柴油机连杆工艺及铣顶面夹具设计-中心距190【含6张CAD图纸、文档所见即所得】
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I宁杭州万向职业技术学院毕业设计(论文)柴油机连杆工艺及铣顶面夹具设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师摘 要本文是对柴油机连杆零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对柴油机连杆零件的两道工序的加工设计了专用夹具.机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计铣床夹具。关键词：连杆，加工工艺，加工方法，工艺文件，夹具1AbstractThis article is on the camshaft adjusting fork parts processing application and processing technology and analysis, including the spare parts diagram analysis, the choice of blank, parts of the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Choose the correct processing method, the rational design of machining process. In addition to the camshaft adjusting fork parts of the two process designing special fixture.Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, designed for a certain work piece processing services for the fixture, it needs each factory according to work piece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of design jig boring machine and milling fixture,.Key Words:Adjust the fork，Processing technology, processing method, process documentation, fixture目 录摘 要.IIAbstract.1目 录.2第 1 章 绪论.11.1 机械加工工艺概述.11.2 机械加工工艺流程.11.3 夹具概述.21.4 机床夹具的功能.21.5 机床夹具的发展趋势.31.5.1 机床夹具的现状.31.5.2 现代机床夹具的发展方向.4第 2 章 柴油机连杆的加工工艺规程设计.52.1 柴油机连杆的用途及其特点.52.2 连杆的的材料及毛坯制造.52.3 连杆的加工工艺过程.72.4 连杆的加工工艺过程分析.82.4.1 定位基准的选择.82.4.2 加工阶段的划分和加工顺序的安排.92.4.3 确定合理的夹紧方法.102.4.4 连杆主要面的加工方法.102.4.5 连杆主要孔的加工方法.102.4.6 连杆体与连杆盖的铣开工序.112.5 加工工具使用.112.6 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差.112.6.1 确定加工余量.112.6.2 确定工序尺寸及其公差.122.7 确定切削用量及基本工时.1333 铣顶面夹具设计.213.1 研究原始质料.213.2 定位基准的选择.213.3 切削力及夹紧分析计算.213.4 误差分析与计算.233.5 零、部件的设计与选用.243.5.1 定位销选用.243.5.2 夹紧装置的选用.243.5.3 定向键与对刀装置设计.253.6 夹具设计及操作的简要说明.26结 论.27参 考 文 献.28致谢.291第 1 章 绪论1.1 机械加工工艺概述机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。 机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。 总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。1.2 机械加工工艺流程机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写 成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领，确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。1.3 夹具概述夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。“工欲善其事，必先利其器。 ”工具是人类文明进步的标志。自 20 世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。31.4 机床夹具的功能在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。1机床夹具的主要功能机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。（1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。（2）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。（1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。（2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。1.5 机床夹具的发展趋势随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1.5.1 机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类总数的 85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约4 年就要更新 80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 15%左右。特别是近年来，数控机床（NC） 、加工中心（MC） 、成组技术（GT） 、柔性制造系统（FMS）等新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。2）能装夹一组具有相似性特征的工件。3）适用于精密加工的高精度机床夹具。4）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。6）提高机床夹具的标准化程度。1.5.2 现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为 5m；精密心轴的同轴度公差可控制在 1m 内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达 0.20.5m。高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5 倍左右；在车床上使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（试验）转速为 2600r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立类型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。5第 2 章 柴油机连杆的加工工艺规程设计2.1 柴油机连杆的用途及其特点连杆是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 连杆的的材料及毛坯制造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，7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。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，方能进入机械加工生产线。2.3 连杆的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。(连杆机械加工工艺过程见加工工艺卡片)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连杆螺栓孔定位面，次要加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧面及体和盖上的螺栓座面等。连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的加工来安排的。连杆的加工路线按连杆的分合可分为三个阶段：第一阶段为连杆体和盖切开之前的加工；第二阶段为连杆体和盖切开后的加工；第三阶段为连杆体和盖合装后的加工。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。92.4 连杆的加工工艺过程分析2.4.1 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（1-5）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。2.4.2 加工阶段的划分和加工顺序的安排由于连杆本身的刚性差，切学加工时产生的残余应力，易产生变形。因此，在安排工艺过程时，应把各主要表面的的粗，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；半精加工中产生的形变可以在精加工中得到修正，最终达到零件的技术要求。再工序安排上先加工定位基准，如端面加工的铣、磨工序防在加工过程的前面，然后再加工孔，符合符合先面后孔的加工工序安装原则。连杆工艺加工过程可分为以下几个方面：1）粗加工阶段粗加工阶段也是连杆体和连杆盖合之前的加工阶段：基准面的加工，包括辅助基准面加工：准备连杆体及连杆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连杆盖合并之后的加工，如精磨两平面，半精镗大头孔及孔口倒角等。总之是为精加工大、小头孔做准备的阶段。3）精加工阶段精加工阶段主要是最终保证连杆主要表面大、小头孔全部达到图样要求的阶段，如珩磨大头孔，精镗小头活塞销轴承孔。112.4.3 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。2.4.4 连杆主要面的加工方法采用粗铣、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。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） 。2.4.5 连杆主要孔的加工方法连杆大、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。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。2.4.6 连杆体与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。2.5 加工工具使用应具备适应“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。2.6 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差2.6.1 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 3.225 表 3.226 表 3.227）13（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毛坯4312.5粗铣2.5IT12()320. 0040()320. 0012.5精铣0.6IT10()100. 0038.8()100. 003.2粗磨0.3IT8()050. 0038.2()050. 002.6 精磨0.1IT7()025. 0038()170. 0232. 00.8 则连杆两端面总的加工余量为：A总= 21niiA =（A粗铣+A精铣+A粗磨+A精磨）2=（2.5+0.6+0.3+0.1）2=mm055. 05（2） 、连杆铸造出来的总的厚度为 H=38+=mm 055. 05055. 0432.6.2 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 229 表 234）1） 、大头孔各工序尺寸及其公差（铸造出来的大头孔为55 mm）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)(6019. 00H63.563.5)(6019. 00H0.4精镗0.4)(8046. 00H63.463.4)(8046. 00H0.8半精镗1)(1119. 00H6565)(1119. 00H2.6二次粗镗2)(1230. 00H6464)(1230. 00H6.3一次粗镗2)(1230. 00H6262)(1230. 00H12.5扩孔56059) 1(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 229 表 230）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精镗0.2)(8033. 00H49.29)(49.29033. 002.6铰0.2)(9052. 00H29.29)(29.29052. 006.4扩9)(10084. 00H1 .29)( 1 .29084. 0012.5钻钻至2033. 0013H2033. 002012.52.7 确定切削用量及基本工时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 2.481 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 3.131 按机床选取 n = 500 /min15则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 2.67 m/s 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 2.4170 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 3.148 按机床选取 n = 100 r/min则实际磨削速度 V = Dn/（100060） = 0.20 m/s 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 2.438(41)选取数据钻头直径 D = 20 mm 切削速度 V = 0.99 mm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根据表 3.130 按机床选取 n = 1000 r/min则实际钻削速度 V = Dn/（100060） = 2.04 m/s (2) 扩小头孔 选用钻床 Z3080根据机械制造工艺设计手册表 2.453 选取数据扩刀直径 D = 30 mm 切削速度 V = 0.32 m/s切削深度 ap = 2.5 mm 进给量 f = 0.8 mm/r则主轴转速 n =1000v/D = 203 r/min根据表 3.130 按机床选取 n = 250 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.39 m/s (3) 铰小头孔 选用钻床 Z3080根据机械制造工艺设计手册表 2.481 选取数据铰刀直径 D = 30 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 = 140 r/min根据表 3.131 按机床选取 n = 200 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.32 m/s 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 2.477(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 3.174 按机床选取 n=750 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.78 m/s 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 2.454 选取数据扩孔钻直径 D = 60 mm 切削速度 V = 2.29 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=410 r/min根据表 3.141 按机床选取 n=400 r/min则实际切削速度 V=Dn/（100060）=2.256 m/s 42)21(min)23. 0122140050. 03340lctgkltrdDfnlj6 、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 2.479(90)选取数据铣刀直径 D = 63 mm 切削速度 V = 0.34 m/s切削宽度 ae = 3 mm 铣刀齿数 Z = 24 切削深度 ap = 2 mm af = 0.015 mm/r d = 40 mm 则主轴转速 n = 1000v/D = 103 r/min根据表 3.174 按机床选取 n=750 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 2.47 m/s 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 2.474（84）选取数据铣刀直径 D = 75 mm 切削速度 V = 0.35 m/s 切削宽度 ae = 0.5 mm 铣刀齿数 Z = 8 切削深度 ap=2 mm af = 0.12 mm/r则主轴转速 n = 1000v/D = 89 r/min根据表 3.174 按机床选取 n = 750 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 2.94 m/s 17 (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 2.484 选取数据铣刀直径 D = 75 mm 切削速度 V = 0.42 m/s铣刀齿数 Z = 8 切削深度 ap = 2 mmaf=0.7 mm/r 切削宽度 ae=0.5 mm则主轴转速 n = 1000v/D =107 r/min根据表 3.174 按机床选取 n = 750 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 2.94 m/s (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 2.467 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 3.130 按机床选取 n = 750 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 2.94 m/s (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 2.490 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 切削宽度 ae = 0.5 mm af = 0.02 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/D = 94 r/min根据表 3.174 按机床选取 n=100 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.33 m/s (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 2.490 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 3.131 按机床选取 n = 150 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.49 m/s (7) 精磨结合面 选用磨床 M7130根据机械制造工艺设计手册表 2.4170 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 3.148 按机床选取 n = 100 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.20 m/s 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 2.474（84）选取数据铣刀直径 D = 75 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 = 89 r/min根据表 3.174 按机床选取 n = 100 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.39 m/s (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 2.484 选取数据铣刀直径 D = 75 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 = 107 r/min根据表 3.174 按机床选取 n = 110 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.43 m/s (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 2.488 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 切削宽度 ae = 5 mm af = 0.15 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/D = 103 r/min根据表 3.174 按机床选取 n = 100 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.39 m/s (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 2.490 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 切削宽度 ae = 0.6 mm af = 0.02 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/D = 94 r/min根据表 3.174 按机床选取 n = 100 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.33 m/s (5) 精磨结合面 选用磨床 M7350根据机械制造工艺设计手册表 2.4170 选取数据19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 3.148 按机床选取 n = 100 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.20 m/s 9 、铣、钻、镗总连杆体(1) 精铣连杆盖上两螺母座面 选用铣床 X62W根据机械制造工艺设计手册表 2.490 选取数据铣刀直径 D = 63 mm 切削速度 V = 0.47 m/s切削宽度 ae = 5 mm 铣刀齿数 Z = 24切削深度 ap = 2 mm af = 0.015 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/D = 142 r/min根据表 3.174 按机床选取 n = 150 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.49 m/s （2） 、从连杆上方钻、扩、铰螺栓孔a) 钻螺栓孔 选用钻床 Z3025根据机械制造工艺设计手册表 2.438（41）选取数据切削速度 V = 0.99 m/s 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根据表 3.130 按机床选取 n = 910 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.99 m/sb) 扩螺栓孔 选用钻床 Z3025根据机械制造工艺设计手册表 2.453 选取数据扩刀直径 D = 10 mm 切削速度 V = 0.40 m/s切削深度 ap = 2.0 mm 进给量 f = 0.6 mm/r则主轴转速 n = 1000v/D = 764 r/min根据表 3.130 按机床选取 n=764 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.40 m/s c）铰螺栓孔 根据机械制造工艺设计手册表 2.481 选取数据铰刀直径 D = 12.2 mm 切削速度 V = 0.22 m/s切削深度 ap = 0.10 mm 进给量 f = 0.2 mm/r则主轴转速 n = 1000v/D = 140 r/min根据表 3.131 按机床选取 n = 200 r/min则实际切削速度 V =Dn/（100060） = 0.127 m/s (3) 从连杆盖上方给螺栓孔口倒角根据机械制造工艺设计手册表 2.467 选取数据切削速度 V = 0.2 m/s 切削深度 ap = 3 mm 进给量 f = 0.10 mm/r Z = 8 根据表 3.130 按机床选取 n = 750 r/min10 、粗镗大头孔 选用镗床 T68根据机械制造工艺设计手册表 2.466 选取数据铣刀直径 D = 65 mm 切削速度 V = 0.16 m/s进给量 f = 0.30 mm/r 切削深度 ap = 3.0 mm 则主轴转速 n = 000v/D = 47 r/min根据表 3.141 按机床选取 n = 800 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 2.72 m/s 11 、大头孔两端倒角 选用机床 X62W根据机械制造工艺设计手册表 2.467 选取数据切削速度 V = 0.2 m/s 切削深度 ap = 3 mm进给量 f = 0.10 mm/r Z = 8 根据表 3.130 按机床选取 n = 750 r/min12、精磨大小头两平面（先标记朝上） 选用磨床 M7130根据机械制造工艺设计手册表 2.4170 选取数据切削速度 V = 0.413 m/s 切削深度 ap = 0.10 mm 进给量 f = 0.006 mm/r 13 、半精镗大头孔及精镗小头孔 选用镗床 T2115（1）根据机械制造工艺设计手册表 2.466 选取数据镗刀直径 D = 63.5 mm 切削速度 V = 0.20 m/s进给量 f = 0.2 mm/r 切削深度 ap = 1 mm 根据表 3.139 按机床选取 n = 1000 r/min（2）根据机械制造工艺设计手册表 2.466 选取数据镗刀直径 D = 30 mm 切削速度 V = 3.18 m/s21进给量 f = 0.10 mm/r 切削深度 ap = 2.0 mm根据表 3.139 按机床选取 n = 2000 r/min14 、精镗大头孔 选用镗床 T2115根据机械制造工艺设计手册表 2.466 选取数据镗刀直径 D = 63.4 mm 切削速度 V = 0.20 m/s进给量 f = 0.2 mm/r 切削深度 ap = 1 mm根据表 3.139 按机床选取 n = 1000 r/min15、钻小头油孔 选用钻床 Z3025根据机械制造工艺设计手册表 2.438（41）选取数据切削速度 V = 2.18 m/s 切削深度 ap = 3 mm 进给量 f = 0.05 mm/r根据表 3.130 按机床选取 n = 1000 r/min16 、小头孔两端倒角 选用机床 X62W根据机械制造工艺设计手册表 2.467 选取数据切削速度 V = 0.2 m/s 切削深度 ap = 3 mm 进给量 f = 0.10 mm/r Z = 8 根据表 3.130 按机床选取 n = 750 r/min17、 镗小头孔衬套 选用镗床 T2115根据机械制造工艺设计手册表 2.466 选取数据镗刀直径 D = 30 mm 切削速度 V = 0.25 m/s进给量 f = 0.2 mm/r 切削深度 ap = 0.2 mm 根据表 3.139 按机床选取 n = 1000 r/min18 、珩磨大头孔 根据机械制造工艺设计手册表 2.466 选取数据切削速度 V = 0.32 m/s 进给量 f = 0.05 mm/r 切削深度 ap = 0.05 mm 根据表 3.139 按机床选取 n = 1000 r/min3 铣顶面夹具设计3.1 研究原始质料利用本夹具主要用来粗、精铣顶面，为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。3.2 定位基准的选择由零件图可知：在对槽进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，孔进行了钻、扩、铰加工，进行了粗、精镗加工。因此，定位、夹紧方案有：方案：选底平面、工艺孔和大头孔定位，即一面、心轴和棱形销定位，夹紧方式选用螺母在心轴上夹紧。方案：选一面两销定位方式工艺孔用短圆柱销，用棱形销定位，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。分析比较上面二种方案：方案中的心轴夹紧、定位是不正确的，孔端是不加工的，且定位与夹紧应分开，因夹紧会破坏定位。通过比较分析只有方案满足要求，孔其加工与孔的轴线间有尺寸公差，选择小头孔和大头孔来定位，从而保证其尺寸公差要求。铣时其对孔的中心线有对称度以及槽两边的平行度要求。为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面两销的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即为连杆底平面；两销为的短圆柱销和的棱形销。3.3 切削力及夹紧分析计算刀具：错齿三面刃铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 00150010 顶刃0n 侧刃60010 15 30rK 40Dmm160dmm20.5Lmm22Z 0.08/famm zmmap0 . 2由参考文献55 表 129 可得铣削切削力的计算公式： 0.90.801.11.10.12335pzFafDB zn有：0.900.801.11.10.12335 2.00.082820.522 2.4836.24()FN23根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： FKWK安全系数 K 可按下式计算： 6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121 可知其公式60 KK参数： 1234561.0,1.0,1.0,1.3,1.0,1.0.KKKKKK由此可得： 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56K 所以 836.24 1.561304.53()KWK FN由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。查参考文献51226 可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：)(210tgtgQLWz式中参数由参考文献5可查得： 6.22 2.76zr 90105922 29其中： 33()Lmm)(80 NQ 螺旋夹紧力：04748.2()WN该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如 2.2.由表得：原动力计算公式 2621001KLWWl即： 004748.2 33 0.989032.75()17KW LWNl由上述计算易得： KKWW由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。3.4 误差分析与计算该夹具以一面两销定位，两定位销孔尺寸公差为。为了满足工序的加00.5135工要求
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