单缸机中连杆零件的造型与数控程序加工-[机械毕业设计论文A2032]
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单缸机中
连杆
零件
造型
数控
程序
加工
机械
毕业设计
论文
a2032
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文档包括:
说明书一份,32页,14600字左右.
工艺卡工序卡检验卡
图纸共6张:
A2-单机缸.dwg
A2-箱体.dwg
A4-活塞.dwg
A4-连杆.dwg
A4-曲轴.dwg
A4-销轴.dwg
- 内容简介：
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河南工业职业技术学院 工 艺 过 程 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 连杆 03 材 料 45 钢 毛 坯 种 类 模锻 毛 坯 尺 寸 材料 45 钢 毛 坯 种 类 工序序号 工序 名称 工 序 内 容 设 备 夹 辅 具 名 称 工序序号 工序 名称 05 锻造 模锻坯料 锻模 05 锻造 10 锻造 模锻成形，切边 切边模 10 锻造 15 热处理 正火处理 15 热处理 20 清理 清理毛刺、飞边、涂漆 20 清理 25 划线 划杆身中心线，大、小头孔中心线 25 划线 30 铣 铣连杆大、小头两大平面，每面留余量 门子 802标准三爪卡盘、压板 30 铣 35 铣 精铣两大平面，保证厚度尺寸为 20门子 802标准三爪卡盘、压板 35 铣 40 精铣 精铣大、小孔，达到规定的尺寸 西门子 802标准三爪卡盘、压板 40 精铣 45 钳 按规定值去重量 台式虎钳 45 钳 50 检验 检查各部分尺寸及精度 50 检验 55 探伤 无损探伤，及检验硬度 55 探伤 60 入库 油封入库 60 入库 编 制 滑育佳 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 1 张 第 1 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 30 连杆 03 工序名 称 铣 铣连杆大、小头两大平面，每面留余量 料 45 钢 设 备 名 称 西门子 802D 数控铣床 型 号 具名称 标准三爪卡盘、压板 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 平刀 12 1 平刀 10 1 球刀 10 1 游标卡尺 25 50 外径千分尺 25 50 编 制 滑育佳 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 3 张 第 1 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 35 连杆 03 工序名称 铣 精铣两大平面，保证厚度尺寸为 20 材 料 45 钢 设 备 名 称 西门子 802D 型 号 具名称 标准三爪卡盘、压板 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 平 刀 12 1 平刀 10 1 球刀 10 1 游标卡尺 25 50 外径千分尺 25 50 编 制 滑育佳 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 3 张 第 2 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 40 连杆 03 工序名称 精铣 精铣大、小孔，达到规定的尺寸 材 料 45 钢 设 备 名 称 西门子 802D 型 号 具名称 标准三爪卡盘、压板 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 平 刀 12 1 平刀 10 1 球刀 10 1 游标卡尺 0 1 外径千分尺 25 50 编 制 滑育佳 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 3 张 第 3 张 河南工业职业技术学院 检验 卡 片 产 品 型 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 30 连杆 03 工序名称 铣 序号 检验内容及技术要求 30 铣后，进行 尺寸 测量。 设备及工艺装置 序号 名称 型号 30 西门子 802D 标卡尺 0 编 制 滑育佳 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 3 张 第 1 张 河南工业职业技术学院 检验 卡 片 产 品 型 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 35 连杆 03 工序名称 铣 序号 检验内容及技术要求 35 铣后，进行 尺寸 测量。 检验加工表面的粗糙度 设备及工艺装置 序号 名称 型号 35 西门子 802D 标卡尺 0 编 制 滑育佳 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 3 张 第 2 张 河南工业职业技术学院 检验 卡 片 产 品 型 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 40 连杆 03 工序名称 精铣 序号 检验内容及技术要求 40 精 铣后，进行 尺寸 测量。 检验孔的圆柱度 检验硬度 设备及工艺装置 序号 名称 型号 40 西门子 802D 标卡尺 0 外径千分尺 25 50 制 滑育佳 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 3 张 第 3 张 河南工业职业技术学院毕业论文 题目： 单缸机部分零件的造型与加工 班 级： 04143 班 姓 名： 滑育佳 专 业： 数控技术及应用 指导教师： 杨瑞兰 答辩日期： 2007 年 6 月 20 日 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 I 摘 要 数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908 年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世； 19 世纪 末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明； 1938 年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。 1952 年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。 现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运 算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。 随着科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最重要的措施之一。它不仅能够提高产品的质量，提高生产效率，降低生产成本，还能够大大改善工人的劳动条件。 关键词： 数控技术 加工工艺 自动化 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 录 摘 要 . (I) 目 录 . (1 绪 论 控技术实践的重要性 . (1) 控机床的组成及分类 . (2) 控机床的特点 . (3) 课题研究的主要内容 . (5) 2 单缸机的应用 . (5) 3 单缸机的部分零件的加工分析 杆的选材及工艺分析 . (8) 塞的 选材及工艺分析 . (23) 4 结论与展望 文总结 . (29) 来展望 . (30) 致 谢 . (31) 参考文献 . (32) 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 1 1 绪 论 数控技术实践的重要性 随着科学技术的飞速发展，社会对机械产品的结构、性能、精度、效率和品种的要求越来越高，单件与中小批量产品的比重越来越大（目前已占到 70%以上），传统的通用、 专用机床和工艺装备已经不能很好地适应高质量、高效率、多样化加工的要求，因而，以微电子技术和计算机技术为基础的数控技术，将机械技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术和成组技术等有机地结合在一起，使机器制造行业的生产方式和机器制造技术发生了深刻的、革命性的变化。 当今机床行业的计算机 数控化已成为技术进步的大趋势。数控机床是电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，它集现代精密机械、计算机、通讯、液压气动、光电等多学科技术为一体，具有高效率、高精度、高自动化和高柔性的特点，是当代机械制造业的主流装备。数控机床大大提高了机械加工的性能（可以精确加工传统机床无法处理的复杂零件）。有效提高了加工质量和效率，实现了柔性自动化（相对于传统技术基础上的大批量生产的刚性自动化），并向智能化、集成化方向发展。所以，可以毫不夸张地说，（计算机）数控技术，是现代先进制造技术的基础和核心。 数控机床在机械制造 业中得到日益广泛的应用（美国的数控机床已占机床总数的 80% 以上），是因为它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，适应各种机械产品迅速更新换代的需要，经济效益显著，代表着当今机械加工技术的趋势与潮流，也是现代机械制造企业在市场竞争激烈的条件下生存与发展的必然要求。 在数控机床发展过程中，值得一提的是数控加工中心的出现。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现一次装夹并进行多工序加工。这种机床在刀库中装有钻头、丝锥、铰刀、镗刀等刀具，通过 程序指令自动选择刀具，并利用机械手将刀 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 2 具装在主轴上，这样可大大缩短零件装卸时间和换刀时间。数控加工中心现在已经成为数控机床中一个非常重要的品种，不仅有立式、卧式等镗铣类加工中心用于箱体类零件的加工，还有车削加工中心用于回转体零件加工以及磨削加工中心等。这些高性能、高精度、高自动化的数控机床就组成了完整的数控机床家族。 随着社会生产和科学技术的进步，数控技术不仅应用于机床的控制，还用于控制其他的设备，诸如数控线切割机、数控绘图机、数控测量机、数控冲剪机等，仅数控机床就有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨 床、数控镗床以及数控加工中心等。 因此，在学习完数控技术这门课的同时，应进一步增强学生的数控技术实践操作能力，以便能够系统、完整地掌握数控机床技术，更快更好地适应机械行业发展的需要。 数控机床的组成及分类 控机床的组成 数控机床一般由输入输出设备、 置（或称 单元）、 伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器 电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。图 1数控机床的组成框图。 其中除机床本体之外的部分统称为计算机数控 (统。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 3 见的数控机床的类型 数控机床是在普通机床的基础上发展起来的，各种类型的数控机床基本上起源于同类型的普通机床，从应用角度出发，常见的数控机车有以下几种： 1 数控车床 数控车床分为立式和卧式两种。立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件的车削加工，卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。 2 数控铣床 数控铣床按机构形式可以分为立式、卧式、龙门铣床，按控制轴数可以分为三轴、四轴和多轴数控铣床。 3 加工中加工中心可分为车削加工中心和铣削加工中心。 （ 1）车削加工中心 车削加工中心是在普通卧式数控车床的基础上，增加了 C 轴（刀具的旋转）和动力头，更高级的车削加工中心还带有刀库。除工件旋转运动外，车削加工中心还可控制刀具的纵向、横向进给运动和旋转运动，这使其加工能力大大的增强，除可以进行一般的车削加工外还可以进行径向和轴向铣削以及中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。 （ 2）铣削加工中心 铣削加工中心是在数控铣床的基础上增加了刀库和自动换刀装置，刀库可容纳16左右的刀具。由于具有自动换刀功能，工件一次装夹后，加工中心能自动的完成或接近完成工 件各面的所有加工工序。铣削加工中心按结构形式可分为立式加工中心和 卧式 加工中心。 数控机床的 特点 与普通机床相比，数控机床具有以下特点。 (1)具有高度柔性 在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 4 的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。 (2)加工精度高 数控机床的加工精度，一般可达到 控机床是按数字信号形 式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为 而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。 (3)加工质量稳定、可靠 加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。 (4)生产率高 数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代， 数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。 (5)改善劳动条件 数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。 (6)利于生产管理现代化 数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数 字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（ 机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 5 本课题研究的主要内容 单缸机装配图如下： 图 1 单机缸装配图 2 单缸机的应用 单缸机：一个不应被轻视与怀疑的产业 中国农机产品的第一块“中国名牌”颁给了单缸柴油机。 这不是一个偶然 风名列其中，成为惟一的非“江苏势力”，这也不是一个偶然 ，把中国名牌颁给单缸机与其悠久的历史有关的话，那么，时风问鼎则与其在行业中无可争议的地位不无关系。 在单缸柴油机这个让人爱恨交织的行业里，时风之所以能与强大的“江苏势力” 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 6 相抗衡，并很快占据上风，成就霸业，凭借的是强大的终端产品平台和分布全国的营销体系及其强大的制造能力。 时风进入这个领域的时间，相对单缸机的历史来说，是那样的短暂，以至于它还不足以抚慰那些长期奋斗在这个行业的企业所遭受的种种创痛。也许，我们不必去对历史做出另外一种假设，但当时风率先推出达到欧排放标准的单缸机的时候，我们多少有些明白 了那些看似注定了的命运或许是可以改变的。 每年 600 余万台的需求量，是一个多么诱人的数字，然而相对于 1000 万余台的产能来说，这个诱人的数字的闪闪亮光就变得跟萤火虫一般若隐若现了。当技术不再成为门槛儿的时候，当个体、私营企业如雨后春笋般地涌现出来的时候，单缸机终于变成了食之无味、弃之可惜的鸡肋。 技术开发的停滞与残酷的市场拼杀缠绕在一起，单缸机行业宿命般地走到了今天这个十字路口，即使那些最资深的人士也认为单缸机已经不值一提，它成了落后与低技术含量的代名词。 可是，没有人能够忽略这样一个事实，单 缸机在以后很长一段历史时期不可能被多缸机所替代，因为中国的农民的购买力还远未达到那样的承受能力。我们知道，即使最便宜的多缸机也要比单缸机贵上两倍以上。如果放眼世界，大概还有 30 亿的人口处在中国农民这样一个消费档次。 单缸机最让人痛心疾首的是它的排放、噪音等指标与绿色环保概念格格不入。尽管技术派人士认为单缸机的技术改造潜力有限，属于淘汰产品，但时风等企业在这个方面的努力证明，单缸机的排放指标达到欧或者欧标准是完全可以实现的，问题只在于达到这个标准的产品成本大概要提高 20%以上。 在多缸机领 域，实行强制性排放标准对提高我国内燃机制造水平已经起到了积极的促进作用，由此看来，对单缸机实施强制性排放标准已经势在必行。原准备在 2005年开始实行的欧排放标准已经推迟到 2006 年，如果这个标准能够如期、严格地执行，中国这个单缸机制造和消费大国也许会与世界水平走得更近一些。 经济规律从来都不会按照悲观主义和怀疑论者的逻辑去运行，单缸机的历史使命还远未完成。对于单缸机生产企业而言，顺应和遵循经济规律，主动、积极地行动起 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 7 来，才是真正明智的选择。 “中国名牌是一种荣誉，更是一种责任。”时风集团总 经理刘成强这句话说得好。如果这五个中国名牌能够齐心协力地致力于单缸柴油机的技术升级，那必将对中国单缸机产业产生深刻的影响。 单缸柴油机是中国农民使用最早、最广泛的一种农机产品。目前全世界单缸柴油机的年产销量在 1000 万台左右，其中，中国的市场容量在 600 万 700 万台之间。由于传统单缸柴油机的技术含量较低，排放、噪音等技术指标难尽人意，发达国家早就开始淡出这一领域，即使在国内也认为单缸机的先天性缺陷，难以通过技术手段予以根除。另外，中国农民的购买力决定了农机行业是一个低利润行业，与此同时，中国庞大的农民群体 又决定了中国农机市场是一个极其广阔的市场，中国农业生产方式的落后还决定了中国农机市场是一个潜力巨大的市场。时风集团进入发动机行业正是看准了这一广阔的市场。 简单介绍单缸发动机 单缸发动机 是所 有发动机 中最简单的一种，它只有一个 汽缸 ，是发动机的基本形式。 单缸发动机工作时， 曲轴 每转一圈（二冲程）或两圈（四冲程），气缸内的混合气点火燃烧一次，从声音和振动上，能明显地感到发动机的工作是断续的，排气也是“ 突突 ” 的断续声。 如果从工作的连贯性来看，单缸机工作不平稳，转速波动较大，容易熄火。但是，它的结构简单，制造成本 较低，维护也不复杂，是中低档小型 摩托车 用发动机的首选。而且，恰恰由于单缸机工作时的断续性，使采用单缸机的摩托车给人一种冲劲和节奏感，得到了许多摩托爱好者的特殊钟爱。 和同 排量 的多缸机相比，单缸机工作时只有一套机件在运转，所以运动件的惯性力得不到抵消，所以振动大。转速越高，这个问 题表现 得越明显。还有，单缸机运动件的尺寸相对较大，不利于发动机提高转速，而且随着发动机的排量增加而愈加明显。所以单缸机排量越大，升 功率 越小，但是单缸机的脉动感却越强。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 8 当采用发动机横向布置时，曲轴旋转的陀螺效应会阻碍摩托车侧倾转弯， 曲轴越 重这种阻力越大。由于单缸机曲轴短，陀螺效应相对要低得多，所以左右侧倾轻便。驾驶者会感觉方向把很轻便。 由于单缸机具有以上各种特点，所以， 250上的越野摩托车大多采用单缸机，此外，超级运动摩托车也大都装用单缸机。在普通摩托车中，一般 125下的小型摩托车大都采用单缸机 ， 采用单缸机有利于减轻整车的重量，也提高了整车操控的灵活性。本设计采用 设计造型与 动编程软件进行数控编程和 G 代码的生成相结合的方法对单缸机的不同零部件进行的加工。 3 单 缸机的各零件的加工分析 随着内燃发动机生产向高速度、低能耗方向发展，采用合理的材料显得尤为重要。新材料的开发应用，有助于提高发动机效率、延长其使用寿命、降低噪音和废气污染等。 杆的选材及工艺分析 连杆材料一般采用 45 钢、 40河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 9 图 3 连杆 45 钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。 45 钢淬火温度在 30 ，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温 度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量。普遍认为，如装炉量大于工艺文件的规定，加热保温时间需延长 1/5。 因为 45 钢淬透性低，故应采用冷却速度大的 10%盐水溶液。工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到 180 左右时，奥氏体迅速转变为马氏 体造成过大的组织应力所致。因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。 45 钢调质件淬火后的硬度应该达到 面大的可能性低些，但不能 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 10 低于 然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素 体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中 ，达不到调质的目的。 45 钢淬火后的高温回火，加热温度通常为 560硬度要求为 为调质的目的是得到综合机械性能，所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。如本设计千斤顶的起重螺杆、顶盖 、旋转杆等零件要求强度高，硬度要求就高； 45 钢经过热处理后可达到强度、硬度要求。 削曲面的进给路线的分析及刀具选用 铣削曲面时，常用球头刀采用 “ 行切法 ” 进行加工。所谓行切法是指刀具与零件轮廓的切点轨迹是一行一行的，而行间的距离是按零件加工精度的 要求确定。对 于边界敞开的曲面加工，可采用两种加工路线。如 下图 所示，对于发动机大叶片，当采用 如下左图 的加工方案时，每次沿直线加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。当采用 如下右图 的加工方案时，符合这类零件数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高，但程序较多。由于曲面零件的边界是敞开的，没有其它表面限制，所以曲面边界可以延伸，球头刀应由边界外开始加工。 图 3 行切法加工路线图 铣削方式有逆铣和顺铣两种方式。如 下图 所示，铣刀旋 转切入工件的方向与工件的进给方向相反时称为逆铣，相同时称为顺铣。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 11 图 3 a） 逆铣 (b) 顺铣 逆铣时，切削厚度由零逐渐增大，切入瞬时刀刃钝圆半径大于瞬时切削厚度，刀齿在工件表面上要挤压和滑行 段后才能切入工件，使已加工表面产生冷硬层，加剧了刀齿的磨损，同时使工件表面粗糙不平。此外，逆铣时刀齿作用于工件的垂直进给力 F 朝上，有抬起工件的趋势，这就要求工件装夹牢固。但是逆铣时刀齿从切削层内部开始工作的，当工件表面有硬皮时，对 刀齿没有直接影响。 顺铣时，刀齿的切削厚度从最大开始，避免了挤压、滑行现象，并且垂直进给力 F 朝下压向工作台，有利于工件的夹紧，可提高铣刀耐用度和加工表面质量。与逆铣相反，顺铣加工要求工件表面没有硬皮，否则刀齿很易磨损。 对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料来说，建议采用顺铣加工，这对于降低表面粗糙度值和提高刀具耐用度都有利。但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量一般较大，这时采用逆铣较为有利。 加工中心加工零件的表面不外乎平面、曲面、轮廓、孔和螺纹等，主要要考虑到所选加工方法要与 零件的表面特征、所要求达到的精度及表面粗糙度相适应。 平面、平面轮廓及曲面在加工中心上惟一的加工方法是铣削。经过粗铣的平面，尺寸精度可达 （指两平面之间的尺寸），表面粗糙度 可达 5。经粗、精铣的平面，尺寸精度可达 ，表面粗糙度 可达 在 加工连杆过程中，串联方向选择为顺时针方向，刀具半径补正方向选 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 12 择为左补正，刚好够成顺铣。在数控加工时，由于采用小量快走的加工方法，数控 机床的刚性好，不易让刀，反向间隙小，粗加工、精加工一般都采用顺 铣。采用顺铣加工时，加工平稳，表面质量好。 加工刀具的选择 加工连杆在数控铣床上加工，所以在这里选择铣刀。 1数控铣刀具的基本要求 （ 1） 铣刀刚性要好。由于数控铣床在加工过程中难以调整切削用量，且在加工过程中为了提高生产效率通常采用大的切削用量，所以铣刀刚性必须满足一定的刚性要求。在通用机床上加工时，如果刀具刚性不强，加工过程中出现振动可以随时调整切削用用量来解决，但是数空铣加工就很难办到，由此产生的因铣刀刚性差而断刀，并造成损伤工件的事故经常发生，所以要充分重视数控铣刀的刚性问题。 （ 2） 铣刀的寿命要长。当一把铣 刀加工的内容很多时，如果刀具不耐用，磨损很快，就会增加换刀和对刀次数，工件表面可能留下因对刀误差而形成的接刀台阶，这样就降低了工件的表面质量，且加工精度不宜保证，因此，铣刀的寿命要长。 除了上述两点外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择和排屑性能等也非常重要，切削粘刀造成积屑瘤在数控铣加工中十分常见。总之，根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能和加工余量，选择刚性好，寿命长的铣刀，是充分发挥数控铣床生产效率的前提。 选择刀具应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量 以及其他相关因素正确使用。刀具选择总的原则是适用、安全、经济。 适用是要求所选择的刀具能达到加工的目的，完成材料的去除，并达到预定的加工精度。 安全指的是在有效去除材料的同时，不会产生刀具的碰撞，折断等。要保证刀具及刀柄不会与工件相碰撞或者挤擦，造成刀具或工件的损坏。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 13 经济指的是能以最小的成本完成加工。在同样可以完成加工的情形下，选择相对综合成本较低的方案，而不是选择最便宜的刀具。刀具的寿命和精度与刀具价格 关系极大，必须引起注意的是，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高 则可以使总体成本可能比通过使用普通刀具更低，产生更好的效益。 刀具材料的选择 当前使用的金属切削刀具材料主要有五类：高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼（ 聚晶金刚石。表 3出了各种刀具材料的特性和用途。 3具材料的特性和用途 材料 主要特性 用途 优点 高速钢（ 比工具钢硬 低速或不连续切削 刀具寿命较长，加工的表面较平滑 高性能高速钢 强韧、抗边缘磨损性强 可粗切或精切几乎任何材料，包括铁、钢、不锈钢、高温合金、非铁和非金属材料 切削速度可比高速钢高，强度和韧性较粉末冶金 高速钢好 粉末冶金高速钢 良好的抗热性和抗碎片磨损 切削钢、高温合金、不锈钢、铝、碳钢及合金钢和其它不易加工的材料 切削速度可比高性能高速钢高 15 硬质合金 耐磨损、耐热 可锻铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金的精加工 寿命比一般传统碳钢高 20 倍 陶瓷 高硬度、耐热冲击性好 高速粗加工，铸铁和钢的精加工也适合加工有色金属和非金属材料不适合加高 速 切 削 速 度 可 达5000m/s 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 14 工铝、镁、钛及其合金 立方氮化硼 强硬度和耐磨性好 硬度大于 450 料的高速切削 刀具寿命长 聚晶金刚石 超强 硬度和耐磨性好 粗切和精切铝等有色金属和非金属材料 刀具寿命长 刀具的确定： 连杆在西门子 802D 上加工，刀具分别选用 12， 10 的平刀，还有 10 的球刀。平刀的底部中心设有刀刃，若直接从毛坯底面上垂直下刀时，底部中心设有切削毛坯，毛坯会顶住刀具，故一般采用从毛坯外面进刀、退刀，这样可以避免产生冲击而造成刀具的损坏，同时保护加工表面，不会留下下刀刀痕。 走刀路线的选择： 走刀是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，而且也反映出工步的顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。 在 确定走刀路线时，主要遵循以下原则： 1 应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求； 2 应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率； 3应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。 确定切削用量 ： 切削用量是加工过程中重要的组成部分，合理地选择切削用量，不但可以提高切削效率，还可以提高零件的表面精度，影响切削用量的因素有机床的刚度、刀具的使用寿命、工件的材料、切削液。 铣削用量的选择： 铣削用量的选择是否合理直接影响工件加工质量、生产效率和刀具耐用度。合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生 产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 15 经济性和加工成本，具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。 确定铣削深度时，如果机床功率和工艺系统刚性允许而加工质量要求不高（ 不小于 5m），且加工余量又不大（一般不超过 6可以一次铣去全部余量。若加工质量要求较高或加工余量太大，铣削则应分多次进行。在工件宽度方向上，一般应将余量一次切除。 加工条件不同，选择的切削速度 c 和每齿进给量 应不同。工件材料较硬时， c 值应取得小些；刀具材料韧性较大时， 可取得大些。刀具材料硬度较高时， c 的值可取得大些；铣削深度较大时， c 值应取得小些。 夹具的选用 1工件安装的基本原则 为了提高数控机床的效率，在确定定位基准与夹紧方案时应注意以下几点： （ 1）力求设计基准、工艺基准与编程计算的基准统一。 （ 2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后就能加工出全部待加工表面。 （ 3）避免采用占机人工调整式方案，以充分发挥数控机床的效能。 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求： 一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标 方向相对固定； 二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸关系。 除此之外，还要考虑以下几点： （ 1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其它通用夹具，以缩短准备时间，节省生产费用。 （ 2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单 （ 3）夹具要开敞，加工部位开阔，夹具的定位、夹紧机构元件不能影响加工中的进给（如产生碰撞等）。 （ 4）装卸零件要快速、方便、可靠，以缩短准备时间，批量较大时应考虑采用气动或液压夹具、多工位夹具。 在本设计中选择虎钳作为夹具；虎钳图如下 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 16 图 3 台式虎钳 连杆加工工艺分析及程序 连杆的功用是连接活塞与曲轴。连杆小头通过活塞销与活塞相连，连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连。并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。 连杆工作 时，承受活塞顶部气体 压力和惯性力的作用，而这些力的大小 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。这就要求连杆强度高，刚度大，重量轻。连杆一般都采用中碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成，然后经机加工和热处理。 其具体加工工艺分析如下： 确定工艺路线：锻造 热处理 铣大、小头两平面 精铣大、小头孔 磨两平面 1零件图分析 1）该连杆为整体模锻成形。其外形可不再加工。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 17 2）连杆大头孔圆柱度公差为 3）连杆大、小头孔平行度公差为 00 4）连杆大头孔两侧面对大头孔中心线的垂直度为 00 5）热处理 2832 6）材料 45。 2连杆机械加工工艺过程卡（表） 3工艺分析 1）连杆毛坯为模锻件，外形不需要加工，但划线是要照顾毛坯尺寸，保证加工余量，如果单件生产，也可采用自由锻造毛 坯，但对连杆外型要进行加工。 2）该工艺过程适用于小批连杆的生产加工。 3）铣连杆两大平面时应多翻转几次，以消除平面翘面。 4）连杆大头孔圆柱度的检验，用量缸表，在大头孔内分三个断面测量其内径，每个断面测量两个方向，三个断面测量的最大值与最小值之差的一半即为圆柱度。 5）连杆大、小头孔平行度的检验，将连杆大、小头孔穿入专用心轴，在平台上用等高 V 形块支撑连杆大头孔心轴，测量小头孔心轴在最高位置时两端的差值，其差值的一半即为平行度误差。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 18 图 3 外形铣削参数设置 图 3 挖槽参数设置 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 19 程序如下： % 100102104114136142146 3 连杆加工路径图 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 20 192196216河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 21 3 操作管理图 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 22 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 23 活塞的 选材及工艺分析 图 3 活塞 活塞的材料 制造 活塞 零件材料很多，包括各种不同牌号的黑色金属和有色金属及其合金、各种非金属材料等 。 活塞材料应该满足的要求： 1、密度较小，降低活塞的往复惯性力。 2、较小的热膨胀系数，减小活塞与气缸壁的间隙，保证热车时不拉缸，冷车时活塞不敲击气缸壁。 3、既有较小的从燃气吸热的能力，又有较大的热传导系数，以减低活塞顶部和环区的温度。 4、耐热性高，在高温下材料有足够的机械强度。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 24 5、良好的减摩性能与耐磨耐蚀性能 6、价廉，工艺性良好。 活塞材料一般采用的是铝合金和铸铁 铸铁材料中，特别是珠光体铸铁工艺性好，价廉，有较高的机械强度和小的热膨胀系数，良好的耐磨耐蚀性能，主 要缺点是比重较大，吸热性比铝合金大 30%，热传导系数小，导热性差，与铸铁气缸套匹配后的减摩性不及铝合金。 铝合金的材料性能的优缺点正好和铸铁相反。在低速柴油机上，主要考虑耐磨性与强度，一般使用铸铁作为活塞材料。高速柴油机为了降低惯性力，增加热传导，广泛使用铝合金。 铝合金的种类有两类：铜铝系合金和硅铝系合金其中铜铝性合金由于比重稍大，热脆性大，热膨胀系数大，浇铸时易产生针孔，耐磨性差，消耗战备物质铜，已经淘汰。 灰铸铁的生产特点：主要在冲天炉内熔化，一些高质量的灰铸铁可用电炉熔炼。灰铸铁 的铸造性能优良，铸造工艺简单，便于制造出薄而复杂的铸件，生产中多采用同时凝固原则，铸型不需要加补缩冒口和冷铁，只有高牌号铸铁采用定向凝固原则。 灰铸铁件主要用砂型铸造，浇注温度较低，因而对型砂的要求也较低，中小件大多采用经济简便的湿型铸造。灰铸铁件一般不需要进行热处理，或仅需时效处理即可。 灰铸铁的牌号：我国灰铸铁的牌号为 ,其中 “示 “灰铁 ”二字的汉语拼音字首，而后面的为最低抗拉强度值，单位为 铸铁牌号共六种，其中 普通灰铸铁； 孕育铸铁。 灰铸铁的用途：根据牌号的不同而选用： 负荷和不重要的零件，如防护罩、小手柄、盖板和重锤等； 受中等负荷的零件，如机座、支架、箱体、带轮、轴承座、法兰、泵体、阀体、管路、飞轮和电动机座等； 受较大负荷的重要零件，如机座、床身、齿轮、汽缸、飞轮、齿轮箱、中等压力阀体、汽缸体和汽缸套等； 受高负荷、要求耐磨和高气密性的重要 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 25 零件，如重型机床床身、压力机床身、高压液压件、活塞环、齿轮和凸轮等。 表 3铸铁牌号和 力学性能（摘自 9439 1988） 牌号 抗拉强度 b/压强度 微组织 基 体 石 墨 00 150 200 250 300 350 500 650 750 1000 1100 1200 F+P（少） F+P P 细 P S 或 T S 或 T 粗 片 较粗片 中等片 较细片 细小片 细小片 经分析，活塞材料采用铸铁 塞的工艺分析 确定工艺路线：铸造 热处 理 半精车外圆 精车凹槽 车孔、端面 1零件图样分析 1）活塞环槽侧面与 20心线的垂直度公差为 2）活塞外圆 60 20心线的同轴度公差为 3）左右两端内端面与 20心线的垂直度公差为 4）由于活塞环槽与活塞环配合要求较高，所以活塞环槽加工精度相对要求较高。 5）活塞上环槽 8 入口处的倒角为 45。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 26 6）材料 造后时效处理。 7）为注明倒角 1 X 45。 2工艺分析 1）时效处理是为了消除铸件的内应 力，第二次时效处理是为了消除粗加工和铸件残余应力。以保证加工质量。 2）活塞环槽的加工，分粗加工和精加工，这样可以减少切削力对环槽尺寸的影响，以保证加工质量。 3）活塞环槽的加工，装夹方法可采用心轴，在批量时可提高生产效率，保证质量。 4）活塞环槽 8 尺寸检验，采用片塞规进行检查，片塞规分为通端和止端两种。片塞规具有综合检测功能，即能检查尺寸精度，同时也可以检查环槽两面是否平行，如不平行，片塞规在环槽内不能平滑移动。 5）活塞环槽侧面与 20心线的垂直度检验，可采用心轴装夹工件，在将心轴装夹在两顶尖之间 （或偏摆仪上），这时转动心轴，用杠杆百分表测每一环槽的两个侧面，所测读数最大与最小差值，即为垂直度误差。 左、有两端内端面与 20心线的垂直度检验方法与活塞环槽侧面垂直度检验方
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