汽車發(fā)動機連桿的加工工藝及夾具設(shè)計

1、摘要機械制造業(yè)的發(fā)展日新月異，加之市場競爭越來越激烈， 在這種趨勢中和發(fā)展的大環(huán)境下，企業(yè)若想要生存發(fā)展，就必須在原有的技術(shù)上不斷地改進生產(chǎn)工藝，力求利益的最大化。那么如何去合理的安排生產(chǎn)工藝路線就顯得尤為重要，也是降低成本和提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。其次，夾具的使用也是提高生產(chǎn)效率的有效途徑，傳統(tǒng)的手工裝夾不僅增大了工人的勞動強度，更重要的是生產(chǎn)效率更是大大降低。本文主要論述了連桿，作為柴油機的主要傳動件之一，它的加工工藝及夾具設(shè)計。連桿在各種精度要求上都比較高，比如尺寸精度、形狀精度以及位置精度；但是連桿的剛性不是很好，很可能會發(fā)生變形。因此在實施工藝的整個過程中，就需要我們把各主要表面的粗加工

2、工序和精加工工序分開進行。逐漸減少加工余量、切削力及內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的作用，并在加工后修正變形，最后就能達到零件在一定程度上的技術(shù)要求。關(guān)鍵詞：連桿；加工工藝；夾具設(shè)計；加工余量；切削力；內(nèi)應(yīng)力1汽車連桿的加工工藝1.1連桿的結(jié)構(gòu)特點連桿位于柴油機中，是汽車發(fā)動機中的主要傳動部件之一。它可以把壓力傳遞給曲軸，而這種壓力正是作用于活塞頂面的膨脹的壓力；同時連桿可以帶動活塞壓縮氣缸中的氣體，這是由于受到曲軸的驅(qū)動。在實際工作中，連桿承受著劇烈變化的動載荷。連桿體和連桿蓋兩部分組成連桿。連桿的連桿體及連桿蓋上的大頭孔使用螺栓和螺母與曲軸固定在一起。為方便維修和減少連桿的磨損，裝有一個薄壁金屬軸瓦在連桿的大

3、頭孔內(nèi)。軸瓦有鋼質(zhì)的底，有一層金屬澆于其底的內(nèi)表面，即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可以用來補償軸瓦的磨損墊片，用活塞銷與活塞來連接連桿小頭。為了減少小頭孔與活塞銷的磨損，青銅襯套被壓入小頭孔內(nèi)，同時也更加方便在磨損后進行必要的修理和更換。連桿在發(fā)動機工作過程中不僅受膨脹氣體交變壓力的作用，還受到慣性力的作用，因此除應(yīng)具有足夠的強度和剛度外，為減小慣性力的作用，還應(yīng)盡可能的減少連桿自身的質(zhì)量。連桿桿身一般都采用工字型截面形狀，即從大頭到小頭逐漸變小。為了防止發(fā)動機運轉(zhuǎn)不均衡，在同一發(fā)動機中各連桿的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)相差無幾，因此，在連桿部件的大頭和小頭兩端放置了除去不平衡質(zhì)量的凸塊

4、，以便于那些不平衡質(zhì)量在稱量之后能夠被切除。連桿中截面的兩側(cè)對稱分布著連桿大、小頭兩端。連桿大頭和小頭的厚度的基本尺寸相同是由于考慮到裝夾、安放、搬運等要求。在連桿小頭的最上端設(shè)有油孔或油槽。在發(fā)動機工作時，氣缸體下部的潤滑油在曲軸的高速轉(zhuǎn)動下濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，用來潤滑位于連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動運動副。連桿起到使活塞和曲軸聯(lián)接起來的作用，可以讓活塞的往復(fù)直線運動變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運動，以輸出動力。因此，柴油機的性能將受到連桿的加工精度的直接影響，而工藝的選擇又直接影響到精度。主要有5個反映連桿精度的參數(shù)：（1）連桿大端中心面和小端中心面相對于桿身中心面的對稱度；（2）連桿大頭孔和小頭孔

5、中心距的尺寸精度；（3）連桿大頭孔和小頭孔平行度；（4）連桿大頭孔和小頭孔的尺寸精度和形狀精度；（5）連桿大頭螺栓孔和接合面的垂直度。1.2連桿的主要技術(shù)要求連桿上需要進行機械加工的表面主要是：大頭孔的兩個端面、小頭孔的兩個端面，連桿體和連桿蓋的結(jié)合面以及連桿螺栓定位孔等。連桿總成在技術(shù)上的主要要求（圖1-1）如下。連桿總成圖（11）1.2.1大頭孔和小頭孔的尺寸精度以及形狀精度為了使大頭孔與活塞銷能基本配合，同時與軸瓦及曲軸、小頭孔也能夠密切配合并減少沖擊所帶來的不良影響并方便傳遞熱量，大頭孔表面粗糙度Ra應(yīng)小于等于0.4m，公差等級為IT6，圓柱度公差為0.012mm；小頭孔表面粗糙度Ra

6、應(yīng)小于等于3.2m，公差等級為IT8，。小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為0.0025mm，素線平行度公差為0.0004mm。1.2.2大頭孔和小頭孔的軸心線在兩個垂直方向上的平行度活塞在汽缸中傾斜是大頭孔和小頭孔的軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差造成的，從而進一步造成汽缸壁磨損不均勻，同時使曲軸的連桿軸頸發(fā)生邊緣磨損，因而大頭孔和小頭孔的軸心線在連桿軸線方向上的平行度公差較?。欢趯Σ痪鶆蚰p的影響上，兩孔軸心線在垂直于連桿軸線方向上的平行度誤差是較小的，所以其公差值較大。大頭孔和小頭孔的軸心線在連桿的軸線方向上的平行度在100mm長度上的公差為0.04mm；在垂直于連桿軸心線方向上的平行度在1

7、00mm長度上的公差為0.06mm。1.2.3大、小頭孔中心距汽缸的壓縮比受到大小頭孔的中心距影響，即受到發(fā)動機的效率的影響，所以規(guī)定的要求也比較高：190±0.05mm。1.2.4連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度軸瓦的安裝和磨損受到連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度的影響，這個垂直度甚至能夠引起燒傷；所以對它提出了要求：規(guī)定它的垂直度公差等級應(yīng)高于或等于IT9（大頭孔兩端面對大頭孔的軸心線的垂直度在100mm長度上公差為0.08mm）。1.2.5大頭孔和小頭孔兩端面的技術(shù)要求連桿大頭孔和小頭孔兩端面間相隔距離的基本尺寸相同，但從技術(shù)要求角度來看是不同的，大頭孔兩端面的尺寸

8、公差等級是IT9，表面粗糙度Ra小于等于0.8m,小頭孔兩端面的尺寸公差等是為IT12，表面粗糙度Ra小于等于6.3m。這是由于連桿大頭孔兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端面之間有配合要求，而連桿小頭孔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。1.2.6螺栓孔的技術(shù)要求在前面已經(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

9、糙度Ra應(yīng)不大于6.3m加工；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對稱度公差為0.25mm。1.2.7有關(guān)結(jié)合面的技術(shù)要求在連桿受動載荷時，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0.025mm。1.3連桿的材料和毛坯連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強度。因此，連桿材料一般采用高強度碳鋼和合金鋼；如45鋼、55鋼、40Cr、40CrMnB等。近年來也有采用球墨鑄鐵的，粉末冶金零件的

10、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，需要在以后的機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

11、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鞯姆N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。圖（1-2）連桿輥鍛示意圖 目前我國有些生產(chǎn)連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。圖（1-2）為連桿輥鍛示意圖毛坯加熱后，通過上鍛輥模具2和下鍛輥模具4的型槽，毛壞產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需要的形狀。用輥鍛法生產(chǎn)的連桿鍛件，在表面質(zhì)量、內(nèi)部金屬組織、金屬纖維方向以及機械強度等方面都可達到模鍛水平，并且設(shè)備簡單，勞動條件好，生產(chǎn)率較高，便于實現(xiàn)機械化、自動化，適于在大

12、批大量生產(chǎn)中應(yīng)用。輥鍛需經(jīng)多次逐漸成形。圖(1-3)、圖(1-4)給出了連桿的鍛造工藝過程，將棒料在爐中加熱至11401200C0，先在輥鍛機上通過四個型槽進行輥鍛制坯見圖(1-3)，然后在鍛壓機上進行預(yù)鍛和終鍛，再在壓床上沖連桿大頭孔并切除飛邊見圖(1-4)。鍛好后的連桿毛坯需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，使之得到細致均勻的回火索氏體組織，以改善性能，減少毛坯內(nèi)應(yīng)力。為了提高毛坯精度，連桿的毛坯尚需進行熱校正。連桿必須經(jīng)過外觀缺陷、內(nèi)部探傷、毛坯尺寸及質(zhì)量等的全面檢查，方能進入機械加工生產(chǎn)線。1.4連桿的機械加工工藝過程由上述技術(shù)條件的分析可知，連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，但是連桿的剛性

13、比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給連桿的機械加工帶來了很多困難，必須充分的重視。連桿機械加工工藝過程如下表(11)所示：工序工序名稱工序內(nèi)容工藝裝備1銑銑連桿大、小頭兩平面,每面留磨量0.5mmX52K2粗磨以一大平面定位，磨另一大平面，保證中心線對稱，無標(biāo)記面稱基面。（下同）M73503鉆與基面定位，鉆、擴、鉸小頭孔Z30804銑以基面及大、小頭孔定位，裝夾工件銑尺寸mm兩側(cè)面，保證對稱（此平面為工藝用基準(zhǔn)面）X62W組合機床或?qū)Ｓ霉ぱb5擴以基面定位，以小頭孔定位，擴大頭孔為60mmZ30806銑以基面及大、小頭孔定位，裝夾工件，切開工件，編號桿身及上蓋分別打標(biāo)記。X62W組合機床或?qū)Ｓ霉ぱb鋸片銑

14、刀厚2mm7銑以基面和一側(cè)面定位裝夾工件，銑連桿體和蓋結(jié)合面，保直徑方向測量深度為27.5mmX62組合夾具或?qū)Ｓ霉ぱb8磨以基面和一側(cè)面定位裝夾工件，磨連桿體和蓋的結(jié)合面M73509銑以基面及結(jié)合面定位裝夾工件，銑連桿體和蓋mm8mm斜槽X62組合夾具或?qū)Ｓ霉ぱb10锪以基面、結(jié)合面和一側(cè)面定位，裝夾工件，锪兩螺栓座面mm,R11mm,保證尺寸mmX62W11鉆鉆210mm螺栓孔Z305012擴先擴212mm螺栓孔，再擴213mm深19mm螺栓孔并倒角Z305013鉸鉸212.2mm螺栓孔Z305014鉗用專用螺釘，將連桿體和連桿蓋裝成連桿組件，其扭力矩為100120N.m15鏜粗鏜大頭孔T68

15、16倒角大頭孔兩端倒角X62W17磨精磨大小頭兩端面，保證大端面厚度為mmM713018鏜以基面、一側(cè)面定位，半精鏜大頭孔，精鏜小頭孔至圖紙尺寸，中心距為mm可調(diào)雙軸鏜19鏜精鏜大頭孔至尺寸T211520稱重稱量不平衡質(zhì)量彈簧稱21鉗按規(guī)定值去重量22鉆鉆連桿體小頭油孔6.5mm,10mmZ302523壓銅套雙面氣動壓床24擠壓銅套孔壓床25倒角小頭孔兩端倒角Z305026鏜半精鏜、精鏜小頭銅套孔T211527珩磨珩磨大頭孔珩磨機床28檢檢查各部尺寸及精度29探傷無損探傷及檢驗硬度30入庫連桿的主要加工表面為大、小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體和蓋的結(jié)合面及連桿螺栓孔定位面，次要加工表

16、面為軸瓦鎖口槽、油孔、大頭兩側(cè)面及體和蓋上的螺栓座面等。連桿的機械加工路線是圍繞著主要表面的加工來安排的。連桿的加工路線按連桿的分合可分為三個階段：第一階段為連桿體和蓋切開之前的加工；第二階段為連桿體和蓋切開后的加工；第三階段為連桿體和蓋合裝后的加工。第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準(zhǔn)備精基準(zhǔn)（端面、小頭孔和大頭外側(cè)面）；第二階段主要是加工除精基準(zhǔn)以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工，為合裝做準(zhǔn)備的螺栓孔和結(jié)合面的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第三階段則主要是最終保證連桿各項技術(shù)要求的加工，包括連桿合裝后大頭孔的半精加工和端面的精加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前后來分，合裝之前的工藝

17、路線屬主要表面的粗加工階段，合裝之后的工藝路線則為主要表面的半精加工、精加工階段。1.5連桿的機械加工工藝過程分析1.5.1工藝過程的安排在連桿加工中有兩個主要因素影響加工精度：（1）連桿本身的剛度比較低，在外力（切削力、夾緊力）的作用下容易變形。（2）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削時將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力，并引起內(nèi)應(yīng)力重新分布。因此，在安排工藝進程時，就要把各主要表面的粗、精加工工序分開，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在后面。這是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夾緊力必然大，加工后容易產(chǎn)生變形。粗、精加工分開后，粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精加工中修正；半精加工中

18、產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應(yīng)力的作用，逐步修正加工后的變形，就能最后達到零件的技術(shù)條件。各主要表面的工序安排如下：（1）兩端面：粗銑、精銑、粗磨、精磨（2）小頭孔：鉆孔、擴孔、鉸孔、精鏜、壓入襯套后再精鏜（3）大頭孔：擴孔、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜、珩磨一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過程的中間或后面。1.5.2定位基準(zhǔn)的選擇在連桿機械加工工藝過程中，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，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

19、位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。具體的辦法是，如圖（15）所示：在安裝工件時，注意將成套編號標(biāo)記的一面不與夾具的定位元件接觸（在設(shè)計夾具時亦作圖（1-5）連桿的定位方向相應(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、擴孔和鉸孔，這些

20、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，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對于整個工藝過程的加工精度常有深遠的影響。連桿的加工就是如此，在連桿加工工藝路線中，在精加工主要表面開始前，先粗銑兩個端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此，粗銑就是關(guān)鍵工序。在粗銑中工件如何定位呢？一個方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，粗銑一個端面后，翻身以銑好的面定位，銑另一個毛坯面。但是由于毛坯面不平整，連桿的剛性差，定位

21、夾緊時工件可能變形，粗銑后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢復(fù)變形，影響后續(xù)工序的定位精度。另一方面是以連桿的大頭外形及連桿身的對稱面定位。這種定位方法使工件在夾緊時的變形較小，同時可以銑工件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度較好的平面。同時，由于是以對稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。1.5.3確定合理的夾緊方法既然連桿是一個剛性比較差的工件，就應(yīng)該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形，以影響加工精度。在加工連桿的夾具中，可以看出設(shè)計人員注意了夾緊力的作用方向和著力點的選擇。在粗銑兩端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾緊力

22、的作用方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，既使有一些變形，亦產(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會影響端面的平面度。夾緊力通過工件直接作用在定位元件上，可避免工件產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。在加工大小頭孔工序中，主要夾緊力垂直作用于大頭端面上，并由定位元件承受，以保證所加工孔的圓度。在精鏜大小頭孔時，只以大平面（基面）定位，并且只夾緊大頭這一端。小頭一端以假銷定位后，用螺釘在另一側(cè)面夾緊。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形。1.5.4連桿兩端面的加工采用粗銑、精銑、粗磨、精磨四道工序，并將精磨工序安排在精加工大、小頭孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度。粗磨在轉(zhuǎn)盤磨床上，使

23、用砂瓦拼成的砂輪端面磨削。這種方法的生產(chǎn)率較高。精磨在M7130型平面磨床上用砂輪的周邊磨削，這種辦法的生產(chǎn)率低一些，但精度較高。1.5.5連桿大、小頭孔的加工連桿大、小頭孔的加工是連桿機械加工的重要工序，它的加工精度對連桿質(zhì)量有較大的影響。小頭孔是定位基面，在用作定位基面之前，它經(jīng)過了鉆、擴、鉸三道工序。鉆時以小頭孔外形定位，這樣可以保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差較小。小頭孔在鉆、擴、鉸后，在金剛鏜床上與大頭孔同時精鏜，達到IT6級公差等級，然后壓入襯套，再以襯套內(nèi)孔定位精鏜大頭孔。由于襯套的內(nèi)孔與外圓存在同軸度誤差，這種定位方法有可能使精鏜后的襯套孔與大頭孔的中心距超差。大頭孔經(jīng)過擴、粗

24、鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜和珩磨達到IT6級公差等級。表面粗糙度Ra為0.4m，大頭孔的加工方法是在銑開工序后，將連桿與連桿體組合在一起，然后進行精鏜大頭孔的工序。這樣，在銑開以后可能產(chǎn)生的變形，可以在最后精鏜工序中得到修正，以保證孔的形狀精度。1.5.6連桿螺栓孔的加工連桿的螺栓孔經(jīng)過鉆、擴、鉸工序。加工時以大頭端面、小頭孔及大頭一側(cè)面定位。為了使兩螺栓孔在兩個互相垂直方向平行度保持在公差范圍內(nèi)，在擴和鉸兩個工步中用上下雙導(dǎo)向套導(dǎo)向。從而達到所需要的技術(shù)要求。粗銑螺栓孔端面采用工件翻身的方法，這樣銑夾具沒有活動部分，能保證承受較大的銑削力。精銑時，為了保證螺栓孔的兩個端面與連桿大頭端面垂直，使

25、用兩工位夾具。連桿在夾具的工位上銑完一個螺栓孔的兩端面后，夾具上的定位板帶著工件旋轉(zhuǎn)1800，銑另一個螺栓孔的兩端面。這樣，螺栓孔兩端面與大頭孔端面的垂直度就由夾具保證。1.5.7連桿體與連桿蓋的銑開工序剖分面（亦稱結(jié)合面）的尺寸精度和位置精度由夾具本身的制造精度及對刀精度來保證。為了保證銑開后的剖分面的平面度不超過規(guī)定的公差0.03mm，并且剖分面與大頭孔端面保證一定的垂直度，除夾具本身要保證精度外，鋸片的安裝精度的影響也很大。如果鋸片的端面圓跳動不超過0.02mm,則銑開的剖分面能達到圖紙的要求，否則可能超差。但剖分面本身的平面度、粗糙度對連桿蓋、連桿體裝配后的結(jié)合強度有較大的影響。因此，

26、在剖分面銑開以后再經(jīng)過磨削加工。1.5.8大頭側(cè)面的加工以基面及小頭孔定位，它用一個圓銷（小頭孔）。裝夾工件銑兩側(cè)面至尺寸，保證對稱（此對稱平面為工藝用基準(zhǔn)面）。1.6連桿加工工藝設(shè)計應(yīng)考慮的問題1.6.1工序安排連桿加工工序安排應(yīng)注意兩個影響精度的因素：（1）連桿的剛度比較低，在外力作用下容易變形；（2）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削時會產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力。因此在連桿加工工藝中，各主要表面的粗精加工工序一定要分開。1.6.2定位基準(zhǔn)精基準(zhǔn)：以桿身對稱面定位，便于保證對稱度的要求，而且采用雙面銑，可使部分切削力抵消。統(tǒng)一精基準(zhǔn)：以大小頭端面，小頭孔、大頭孔一側(cè)面定位。因為端面的面積大，定

27、位穩(wěn)定可靠；用小頭孔定位可直接控制大小頭孔的中心距。1.6.3夾具使用應(yīng)具備適應(yīng)“一面一孔一凸臺”的統(tǒng)一精基準(zhǔn)。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準(zhǔn)”情況，這時小頭定位銷應(yīng)做成活動的，當(dāng)連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進行加工。保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時，夾具可考慮重復(fù)定位情況，如采用夾具限制7個自由度（其是長圓柱銷限制4個，長菱形銷限制2個）。長銷定位目的就在于保證垂直度。但由于重復(fù)定位裝御有困難，因此要求夾具制造精度較高，且采取一定措施，一方面長圓柱銷削去一邊，另一方面設(shè)計頂出工件的裝置。1.7切削用量的選擇原則正確地選擇切削用量，對提高切削效率，保證必要的刀

28、具耐用度和經(jīng)濟性，保證加工質(zhì)量，具有重要的作用。1.7.1粗加工時切削用量的選擇原則粗加工時加工精度與表面粗糙度要求不高,毛坯余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時，要盡可能保證較高的單位時間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。金屬切除率可以用下式計算：ZwV.f.ap.1000 （1-1） 式中：Zw單位時間內(nèi)的金屬切除量（mm3/s）V切削速度（m/s）f進給量（mm/r）ap切削深度（mm）提高切削速度、增大進給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進給量，影響最小的是切削深度。所以粗加工切削用

29、量的選擇原則是：首先考慮選擇一個盡可能大的吃刀深度ap,其次選擇一個較大的進給量度f，最后確定一個合適的切削速度V.選用較大的ap和f以后，刀具耐用度t顯然也會下降，但要比V對t的影響小得多，只要稍微降低一下V便可以使t回升到規(guī)定的合理數(shù)值，因此，能使V、f、ap的乘積較大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大ap可使走刀次數(shù)減少，增大f又有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的。1）切削深度的選擇：粗加工時切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應(yīng)當(dāng)

30、盡量將粗加工余量一次切除。只有當(dāng)總加工余量太大，一次切不完時，才考慮分幾次走刀。2）進給量的選擇：粗加工時限制進給量提高的因素主要是切削力。因此，進給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強度來確定。選擇進給量時應(yīng)考慮到機床進給機構(gòu)的強度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強度好的情況下，可選用大一些的進給量；在剛性和強度較差的情況下，應(yīng)適當(dāng)減小進給量。3）切削速度的選擇：粗加工時，切削速度主要受刀具耐用度和機床功率的限制。切削深度、進給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時必須考慮到機床的許用功率。如超過了機床的許用功率，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。1.7.2精加工時切削用量的

31、選擇原則精加工時加工精度和表面質(zhì)量要求較高，加工余量要小且均勻。因此，選擇精加工的切削用量時應(yīng)先考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率。1）切削深度的選擇：精加工時的切削深度應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定。通常希望精加工余量不要留得太大，否則，當(dāng)吃刀深度較大時，切削力增加較顯著，影響加工質(zhì)量。2）進給量的選擇：精加工時限制進給量提高的主要因素是表面粗糙度。進給量增大時，雖有利于斷屑，但殘留面積高度增大，切削力上升，表面質(zhì)量下降。3）切削速度的選擇：切削速度提高時，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。只

32、有當(dāng)切削速度受到工藝條件限制而不能提高時，才選用低速，以避開積屑瘤產(chǎn)生的范圍。由此可見，精加工時選用較小的吃刀深度ap和進給量f，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時滿足生產(chǎn)率的要求。1.8確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差1.8.1確定加工余量用查表法確定機械加工余量：（根據(jù)機械加工工藝手冊第一卷表3.225表3.226表3.227）（1）、平面加工的工序余量（mm）單面加工方法單面余量經(jīng)濟精度工序尺寸表面粗糙度毛坯4312.5粗銑1.5IT12()40()12.5精銑0.6IT10()38.8()3.2粗磨0.3IT8()38.2(

33、)1.6精磨0.1IT7()38()0.8則連桿兩端面總的加工余量為：A總= （1-2）=（A粗銑+A精銑+A粗磨+A精磨）2=（1.5+0.6+0.3+0.1）2=mm（2）、連桿鑄造出來的總的厚度為H=38+=mm1.8.2確定工序尺寸及其公差（根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程表229表234）1）、大頭孔各工序尺寸及其公差（鑄造出來的大頭孔為55mm）工序名稱工序基本余量工序經(jīng)濟精度工序尺寸最小極限尺寸表面粗糙度珩磨0.0865.565.50.4精鏜0.465.465.40.8半精鏜165651.6二次粗鏜264646.3一次粗鏜2626212.5擴孔560592）、小頭孔各工序尺寸

34、及其公差（根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程表229表230）工序名稱工序基本余量工序經(jīng)濟精度工序尺寸最小極限尺寸表面粗糙度精鏜0.21.6鉸0.26.4擴912.5鉆鉆至12.51.9計算工藝尺寸鏈1.9.1連桿蓋的卡瓦槽的計算增環(huán)為：；減環(huán)為：；封閉環(huán)為：1）、極限尺寸為： (1-3) =30.20-4.95=25.25mm (1-4)=29.8-5.1=24.7mm2）、的上、下偏差為: (1-5)=0.20-(-0.05)=0.25(mm) (1-6)=-0.20-0.10=-0.30(mm)3）、的公差為: (1-7)=0.25-（0.30）=0.55mm4）、的基本尺寸為:= (

35、1-8) =30-5=25mm5）、的最終工序尺寸為:=mm1.9.2連桿體的卡瓦槽的計算增環(huán)為：；減環(huán)為：；封閉環(huán)為：1）、極限尺寸為： (1-9)=13.30-4.95=8.35mm (1-10)=12.9-5.1=7.8mm2）、的上、下偏差為: (1-11)=0.30-(-0.05)=0.35mm (1-12)=-0.10-0.10=-0.20mm3）、的公差為: （1-13）=0.35-(-0.20)=0.55mm4）、的基本尺寸為:= （1-14）=13-5=8mm5）、的最終工序尺寸為:=m1.10工時定額的計算1.10.1銑連桿大小頭平面選用X52K機床根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊

36、表2.481選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D=100mm切削速度Vf=2.47m/s切削寬度ae=60mm銑刀齒數(shù)Z=6切削深度ap=3mm則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=475r/min根據(jù)表3.131按機床選取n=500/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=2.67m/s銑削工時為：按表2.510L=3mmL1=+1.5=50mmL2=3mm基本時間tj=L/fmz=(3+50+3)/(500×0.18×6)=0.11min按表2.546輔助時間ta=0.4×0.45=0.18min1.10.2粗磨大小頭平面選用M7350磨床根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表

37、2.4170選取數(shù)據(jù)砂輪直徑D=40mm磨削速度V=0.33m/s切削深度ap=0.3mmfr0=0.033mm/rZ=8則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=158.8r/min根據(jù)表3.148按機床選取n=100r/min則實際磨削速度V=Dn/（1000×60）=0.20m/s磨削工時為：按表2.511基本時間tj=zbk/nfr0z=(0.3×1)/(100×0.033×8)=0.01min按表3.140輔助時間ta=0.21min1.10.3加工小頭孔(1)鉆小頭孔選用鉆床Z3080根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.438(41)選取數(shù)據(jù)鉆頭直徑D=20m

38、m切削速度V=0.99mm切削深度ap=10mm進給量f=0.12mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=945r/min根據(jù)表3.130按機床選取n=1000r/min則實際鉆削速度V=Dn/（1000×60）=1.04m/s鉆削工時為：按表2.57L=10mmL1=1.5mmL2=2.5mm基本時間tj=L/fn=(10+1.5+2.5)/(0.12×1000)=0.12min按表2.541輔助時間ta=0.5min按表2.542其他時間tq=0.2min(2)擴小頭孔選用鉆床Z3080根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.453選取數(shù)據(jù)擴刀直徑D=30mm切削速度V=0.32m

39、/s切削深度ap=1.5mm進給量f=0.8mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=203r/min根據(jù)表3.130按機床選取n=250r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.39m/s擴削工時為：按表2.57L=10mmL1=3mm基本時間tj=L/fn=(10+3)/(0.8×250)=0.07min按表2.541輔助時間ta=0.25min(3)鉸小頭孔選用鉆床Z3080根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.481選取數(shù)據(jù)鉸刀直徑D=30mm切削速度V=0.22m/s切削深度ap=0.10mm進給量f=0.8mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=140r/mi

40、n根據(jù)表3.131按機床選取n=200r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.32m/s鉸削工時為：按表2.57L=10mmL1=0L2=3mm基本時間tj=L/fn=(10+3)/(0.8×200)=0.09min按表2.541輔助時間ta=0.25min1.10.4銑大頭兩側(cè)面選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.477(88)選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D=20mm切削速度V=0.64m/s銑刀齒數(shù)Z=3切削深度ap=4mmaf=0.10mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=611r/min根據(jù)表3.174按機床選取n=750r/min則實際切削速度V=

41、Dn/（1000×60）=0.78m/s銑削工時為：按表2.510L=40mmL1=+1.5=8.5mmL2=2.5mm基本時間tj=L/fmz=(40+8.5+2.5)/(750×0.10×3)=0.23min按表2.546輔助時間ta=0.4×0.45=0.18min1.10.5、擴大頭孔選用鉆床床Z3080刀具:擴孔鉆根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.454選取數(shù)據(jù)擴孔鉆直徑D=60mm切削速度V=1.29m/s進給量f=0.50mm/r切削深度ap=3.0mm走刀次數(shù)I=1則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=410r/min根據(jù)表3.141按機床選取n=4

42、00r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=1.256m/s擴削工時為：按表2.57L=40mmL1=3mmL2=3mm基本時間:1.10.6銑開連桿體和蓋選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.479(90)選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D=63mm切削速度V=0.34m/s切削寬度ae=3mm銑刀齒數(shù)Z=24切削深度ap=2mmaf=0.015mm/rd=40mm則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=103r/min根據(jù)表3.174按機床選取n=750r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=2.47m/s銑削工時為：按表2.510L=17mmL1=-+2=6

43、mmL2=2mm基本時間tj=Li/FM=(17+6+2)/(148)=0.17min按表2.546輔助時間ta=0.4×0.45=0.18min1.10.7加工連桿體(1)粗銑連桿體結(jié)合面選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.474（84）選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D=75mm切削速度V=0.35m/s切削寬度ae=0.5mm銑刀齒數(shù)Z=8切削深度ap=2mmaf=0.12mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=89r/min根據(jù)表3.174按機床選取n=750r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=2.94m/s銑削工時為：按表2.510L=38mmL1=+1

44、.5=7.5mmL2=2.5mm基本時間tj=L/fnz=(38+7.5+2.5)/(2.96×60×8)=0.03min按表2.546輔助時間ta=0.4×0.45=0.18min(2)精銑連桿體結(jié)合面選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.484選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D=75mm切削速度V=0.42m/s銑刀齒數(shù)Z=8切削深度ap=2mmaf=0.7mm/r切削寬度ae=0.5mm則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=107r/min根據(jù)表3.174按機床選取n=750r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=2.94m/s銑削工時為：按表2.5

45、10L=38mmL1=+1.5=7.5mmL2=2.5mm基本時間tj=L/fmz=(38+7.5+2.5)/(2.96×60×8)=0.03min按表2.546輔助時間ta=0.4×0.45=0.18min(3)粗锪連桿兩螺栓底面選用鉆床Z3025根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.467選取數(shù)據(jù)锪刀直徑D=28mm切削速度V=0.2m/s锪刀齒數(shù)Z=6切削深度ap=3mm進給量f=0.10mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=50.9r/min根據(jù)表3.130按機床選取n=750r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=2.94m/s锪削工時為

46、：按表2.57L=28mmL1=1.5mm基本時間tj=L/fn=(28+1.5)/(0.10×750×8)=0.04min(4)銑軸瓦鎖口槽選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.490選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D=63mm切削速度V=0.31m/s銑刀齒數(shù)Z=24切削深度ap=2mm切削寬度ae=0.5mmaf=0.02mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=94r/min根據(jù)表3.174按機床選取n=100r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.33m/s銑削工時為：按表2.510L=5mmL1=0.5×63+1.5=33mmL2=1.

47、5mm基本時間tj=L/fmz=(5+33+1.5)/(100×24)=0.02min按表2.546輔助時間ta=0.4×0.45=0.18min(5)精銑螺栓座面選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.490選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D=63mm切削速度V=0.47m/s銑刀齒數(shù)Z=24切削深度ap=2mm切削寬度ae=5mmaf=0.015mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=142r/min根據(jù)表3.131按機床選取n=150r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.49m/s銑削工時為：按表2.510L=28mmL1=+1.5=19mmL2=3

48、mm基本時間tj=L/fmz=(28+19+3)/(150×24)=0.02min按表2.546輔助時間ta=0.4×0.45=0.18min(7)精磨結(jié)合面選用磨床M7130根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.4170選取數(shù)據(jù)砂輪直徑D=40mm切削速度V=0.330m/s切削深度ap=0.1mm進給量fr0=0.006mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=157r/min根據(jù)表3.148按機床選取n=100r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.20m/s磨削工時為：按表2.511基本時間tj=0.02min(=0.1k=1z=8)1.10.8銑、

49、磨連桿蓋結(jié)合面(1)粗銑連桿上蓋結(jié)合面選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.474（84）選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D=75mm切削速度V=0.35m/s切削寬度ae=3mm銑刀齒數(shù)Z=8af=0.12mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=89r/min根據(jù)表3.174按機床選取n=100r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.39m/s銑削工時為：按表2.510L=38mmL1=+1.5=16mmL2=2.5mm基本時間tj=L/fmz=(38+16+2.5)/(100×8)=0.07min按表2.546輔助時間ta=0.4×0.45=0.18m

50、in(2)精銑連桿上蓋結(jié)合面選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.484選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D=75mm切削速度V=0.42m/s切削寬度ae=0.5mm銑刀齒數(shù)Z=8進給量f=0.7mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=107r/min根據(jù)表3.174按機床選取n=110r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.43m/s銑削工時為：按表2.510L=38mmL1=+1.5=7.5mmL2=2.5mm基本時間tj=L/fmz=(38+7.5+2.5)/(110×8)=0.6min按表2.546輔助時間ta=0.4×0.45=0.18min(3

51、)粗銑螺母座面選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.488選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D=63mm切削速度V=0.34m/s銑刀齒數(shù)Z=24切削寬度ae=5mmaf=0.15mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=103r/min根據(jù)表3.174按機床選取n=100r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.39m/s銑削工時為：按表2.510L=28mmL1=+1.5=17.5mmL2=2.5mm基本時間tj=L/fmz=(28+17.5+2.5)/(100×24)=0.02min按表2.546輔助時間ta=0.4×0.45=0.18min(4)銑軸瓦鎖

52、口槽選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.490選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D=63mm切削速度V=0.31m/s銑刀齒數(shù)Z=24切削深度ap=2mm切削寬度ae=0.6mmaf=0.02mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=94r/min根據(jù)表3.174按機床選取n=100r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.33m/s銑削工時為：按表2.510L=5mmL1=0.5×63+1.5=33mmL2=1.5mm基本時間tj=L/fmz=(5+33+1.5)/(100×24)=0.02min按表2.546輔助時間ta=0.4×0.45=0.1

53、8min(5)精磨結(jié)合面選用磨床M7350根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.4170選取數(shù)據(jù)砂輪直徑D=40mm切削速度V=0.330m/s切削深度ap=0.1mm進給量fr0=0.006mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=157r/min根據(jù)表3.148按機床選取n=100r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.20m/s磨削工時為：按表2.511基本時間tj=0.02min(=0.1k=1z=8)1.10.9銑、鉆、鏜（連桿總成體）(1)精銑連桿蓋上兩螺母座面選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.490選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D=63mm切削速度V=0.47m/s

54、切削寬度ae=5mm銑刀齒數(shù)Z=24切削深度ap=2mmaf=0.015mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/D=142r/min根據(jù)表3.174按機床選取n=150r/min則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=0.49m/s銑削工時為：按表2.510L=28mmL1=+1.5=17.5mmL2=2.5mm基本時間tj=L/fmz=(28+17.5+2.5)/(150×24)=0.02min按表2.546輔助時間ta=0.4×0.45=0.18min（2）、從連桿上方鉆、擴、鉸螺栓孔a)鉆螺栓孔選用鉆床Z3025根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2.438（41）選取數(shù)據(jù)切削速度V=0.99m/s切削深