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钻小头孔夹具设计说明说书


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机械工程系

课程设计说明书
《机械制造技术连杆设计》

姓 学

名: 号:

专业班级:

承德石油高等专科学校机械工程系 2012 年 12 月

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机械工程







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部分加工工艺 夹具的设计。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

加工工艺

夹具设计

钻螺栓孔

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第1章

序言 ............................................................................................................................... 2

1.1 连杆的结构特点 ............................................................................................................... 1 1.2 连杆生产的工艺方法 ....................................................................................................... 1 第2章 连杆加工工艺规程 ....................................................................................................... 2

2.1 连杆的技术要求 .............................................................................................................. 2 2.1.1 大、小头孔的尺寸精度、形状精度 ................................................................... 2 2.1.2 大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度 ........................................... 2 2.1.3 大、小头孔中心距 ............................................................................................... 2 2.1.4 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度 ................................................... 2 2.1.5 大、小头孔两端面的技术要求 ........................................................................... 3 2.1.6 螺栓孔的技术要求 ................................................................................................ 3 2.1.7 对口面的技术要求 ................................................................................................ 3 2.2 连杆的材料和毛坯 ........................................................................................................... 3 2.3 工艺过程设计 .................................................................................................................. 3 2.3.1 基准的选择 ........................................................................................................... 3 2.3.2 制定工艺路线 ........................................................................................................ 3 2.4 连杆的机械加工工艺过程分析 ...................................................................................... 5 2.4.1 工艺过程的安排 ................................................................................................... 5 2.4.2 定位基准的选择 ................................................................................................... 5 2.4.3 确定合理的夹紧方法 ............................................................................................ 5 2.4.4 连杆两端面的加工 ............................................................................................... 5 2.4.5 连杆大、小头孔的加工 ....................................................................................... 5 2.4.6 连杆螺栓孔的加工 ............................................................................................... 6 2.4.7 连杆体与连杆盖的铣开工序 ............................................................................... 6 2.5 切削用量的选择原则 ...................................................................................................... 6 2.5.1 粗加工时切削用量的选 择原则 ......................................................................... 6 2.5.2 精加工时切削用量的选择原则 ........................................................................... 7

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2.6 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 .......................................................... 7 2.6.1 确定加工余量 ....................................................................................................... 7 2.6.2 确定工序尺寸及其公差 ....................................................................................... 8 2.7 工时定额的计算 .............................................................................................................. 8 2.7.1 螺栓孔的加工 ........................................................................................................ 8 第三章连杆螺栓孔夹具设计 ....................................................................................................... 10 3.1 机床夹具设计的基本要求和一般步骤 ........................................................................ 10 3.1.1 对专用夹具的基本要求 ..................................................................................... 10 3.2 连杆零件的钻床夹具设计 ............................................................................................ 10 3.2.1 零件本工序的加工要求分析 ............................................................................. 11 3.2.2 确定夹具类型 ..................................................................................................... 11 3.3 拟订定位方案和选择定位元件 .................................................................................... 11 3.4 绘制夹具总装图 ............................................................................................................ 11 收获与体会 ................................................................................................................................... 12 致 谢 ............................................................................................................................................. 13 参考文献 ....................................................................................................................................... 14

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第1章
1.1 连杆的结构特点

序言

连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一,它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。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。 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。为了保证 发动机运转平衡,同一发动机中各连杆的质量不能相差太大。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,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摩擦运动副。

1.2 连杆生产的工艺方法
当今全球汽车发动机连杆大批量生产中传统的期造连杆和模锻连杆仍占主导地位,但 正面临着其它新制造方法或新工艺、新材料的挑战与竞争: 粉末锻造钢连杆及铝合金连 杆与烧结钢连杆以及连杆的裂解剖分工艺都是颇具竞争力新技术, 粉末锻造的工件物理 性能及工艺性能优良,从而使经粉末锻造制成的高强度连杆零件的综合性能,特别是冲击 韧性及疲劳性能显著提高。断裂剖分工艺的应用,大大简化了连杆的生产工艺流程。传统 的连杆生产工艺流程一般需 14 道切削加工工序,而应用断裂剖分工艺,只需 6 道切削加 工工序就够了。预计 21 世纪这些新技术将大量取代目前传统工艺方法。

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第2章
2.1 连杆的技术要求

连杆加工工艺规程

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,同时又压缩汽缸内气体。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 6 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; (6)连杆组内的为了保证柴油机平稳运转,连杆的重量不 能超过一定范围。

图 2-1

连杆的技术要求

2.1.1 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 0.8μ m;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 3.2μ m。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。 2.1.2 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 0.02~0.04 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 0.04~0.06 mm。 2.1.3 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:185±0.036 mm。 2.1.4 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
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对大头孔的轴心线的垂直度在 100 mm 长度上公差为 0.08 mm) 。 2.1.5 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 0.8μ m, 小头两端面的尺寸公差等级为 IT12,表面粗糙度 Ra 不大于 6.3μ m。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。 2.1.6 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 6.3μ m 加工;两螺栓孔在大头孔剖分面的对称度公差为 0.25 mm。 2.1.7 对口面的技术要求 在连杆受动载荷时,对口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。

2.2 连杆的材料和毛坯
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,因此杆的轻量化对发动机具有特别的重要意义。如减轻发动机质量,可 导致发动机上所有摆动体质量的减少,对发动机的运转噪声、震动、燃料消耗等将产生良 好的作用。更重要的是,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重量, 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。 粉末锻造技术是常规的粉末冶金工艺和精密锻造有机结合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,以金属粉末为原料,经过预成形压制,在保护 气氛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成形和实现无飞边精密模 锻,获得了与普通模锻件相同密度、形状复杂的精密锻件。它既有粉末冶金成形性能较好 的优点,又发挥锻造变形有效地改变金属材料组织和性能作用的特点,使粉末冶金和锻造 工艺在生产上取得了新的突破,特别适宜大批量生产高强度、形状复杂的结构零件,因此 在各工业部门中有较大推广应用的发展前途。 连杆的材料参考了德国 krebsoge 公司为宝马公司生产的美洲虎发动机 AJ—V8 型粉末 锻造连杆,所用预合金钢粉的牌号为 AIS14200,其化学成分(W)为:0.25% ~0.35% Mn、0.25% ~0.45%Mo、0.25% ~0.35%Ni、0 1% ~0 1%Cr、0 65%C、其余为 Fe。由于这种低合金钢粉的化学成分均匀,物理性能及工艺性能优良,从而使经粉末锻造 制成的高强度连杆零件的综合性能,特别是冲击韧性及疲劳性能显著提高。

2.3 工艺过程设计
2.3.1 基准的选择 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同时可以消除基准不重合误差。 2.3.2 制定工艺路线 一般的连杆工艺路线是:拉大小头两端面——粗磨大小头两端面——拉连杆大小 头侧定位面——拉连杆盖两端面及杆两端面倒角——拉小头两斜面——粗拉螺栓座面,拉
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配对打字面、去重凸台面及盖定位侧面——粗镗杆身下半圆、倒角及小头孔——粗镗杆身 上半圆、小头孔及大小头孔倒角——精铣螺栓座面——铣断杆、盖——小头孔两斜端面上 倒角——加工螺栓孔——拉杆、盖结合面及倒角——去配对杆盖毛刺——清洗配对杆盖 ——检测配对杆盖结合面精度——人工装配——扭紧螺栓——打印杆盖配对标记号—— 精磨连杆杆身两端面——粗镗大头孔及两侧倒角——半精镗大头孔及精镗小头衬套底孔 ——检查大头孔及精镗小头衬套底孔精度——压入小头孔衬套——称重去重——精镗大 头孔、小头衬套孔——清洗——最终检查——成品防锈。 对于粉末锻造的毛坯由于具有较高的表面质量所以工艺粗镗杆身下半圆、倒角及小头 孔之前的工艺都可以省略因此连杆的工艺如下方案 工序I. 精铣连杆两端面 工序II. 扩铰小头孔 工序III. 粗镗杆身上半圆 工序IV. 粗镗大头孔下半圆 工序V. 精铣螺栓座面 工序VI. 铣断 工序VII. 粗、精铣对口面 工序VIII. 钻、铰杆、盖螺栓孔 工序IX. 精磨连杆连杆盖对口面 工序X. 铣瓦槽 工序XI. 清洗 工序XII. 连杆配对并装配 工序XIII. 自动拧紧 工序XIV. 精磨两端面 工序XV. 精镗小头孔 工序XVI. 半精镗大头孔 工序XVII. 大头孔倒角 工序XVIII. 压衬套 工序XIX. 钻油孔 工序XX. 称重去重去毛刺 工序XXI. 精镗大头孔精镗衬套孔 工序XXII. 研磨大头孔 工序XXIII. 去毛刺 工序XXIV. 退磁 工序XXV. 总成清洗 工序XXVI. 终检 工序XXVII. 自动打流水号 工序XXVIII. 成品防锈 连杆的主要表面为大两端面,较重要的表面为连杆体和盖的结合面及连杆螺栓孔定位 面,次要表面为轴瓦锁口槽及体和盖上的螺栓座面等。 连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的来安排的。连杆的加工路线按连杆的分合可 分为三个阶段:第一阶段为连杆体和盖切开之前的加工;第二阶段为连杆体和盖切开后的 加工;第三阶段为连杆体和盖合装后的加工。第一阶段的加工主要是为其后续加工准备精 基准;第二阶段主要是加工除精基准以外的其它表面,包括为合装做准备的螺栓孔和结合 面的加工,以及轴瓦锁口槽的加工等;第三阶段则主要是最终保证连杆各项技术要求的加 工,包括连杆合装后大头孔的半精加工和端面的精加工及大、小头孔的精加工。如果按连
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杆合装前后来分,合装之前的工艺路线属主要表面的粗加工阶段,合装之后的工艺路线则 为主要表面的精加工阶段。

2.4 连杆的机械加工工艺过程分析
2.4.1 工艺过程的安排 在安排工艺进程时,就要把各主要工序的粗、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。 各主要表面的工序安排如下: 1.两端面:先精铣后精磨 2.小头孔:扩孔、铰孔、精镗、压入衬套后再精镗 3.大头孔:粗镗、半精镗、精镗、研磨。 一些次要表面的加工,则视需要和可能安排在工艺过程的中间或后面。 2.4.2 定位基准的选择 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,并用大头处指定一侧的外表面作为另一基面。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。这样就使各工序中的定位基准 统一起来,减少了定位误差。具体的办法是,如图(1—5)所示:在安装工件时,注意将 成套编号标记的一面不与夹具的定位元件接触(在设计夹具时亦作相应的考虑) 。在精镗 小头孔(及精镗小头衬套孔)时,也用小头孔(及衬套孔)作为基面,这时将定位销做成 活动的称“假销” 。当连杆用小头孔(及衬套孔)定位夹紧后,再从小头孔中抽出假销进 行加工。 2.4.3 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,应注意夹紧力的作用方向和着力点的选择。在铣两端面的夹具中,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。 2.4.4 连杆两端面的加工 连杆两端面在扩粗镗大小头孔之前先进行精铣以保证两端面的平行。而之后采用精磨 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。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。 2.4.5 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先进行了扩孔、镗孔。加工时以小头孔外形 定位,这样可以保证加工后的孔与外圆的同轴度误差较小。
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小头孔在粗镗后,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。 大头孔经过扩孔、粗镗、半精镗、精镗、研磨达到 IT6 级公差等级。表面粗糙度 Ra 为 0.4μ m,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。 2.4.6 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。 精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度,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。 2.4.7 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。

2.5 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。 2.5.1 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
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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。 2.5.2 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。

2.6 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差
2.6.1 确定加工余量 用查表法确定机械加工余量: (根据《机械加工工艺手册》第一卷 表 3.2—25 表 3.2—26 表 2-2 平面加工的工序余量(mm) 工艺名称 精磨 精铣 单面余量 0.1 1 经济精度 IT7 IT9 工序尺寸 38 38.2 尺寸公差 40 ?0..17 ? 0 20 40.2 ?0..17 ? 0 20 表面粗糙度 0.8 6.3

表 3.2—27)

则连杆两端面总的加工余量为:

A 总=

? A ?2
i ?1 i

n

=(A 精铣+A 精磨) ? 2 =(1+0.1) ? 2
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=2.2mm (2) 、连杆铸造出来的的厚度为 H=(40+2.2)=42.2mm 42.2÷100×0.2=0.0804 所以毛坯尺寸为 42.2±0.08 2.6.2 确定工序尺寸及其公差 (根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》 表 2—29 表 2—34) 表 2-3 大头孔各工序尺寸及其公差(铸造出来的大头孔为 ? 70 mm) 工序名称 珩磨 精镗 半精镗 二次粗镗 一次粗镗 直径余 量 0.2 0.4 0.4 1 2 工序经济 精度 IT6 IT8 IT11 IT12 IT12 工序尺寸 尺寸公差 表面粗糙度

? 72 ? 71.4 ? 71 ? 72 ? 70

? 72 H 6(0

?0.019

)
)

0.4 0.8 1.6 12.5 12.5

? 72.4 H 8(0 ? 73 H11(0

?0.046

?0.19

) )
)

? 72 H12(0 ? 70 H12(0

?0.30

?0.30

(根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》 表 2—29 表 2—30) 表 2-4 小头孔各工序尺寸及其公差 工序 名称 精镗 铰 扩 工序基本 余量 0.2 0.2 4 工序经济精 度
? H 8( 00.033 )
? H 9( 00.052 )

工序尺 寸
? 39

公称尺寸
? ?39H 7(00.025 ) ? ?38.8(00.052 )

表面粗糙 度 1.6 6.3 12.5

?38 .8
? 35

? H10( 00.084 )

? ?35(00.084 )

2.7 工时定额的计算
2.7.1 螺栓孔的加工
2.7.1.1 钻螺栓孔 选用钻床 Z535

根据《机械制造工艺设计手册》表 2.4—38(41)选取数据 切削速度 V = 0.99 m/s 切削深度 ap = 4.9 mm 进给量 f = 0.08 mm/r 钻头直径 D = 12 mm 则主轴转速 n = 1000×60v/ ? D = 1609 r/min 根据表 3.1—30 按机床选取 n = 1650 r/min 则实际切削速度 V = ? Dn/(1000×60) = 0.83 m/s
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钻削工时为: 按表 2.5—7 L = 54 mm L1 = 1.5 mm L2 = 2 mm 基本时间 tj = L/fn×4 = (34+1.5+2)/(0.08×1910)×4 = 1.38 min 2.7.1.2 扩螺栓孔 选用钻床 Z3025 根据《机械制造工艺设计手册》表 2.4—53 选取数据 扩刀直径 D = 11.75 mm 切削速度 V = 0.40 m/s 切削深度 ap = 1.0 mm 进给量 f = 0.6 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ ? D = 694 r/min 根据表 3.1—30 按机床选取 n=700 r/min 则实际切削速度 V = ? Dn/(1000×60) = 0.36 m/s 扩削工时为: 按表 2.5—7 L = 34 mm L1 = 2 mm 基本时间 tj = L/fn×4 = (34+2)/(0.6×764) ×4 = 0.31 min 2.7.1.3 铰螺栓孔 根据《机械制造工艺设计手册》表 2.4—81 选取数据 铰刀直径 D = 12 mm 切削速度 V = 0.22 m/s 切削深度 ap = 0.10 mm 进给量 f = 0.8 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ ? D = 128 r/min 根据表 3.1—31 按机床选取 n = 200 r/min 则实际切削速度 V = ? Dn/(1000×60) = 0.139 m/s 铰削工时为: 按表 2.5—7 L = 34 mm L1 = 2 mm L2 = 3 mm 基本时间 tj = L/fn ×4= (34+2+3)/(0.8×200)×4 = 0.975 min 注意:其余工序用时参考机械加工工序卡片

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第三章连杆螺栓孔夹具设计
机床夹具的种类和结构虽然繁多,但它们的组成均可概括为下面几个部分。 1、定位装置 定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。 2、 夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件压紧夹劳, 保证工件在加工过程中受到外力作 用是不离开已经占据的正确位置。 3、对刀或导向装置 对刀或导向装置用于相对于定位元件的正确位置。 4、连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。 5、夹具体 夹具体是机床夹具的基础件。 6、 其它装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。 如需加工按一 定规律分布的多个表面是,常设置分度装置;为能方便、准确的定位,常设置预定为装置; 对于大型夹具,常设置吊装元件等。

3.1 机床夹具设计的基本要求和一般步骤
3.1.1 对专用夹具的基本要求 1.保证工件的加工精度 专用夹具应有合理的定位方案,标注合适的尺寸、公差和技术要求,并进行必要的精 度分析,确保夹具能满足工件的加工精度要求。 2.提高生产效率 应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具,以缩短辅助时间,提高生 产效率。 3.工艺性好 专用夹具的结构应简单、合理,便于加工、装配、检验和维修。 专用夹具的制造属于单件生产。当最终精度由调整或修配保证是,夹具上应设置调整 或修配结构,如设置适当的调整间隙,采用可修磨的垫片等。 4.使用性好 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠,排屑应方便,必要时可设置排屑结构。 5.经济性好 除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉。还应根据生产纲领对夹具 方案进行必要的经济分析,以提高夹具在生产中的经济效益。 3.2 连杆零件的钻床夹具设计 如图 3-1 所示为连杆类零件

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图 3-1 连杆工件图

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3.2.1 零件本工序的加工要求分析 ①钻Φ 12.4 孔和钻Φ 12.2 螺纹底孔; ②钻Φ 12 孔,其深为 10;再用Φ 12.2 钻通,攻为 M12.4; ③钻出的Φ 12.4 孔和Φ 12.2 螺纹底孔的总长度为 50mm。 本工序使用机床为 Z535 立钻;刀具为通用标准刀具。 3.2.2 确定夹具类型 本工序所加工两孔(Φ 12.4 孔和Φ 12.2 螺纹底孔) ,位于一条直线上,孔径不大,工 件质量较小,轮廓尺寸也不是很大,因此采用 Z535 立式钻床,偏心式夹具。

3.3 拟订定位方案和选择定位元件
3.3.1 定位方案 根据工件结构特点,其定位方案如下。 以Φ 72H6 的大头端孔及Φ 39H7 的小头端孔作为定位基准。再选Φ 72H7 的大头端孔左 端面为定位基准,限制工件的 6 个自由度。 3.3.2 选择定位元件 根据定位方式,选用带台阶的心轴安装在工件部分为小头端,Φ 50H7 的孔选用螺纹心 轴安装在工件部分为大头端Φ 72H6 的孔。选择可调支承钉。 ⑶定位误差计算 加工Φ 12.4 孔时Φ 14.4H11 孔的最大间隙的定位误差的计算。 由于零件是一面两销定位,由于孔与心轴存在最大配合间隙,因此在 钻Φ 12.4 孔时会产生直线位移误差。 计算如下: 经表查得:Φ 14.4H11 孔的上下偏差分别为+0.13,0; Φ 14.387h6 轴的上下偏差分别为 0,-0.013。 △D=△B+△Y =δ d1+Δ D1+X1min =X1max =14.53-14.387 =0.143 ㎜<1/3δ K 加工Φ 12.2 的螺纹底孔与加工Φ 12.4 孔在一条直线上,因此Φ 12.2 的螺纹底孔的定 位误差的计算与Φ 12.4 孔定位误差的计算相同。

3.4 绘制夹具总装图
总装图见夹具图

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收获与总结
为期一个月的课程设计,使我从中学习到了许多机械加工工艺与夹具设计的知识,譬 如,分析工艺过程,分析零件结构,合理的利用图书馆以及互联网,绘制草图,零件图, 合理的选尺寸,基准,布局,清晰的画出要求的全部尺寸。在设计夹具时要有耐心要勇于 探索还得大胆的想象,在设计的途中我们得去查询标准,得学会利用身边的一切信息。而 且在设计过程中我们组的成员积极思索,认真完成测绘工作,团结互助使我们组的工作更 容易、更精准。 通过对汽车连杆的机械加工工艺及对粗加工小头孔夹具和铣结合面夹具的设计,使我 学到了许多有关机械加工的知识,主要归纳为以下两个方面: 第一方面:连杆件外形较复杂,而刚性较差。且其技术要求很高,所以适当的选择机 械加工中的定位基准,是能否保证连杆技术要求的重要问题之一。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,同时选用大头孔两侧面作为一般 定位基准。为保证小头孔尺寸精度和形状精度,可采用自为基准的加工原则;保证大小头 孔的中心距精度要求,可采用互为基准原则加工。 对于加工主要表面,按照“先基准后一般”的加工原则。连杆的主要加工表面为大小 头孔和两端面,较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及螺栓孔定位面,次要的加工表 面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧面及连杆体和盖上的螺栓座面等。 连杆机械加工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切开之前的加工;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合装后的加工。 第二方面:主要是关于夹具的设计方法及其步骤。 (1) 、定位方案的设计:主要确定工件的定位基准及定位基面;工件的六点定位原则; 定位元件的选用等。 (2) 、导向及对刀装置的设计:由于本设计主要设计的是钻螺栓孔,所以主要考虑的 是选用钻套的类型及排屑问题,以及对刀块的类型,从而确定钻套和对刀块的位置尺寸及 公差。 (3) 、夹紧装置的设计:针对连杆的加工特点及加工的批量,对连杆的夹紧装置应满 足装卸工件方便、精确度高,所以采用了手动夹紧装置。 (4) 、夹具体设计:连杆的结构特点是比较小,设计时应注意夹具体结构尺寸的大小。 夹具体的作用是将定位及夹具装置连接成一体,并能正确安装在钻床上,加工时能承受一 部分切削力。所以夹具体的材料采用铸铁。 (5) 、定位精度和定位误差的计算:对用于配合加工的夹具,都应该进行定位误差和 稳定性的计算,以及设计的夹具能否满足零件加工的各项尺寸要求。 (6) 、绘制夹具装备图及夹具零件图。

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致 谢
在本文结束之际,首先要向我的指导老师刘慕双、李明等老师表示衷心的感谢。在我 的整个设计制作期间,得到刘慕双的悉心指导,并给于提供了充分的论文资料,使我能够 顺利完成我课程设计。他渊博的知识,敏锐的学术意识,严谨的治学态度,平易近人的工 作作风,正直的品格,务实的研究作风给我留下了深刻的印象。这些不仅在学业上对我帮 助很大,而且在今后实际工作中也必将使我终生受益。 其次还要感谢机械工程系系的各位老师。感谢他们的关心,是他们给我的各门课程打 下了坚实的基础。感谢他们在我学习期间和做课题的过程中,为我提供了良好的学习条件 和工作环境;在我学习、课题研制中给予了我许许多多的指导和帮助,使我受益匪浅。还 要感谢我们机械制造及自动化专业的同学,是他们在我课程设计间给了我很多的帮助提出 了各种有建设性的修改意见和建议,非常感谢你们。 最后,向所有在我课程设计阶段中关心和帮助过我的老师表示衷心的感谢。

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参考文献
[1] 谢旭华,张洪涛 机械加工工艺及工装 . 科学出版社 2007 [2] 王季琨,沈中伟,刘锡珍.机械制造工艺学 天津大学出版社 2004.1 [3] 孙庆群、周宗明 金属切削加工原理及设备 科学出版社 2007 [4] 李洪 机械加工工艺手册 北京出版社 1996.1 [5]高晓康 互换性与测量技术 高等教育出版社 2009 [6] 龚定安,蔡建国. 机床夹具设计原理[M].西安:陕西科学技术出版社 1981.7 [7] 孟少农.机械加工工艺手册[M]. 北京:机械工业出版社 1991.9 [8] 《金属机械加工工艺人员手册》.金属机械加工工艺人员手册[M].上海:上海科学技 术出版社 1979.1 [9] 成大先主编 机械设计手册 化学工业出版社 2007 [10] 王冰 机械制图 北京:高等教育出版社 2009 [11] 王绍俊.机械制造工艺设计手册[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学 1981.5 [12] 刘文剑,曹天河,赵维缓[M].夹具工程师手册.哈尔宾:黑龙江科学技术出版社 1987.12 [13] 上海市金属切削技术协会.金属切削手册[M].上海:上海科学技术出版社 1991.10 [14] 洪慎章,曾振鹏.发动机连杆的粉末锻造工艺[J].上海:模具技术 2000 NO.2 [15] 于骏一.典型零件制造工艺[M]. 北京:机械工业出版社 1989.1 [16] 杨慎华,寇淑清,郑祺峰,张童. 发动机连杆裂解制造工艺及设备[J]. 长春:汽车技 术, 2005, (02) [17] 颜怀祥. 浅谈连杆加工工艺中的一些新的技术[J]. 上海: 柴油机设计与制造, 2003, (02) [18]李旦 机械制造工艺学课程设计机床专用夹具图册 哈尔滨工业大学出版社 1998 [19]孟少农 机械加工工艺手册 机械工业出版社 1991.09 [20]杨叔子 机械加工工艺师手册 上海-上海科学技术出版社 1990.03

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