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汽车发动机
连杆
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设计
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汽车发动机连杆称重去重自动线设计,汽车发动机,连杆,称重,自动线,设计
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f1ffb05d-d238-4a6b-8a1a-fd7bc98c35cb.pdf1目录目录.1摘要.3Abstract.3第1章调查研究工作.41.1零件的分析.41.1.1连杆的结构分析.41.2连杆加工要求.61.2.2年产纲领.81.2.3安装位置.81.2.4使用条件及特殊要求.91.3确定是否适宜建造自动线.91.3.1分析零件生产.91.3.2分析毛坯的情况.91.3.3分析年产纲领.91.3.4分析劳动条件.9第2章自动线的工艺方案的拟订.92.1概述.92.1.1自动线的年产量计算.92.1.2定位面确定.102.1.3总体布局.102.1.4自动线的主要技术参数.102.1.5确定工作循环表.10第3章专用设备的选用.113.1称重（去重）天平.113.1.1结构.113.1.2天平的自动工作过程.123.1.3称重天平的工作原理.12f1ffb05d-d238-4a6b-8a1a-fd7bc98c35cb.pdf23.1.4天平的电测原理.143.2分类机.143.3输送装置.163.4上料装置.173.5去重铣床.18第4章自动线的控制系统.184.1称重、去重控制系统.184.2去重铣床控制系统.19参考文献.21设计总结.22附录全线自动循环时间表.23f1ffb05d-d238-4a6b-8a1a-fd7bc98c35cb.pdf3摘要本设计分析了连杆称重去重自动线（automaticproductionlineforcrankshaftdynamicbalance）各个组成部分的结构特点，从自动线的总体设计开始介绍，逐步深入介绍自动线各个组成部分的功能及工作原理，设计说明了称重天平、输送装置、分类机和自动线的控制系统等几个部分。关键词：连杆、自动线、天平、控制系统。ABSTRACTThisdesignspecificationshaveanalysedtheconnectingrodweightheheavytransfermachine(automaticproductionlineforcrankshaftdynamicbalance)structurecharacteristicofeachcomponent,beginwithoveralldesignofthetransfermachineintroduction,introducetransfermachineeachfunctionandoperationprincipleofcomponentthoroughlyprogressively,havedesignedsuchseveralpartsasthecontrolsystemweighingthebalance,sendingthedevice,sortingmachineandtransfermachine,etc.Keywords:connectingrod、connectingrodsmallend、connectingrodbigend、automaticproductionline、balance、Controlsystem.f1ffb05d-d238-4a6b-8a1a-fd7bc98c35cb.pdf4连杆称重去重自动线机械设计制造及其自动化，2001121524，苏勇亮指导教师：温坚第1章调查研究工作1.1零件的结构、形状、尺寸、材料、技术条件以及在机器中的作用，该产品的发展前途，零件的毛坯情况和工件的加工余量1.1.1连杆的结构分析零件的结构如图11：（具体参数请查看连杆总成图）去重后应42去重后2向向图11注：图中A向、B向分别为去重块的近似截面形状。工艺及其特点：连杆是汽车发动机上的主要传力部件之一，其小头经活塞销与活塞联接，大头与曲f1ffb05d-d238-4a6b-8a1a-fd7bc98c35cb.pdf5轴连杆轴颈联接。气缸燃烧室中爱压缩的油气混合气体经点火燃烧后急剧膨胀，以很大的压力压向活塞顶面，连杆则将活塞所受的力传给曲轴，推动曲轴旋转。连杆部件由连杆体，连杆盖和螺栓、螺母等组成。在发动机工作过程中，连杆要承受膨胀气体交变压力和惯性力的作用，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重量，以减小惯性力。连杆杆身的横截面为工字形从大头到小头尺寸逐渐变小。为了减小磨损和便于维修，在连杆小头孔中压入青铜衬套，大头也内衬有具有钢质基底的耐磨巴氏合金轴瓦。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、小并没有端设置了去不平衡质量的凸块，以便在称重后切除不平衡质量。连杆大、小头两端面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。连杆小头的顶端设有油孔，发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，气缸体下部的润滑油可飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头铜衬套与活塞销之间的摆动运动副。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，连杆体与连杆面及连杆螺栓定位孔等。连杆总成的技术要求如下：（1）为了保证连杆大、小头孔运动副之间有良好的配合，大头孔的尺寸公差等级为IT6，表面粗糙度Ra值应不大于0.4,小头孔的民族教育公差等级为IT5,表m面粗糙度Ra值应不大于0.4。对两孔的圆柱度也提出了较高的要求，大头孔的圆柱度公差为0.006mm，小头孔的圆柱度公差为0.00125mm。（2）因为大、小头孔中心距的变化将会使气缸的压缩比发生变化，从而影响发动机的效率因此要求两孔中心距公差等级为IT9。大、小并没有也中心线在两个相互垂直方向上的平行度误差会使活塞在气缸中倾斜，致命气缸壁磨损不均匀，缩短发动机的使用寿命，同时也使曲轴的连杆轴颈磨损加剧，因此也对其平行度公差提出了要求。（3）连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度误差过大，将加剧连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两端面之间的磨损，甚至引起烧伤，所以必须对其提出要求，如下图12：（4）连杆大、小头两端面间距离的基本相同，但其技术要求不同。大头孔两端面间的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra值应不大于0.8；小头两端面间的尺m寸公差等级为IT12，表面粗糙度Ra应不大于6.3。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距离尺寸的公差带中，这将给连杆的加工带来许多方便。（5）为了保证发动机运转平稳，对连杆小头（约占连杆全长2/3）的质量差和大头（约占1/3）的质量差分别提出了要求。为了保证上述连杆总成的技术要求，必须对连杆体和连杆盖的螺栓孔、结合面等提出要求，分别如产品零件图13、图14（连杆体零件图、连杆盖零件图）。f1ffb05d-d238-4a6b-8a1a-fd7bc98c35cb.pdf61.5最小重量分组标记销孔直径分组尺寸标记装配向前标记在同一侧图12连杆总成图1.1.2连杆材料连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要具有很高的强度。因此，连杆材料一般都采用高强度碳钢和合金铜，如45钢、65钢、40Gr、40MnB等。近年来也有取用球墨铸铁锻造和粉末冶金材料的。连杆类型有整体锻造与分离锻造两种，整体锻造具有省料与精度较高及锻造流线与工作受力相垂直的特点故一般国内的连杆生产都取用整体式进行毛坯的生产。要求金属纤维的方向沿着连杆杆身轴线并与连杆的外形轮廓相适应。并且没有旋涡状和纤维中断现象。不允许有分层、气泡、裂纹和夹渣。金相组织应该是粒状结晶组织，铁素体只允许是细小的夹杂形式，连杆的不加工表面应光洁，没有毛刺、裂纹、凹陷和分层，允许有经过修整的分模痕迹。以上资料参考12。1.2被加工工件（连杆）在自动线上完成的工艺内容、年产纲领、安装位置、使用条件及其它特殊要求1.2.1工艺内容连杆在称重去重分组工序之前已经在钳工台上进行过校正，而且经过了终检的严格质量检验。故在称重去重加工自动线上的加工并不多，如下：（1）自动送料工位：用上料机构将连杆从料仓送到线上。（2）称重工位：用称重天平测出加工后的连杆与标准连杆的重量差，并换为电信号。（3）去重工位：在去重铣床上铣去连杆大、小头多余的金属。（4）倒角工位：在倒角刨床上对加工面进行倒角，去除毛刺。f1ffb05d-d238-4a6b-8a1a-fd7bc98c35cb.pdf7（5）检验工位：用检查天平测量去重后连杆的实际重量，并发出分组信号。（6）分组工位：按连杆的实际重量分组,并在连杆上打出标记。参考10、12。两端两端装配后加工要求测量硬度处两端去尖角向装配后加工要求两孔边缘去尖角允许装配后加工要求两端其余图13连杆体零件图A向装配后加工两端(装配后加工要求)去重最小可取测量硬度处两孔边缘去尖角图14连杆盖零件图1.2.2年产纲领f1ffb05d-d238-4a6b-8a1a-fd7bc98c35cb.pdf8连杆的生产类型属于大批大量生产，该设计的连杆为汽车六缸汽油发动机连杆，该发动机年产万台，根据零件生产纲领公式：10)1(n式中零件的生产纲领（件/年）；产品的生产纲领（台/年）；n每台产品中包含该零件的数量（件/台）；该零件备件的百分率；该零件废品的百分率。.参考11.2.3安装位置考虑连杆生产及搬运的方便，把该自动线安装在连杆生产车间中，当连杆生产及检验后就可以直接置于线上进行加工分组，以利于实现自动化。参考的布局如图15：自动线布局图1.上料机构2.称重天平3.去重铣床4.倒角刨床5.检查天平6.分类机7.液压箱8.控制台9.电控箱图15自动线布局图注：图中的布局尺寸均为安全尺寸的最小值，具体的布置及尺寸的具体数值以实际布置与实际的产品数据为标准。但不允许小于图中的数值。布局尺寸依据1、5。1.2.4使用条件及特殊要求f1ffb05d-d238-4a6b-8a1a-fd7bc98c35cb.pdf9与一般的专用机床使用相同，无特殊要求。但对不同型号的连杆加工时要进行天平及机床参数的修改与调整。1.3确定是否适宜建造自动线1.3.1分析零件生产结构及具体尺寸已经在前面进行过分析，而连杆的结构上基本上已经定型，现在实际应用中的连杆的结构基本都相同或相似。只是形状、尺寸及材料上有些差异。而且汽车市场还处于兴旺时期，故连杆的生产属于是长期性的。1.3.2分析毛坯的情况对于称重去重自动线来说，连杆加工的半成品就是毛坯，其形状、材质、制造方法与技术要求都有了明确的规定，连杆的精度、质量和生产率都比较高。1.3.3分析年产纲领连杆生产是大批大量生产，其供应量绝对可以满足自动线生产的需要。若采用自动线可以提高生产的效率。1.3.4分析劳动条件连杆的称重去重是一个重复性很强的工序，在对连杆进行称重去重加工时，要于标准和连杆进行比较和分组，若只靠人工来进行会容易造成废品率过高还会有出错的可能,对产品的质量就不能保证。综上所述，为了保证或提高生产率、产品的质量及精度、减轻工人的劳动强度，连杆的称重去重加工应当组建自动线。第2章自动线的工艺方案的拟订2.1概述为了减轻汽油发动机的振动和延长使用寿命要求安装在发动机上的同一组连杆的重量和重心位置误差不超过一定的范围。但是，锻造而成的连杆在机械加工以后的重量不会相同，其重心位置也不会恰好一致，所以必须将加工完成后的连杆进行称重和去重，将重心位置和重量校正在允许的公差范围内。2.1.1自动线的年产量计算由公式)1(n代入式中年产量=10万台备品率%5废品率得2连杆年产量约为：f1ffb05d-d238-4a6b-8a1a-fd7bc98c35cb.pdf10=10104=6.426105（件/年）%)+(15)(6节拍：tj=60T/N=604650/（6.426105）0.860=20.84(秒)由于各连杆的去重的重量不同，所以每个连杆的去重时间都不是定值,故拟定平均节拍为16秒/件。2.1.2定位面确定由于在称重去重加工之前连杆已经过镗孔和半精磨标记端面，所以该自动线整个过程以连杆大头端面及连杆大、小头孔作为定位基准，即一面两孔的定位方式。连杆上线及定位时都是标记朝上。2.1.3总体布局由1.2.1工艺内容分析可得，该自动线有去重铣床和倒角刨床两台机床组成。两台机床之间的空间由输送装置连接起来，两台机床之间的距离尺寸L，步距t500mm，两台机床间的空工位数n3，由公式：L=（n+1）t可得L（3+1）5002000（mm）；.1由此也可大概估计出两台机床之间的输送装置大概长度在2000mm左右，而相邻部件称重天平及检验天平分别与去重铣床及倒角刨床之间的距离则可在100200mm之间。加上分类机及上料装置，总长为5700mm左右。注：以上尺寸均按最小尺寸来算，实际尺寸只允许大于该尺寸。2.1.4自动线的主要技术参数（参考1、3）生产节拍16秒/件大头8克重量公差小头8克大头60克最大去重量小头30克输送步距500mm全线轮廓尺寸（长宽高）570037002200mm2.1.5确定工作循环表自动线的工作循环机各个工位的工作时间见全线自动循环时间表附，自动线的限制性工位是去重工位。因为每一工件的去重量不相同，去重铣削时间也就不同，所以自动线的生产节拍不是一个定值，设计中确定的平均节拍为16秒左右。自动线的工作循环及各工位的工作时间见图13所示，自动线的限制性工位是去重工位。因为每一工件的去重量不相同，去重铣削时间也就不同，所以自动线的生产节拍不是一个定值，设计中拟定的平均节拍位16秒。f1ffb05d-d238-4a6b-8a1a-fd7bc98c35cb.pdf11连杆毛坯总长255mm266mm，大头两侧尺寸98mm，大、小头厚度为38mm，标准连杆大头重量1.180Kg、小头重量0.510Kg，合1.69Kg。材料为40MnB钢，调质处理后，要求硬度223HB。校正后的连杆用检查天平检验，根据测得的与标准连杆的重量差，将其分为三组：A组：连杆大头8克，小头8克；B组：连杆大头8克但24克，小头8克；废品组：超出以上两组范围的。其中A组是完全合格的工件，分类机构再A组打上印记，三组工件分别放至预先准备的箱内。参考文献1华中工学院机械制造教研室.机床自动化与自动线M.北京机械工业出版社,1987年5月版2朱新才主编.液压传动与控制M.重庆大学出版社3张立勋，孟庆鑫，张今瑜编.机电一体化系统设计M.哈尔滨工程大学出版社4成大先主编.机械设计图册M.化学工业出版社5吴宗泽主编.机械设计实用手册M.化学工业出版社6江耕华，胡来瑢，陈启松
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