柴油机连杆机械加工工艺及工装设计夹具设计-中心距180-完整【含12张CAD图纸、说明书全套】
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毕业设计（论文）开题报告课题名称：柴油机连杆机械加工工艺及工装设计分 院： 机械与电气工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 10机自4班姓 名： 陈晨学 号： 1021080405指导教师： 贾建军 二一二年 十一月机械与电气工程学院毕业设计（论文）开题报告课题名称柴油机连杆机械加工工艺及工装设计课题来源生产课题类型 工程设计指导教师贾建军学生姓名陈晨专 业 机自学 号1021080405一、 前期准备工作（一） 调研资料准备连杆是柴油机运动的主要元件之一，它工作的稳定性、可靠性对柴油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音。本课题就是研究柴油机连杆机械加工工艺及工装设计。首先通过查阅大量资料，了解到了机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度、粗糙度等要求的零件。（二） 设计（论文）的目的、要求1 目的：研究制定柴油机连杆及工装设计加工工艺规程2 要求：工艺编制正确，合理。工艺装备设计方案正确，结构合理，符合生产实际，能满足产品设计生产需要。（三） 设计思路 连杆是柴油机的主要传动件之一，连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆的结构特点及主要技术条件分析，它包括六个方面（1）小头孔的精度（2）大小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度（3）大小头孔的中心距（4）大头孔两端面对大头孔轴心线的垂直度（5）在关螺栓孔的技术要求（6）有关结合面的技术要求；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。在设计连杆机械加工工艺过程中，预期需要涉及到的技术有以下几个方面：1、 对连杆零件进行工艺审查，找出主要技术要求和分析关键的技术问题，审查零件的结构工艺性，同时注意连杆本身的刚度比较低，再外力作用下（切削力、夹紧力）的作用下容易变形并且连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削是将产生较大的残余内应力； 2、拟定工艺路线：零件的机械加工工艺过程是工艺规程设计的核心问题。设计时通常应初拟23个较为不同的该零件的加工工艺路线，经技术经济分析后取其中的最佳方案实施之。 3、根据拟定的工艺规程路线合理的设计专用夹具的设计： 1)、拟定夹具的结构方案 a、了解工件情况，工序要求和加工状态：结构、材料、相关尺寸精度，前后工序关系， b、了解机床刀具：机床合格，技术参数，运动情况，安装结构刀具的结构，精度联接方式等 c、了解生产批量 d、了解工厂的生产条件和技术水平 e、资料准备、收集 2)、拟定结构方案 a、定位方案：根据加工对象的精度 b、夹紧方案 c、分度（转工位）方案 d、对刀导向方案 e、安装方式（四） 预期成果1 设计报告（论文）2 专用夹具设计结构装配图实物3 专用夹具零件图4 毕业设计计算说明书(5） 参考文献 01李益民，机械制造工艺设计简明手册M北京：机械工业出版社 1992，12 02孙丽媛，机械制造工艺及专用夹具设计指导M北京：冶金工业出版社2002,12 03李洪，机械加工工艺手册M北京：北京出版社 1990，12 04邓文英，金属工艺学M北京：高等教育出版社 2000 05蔡兰，机械零件工艺性手册.北京：机械工业出版社 2007 06卞洪元，机械制造工艺与夹具.北京：北京理工大学出版社 2010 07王先逵，机械制造工艺学第二版.北京：机械工业出版社 1999 08戴亚春，机械制造工艺学习指导书第二版.北京：化学工业出版社 1998 09吕明，机械制造技术基础.武汉：武汉理工大学出版社 2004 10陈宏均、方向明，典型零件机械加工生产实例：机械工业出版社 2001 11顾崇衔，机械制造工艺学：陕西科技技术出版社 2003 12赵如福，金属机械加工工艺人员手册: 上海科学技术出版社 1999 二、 阶段设计内容及时间安排阶段起始日期终止日期完成内容毕业设计准备阶段 2013.9.10-2013.10.30找资料、外文翻译2013.9.10-2013.10.30找资料、撰写文献综述2013.9.15-2013.10.10完成外文翻译、撰写开题报告初稿2013.10.20-2013.11.30开题报告修改完善 2013.12.1-2014.1.15完成开题报告设计阶段 2014.1.16-2014.1.31理论分析，工艺方案可行性评价，方案确定； 2014.2.1-2014.3.1工艺流程设计 2014.3.1-2014.3.10工艺文件编制 2014.3.10-2014.3.25工装设计，工装使用说明书撰写修改完善阶段 2014.3.25-2014.4.10编写毕业设计计算说明书毕业设计答辩 2014.4.10-2014.4.30答辩三、 完成设计所具备的条件12（不够可加页） 指导教师签名： 年 月 日 开题报告格式： 1标题(用黑体小二号) 2. 开题报告中标题(宋体小四号)3正文采用宋体小四号，行距设置为1.5倍（图、表文字均比正文小1号即用5号宋体字，公式等要求和毕业设计（论文）相同）4参考文献用5号宋体5.正文中英文和数字均采用“Times New Romar”格式.6.页码居中,用阿拉伯数字. 5宁波大红鹰学院 毕业设计（论文）文献综述毕业设计题目 ： 柴油机连杆机械加工工艺及 工装设计 所在学院： 机械与电气工程学院 班 级： 10机自4班 姓 名： 陈晨 学 号： 1021080405 指导教师： 贾建军 合作导师： 日期： 2013 年 11 月 13 日文献综述 一、前言通过对各文献的查阅，使自己懂得了柴油机连杆机械加工工艺技术对于整个柴油机的重要性，一个精度高、质量可靠且稳定的连杆有助于降低柴油机的能源和噪声。连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。例如在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。连杆多为钢件，其主体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔内装有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。连杆是汽车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。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。 二、柴油机连杆各工艺分析1、加工工艺分析连杆是柴油机的主要传动构件之一，其作用是把活塞和曲轴连接起来，使活塞的往复直线运动变为曲轴的回转运动。因此，连杆的加工精度直接影响柴油机的性能。反映连杆精度的参数主要有五个：（1）.连杆大端中心面和小端中心面相对于连杆身中心面的对称（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）.连杆大小头孔的 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加工工艺路线：原加工工序。毛坯锻造粗磨断面钻小头孔钻大头孔车大头外圆粗镗小头孔粗镗大头孔半精镗小头孔半精镗大头孔铁切连杆大头分开面粗铣连杆盖接合面钻扩铰螺栓孔精铣接合面精磨端而压人铜套精镗大头孔精镗铜套孔磨大头孔大头铣矮。改进后加工工序。毛坯锻造粗铣两端而钻大小头孔次铣两端而粗磨两端而粗镗大小头孔车大头外圆半精镗大小头孔铣连杆大头分开而粗铣连杆盖接合而钻扩铰螺栓孔精铣接合面精磨两端面压入套筒精镗大头孔、铜套孔滚压铜套孔衍磨大头孔大头铣矮。1.2加工工艺分析提高了连杆两孔中心距尺寸精度。工艺改进前，大头孔与小头孔的钻、粗镗以及精镗均分开为两道工序、两次装夹，故两孔中心距尺寸公差分布范围较大；工艺改进后，一次装夹钻或镗两孔，能够将连杆两孔中心距的尺寸误差控制在很小的范围内，车大头外圆位于粗镗大小孔后，更有利于后续工序回旋自由度限制的一致性与稳定性。保证了两孔的平行度。改进前由于孔的加工余量大，内应力变形大，因此改进后的工艺，先钻两孔，后粗磨端面。避免了连杆在钻孔工序时，其孔端面平面度、平行度被破坏。改进前的连杆加工工艺，磨削两端均直接将工件置于转盘磨床的磁力吸盘上。这样，在加工第一面时，有一下因素影响精度：一方面由于连杆刚性不足，若定位面存在弯曲度，直接置于磁力吸盘上；虽吸平，但加工后弹性恢复，导致已加工的第一面不平；另一面，整个定位面不平整，定位不稳定。改进后的加工方案，采用磨第一面时，工件置于夹具上，定位面采用三点定位（保证了定位的稳定性）。而夹具置于磁力吸盘上，磁力吸盘对工件不起加紧作用。磨第二面时，因第一面已磨完，表面平整光洁，故可直接置于磁力吸盘上。改进后的加工工艺，以连杆整个端面而定位，同时镗两孔，保证连杆两孔的平行度。提高了大小头孔精度。改后，连杆小头铜套孔在精镗后进行滚压加工，有利于提高洁度、尺寸精度，并能产生有利的残余压应力；而大头孔采用衍磨加工，衍磨头与机床主轴浮动连接，有利于减少主轴回转中心与被加工孔的同轴度误差的影响。 2、发动机连杆的粉末锻造主要介绍粉末锻造工艺的技术特点、制造工艺流程、主要制造工艺参数、主要生产工序及工艺参数等；国外采用连杆胀断工艺的公司有哪些1、 特点 粉末冶金烧结件作锻造毛坯可一次锻造成形，无飞边，节省加工工时和设备。具有粉末冶金和机械精锻的优点。粉末锻造可实现烧结材料的高密度化，是材料具有高强度和无明显各向异性。a.避免不必要的机械加工，如模锻连杆早热处理前需要经过几到机加工，而粉锻连杆仅需一道机加工。b.质量偏差小，模锻3%-5%，粉锻连杆仅0.5%。c.疲劳轻度高d.零件致密、轻量，密度7.8g/cm3,形状及尺寸经一次性锻造即可达到最终产品要求。e.节约能源50%，节约材料40%，有利于环境保护。2、 制造工艺流程 预合金钢粉配料机混料 压制成预制坯 烧结成锻坯 快速送入预热的锻模 致密化闭模锻造 锻件脱模 在可控气氛中冷至室温 热处理 喷丸强化 3、 原料参数德国宝马生产V8发动机连杆所用预合金钢粉成分为w(Mn)=0.3%0.4%、w(Cr)=0.1%0.25%、w(Ni)=0.2%0.3%、w(Mo)=0.25%0.35、w(C)=0.6%,其余为Fe.4、 主要工艺参数4.1、配料及混料，经配料计算和准确称取粉重后置于混料机混合2030分钟至分布均匀；4.2、压制预制坯，要对预制坯的设计应合理，对其密度、质量、质量变化和尺寸要求精确控制，避免过负荷损坏模具；4.3、烧结预制坯，在通有还原保护气体的专用烧结炉中进行，烧结温度11201130，至完全合金化，后移至无氧化性气体的温饱炉中于1000左右保温；4.4、锻造有两种，利用烧结体预热保温至锻造温度时立即进行锻造，以节省能源。二是在烧结体冷却至室温后，经高频或真空加热进行锻造，其消耗能源较大。烧结体在1000时，迅速送入预热至300的锻模中进行致密化封闭锻造，可将80%理论密度的烧结体至100%理论密度。烧结坯在出炉时应尽量缩短停留时间，立即送入锻造工序，若锻造温度过低，在连杆表层残留微孔隙增多，使连杆密度下降；若停留时间过长连杆内部易被氧化，均会导致连杆冲击韧性和疲劳强度下降。在热处理时在惰性气体（如氩等）中加热至淬火温度870时，立即在油中淬火，后进行570回火。 3、连杆大头胀断工艺随着汽车行业的迅猛发展,发动机里胀断连杆的使用越来越多。胀断连杆是一种裂断加工工艺,精加工成本低(节省加工费约35%),生产效率高,由于胀断后盖和体又原配在一起,实现了盖和体的无缝连接,提高了发动机的性能,因此,越来越受到汽车发动机生产厂家的重视1、 胀断工艺概念 对连杆大头孔的断裂线处预先加工出两条V型应力集中槽或在毛坯加工时就做出沟槽，然后对其侧面施加径向力，使其在槽处出现裂缝，在径向力的继续作用之下，裂缝继续扩散，最终达到连杆盖从连杆体上分离下来。据德国Krebsoege公司研究结果，烧结粉末金属连杆的可胀断性较好，铸铁连杆材料最宜使用GTS65-70，锻钢连杆材料是70号钢，但70号钢锻造连杆在胀断时如何保证不带塑性变形的脆性断裂以及其切削加工是该工艺的难点。2、 胀断工艺的优点 2.1、简化了连杆设计要求，采用连杆胀断工艺后，连杆与连杆盖的分离面是最完全的啮合，所以其无需再进行机加工，省略了分离面的磨削加工；连杆体与连杆盖装配时无需额外的精确定位，如螺栓孔定位（或定位环孔），只需螺栓拉紧即可，这样省去了螺栓孔的精加工（铰或镗）。 2.2、改善了连杆总成的大头孔变形，为采用前分离面以及螺栓孔加工误差以0.01mm单位来计算；而采用胀断工艺之后其误差是以0.001mm单位来计算的.德国Alfing公司3的Volker Ohrnberger和Michael Haehnel两位工程师的研究确定：在粗加工后连杆大头孔不圆都约在12m左右，在胀断后约在40m左右，其变形量约为28m。又据美国Gidding & Lewis Co.的研究：测试50个零件的分析结果，；连杆大头孔的平均直径在胀断前与后的平均变形仅为23m。 2.3、减少了连杆生产的设备、生产面积以及制造费用，省掉连杆盖与连杆分离面的磨削加工和螺栓孔经加工的设备投资和这些机床占地面积以及制造费用，在传统工艺中切断后的连杆盖需要单独自动运输装配，而采用胀断工艺后可立即装配。3、 热扩散涂层可提高工具的使用寿命热扩散工艺可显著硬化材料表面，其硬化层厚度为0.02-0.2mm，该层十分紧密地与基体结成一体，可显著地延长工具的使用寿命，如落料模、冲模、锻模、拉伸模、冷镦模、折弯模和冲头模等。其处理是把零件浸入盐浴里，加热到899-1056，加热1-8小时。3、 总结通过掌握有关机械制造工艺的基本理论知识，学会分析连杆机械加工过程中产生误差的原因，对具体的工艺问题进行分析，并能提出改进质量、提高效率、降低成本的工艺途径。通过研究与分析得出以下结论：1选择连杆的粗基准时，要保证大小端孔及两端面在后序加工余量的均匀性以及加工后这些部位对杆身的对称度，在选择工装结构方案时必须考虑。2连杆加工的精基准要遵循“基准统一”和“基准重合”的原则，一般将一侧端面、小端孔和大端一侧面作为大多数工序的定位精基准。3在选择连杆的定位基准的同时，必须正确确定夹紧力的方向和着力点，注意防止连杆的夹紧变形和转动，本着“点对点原则，不允许在杆部夹紧。4连杆的各种表面加工方法的选择，应主要根据加工面的结构形状、尺寸大小、精度、表面粗糙度以及生产类型，从生产实践出发，并参考有关各种表面加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度等资料来初步确定的。加工方法选定之后，就可进一步确定该表面须经过几次加工才能最终达到要求。因为这些表面的加工精度和表面粗糙度要求较严，往往要经过粗加工半精加工精加工细加工等几个阶段。在安排机械加工工艺过程时，应尽量将连杆上的这些重要表面的粗、精加工分开进行。我们在选择加工方法和确定工艺流程时可以将国内外同行的经验与自身的特点结合起来加以综合考虑。5胀断工艺是连杆加工工艺的发展方向。由于一次性投资、产品开发、毛坯材料国产化等因素，目前在国内大功率卡车连杆方面，胀断工艺尚属空白，但该项技术在欧美等国的应用日趋广泛。胀断工艺不但缩短了连杆加工的工艺流程，同时可显著提高生产效率，降低生产成本，增加经济效益。参考文献 01王晶梅，连杆加工工艺 承德民族职业技术学院学报 2002 02王仲、刘长吉、于云良，连杆机械加工工艺探讨 内燃机 1997 03颜怀祥，浅谈连杆加工工艺中的一些新的技术 柴油机设计 2003 04崔洪，典型零件的没计结构特点。 内燃机 2002 05李虹，型柴油机连杆总成机械加工工艺 汽车工艺与材料 2001 06李付军，朱月玲连杆类零件的加工夹具 机械工艺师 2001 07陈志亮，柴油机连杆加工工艺分析 湖南农机 1997 08李世涛，柴油机连杆结构设计特点分析与大小孔加T工艺 农业装备 2007 09杨震，修复柴油机连杆的大、小孔磨损 农家科技 2006 10刘远宏，姚广鹰 改进加工工艺，提高连杆质量 机械制造与自动化 1998 11李绍忠，发动机连杆生产工艺的进展 汽车科技 2000 12谷诤巍，发动机连杆裂解加T工艺 新技术新工艺 2003 13寇淑清、金文明、谷诤巍 内燃机连杆制造最新技术与发展趋势 内燃机工程 2001 指导教师意见 指导教师： 年 月 日专业教研室审查意见 负责人： 年 月 日9宁波大红鹰学院 毕业设计（论文）外文翻译 所在学院： 机械与电气工程学院 班 级： 10机自4班 姓 名： 陈晨 学 号： 1021080405 指导教师： 贾建军 合作导师： 2013 年 11 月 15 日原文： INCREASING THE FATIGUE STRENGTHG RODS USED IN AUTOMOBILE ENGINES译文:提高汽车发动机中连接杆的疲劳强度在开发高速内燃机汽车的设计师会遇到发动机连接杆大小端头容易产生疲劳裂纹的问题（图1）。这些裂缝的产生，开始是靠近连杆小端头，然后向油孔延生，直到整个连杆发生断裂。在另一大端头连接板处，裂缝产生于组装过程中。由于安装螺栓的难度大，形成的凹痕，裂缝就是从这里开始的。根据现在所掌握的研究来看，能够建立可能造成连杆裂纹原因的数据库。通过相关数据采取措施提高连杆的疲劳强度，并能够消除早期的缺陷。油孔处裂纹。可以通过进行连杆叶片在压力条件下的各项实验和数据分析研究,确定连杆裂缝形成的原因。应力测量试验，它是使用一种特殊的夹具，在连接杆静态时通过应力测量进行的测定。值得注意的是在测试过程中，当连杆进行平行于振荡面连接板压缩拉伸应力时，垂直叶片的轴的应力为最大值。（图2）此时轴与加载表面的距离为10-20毫米之间，当距离为50-60时，应力迅速下降到几乎为零。当加载面接拉伸应力接近减小到零时，改变其符号，计做压缩应力。对应变计进行了测试，制定了工字梁凸缘，通过小头端的闭合轮廓和壁厚（图1中尺寸H）来确定是否对连杆叶片应力有影响。这些试验是在具有不同壁厚、切断较小一端、切断凸缘，并在平面标准连杆上进行的。该试验表明，小头端的壁厚和作用在其内部的载荷以及性质，对连接杆叶片的拉伸应力（图2和图3）有显著影响。凸缘的叶片部分和小头端的封闭轮廓对于拉伸应力几乎没有影响，并且可以在分析过程中忽略不计。这使得分析模型简单了很多。为了进行针对性的分析，工字钢被假定沿边缘连接到一个半无限大的钢板上（带自由纵向边缘）。这个系统经受的张力、弯曲力（在较小的一端下部）和负载是通过纵向轴线对称来施加的。这是假设的钢筋横截面的主轴，是在一个平面上所进行的。它被焊接到沿其轴线的连杆上。由于涉及自由纵向边缘问题，要解决就要在一个更简单的模型方程的无限系统形式下进行了分析（图4）。这个模型基于平面弹性理论有以下的边界条件： （1）滚针轴承插入到连杆小端。图1发动机连杆的初始设计（一）和现代化的设计（二）；1、加劲肋；2、裂缝；3、较低的圆角，凹陷区。其中x，y，xy，u，v是压力的偏转参数，E，v是弹性模量和泊松系数单位是胡克，I，F和b2是一定区域面积的瞬间惯性，B的是所附连杆横截面的厚度。如果q（x）= q（-x），则作为应力的函数，边界值问题（1）就可以很容易地解决了。 推出 （2） 代入（2）弹性理论常用公式中 （3）并采取A = B= C =0，我们得出 （4）图（2）表示直径为56毫米的针（黑点）和直径为3毫米的滚子（三角形）装在连杆叶片时的局部应力；1、标准的连接杆；2、连杆的小头端切断面；3、没有刃部的凸缘连接杆；4、平面连杆（连续线是基于实验数据、点线是根据分析数据）。如果假定在板的边缘分布平稳增强的垂直法向力这，并且在间隔为 -a=x=,就可以用傅里叶级数定义。 (5)（其中，Q为总的力的相应的值），从边界条件（1），我们得到 (6) 推出 得出 方程（4）和（6）确定的边界值问题（1），它们是由沿钢筋（连杆的小头端）外部负载的不均匀分布造成的，对应于均衡的附加应力和变形负载Q（x）的公式中的组成部分。方程（5）Q/2b2l是傅里叶级数，得出均匀分布的压应力，O =-Q/ S和UO= vQx/ ES，V0= Q（LY）/ ES在连杆上。在这些方程中S为连接连杆的截面积，L是它的长度。当分析一个集中荷载情况下施加在点x= y = 0的时的情况，是要考虑值。因此，在方程（6）中有必要采取得2a =1L.图(3)为最大拉伸应力和小头端壁厚度h的关系。图(4)分析模型来确定设立在压缩过程中的连杆叶片的应力。当解决边界值问题（1）可以看出，正常的应力的x0是沿钢筋板的纵向边缘存在（x=l).如果假定这些应力没有任何变化，通过小尺寸2升“狭窄”材料传送并且进一步假设下列条件是有效的连杆刀片 （7）其中的x，y，xy由方程确定的。式子（4）和（6），能够近似解决边界值问题。应力的理论分布x，y，xy在图中的曲线体中现出来，（图片5）。这些曲线推导解析为当集中负荷q被施加到坐标原点的情况下，与实验数据会完全一致。正如所预期的，在这种情况下的最大应力是沿直线x=0时。上述程序是在明斯克-22M电子数字计算机和专业计算机上进行的。该结果是通过最小二进制，以建立实际方程（见表1和图6），用于计算最大局部应力附近的小头端的连杆叶片的应力状态，并且分析在特定的值：xmax，x（0，0），和y（0，0）。从表1与应变计数据的方程组的分析值的对比表明，在方程中的误差不超过10。分析和实验研究表明，沿油孔处裂纹的形成是由于连接杆中气体在气缸中压缩形成拉伸应力，这时油孔要作为一个集中器去应对这样大的压力，因此，裂纹总是从钻孔开始。从而拉伸应力最大的区域裂缝的地方也是从这里开始的。相对于疲劳强度n，对于此区域的因素很大程度上取决于尺寸H：当h = 4.6毫米，n = 1.05;当h = 7毫米，n = 1.51 。由于尺寸h没有在生产过程中适当的控制，它在范围内变化（从4.6到7 ，参见图3）时，并导致了随机缺陷。为了减少拉伸应力引起的疲劳裂纹，可以增加工字钢截面的连接板的厚度，并在其下部控制小头端的壁厚（保持尺寸h不小于6毫米）。这些步骤使挡板的安全系数与疲劳强度的n1.6。对这些步骤的有效性进行比较验证，得出了连杆测试抗压载荷作用下，这种类型的加载导致连杆拉伸应力故障和使用寿命减小。注：v是奥尔森系数；I，F是惯性和钢筋截面面积矩（连接杆的小端）；T，F是无量纲的值，这些参数中S表示连接杆的横截面面积；p，k（参照图6）。是负载分配系数（如果存在集中载荷，p，k= 1）。（图5）表示在点x= y = 0的一个集中力Q加载的钢筋板理论分布（V=0.3，I =0.2，F =3.6）；a、约束的侧缘片；二、与板横向自由边缘。为了保证压缩负载的机械传动，小头端是由直径为56毫米针的装置加载。循环参数（幅度 - 17.5万吨，重负载 - 27.5吨）一般都是以这参数为标准，原连杆连接的失败，在不到10周期内的故障期间，测试和实际服务的性质是相同的。（图6）为的系数分布p，k（见表1）为测试是用三种常用的连杆和三个原型连杆来进行的。第一组在0.24 *106 ，0.43* 106和0.6*106的周期中都失败了，而第二组在5*106周期循环没有发生故障，停止试验。在上述测试中连杆在接受系列生产和早期的缺陷修复的基础上，所有缺陷完全消除了。对于连杆大头处连接板裂缝。在开发发动机缸体时，为了降低和稳定油耗，要将连杆振荡设置在所述气缸体的插槽中。这就需在连杆大头设计时，厚度和材料（不是原来的尺寸）都要保持相同的轴承刚度（参见图1b）。两种设计的连杆通过比较来测试震动。应用循环荷载的参考值和性质的基础上决定进行大的两端应应变片测量。应变仪测量结果表明，在压缩过程中张力的实际体现是在连杆的纵向力变化上，体现在1120公斤/每平方厘米的初步设计连杆的应力振幅（在中央）（参见图1a ）和1250千克/每平方厘米的现代化设计中（参见图1b ）。这些振幅参数相对于安全值（相对于疲劳强度）的4.3和3.85.的应力分别偏低，当然在连杆上有比较大的端部的条件下，应力会产生很小的差别这是可能的，只有通过在相当高的负载水平进行测试，以确定其寿命的（如果有的话）差异（相比真正的循环）。因此，寿命试验要在以下的负荷值中进行：a、用于拉伸试验（基数为10万次）的载荷分别为Qtmax = 7.6吨，Qtmin = 1时吨；b、用于压缩试验（基座5万次）的负载是Qtmax = 70吨，Qcmin= 4吨。这些值相当于就连接杆的500过载，成为最大负荷。初步分析来估计这种重载的连杆和大端其他的各种因素产生的可能影响。在连接杆叶片的凸缘压缩过程中应变计测量在下端的焊缝处表现出增加了25-30的压力（图1中位置3）。因此，大的压缩载荷都可能导致疲劳裂纹。然而，在实际的服务中这样的裂纹不会发展为应力，它的数值在此区域不超过950千克/每平方厘米。在所选择的两个相同基准值的连杆设计寿命试验中表明，有在端井没有缺陷，因此，现代化的设计是为发动机的样机所提供的。试验后的在检查其中一台发动机时，发现在其大端连接板上存在疲劳裂纹。分析证明，这些裂缝是从装配比较困难的连杆螺栓期间，钳工对连接板杂散锤凹痕处开始的。这一缺陷使得有必要开发一种设计，使它不会对表面损伤产生敏感性。一个合理的解决方案是，在凹陷区提供连杆叶片的表面氮化，从而消除裂纹的形成，避免降低连杆的整体额疲劳强度。为了进一步验证这种可能性方案，又在两个不同的连接杆上进行了寿命试验。第一阶段测试了在没有氮化和有氮化的连接杆中，看在这过程中是否能够避免在连接杆叶片下产生裂纹。在拉伸和压缩（四个样品负载类型相同）循环测试中表明，氮化设计是令人满意的。试验的第二阶段是确定渗氮对凹痕敏感性有无影响。试验进行了氮化连杆和无氮化连杆在连接凹痕处打击。将连杆的拉力增大，这样就会导致的凹陷区的拉伸应力增大。在这两种方式都会使连杆在凹陷区形成裂纹。然而，氮化的连杆会在1.5*106内循环，而没有氮化的连杆失败后，它的周期是2*106-8*106。基于以上测试，证明被氮化过的连杆，裂缝不会在凹陷区出现，能够进行批量生产和长期使用。宁波大红鹰学院 机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号A3产品名称柴油机连杆零件名称连杆共2页第1页材料牌号45毛坯种类锻件毛坯外形尺寸299*115*48每毛坯件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件1锻造锻造成型锻造锻造机锻造机2铣粗铣第一端面金工立式铣床电磁加紧3铣粗铣第二端面金工立式铣床电磁夹紧4钳磁力探伤及去磁金工荧光磁粉探伤机10105钳粗、半精镗大、小头孔金工立式钻床专用夹具6磨粗磨搭子面工艺凸台金工单轴立式磨床专用夹具7锪锪螺钉座面、倒角金工立式钻床专用夹具8钳枪钻、扩、铰螺钉光孔并攻丝金工立式钻床专用夹具9钳去毛刺、清洗金工高压喷淋清洗机10钳激光开槽、作标记金工激光器专用夹具11胀断胀断金工压力机专用夹具描 图12铣结合面铣结合面金工立式铣床专用夹具描 校13铣铣卡瓦槽金工键槽铣床专用夹具底图号14钳连杆体、盖装配金工螺栓拧紧机装订号15钳压衬套金工液压机设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期宁波大红鹰学院机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号A3产品名称柴油机连杆零件名称连杆共2页第2页材料牌号45毛坯种类锻件毛坯外形尺寸299*115*48每毛坯件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件16钻钻油孔金工立式钻床专用夹具17磨精磨第一端面金工单轴立式磨床电磁加紧18磨精磨第二端面金工单轴立式磨床电磁夹紧19镗精镗大、小头孔金工卧式镗床专用夹具20珩珩磨大头孔金工立式珩磨机床专用夹具描 图21铣小头铣落差金工双面铣床专用夹具22钳大、小头倒角、去毛刺立式钻床立式钻床、滚动毛刷描 校23钳称重、去重24钳清洗高压喷淋清洗机高压喷淋清洗机底图号25检终检装订号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 宁波大红鹰学院毕业设计（论文）任务书所在学院机电学院专业机械设计制造及其自动化班级09-4班学生姓名陈晨学号091280404指导教师贾建军题 目柴油机连杆机械加工工艺及工装设计一、毕业设计（论文）工作内容与基本要求：主要完成绘制柴油机连杆零件图、毛坯图；进行全面工艺分析；确定工艺路线、制订工艺卡和工序卡；进行指定工序的夹具设计，绘制夹具装配图及零件图；撰写设计说明书一份。 1、毕业设计的原始数据：1）柴油机连杆零件图2）生产纲领：中批生产 2、总体设计要求1)工艺编制正确，合理。2)工艺装备设计方案正确，结构合理，符合生产实际，能满足产品设计生产需要。 3、技术要点1）复习机制工艺及夹具知识。2）消化图纸资料，确定零件加工工艺方案。3）确定零件的定位方法及夹紧方式。4）确定柴油机连杆机加工工艺过程，正确选择各个工序所需的机床。5）设计柴油机连杆机加工专用夹具并考虑其在加工过程中的应用。 4、工作内容 1）进行课题调研，消化课题设计所需的理论知识。2）查阅相关资料，完成开题、外文资料翻译、文献综述。 3）进行理论分析，完成加工工艺过程的方案设计。4）根据加工工艺过程的方案，进行加工机床及刀具的选择。5）进行加工专用夹具的设计、计算和分析。6）撰写毕业设计计算说明书，进行毕业答辩。 5、最终成果1）柴油机连杆机加工工艺规程。2）专用夹具设计结构装配图。3）专用夹具零件图。4）毕业设计计算说明书。6、参考文献 1李益民，机械制造工艺设计简明手册M北京：机械工业出版社 1992，12 2孙丽媛，机械制造工艺及专用夹具设计指导M北京：冶金工业出版社2002,12 3李洪，机械加工工艺手册M北京：北京出版社 1990，12 4邓文英，金属工艺学M北京：高等教育出版社 2000 5马旭东，实用机械加工手册M北京：辽宁科学技术出版社 2002,2 6乐兑谦，金属切削刀具M北京：机械工业出版社 1992,12 7杨黎明，机械设计简明手册M北京：国防工业 2008,1 8陶济贤，机床夹具设计M北京：机械工业出版社 1986,4 9彭林中，简明金属机械加工工艺手册M北京：化学工业出版社 2012,2二、毕业论文进度计划序号各阶段工作内容起讫日期备注1查阅资料，撰写文献综述，外文资料翻译；2013.9.10-2013.11.302开题报告撰写、修改，完成开题。2013.12.1-2014.1.153理论分析，工艺方案可行性评价，方案确定；2014.1.16-2014.1314工艺流程设计，工艺文件编制，工装设计，工装使用说明书撰写；2014.2.1-2014.3.155编写毕业设计计算说明书，准备毕业答辩。2014.3.16-2014.4.30三、专业（教研室）审批意见：审批人（签字）：工作任务与工作量要求：原则上查阅文献资料不少于12篇，其中外文资料不少于2篇；文献综述不少于3000字；文献翻译不少于2000字；毕业设计说明书或论文1篇不少于10000字。 提交相关图纸、实验报告、调研报告、译文等其它形式的成果。毕业设计（论文）撰写规范及有关要求，请查阅宁波大红鹰学院毕业设计（论文）撰写规范。备注：学生一人一题，指导教师对每一名学生下达一份毕业设计（论文）任务书。1.外文翻译机械加工零件的工艺及夹具设计摘 要：本文对机械加工零件的结构和工艺进行了分析，确定了机械加工工艺路线，夹具在机械加工中所占的地位和重要性，以及夹具设计。随着科学的日益发展进步和国家产业政策的调整,工程机械行业已成为没有政策壁垒的完全竞争行业关键词：技术背景/发展趋势/工序/定位方案1 机械加工历史背景及其意义机械制造业是一个古老而永远充满生命力的行业。随着现代工业的发展，对机械产品的要求越来越高，机械制造工艺也在日新月异地发展。自新中国成立以来，我国的制造技术与制造业得到了长足发展，一个具有相当规模和一定技术基础的机械工业体系基本形成。改革开放二十多年来，我国制造业充分利用国内国外两方面的技术资源，有计划地推进企业的技术改造，引导企业走依靠科技进步的道路，使制造技术、产品质量和水平及经济效益发生了显著变化，为推动国民经济的发展做出了很大的贡献。尽管我国制造业的综合技术水平有了大幅度提高，但与工业发达国家相比，仍存在阶段性差距。进入二十一世纪，我国发展经济的主导产业仍然是制造业，特别是在我国加入世贸组织后，世界的制造中心就从发达国家迁移到了亚洲，我国有廉价的劳动力和广大的消费市场，因此，我国工业要想发展，就需要有相应的技术和设备来支持。机械工业是国民经济的装备工业；是科学技术物化的基础；是高新技术产业化的载体；是国防建设的基础；是实现经济快速增长的重要支柱；也是为提高人民生活质量、提供消费类机电产品的供应工业。它对国民经济运行的质量和效益、产业结构的调整和优化具有极其重要的作用。2 机械行业的现状及发展趋势随着社会的发展，各种机械逐渐运用到各个行业中，不管是在农用、军用、工用等方面，离开了机械的操作就谈不上效率，因此，从某中角度上来说，一个国家的经济实力、社会地位，和机械行业的发展是密不可分的。各工业化国家经济发展的历程表明，没有强大的装备制造业，就不可能实现国民经济的工业化、现代化和信息化3。目前装备制造业发展滞后是制约我国经济发展和产业升级的重要因素，加大结构调整力度，推进机械工业持续、健康、稳定发展，对于转变经济增长方式，提高国民经济整体素质，增强我国经济的国际竞争力，保障国防安全等都具有重要而深远的意义。3 机械加工工艺规程制订3.1 机械加工工艺过程的定义机械加工工艺过程是指用机械加工方法改变毛坯的形状，尺寸，相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的全过程。机械加工工艺过程直接决定零件及产品的质量和性能，对产品的成本、生产周期都有较大的影响，是整个工艺过程的重要组成部分。3.2 机械加工工艺过程的组成组成机械加工工艺过程的基本单元是工序。工序又是由安装、工位、工步及走刀组成的。 工序是指一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工序是制定劳动定额、配备工人及机床设备、安排作业计划和进行质量检验的基本单元。 安装是工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。 当应用转位（或移位）加工的机床（或夹具）进行加工时，在一次装夹中，工件（或刀具）相对于机床要经过几个位置依次进行加工，在每一个工作位置上所完成的那一部分工序，称为工位。采用多工位加工可以减少装夹的次数，减少装夹误差，提高生产率。 工步是加工表面在切削刀具和切削用量（仅指主轴转速和进给量）都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程。 在一个工步中，如果要切掉的金属层很厚，可分几次切削，每切削一次就称为一次走刀。3.3 机械加工工艺规程的定义规定产品或零部件制造过程和操作方法等的工艺文件，称为工艺规程，它是企业生产中的指导性技术文件。3.4 机械加工工艺规程的作用及内容机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。根据它来组织原材料和毛坯的供应，进行机床调整，专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它就可以制定生产产品的进度计划和相应的调度计划，并能做到各工序科学地衔接，使生产均衡、顺利，实现优质、高产和低消耗。机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。机械加工工艺过程卡片，是说明零件加工工艺过程的工艺文件。在单件、小批量生产中，以机械加工工艺过程卡片指导生产，过程卡的各个项目编制较为详细。机械加工工序卡片是为每个工序详细制定的，用于直接指导工人进行生产，多用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。3.5 制订机械加工工艺规程的原则及步骤在一定的生产条件下，以最少的劳动消耗和最低的费用，按计划加工出符合图纸要求的零件，是制订机械加工工艺规程的基本原则。制订机械加工工艺规程的步骤如下：根据零件的生产纲领决定生产类型；分析零件加工的工艺性；选择毛坯的种类和制造方法；拟订工艺过程；工序设计；编制工艺文件。4 夹具设计4.1 夹具设计的意义在机械行业中，如何去保证工件的高精度、加工的成本等实质性问题，一直是从事于机械行业人员研究的问题，其中在设计夹具的时候就要考虑以上问题，高效的夹具是工件高精度的保证，如何让夹具更高效、更经济，这是行业人急需要解决的。随着社会的发展，科技的不断提高，各种高科技技术逐渐渗透到各个行业，如何利用这些高科技为人类服务，如何充分利用这些高科技在机械行业中，这还需要机械行业人员不断的努力，开拓创新。随着科学技术的发展，和社会市场需要，夹具的设计在逐步的超向柔性制造系统方向发展。迄今为止,夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具之一,刀具本身已高度标准化,用户只需要按品种、规格选用采购。而模具和夹具则和产品息息相关,产品一有变化就需重新制作,通常是属于专用性质的工具,模具已发展成为独立的行业;夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业。 组合夹具不仅具有标准化、模块化、组合化等当代先进设计思想,又符合节约资源的原则,更适合绿色制造的环境保护原理。所以是今后夹具技术的一个重要发展方向单位 。机床夹具通常是指装夹工件用的装置:至于装夹各种刀具用的装置,则一般称为“辅助工具”。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹具的应用范围,一般可分为通用夹具,专用夹具和可调整式夹具等。通用夹具是在普通机床上一般都附有通用夹具,如车床上的卡盘,铣床上的回转工作台,分度头,顶尖座等。它们都一标准化了,具有一定的通用性,可以用来安装一定形状尺寸范围内的各种工件而不需要进行特殊的调整。但是,在实际生产中,通用夹具常常不能够满足各种零件加工的需要;或者因为生产率低而必须把通用夹具进行适当的改进;或者由于工件的形状,加工的要求等的不同须专门设计制造一种专用夹具,以解决生产实际的需要。用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的,其功用主要有下列几个方面:1.保证工件被加工表面主要包括加工工件所需要的机动时间和装卸工件等所需要的辅助时间两部分。2.采用专用夹具后,安装工件和转换工位的工作都可以大为简化,不再需要画线和找正,缩短了工序的辅助时间并且节省了画线这个工序,从而提高了劳动生产率.在生产中由于采用了多工件平行加工的夹具,使同时加工的几个工件的机动时间将与加工一个工件的机动时间相同。采用回转式多工位连续加工夹具,可以在进行切削加工某个工件的同时,进行其它工件的装卸工作,从而使辅助时间与机动时间相重合。总之,随着专用夹具的采用和进一步改善,可以有效地缩短工序时间,满足生产不断发展的需要。3.采用专用夹具还能扩大机床的工艺范围。例如在普通车床上附加镗模夹具后,便可以代替镗床工作;装上专用夹具后可以车削成型表面等,以充分发挥通用机床的作用。4.减轻劳动强度,保障安全生产。根据生产需要,采用一些气动,液压或其它机械化,自动化程度较高的专用夹具,对于减轻工人的劳动强度,保障生产安全和产品的稳质高产都有很大作用。加工大型工件时,例如加工车床床身上,下两面上的螺孔,需要把床身工件翻转几次进行加工,劳动强度大而且不安全。采用电动回转式钻床家具后,就能够达到提高生产效率,减轻劳动强度,保障生产安全的目的。4.2 夹具的发展趋势工业设计是人类社会发展和科学技术进步的产物，从英国莫里斯的“工艺美术运动”，到德国的包豪斯设计革命以及美国的广泛传播与推广，工业设计经过了酝酿，探索，形成，发展百余年的历史沧桑。时至今日，工业设计已成为一门独立的专业学科，并且有一套完整的研究体系。1980年国际工业设计协会理事会（ICSID）给工业作了明确定义：“就批量生产的工业产品而言，凭借训练，技术知识，经验及视觉感受，而预示材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工，装饰以新的品质和规格，叫做工业设计。根据当时的具体情况，工业设计师应在上述工业产品全部侧面或其中几个方面进行工作，而且需要工业设计师对包装、宣传、展示，市场开发等问题的解决付出自己的技术知识和经验以及视觉评价能力时，这也属于工业设计的范畴”。材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推
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