三孔連桿加工工藝及夾具設(shè)計(jì)

1、3.1 三孔連桿零件圖介紹 三孔連桿的零件圖如圖1所示。經(jīng)檢查之后，視圖足夠并正確，所需要的尺寸、公差、表面粗糙度、和技術(shù)要求全部齊全、合理，而且零件的表面質(zhì)量、表面精度和技術(shù)要求在現(xiàn)有的技術(shù)條件和生產(chǎn)條件下能夠達(dá)到。圖3-1 三孔連桿零件圖3.2 零件的工藝分析參考機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)中的零件的工藝分析方法，對(duì)三孔連桿的工藝進(jìn)行分析(1)銑平面后，立即確定大頭孔平面為以下各序加工的主基準(zhǔn)面，這樣可確保加工質(zhì)量的穩(wěn)定。(2)銑平面時(shí)，應(yīng)保證小頭孔及耳部孔平面厚度與大頭孔平面厚度的對(duì)稱性。(3)由于連桿三個(gè)孔平面厚度不一致，因此，加工中要注意合理布置輔助支承及應(yīng)用。(4)連桿平面加工也可以分為粗、精

2、兩序，這樣可更好的保證三個(gè)平面相互位置及尺寸精度。(5)粗、精鏜三孔也可改用專用工裝或組合夾具裝夾。(6)當(dāng)加工連桿尺寸較小時(shí)，粗、精加工三孔也可采用鏜削加工方法。三孔的精度要求較高，可以分為粗、精兩工序。(7)連桿三孔平行度的檢驗(yàn)；連桿三孔圓柱度的檢驗(yàn)。3.3 毛坯的選擇連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)的五大主關(guān)件之一，其在發(fā)動(dòng)機(jī)中的地位是顯而易見。它是發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞動(dòng)力的主要運(yùn)動(dòng)件， 在機(jī)體中做復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)，連桿小頭隨活塞作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)連桿大頭隨曲軸作高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)連桿桿身在大、小頭孔運(yùn)動(dòng)的合成下作復(fù)雜的擺動(dòng)3。連桿在承受往復(fù)的慣性力之外， 還要承受高壓氣體的壓力， 在氣體的壓力和慣性力合成下形成交變載荷， 這就

3、要求連桿具有耐疲勞、抗沖擊， 并具備足夠的強(qiáng)度、剛度和較好的韌性。在今天隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展， “ 小體積、大功率、低油耗”的高性能發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)連桿提出更新、更高的要求作為高速運(yùn)動(dòng)件重量要輕， 減小慣性力， 降低能耗和噪聲強(qiáng)度、剛度要高， 并具有較高的韌性連桿比要大， 連桿要短。這也就意味著對(duì)連桿的設(shè)計(jì)和加工有更高的要求。 選擇毛坯時(shí)應(yīng)考慮的因素在選擇毛坯的時(shí)候應(yīng)考慮以下因素4：(1)毛坯的種類和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的材料和機(jī)械性能；零件結(jié)構(gòu)形狀和外形尺寸；不同的毛坯的制造方法對(duì)結(jié)構(gòu)和尺寸有特定的要求；企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件；新工藝，新材料新技術(shù)的應(yīng)用。(2)毛坯結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，毛坯形狀應(yīng)力求接近零件

4、形狀，以減少機(jī)械加工勞動(dòng)量。毛坯尺寸是在原有零件尺寸基礎(chǔ)上，考慮后續(xù)加工切除余量確定。毛坯形狀也有幾種特殊情況。如尺寸小而薄的零件，多個(gè)工件連在一起由一個(gè)毛坯制造出；某些零件如車床開合螺母外殼，兩件合為一個(gè)毛坯，加工至一個(gè)階段后再切開；為加工時(shí)安裝方便，毛坯上留有工藝搭子。(3)毛坯制造精度，毛坯制造精度高，材料利用率高，后續(xù)加工費(fèi)用低，但相應(yīng)設(shè)備投入大。因此，確定毛坯制造精度時(shí)，需要綜合考慮毛坯制造成本和后續(xù)加工成本。3.4 選擇毛坯 連桿連接活塞和曲軸，其作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并把作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出去功率。連桿在工作中，除承受燃燒室內(nèi)燃?xì)猱a(chǎn)生的壓力以外，還

5、要承受縱向和橫向的慣性力。因此，連桿在一個(gè)很復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下工作，它既承受交變的拉應(yīng)力，又承受彎曲應(yīng)力，其主要失效形式是疲勞斷裂和過(guò)量變形。連桿的功能工作條件要求連桿具有較高的工作強(qiáng)度和抗疲勞性能；有要求具有足夠的剛度和韌性。因此，連桿材料一般采用45鋼，40Cr或40MnB等調(diào)制鋼。調(diào)制鋼是指經(jīng)調(diào)制處理后使用的結(jié)構(gòu)鋼5，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理后鋼的組織為回火索氏體，具有良好的綜合力學(xué)性能，即強(qiáng)度高，韌性好。合金調(diào)質(zhì)鋼的合金元素，主要作用是提高剛的滲透性和保證良好的強(qiáng)度和韌性。鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后的力學(xué)性能與其滲透性有密切關(guān)系。滲透性差的鋼，由于淬不透，在整個(gè)截面上得不到均勻一致的力學(xué)性能，沒(méi)有滲透的部位強(qiáng)度低，

6、韌性差。所以滲透性是調(diào)質(zhì)鋼的一個(gè)重要性能。Cr、Ni、Mn、Si、B等元素均能提高鋼的淬透性。綜合各方面的考慮從本設(shè)計(jì)的三孔連桿采用45鋼。鋼制零件在結(jié)構(gòu)不雜不復(fù)雜及機(jī)械性能要求不太高的情況下，用型材毛坯，否則可用鍛造毛坯，由于三孔連桿機(jī)械性能要求較高因此可采用鍛造毛坯，鍛造分為模鍛和自由鍛，自由鍛是將加熱好的金屬坯料放在鍛造設(shè)備的上，下砥鐵之間，施加沖擊力或壓力，直接使坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需鍛件的一種加工方法.自由鍛由于鍛件形狀簡(jiǎn)單，操作靈活，適用于單件，小批量及重型鍛件的生產(chǎn)，但是自由鍛生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，僅用于修配或簡(jiǎn)單，小型，小批鍛件的生產(chǎn)，模鍛全稱為模型鍛造，將加熱后的坯

7、料放置在固定于模鍛設(shè)備上的鍛模內(nèi)鍛造成形的。與自由鍛相比，模鍛的優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)效率高、鍛件尺寸精度高、表面粗糙度低、材料利用率高，能鍛制形狀較復(fù)雜的鍛件，操作簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化等。非常適用于中小型零件的成批大量生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)中零件年產(chǎn)已達(dá)到了中批量生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這對(duì)于提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量也是有利的7。3.5 確定毛坯的制造流程，確定毛坯的形狀由于三孔連桿的長(zhǎng)度明顯大于其寬度和高度，鍛造過(guò)程中錘擊方向應(yīng)垂直于鍛件的軸線，終鍛時(shí)金屬沿高度和寬度方向流動(dòng)，而長(zhǎng)度方向流動(dòng)不顯著，因此常選用拔長(zhǎng)、滾壓、彎曲、預(yù)鍛和終鍛等工步8。模鍛結(jié)束之后，需對(duì)毛坯進(jìn)行休整和后續(xù)

8、處理，處理步驟為9：(1)切邊和沖孔，模鍛件一般都帶有飛邊和連皮，需在壓力機(jī)上的切邊模和沖孔模上將其切去。(2)校正，在切邊和其他工序中都可能引起鍛件的變形，應(yīng)進(jìn)行校正，大中型鍛件在熱態(tài)下校正，小鍛件亦可在冷態(tài)下校正，也可在終鍛?；蛘邔ｉT的校正模具中進(jìn)行。由于三孔連桿屬小型鍛件，選擇在冷態(tài)下校正。(3)熱處理和時(shí)效處理，對(duì)模鍛之后的毛坯進(jìn)行熱處理，消除毛坯的過(guò)熱組織和冷變形強(qiáng)化組織，使毛坯具有所需的力學(xué)性能，一般采用正火或退火。然后對(duì)毛坯進(jìn)行時(shí)效處理，消除其內(nèi)應(yīng)力。(4)清理，為了提高模鍛件的表面質(zhì)量，改善切削加工性能，需進(jìn)行表面處理，去除在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的氧化皮，所站油污及其他表面缺陷等。通

9、過(guò)以上分析可以最后確定本設(shè)計(jì)中三孔連桿毛坯的選擇方案，可以將毛坯的選擇列表，如表3-1所示。表3-1 毛坯的選擇 生產(chǎn)類型材料形狀復(fù)雜程度尺寸大小后續(xù)處理制造方法毛坯中批生產(chǎn)45鋼較復(fù)雜小型零件熱處理、時(shí)效處理模鍛3.6 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量10(1)公差等級(jí)由三孔連桿的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為普通級(jí)(2)鍛件的質(zhì)量初步估計(jì)機(jī)械加工后的三孔連桿質(zhì)量為4kg，機(jī)械加工前的三孔連桿質(zhì)量為6kg。(3)鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)11S = mt/mN其中：mt鍛件重量mN鍛件外廓包容體重量對(duì)于非圓形鍛件mN =lbh 是鍛件的材料密度，這里取7.8kg/mm3S = m/m=6kg/

10、 (351mm164mm35mm7.8)0.38由于0.38介于0.32和0.63之間，故該零件形狀復(fù)雜系數(shù)屬于S級(jí)11。(4)鍛件的材質(zhì)系數(shù) M 由于鍛件材質(zhì)是45鋼，45鋼屬于含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼；所以鍛件的材質(zhì)系數(shù)為M1級(jí)11。(5)零件的表面粗糙度由零件圖可知，該零件各個(gè)表面加工表面的粗糙度均大于等于1.6m。根據(jù)上述諸因素，可查表確定該鍛件的尺寸公差和機(jī)械加工余量，所得結(jié)果列表，如表3-2所示。表3-2 三孔連桿鍛造毛坯尺寸公差及加工余量12鍛件重量/kg包容體重量/kg形狀復(fù)雜系數(shù)材質(zhì)系數(shù)公差等級(jí)615.75SM普通級(jí)項(xiàng)目/mm機(jī)械加工余量/mm尺寸公差/mm厚度

11、5022.5 厚度 35 2 2.5 厚度 20 2 2.2 孔徑90 2.5 2.8 孔徑35 2.0 2.5 孔徑25 2.0 2.23.7 繪制鍛件毛坯簡(jiǎn)圖由表所得結(jié)果，繪制毛坯簡(jiǎn)圖，見附圖2。3.8 機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定該三孔連桿要求中批生產(chǎn)，另外再根據(jù)三孔連桿的零件圖及其結(jié)構(gòu)尺寸，可以設(shè)計(jì)出一套三孔連桿的機(jī)械加工工藝路線13，14，方便為今后的加工生產(chǎn)提供依據(jù)。三孔連桿的加工工藝路線可以大致歸納如下：毛坯鍛造及熱處理-定位基準(zhǔn)的選擇-三孔端面加工-三孔加工-終結(jié)檢驗(yàn)。下面分別就三孔連桿加工工藝中幾方面的問(wèn)題進(jìn)行分析。3.9 定位基準(zhǔn)的選擇所謂基準(zhǔn)，就是零件上用來(lái)確定其他點(diǎn)、線、面的

12、位置的那些點(diǎn)、線、面。根據(jù)基準(zhǔn)功用的不同，又可以分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類1、8。零件圖樣上所采用的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。這是從零件的工作條件、性能要求出發(fā)，適當(dāng)考慮加工工藝性而選定的。在零件圖上可以有一個(gè)也可以有多個(gè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。在本設(shè)計(jì)中的三孔連桿小孔和耳部孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是大孔中心線。零件在加工工藝過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)稱為工藝基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)是工藝基準(zhǔn)中的一種，而定位基準(zhǔn)是獲得尺寸的直接基準(zhǔn)，占有很重要的地位。定位基準(zhǔn)還可進(jìn)一步分為：粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)，另外還有附加基準(zhǔn)。合理選擇定位基準(zhǔn)對(duì)保證加工精度和確定加工順序都有決定性的影響。因此，它是制定工藝規(guī)程時(shí)要解決的主要問(wèn)題?；鶞?zhǔn)的選擇實(shí)際上就是基面的選擇

13、問(wèn)題，在第一道工序中，只能使用毛坯的表面來(lái)定位，這種定位基面就是粗基面（或稱毛基面）。在以后的各工序的加工中，可以采用已經(jīng)切削加工過(guò)的表面作為定位基準(zhǔn)，這種定位基面就稱為精基面（或稱光基面）。在本設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)先對(duì)定位粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)進(jìn)行了確定，下面分別就本設(shè)計(jì)中三孔連桿的粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)的選擇進(jìn)行討論。3.9.1 粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇主要影響加工表面與不加工表面的相互位置精度，以及影響加工表面的余量分配。粗基準(zhǔn)的選擇有一定的原則，其基本原則如下所述：(1)保證相互位置要求的原則 如果必須保證工件上加工面與不加工面的相互位置要求，則應(yīng)以不加工面作為粗基準(zhǔn)。(2)保證加工表面加工余量合

14、理分配的原則 如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選擇該表面的毛坯面為粗基準(zhǔn)。(3)便于工件裝夾的原則 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，必須考慮定位準(zhǔn)確，夾緊可靠及夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便等的問(wèn)題。為保證定位準(zhǔn)確，夾緊可靠，要求選用的粗基準(zhǔn)盡可能平整、光潔和有足夠大的尺寸，不允許有鍛造飛邊、鑄造澆、冒口或其它缺陷。(4)粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用的原則 如果能使用精基準(zhǔn)定位，則粗基準(zhǔn)一般不應(yīng)被重復(fù)使用。這是因?yàn)槿裘鞯亩ㄎ幻婧艽植冢趦纱窝b夾中重復(fù)使用同一基準(zhǔn)，就會(huì)造成相當(dāng)大的定位誤差。上述選擇粗基準(zhǔn)的四條原則，每一原則都只能說(shuō)明一個(gè)方面的問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用中有時(shí)可以兼顧這四條原則，而夾具裝夾則不能同時(shí)兼顧，這

15、就要根據(jù)具體情況抓住主要矛盾，解決主要問(wèn)題。在本設(shè)計(jì)的三孔連桿中，綜合考慮以上原則，在端面的加工時(shí)可選擇大頭孔為粗基準(zhǔn)，在保證垂直度的情況下，通過(guò)劃線找正裝夾的方法，銑削大頭孔端面（作為后續(xù)工序的精基準(zhǔn)）、小頭孔端面、側(cè)耳孔端面。在鉆削加工小孔和側(cè)耳孔時(shí)需要以大頭孔作為粗基準(zhǔn)，來(lái)確定另外兩孔的軸線位置，鉆小頭孔至29mm、耳部孔至19mm。 由以上的分析可以將三孔連桿機(jī)械加工中粗基準(zhǔn)的選擇列表，如表3-3所示。表3-3 粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)定位面大頭孔端面大頭孔端面和內(nèi)徑面粗加工面及加工內(nèi)容銑大頭孔端面、小孔和側(cè)耳孔的端面鉆小頭孔至29mm、耳部孔至19mm3.9.2 精基準(zhǔn)的選擇在選擇精基準(zhǔn)時(shí)

16、要考慮的主要問(wèn)題是如何保證技術(shù)設(shè)計(jì)要求的實(shí)現(xiàn)以及裝夾準(zhǔn)確、可靠、方便。精基準(zhǔn)的選擇也有一定的原則，其基本原則6，12如下所述：（1）基準(zhǔn)重合原則應(yīng)盡可能選擇被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)。這稱之為基準(zhǔn)重合原則。（2）統(tǒng)一基準(zhǔn)原則當(dāng)工件以某一精基準(zhǔn)定位，可以比較方便的加工大多數(shù)其他表面，則應(yīng)盡早地把這個(gè)基準(zhǔn)面加工出來(lái)，并達(dá)到一定精度，以后工序均以它為精基準(zhǔn)加工其他表面。這稱之為統(tǒng)一基準(zhǔn)原則。（3）互為基準(zhǔn)原則某些位置度要求很高的表面，常采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的辦法來(lái)達(dá)到位置度要求。這稱之為互為基準(zhǔn)原則。旨在減小表面粗糙度，減小加工余量和保證加工余量均勻的工序，常以加工面本身為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，稱為自為基

17、準(zhǔn)原則。（5）便于裝夾原則所選擇的精基準(zhǔn)，應(yīng)保證定位準(zhǔn)確、可靠，夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，這稱為便于裝夾原則。另外，選擇精基準(zhǔn)時(shí)也應(yīng)考慮要便于工件加工，并能使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本設(shè)計(jì)的三孔連桿中，綜合考慮以上原則，并確定大頭孔端平面為以下各序加工的主基準(zhǔn)面作標(biāo)記（下稱大頭孔基準(zhǔn)面）。以大頭孔基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)，小頭、耳部及桿身加輔助支承，壓緊工件，銑另一側(cè)端平面，大頭厚為50mm，小頭厚35mm。以大頭孔基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)。按大、小頭中心連線找正，壓緊大頭，銑耳部?jī)蓚?cè)平面，保尺寸高為52mm，厚為20mm。粗鏜大頭孔時(shí)，以大頭孔基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)。小頭及耳部端面加輔助支承后，壓緊工件。粗鏜大頭孔至88mm。精鏜大頭孔

18、時(shí)，以大頭孔基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)。小頭及耳部端面加輔助支承后，壓緊工件。精鏜大頭孔至90H6mm。粗鏜小頭孔和側(cè)耳孔時(shí)，以大頭孔基準(zhǔn)面和大頭孔軸線為基準(zhǔn)。小頭及耳部端面加輔助支承后，壓緊工件。粗鏜小頭孔尺寸至33mm。耳部孔尺寸至24mm，然后以大頭孔基準(zhǔn)面和大頭孔軸線為精基準(zhǔn)，精鏜小頭孔至33±0.2mm，保證中心距為270±0.1mm，鏜耳部孔25H625H6mm，保證與大頭孔中心距為95±0.1mm。由以上的分析可以將三孔連桿機(jī)械加工中精基準(zhǔn)的選擇列表，如表3-4所示。表3-4 精基準(zhǔn)的選擇精基面大頭孔端平面大頭孔基準(zhǔn)面大頭孔基準(zhǔn)面大頭孔基準(zhǔn)面大頭孔基準(zhǔn)面和大頭孔軸

19、線加工面及加工內(nèi)容小頭、耳部及桿身加輔助支承，壓緊工件，銑另一側(cè)端平面，大頭厚為50mm，小頭厚35mm。壓緊大頭，銑耳部?jī)蓚?cè)平面，保證尺寸高為52mm，厚為20mm。粗鏜三孔，其中大頭孔尺寸至88mm，小頭孔尺寸至33mm耳部孔尺寸至24mm，精鏜大孔至圖樣要求尺寸90H6mm鏜小頭孔，保證中心距為270mm，鏜耳部孔25H6mm，保證與大頭孔中心距為95±0.1mm。3.10 零件表面加工方法的選擇工件上的加工表面往往需要通過(guò)粗加工、半精加工、精加工等才能逐步達(dá)到加工質(zhì)量要求。因此一般在選擇表面加工方法時(shí)，先根據(jù)零件表面的加工精度和表面粗糙度要求，選定加工方法，然后再確定精加工前

20、的準(zhǔn)備工序的加工方法，即確定加工方案。由于獲得同一精度和同一粗糙度的方案有好幾種，選擇時(shí)還要考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，考慮零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、材料和熱處理要求及工廠的生產(chǎn)條件等15。選擇零件表面加工方法時(shí)要考慮以下因素：經(jīng)濟(jì)精度與經(jīng)濟(jì)粗糙度；零件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小；零件的材料及熱處理要求；生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。本設(shè)計(jì)中的三孔連桿零件的加工面有大頭孔端面、小頭孔端面、耳部?jī)蓚?cè)平面、大頭孔內(nèi)壁、小頭孔內(nèi)壁、側(cè)耳孔內(nèi)壁。材料為45鋼，通過(guò)查閱典型表面加工的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度表16，可以針對(duì)零件的實(shí)際生產(chǎn)加工要求來(lái)分析確定，現(xiàn)針對(duì)三孔連桿各個(gè)表面的加工方法進(jìn)行如下分析確定：（1）大頭孔端面、小頭孔端面、耳

21、部?jī)蓚?cè)平面：粗銑半精銑該三孔連桿材料為45鋼，大頭孔端面、小頭孔端面、耳部?jī)蓚?cè)平面的粗糙度要求都是6.3m，經(jīng)濟(jì)精度為IT8，只進(jìn)行粗銑加工無(wú)法滿足要求，故需要在粗銑加工后再進(jìn)行精銑加工。（2）大頭孔內(nèi)壁：粗鏜精鏜大頭孔已經(jīng)鍛造出，粗糙度要求是1.6m，經(jīng)濟(jì)精度為IT8，若只采用粗鏜則難以達(dá)到表面粗糙度要求，若采用粗鏜精鏜浮動(dòng)鏜完全沒(méi)有必要，只會(huì)增加生產(chǎn)成本。（3）小頭孔內(nèi)壁、側(cè)耳孔內(nèi)壁：鉆粗鏜精鏜由于大頭孔和側(cè)耳孔早期沒(méi)有鍛造出，因此要額外增加一道鉆削工序，粗糙度要求是1.6m，經(jīng)濟(jì)精度為IT8，因此后續(xù)加工工序的選擇和大頭孔內(nèi)壁相同。結(jié)合上述分析，零件各表面加工方法的選擇，如表3-5所示。

22、加工表面加工方法大頭孔端面粗銑半精銑小頭孔端面粗銑半精銑耳部?jī)蓚?cè)平面粗銑半精銑大頭孔內(nèi)壁粗鏜精鏜小頭孔內(nèi)壁鉆粗鏜精鏜側(cè)耳孔內(nèi)壁鉆粗鏜精鏜3.11 加工順序的安排該零件有多個(gè)表面需要機(jī)械加工，這些表面不僅本身有一定的表面粗糙度和尺寸精度要求，而且各表面間還有一定的位置要求。而為了滿足以上這些要求，就需要合理安排各個(gè)表面的加工工序。3.11.1 工序安排需遵循的原則加工順序安排總的原則是前面的工序?yàn)楹罄m(xù)工序創(chuàng)造條件，并作好基本準(zhǔn)備。機(jī)械加工順序的安排有如下原則13：先粗厚精，零件的加工一般應(yīng)劃分加工階段，先進(jìn)行粗加工，然后進(jìn)行半精加工，最后是精加工和光加工，應(yīng)將粗精加工分開進(jìn)行。先主后次，先考慮主

23、要表面的加工，后考慮次要表面的加工。主要表面加工容易出廢品，應(yīng)放在前階段進(jìn)行，以減少工時(shí)的浪費(fèi)。次要表面一般加工余量較小，加工比較方便，因此把次要表面加工穿插在各種加工階段中進(jìn)行，使加工階段更明顯且能順利進(jìn)行，又能增加加工階段的時(shí)間間隔，可以有足夠的時(shí)間讓殘余應(yīng)力重新分布并使其引起的變形充分表現(xiàn)，以便在后續(xù)工序中修正。先面后孔，先加工平面，后加工孔。應(yīng)為平面一般面積比較大，輪廓平整，先加工好平面，便于加工孔時(shí)的定位夾裝，利于保證孔與平面的位置精度，同時(shí)也給孔的加工帶來(lái)方便，另外由于平面已加工好，對(duì)平面上的孔加工時(shí)，使刀具的初始工作條件得到改善。先基準(zhǔn)后其他，工藝路線開始安排的加工面應(yīng)該是選擇定

24、位基準(zhǔn)的精基準(zhǔn)面，然后再以精基準(zhǔn)定位，加工其它表面。為保證一定的定位精度，當(dāng)加工面的精度要求很高時(shí)，精加工前一般應(yīng)先精修一下精基準(zhǔn)。3.11.2 加工階段的劃分劃分加工階段可以達(dá)到以下目的1、6、8:利于保證加工質(zhì)量。便于合理的使用機(jī)床設(shè)備。便于熱處理工序安排。便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷。該三孔連桿加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段。在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)（大頭孔端平面）準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑大頭孔另一側(cè)端面、小頭孔兩側(cè)端面、耳部?jī)蓚?cè)平面。鉆小頭孔、側(cè)耳孔；粗鏜大頭孔、小頭孔和側(cè)耳孔。在半精加工階段，完成粗

25、銑大頭孔另一側(cè)端面、小頭孔兩側(cè)端面、耳部?jī)蓚?cè)平面的半精鏜和大頭孔、小頭孔和側(cè)耳孔的半精鏜、精鏜。而在其精加工階段主要是保證三個(gè)孔的端面和內(nèi)孔面的表面粗糙度及相互位置精度的要求。3.11.3 工序順序的安排（1）機(jī)械加工工序遵循“先基準(zhǔn)后其他”的原則，首先加工精基準(zhǔn)大頭孔端平面和大頭孔內(nèi)表面90H6mm。遵循“先粗后精”的原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。遵循“先面后孔”的原則，先加工大頭孔和小頭孔的兩側(cè)端面及側(cè)耳孔的兩側(cè)平面，后加工三個(gè)孔。（2）熱處理工序模鍛成型后切邊，進(jìn)行正火處理，然后噴砂、去毛刺。（3）輔助工藝精加工之后安排去刺、修鈍各處尖棱探傷檢查，無(wú)損探傷，檢查零件有無(wú)裂紋，

26、夾渣等工序 確定工藝路線在綜合考慮上述工序安排原則的基礎(chǔ)上，列表確定出工藝路線，如表6所示。表3-6 三孔連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程卡工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容工藝裝備1鍛模鍛2熱處理正火處理3噴砂噴砂、去毛刺4劃線劃桿身十字中心線及三孔端面加工線5銑按所劃加工線找正，墊平，桿身加輔助支承，壓緊工件，銑平面至劃線尺寸。并確定大頭孔平面為以下各序加工的主基準(zhǔn)面作標(biāo)記（下稱大頭孔基準(zhǔn)面）X52K組合夾具6銑以大頭孔基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)。小頭、耳部及桿身加輔助支承，壓緊工件，銑平面，大頭厚為50±0.2mm，小頭厚35±0.2mmX52K組合夾具7銑以大頭孔基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)。按大、小頭中心連線找正，壓

27、緊大頭，銑耳部?jī)蓚?cè)平面，保尺寸高為52mm，厚為20±0.2mmX62W組合夾具8粗鏜以大頭孔基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)。小頭及耳部端面加輔助支承后，壓緊工件。粗鏜大頭孔至88mm，T612專用夾具9精鏜以大頭孔基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)。小頭及耳部端面加輔助支承后，壓緊工件。精鏜大頭孔至90H6mmT612專用夾具10劃線以大頭毛坯孔為基準(zhǔn)，兼顧連桿外形情況，劃兩孔徑的加工線11鉆以大頭孔基準(zhǔn)面和大頭孔內(nèi)孔面為基準(zhǔn)。小頭及耳部端面加輔助支承后，壓緊工件。鉆小頭孔至29mm、側(cè)耳孔至19mmZ3050專用夾具12粗鏜粗鏜小頭孔和側(cè)耳孔，其中小頭孔尺寸至33mm耳部孔尺寸至24mmT612專用夾具13精鏜以大頭孔

28、基準(zhǔn)面和大頭孔內(nèi)孔面為基準(zhǔn)。小頭及耳部端面加輔助支承后，重新裝夾壓緊工件。精鏜兩孔至圖樣要求尺寸。其中小頭孔35H6 mm，保證中心距為270±0.1mm，耳部孔25H6mm，保證與大頭孔中心距為95mmT612專用夾具續(xù) 表5工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容工藝裝備14倒角對(duì)大頭孔倒角°專用夾具15鉗修鈍各處尖棱，去毛刺16檢驗(yàn)檢查各部尺寸及精度17檢驗(yàn)探傷檢查，無(wú)損探傷，檢查零件有無(wú)裂紋，夾渣等磁力探傷儀18入庫(kù)油封入庫(kù)3.12 加工余量、工序尺寸的確定3.12.1 加工余量與工序余量加工余量是指加工過(guò)程中從被加工表面上切除的金屬層厚度17。加工余量有工序余量和和加工總余量（毛坯

29、余量）兩種。工序余量是相鄰兩工序的工序尺寸之差 。加工總余量是指從毛坯變?yōu)槌善返恼麄€(gè)加工過(guò)程中某表面切除的金屬層總厚度，即毛坯尺寸與零件圖設(shè)計(jì)尺寸之差。顯然，某個(gè)表面加工總余量為該表面工序余量之和，即每一工序所切除的金屬層厚度稱為工序余量。另外工序余量還可以定義為相鄰兩工序基本尺寸之差。由于加工表面形狀不同，加工余量又可分為單邊余量和雙邊余量，零件非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱表面，其加工余量一般為單邊余量；零件對(duì)稱結(jié)構(gòu)的對(duì)稱表面，其加工余量為雙邊余量。在三孔連桿的機(jī)械加工中，大頭孔端平面、小頭孔端面和耳部?jī)蓚?cè)平面是非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，故其加工余量為單邊邊余量。三個(gè)孔是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其加工余量是雙邊余量，工序余量主要

30、受第一道粗加工工序余量與毛坯制造精度的影響。3.12.2 加工余量與工序尺寸的確定確定加工余量的方法有計(jì)算法、查表法和經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法等三種18。三孔連桿機(jī)械加工中加工余量可以通過(guò)查表法確定，然后可以計(jì)算出各加工工序基本尺寸，可以通過(guò)查表12計(jì)算得出三孔連桿機(jī)械加工余量及工序尺寸如表3-7。表3-7 三孔連桿的機(jī)械加工余量及工序尺寸工序工序內(nèi)容單邊余量()工序尺寸()表面粗糙度(m)5粗銑大頭孔端面1.511212.5粗銑小頭孔端面1.55012.56半精銑大頭孔端面0.51126.3半精銑小頭孔端面0.5506.3續(xù) 表6 工序工序內(nèi)容單邊余量()工序尺寸()表面粗糙度(m)7粗銑耳部?jī)蓚?cè)平面1.

31、25525012.5半精銑耳部?jī)蓚?cè)平面0.7552506.38粗鏜大頭孔1.5506.3精鏜大頭孔1.0501.69鉆小頭孔14.5356.310鉆側(cè)耳孔9.5206.311粗鏜小頭孔2356.3粗鏜側(cè)耳孔2.5206.312精鏜小頭孔1.0351.6精鏜側(cè)耳孔0.5201.613倒角°1.5°12.53.13 切削用量的確定、基本時(shí)間的計(jì)算作為示例，只介紹6、11三道工序切削用量和時(shí)間定額的計(jì)算 3.13.1 工序6工序6是半精銑大頭孔端面和小頭孔端面，由于半精銑大頭孔端面和小頭孔端面時(shí)，是在同一臺(tái)機(jī)床上經(jīng)過(guò)一次裝夾后完成的，因此他們的切削速度和進(jìn)給量是一樣的，只有背吃刀

32、量不同。查表5-10319，選取銑刀為鑲齒套式面銑刀，材料為高速鋼，=125mm，L=40mm，z=10。機(jī)床選用X52K型銑床。（1）背吃刀量的確定 精銑大頭孔端面時(shí)背吃刀量等于毛坯端面總余量減去粗加工工序的余量，所以，=0.5。同理，精銑大頭孔端面時(shí)背吃刀量=0.5。（2）進(jìn)給量的確定按機(jī)床功率為5-10kW，工件夾具系統(tǒng)剛度條件為中等剛度選取，查5-919可得每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 =0.10mm/z，因此，每齒進(jìn)給量=0.01mm/z（3）銑削速度的計(jì)算和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量的確定根據(jù)表21719中的公式 (3-1)并且，=180，=715，=0.21，=0.1，=0.12，=0.3，=0，m=0.

33、35計(jì)算得 =1.2m/s確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n: 根據(jù)X52K型銑床主軸轉(zhuǎn)速表5-7219，選擇n=235r/min所以，實(shí)際切削速度為=81.2m/min根據(jù)X52K型銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表5-7319選擇=75mm/min（4）基本時(shí)間的計(jì)算由銑削機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式12查得端面銑刀銑平面的基本時(shí)間計(jì)算公式為： (3-2)其中：= 計(jì)算得到: =20s通過(guò)以上對(duì)該加工工序切削用量及基本時(shí)間的分析計(jì)算，可將各工步的計(jì)算結(jié)果列成表，工序6的切削用量及基本時(shí)間，如表3-8所示。表3-8 工序7的切削用量及基本時(shí)間工步ap/mmf/mm·r-1v/m·s-1n/r·min-1T

34、j/min半精銑大頭孔端面0.50.101.22350.33半精銑小頭孔端面0.50.101.22350.333.13.2 工序13 工序13是精鏜小頭孔和側(cè)耳孔，查表11-1520，選取鏜刀為機(jī)卡單刃鏜刀，材料為高速鋼，L=125mm，d=10mm，最小鏜孔直徑D=13。鏜床選用T612型鏜床。背吃刀量的確定12 精鏜小頭孔時(shí)背吃刀量=1.0，精鏜側(cè)耳孔時(shí)背吃刀量=0.5。進(jìn)給量的確定，查5-2912可得每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 =0.50mm/z確定切削速度，查5-2912可得初步確定切削速度 由此 選擇主軸轉(zhuǎn)速為205計(jì)算得到切削速度 選擇主軸轉(zhuǎn)速為320計(jì)算得到切削速度基本時(shí)間的計(jì)算，鏜削小頭孔，鏜

35、刀選用主偏角=90°，查表5-3912和5-4012得： (3-3)??；mm，??；，取。 鏜削側(cè)耳孔，??；mm，取；，取。 通過(guò)以上對(duì)該加工工序切削用量及基本時(shí)間的分析計(jì)算，可將各工步的計(jì)算結(jié)果列成表，工序11的切削用量及基本時(shí)間，如表3-9所示。表3-9 工序7的切削用量及基本時(shí)間工步ap/mmf/mm·r-1v/m·mm-1n/r·min-1Tj/min精鏜小頭孔1.00.5022.52051.2精鏜側(cè)耳孔0.50.5025.13200.83.14 機(jī)床工藝裝備的確定在加工工序的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要正確的選擇機(jī)床和工藝裝備，并填入工藝過(guò)程卡片中。合理選擇

36、機(jī)床工藝裝備是保證零件的加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益的重要措施.3.15 機(jī)床設(shè)備的選擇機(jī)床是加工工件的主要生產(chǎn)工具，選擇時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：(1) 所選擇的機(jī)床應(yīng)與加工零件相適應(yīng)。即機(jī)床的精度應(yīng)與加工零件的技術(shù)要求相適應(yīng)；機(jī)床的主要規(guī)格尺寸應(yīng)與加工零件的外輪廓尺寸相適應(yīng)；機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。(2) 考慮生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。(3) 考慮生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展。綜合考慮上述因素，在選擇時(shí)應(yīng)充分利用現(xiàn)有設(shè)備，并盡量采用國(guó)產(chǎn)機(jī)床。為現(xiàn)有設(shè)備的規(guī)格尺寸和實(shí)際精度不能滿足零件的設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮新技術(shù)、新工藝進(jìn)行設(shè)備改造，實(shí)施“以小干大”、“以粗干精”等行之有效的辦法。在本設(shè)計(jì)中，

37、銑削大頭孔和小頭孔端面是選用立式銑床X52加工，這是由于銑削大頭孔和小頭孔端面時(shí)，只需豎直方向進(jìn)給，而銑削側(cè)耳孔兩端面是選用臥式銑床X62加工，水平方向需要進(jìn)給。鉆削小頭孔和側(cè)耳孔時(shí)，根據(jù)最大鉆孔直徑、最大工作行程和生產(chǎn)條件，選擇Z3040型號(hào)的立式鉆床。鏜削三個(gè)孔時(shí)，根據(jù)三個(gè)孔的直徑和鏜床的最大加工直徑選用T612型鏜床21。3.16 工藝裝備的選擇3.16.1 夾具的選擇各種機(jī)床上加工零件時(shí)所使用的裝夾工件的工藝裝備，稱為機(jī)床夾具22，如車床上使用的三爪自定心卡盤、銑床上使用的虎口鉗等。其主要功能是實(shí)現(xiàn)工件的定位和夾緊，使工件加工時(shí)相對(duì)于機(jī)床、刀具有正確的位置，以保證工件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率

38、能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。夾具設(shè)計(jì)一般是在零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程制定之后按照某一工序的具體要求進(jìn)行的。制定工藝過(guò)程，應(yīng)充分考慮夾具實(shí)現(xiàn)的可能性，而設(shè)計(jì)夾具時(shí)，如確有必要也可以對(duì)工藝過(guò)程提出修改意見（1） 機(jī)床夾具的工作原理通過(guò)工件各定位面與夾具相應(yīng)定位元件的定位工作面接觸、配合或?qū)?zhǔn)來(lái)使工件在夾具中占有正確的位置。夾具對(duì)機(jī)床應(yīng)先保證有準(zhǔn)確的相對(duì)位置，而夾具結(jié)構(gòu)有保證定位元件的定位工作面對(duì)夾具與機(jī)床相連接表面之間的相對(duì)準(zhǔn)確位置，這就保證了夾具定位工作面相對(duì)機(jī)床切削運(yùn)動(dòng)形成表面的準(zhǔn)確幾何位置，也就達(dá)到了工件加工表面對(duì)定位基準(zhǔn)的相互位置精度要求。同時(shí)，夾具使刀具相對(duì)有關(guān)的定位元件的定位工作面調(diào)整到準(zhǔn)確位置，這

39、就保證了刀具在工件上加工出的表面對(duì)工件定位基準(zhǔn)的位置尺寸。（2） 機(jī)床夾具的組成機(jī)床夾具的種類和結(jié)構(gòu)雖然繁多，但它們的組成均可概括為下面幾個(gè)部分。定位裝置，定位裝置的作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。夾緊裝置，夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過(guò)程中受到外力（切削力等）作用時(shí)不離開已經(jīng)占據(jù)的正確位置。對(duì)刀或?qū)蜓b置，對(duì)刀或?qū)蜓b置用于確定刀具相對(duì)于定位元件的正確位置。連接元件，連接元件是確定夾具在機(jī)床上正確位置的元件。夾具體，夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)件。其它裝置或元件，它們是指夾具中因特殊需要而設(shè)置的裝置或元件。3.16.2 刀具的選擇 刀具的選擇主要取決于加工工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度和表面粗糙度、生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性等，選擇刀具時(shí)應(yīng)盡可能采用高生產(chǎn)率的復(fù)合刀具和其他專用刀具。3.16.3 量具的選擇 量具的選擇主要是根據(jù)要求檢驗(yàn)的精度和生產(chǎn)類型，量具的精度必須與加工精度相適應(yīng)。在中、小批生產(chǎn)中，應(yīng)盡量采用通過(guò)用量具、量?jī)x，而在大批大量生產(chǎn)中，則應(yīng)采用各種量規(guī)、高生產(chǎn)率的檢驗(yàn)儀器、檢驗(yàn)夾具等。本設(shè)計(jì)中盡量選取通用量具。在加工大頭孔、小頭孔和側(cè)耳孔的端面時(shí)，查表5-5612，計(jì)