發(fā)動機(jī)連桿加工工藝與鏜孔夾具設(shè)計

1、湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書題目：發(fā)動機(jī)連桿加工工藝與鏜孔夾具設(shè)計專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計及其自動化學(xué)號：38姓名：左文周指導(dǎo)教師：朱石砂完成日期：2010 年6月5日目錄第一章 緒論 6課題的目的及意義 . 6設(shè)計要求 . 7第二章 零件的工藝分析 8零件的結(jié)構(gòu)特點 . 8零件的技術(shù)要求 . 8第三章 工藝規(guī)程設(shè)計 11確定毛坯的制造形式 . 11基面的選擇 . 11粗基準(zhǔn)的選擇 . 13精基準(zhǔn)的選擇 . 13制定工藝路線 . 14工藝路線方案一 . 錯 誤! 未定義書簽。工藝路線方案二 . 錯 誤! 未定義書簽。工藝方案的比較與分析 . 錯誤! 未定義書簽。機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確

2、定 . 錯誤! 未定義書簽。確定切削用量及基本工時 . 21第四章 夾具設(shè)計 36問題的提出 . 36鏜小頭孔 37定位基準(zhǔn)的選擇 . 37切削力及夾緊力的計算 . 38定位誤差分析 . 39第五章 總結(jié) . 40致謝 參考文獻(xiàn) 附錄：外文文獻(xiàn)翻譯原文及其譯文發(fā)動機(jī)連桿加工工藝與鏜孔夾具設(shè)計摘要機(jī)械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計， 保證產(chǎn)品質(zhì)量、 節(jié)約能源、 降低成本的重要 手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健全 勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高 經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。 然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分， 工藝對夾具的要 求也會提高

3、， 專用夾具、成組夾具、組合夾具和隨行夾具都朝著柔性化、 自動化、 標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和高效化方向發(fā)展以滿足加工要求。 因此， 好的夾具設(shè)計可以提 高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率， 保證和提高加工精度， 降低生產(chǎn)成本等， 還可以擴(kuò)大機(jī)床的 使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、 降低成本。 當(dāng)今激烈的市 場競爭和企業(yè)信息化的要求 , 企業(yè)對夾具的設(shè)計及制造提出了更高的要求。所以 對機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計具有十分重要的意義。關(guān)鍵詞 ：夾具、組合夾具、成組夾具、計劃調(diào)度Connecting Rod Boring Process and Fixture DesignAbstractMach ining p

4、rocess is to achieve product desig n, product quality, save en ergyand reduce the cost of an importa ntmeans to prepare the en terprisefor product ion,pla nningand scheduli ng,process ingoperati ons,product ion safety, labororganizations,to detect and sound an important basis for the enterpriseon a

5、varietythe quality, the level, speed up product updates, technical assuranee and improving econo mic efficie ncy. However fixture is an importa nt comp onent of manu facturi ng systems, process requireme nts of the fixture will in crease, special fixtures, group fixtures, modular fixture and the acc

6、ompa nying fixtures are toward flexibility, automati on,sta ndardizati on, uni versal and efficie nt direct ion of the developme ntof meet the process ing requireme nts. Therefore, a good fixture desig n can improve the products of labor productivity,guarantee and improve the processing accuracy,red

7、uce product ion costs, can also be used to expa nd the scope of mach ine tools, thus en suri ng the accuracy of the product subject to in crease efficie ncyand reduce costs.Todays fierce market competiti on and bus in ess requireme nts of in formati on tech no logy, bus in ess and fixture desig n an

8、d manu facturi ng has put forward higher requireme nts. Therefore, the process ing tech no logy and the mecha ni calfixturedesig n is of great sig ni fica nee.Key words: jig, fixture, group fixture, pla nning and scheduli ng第一章 緒論 .課題的目的及意義機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計是在完成了大學(xué)的全部課程之后， 進(jìn)行的一次理論 聯(lián)系實際的綜合運(yùn)用， 鞏固了大學(xué)四年來所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)

9、知識和專業(yè)知識， 并運(yùn)用 所學(xué)的機(jī)械設(shè)計制造知識， 解決機(jī)械加工工藝中的實際問題， 提高分析問題， 解 決工程實際問題的能力。 畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生在校學(xué)習(xí)階段的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)， 也 是學(xué)生完成工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。 其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)和 基礎(chǔ)理論知識， 獨立解決本專業(yè)一般工程技術(shù)問題能力， 樹立正確的設(shè)計思想和 工作作風(fēng)。 另外，還可進(jìn)一步熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范， 能夠熟練使用有關(guān)設(shè)計手冊 和熟悉編寫技術(shù)文件和設(shè)計說明書，進(jìn)一步培養(yǎng)和提高科技寫作的能力。機(jī)械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計， 保證產(chǎn)品質(zhì)量、 節(jié)約能源、 降低成本的重要 手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、

10、技術(shù)檢測和健全 勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高 經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。 然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分， 工藝對夾具的要 求也會提高， 專用夾具、成組夾具、組合夾具和隨行夾具都朝著柔性化、 自動化、 標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和高效化方向發(fā)展以滿足加工要求。 因此， 好的夾具設(shè)計可以提 高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率， 保證和提高加工精度， 降低生產(chǎn)成本等， 還可以擴(kuò)大機(jī)床的 使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、 降低成本。 當(dāng)今激烈的市 場競爭和企業(yè)信息化的要求 , 企業(yè)對夾具的設(shè)計及制造提出了更高的要求。所以 對機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計具有十分重要的意義。夾具從

11、產(chǎn)生到現(xiàn)在， 大約可以分為三個階段： 第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與 人的結(jié)合上， 這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具， 是加工過程加速和趨于 完善；第二階段，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生變化，它主要 用于工件的定位和夾緊。 人們越來越認(rèn)識到， 夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)床性 能的提高有著密切的關(guān)系， 所以對夾具引起了重視； 第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床 的結(jié)合，夾具作為機(jī)床的一部分，成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備。隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流， 為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢， 必然對機(jī)床夾具提出更高的要求

12、。 特別像后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工還 處于落后階段。在今后的發(fā)展過程中，應(yīng)大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、 可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán) 保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精高效模塊組合通用經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。 設(shè)計要求(1) 閱讀與課題有關(guān)的文獻(xiàn)資料 10 篇以上，查找相關(guān)英文文獻(xiàn)一篇，要求 不少于 12000 字符，并完成文獻(xiàn)的翻譯工作 ;(2) 寫出開題報告一份 ;(3) 機(jī)械加工工藝過程卡一份 ;(4) 機(jī)械加工工序卡一套 ;(5) 繪制夾具裝配圖和零件圖，圖紙工作量不少于 3 張 A0 圖紙;(6) 畢業(yè)設(shè)計說明書一份 , 文本質(zhì)量符合

13、規(guī)范。第二章 零件的工藝分析零件的結(jié)構(gòu)特點連桿是汽車發(fā)動機(jī)中的主要傳動部件之一， 它在柴油機(jī)中， 把作用于活塞頂 面的膨脹的壓力傳遞給曲軸， 又受曲軸的驅(qū)動而帶動活塞壓縮氣缸中的氣體。 連 桿在工作中承受著急劇變化的動載荷。 連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。 連桿 體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。為了減少磨損和便于維 修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有薄壁金屬軸瓦。 軸瓦有鋼質(zhì)的底， 底的內(nèi)表面澆有一層 耐磨巴氏合金軸瓦金屬。 在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片， 可以用來補(bǔ)償 軸瓦的磨損。 連桿小頭用活塞銷與活塞連接。 小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套， 以減少小 頭孔與活塞銷的磨損，同時便于在磨損

14、后進(jìn)行修理和更換。在發(fā)動機(jī)工作過程中， 連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用， 連 桿除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外， 還應(yīng)盡量減小連桿自身的質(zhì)量， 以減小慣性力 的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。 為了保 證發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均衡， 同一發(fā)動機(jī)中各連桿的質(zhì)量不能相差太大， 因此，在連桿部 件的大、小頭兩端設(shè)置了去不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱量后切除不平衡質(zhì)量。 連桿大、小頭兩端對稱分布在連桿中截面的兩側(cè)?？紤]到裝夾、安放、搬運(yùn)等要 求，連桿大、小頭的厚度相等 （ 基本尺寸相同 ） 。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔 （或 油槽） ，發(fā)動機(jī)工作時，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動，把氣缸體下部

15、的潤滑油飛濺到小 頭頂端的油孔內(nèi)，以潤滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動運(yùn)動副。連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來， 使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動變?yōu)榍幕?轉(zhuǎn)運(yùn)動，以輸出動力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機(jī)的性能，而工藝 的選擇又是直接影響精度的主要因素。 反映連桿精度的參數(shù)主要有 5 個：（1）連 桿大端中心面和小端中心面相對連桿桿身中心面的對稱度； （2）連桿大、 小頭孔 中心距尺寸精度；（3）連桿大、小頭孔平行度； （ 4）連桿大、小頭孔尺寸精度、 形狀精度；（5）連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。零件的技術(shù)要求連桿上需進(jìn)行機(jī)械加工的主要表面為： 大、小頭孔及其兩端面， 連桿體與連 桿蓋的結(jié)

16、合面及連桿螺栓定位孔等。連桿總成的主要技術(shù)要求（圖1-1 ）如下。圖 2 1 連桿總成圖為了使大頭孔與軸瓦及曲軸、 小頭孔與活塞銷能密切配合， 減少沖擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級為IT6，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于卩m大頭孔 的圓柱度公差為mm小頭孔公差等級為IT8，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于卩m小 頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為 mm素線平行度公差為100 mm兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會使活塞在汽缸中傾斜， 從而造成 汽缸壁磨損不均勻， 同時使曲軸的連桿軸頸產(chǎn)生邊緣磨損， 所以兩孔軸心線在連 桿軸線方向的平行度公差較??； 而兩孔軸心線在垂直于連桿軸線方向的平行度誤 差對不均勻磨損

17、影響較小， 因而其公差值較大。 兩孔軸心線在連桿的軸線方向的 平行度在100 mn長度上公差為mm在垂直與連桿軸心線方向的平行度在 100 mm 長度上公差為 mm。大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比， 即影響到發(fā)動機(jī)的效率， 所以規(guī)定 了比較高的要求： 190 mm。連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度， 影響到軸瓦的安裝和磨損， 甚 至引起燒傷；所以對它也提出了一定的要求：規(guī)定其垂直度公差等級應(yīng)不低于 IT9 （大頭孔兩端面對大頭孔的軸心線的垂直度在100 mm長度上公差為mm）。連桿大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同， 但從技術(shù)要求是不同的， 大 頭兩端面的尺寸公差等級為IT9 ,表

18、面粗糙度Ra不大于卩m,小頭兩端面的尺寸 公差等級為IT12，表面粗糙度Ra不大于卩m這是因為連桿大頭兩端面與曲軸 連桿軸頸兩軸肩端面間有配合要求， 而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內(nèi)檔之間沒 有配合要求。連桿大頭端面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面間距離尺 寸的公差帶中，這給連桿的加工帶來許多方便。在前面已經(jīng)說過， 連桿在工作過程中受到急劇的動載荷的作用。 這一動載荷 又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個螺栓及螺母上。 因此除了對螺栓及螺母要提出高 的技術(shù)要求外，對于安裝這兩個動力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。規(guī)定： 螺栓孔按IT8級公差等級和表面粗糙度 Ra應(yīng)不大于卩m加工；兩螺栓孔在大頭 孔

19、剖分面的對稱度公差為 mm。在連桿受動載荷時， 接合面的歪斜使連桿蓋及連桿體沿著剖分面產(chǎn)生相對錯位，影響到曲軸的連桿軸頸和軸瓦結(jié)合不良， 從而產(chǎn)生不均勻磨損。 結(jié)合面的平 行度將影響到連桿體、 連桿蓋和墊片貼合的緊密程度， 因而也影響到螺栓的受力 情況和曲軸、軸瓦的磨損。對于本連桿，要求結(jié)合面的平面度的公差為mm。第三章 工藝規(guī)程設(shè)計確定毛坯的制造形式連桿在工作中承受多向交變載荷的作用， 要求具有很高的強(qiáng)度， 為了使發(fā)動 機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，連桿的材料大多數(shù)采用具有高強(qiáng)度的精選45號中碳鋼， 40Cr 等并經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理以改善切削性能和提 4 高抗沖擊能力，硬度要求用 45 號鋼的為 217293HB用

20、40Cr的為223280HB近年來也有采用球墨鑄鐵的，粉末冶金零 件的尺寸精度高，材料損耗少，成本低。隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應(yīng)用， 使粉末冶金件的密度和強(qiáng)度大為提高。 因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一 個很有發(fā)展前途的制造方法。連桿毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可 鍛性）及零件對材料的組織性能要求， 零件的形狀及其外形尺寸， 毛坯車間現(xiàn)有 生產(chǎn)條件及采用先進(jìn)的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法。 根據(jù)生產(chǎn) 綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)， 連桿多用模鍛制造毛坯。 連桿模鍛形式有兩種， 一種是體和蓋 分開鍛造， 另一種是將體和蓋鍛成體。 整體鍛造的毛坯， 需要在以后

21、的機(jī)械加 工過程中將其切開， 為保證切開后粗鏜孔余量的均勻， 最好將整體連桿大頭孔鍛 成橢圓形。 相對于分體鍛造而言， 整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動力大和金屬纖維 被切斷等問題， 但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、 鍛造工時少、 模具 少等優(yōu)點，故用得越來越多，成為連桿毛坯的一種主要形式?？傊?，毛坯的種類 和制造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。本設(shè)計材料用 45 號 鋼，調(diào)質(zhì)處理，加工方法為體和蓋鍛成體的模鍛?；娴倪x擇在連桿機(jī)械加工工藝過程中， 大部分工序選用連桿的一個指定的端面和小頭 孔作為主要基面， 并用大頭處指定一側(cè)的外表面作為另一基面。 這是由于： 端面 的面積大，

22、定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、小頭孔的中心距。這樣 就使各工序中的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。具體的辦法是，如圖（ 1 5）所示：在安裝工件時，注意將成套編號標(biāo)記的一面不圖 3-1 連桿的定位方向 與夾具的定位元件接觸（在設(shè)計夾具時亦作相應(yīng)的考慮） 。在精鏜小頭孔（及精 鏜小頭襯套孔）時，也用小頭孔（及襯套孔）作為基面，這時將定位銷做成活動 的稱“假銷”。當(dāng)連桿用小頭孔（及襯套孔）定位夾緊后，再從小頭孔中抽出假 銷進(jìn)行加工。為了不斷改善基面的精度， 基面的加工與主要表面的加工要適當(dāng)配合： 即在 粗加工大、小頭孔前，粗磨端面，在精鏜大、小頭孔前，精磨端面。由于用小頭孔和大頭孔外側(cè)面作基面，所以這些表面的加工安排得比較早。 在小頭孔作為定位基面前的加工工序是鉆孔、 擴(kuò)孔和鉸孔， 這些工序?qū)τ阢q后的 孔與端面的垂直度不易保證，有時會影響到后續(xù)工序的加工精度。在第一道工序中，工件的各個表面都是毛坯表面， 定位和夾緊的條件都較差， 而加工余量和切削力都較大， 如果再遇上工件本身的剛性差， 則對加工精度會有 很大影響。 因此