要求的加工精度，经常给加工带来不少困难。锻造毛坯的精度及刚性差、孔加工的精度低、连续带状切屑的断屑、平面加工的毛刺、因夹压和内应力的重新分布而产生的几何变形等，是加工工艺长期以来需要研究和解决的主要技术 问题。随着新型刀具材料的不断出现，促进了刀具材料、加工工艺的相互替代及生产流程的变革；随着高效加工工艺的出现，更合理和更经济地安排零件的加工工艺及生产流程便成为可能。同时也应该看到，先进的制造技术仍需通过精细的工作不断地完成善和提高。 山 西 机 电 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 29 总 结 紧张的设计工作就要结束了，这次毕业设计是在完成三年学业和多次实习的基础上完成的，它涉及的知识面比较广泛，持续时间也比较长，工作任务量也相对较大，对知识