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连杆合件加工工艺及关键工序工装设计论文.doc

连杆合件加工工艺及关键工序工装设计【25张CAD图纸+毕业论文+开题报告+外文翻译+答辩稿+任务书】

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专用组合镗床加工示意图.dwg

工艺工序卡19张.dwg

工艺过程综合卡片.dwg

组合镗床联系尺寸图.dwg

连杆体.dwg

连杆合体.dwg

连杆大头孔镗削用夹具装配图.dwg

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关键词：: 连杆合件加工工艺关键连杆合件加工工艺及关键工序工装工序工装设计 cad图纸毕业论文开题报告连杆外文翻译答辩任务书

资源描述：

连杆合件加工工艺及关键工序工装设计

41页 20000字数+论文说明书+任务书+25张CAD图纸【详情如下】

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1 绪论 1

1.1 毕业设计的目的 1

1.2 毕业设计要求 1

1.3 解决方案和技术路线 2

2 工艺设计 3

2.1 主要技术依据 3

2.1.1 生产纲领，生产类型 3

2.1.2 连杆的功用及主要结构参数 3

2.1.3 毛坯的选择及制备 4

2.2 工艺分析 5

2.3 加工方案 6

2.3.1 定位基准的选择 6

2.3.2 工艺路线方案的确定 8

2.3.3 加工质量的保证措施 10

2.4 工序设计 13

2.4.1 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 13

2.4.2 确定各工序的切削用量、工时定额 15

2.5 工艺规程 20

2.6 连杆的检验 24

2.6.1 观察外表缺陷及目测表面粗糙度 24

2.6.2 连杆大、小头孔圆柱度的检验 24

2.6.3 连杆体、连杆盖结合面对大头孔中心线的对称度的检验 24

2.6.4 连杆大、小头孔平行度的检验 25

2.6.5 小头孔R67槽对连杆轴线的对称度的检验 25

3 夹具设计 26

3.1 夹具设计的要求 26

3.2 夹具设计 26

4 组合机床设计 29

4.1 组合机床设计的要求 29

4.2 组合机床总体设计 29

4.2.1 被加工零件工序图 29

4.2.2 加工示意图 30

4.2.3 机床联系尺寸总图 33

4.2.4 机床机床生产率计算卡 35

结束语 36

致谢 37

参考文献 38

毕业设计说明书（论文）中文摘要

连杆是某企业产品中的关键零件之一，本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计及其加工用组合机床。连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性却比较差，容易产生变形，因此安排工艺过程时,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，这样才能最后达到零件的技术要求。由于连杆的生产量比较大，为了保证产品质量，提高加工效率，需要对其加工工艺进行优化设计，并在关键工序使用组合机床或专用机床进行加工。

关键词连杆精度加工工艺夹具设计组合机床

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title The Processing Technology Working Procedure Equipment Design of The Connecting Rod

Abstract

The connecting rod is one of the key parts of an enterprise products, this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod and modular machine tool 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 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 .As the output of the connecting rod is very large ,it is need to make optimal design for the machining technology and use modular machine tool for pivotal machining process ,to ensure product quality and to improve the processing efficiency.

Keywords Connecting Rod Precision Processing Technology Design of Clamping Device Modular Machine Tool

1 绪论

1.1 毕业设计的目的

连杆合件是某企业产品中的关键零件之一，生产量比较大。为了保证产品质量，提高加工效率，需要对其加工工艺进行优化设计，并在关键工序使用组合机床或专用机床进行加工。本课题即以此为背景，要求学生根据企业生产需要和连杆合件零件的加工要求，首先完成零件的加工工艺规程设计，在此基础之上，选择其关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计，并完成必要的设计计算。

通过这样一个典型环节综合训练，达到综合训练学生运用所学知识，解决工程实际问题的能力。

1.2 毕业设计要求

本设计要求学生在对连杆合件的加工要求、零件的结构工艺性进行认真分析的基础上，首先对零件的加工工艺规程做出优化设计，并对其关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计。具体任务及要求如下：

（1）调查研究、查阅及翻译文献资料，撰写开题报告；

（2）连杆合件加工要求、零件的结构工艺性分析；

（3）连杆合件加工工艺规程设计；

（4）连杆合件关键工序的专用夹具设计；

（5）连杆合件关键工序的组合机床设计；

（6）必要的设计计算与分析；

（7）文档整理、撰写毕业设计说明书及使用说明书。

设计技术要求包括：

（1）生产纲领：50000件/年；

（2）夹具采用液压驱动；

（3）组合机床采用液压滑台；

（4）每次加工一个零件。

1.3 解决方案和技术路线

本设计是连杆合件加工工艺及关键工序工装设计，并在此基础上选择关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计，因此需要研究和解决以下几个问题：

（1）连杆合件加工工艺及关键工序工装设计；

（2）关键工序之一的专用夹具设计；

（3）关键工序之一的加工用组合机床设计。

进行连杆合件加工工艺及关键工序工装设计时，应首先熟悉连杆合件的零件图，依据“先加工基准面，后加工其他表面”、“先加工平面，后加工孔”、“先加工主要平面，后加工次要平面”、“先安排粗加工，后精加工” [1]，再结合工件的实际情况来安排工艺路线。工艺装备包含：刀具、量具、夹具、辅具。工艺装备的选用及设计得依据工序及工件的实际情况。

进行关键工序之一的专用夹具设计时，应首先熟悉本工序的内容及要求及零件尺寸、表面粗糙度的要求和形位公差的要求，了解夹具设计的原则、夹具的构成，依据工件的实际情况设计本工序的夹具[1]。

进行关键工序之一的加工用组合机床设计时，应首先了解机床的构成，依据机床设计的原则，工件、夹具的具体情况，本工序的加工要求，查阅相关资料来设计机床，并完成三图一卡的制作。

结束语

通过对汽车连杆合件加工工艺及关键工序工装的设计，使我扩充了自己的知识库和经验,同时增加了完成具体工程的信心。

连杆件外形较复杂，且刚性较差。且其加工技术要求很高，所以适当定位基准,是保证连杆能否正确加工的重要问题。在连杆的实际加工过程中，选用连杆的大小头端面及小头孔作为主要定位基面，同时选用大头部分作一般定位基准。

在设计的过程中我充分体会到了“先基准后一般”“先面后孔”“先主要表面后次要表面”的加工原则。连杆的主要加工表面为大小头孔及其两端面，连杆体和连杆盖得结合面。连杆机械加工的工艺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分离之前的加工；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装配后的加工。

在夹具设计中，我设计的是连杆大头孔镗削加工的专用夹具。首先确定工件的定位基准及定位基面，之后确定位元件，再确定加紧力的方向和方式。针对连杆的加工特点及加工批量，本设计要求采用液压夹紧装置，本设计很有实用性！

在专用组合机床的设计中，我设计的是连杆大头孔镗削加工的专用组合镗床。专用组合镗床，突出了专用二字，即非通用，只适合本工序。切削力、切削转矩、切削功率是专用组合镗床设计的基础，求出以上几个量镗床最核心部位——镗削头就可以确定了，之后的设计围绕镗削头和工件的相对位置及其一些关键件尺寸来选择其它部件并确定它们的相对位置。

致谢

毕业设计接近尾声，我的论文撰写也一并进入了尾声。在整个毕业设计的完成过程中，都得到了副教授的精心指导与热情的帮助。副教授严谨细致的作风，丰富的理论知识给了我很深的启迪，使我受益匪浅。

我的论文是在老师悉心指导和严格要求下完成的，我的每一点进步和提高都得益于老师的指导；同时也使得我在设计思路方面、考虑问题切入角度方面、解决问题方面等方面都得到了很好的锻炼。

同时还要感谢机械系老师教授知识的辛苦付出，没有知识的学习毕业设计也难以完成。还要感谢同学对我的信任和支持。

最后感谢我的父母，养育之恩，无以回报，祝你们永远健康快乐。

毕业设计即将结束，大学生活也走到尽头，但之后又是新的开始，明天的阳光依旧灿烂。

参考文献

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[2] 梁燕飞，潘尚峰.机械基础[M].第2版，北京：清华大学出版社，2005.

[3] 曹惟庆.连杆机构的分析与综合[M].北京：科学出版社，2002.

[4] 朱张校.工程材料[M].北京：清华大学出版社，2001.

[5] 严绍华.材料成形工艺基础[M].北京：清华大学出版社，2001.

[6] 王先奎，李旦.机械加工工艺手册[M].第2版，北京：机械工业出版社，2007.

[7] 王平嶂.机械制造工艺与刀具[M].北京：清华大学出版社，2005.

[8] 徐嘉元曾家驹.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，1998.

[9] 周世学.机械制造工艺与夹具[M].北京：北京理工大学，2006.

[10] 罗丽萍，京玉海.机械制造基础[M].北京：清华大学出版社，2004.

[11] 邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].北京：机械工业出版，2007.

[12] 徐学林.互换性与测量技术基础[M].长沙：湖南大学出版社，2007.

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[14] 陈日曜.金属切削原理[M].第2版，北京：机械工业出版社，1992.

[15] 李庆余，张佳.机械制造装备设计[M].北京：机械工业出版社，2007.

[16] 陈立德.机械制造装备设计[M].北京：高等教育出版社，2006.

[17] 姜永武，刘薇娜.组合机床设计[M].成都：西南交通大学出版社，2004.

[18] 大连组合机床研究所.组合机床设计参考图册[M].北京：机械工业出版社，1975.

[19] 谢家瀛.组合机床设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

[20] 李庆余，张佳.机械制造装备设计[M].北京：机械工业出版社，2007.

内容简介：: 毕业设计（论文）任务书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的：连杆合件是某企业产品中的关键零件之一，生产量比较大。为了保证产品质量，提高加工效率，需要对其加工工艺进行优化设计，并在关键工序使用组合机床或专用机床进行加工。本课题即以此为背景，要求学生根据企业生产需要和连杆合件零件的加工要求，首先完成零件的加工工艺规程设计，在此基础之上，选择其关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计，并完成必要的设计计算。通过这样一个典型环节综合训练，达到综合训练学生运用所学知识，解决工程实际问题的能力。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：本课题要求学生在对连杆合件的加工要求、零件的结构工艺性进行认真分析的基础上，首先对零件的加工工艺规程做出优化设计，并对其关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计。具体任务及要求如下：（ 1）调查研究、查阅及翻译文献资料，撰写开题报告；（ 2）连杆合件加工要求、零件的结构工艺性分析；（ 3）连杆合件加工工艺规程设计；（ 4）连杆合件关键工序的专用夹具设计；（ 5）连杆合件关键工序的组合机床设计；（ 6）必要的设计计算与分析；（ 7）文档整理、撰写毕业设计说明书及使用说明书。设计技术要求包括：（ 1）生产纲领 50000 件 /年（ 2）夹具采用液压驱动（ 3）组合机床采用液压滑台（ 4）每次加工一个零件毕业设计（论文）任务书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等：（ 1）开题报告、文献综述、资料翻译；（ 2）连杆合件加工工艺过程综合卡及各工序工序卡；（ 3）连杆合件零件图及夹具装配图；（ 4）组合机床设计资料（三图一卡）；（ 5）毕业设计说明书。 4主要参考文献： 1 裘愉弢主编 . 组合机床 M . 第 1 版械工业出版社， 1995. 2 金振华主编 M . 第 1 版械工业出版社，1990. 3 沈延山 D 版连理工大学出版社，1989. 4 上海市大专院校机械制造工艺学协作组编著 M（修订版） 1996. 5 王华坤，范元勋编 M 器工业出版社， 2000. 6 冯辛安等编 M . 北京：机械工业出版社 ,1998. 7 陈日曜主编 M . 第 2 版械工业出版社 ,1992. 8 方子良等编 M 海交通大学出版社， 2004. 9 刘秋生，李忠文主编 M 航出版社， 1994. 10 陈于萍，周兆元等 M . 第 2 版械工业出版社 ,2005. 11 东北重型机械学院等合编 M 海科学技术出版社， 1979. 12机械设计手册联合编写组 . 机械设计手册 M . 第 2 版械工业出版社 ,1987. 毕业设计（论文）任务书 5本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起迄日期工作内容 2009 年 3 月 09 日 3 月 15 日 3 月 16 日 3 月 29 日 3 月 30 日 4 月 19 日 4 月 20 日 5 月 03 日 5 月 04 日 5 月 31 日 6 月 01 日 6 月 07 日 6 月 08 日 6 月 14 日熟悉毕业设计要求。查阅资料，完成外文资料翻译工作撰写开题报告及文献综述连杆合件加工工艺规程设计（至少提出 2 个方案，进行分析比较，最后决定一个较优的方案）夹具设计（至少提出 2 个方案，进行分析比较，最后决定一个较优的方案）组合机床设计（完成三图一卡）文档整理、撰写毕业设计说明书。论文答辩所在专业审查意见：负责人： 2009 年月日系部意见：系部主任： 2009 年月日毕业设计 (论文 )外文资料翻译系部：机械工程系专业：机械工程及自动化姓名：学号：外文出处：：指导教师评语：签名：年月日附件 1：外文资料翻译译文连杆在活塞往复式发动机内，连杆连接着装在曲柄或曲轴上的活塞。巧妙的机械装置知识一书这样写道：“连杆发明于 1174 年至 1200 年的某个时候，当一个名为阿拉、工程师和工匠，制造了 5 个机器来为土耳其阿尔图格王朝的一位国王泵水这些机器的其中之一就使用了连杆。将旋转运动转变成往复运动可能需要依靠连接到曲柄上的连杆。”双作用往复活塞泵是第一个提供自动运动的机器，但其机构和其他如凸轮一类的机构也有助于工业革命的开启。内燃机在现代汽车内燃发动机里，用于发动机的连杆通常由钢制造，但也可以用铝（目的是为了减轻重量和获得在牺牲耐久度的条件下吸收强冲击的能力）或钛（目的是为了在需要支持力时提供一种既轻又有足够强度的组合）来制造高性能发动机的连杆，或使用铸铁，如制造摩托车连杆时就使用铸件。它们不会严格地固定于一端，于是当连杆作上下运动和绕曲柄旋转时连杆与活塞之间的夹角就发生改变。连杆较小的一端连接活塞销，活塞销（英国用语）或腕销，这通常会给连杆以经常性的压力，但连杆仍能相对于活塞转动即“浮动腕销”。连杆的大端连接于曲柄上的轴颈处，并随着由连杆螺栓固定的可更换的轴瓦转动，螺栓将轴承“盖”固定在连杆的大端处 ;通常要钻一个通过轴瓦和连杆的大端小孔，以便使增压润滑油能喷到筒壁的一侧，来使活塞和活塞环的运动得到润滑。连杆承受着巨大的压力，这些压力来自于由活塞产生的循环载荷，而事实上这些压力来自于每次旋转时的拉伸与松弛，以及随发动机转速增大而急剧增大的载荷。一个失效的连杆，通常被称为“扔棒”，它是引起汽车引擎灾难性故障最常见的原因之一，经常使失效的连杆穿过曲轴轴箱的一侧，发动机会遭受无法弥补的损坏；它可能源于连杆的疲劳缺陷、轴瓦失去润滑而导致的失效，或源于连杆螺栓的缺陷、不适当的紧固，或重复利用已经使用过的（已变形的）螺栓（这是不允许的）。尽管这些经常发生在竞争激烈的汽车运动中，但在为日常驾驶生产的汽车中，这种失效是十分罕见。这是因为汽车零部件的生产中要使用一个比较大的安全系数，同时往往还使用更系统的质量控制体系。当制造一个高性能发动机时，连杆应给予极大的关注，应采取一些技术来消除应力，例如磨削连杆的边缘以达到表面粗糙度的要求，喷丸以使表面产生压应力（防止裂纹萌生），装配时平衡所有连杆、活塞组合件的重量使每对的重量相同以及采用磁力探伤法来探测材料内部的微小裂纹，这些看不见的微小裂缝将会产生破坏应力造成连杆失效。此外，扭紧连杆螺栓时，应非常注意扭矩的大小；通常这些螺栓必须更换，而不是重复使用。连杆的大端被制造成一个整体，并使其在机械加工之后能与大端轴瓦准确装配。因此，大端的“帽子” 在连杆与连杆之间不具有互换性，而且当重新制造一个引擎时，必须小心，以确保不同连杆的轴瓦不被乱用。无论是连杆还是与其相配合的轴瓦，通常都会在发动机缸体上刻上相应的型号。目前有一些发动机（如福特的引擎，还比如克莱斯勒的引擎）其连杆采用粉末冶金技术制造，粉末冶金技术不仅能精确控制尺寸和重量以减少机械加工工作量而且还能减少额外的机械配平。轴瓦因挤压而与连杆分离，结果导致了不平滑的断裂面，这是由于粉末金属的颗粒造成的。这确保了重新装配后，轴瓦能与连杆精确地配合，而传统加工方法制造的连杆与轴瓦，只有当两者的接触面表面的表面粗糙度都很小时才能达到较小的误差。发动机磨损的一个主要原因是由于曲轴通过连杆施加于活塞的侧向力，通常将汽缸磨成椭圆形截面，而不是圆形截面，因此不可能使活塞环与气缸侧壁紧密接触。从力学角度来说延长连杆的长度可相应地减少上述侧向力，这样一来会使引擎寿命延长。然而，对一已知的发动机缸体来说，连杆的长度加上活塞行程，其和是一个固定的值，这个固定值由曲轴和气缸座（气缸座用来固定活塞盖）顶部之间的固定距离来决定。因此，对一个已知的气缸而言能得到更长的行程，可提供更大的排量和功率。相反，较短的连杆（或较小压缩行程的活塞），会导致气缸加速地磨损。复合连杆众多多缸布局的发动机如 V 12型发动机几乎没有可用于在有限长度的曲轴上安装连杆轴颈的空间。这是一个难以调和的矛盾，而且若按普通的方式安装，其往往会导致发动机的失败。最简单的解决办法是使用简单的连杆，这种最简单的方法通常用于汽车引擎。这就要求连杆轴瓦要更窄，但对于一个高性能的引擎来说其会增加轴瓦的负荷及失效的风险。这也意味着对置的气缸不完全位于一条直线上。在某些类型的引擎内，主动连杆带有一个或多个环形销，环形销用来连接其他气缸上的从动连杆相对小一些的大端。径向引擎的每一边通常是一个气缸有一个主动连杆，余下的其它气缸则配有从动连杆。对于确定设计的 V 形引擎，一对对置的气缸使用一对主 /从动连杆。这样的一个缺点是，辅助连杆的行程稍微短于主动连杆，从而使 V 形发动机产生更大的振动。高性能航空发动机的通常解决方案是使用一个“叉状”连杆。一个连杆在大端处一分为二，另一个变薄以与这个叉状连杆相配。轴颈仍然由多个气缸共用。劳斯莱斯默林发动机就使用这种形式。曲柄连杆机构的类型及特点内燃机中采用曲柄连杆机构的型式很多，按运动学观点可分为三类，即 :中心曲柄连杆机构、偏心曲柄连杆机构和主副连杆式曲柄连杆机构。中心曲柄连杆机构的特点是气缸中心线通过曲轴的旋转中心，并垂直于曲柄的回转轴线。这种型式的曲柄连杆机构在内燃机中应用最为广泛。一般的单列式内燃机，采用并列连杆与叉形连杆的 V 形内燃机，以及对置式活塞内燃机的曲柄连杆机构都属于这一类。偏心曲柄连杆机构的特点是气缸中心线垂直于曲轴的回转中心线，但不通过曲轴的回转中心，气缸中心线距离曲轴的回转轴线具有一偏移量 e。这种曲柄连杆机构可以减小膨胀行程中活塞与气缸壁间的最大侧压力，使活塞在膨胀行程与压缩行程时作用在气缸壁两侧的侧压力大小比较均匀。主从连杆式曲柄连杆机构的特点是 :内燃机的一列气缸用主动连杆，其它各列气缸则用从动连杆，这些连杆的下端不是直接接在曲柄销上，而是通过从动连杆销装在主连杆的大端上，形成了“关节式”运动，所以这种机构有时也称为“关节曲柄连杆机构”。在关节曲柄连杆机构中，一个曲柄可以同时套上几副连杆和活塞，这种结构可使内燃机长度缩短，结构紧凑，广泛地应用于大功率的坦克和机车用 V 形内燃机。镗在机械加工，镗削加工的过程是一个扩孔的过程，这个孔可以是钻出来的（或铸造得到的），镗孔通过单点切削刀具（或一个镗头含有若干个这样的刀具）来加工，例如用镗削方法加工炮桶。镗削加工能使孔达到更精确的尺寸，而且还可以用于锥形孔的加工。镗削有时也用于孔的加工。镗孔机对较小的镗削加工过程可以在车床上进行，但对于较大工件的加工则需要使用特殊的镗床（工件围绕一个垂直轴旋转）或卧式镗床（围绕水平轴旋转）。通过转动变换刀具的安装角度也可以加工锥形孔。镗床（类似于铣床，如经典的范诺曼型）拥有多种尺寸和类型。工件直径通常是 1 4 米（ 3尺），但也可达 20 米（六十英尺）。对电力的需求可高达200 匹马力。其控制系统可以以计算机为基础，允许自动控制和提高一体性。由于镗削加工可以降低产品上已有孔的公差，因此一些设计的注意事项必须得注意。首先，大的长径比是不希望的，因为这样会使刀具变形。其次，不能加工盲孔（孔的深度不超过工件的厚度）。中断的内部工作表面（即在刀具与加工表面间有不连续的接触）应该避免。装有刀头的镗杆是一个悬臂梁，必须有非常高的刚度。锻造锻造是一种利用局部压力使金属成型的方法。冷锻是在室温下或接近室温下进行的锻造。热锻是在高温下进行，高温使金属更容易成形和降低断裂的可能性。温锻是在室温和热锻温度之间的温度下进行。锻造可对从不足 1 千克到 170 吨的工件进行加工。经锻造加工的零部件通常还需作进一步处理，以便得到最终的产品。附件 2：外文原文 n a or to or 174 200 a to of of to by to in to as In of be of to at of or a of at of or of as at so as up to or is in a to on on is a of so of to of is by of a a is of of in of it a in in a to or of a or of on on is a of a is to by as of to a to to to to to In is to to be of is as a or in to an be to of in as .6 .0 of to be is by a in an to of be to to if A of is on by an it to it be of to a of of is a by of a a or a in as a on a of is a to to as in is to to be of in a in In of or to of on a in a of A of is of is in a is a is in at is to is of he of of to be is by of to of of of in in of of is by of in by a e. in of so in in at of on of is a to of on in of a to in a a of of in In is of a or by of a or of a as in a is to of of a be to a is a he be on a a a or a A be by to as in a of 3be as 0m (60 be as 00 be is to on be to do of be is of s), be is by is at or is at a to to is at in a 70 to a 毕业设计 (论文 )开题报告学生姓名：学号：专业：机械工程及自动化设计 (论文 )题目：连杆合件加工工艺及关键工序工装设计指导教师 : 2009 年 3 月 22 日毕业设计（论文）开题报告 1 结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述：文献综述摘要连杆是汽车发动机的主要传动件之一，本文主要论述了连杆的作用，连杆的材料，连杆的制造过程等的国内外的现状及未来的发展趋势。虽然目前来说连杆的制造还是铸、锻，但已有极大的改进，新技术的应用，高制造精度，降低生产成本，节约材料成为主流。连杆材料的选择上，传统的碳钢已不满足需求，新材料的运用必将给连杆带来更广的前景。关键词连杆材料制造 1 连杆连杆的功用是将活塞承受的力传给曲轴，从而使得活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆承受活塞销传来的气体作用力及其本身摆动和活塞组往复运动时的惯性力。这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此，连杆受到的是压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。这就要求连杆在质量尽可能小的条件下，有足够的刚度和强度。若连杆的刚度不够，则可能产生的后果是：其大头孔失圆，导致连杆大头轴瓦因油膜破坏而烧损；连杆杆身弯曲，造成活塞与汽缸偏磨、活塞环漏气和窜油等。 2 连杆的国内外现状 2 1 国内现状高强度、轻量化、低成本是汽车发动机连杆用材料的发展趋势，我国的发动机锻钢连杆制造技术与国外差距不大，但在连杆轻量化方面还相当落后。在满足性能指标的前提下，连杆的材料和制造技术关联很大，非调质钢的应用就是考虑节省调质工序。近年来，采取裂解连杆体和连杆盖分界面技术可以大幅度地减少机械加工工序，由此开发了高强度低韧性的高碳非调质钢和粉末冶金锻件，以满足工艺的需要。 2 1 1 连杆的材料多年来高速柴油机连杆一直以优质中碳结构钢和中碳合金结构钢为主。如 45、403542 40构钢经热模锻后调质处理，获得良好的综合力学性能。近年采用的新型柴油机连杆材料有 2类。第 1类为微合金非调质结构钢，如中国一汽的 6 2类为高碳非调质结构钢，为适应连杆体一盖“裂解”加工技术的需要而迅速发展。 2 1 2 连杆的制造目前，连杆生产中有模铸工艺、模锻工艺、粉末锻造工艺、常规粉末冶金工艺、粉末热挤压一锻造工艺、碳纤维强化工艺等。由于模锻成形具有接近最终产品的几何形状和尺寸精度，并同时改善其组织，能获得更高的力学性能；模锻钢连杆的疲劳强度和可靠性高，适用于负荷大、转速高的汽油和柴油发动机，因此，在连杆制造中占据主导地位。普通模锻连杆需要在锻后进行全身铣削加工，以消除锻造过程中产生的脱碳层、氧化坑、裂纹、折叠等表面缺陷，通过这一铣削加工，会使连杆表层的纤维组织受到破坏，强度大幅度降低。在多年探索的基础上，国内形成了精密辊锻液压模锻锤模锻复合工艺和连杆精锻工艺等较为先进的工艺。铸造连杆工艺也是一种常用的工艺方法。采用铸造连杆有 4个优点（ 1）与锻造连杆相比设计的灵活性比较大；（ 2）改善丁连杆的机加工性能；（ 3）铸造连杆的尺寸比较接近连杆的成品尺寸；（ 4）在使用上能够满足可靠性要求。常规粉末冶金工艺制造汽车连杆已有十几年，粉末锻造工艺使用最广。粉末锻造工艺比较昂贵，较适合于小批量生产或制造高负荷与高速发动机的连杆。对于大批量生产的速度不高于 7000 机的连杆，可用较经济的压制烧结精整热处理工艺扣“断裂剖分法”制造。传统的普通模锻和机械加工方法已难以满足当今汽车、摩托车等工业生产中对产品高质量、高精度、高效率、低消耗、低成本的要求。粉末锻造技术是常规的粉末冶金工艺和精密锻造有机结台而发展起来的一项颇具有市场竞争力的少、无切削金属加工方法。该方法以金属粉末为原料，经过预成形压制，在保护气体中进行加热烧结及作为锻造毛坯，然后在压力机上一次锻造威形和实现无飞边精密模锻，从而获得了与普通模锻件质量密度相同、形状复杂的精密锻件。汽车发动机连杆是承受强烈冲击及动态应力最高的典型动力学负荷零件，其负荷与其自身质量成比例，因此连杆的轻量化对发动机具有特别的重要意义。由于粉末锻造采用粉末坯料的称量法，使每根连杆得到同一质量。因此，连杆联接曲轴旋转时，明显减轻了动平衡所引起的影响。 2 2 国外现状 2 2 1 连杆的材料铝基复合材料，密度低、比强度和比模量高、抗热疲劳性能好，但在汽车上的应用受到价格及生产质量控制等方面的制约，还没有形成很大的规模。目前，铝基复合材料在连杆零件上的试验或使用显示出了卓越的性能，如本田公司开发成功的由不秀钢丝增强的铝基复合材料连杆比钢制连杆降重 30%，对汽油发动机可提高燃料经济性 5%。以钛为基加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。钛有两种同质异晶体：882以下为密排六方结构钛， 882以上为体心立方的钛。钛合金具有比强度高、高温强度高和耐腐蚀等优点。例如用 + 系钛合金制造的发动机连杆，强度相当于 45 钢调质的水平，而重量可以降低 30%。钛合金应用的最大阻力来自其高价格，丰田中央研究所开发了一种成本较低的钛基复合材料。该复合材料以增强体，用粉末冶金法生产，已在发动机连杆上应用。奥贝球铁具有优越的耐磨性，极好的耐疲劳性，优越的断裂韧性，低成本，很高的强度和韧塑性，按美国和德国标准制造的奥贝球铁牌号，其最高强度级别达到1400过了调质钢和渗碳钢的强度水平。可以用替钢制造汽车轮毂、全轮驱动双联杆、转向节臂、发动机正时齿轮、曲轴和连杆等。经实物测量，代替锻钢制造曲轴可以降重 10%，代替铝合金制造载货车轮毂每只可降重。 2 2 2 连杆的制造粉末锻造连杆已经成功应用，近年开发的一次烧结粉末冶金连杆技术的生产成本较低，可实现 11%的轻量化。德国司装在动机上行驶 30 万效果未见异常。国外粉末冶金烧结锻造技术有较大发展，粉末锻造连杆重量精度可达 1%。发动机连杆裂解加工技术是目前国际上连杆生产的最新技术，具有传统连杆加工方法无可比拟的优越性，其加工工序少、节省精加工设备、节材节能、生产成本低。此外，连杆裂解加工技术还可使连杆承载能力、抗剪能力、杆和盖的定位精度及装配质量大幅度提高，对提高发动机生产技术水平和整机性能具有重要作用。其原理是通过在连杆大头孔中心处设计并预制缺口 (预制裂纹槽 )，形成应力集中，再主动施加垂直预定断裂面的载荷进行引裂，在几乎不发生变形的情况下，在缺口处断裂，实现连杆体与连杆盖的无屑断裂剖分。通过国内外的现状比较之后可以看到，高强度、轻量化、低成本是连杆的趋势。制造技术水品方面，国内和国外相当，工艺方面，国内和国外都有新的进展，但国内制造连杆的材料主要还是钢，对于钛合金材料、铝基复合材料等材料的应用逊于国外。 3 发展趋势节约材料，减少加工，提高制造精度，降低生产成本，这是国内外连杆加工未来的理念和趋势。就材料而言，轻质、高耐疲劳性、断裂韧性、较低成本及较高耐磨性的材料将会广泛地应用，如奥贝球铁、铝基复合材料等。就加工技术而言，少机械加工、高制造精度、降低生产成本的加工技术成为主流，如粉末锻造、连杆裂解等加工技术。 4 组合机床现状组合机床是根据工件加工需要，以大量系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或数种工件按预先确定的工序进行加工的高效专用机床。组合机床能对工件进行多刀、多轴、多面、多工位同时加工。组合机床可分为具有固定夹具的单工位组合机床、具有移动夹具的多工位组合机床和转塔式组合机床三类。随着技术的不断进步，组合机床有了新的进展，进展综述如下：高效柔性化（模块化）如可更换多轴箱的双坐标或三坐标加工模块以及既可换箱 (多铀或单铀 )、可换刀 (在单主铀箱时 )的加工模块，这样既有较高的生产率，又有较高的柔性；为了进一步实现高效加工，进步提高通用部件的快速性能和可靠性，采用新刀具材抖和新颖刀具；为了提高工作的可靠性和可利用率，在原有的三坐标加工模块上设打监视主袖进给力、功率、刀具振动及轴承温度的多种传感器，显示其工作状况，在出现异常时，发出报警信号，以便采取措施；提高加工精度。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平较发达国家相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎全都从国外进口。高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床，因此提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为我国组合机床的主攻方向。参考文献 1 连杆的作用及材质要求 L.(200920092 曹正 . 汽车发动机连杆材料的现状及发展趋势 L.(200720073 王秋冰，马鸣，卢震鸣，来建刚，李光瑾，等 . 发动机连杆用材料与工艺的发展趋势 J. 柴油机设计与制造， 2007， 1）： 40 41. 4 国内连杆模锻加工技术的现状及发展 L.(200720075 杨慎华，邓春萍，金文明，等 . 轿车连杆精密辊锻工艺 J. 机械工人：热加工， 2003， 4. 6 辛世福 . 风冷连杆精锻工艺综述 J. 金属成形工艺， 1994， 12（ 3） . 7 蔡贵堂，耿临庄，等 . 铸造连杆工艺 J. 车用发动机， 1992， 3： 52 53. 8 韩凤麟 . 用常规粉末冶金工艺制造汽车连杆 J. 粉末冶金技术， 1996，14（ 3）： 214. 9 洪慎章 . 发展中的汽车连杆粉末锻造技术 J. 新材料产业， 2007， 1： 42. 10 张英才 . 符合汽车轻量化要求的金属材料 L.(2006200611 钛合金 L12 钛合金 L.(2006200913 奥贝球铁 L.(2009200914 我国汽车制造装备的发展现状 L.(2006200615 杨慎华，张志强，寇淑清，等 . 关于发动机连杆裂解加工关键技术的研究 L.(20062006本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本课题是连杆合件加工工艺及关键工序工装设计，并在此基础上，选择关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计。因此需要研究和解决的问题如下：（ 1）连杆合件加工工艺及关键工序工装设计；（ 2）关键工序之一的专用夹具设计；（ 3）关键工序之一的加工用组合机床设计。针对第一个问题拟采用的研究手段如下：熟悉连杆合件的零件图，依据“先加工基准面，后加工其他表面”，“先加工平面，后加工孔”，“先加工主要平面，后加工次要平面”，“先安排粗加工，后精加工”，再结合工件的实际情况来安排工艺路线。工艺装备包含：刀具、量具、夹具、辅具。工艺装备的选用及设计得依据工序及工件的实际情况。针对第二个问题拟采用的研究手段如下：熟悉本工序的内容及要求及零件尺寸、表面粗糙度的要求和形位公差的要求，了解夹具设计的原则、夹具的构成，依据工件的实际情况设计本工序的夹具。针对第三个问题拟采用的研究手段如下：了解机床的构成，依据机床设计的原则，工件、夹具的具体情况，本工序的加工要求，查阅相关资料来设计机床，并完成三图一卡的制作。毕业设计（论文）开题报告指导教师意见： 1对“文献综述”的评语： 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：指导教师：年月日所在专业审查意见：负责人：年月日连杆合件加工工艺及关键工序工装设计具体任务如下连杆合件加工工艺规程设计；关键工序之一的专用夹具设计；关键工序之一的组合机床设计；连杆合件加工工艺规程设计毛坯采用连杆体、连杆盖一体铸造重要基准：一端面，一孔确定工艺路线镗大头孔专用夹具设计定位基准：小头孔、端面定位元件：长圆柱销、衬套端面、固定挡块夹紧：、推动块镗大头孔组合机床设计机床生产率计算卡被加工零件工序图加工示意图机床联系尺寸总图感谢诸位老师参加我的毕业设计答辩。谢谢！本科毕业设计说明书（论文）第 1 页共 41 页目录 1 绪论 1 毕业设计的目的 1 毕业设计要求 1 解决方案和技术路线 2 2 工艺设计 3 主要技术依据 3 生产纲领，生产类型 3 连杆的功用及主要结构参数 3 毛坯的选择及制备 4 工艺分析 5 加工方案 6 定位基准的选择 6 工艺路线方案的确定 8 加工质量的保证措施 10 工序设计 13 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 13 确定各工序的切削用量、工时定额 15 工艺规程 20 连杆的检验 24 观察外表缺陷及目测表面粗糙度 24 连杆大、小头孔圆柱度的检验 24 连杆体、连杆盖结合面对大头孔中心线的对称度的检验 24 连杆大、小头孔平行度的检验 25 小头孔对连杆轴线的对称度的检验 25 3 夹具设计 26 夹具设计的要求 26 夹具设计 26 4 组合机床设计 29 组合机床设计的要求 29 组合机床总体设计 29 被加工零件工序图 29 加工示意图 30 机床联系尺寸总图 33 机床机床生产率计算卡 35 结束语 36 致谢 37 参考文献 38 本科毕业设计说明书（论文）第 2 页共 41 页毕业设计说明书（论文）中文摘要连杆是某企业产品中的关键零件之一，本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计及其加工用组合机床。连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性却比较差，容易产生变形，因此安排工艺过程时 ,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，这样才能最后达到零件的技术要求。由于连杆的生产量比较大，为了保证产品质量，提高加工效率，需要对其加工工艺进行优化设计，并在关键工序使用组合机床或专用机床进行加工。关键词连杆精度加工工艺夹具设计组合机床本科毕业设计说明书（论文）第 3 页共 41 页毕业设计说明书（论文）外文摘要 he is of of an of of of of of of of is of is to so to of As of is it is to to to 绪论本科毕业设计说明书（论文）第 4 页共 41 页毕业设计的目的连杆合件是某企业产品中的关键零件之一，生产量比较大。为了保证产品质量，提高加工效率，需要对其加工工艺进行优化设计，并在关键工序使用组合机床或专用机床进行加工。本课题即以此为背景，要求学生根据企业生产需要和连杆合件零件的加工要求，首先完成零件的加工工艺规程设计，在此基础之上，选择其关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计，并完成必要的设计计算。通过这样一个典型环节综合训练，达到综合训练学生运用所学知识，解决工程实际问题的能力。毕业设计要求本设计要求学生在对连杆合件的加工要求、零件的结构工艺性进行认真分析的基础上，首先对零件的加工工艺规程做出优化设计，并对其关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计。具体任务及要求如下：（ 1）调查研究、查阅及翻译文献资料，撰写开题报告；（ 2）连杆合件加工要求、零件的结构工艺性分析；（ 3）连杆合件加工工艺规程设计；（ 4）连杆合件关键工序的专用夹具设计；（ 5）连杆合件关键工序的组合机床设计；（ 6）必要的设计计算与分析；（ 7）文档整理、撰写毕业设计说明书及使用说明书。设计技术要求包括：（ 1）生产纲领： 50000件 /年；（ 2）夹具采用液压驱动；（ 3）组合机床采用液压滑台；（ 4）每次加工一个零件。解决方案和技术路线本设计是连杆合件加工工艺及关键工序工装设计，并在此基础上选择关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计，因此需要研究和解决以下几个问题：（ 1）连杆合件加工工艺及关键工序工装设计；本科毕业设计说明书（论文）第 5 页共 41 页（ 2）关键工序之一的专用夹具设计；（ 3）关键工序之一的加工用组合机床设计。进行连杆合件加工工艺及关键工序工装设计时，应首先熟悉连杆合件的零件图，依据“先加工基准面，后加工其他表面” 、 “先加工平面，后加工孔”、 “先加工主要平面，后加工次要平面”、 “先安排粗加工，后精加工” 1，再结合工件的实际情况来安排工艺路线。工艺装备包含：刀具、量具、夹具、辅具。工艺装备的选用及设计得依据工序及工件的实际情况。进行关键工序之一的专用夹具设计时，应首先熟悉本工序的内容及要求及零件尺寸、表面粗糙度的要求和形位公差的要求，了解夹具设计的原则、夹具的构成，依据工件的实际情况设计本工序的夹具 1。进行关键工序之一的加工用组合机床设计时，应首先了解机床的构成，依据机床设计的原则，工件、夹具的具体情况，本工序的加工要求，查阅相关资料来设计机床，并完成三图一卡的制作。本科毕业设计说明书（论文）第 6 页共 41 页 2 工艺设计主要技术依据生产纲领，生产类型生产纲领为 50000 件 /年，属大批量生产 2。大批量生产的工艺特征：（ 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：广泛采用专用机床及自动机床，按流水线排列设备；（ 4）工艺装备：广泛采用专用夹具，专用组合机床，专用刀具，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。连杆的功用及主要结构参数连杆是汽车发动机的主要传动件之一。连杆的功用是将活塞承受的力传给曲轴，从而使得活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。它受到很大的燃气燃烧爆发力和惯性力的作用，因此必须具有足够的强度和刚度 3。连杆的总成图如图 1 连杆总成图。连杆主要参数如表 1主要参数表。本科毕业设计说明书（论文）第 7 页共 41 页图 1 连杆总成图表 1 主要参数表项目技术要求材料杆小头孔尺寸杆大头孔尺寸杆厚度小头孔中心距杆体连杆体螺纹 2止口宽度 0 杆盖连杆盖螺栓孔止口宽度毛坯的选择及制备（ 1）根据零件用途确定毛坯类型；（ 2）根据批量（生产纲领）确定毛坯制造方法；（ 3）根据手册确定表面加工余量及余量公差。根据技术要求，零件材料为 10，即球墨铸铁，表 2 成分及特性表，表 3力学性能表。本科毕业设计说明书（论文）第 8 页共 41 页表 2 成分及特性表 4 主要化学成分 % 主要特性用途举例 C S P 较普通铸铁韧性和抗拉强度大大提高 ,又具有铸铁的流动性好 , 收缩性小的特点不仅能代替铸钢 ,甚至能代替锻钢做成曲轴 ,齿轮等重要零件做阀门、减压阀 3 力学性能表 5 抗拉强度 b/服强度长率 (%) 硬度 450 310 10 160 210 毛坯的制备方法：根据毛坯的材料，生产类型，生产纲领及零件的复杂程度，连杆毛坯采用金属型铸造成型。零件并不复杂，因此毛坯可以与零件的形状尽量接近，而且采用连杆体连杆盖整体铸造，之后经加工分离再分别加工。连杆盖、连杆体上的螺栓螺纹孔可不铸造出来而直接加工。大头孔直接铸造，尺寸为 75坯尺寸可以通过加工余量确定。（根据机械加工工艺手册 (第 2版 ) 6 第一卷表 23）连杆端面加工总余量：（） 2 = 5；连杆毛坯厚度： 48 （根据机械加工工艺手册 (第 2版 ) 第二卷）连杆长度： 178杆大头孔圆形部分： 75 工艺分析工艺分析的目的：一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程 7。（ 1）零件材料： 10。球墨铸铁切削性能较差，宜采用高速钢（较低切削参数下）、硬质合金钢刀具（较高切削参数下）以降低成本。刀具几何参数可根据不同刀具类型依据相关手册查取；本科毕业设计说明书（论文）第 9 页共 41 页（ 2）零件的表面组成：两端面，大小两个通孔，螺纹、螺栓孔，键槽，倒角，连杆体、连杆盖结合面；（ 3）主要表面分析： 20 81 （ 4）主要技术要求：小头孔精度要求为粗糙度要求 m，大头孔精度要求为糙度要求 m，大小头孔中心距为小头孔之一为零件上的重要基准，两侧端面也为重要基准；（ 5）零件总体特点：连杆合件由连杆体和连杆盖两部分组成。加工方案加工零件时应注意以下几个内容：（ 1）加工表面的尺寸精度和形状精度；（ 2）主要加工表面之间的相对位置精度；（ 3）加工表面的粗糙度及其他方面的表面质量要求；（ 4）热处理及其他技术要求。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）连杆是铸件，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。因此，在安排工艺时，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。定位基准的选择定位基准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。基面选择得正确与否、合理与否，将直接影响工件的加工质量和生产率 8。在选择定位基准时，需要考虑以下三个问题：（ 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，使整本科毕业设计说明书（论文）第 10 页共 41 页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。粗基面的选择：根据粗基面的选择原则及零件的特点来选择。精基面的选择：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 8。在连杆机械加工工艺过程中，加工小头孔时，工序选用连杆的一侧端面作为主要基准。加工连杆盖时，选用连杆盖的一个指定的端面、连杆盖上的大头孔及连杆盖侧面作为基准。加工连杆体时，选用连杆体的一个指定端面、连杆体小头孔及连杆体侧面作为基准。加工大头孔时，选用连杆体的一个指定端面、连杆体小头孔及连杆侧面作为基准。这是由于：端面的面积大，定位比较稳定；用连杆盖上的孔定位可直接控制大小孔的中心距；连杆侧面限制转动。这样就使各工序的定位基准统一起来，减少定位误差。（ 1）根据零件图，连杆零件的两端面都在一个平面上，这对作为定位基准面来说是有利的；（ 2）连杆体上的小头孔作为基面，因此小头孔的加工应安排得比较早。这样宜于保证大小头孔的中心距要求；（ 3）在铣连杆合件端面的工序中，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，因此此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。在本道工序中以毛坯大头端定位，在小头处夹紧，同时铣削两侧端面。但是由于毛坯表面不平整，连杆的刚性差，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及加工。以连杆的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，同时可以铣工件的两侧端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度较好的平面。毛坯在加工后的外形偏差也比较小。本连杆的结合面带有止口。连杆结合面结构种类较多，有平切口和斜切口，还有键槽形、锯齿形和带止口的。从使用性能上看，重复定位精度高，在拧紧螺钉时，可自动滑移消除止口间隙；从工艺性上看，定位可靠，连杆成品经拆装后大头孔径圆度变化小。螺栓孔和结合面分别先后加工，为达到互换性装配要求，加工精度应相应提高。本科毕业设计说明书（论文）第 11 页共 41 页工艺路线方案的确定制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段 8。（ 1）选择加工方法应以零件加工表面的技术条件（主要是加工面的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度）为依据，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）设计安排加工路线图表。特别当生产批量不同时零件的工艺路线也会有较大的差别。方案 1：工序 I：制备毛坯工序同时铣连杆大小头孔两侧端面工序、扩、铰连杆小头孔工序离连杆体和连杆盖工序 V：铣连杆体结合面工序铣连杆盖结合面工序工连杆体的螺纹工序工连杆盖的螺栓孔工序工装配连杆体和连杆盖工序 X：粗镗、半精镗大头孔工序精镗大头孔及大头孔内键槽工序镗削小头孔内槽工序铣小头孔工序倒角，检验方案 2：工序 I：制备毛坯工序时铣连杆大小头孔两侧端面本科毕业设计说明书（论文）第 12 页共 41 页工序、扩、铰连杆小头孔工序离连杆体和连杆盖工序 V：铣连杆体和连杆盖结合面工序工连杆体的螺纹工序工连杆盖的螺栓孔工序工装配连杆体和连杆盖工序镗、半精镗大头孔工序 X：精镗大头孔及大头孔内键槽工序削小头孔内槽工序小头孔工序角，检验方案 1、 2 的差别仅仅是连杆端面铣削方式的不同。方案 2 中先粗加工两侧端面，在连杆体和盖装配好后再进行一次精加工，此方案的不足在于精加工时条件不满足，难以进行精加工。方案 1 中在连杆体和盖分离之前同时进行两侧端面粗、精加工，虽然在装配后可能影响到端面平面度，但考虑到连杆为一体铸造，且端面采取两侧同时加工，力可以相互抵消，同时连杆体和盖的结合面要求也较高，因此可以采用此方案。通过比较选择方案 1。工序 I：制备毛坯工序时铣连杆大小头孔两侧端面工序、扩、铰连杆小头孔工序离连杆体和连杆盖工序 V：铣连杆体结合面工序铣连杆盖结合面工序工连杆体的螺纹工序工连杆盖的螺栓孔工序工装配连杆体和连杆盖工序 X：粗镗、半精镗大头孔工序镗大头孔及大头孔内键槽工序削小头孔内槽本科毕业设计说明书（论文）第 13 页共 41 页工序小头孔工序角，检验加工质量的保证措施（ 1）合理定位夹紧方法连杆是一个刚性比较差的工件，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的变形，以免影响加工精度 9。铣两端面时，夹具的夹紧力方向应与端面平行，在夹紧力的作用方向上，大头孔端部与小头孔端部的刚性高，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。在加工小头孔工序中，夹紧力垂直作用于端面上，并由定位元件承受，以保证所加工孔的圆度。在镗孔时，只以大平面（基面）定位，大头这一端用固定块定位，小头孔以销定位后，用推动块从侧向夹紧。小头一端不能从端面上定位夹紧，避免可能产生的变形。（ 2）零件零件材料的力学、物理性能及热处理状态对加工后的表面粗糙度、残余应力和冷硬现象都有影响。在工艺条件允许的范围内，可通过以下途径改善其加工性。（ a）提高毛坯质量提高毛坯外形的几何精度，保证其硬度及组织的均匀性，可以减小切削力的波动，使振动及刀具磨损减小，有利于提高表面质量。（ b）通过热处理改善切削加工性通过热处理提高塑性较大材料的硬度，可改善表面质量。如对 20 钢在切削前进行正火处理，可改善它的切削加工性。（ 3）连杆加工时合理的加工路线（ a）两侧端面采用粗铣、半精铣两道工序。改善基面的平面度，提高孔加工的精度。（ b）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。小头孔是重要的定位基面，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，再以其内孔定位加工大头孔。大头孔经粗镗、半精镗、精镗。表面粗糙度 m，大头孔的加工方法是将连杆盖与连杆体组合在一起，然后进行镗大头孔的工序。这样，在前几道工序中可能产生的变形，可在最后精镗工序中得到修正，以保证孔的精度。本科毕业设计说明书（论文）第 14 页共 41 页（ c）连杆的螺栓孔经过钻工序，螺纹经钻、攻丝工序。加工时先以连杆体和连杆盖配合钻螺纹孔，后分别加工连杆体的螺纹、连杆盖的螺栓孔。加工时以大头端面、大头孔外圆面、小头孔端面、小头孔外圆面及一侧面定位。为了使两螺栓孔在两个互相垂直方向上保持平行，在钻孔工序中用上下双导向套导向，从而达到所需要的技术要求，螺栓孔及螺纹孔的同轴度就能保证。（ 4）刀具方面（ a）加强切割作用，减小推挤作用加强切割作用，减小推挤作用不仅可以降低切削力与切削温度，而且也是提高表面质量的有效措施。对切割与推挤作用影响较大的是刀具的前角与刃口圆弧的大小。加大前角。加大前角可以减小推挤作用，使刀刃的切割作用更加突出，并使被切金属的塑性变形减小；同时，加大前角可以使基本变形区主要分布在切割层内，对已加工表面以下的金属影响较小。但应注意前角过大会使刀尖的强度降低，影响刀具的寿命。减小刃口圆弧半径。刀具刃口圆弧半径减小，可以缩小刀前变形量，加强刀刃的切割作用；同时，可以使直接受刃口圆弧挤压的金属层厚度减小。因此，减小刃口圆弧半径能使表面残余应力、冷硬层深度及冷硬程度降低，从而提高表面质量。采用斜刃切削。由于斜刃切削时，使切屑流向改变，刀具的实际前角加大，实际刃口圆弧半径减小，从而加强了刀刃的切割作用，并使推挤作用减小，有利于提高已加工表面的质量。（ b）提高刃磨质量控制磨损量降低前、后刀面的粗糙度可以减小刀一屑之间的摩擦，可以降低切削变形和切削力，并能抑制积屑瘤和鳞刺。因此，合理规定磨损限度，是保证表面质量的重要环节。（ c）合理选择刀具材料应根据工件的材料和具体加工条件合理选择刀具材料，提高加工表面质量。如用金刚石车刀车削超硬铝及无氧铜时，可获得很小的粗糙度；而采用硬质合金刀具，要获得小的粗糙度就比较困难。（ 5）切削用量（ a）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，毛坯切削余量较大。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）及必要的本科毕业设计说明书（论文）第 15 页共 41 页刀具耐用度，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： 000（式中：单位时间内的金属切除量（ s） V 切削速度（ m/s） f 进给量（ mm/r）切削深度（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切削深度（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 f 以后，刀具耐用度显然也会下降，但要比 V 对刀具耐用度的影响小得多，因此，使 V、 f、乘积尽可能大，从而保证较高的金属切除率。此外，增大使走刀次数减少，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 9。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。只有当总加工余量很大，一次不能切完时，应考虑分多次走刀。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。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。本科毕业设计说明书（论文）第 16 页共 41 页（ b）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粗加工高，加工余量小且均匀。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10。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，当背吃刀量较大时，切削力显著增加，影响加工质量。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，切削力增大，表面质量下降。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背吃刀量 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。工序设计由此可见，精加工时选用较小的背吃刀量 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。确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差用查表法确定机械加工余量：（ 1）端面各工序尺寸及其公差（（根据机械加工工艺手册 (第 2版 ) 第一卷表 23 ，机械加工工艺基础 (第 2版 ) 表 2 9）得表 4端面工序尺寸及其公差表。本科毕业设计说明书（论文）第 17 页共 41 页表 4 端面工序尺寸及其公差表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 48 铣 ) 45( ) 铣 1 ) 43( ) 连杆两端面总的加工余量为：总A =（粗铣A+精铣A） 2 （ =（） 2 = 杆铸造出来的总的厚度 H = 43+ 2）大头孔各工序尺寸及其公差（铸造出来的大头孔为 75 （根据机械制造技术基础课程设计指导教程 11表 2 29 表 2 30）得表 5 大头孔各工序尺寸及其公差表。表 5 大头孔各工序尺寸及其公差表工序名称工序基本余量工序经济精度工序尺寸表面粗糙度精镗 1 )( )(681 H 精镗 ( )(1080 H 镗 ( )( H 坯 75 连杆大头孔总的加工余量为：总A = 粗镗A+半精镗A+ 精镗A（ = 1+ 科毕业设计说明书（论文）第 18 页共 41 页（ 3）小头孔各工序尺寸

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