資源目錄里展示的全都有預覽可以查看的噢，，下載就有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：11970985 可咨詢交流】====================喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢交流】==================== 編號 無錫太湖學院 畢業(yè)設計（論文） 題目： 內(nèi)燃機連桿加工工藝及夾具設計 信機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 學 號： 　　　 0923012　　　　 學生姓名： 朱斌 　 指導教師： 高漢華 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013年5月25日 III 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 內(nèi)燃機連桿加工工藝及夾具設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械91 學 號： 0923012 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院 　信 機　系 　機械工程及自動化 　專業(yè) 畢 業(yè) 設 計論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、題目　　內(nèi)燃機連桿加工工藝及夾具設計 　　 2、專題　 　 二、課題來源及選題依據(jù) 課題來源于生產(chǎn)實際。 內(nèi)燃機行業(yè)是我國機械工業(yè)中跨行業(yè)、跨部門最多的一個行業(yè)，內(nèi)燃機是汽車、工程機械、農(nóng)業(yè)機械、船舶、內(nèi)燃機車、內(nèi)燃發(fā)電設備、地質(zhì)石油鉆機、軍用、各種通用機械等產(chǎn)品的配套動力，是各種配套產(chǎn)品的“心臟”。因此，內(nèi)燃機行業(yè)的發(fā)展，對我國工業(yè)、交通運輸、農(nóng)業(yè)、國防建設，以及人民生活都有十分重大的影響。 工藝是機械產(chǎn)品設計、制造過程中的重要組成部分。工藝設計的好壞直接影響產(chǎn)品的最終制造質(zhì)量和整個生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化狀況。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 1．通過該設計使學生熟悉零件加工工藝設計和夾具設計的一般思路。 2．使學生掌握一般零件加工工藝設計和夾具設計的方法和技巧。 3．通過設計鞏固機械制圖、金屬材料、機械設計基礎、機械制造工藝等課程的知識。 4．完成連桿零件工藝設計、主要部件的參數(shù)計算及標準件的選用。 5.機械加工工藝過程卡片及工序卡1套 6.完成夾具零、部件圖8張以上。 7.完成夾具總裝圖1張。 8.撰寫畢業(yè)說明書一份。 ①計算正確完整，文字簡潔通順，書寫整齊清晰。 ②論文中所引用的公式和數(shù)據(jù)應注明出處。 ③論文字數(shù)不少于1.5萬字。 9. 內(nèi)燃機連桿毛坯圖、零件圖及技術要求見圖紙。 四、接受任務學生： 機械91 班 　　姓名 五、開始及完成日期： 自2012年11月12日 至2013年5月25日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師　　　　　　　簽名 簽名 　　　　　　　簽名 教研室主任 　　　　　　〔學科組組長研究所所長〕　　　 　　　簽名 　　 　　系主任 　　　　　　簽名 2012年11月12日 摘 要 連桿是內(nèi)燃機的主要傳動件之一，正文主要論述了連桿的加工工藝及夾具設計。連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，而連桿的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，因此在安排工藝過程時需要把各主要表面的粗精加工工序分開。逐步減少連桿加工余量、切削力及內(nèi)應力的作用，以及修正加工后的變形，最后就能達到連桿的技術要求。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合面及連桿螺栓孔定位面，次要加工表面為大頭兩側面及螺栓座面等。 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（夾緊力、切削力）的作用下容易變形。 （2）連桿是模鍛件，孔的加工余量較大，切削時將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應力，并引起內(nèi)應力重新分布。 通過對內(nèi)燃機連桿的機械加工工藝及對粗加工大頭孔夾具和銑結合面夾具的設計，主要歸納為以下兩個方面： 第一方面：連桿件外形較復雜，而剛性較差。其技術要求很高，所以適當?shù)倪x擇機械加工中的定位基準,是能否保證連桿技術要求的重要問題之一。在連桿的實際加工過程中，選用連桿的大小頭端面及小頭孔作為主要定位基面，同時選用大頭孔兩側面作為一般定位基準。為保證小頭孔尺寸精度和形狀精度，可采用自為基準的加工原則；保證大小頭孔的中心距精度要求，可采用互為基準原則加工。 第二方面：關于夾具的設計方法及其步驟。 關鍵詞：連桿；變形；加工工藝；夾具設計 III ABSTRACT The connecting rod is one of the main driving medium of diesel engine, this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod. The precision of size, the precision of profile and the precision of position , of the connecting rod is demanded highly , and the rigidity of the connecting rod is not enough, easy to deform, so arranging the craft course, need to separate the each main and superficial thick finish machining process. Reduce the margin of processing, cutting force and internal stress progressively, revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the part finally . In the Connecting rod is one of the main processing surface is large, the small head hole and both ends of the machined surface, is important for the connecting rod body and cover joint surface and the connecting rod bolt hole locating surface, secondary processing surface for bearing locking grooves, oil hole, head and body and a cover on the two sides of the bolt seat surface. Machine of connecting rod are two major factors that affect the machining precision: (1) Connecting rod itself stiffness is relatively low, in the external forces (cutting force, clamping force ) under the action of easy deformation. (2) Connecting rod is die forgings, hole machining allowance, cutting will produce bigger residual stress, and stress redistribution caused by. The automobile connecting rod machining process and the rough machining and milling combined with big hole clamp surface fixture design, mainly divided into the following two aspects: The first aspect: connecting rod parts with complicated shape, while the poor rigidity. And the very high technical requirements, so the appropriate selection of mechanical processing in the locating datum, can ensure the connecting rod is one of the important problems of technical requirements. The connecting rod in the practical production process, selection of connecting rod to the size of the head end and the small head hole as the main positioning datum, and choice of big hole two side as a general locating datum. In order to ensure the size precision and shape precision of the small head hole, can be used for reference from the processing principle; ensure that the size of the first hole center distance accuracy requirements, can be used for reference each other the principle of processing. Second: mainly on the fixture design method and steps. Key words: Connecting rod;Deformation;Process;Fixture design V 內(nèi)燃機連桿加工工藝及夾具設計 目 錄 摘 要 III ABSTRACT IV 目 錄 V 1 緒論 1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 1 1.3 本課題應達到的要求 3 2 連桿的分析 4 2.1 連桿的作用 4 2.2 連桿的機械分析 4 2.3 連桿的結構特點 4 2.4連桿的主要技術要求 5 2.4.1 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度 5 2.4.2 大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度 5 2.4.3 大、小頭孔中心距 5 2.4.4 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度 5 2.4.5 大、小頭孔兩端面的技術要求 5 2.4.6 有關結合面的技術要求 5 2.5 連桿的材料和毛坯分析 5 3 連桿的加工工藝規(guī)程的制定 7 3.1 加工工藝的基本概念 7 3.2 選擇定位基準 7 3.3 確定加工余量 8 3.4 擬訂機械加工工藝路線 8 3.5 連桿工藝計算 10 3.5.1 粗銑兩平面 10 3.5.2 粗磨兩平面 11 3.5.3 鉆小頭小孔 13 3.5.4 粗鏜小頭孔 14 3.5.5 車大頭外圓 15 3.5.6 粗鏜大頭孔 17 3.5.7 粗銑螺栓孔端平面 17 3.5.8 精銑螺栓孔端平面 17 3.5.9 銑開連桿大頭 18 3.5.10 精銑體蓋分開面 18 3.5.11 鉆擴鉸螺栓孔 18 3.5.12 精磨體蓋分開面 20 V 3.5.13 精磨兩端平面 21 3.5.14 精鏜小頭孔 21 3.5.15 粗鏜大頭孔 22 3.5.16 精鏜大頭孔 22 3.5.17 精鏜小頭孔 22 4 夾具設計 23 4.1 機床夾具的分類 22 4.2 工件的加工工藝分析 23 4.3 確定定位方案 23 4.4 夾具的機構設計 24 4.5 夾具的使用 26 5 結論與展望 28 6 致謝 29 7.參考文獻 30 V 1 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 本課題研究的內(nèi)容是：K2500內(nèi)燃機車發(fā)動機NDS5主連桿工藝規(guī)程設計和系列夾具設計，其中包括了工藝流程的設計、工序的編寫、系列夾具的設計，并有相關計算和說明書。 連桿的作用是將活塞承受的力傳給曲軸，并使活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動。連桿由連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸瓦等零件組成，連桿體與連桿蓋為連桿小頭、桿身和連桿大頭。連桿小頭用來安裝活塞銷，以鏈接活塞。連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連。一般做成分開式，與桿身切開的一半稱為連桿蓋，二者靠連桿螺栓鏈接為一題。連桿軸瓦安裝在連桿大頭孔座中，與曲軸上的連桿軸頸裝和在一起，是發(fā)動機中最重要的配合副之一。常用的減磨合金主要有白合金、銅鉛合金和鋁基合金。 不難看出，連桿對于內(nèi)燃機來說是不可或缺并且起到關鍵性作用的零件。所以本課題的研究對于生產(chǎn)出優(yōu)秀耐用的連桿起到至關重要的作用。同時對內(nèi)燃機的安全性也起到關鍵作用。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 從80年代以來粉末冶金注射成型(PIM)成功的得到應用,大多數(shù)連桿制造使用中碳鋼和低合金鋼。國內(nèi)傳統(tǒng)工藝連桿毛坯材料一般采用 42CrMo,35CrMo,40MnVB,45CrMnB,40Cr,40CrMnBS40C等調(diào)質(zhì)鋼和S43CVS1(進口),35MnV,40MnS等非調(diào)質(zhì)鋼?？得魉股a(chǎn)線采用調(diào)質(zhì)鋼毛坯40MnBH(GB5216-85),1995年全面轉用非調(diào)質(zhì)鋼材料毛坯38MnV。在加工工藝方面:國內(nèi)外連桿生產(chǎn)方式大致有:鍛造,鑄造,粉末冶金等,進入90年代后,90%以上的連桿制造都采用了模鍛工藝。 中國汽車產(chǎn)業(yè)在“十五”期間發(fā)生了天翻地覆的變化，汽車產(chǎn)量5年翻了一番多，汽車市場由賣方市場轉為買方市場，一舉由2001年的世界第七大汽車生產(chǎn)國躍升為世界第三大汽車生產(chǎn)國和消費國。 隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對于汽車發(fā)動機的動力性能及可靠性要求越來越高，而連桿強度、剛度對提高發(fā)動機的動力性及可靠性至關重要，因此國內(nèi)外各大汽車公司對發(fā)動機連桿用材料及制造技術的研究都非常重視。 　　十五期間，國內(nèi)企業(yè)普遍采取裂解連桿體和連桿蓋分界面技術，可以大幅度地減少機械加工工序，由此開發(fā)了高強度低韌性的高碳非調(diào)質(zhì)鋼和粉末冶金鍛件，以滿足工藝的需要。中國在調(diào)質(zhì)鋼應用方面與國外差距不大，但在鍛造技術方面與國外比還有一些差距。 表1-1 中國發(fā)動機連桿材料及熱處理硬度 材料 熱處理 硬度 45 調(diào)質(zhì) 229-255HBS 55 余熱淬火 226-271HBS 40Cr 調(diào)質(zhì) 229-269HBS 40MnB 調(diào)質(zhì) 223-262HBS 53CaS 調(diào)質(zhì) 229-269HBS 45Mn2 調(diào)質(zhì) 229-269HBS 42CrMo 調(diào)質(zhì) 28-2HRCHBS 國外連桿毛坯的加熱大多采用電加熱或感應加熱，加熱時間短，加熱溫度控制穩(wěn)定，采用輥鍛制坯，液壓模鍛成形，鍛件尺寸精度高，避免了鍛件表面的脫碳。國內(nèi)多數(shù)連桿生產(chǎn)廠采用的是空氣錘制坯，蒸汽錘成形，連桿鍛件普遍存在的問題是尺寸精度差、鍛件表面狀態(tài)不好、鍛件表面脫碳嚴重等問題。 “十一五”期間，國內(nèi)很多企業(yè)與外國合資采用裂解連桿大頭接合面（裂解法）的生產(chǎn)技術。設計出強度均在900MPa以上的發(fā)動機連桿，代表企業(yè)有一汽與德國合資生產(chǎn)的捷達轎車發(fā)動機連桿、上海與德國合資生產(chǎn)的桑塔納轎車發(fā)動機連桿、一汽技術引進的道依茲柴油機連桿和開發(fā)的CA6DL系列柴油機連桿。 裂解法工藝要求連桿鍛件在裂解的過程不能有過大的塑性變形，因此對連桿材料的要求是，在保證其強韌綜合性能指標的前提下，限制連桿的韌性指標，使其斷口呈脆性斷裂狀態(tài)。材料多是從德國進口的C70S6系列高碳非調(diào)質(zhì)鋼。 國內(nèi)發(fā)動機連桿制造企業(yè)在鍛造加熱和鍛后控制方面近年已經(jīng)取得長足的進步，具備了應用非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)連桿的條件。 國內(nèi)燒結鍛造技術還很落后，專用的粉末冶金壓機及燒結爐的應用還不普遍。金屬粉末的品種少，質(zhì)量差且不穩(wěn)定。另外，燒結保護氣體還需進一步地研究改進，這些都影響著國內(nèi)超高密度粉末冶金零件的發(fā)展。 “十一五”期間，國內(nèi)大多數(shù)連桿生產(chǎn)廠家仍沿用傳統(tǒng)的連桿加工工藝,其加工精度及加工后裝配質(zhì)量難以控制,生產(chǎn)效率低,制造成本高,是阻礙中國高速、高精度、高性能發(fā)動機制造的“技術瓶頸”之一。一汽大眾公司耗資億元以上引進了德國EX-CELL-O Machine Tools公司生產(chǎn)的一條連桿裂解自動化生產(chǎn)線,現(xiàn)正用于捷達轎車門多點電控燃油噴射發(fā)動機連桿的批量生產(chǎn)；上海大眾公司引進德國Alfing公司生產(chǎn)的連桿裂解自動化生產(chǎn)線,用于帕薩特轎車發(fā)動機連桿的生產(chǎn)；上海通用公司也引進了連桿裂解自動化生產(chǎn)線,用于粉末鍛造連桿的生產(chǎn)。目前國內(nèi)還有許多家連桿生產(chǎn)企業(yè)都在積極準備采用連桿裂解技術對原有的傳統(tǒng)連桿生產(chǎn)線進行技術改造。 表1-2 國外部分廠家發(fā)動機連桿剖析結果 生產(chǎn)廠家 鋼號 相當國內(nèi)牌號 處理工藝 硬度 日本豐田 S53C 55 正火 229HBS S55C 55 調(diào)質(zhì) 29-30HRC S58C 60 鍛造控冷 235HBS 波羅乃茲 　 45 調(diào)質(zhì) 207HBS 太脫拉 　 45 調(diào)質(zhì) 229-252HBS 斯柯達 　 40Mn 調(diào)質(zhì) 263-269HBS 福特300 SAE1141 40Mn2 調(diào)質(zhì) 223HBS 3 1 1.3 本課題應達到的要求 ⑴滿足零件設計的加工精度； ⑵零件機械加工的工藝過程卡片，各工序的工序卡片； ⑶主要機械加工工序的夾具總裝配圖及主要零件圖； ⑷設計說明書（不少于一萬字）； 必須有相關的計算和說明； ⑸專業(yè)外語文獻翻譯（不少于一萬字符）。 2 連桿的分析 2.1 連桿的作用 連桿機構的作用是提供燃燒場所，把燃料燃燒后的氣體作用在活塞頂上的膨脹壓力轉變?yōu)榍S旋轉的轉矩，不斷輸出動力，即是將活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動,并把作用在活塞組上的燃氣壓力傳給曲軸。所以，連桿除上下運動外，還左右擺動作復雜的平面運動。連桿工作時,主要承受氣體壓力和往復慣性力所產(chǎn)生的文變載荷,要求它應有足夠的疲勞強度和結構剛度。 概括為： 　 ⑴將氣體的壓力變?yōu)榍S的轉矩； ⑵將活塞的往復運動變?yōu)榍S的旋轉運動。 2.2 連桿的機械分析 連桿是內(nèi)燃機的重要運動部件之一，它連接活塞與曲軸，把作用于活塞頂面的膨脹氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復直線運動變?yōu)榍S的回旋運動，從而輸出功率。在工作時，連桿承受大小、方向為周期性變化的動載荷。在做功沖程，燃氣壓力在連桿軸線上的分力為壓縮應力；在進氣沖程上止點，活塞組合連桿本身的慣性力在橫斷界面內(nèi)造成拉伸應力；擺動時的橫向慣性力造成橫向彎曲應力。 連桿主要受力方式可以概括為： ⑴氣缸內(nèi)的燃氣壓力； ⑵活塞連桿組的往復運動慣性力； ⑶連桿告訴擺動時的所產(chǎn)生的橫向慣性力。 所以連桿的常見疲勞破壞有： ⑴連桿小頭與桿身圓弧過渡處產(chǎn)生裂紋； ⑵大頭桿身與螺栓平面直角處產(chǎn)生應力集中； ⑶連桿螺栓斷裂。 因此，要求連桿的重量輕且有足夠的強度、足夠的疲勞強度和沖擊韌性。 2.3 連桿的結構特點 連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。連桿體和連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝配在一起。為了減少慣性力的影響，在保證連桿有足夠的強度和剛度的前提下，要盡可能的減輕其重量，所以連桿采用了從大頭到小頭逐步變小的“工”字型截面形狀。 連桿的形狀復雜而不規(guī)則，而孔本身及孔與平面之間的位置精度要求較高：桿身斷面不大，剛度較差，易變形。 連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復直線運動變?yōu)榍幕剞D運動，以輸出動力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機的性能，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； 3 （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。 2.4連桿的主要技術要求 連桿上需進行機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合面及連桿螺栓定位孔等。 2.4.1 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度 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應不大于0.4μm；大頭孔的圓柱度公差一般在0.004~0.008mm之間。小頭孔公差等級為IT8，表面粗糙度Ra應不大于3.2μm。 2.4.2 大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度 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?。欢鴥煽纵S心線在垂直于連桿軸線方向的平行度誤差對不均勻磨損影響較小，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 mm長度上公差為0.02—0.04 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0.04—0.06 mm。 2.4.3 大、小頭孔中心距 大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到發(fā)動機的效率，所以規(guī)定了比較高的要求：198.86±0.1 mm。 2.4.4 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度 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。 2.4.5 大、小頭孔兩端面的技術要求 連桿大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同，但從技術要求是不同的，大頭兩端面的尺寸公差等級為IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8μm, 小頭兩端面的尺寸公差等級為IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3μm。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。 2.4.6 有關結合面的技術要求 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合不良，從而產(chǎn)生不均勻磨損。結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，要求結合面的平面度的公差為0.025 mm。 2.5 連桿的材料和毛坯分析 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。選擇45鋼。 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。相對于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設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使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。 7 3 連桿的加工工藝規(guī)程的制定 加工工藝工藝過程就是改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、互相位置和性質(zhì)，使其成為產(chǎn)品、半成品的過程，在生產(chǎn)過程中占重要位置。工藝過程主要分為毛坯制造工藝過程、機械加工工藝過程和機械裝配工藝過程，后兩個過程被稱為機械制造（工藝）過程。 3.1 加工工藝的基本概念 機械加工工藝過程就是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的力學性質(zhì)，使之成為合格的零件的全過程，是直接生產(chǎn)的過程。按照規(guī)定的工藝過程組織生產(chǎn)，對保證產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量以及生產(chǎn)成本有著重要的作用。 3.2 選擇定位基準 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有勝者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。因此，工件在加工過程中的定位、測量等問題需要被重點考慮。 （1）粗基準的選擇 在選用粗基準時要考慮如何保證各個加工面有足夠的余量，如何保證各個表面間的相互位置精度和自身的尺寸精度。因此，選擇粗基準時，贏遵循以下幾個原則： ①對于不需要全部加工表面的零件，應使用始終不加工的表面作粗基準，以保證不加工表面與加工表面之間的相互位置要求。 ②選擇毛坯余量最小的表面做粗基準。 ③選擇零件上重要基準面作粗基準。 ④選擇零件上加工面積大，形狀復雜的表面作粗基準，以使定位準確、加緊可靠，夾具結構簡單、操作方便。 ⑤粗基準在同一尺寸方向上通常只能使用一次，不應重復使用，以免產(chǎn)生不必要的定位誤差。 （2）精基準的選擇 精基準的選擇應使工件的定位誤差較小，能保證工件的加工精度，同時還應使加工過程操作方便，夾具結構簡單。選擇時應遵循以下原則： ①基準重合 盡量選擇被加工表面的設計基準或工序基準作為定位基準，避免基準不重合而產(chǎn)生的定位誤差。 ②一次安裝的原則 一次安裝又稱為基準統(tǒng)一原則?；鶞式y(tǒng)一或一次安裝和有關工序所使用的夾具結構大體上統(tǒng)一，降低了工裝設計和制造成本。同時多數(shù)表面采用同一基準進行加工，避免因基準轉換而帶來的誤差。 ③互為基準原則 當某些表面相互位置精度要求較高時，這些表面又可以互為基準反復加工，以不斷提高定位基準的精度，保證這些表面之間的位置精度。 ④自為基準原則 對于精度要求很高的表面，如果加工時要求其余量很小而均勻時，可以以加工表面本身作為定位基準，以保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率。 根據(jù)以上的原則，結合連桿的具體結構，確定基準如下：為了保證小頭孔的壁厚均勻，在鉆小頭孔時，選小頭孔不加工的外圓作為粗基準。在毛坯制造時往往在桿身的一側做出定位標記，以大、小頭端面定位時就能區(qū)別兩個端面。粗加工大、小頭兩端面時，先選取沒有標記的一側的端面，然后以這個加工過的端面為精基準加工沒有標記的一側的端面，以后的大部分工序都以這個精加工端面作為精基準。這樣可以保證兩端面的平行度，并使作為精基準的端面有良好的表面質(zhì)量。 在整個加工過程中，各工序盡量保持基準一致，選用連桿斷沒有標記的一側的端面、經(jīng)過鉆削的小頭孔及連桿大端經(jīng)過加工的側面作為輔助定位基準。大、小頭孔精加工時，大、小頭孔互為基準。 3.3 確定加工余量 在確定工序尺寸時，首先要確定加工余量。正確確定加工余量對于工廠具有重要的意義。若毛坯的余量過大，浪費材料勢必增加生產(chǎn)的成本；反之若余量過小，使毛坯制造困難，同樣增加成本，余量太小也不能保證零件的加工精度。所以余量過小、過大對機械加工都會帶來不利的影響。 經(jīng)查表，設計使用的加工余量列表于表3-1. 表3-1 加工余量明細 工序號 工序內(nèi)容 加工余量 工序號 工序內(nèi)容 加工余量 2 粗銑兩平面到43.5 3 12 精銑體、蓋分開面 1 3 粗磨兩平面到42.5 單面0.5 14 鉆擴鉸兩螺栓孔到φ11 5.5 4 鉆小頭孔到φ34 17 15 精磨體、蓋分開面 0.5 5 粗鏜小頭孔到φ36.5 1.25 16 精磨兩平面到42 單面0.25 6 粗車大頭外圓到φ109 3 17 精鏜小頭孔到φ37 0.5 7 粗鏜大頭到φ66 3 18 粗鏜大頭孔φ69 1.5 8 粗銑螺栓孔端平面到64 3 19 精鏜大頭孔到φ70 0.5 10 精銑螺栓孔端平面到62 1 21 精鏜小頭孔到φ34 0.5 11 對準中心線的位置，銑開連桿大頭 3 3.4 機械加工工藝路線的擬訂 加工順序就是指工序的排列次序，加工順序對保證加工質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本有著重要的作用。一般考慮以下幾個原則。 ①先基準后其他 零件的前幾道工序應安排加工精基準，然后用精基準來加工其他表面。 ②先粗加工后精加工 整個零件的加工工序應是粗加工在前，然后半精加工、精加工以及以及光整加工。這樣可以避免由于工件受力變形而影響加工質(zhì)量，也避免了精加工表面受到損傷等。 ③先加工平面，后加工內(nèi)孔 先加工主要平面，后加工次要表面，即作為精基準的表面應首先加工。然后對精度要求高的主要表面進行粗加工、半精加工，并穿插一些次要表面的加工，然后進行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工安排在最后進行，這樣避免已加工表面在運輸過程中的碰傷。 根據(jù)以上的原則，以及在一些相關資料中查找的數(shù)據(jù)，制定工藝路線，如表3-2所示： 表3-2 連桿加工的工藝路線 工序號 工序內(nèi)容 0 按照毛柸尺寸進行模鍛 1 退火處理，消除毛坯的內(nèi)應力，改善切削加工性和消除組織的不均勻性 2 粗銑兩平面到43.5 3 粗磨兩平面到42.5 4 鉆小頭孔到φ34 5 粗鏜小頭孔到φ36.5 6 粗車大頭外圓到φ109 7 粗鏜大頭到φ66 8 粗銑螺栓孔端平面到64 9 調(diào)質(zhì)處理，改善材料的力學性能 10 精銑螺栓孔端平面到62 11 對準中心線的位置，銑開連桿大頭 12 精銑體、蓋分開面 13 中間檢驗 14 鉆擴鉸兩螺栓孔到φ11 15 精磨體、蓋分開面 16 精磨兩平面到42 17 精鏜小頭孔到φ37 18 粗鏜大頭孔φ69 19 精鏜大頭孔到φ70 20 小頭壓入襯套 21 精鏜小頭孔到φ34 22 清洗 23 最終檢驗 在工藝路線中，具體的定位和夾緊的方式體現(xiàn)在工序卡中。 3.5 連桿工藝計算 加工工藝路線制定完成之后，為了能達到加工工藝路線中的要求，有必要對每個加工工序進行切削用量的計算，選擇合適的機床，并在此基礎上編制工藝過程卡、工序卡，使整個加工過程有章可循，最大限度地節(jié)省費用，降低公式，提高生產(chǎn)效率。 下面是本設計過程中的相關工藝參數(shù)計算過程。 3.5.1 粗銑兩平面 （1） 工序加工計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表10-39，選φ40mm的立銑刀，材料為高速鋼，齒數(shù)取6，取=3mm,查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-69，取=0.1mm/z，查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-67，有 式中 ——系數(shù)，=53； d ——銑刀直徑，mm； t ——刀具耐用度，min； ——切削深度，mm； ——每齒進給量，mm/z； ——銑刀寬度，mm； z——銑刀齒數(shù)。 由《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-80，=，得：t =90min，=40mm, v =41.47m/min則 （2） 機床選擇 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表8-55，選擇銑床X5030AS，主軸8級轉速，轉速范圍40~1800 r/min, P=3kM. 據(jù)《切削用量簡明手冊》，有 式中 z ——級數(shù)； ——最高轉速，r/min； ——最低轉速，r/min。 則：φ=1.72。查《切削用量簡明手冊》表2-2，選n=315r/min,則實際轉速為 驗證功率：查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-67知， 式中 ——系數(shù)，=3.37； d ——銑刀直徑，mm； ——切削深度，mm； ——每齒進給量，mm； ——銑削寬度，mm； z ——銑刀齒數(shù)； n ——主軸轉速，r/min。 計算得P=2.08kW , 機床選擇滿足要求。 （3） 機動時間和輔助時間的計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》知機動時間為 式中 ——加工長度，mm； ——刀具的切入長度，mm； ——刀具的超出長度，mm； ——每齒進給量，mm/r； ——銑刀齒數(shù)； ——走刀次數(shù)。 其中=267.3mm，查《金屬機械加工工藝人員手冊》表15-6，=10.5mm,=2.0mm，i=3,則=4.44min。 根據(jù)參考文獻《機械制造工藝學》，輔助時間按的18%計算，則。 （4） 小結 綜上所述，機床為立式銑床X5030ＡＳ，主軸轉速ｎ＝315r/min，切削速度u=39.56m/min,進給量f=0.1mm/z，切削深度=3mm，機動時間=4.43min，輔助時間。 3.5.2 粗磨兩平面 （1）工序加工計算及機床選擇 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表10-26，磨料選棕剛玉，查《金屬機械加工工藝人員手冊》表8-35，選臥式矩臺平面磨床MG7120. 其主要參數(shù)為：可磨削最大工件尺寸（寬×長×高）為200mm×630mm×320mm，砂輪尺寸（外徑×寬×內(nèi)徑）為250mm×25mm×75mm，砂輪軸轉速1500r/min，3000r/min(轉速為兩級），總功率5.6kM。 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-130，因為磨輪寬度〈32mm，選工作臺單行程的橫進給量=20mm/行程，選主軸轉速為3000r/min，工件長度估算為300mm,工件的運動速度取為12m/min。則在但行程的磨削時間為 在單行程內(nèi)砂輪所轉過的次數(shù) 在每轉的橫進給量為 則工作臺單行程磨削深度進給量=0.033mm/行程，取=0.5mm,據(jù)公式求得實際砂輪實際線速度為 驗證功率：查《金屬機械加工工藝人員手冊》知， 式中 ——工件的運動速度，m/min； ——工作臺單行程的橫進給量，mm/行程； ——工作臺單行程磨削深度進給量，mm/行程； 、、——公式的修整系數(shù)。 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-130，磨輪直徑〈320mm，淬火鋼，則=0.82. 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-130， 式中 ——工件磨削表面實際的總面積，； ——磨削表面的寬度，mm； ——工件在工作臺上所占的長度，mm。 估算F=22200，得 ，則=0.8 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-131，=0.8，因此 機床選擇滿足要求。 （2）機動時間和輔助時間的計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》，單行程進給的機動時間為 式中 L ——磨削計算長度，mm； ——工件磨削面長度,mm； ——磨削的計算寬度，mm； ——加工余量，mm； ——平面磨削系數(shù)，mm； ——工件的運動速度，mm； ——工作臺單行程的哼進給量，mm； ——工作臺單行程磨削深度進給量，mm/行程； ——同時加工的工件數(shù)量。 其中=，，，查《金屬機械加工工藝人員手冊》表15-31，，，則。 根據(jù)參考文獻，輔助時間按的18%計算，則。 （3） 小結 綜上所述，機床為臥式矩臺平面磨床MG7120，主軸轉速為3000r/min，工件的運動速度，砂輪線速度為39.23m/s，橫向進給量f=0.27mm/r，單行程磨削深度進給量/行程，切削深度=0.5mm，機動時間，輔助時間。 3.5.3 鉆小頭小孔 （1） 工序加工計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表10-22，選φ38的椎柄短麻花鉆，刀具材料為高速鋼。查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-34，因為是鍛件，選=0.784~0.98G，Ⅱ組，得。 查參考文獻《機械制造工藝學》表2-12，。 根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-29，切削速度為 式中d——孔徑，mm; t——刀具耐用度，min； f——進給量，mm/r。 得，則據(jù)公式，求得 （r/min） （2） 機床選擇 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表8-26，選立式鉆床Z5140A，主軸9級轉速，轉速范圍31.5~1400r/min，主軸功率P=3kW，最大轉矩M=400N·m，最大軸向力。 標準公比 查《切削用量簡明手冊》表2-2，選n=315r/min，則求得實際轉速 驗證功率：查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-30 機床選擇滿足要求 （3） 機動時間和輔助時間的計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》，鉆孔的機動時間為 式中 ——加工長度（深度），mm； ——刀具的切入長度，mm； ——刀具的超出長度，mm； ——刀具或零件的進給量，mm/r； ——刀具或零件的轉速，r/min。 其中=42.5mm，查《金屬機械加工工藝人員手冊》表15-6，，則。 輔助時間按的18%計算，則=0.11min。 （4） 小結 綜上所述，機床為立式鉆床Z5130A，主軸轉速為315r/min，切削速度,進給量切削深度，機動時間，輔助時間。 3.5.4 粗鏜小頭孔 （1） 工序加工計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-51，選，刀桿伸出長度為200mm,得。 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-4，選擇刀具的材料為YT15. 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表10-16，選擇鏜通孔類鏜刀。刀具參數(shù)為： =45°，B=12mm，H=12mm，L=150mm,=60mm，d=12mm。查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-51，加工材料為45鋼，加工條件為加工切削液，取，孔徑d=38mm。 求得 （2）機床選擇 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表8-28，選擇鏜床T68，主軸18級轉速，轉速范圍20~1000r/min，主軸功率P=5.5kW。 查《切削用量簡明手冊》表2-2，選n=80r/min，求得實際轉速 （3） 機動時間和輔助時間的計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》，鏜孔的機動時間為 式中 ——刀具行程長度，mm； ——加工長度，mm； ——刀具的切入長度，mm； ——刀具的超出長度，mm: ——刀具或零件的進給量，mm/r； ——刀具或零件的轉速，r/min； ——進給次數(shù)。 其中查《金屬機械加工工藝人員手冊》表15-1，=3mm,；查《金屬機械加工工藝人員手冊》表15-4，測量工具選內(nèi)卡鉗，，進給次數(shù)，則。 輔助時間按的18%計算，則。 （4） 小結 綜上所述，機床為T68，主軸轉速為80r/min，切削速度=9.55m/min，進給量，切削深度，機動時間，輔助時間。 3.5.5 車大頭外圓 （1） 工序加工計算及機床選擇 ，選用直頭焊接式外圓車刀，試選用普通車床C620-1。 查《機械制造工藝學》表1-1，由于C620-1車床的中心高為200mm，刀桿尺寸，刀片厚度4.5mm。 根據(jù)《機械制造工藝學》表1-2，粗車帶外皮的鍛件毛坯，選擇YY15硬質(zhì)合金。 查《機械制造工藝學》表1-3，選擇帶卷屑槽倒棱的前刀面，，，，，，，，，卷屑槽尺寸為，，。其中，為主偏角；為副偏角；為后角；為前角；為刃傾角；為刀尖圓弧半徑；為倒棱前角；為倒棱寬度；為卷屑槽圓弧半徑；為卷屑槽槽寬；為卷屑槽槽深。 查《機械制造工藝學》表1-4，在刀桿尺寸為，=3mm,以及工件直徑大于100mm時，取。 進給量還要滿足車床進給機構強度的要求，故需要進行校驗，根據(jù)C620-1車床的說明書，其進給機構允許的進給力為。 查《機械制造工藝學》表1-21，當鋼強度，，，，時，則進給力。 根據(jù)車削進給力的計算公式 式中，，——加工鋼時，刀具幾何參數(shù)改變時切削力的修正系數(shù)。 查《機械制造工藝學》表1-2，切削力的修正系數(shù)=1.0，=1.0，=1.11，則實際進給力為。 由于切削時的進給力小于車床進給機構的允許的進給力，選。 查參考資料《機械制造工藝學》表1-9，車刀后刀面最大的磨損量取為1mm，車刀壽命T=60min。 查參考資料《機械制造工藝學》表1-10，當用YY15硬質(zhì)合金刀加工的鋼料，當，，切削速度。 根據(jù)車削切削速度的計算公式 式中，，，——車削過程使用條件改變時的修正參數(shù)。 查《機械制造工藝學》表1-28，=1.0，=1.0，=1.0，=0.8，則 根據(jù)公式求得 據(jù)C620-1車床說明書，選，據(jù)公式，實際的切削速度為 校驗功率：查參考文獻《機械制造工藝學》表1-24，當，，，時，。 根據(jù)C620-1車床說明書，當時，車床主軸允許功率，所以，機床選擇滿足要求。 （2） 機動時間和輔助時間的計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》，車削的機動時間為 式中 ——刀具行程長度，mm； ——加工長度，mm； ——刀具的切入長度，mm； ——刀具的超出長度，mm； ——刀具或零件的進給，mm/r； ——刀具或零件的轉速，r/min； ——進擊次數(shù)。 其中，查《金屬機械加工工藝人員手冊》表15-1，，；查《金屬機械加工工藝人員手冊》表15-4，測量工具選內(nèi)卡鉗，，進擊次數(shù)i=1，則。 根據(jù)參考文獻《機械制造工藝學》，輔助時間按的18%計算，則。 （3） 小結 綜上所述，機床為C620-1，主軸轉速為230r/min，切削速度，進給量，切削深度，機動時間，輔助時間。 3.5.6 粗鏜大頭孔 機床為T68，主軸轉速為40r/min，切削速度，進給量，切削深度，機動時間，輔助時間。 3.5.7 粗銑螺栓孔端平面 機床為臥式銑床XA6132，主軸轉速為150r/min，切削速度，進給量，切削深度，機動時間，輔助時間。 3.5.8 精銑螺栓孔端平面 （1） 工序加工計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表10-39，選的鋸片銑刀，寬度L=3mm，材料為高速鋼，齒數(shù)取40，。 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-69，取，據(jù)公式求 式中 ——系數(shù)，。 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-79，，近似得：t=90min，，得，據(jù)公式求得 （2） 機床選擇 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表8-55，選銑床XA6132，主軸18級轉速，轉速范圍30~1500r/min，P=7.5kW。 據(jù)公式求得 查《切削用量簡明手冊》表2-2，選，則據(jù)公式求得實際轉速為 驗證功率： 式中 系數(shù)，。 機床選擇滿足要求。 （3） 機動時間和輔助時間的計算 據(jù)公式求，其中，查《金屬機械加工工藝人員手冊》表15-6，，，，則。 根據(jù)《機械制造工藝學》，輔助時間按的18%計算，則。 （4） 小結 綜上所述，機床為臥式銑床XA6132，主軸轉速為375r/min，切削速度，進給量，切削深度，機動時間，輔助時間。 3.5.9 銑開連桿大頭 機床為臥式銑床XA6132，主軸轉速為150r/min，切削速度，進給量，切削深度，機動時間，輔助時間。 3.5.10 精銑體蓋分開面 機床為臥式銑床X5020AS，主軸轉速為500r/min，切削速度，進給量，切削深度，機動時間，輔助時間。 3.5.11 鉆擴鉸螺栓孔 （1） 鉆螺栓孔 機床為立式鉆床Z5140A，主軸轉速為900r/min，切削速度，進給量，切削深度，機動時間，輔助時間。 （2） 擴螺栓孔 ①工序加工計算