机械工艺夹具毕业设计157连杆工艺及扩孔夹具的设计.doc
机械工艺夹具毕业设计157连杆工艺及扩孔夹具的设计
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机械工艺夹具毕业设计157连杆工艺及扩孔夹具的设计,机械毕业设计论文
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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 连杆工艺及扩孔夹具设计 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师 毕业时间 2014 年 7 月 1 日 nts I 毕业 任务书 一、题目 连杆工艺及扩孔夹具设计 二、指导思想和目的要求 1.本课题主要研究连杆的加工路线及扩 孔夹具的设计； 2.在指导老师的指导下，能独立完成加工方案的拟定，编制工艺规程； 3.能熟练运用学过的理论知识，正确完成设计中的计算工作； 4.能熟练运用绘图软件绘制连杆及夹具图； 5.撰写设计说命书。 三、主要技术指标 1. 翻译文献 1500-2000 字； 2. 完成连杆零件图毛坯图的绘制； 3. 完成连杆加工工艺规程的编制； 4. 完成扩孔夹具的设计； 5. 完成论文的撰写。 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.编写设计说明书（论文） 2 周 6 修改论文 1 周 7.制作文稿，准备答辩 1 周 8.毕业答辩 1 周 设计 论文 nts II 五、 主要参考书及参考资料 1 阎光明，侯忠滨，张云鹏 .现代制造工艺基础 .西安 :西北工业大学出 社 ,2007 2 朱耀祥，蒲林祥 .现代夹具设计手册 .北京：机械工业出版社 ,2011 3 杨叔子 .机械加工工艺师手册 . 北京：机械工业出版社 ,2010 4 王先逵 .机械加工工艺手册 . 北京：机械工业出版社，第二版 ,2003 5 陈宏 钧 .机械加工工艺设计员手册 . 北京：机械工业出版社， 2009 6 陈宏钧 .机械加工工艺施工员手册 . 北京：机械工业出版社， 2008 7 邓文英 .宋力宏 .金属工艺学 .北京：高等教育出版社，第五版， 2008 8 赵家齐 .北京：机械制造工艺学课程设计指导书 ,1994 9 李旦 .王杰等 .哈尔滨：机床专用夹具图册，第 2 版， 2009 10 吴拓 .北京：现代机床夹具设计， 2009 11 陆剑中 .孙家宁 .金属切削原理与刀 具 .北京 :机械工业出版社 ,第五 版， 2009 nts III 摘要 连杆是柴油机中的主要传动件之一，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和 抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。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。本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。 关键词 : 连杆，变形，加工工艺，夹具设计 nts IV ABSTRACT The connecting rod is one of the main driving medium of diesel engine, it is connected to the piston and the crankshaft, its role is to the reciprocating piston movement into rotary movement of the crankshaft, and the of the force in the piston to the crankshaft to the output power. When working, the connecting rod not only support the pressure from the gas chamber, but also bear the vertical and horizontal inertia force. Therefore the connecting rod works in a complex environment .The main damage of the connecting rod is fatigue and excessive deformation . The working conditions of the connecting rod require it has higher strength and fatigue performance, and has enough rigidity and toughness. 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 , revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the part finally . This text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod. Keyword: connecting rod ， deformation ， processing technology ， design of clamping device nts V 目录 第一章 绪 论 . 7 第二章 连杆的结构分析和技术要求 . 8 2.1 连杆的结构分析 . 8 2.2 连杆的技术要求 . 9 第三章 连杆毛坯类型的选择和工艺路线的制订 . 10 3.1 连杆的材 料和毛坯类型的选择 . 10 3.2 连杆工艺过程的安排 . 11 3.3 连杆的机械加工工艺过程分析 . 13 3.3.1 工艺过程的安排 . 13 3.3.2 定位基准的选择 . 14 3.3.3 确定合理的夹紧方案 . 15 3.3.4 各孔及面的加工 . 16 3.4 确定各工序的加工余量 . 17 3.4.1 确定大小头两平面加工尺寸 . 17 3.4.2 确定大头孔加工尺寸 . 17 3.4.3 小头孔各工序尺寸及其公差 . 18 3.5 计算 50 道工序工艺尺寸链 . 18 3.5.1 连杆盖上轴瓦锁口槽的计算 . 18 3.5.2 连杆盖上轴瓦锁口槽的计算 . 18 第四章 对工艺规程部分工序的说明 . 21 第五章 夹具设计和分析 . 23 5.1 扩大头孔的方法和要求 . 23 5.2 定位基准和夹紧方案 . 23 5.3 夹具的设计 . 24 5.4 夹具体设计 . 24 5.5 切削力及夹紧力的计算 . 26 5.5.1 切削力的计算 . 26 5.5.2 夹紧力的计算 . 27 5.6 夹具精度分析 . 28 第六章 全文总结 . 30 nts VI 参考文献 . 31 致 谢 . 32 毕业设计小结 . 33 nts 7 第一章 绪 论 连杆是汽车与船舶等发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。 连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。 因此机械加工工艺对零件由设计到成品是至关重要的。机械制造加工工艺主要是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理性质，成为具有一定精度、粗糙度的零件。对于加工艺的编制 主要是对其加工工序的确定对机械加工工艺规程的基本要求可以总结为质量、产生率和经济性三个方面。所以在对机械加工工艺过程、机械制造工艺过程、加工工艺的编制时应取其长，避其短。在编制工艺过程时应在保证零件质量的前提下，尽可能的降低生产成本。因此零件的质量、生产率和经济性应综合考虑。 nts 8 第二章 连杆的结构分析和技术要求 2.1 连杆的结构分析 连杆是柴油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。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。连杆的结构图如下图： 图（ 2 1）连杆结构图 在柴油机工作过程中，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。为了保证柴油机运转均衡，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。 nts 9 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）连杆大小头平面的中心对称度；（ 2）连杆大、小头孔中心距尺寸精度；（ 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）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。 2.2 连杆的技术要求 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。连杆的具体技术要求如下： 1 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 0.0025 mm，素线平行度公差为100： 0.04mm。 2 大、小头孔中心距 大小头孔的中心距影响到发动机的效率，所以规定了比较高的要求： 1900.1mm。 3 大、小头孔两端面粗糙度 连杆大、小头孔两端面间距离的基本尺寸相同，大小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。 4 螺栓孔的技术要求 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。 5 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。 nts 10 第三章 连杆毛坯类型的选择和工艺路线的制订 3.1 连杆的材料和毛坯类型的选择 连杆是传递动力的主要运动件之一，在运动过程中连杆承受着复杂的力和力矩 。 连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量 变形 。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。 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、 40Cr、40CrMnB等等。 图（ 3 1）连杆毛坯图 nts 11 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。本工艺中我们将采用连杆的材料是 45 号钢，毛坯采用模锻制造，整体锻造毛坯。毛坯锻造出来之后需进行热处理至 223 262HB，在指定处检验硬度；连杆 的毛坯图如图（ 3 1）。 3.2 连杆工艺过程的安排 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。所以要选好连杆加工工艺过程， 对于加工主要表面，按照“先基准后一般”的加工原则。连杆的主要加工表面为大小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及螺栓孔定位面，次要的加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧面及连杆体和盖上的螺栓座面等。连杆机械加工路线是围绕主要加工表面来安排的。连杆加工 路线按连杆的分合可以分为三个阶段：第一个阶段为连杆体和盖切开之前的加工；第二个阶段为连杆体和盖的切开加工；第三个阶段为连杆体和盖合装后的加工。 连杆加工工艺过程方案如下表： 表（ 3 1）连杆加工工艺过程 工序 工序名称 工序内容 工艺装备 05 锻造 锻造毛坯，热处理 223-262HB. 空气锤 10 铣 铣连杆大小头两平面，每面留磨量 0.5mm。 X52K 15 粗磨 以一平面定位，磨另一平面，保证中心 对称，无标记面即基面。 M3750 nts 12 20 钻 扩 铰 以基面定位，先钻小头孔 27.8 210.00mm再扩小头孔 29.09 330.00mm，最后铰小头孔 29.49 380.00mm。 Z3080 25 铣 以基面及大小头孔定位，铣大头两侧面，保证中心对称（此平面为工艺基准面）。 X62W 30 粗镗 以基面和小头定位，粗镗大头孔。 T716 35 铣 以基面定位和小头孔 定位，切开工件，编号连杆体及上盖。 X6132 40 铣 以基面和一侧面定位装夹工件，铣连杆体和上盖结合面。 X62W 45 磨 以基面和一侧面定位装夹工件，磨连杆体和上盖结合面。 M3750 50 铣 以基面和结合面定位装夹工件，铣连杆体和上盖轴瓦锁紧槽。 X62W 55 铣 以基面，结合面和一侧面定位，铣连杆体和上盖的两螺栓座面。 X62W 60 钻 以基面和小头孔定位钻 2 10mm螺栓孔。 Z3050 65 扩 以基面和小头孔定位，先扩 2 12.2 027.00mm，再扩 2 13 10.00mm 深10mm 螺栓孔。 Z3050 70 倒角 对螺栓孔内部倒角。 Z3050 75 装配 用专用螺钉螺母将编号的连杆体合上盖装配起来，扭紧力矩为 98-118N.m， 扳手 80 半精镗 以基面和小头孔定位，半精镗大头孔至 64.3 034.00mm。 T716 85 倒角 以基面小头孔定位，对大头孔两端倒45。 Z3080 90 磨 以基面定位，精磨大小头两端面，保证中心对称。 M7130 nts 13 95 钻 以基面定位，钻扩小头油孔。 Z2030 100 倒角 以基面定位，对小头油孔倒角。 Z2030 105 压 及基面和两侧面定位，压小头铜套孔。 压床 110 倒角 以基面和大头两侧面定位，对小头铜套孔倒角 45。 Z3080 115 精镗 以基面和侧面定位，精镗大头孔和小头铜套孔。 T2115 120 称重 按规定称重。 弹簧秤 125 去重 按规定去重。 虎钳 锉刀 130 珩磨 以基面和小头和两侧面定位， 珩 磨大头孔和小头铜套孔，保证尺寸。 珩磨机床 135 检验 检验各尺寸精度。 140 验伤 无损验伤 145 入库 连杆的第一阶段的加工主要是为其后续加工准备精基准（端面、小头孔和大头外侧面）；第二阶段主要是加工除精基准以外的其它表面，包括大头孔的粗加工，为合装做准备的螺栓孔和结合面的粗加工，以及轴瓦锁口槽的加工等；第三阶段则主要是最终保证连杆各项技术要求的加工，包括连杆合装后大头 孔的半精加工和端面的精加工及大、小头孔的精加工。如果按连杆合装前后来分，合装之前的工艺路线属主要表面的粗加工阶段，合装之后的工艺路线则为主要表面的半精加工、精加工阶段。 3.3 连杆的机械加工工艺过程分析 3.3.1 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。 nts 14 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）大小头两平面：粗铣、粗磨、精磨 （ 2）小头孔：钻孔、扩孔、铰孔、压入衬套、半精镗、精磨 （ 3）大头孔：粗镗、半精镗、精镗、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。 3.3.2 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。具体的办法如图（ 3 2）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）。在半精镗小头孔时，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。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。在粗铣中工件中有两种定位方法，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，nts 15 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，但是，难以夹紧。 图（ 3 2）连杆的定位 3.3.3 确定合理的夹紧方案 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。 nts 16 3.3.4 各 孔及面的加工 采用粗铣、粗磨、精磨三道工序，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 M7350 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，这种加工方法的精度较高。 1 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，然后压入衬套，再以衬套内孔定位半精镗大头孔。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。 大头孔经过粗镗、半精镗、精镗、 珩磨 后，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切开工序后，将连杆盖与连杆体组合在一起，然后进行半精镗大头孔的工序。这样，在切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。 2 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。 3 连杆体与连杆盖的切开工序 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。但结合面本身的平面度、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，在结合面切开以后再经过磨削加工。 4 大头侧面的加工 以基面及小头孔定位，小头孔用一个圆柱销定位。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）。 nts 17 3.4 确定各工序的加工余量 3.4.1 确定大小头两平面加工尺寸 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） 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 0.1 IT7( 030.00 ) 38( 170.0232.0 ) 0.8 粗磨 0.5 IT8( 060.00 ) 38.2( 060.00 ) 3.2 铣 2 IT10(12.00 ) 39.2( 12.00 ) 6.3 则连杆两端面总的加工余量为： A 总 = 21 ni iA =（ A 铣 +A 粗磨 +A 精磨 ） 2 =（ 0.1+0.5+2） 2 = 412.0110.02.5 mm 5.5 0.2mm 连杆锻造出来的总的厚度为 H=38+5.5 0.2=43.5 0.2mm 3.4.2 确定大头孔加工尺寸 （根据机械制造技术基础课程设计指导教程 表 2 29 表 2 34）查得大头孔各工序尺寸及其公差 工序名称 工序基 本余量 工序经济 精度 工序尺寸 最小极限尺寸 表面粗糙度 珩磨 0.08 )(6 019.00H 65.5 65.5 )(6 019.00H 0.4 精镗 0.4 )(8 046.00H 65.4 65.4 )(8 046.00H 0.8 半精镗 1 )(11 19.00H 65 65 )(11 19.00H 1.6 nts 18 粗镗 4 )(12 30.00H 64 64 )(12 30.00H 6.3 则连杆大头孔总的加工余量为： A 总 =（ A 珩磨 +A 精镗 +A 半精镗 +A 扩 ） =0.08+0.4+1+4 =5.48 536.0 0.255mm 5.5 0.5mm 连杆锻造出来的大头毛坯空直径为 D=65.5 5.5 0.5=60 0.5mm 3.4.3 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 最小极限尺寸 表面 粗糙度 铰 0.2 033.008H 033.0049.29 3.2 扩 5 )(10 084.00H 084.0009.29 6.3 钻 钻至 20 33.0013H 33.0020 12.5 3.5 计算 50 道工序工艺尺寸链 3.5.1 连杆盖上轴瓦锁口槽的计算 增环为： 1A； 减环为： 2A ；封闭环为： 0A1）、 0A 极限尺寸为： 1 1 m i n1 m a xm a x0 nmi imi i AAA = 30.20-4.95 = 25.25 mm 1 1 m a x1 m i nm i n0 nmi imi i AAA nts 19 = 29.8-5.1 = 24.7 mm 2）、0A的上、下偏差为 : 1 110 nmi imi i AEIAESE SA =0.20-(-0.05) =0.25(mm) 1 110 nmi imi i AESAEIE IA =-0.20-0.10 =-0.30(mm) 3）、0A的公差为 : 000 EIAESAT = 0.25-（ 0.30） = 0.55 mm 4）、0A的基本尺寸为 : 0A= 32 AA = 30-5 = 25 mm 5）、0A的最终工序尺寸为 : 0A= )(25 25.030.0mm 3.5.2 连杆体的卡瓦槽的计算 增环为： 1A ； 减环为： 2A ；封闭环为： 0A 1）、 0A 极限尺寸为： 1 1 m i n1 m a xm a x0 nmi imi i AAA = 13.30-4.95 = 8.35 mm nts 20 1 1 m a x1 m i nm i n0 nmi imi i AAA =12.9-5.1 =7.8 mm 2）、 0A 的上、下偏差为 : 1 110 nmi imi i AEIAESE SA = 0.30-(-0.05) = 0.35 mm 1 110 nmi imi i AESAEIE IA = -0.10-0.10 = -0.20 mm 3）、 0A 的公差为 : 000 EIAESAT =0.35-(-0.20) =0.55 mm 4）、 0A 的基本尺寸为 : 0A = 21 AA =13-5 = 8 mm 5）、 0A 的最终工序尺寸为 : 0A = )(8 35.020.0 mm nts 21 第四章 对工艺规程部分工序的说明 10 工序： 设备为 X52K，在铣平面时，先以一个平面为基准，铣另一个平面。 等该平面加工好后，再翻过来，以加工好的平面为基准，加工另一 平面，此平面用作后道工序的基准平面。 15 工序： 设备为 M7350，主要是对上一道工序中加工的平面进一步磨削加 工，以上一道工序最后加工出来的面为定位基准磨另一平面。在 加工过程中，多翻转几次，保证零件中心对称。 20 工序： 设备为 Z3080，工序内容为钻、扩、铰小头孔，先钻 20 33.00mm 。 在钻的时候要注意定位，不能引偏，否则可能使工件报废。在扩 小头孔至 29.09 084.00mm，最后铰小头孔到 29.49 038.00mm。 25 工序： 设备为 X62W 铣大头两侧面，零件在装卡时要注意平行度，否则 会使大头两侧面倾斜，因此该道工序中零件的装卡很重要。 30 工序： 镗大头孔，设备为 T716，加工尺寸为 64 3.00mm。 35 工序： 切开连杆体和上盖，设备为 X6132。当加工完成之后，一定要给 连杆体和连杆盖编上号，目的是防止后面组装连杆体和连杆盖时 出错。 40 工序： 铣连杆体和连杆盖结合面，设备为 X62W。 45 工序： 磨连杆体和连杆盖结合面，设备为 M7350。 50 工序： 铣连杆体和连杆盖的轴瓦锁口槽，设备 X62W。 55 工序： 铣连杆体和连杆盖上的螺栓座面，设备为 X62W。 60 工序： 钻螺栓孔，设备为 Z3050，钻孔时注意不要引偏。 65 工序： 扩螺栓孔，设备为 Z3050， 先扩 2 12.2 027.00 mm 螺栓孔，再扩 2 13 10.00 mm 深 10mm 螺栓孔。 70 工序： 螺栓孔倒角。 75 工序： 装配之前在 30 道工序切开并编号的连杆体和连杆盖，用螺栓螺母 紧固起来， 扭紧力矩为 98-118N.m。该工序的目的是为以后连杆的 nts 22 精加工做准备。 80 工序： 镗大头 孔，设备为 T716，定位有底平面，侧面和小头孔。在保证孔 尺寸的同时，还要保证孔中心距。 85 工序： 大头孔倒角。 90 工序： 精磨大小头两平面，此道工序是大小头端面加工的最后一道工序， 因此，在保证尺寸，粗糙度的同时，还有保证中心对称。 95 工序： 钻小头油孔。 100 工序： 小头油孔倒角 90。 105 工序： 压铜套孔，设备为压床。 110 工序： 铜套孔两端倒角。 115 工序： 镗大小头孔，设备为 T2115。该工序为精加工，而且 是镗大头孔 和小头孔，因此大小孔尺寸和孔中心距以及表面粗糙度都要保证。 130 工序： 该工序为 珩磨大小头孔，属于精加工，也是最后一道保证大小头孔 尺寸，粗糙度，和孔中心距的工序。 nts 23 第五章 夹具设计和分析 设计夹具时，应该满足以下几条基本要求： （ 1）保证工件的加工精度要求，即在机械加工工艺系统中，夹具要满足以下三项要求：工件在夹具中的正确定位；夹具在机床上的正确位置；刀具的正确位置。 （ 2）保证工人 的操作方便、安全。 （ 3）达到加工的生产率要求。 （ 4）满足夹具一定的使用寿命和经济性要求。 5.1 扩大头孔的方法和要求 扩孔的加工方法很多，可以在车床上加工，可以在钻床上直接利用扩孔钻加工，可以在铣床上加工，也可以在镗床上加工。由连杆工作图可知，连杆材料为45钢，年产量 20万件。根据指导老师的要求，需设计第 80道工序镗大头孔（镗孔也属于扩孔的一种）夹具。根据工序要求，需限制的自由度有： X 、 Y 、 X 、Y 、 Z 。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。主要目的是镗大头孔至 65 19.00mm，表面粗糙 度要求 3.2 m，大小孔中心距要求 190 0.13mm。由于本工序是半精加工，在加工本道工序时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。 5.2 定位基准和夹紧方案 由零件图可知，在粗加工大头孔之前，连杆的两个端面，小头孔及大头孔的两侧面都已加工，且表面粗糙度要求较高。为了使定位误差减小，按基准重合原则选 29.49h7 定位销与基面为定位基准，定位销限制工件两个自由度 X 和 Y ，基面限制工件三个自由度 Z ,X ， Y ，大头孔的外侧面限制工件 1 个自由度 Z ，nts 24 属完全定位。由于生产批量大，为了提高加工效率，缩短辅助时间，准备采用手动夹紧方式 ，采用了常用的手动齿轮啮合锁紧装置，装卸工件方便、迅速。 由于所加工的零件比较小，夹具的夹紧力与加工零件时的轴向力方向相同，为了装卸工件方便，采用手动夹紧方案。 加工的大头孔为通孔，沿 Z 方向的位移自由度可不予限制，但实际上以工件的端面定位时，必须限制该方向上的自由度。故应按完全定位设计夹具。 该夹紧装置由夹具体、轴齿轮、齿条轴杆、压板和衬套所组成。使用时，转动手柄，经过齿轮齿条的传动使压板和衬套向下移动，便能将工件夹紧或松开。同时齿轮齿
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