295柴油机连杆工艺规程及工艺装备设计

Sanming UniversityDiploma Work (Project)Title: 295 diesel engine connecting rod and process equipment design process planningGrade & Major: Grade 2006，mechanicalNumber: Name: Instructor: 2010-03-06毕业论文(设计)承诺书我仔细阅读了毕业论文（设计）的有关文件规定。我知道，抄袭别人的成果是剽窃行为，是可耻的，也是违反毕业论文（设计）规定的。如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我郑重承诺，严格遵守学院毕业论文（设计）规定，以自己的真实水平认真做好毕业论文（设计）。如有违反规定的行为，我将接受严肃处理。我的毕业论文（设计）题目为：学生签名： 日期:导师签名： 日期:论文版权使用授权书本论文作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权三明学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。本论文属于 不保密。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 日期： 导师签名： 日期：295柴油机连杆工艺规程及工艺装备设计 摘要 连杆是柴油机的主要传动件之一，本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。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。关键词 连杆 变形 加工工艺 夹具设计295 diesel engine connecting rod and process equipment design process planningLI Yu-bin06 Mechanical Design and Manufacture and Automation of Sanming College FuJianSanMing Abstract The connecting rod is one of the main medium of diesel engine, this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod. 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 c raft 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 . Key words Connecting rod Deformination Processing technology Design of clamping device目录第一章 绪论61.1连杆生产概况61.1.1需求情况61.1.2 技术要求61.1.3 生产技术61.1.4国内生产能力61.2问题及对策71.2.1设备投资高与生产量不足的矛盾有待缓解7第二章 连杆加工工艺92.1柴油机工作原理92.2 连杆的作用和结构特点102.3 连杆的主要技术要求102.3.1大、小头孔的尺寸精度、形状精度112.3.2 大、小头孔中心距112.3.3大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度112.3.4 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度112.3.5大、小头孔两端面的技术要求122.3.6 螺栓孔的技术要求122.37 结合面的技术要求122.4 计算生产纲领，确定生产类型122.5连杆的材料和毛坯132.6连杆的机械加工工艺规程设计132.6.1定位基面的选择132.6.2 确定合理的夹紧方法142.6.3 连杆两端面的加工152.6.4 连杆大、小头孔的加工152.6.5 连杆螺栓孔的加工152.6.6 连杆体与连杆盖的铣开工序152.6.7 大头侧面的加工152.6.8 加工顺序的安排152.6.9 工艺路线的制定162.7 连杆加工工艺设计应考虑的问题182.7.1工序安排182.7.2定位基准182.7.3夹具使用182.8 切削用量的选择原则182.8.1 粗加工时切削用量的选择原则182.8.2 精加工时切削用量的选择原则192.9连杆的机械加工工艺过程202.10 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差222.10.1 确定加工余量222.10.2 确定工序尺寸及其公差232.11 工时定额的计算242.11.1 铣连杆大小头平面242.11.2 粗磨大小头平面252.11.3 加工小头孔252.11.4 铣大头两侧面262.11.5、扩大头孔262.11.6 铣开连杆体和盖272.11.7 加工连杆体272.11.8 铣、磨连杆盖结合面292.11.9 铣、钻、镗（连杆总成体）302.11.10 粗镗大头孔322.11.11 大头孔两端倒角322.11.12精磨大小头两平面（先标记朝上）332.11.13 半精镗大头孔及精镗小头孔332.11.14精镗大头孔332.11.15钻小头油孔342.11.16 小头孔两端倒角342.11.17 镗小头孔衬套342.11.18 珩磨大头孔34第三章 夹具设计363.1 铣剖分面夹具设计362.1.1问题的指出362.1.2 夹具设计363.2 扩大头孔夹具373.2.1 问题的指出383.2.2 夹具设计383.3切削力及夹紧力的计算38第四章 连杆精度的检验及连杆检验夹具的设计414.1 连杆的检验414.1.1 观察外表缺陷及目测表面粗糙度414.2 连杆检验夹具的设计414.2.1 连杆大头孔圆柱度的检验414.2.2 连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度的检验414.2.3 连杆大小头孔平行度的检验41结论43致谢语44参考文献:45第一章 绪论1.1连杆生产概况1.1.1需求情况连杆作为传递力的主要部件广泛应用于各类动力机车上,是各类柴油机或汽油机的重要部件。仅交通运输一项 ,其用量已非常巨大。目前全世界轿车发动机连杆的年产量约为2. 5亿只 ,1993年我国共生产各类轿车约 22. 3 万辆 ,连杆 90 多万只。同时我国已有 140 余家摩托车整车生产厂。2000年中国轿车和微型车产量按500万辆 ,每辆车平均 4. 5 只连杆计算 ,连杆需求量会达到 2 250多万只。农用机械、 空压机及海洋等其他运输工具 ,对连杆锻件的总需求量预计和轿车不相上。2000年我国的连杆需求总量应达到5 000万只左右。1.1.2 技术要求连杆在传递力的过程中,承受着很高的周期性冲击力、 惯性力和弯曲力。这就要求连杆应具有高的强度、 韧性和疲劳性能。同时因是发动机重要的运动部件 ,故要求很高的重量精度。例如:T J370发动机连杆工作时受拉压载荷分别为: - 8. 1 kN、 26. 31 kN;硬度223269 HBS;产品重量 428 15 g、 分组偏差 4 g ;局部缺陷 1 mm、 毛坯变形量 0. 5 mm、 错模 0. 5 mm2 ;6105QC柴油机连杆硬度要求 HRC2833 ,抗拉强度 900 MPa ,延伸率 12 % ,金相组织整个截面为回火索氏体 ,非加工表面不允许有裂纹、 折叠、 结巴、 氧化皮等。1.1.3 生产技术目前,国内外各种连杆的生产方式有:锻造、 铸造、 粉末冶金等。进入90 年代后 ,90 %以上的连杆都采用模锻工艺生产;球墨铸铁铸造连杆用于某些柴油发动机连杆(如:S 195 ,120 ,125)成本较低 ,但易出现反白口和显微缩松等组织缺陷 ,连杆整体抗冲击性能不高 ,总体而言铸铁连杆在汽车柴油机发动机上的使用越来越少 ,但铸造铝合金连杆主要用于空压机、 摩托车及各类压缩机等小型件 ,用量仍然较大 ,通过金属型铸造后的模锻以及挤压铸造能满足使用要求;粉末冶金连杆是新发展起来的一种工艺 ,国外一些发动机已经得到了较好的应用 ,如:俄罗斯戈麦尔发动机厂的配套连杆用 C 30 2H2钢粉粉末冶金锻造连杆 ,计划年产 110 万件 ,年节约 400 t 金属轧材 ,减少了 20 多台套机加工设备 ,国内粉末冶金锻造工业虽然有了一定的发展 ,但要提供大批量和高质量的粉末冶金锻件还不成熟【3】。锻造连杆的批量生产目前主要有两种方法 ,一是采用部分自动化的电液锤锻造生产线 ,二是采用全自动热模锻压力机锻造生产线 ,前者投资成本低而后者生产率高。常见的锻造连杆主要工艺过程:下料 - 感应加热 - 辊锻制坯 - 预锻与终锻 - 切边与冲孔 - 预热淬火 - 回火 -喷丸 - 清校 - 压印 - 探伤。1.1.4 国内生产能力随着汽车工业的发展,现代高性能发动机对连杆的要求越来越高 ,质量轻、 精度高的连杆 ,有助于降低发动机的能耗和噪音。【5】目前 ,各国内燃机制造业对连杆的生产都非常重视 ,我国各相关企业 ,通过 “八五” 、 “九五” 技术改造 ,已形成几家批量较大的连杆专业生产厂 ,但仍无法满足日益发展的汽车和内燃机制造业对连杆批量和精度的要求。代表国内汽车工业的两大集团 ,一汽和二汽的连杆锻件主要配套厂有:一汽锻造厂、 白城通业公司精密锻造厂和二汽锻造厂(52 厂)等 ,主要压力加工设备生产线采用国外进口。一汽锻造厂1985年10月以 31 500 kN 锻压机为主机的连杆生产线投产 ,达到 80 年代国际水平;1993 年德国B ch 公司为吉林白城通业公司精密锻造厂提供了一条以 25 k J 电液模锻锤为主要锻造设备的小型汽油发动机连杆精锻生产线 ,年生产连杆能力 100 万只 ,为一汽 488 汽油发动机配套 ,替代了原来美国进口锻件;二汽锻造厂目前已经全面采用了热模锻压力机和水平分模平锻机 ,并相应采用中频感应加热和辊锻制坯的新设备 ,从德国引进了一条25 000 kN锻压机连杆自动锻造生产线、 三条4 500 kN、 6 300 kN、 16 000 kN水平分模平锻机机械化生产线,连杆生产能力达到了10 000只/天。南汽锻造厂的连杆生产也建造了一条节拍为15s/只的自动生产线 ,其主要压力加工设备进口 ,感应加热设备由西安联合机械厂提供 ,生产中较有特色的是采用了 5 台带锯下料设备 ,下料精度高 ,同时减低产品废品率和毛坯飞边。从目前情况看来 ,国内的连杆生产厂主要压力加工设备采用进口 ,才能满足加工要求 ,如何提高锻造成型精度 ,节约设备投入 ,将是重要的研究方向。自动化程度较高的精密锻造成型批量生产方法 ,已成为必然发展趋势。1.2问题及对策1.2.1设备投资高与生产量不足的矛盾有待缓解只有批量生产时才能使成本降低,质量稳定 ,然而 ,投资一条连杆生产线都在 1 000 万元人民币以上。如生产率为980件/ h的压力机生产线投资成本为760 万马克 ,组成设备有:800 kW,2 000kg/ h的中频感应加热炉、 自动辊锻机、 31 500 kN楔式热模锻压力机(带自动上料装置 ,滑块式多工位传送机构 ,卸料机构 ,模具润滑、 更换与吹风装置) ;生产率为 580 件/ h 的锻锤线投资成本为 250万马克 ,设备组成 800 kg/ h , 350 kW中频感应加热炉、 全自动楔横扎机、 25 k J 短行程电液模锻锤、切边压力机(带全自动工件传送机构) 。由此可见 ,即使较为经济的锻锤线的设备投资要在 1 100万元人民币以上。机械制造工业是国民经济最重要的部门之一，是一个国家或地区经济发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水平和国防实力。机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家或地区国民经济现代化的程度，而机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度，产品性能和质量的好坏则取决于制造过程中工艺水平的高低。将设计图样转化成产品，离不开机械制造工艺与夹具，因而它是机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障。离开了它，就不能开发制造出先进的产品和保证产品质量，不能提高生产率、降低成本和缩短生产周期。机械制造工艺技术是在人类生产实践中产生并不断发展的。机械制造工艺的内容极其广泛，它包括零件的毛坯制造、机械加工及热处理和产品的装配等。连杆作为传递力的主要部件广泛应用于各类动力机车上，是各类柴油机或汽油机的重要部件。连杆在传递力的过程中，承受着很高的周期性冲击力、惯性力和弯曲力。这就要求连杆应具有高的强度、韧性和疲劳性能。同时，因其是发动机重要的运动部件，故要求很高的重量精度。随着汽车行业的发展，连杆的需求量在不断增加，也出现了许多不同的加工制造工艺。如何制定一套合理的加工工艺是我这次设计的主要内容。第二章 连杆加工工艺2.1柴油机工作原理图2-1柴油机工作原理图柴油机工作原理柴油机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程。 吸气冲程开始工作前，活塞位于气缸上端，进、排气门均关闭。工作时，活塞由上向下运动，进气门打开，排气门仍关闭。由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合气体被吸入气缸。这是第一个冲程。压缩冲程活塞运动到最下端，就开始转为向上运动。这时进气门、排气门都关闭，混合气体被强行压缩，使气体的温度升高，压强增大。这是第二个冲程。做功冲程压缩结束时空气的体积缩小到15倍左右，温度上升至500-700摄氏度左右，此时用压缩空气把柴油成雾状喷射，喷入气缸，与缸里的高温压缩空气混和，由于气缸内已有较高的温度，柴油喷入后随即自行着火燃烧，即产生高压，推动着活塞作功。高温高压燃气推动活塞向上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程。排气冲程做功冲程结束，活塞继续向下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程。此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。2.2 连杆的作用和结构特点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。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。【1】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。2.3 连杆的主要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。连杆零件图及主要技术要求（图2-2）如下。图2-2 连杆零件图 2.3.1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0.4m；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3.2m。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0.04/100 mm。2.3.2 大、小头孔中心距 大小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比，即影响到发动机的效率，所以规定了比较高的要求：2000.05 mm。2.3.3大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，从而造成汽缸壁磨损不均匀，同时使曲轴的连杆轴颈产生边缘磨损，所以两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度公差较小；而两孔轴心线在垂直于连杆轴线方向的平行度误差对不均匀磨损影响较小，因而其公差值较大。两孔轴心线在连杆的轴线方向的平行度在100 mm长度上公差为0.04 mm；在垂直与连杆轴心线方向的平行度在100 mm长度上公差为0.05 mm。2.3.4 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度，影响到轴瓦的安装和磨损，甚至引起烧伤；所以对它也提出了一定的要求：规定其垂直度公差等级应不低于IT9（大头孔两端面对大头孔的轴心线的垂直度在100 mm长度上公差为0.06 mm）。2.3.5大、小头孔两端面的技术要求连杆大、小头孔两端面间距离的基本尺寸相同，但从技术要求是不同的，大头两端面的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8m, 小头两端面的尺寸公差等级为IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3m。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间距离尺寸的公差带中，这给连杆的加工带来许多方便。2.3.6 螺栓孔的技术要求在前面已经说过，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6.3m加工；两螺栓孔在大头孔剖分面的对称度公差为0.25 mm。2.37 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。2.4 计算生产纲领，确定生产类型设计原始数据：Q=12000台/年；n=2件/台，单班制；废品率：2%； 备品率：3%生产纲领得大笑对生产组织和加工工艺过程起着重要的作用，他决定了各种工序所需专业化和自动化的程度，以及所用的工艺方法和工艺装备。零件生产纲领按下式计算： 式中 N-零件的年生产纲领（件/年）； Q-产品的年产量（台/年）； n-每台产品中，该零件的数量（件/台） -备品率 -废品率=12000 X 2 X (1+2%) X(1+3%)=25215件/年连杆零件的年产量为25215件，现已知该产品属于轻型机械，根据生产类型与生产纲领的关系查阅参考文献2，确定其生产类型为大量生产。大量生产的工艺性特点：（1）零件的互换性：具有广泛的互换性，少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法。 （2）毛坯的制造方法和加工余：广泛采用金属模机器造型，模锻或其他商效方法。毛坯精度高，加工余量小。 （3）机床设备及其布置形式：广泛采用商效专用机床及自动机床，按流水线和自动排列设备。 （4）工艺装备：广泛采用高效夹具，复合刀具，专用量具或自动检验装置，靠调整法达到精度要求。（5）对工人的技术要求：对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求较低。（6）工艺文件：有工艺过程卡或工序卡，关键工序要调整卡和检验卡。（7）成本：较低。（8）生产率：高。 （9）工人劳动条件：较好。 2.5连杆的材料和毛坯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。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。毛坯的制作方法：根据毛坯的材料，生产类型，生产纲领及零件的复杂程度，毛坯可采用模锻成型。零件并不复杂，因此毛坯可以与零件的形状尽量接近。两孔可不必锻出，直接加工。通过查加工余量表，得两端面的总加工余量为 3mm，毛坯尺寸可以通过加工余量确定。选择毛坯模锻的主要依据：模锻可锻造形状复杂的毛坯，尺寸精度较高，尺寸偏差 0.1mm0.2mm，表面粗糙度 Ra 为 12.5 m，毛坯的钎维组织好，强度高，生产率较高，但需要专用锻模及锻锤设备。大批量生产，适于锻造碳素钢，合金钢。锻件加工表面直线度，平面度公差。2.6连杆的机械加工工艺规程设计2.6.1定位基面的选择定位基面的选择是拟定零件的机械加工路线，确定加工方案中首先要做的重要工作。基面选择得正确、合理与否，将直接影响工件的加工质量和生产率。在选择定位基面时，需要同时考虑以下三个问题： (1) 以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准，才能保证加工精度，使整个机械加工工艺过程顺利地进行 (2) 为加工上述精基面或统一基准，应采用哪一个表面作为粗基面(3) 是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面精基面的选择：根据精基面的选择原则，选择精基面时，首先应考虑基准重合的问题，即在可能的情况下，应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准。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，并用大头孔处指定一侧的外圆面作为另一基面。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。这样就使各工序的定位基准统一起来，减少定位误差。再深入研究一下：（1） 根据零件图，连杆零件的大小头孔有一端面（即右端面）在一个平面上，因此可以同时加工出来，但另一端面（即左端面）不在一个平面上，这对作为定位基准面来说是不利的。因此，在加工时需主意其定位方案的合理性。（2） 小头孔外圆作为基面，所以小头孔外圆表面的加工安排得比较早。在小头孔与大头孔作为定位基面前的加工工序且钻孔、扩孔、铰孔，这些工序对于加工后的孔与孔的平行度不易保证，有时会影响到后续工序的加工精度，因此，在加工时应注意，选用合理的定位方案。（3） 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。连杆加工就是如此。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。但是由于毛坯表面 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。2.6.2 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3。2.6.3 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。2.6.4 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，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。2.6.5 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。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。2.6.6 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。2.6.7 大头侧面的加工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）。2.6.8 加工顺序的安排制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。(1)选择加工方法应以零件加工表面的技术条件为依据，主要是加工面的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度，并综合考虑各个方面工艺因素的影响。一般是根据主要表面的技术条件先确定终加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然后再确定其他次要表面的加工方法。(2)在各表面加工方法选定以后，就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序。(3)排加工路线图表。当生产批量不同时零件的工艺路线也会有较大的差别，先在列出连杆零件大量生产时的工艺路线。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。2.6.9 工艺路线的制定连杆的生产类型是属于大批生产，采用流水线加工，机床按连杆的机械加工工艺过程排列，多数是自行设计和制造的专用机床。该连杆采用分开锻造加工工艺，所以先分别加工连杆体和连杆盖，然后再合件加工。初步确定以下2种方案:方案 1中将采用大头两端面一起铣，再加工小端两端面。方案 2中将采用大头孔小头孔，右端底平面一起铣，再分别铣大小头孔左端面，钻小头端孔方案1. 采用整体锻造的毛坯粗、精铣端面或预磨端面钻及扩小头孔拉小头孔铣大头的定位凸台自连杆上切下连杆盖铣连杆盖上的装螺母的凸台粗镗大头孔磨结合面钻、扩、铰螺栓孔忽连杆上装螺栓头部的凸台拉螺栓孔磁力探伤装配连杆与连杆盖精磨端面半精镗大头孔拆开以经装配好的“连杆总成”，然后再装配金刚镗大、小头孔钻小头油孔珩磨大头孔小头孔压入孔衬套并压平金刚镗小头孔衬套孔铣小头两端面铣连杆体轴瓦槽和盖轴瓦槽清洗最终检查方案2. 采用分开锻造的毛坯粗、精铣连杆体两平面粗磨连杆体两平面钻、扩、铰小头孔，孔口倒角粗、精铣工艺凸台粗、精铣结合面体与体两件连杆体，粗镗大头孔磨连杆体的结合面钻、攻螺纹孔，钻、铰定位孔粗、精铣连杆盖两平面磨连杆盖两平面粗、精铣结合面盖与盖两件连杆盖，粗镗大头孔磨连杆盖的结合面钻、扩定位孔，钻、铰沉头孔体与盖的对号、清洗、装配精磨连杆两平面铣连杆体和盖轴瓦槽半精镗连杆大头孔精镗连杆大头孔钻小头油孔珩磨大头孔铣小头两端面对号、装配无损探伤及检验硬度25.最终检查综合以上两方案，总体上方案2加工比较容易实现.而且模锻件也比较容易制造，采用此种方案可以在定位基准不变的情况下同时加工几个面，即减小因基准不重合而产生的误差。2.7 连杆加工工艺设计应考虑的问题2.7.1工序安排连杆加工工序安排应注意两个影响精度的因素：（1）连杆的刚度比较低，在外力作用下容易变形；（2）连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削时会产生较大的残余内应力。因此在连杆加工工艺中，各主要表面的粗精加工工序一定要分开。2.7.2定位基准精基准：以杆身对称面定位，便于保证对称度的要求，而且采用双面铣，可使部分切削力抵消。统一精基准：以大小头端面，小头孔、大头孔一侧面定位。因为端面的面积大，定位稳定可靠；用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距。2.7.3夹具使用应具备适应“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5。2.8 切削用量的选择原则正确地选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的刀具耐用度和经济性，保证加工质量，具有重要的作用。62.8.1 粗加工时切削用量的选择原则粗加工时加工精度与表面粗糙度要求不高,毛坯余量较大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽可能保证较高的单位时间金属切削量（金属切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生产效率和降低加工成本。金属切除率可以用下式计算：Zw V.f.ap.1000式中：Zw单位时间内的金属切除量（mm3/s）V切削速度（m/s）f 进给量（mm/r）ap切削深度（mm） 提高切削速度、增大进给量和切削深度，都能提高金属切除率。但是，在这三个因素中，影响刀具耐用度最大的是切削速度，其次是进给量，影响最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的吃刀深度ap,其次选择一个较大的进给量度f，最后确定一个合适的切削速度V.选用较大的ap和f以后，刀具耐用度t 显然也会下降，但要比V对t的影响小得多，只要稍微降低一下V便可以使t回升到规定的合理数值，因此，能使V、f、ap的乘积较大，从而保证较高的金属切除率。此外，增大ap可使走刀次数减少，增大f又有利于断屑。因此，根据以上原则选择粗加工切削用量对提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是比较有利的。1）切削深度的选择：粗加工时切削深度应根据工件的加工余量和由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚性来确定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，应当尽量将粗加工余量一次切除。只有当总加工余量太大，一次切不完时，才考虑分几次走刀。2）进给量的选择：粗加工时限制进给量提高的因素主要是切削力。因此，进给量应根据工艺系统的刚性和强度来确定。选择进给量时应考虑到机床进给机构的强度、刀杆尺寸、刀片厚度、工件的直径和长度等。在工艺系统的刚性和强度好的情况下，可选用大一些的进给量；在刚性和强度较差的情况下，应适当减小进给量。3）切削速度的选择：粗加工时，切削速度主要受刀具耐用度和机床功率的限制。切削深度、进给量和切削速度三者决定了切削功率，在确定切削速度时必须考虑到机床的许用功率。如超过了机床的许用功率，则应适当降低切削速度。2.8.2 精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要求较高，加工余量要小且均匀。因此，选择精加工的切削用量时应先考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产效率。1）切削深度的选择：精加工时的切削深度应根据粗加工留下的余量确定。通常希望精加工余量不要留得太大，否则，当吃刀深度较大时，切削力增加较显著，影响加工质量。2）进给量的选择：精加工时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。进给量增大时，虽有利于断屑，但残留面积高度增大，切削力上升，表面质量下降。3）切削速度的选择：切削速度提高时，切削变形减小，切削力有所下降，而且不会产生积屑瘤和鳞刺。一般选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，尽可能提高切削速度。只有当切削速度受到工艺条件限制而不能提高时，才选用低速，以避开积屑瘤产生的范围。由此可见，精加工时选用较小的吃刀深度ap和进给量f，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。72.9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。填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡 工艺过程综合卡片简要写明各道工序，作为生产管理使用。 工艺卡片 详细说明整个工艺过程，作为指导工人生产和帮助管理人员、技术人员掌握整个零件加工过程的一种工艺文件，除 写明工序内容外，还应填写工序所采用的切削用量和工装设备名称、代号等。工序卡片用于指导工人进行生产的更为详细的工艺文件，在大批量生产的关键零件的关键工序才使用。（1）简图可按比例缩小，用尽量少的投影视图表达。简图也可以只画出与加工部位有关的局部视图，除加工面、定位面夹紧面、主要轮廓面，其余线条可省略，以必需、明了为度。（2）被加工表面用粗实线（或红线）表示，其余均用细实线。应标明本工序的工序尺寸，公差及粗糙度要求。（3）定位、夹紧表面应以规定的符号标明。连杆机械加工工艺过程如下表21所示： 表21工序工序名称工序内容工艺装备1铣铣连杆大、小头两平面,每面留磨量0.5mmX52K2粗磨以一大平面定位，磨另一大平面，保证中心线对称，无标记面称基面。（下同）M73503钻与基面定位，钻、扩、铰小头孔Z30804铣以基面及大、小头孔定位，装夹工件铣尺寸mm两侧面，保证对称（此平面为工艺用基准面）X62W组合机床或专用工装5扩以基面定位，以小头孔定位，扩大头孔为66mmZ30806铣以基面及大、小头孔定位，装夹工件，切开工件，编号杆身及上盖分别打标记。X62W组合机床或专用工装锯片铣刀厚2mm7铣以基面和一侧面定位装夹工件，铣连杆体和盖结合面，保直径方向测量深度为27.5mmX62组合夹具或专用工装8磨以基面和一侧面定位装夹工件，磨连杆体和盖的结合面M73509铣以基面及结合面定位装夹工件，铣连杆体和盖mm8mm斜槽X62组合夹具或专用工装10锪以基面、结合面和一侧面定位，装夹工件，锪两螺栓座面mm,R11mm,保证尺寸mmX62W11钻钻210mm螺栓孔Z305012扩先扩212mm螺栓孔，再扩213mm深19mm螺栓孔并倒角Z305013铰铰212.2mm螺栓孔Z305014钳用专用螺钉，将连杆体和连杆盖装成连杆组件，其扭力矩为100120N.m15镗粗镗大头孔T6 816倒角大头孔两端倒角X62W17磨精磨大小头两端面，保证大端面厚度为mmM713018镗以基面、一侧面定位，半精镗大头孔，精镗小头孔至图纸尺寸，中心距为mm可调双轴镗19镗精镗大头孔至尺寸T211520称重称量不平衡质量弹簧称21钳按规定值去重量22钻钻连杆体小头油孔5mm,10mmZ302523压铜套双面气动压床24挤压铜套孔压床25倒角小头孔两端倒角Z305026镗半精镗、精镗小头铜套孔T21