连杆加工工艺及夹具设计毕业设计说明书

机电系机电一体化专业毕业设计 2011届毕业设计说明书 连杆加工工艺与夹具设计 作 者 姓 名 作 者 学 号 专 业 班 级 机电一体化 指导教师姓名 陈 春 颖 专业技术职称 邯郸职业技术学院·机电系 2010年12月28日 毕业设计任务书 题 目： 连杆加工工艺与夹具设计 专 业： 机电一体化 班 级： 学生姓名： 学号： 11 月 1 日至 12 月 31 日共 8 周 一、设计内容 需要完成连杆的加工工艺设计，包括分析零件结构工艺性，编排合理的加工工艺过程，选择各加工工序合理的切削用量，填写零件的加工工艺卡片。 完成给定加工面的专用夹具设计等。 二、设计原始资料及要求 已知： · 连杆的装配图（一张）和零件图（两张） · 生产纲领：大批量生产，年产量6000件 · 班制：两班制 设计任务： 1. 绘制连杆零件图和毛坯图。 2. 设计连杆工艺并编制工艺规程卡片一套。 3. 设计连杆盖通孔加工的专用夹具。 三、设计完成后提交的文件和图表 1.计算说明部分：设计说明书一份 2.图纸部分：连杆毛坯图一张 连杆加工工艺规程卡片一套 夹具装配图一张，夹具非标零件图全套 四、毕业设计进程安排 序号 设计各阶段工作内容 时间分配（起止日期） 1 确定设计题目并查阅相关资料 2010-11-1～2010-11-7 2 绘制连杆零件图及毛坯图等 2010-11-8～2010-11-14 3 连杆工艺设计并编制工艺规程卡片一套 2010-11-15～2010-11-28 4 设计某工序加工的专用夹具一套 2010-11-29～2010-12-12 5 编写设计说明书 2010-12-13～2010-12-19 6 指导老师检查设计并修改及准备答辩 2010-12-20～2010-12-31 五、主要参考资料 ［1］赵如福 主编 金属机械加工工艺设计手册 上海科学技术出版社 2009.1 ［2］孟少农 主编 机械加工工艺手册（第三卷） 机械工业出版社 1992.1 ［3］瞿芳 主编 机械制图 中国传媒大学出版社 2008.6 ［4］穆玺清 主编 机械设计基础 机械工业出版社 2007.11 ［5］吴宗泽，罗圣国 主编 机械设计课程设计手册 高等教育出版社 2006.5 ［6］李 洪 主编 机械加工工艺手册 北京出版社 1996.1 ［7］符 炜 主编 实用 切削加工手册 湖南科学技术出版社 2003.3 ［8］浦林祥 金属切削机床夹具设计手册 机械工业出版社 1995 ［9］孙丽媛 主编 机械制造工艺及专用夹具设计指导 冶金工业出版社 2002.2 ［10］方昆凡 公差与配合手册 机械工业出版社 1999 ［11］吴宗泽 机械设计实用手册 化学工业出版社 2000 ［12］马贤智 机械加工余量与公差手册 中国标准出版社 1994 ［13］王光斗，王春福 机床夹具设计手册 上海科学技术出版社 2000 学 生 （签 字）： 教研室主任（签字）： 指导教师（签字）： 系主任 （签字）： 摘 要 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夹具设计。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。 机械加工工艺是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保障。然而夹具又是制造系统的重要部分，工艺对夹具的要求也会提高，专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具都朝着柔性化、自动化、标准化、通用化和高效化方向发展以满足加工要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。 关键词: 连杆，加工工艺，夹具设计 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 function of processing the surplus , cutting force and internal stress progressively , revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the part finally . Keywords: connecting rod, deformination, processing technology, design of clamping device 目 录 I摘 要 IIABSTRACT 1绪 论 3第一章 机械加工工艺规程的制定 31.1零件的工艺性分析 31.1.1产品结构和工艺分析 31.1.2 平面加工 41.1.3 孔加工 41.1.4 技术要求分析 51.2 毛坯的确定 51.2.1 有关设计条件的说明 51.2.2. 毛坯的材料 61.2.3 制坯方法的确定 71.3 连杆工件的定位基准和定位分析 81.4加工经济精度与加工工序安排 81.4.1加工经济精度 91.4.2连杆加工主要加工表面的工序安排 101.5 典型表面的加工方法 101.6 连杆加工工艺过程的确定 101.6.1定位基准的选择 111.6.2工艺路线的拟定 131.7加工设备与工艺装备的选择 15第二章 机械加工工艺卡片的设计 152.1确定加工工艺过程 152.2 机械加工余量的确定 17第三章 钻孔夹具的设计 173.1专用夹具设计方法的工艺分析： 173.1.1专用夹具的基本要求 173.1.2专用夹具的设计步骤 183.1.3夹具的选材 183.1.4夹具体的热处理 183.1.5问题的提出 183.2零件在夹具上定位基准的选择 183.2.1工件自由度分析 193.3确定夹具体的结构 193.4夹具零件及夹具的公差技术条件 22设计小结 23致 谢 24参考文献 绪 论 一、连杆的结构特点 连杆是发动机的主要零件之一，它连接活塞和曲轴，把作用于活塞顶面的膨胀气体的压力传给曲轴；将活塞的往复运动变为曲柄的旋转运动，又受到曲轴的驱动而带动活塞压缩缩气缸中的气体。因此，连杆在工作中承受着呈周期交变的压缩、拉伸及弯曲应力，这些交变载荷具有很大的冲击特性。发动机正常工作时，连杆大头约以3000r/min的转速旋转，线速度达10m/s，所以连杆在工作时，形成巨大的离心力。由于连杆横向窜动和形位误差引起连杆受压时产生弯曲，是连杆很容易断裂，断裂是连杆的主要损伤形式，对于EQ6100-I型汽车发动机连杆，其断裂率约为0.5/1000。 连杆属于典型的“杂件”类零件，不但精度要求高，形状复杂，制造难度大，而且批量大，直接影响发动机质量，本篇论文详细介绍了其加工方法的拟订和确立，并对加工中某工序所采用专用夹具进行设计。从工艺与专用夹具的方向进行了一定的探讨。 制造工艺的发展情况 随着科学技术的发展，各料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向高质量、高生产率和低成本方向发展。电火花、电解、超声波、种新材激光、电子束和离子束加工等工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。 数控机床的出现，提高了更新频繁的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，大大推进了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。目前，数控机床的工艺功能已由加工循环控制、加工中心，发展到适应控制。加工循环控制虽可以实现每个加工工序的自动化，但不同的工序中刀具的更换及工件的重新装夹，仍须人工来完成。加工中心是一种高度自动化的多工序机床，能自动完成刀具的更换，工件的转位和定位，主轴和进给量的变换等，使工件在机床上只安装一次就能完成全部加工。因此，他可以显著缩短辅助时间，提高生产率，改善劳动条件，适应控制数控机床是一种具有“随机应变”功能的机床，他能在加工中，根据切削条件的变化，自动调整切削条件，是机床保持最佳状态下进行加工，因而有效提高加工效率，扩大品种，更好的保证了加工质量，并达到最大的经济效率。 近年发展起来的以计算机为行动中心，完成加工、装卸、运输、管理的柔性制造系统，具有监视、诊断、修复、自动转位加工产品的功能，使多品种、中小批量生产实现了加工自动化，大大促进了自动化的进程，尤其是将计算机辅助设计与制造结合起来而形成的计算机集成制造系统，是加工自动化向智能化方向发展的又一关键性技术，并进一步朝着网络化、集成化和智能化的方向发展。 夹具的发展趋势 工艺装备的设计、制造、使用和管理，体现着一个企业的工艺技术水平，夹具设计与制造又是制造环境中的生产准备周期时间和加工成本的重要因素，工装设计水平的高低，很大程度上反映出企业制造能力的高低。 夹具设计与制造是机电产品设计与制造的一项重要步骤，传统的夹具设计制造时需大量的工时消耗和金属材料的消耗。目前，基于特征参数化技术已在机电产品设计与制造的各个阶段得到广泛的应用，夹具设计也必须向标准化、系统化、参数化方向发展。而且，为了适应我国加入WTO后机电产品的创新能力和尽快机电产品设计制造的全程仿真，快速组合夹具的发展正是适应了这种要求。 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 二、本次设计的内容 本设计主要是针对连杆工艺及钻孔夹具的设计。夹具设计是组合机床设计中的重要部分，夹具设计的合理与否，直接影响到被加工零件的加工精度等参数。在设计中，设计的主要思路是用工件以已加工端面为定位基准，夹具体的凸台和大端面孔为定位面，工件以气动夹紧，这样设计主要是为了解决了手动夹紧时夹紧力不一致、误差大、精度低、工人劳动强度大等缺点；气动夹紧采用空气作为动力源，资源丰富并且干净、清洁，对周围环境没有污染；不足是噪音比较大。 具体的设计思路是：首先确定工件的已加工端面定位方式，通过夹具体的凸台、内孔，再用气动装置将其夹紧，这样连杆的六个自由度全部限制，实现了零件的定位夹紧，然后确定零件的夹紧方式。在本次设计中采用的是手动夹紧方式；然后进行误差分析、夹紧力的计算，对夹具的主要零件进行结构设计。 第一章 机械加工工艺规程的制定 1.1零件的工艺性分析 1.1.1产品结构和工艺分析 (1)该零件为发动机上的重要组成部分之一，其大头孔和轴连接，小头孔通过活塞销和活塞连接，将作用于活塞的力传给曲轴，又受曲轴驱动而带动活塞。因此该连杆器将受到压缩压力，纵向弯曲应力和拉应力，故要求此连杆有较轻的重量、较高的强度，同时大小头孔还有较高的耐磨性和互换性。 (2)该连杆由连杆大头连杆身和连杆小头三部分组成，连杆大头盖和连杆身分开，由螺栓连接，小头孔装有衬套提高耐磨性和互换性。 (3)大小头两孔的轴线的平行度由较高的要求，中心距有绝对的要求，其精度主要由机加工机床本身来保证，平行度要求为0.05，中心距为280±0.036。 (4)大头孔的表面粗糙度要求为1.6，小头孔的表面粗糙度要求为6.3，连端面的表面粗糙度为12.5，身盖配合的表面精度为6.3。 (5)为了便于加工和保证加工精度，大头设置工艺凸台。 1.1.2 平面加工 （1）两端面 大头两端面间的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra不大于1.6 小头两端面间的尺寸公差等级为IT5，表面粗糙度Ra不大于3.2 （2）大头凸块两侧面 表面Ra6.3 （4）体和盖的结合面 表面粗糙度Ra0.8 （6）轴瓦锁口槽 铣 保证尺寸42-0.62 保证尺寸40的Ra值为1.6 1.1.3 孔加工 （1）大头孔 扩、粗镗、精镗达尺寸Ф102 mm，Ra0.8 （2）小头孔　钻、扩、粗镗、精镗达尺寸Ф55 mm，Ra0.8 （3）钻、扩、铰螺栓孔M18mm, Ra值为12.5 1.1.4 技术要求分析 连杆上需要进行机械加工的主要表面为：大、小头孔及两端面，连杆与杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等。连杆总成的主要技术要求如下： ⑴为了使连杆大、小头运动副之间配合良好，大头孔的尺寸公差等级取为IT6，表面粗糙度Ra应不大于0.5um；小头孔的尺寸公差等级约取为IT5(加工后再按0.0025mm间隔分组),表面粗糙度Ra应不大于0.5um。 ⑵大、小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比，进而影响发动机的效率，两孔中心距的尺寸公差等级应不低于IT9.大、小头孔中心线在两个相互垂直的方向上的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，致使汽缸壁磨损不均匀，缩短 发动机的使用寿命，同时也使曲轴的连杆颈磨损加剧。若称大、小头孔理想中心线所在的公共平面为连杆轴线平面，一般规定两孔轴线在连杆轴线平面内的平行度公差等级应不低于IT7，在垂直于连杆轴线平面内的平行度公差等级应不低于8级。 ⑶连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度误差过大，将加剧连杆大头两端面与曲轴连杆颈两端面之间的磨损，甚至引起烧伤，一般规定其垂直度公差等级应不低于9级。 ⑷连杆大、小头两端面间距离的基本尺寸相同，但技术要求是不同的。大头两端面间的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8um；小头两端面间的尺寸公差等级为IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3um。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。 ⑸为了保证发动机的运转平稳，对连杆小头（约占连杆全长2/3）质量差和大头（约占连杆全长1/3）质量差给以较严格的规定。 1.2 毛坯的确定 毛坯的选择应从生产批量的大小，非加工面的技术要求，零件的材料、结构、形状、尺寸、重量技术要求等方面综合考虑。通常情况下，主要以生产类型来决定。正确选择制坯方式可以使整个工艺过程经济合理，故应认真的选择并要加以论述。 1.2.1 有关设计条件的说明 汽车连杆零件属于大批量生产。 大批量生产的工艺特点：⑴零件的互换性：具有广泛的互换性，少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法；⑵毛坯的制造方法和加工余量：广泛采用金属模机器造型、模锻或其他高效方法，毛坯精度高，加工余量小；⑶机床设备及布置形式：广泛采用高效专用机床及自动机床，按流水线和自动线排列设备；⑷工艺工装：广泛采用专用高效夹具、复合刀具、专用量具或自动检验装置，靠调整法达到精度要求；⑸对工人技术要求：对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求低；⑹工艺文件：要有工艺过程卡和工序卡，关键工序要调整卡和检验卡；⑺成本：较低。 1.2.2. 毛坯的材料 连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度，因此连杆材料要采用高强度的碳钢或合金钢，可用来制作连杆的材料有45钢、55钢、40cr、40MnB等，此连杆要求大批量生产，毛坯材料选用锻件。 45钢----一般为中碳的优质碳素结构刚与合金结构钢，主要用于制造承受很大变动载荷与冲击载荷或各种复合应力的零件（如机器中传递动力的轴、连杆、齿轮等）。这类零件要求钢材具有较高的综合力学性能，即强度、硬度、塑性、韧性有良好的配合。连杆需要承受多向交变载荷的作用，对材料的综合力学性能要求高，45钢可以满足这一要求，最终选定45钢作为毛坯材料。 1.2.3 制坯方法的确定 连杆的特殊作用要求机械性能应大于或等于 抗拉强度 屈服极限 冲击韧性 毛坯的选择有两种：使毛坯形状与尺寸和零件接近；使毛坯的形状尺寸与零件相差较大。 这影响着毛坯的制造费用及劳动量，与机械加工费用及劳动量。为节省能源与金属材料，随着毛坯制造专业化生产的发展，制坯方法的确定应取向前种方法。其中前种方法又有模锻和铸造两种毛坯制造形式最常用，考虑到零件工作的场所和综合力学性能要求，毛坯选用模锻的方式进行生产 连杆锻坯形式有两种，一种是体和盖分开锻造，另外一种是将体和盖锻成一体。整体锻造的毛坯，需要在以后的机械加工过程中将其切开，为保证切开后粗镗孔余量的均匀，需将整体连杆大头孔锻成椭圆形。相对于分体锻造而言，整体锻造存在所需锻造设备动力大和金属纤维被切断等问题，分体锻造能够减少一定的工序，加工效率高。故最终选用分体锻造的方式制造毛坯。 锻造的工艺过程如下：将棒料在炉中加热至1140-1200℃，现在锟锻机上通过四个型槽进行锟锻制坯，然后在锻压机上进行预锻和终锻，再在压床上冲连杆大头孔并切除飞边。为了改善毛坯的切削加工性能，锻造好的连杆毛坯需要进行调质处理，使之得到细致均匀的回火索氏体组织，减少毛坯的内应力。为了提高毛坯的精度，连杆毛坯还需进行热校正。 此外， 连杆的显微组织在连杆小头“工”字形截面检验，应符合NJ24-86《曲轴技术条件》附录中的1-4级。连杆的纵剖面的金属宏观组织，其纤维方向应沿着连杆中心线，并与外形相符，不得间断。 连杆经过外观缺陷、内部探伤、毛坯尺寸及质量等的全面检查合格后就可以进入机械加工生产线了。 1.3 连杆工件的定位基准和定位方案分析 连杆外形较复杂而刚性较差，它的技术要求很高，恰当地选择继续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，一般都对连杆进行完全定位，即按六点定位原理来限制连杆的六个自由度。多数情况下，选用连杆的大、小头端面作为主要定位基准，使零件的支撑面积大、定位稳定、装夹方便。同时选择小头孔和大头连杆体的外侧面作为一般定为基准，从而限制了连杆的六个自由度。选用连杆端面和小头孔作为定位基准，不仅便于在加工过程中实现基准统一，更重要的是使连杆的重要技术要求（如大、小头孔之间的中心距要求，大、小头孔中心线在两个互相垂直方向上的平行度要求，端面与大头孔中心线的垂直度要求，两端面间的距离要求等）在加工过程中实现基准重合，以减小定位误差。 对于一些要求高或加工中不易保证的技术要求，在精加工时也可以采用自为基准的原则进行加工（小头孔尺寸精度和形状精度的保证），或采用互为基准的原则进行加工（如大、小头孔中心距精度的保证），由机床精度直接保证（如大、小头孔中心距要求可在双轴镗床上一次安装同时加工出大、小孔来直接保证）。 按照“先加工基准后加工其它面”的加工原则，作为连杆主要定位基准的两端面的加工，一般都是安排在工艺过程最初工序进行，即以未加工过的第一个端面在、为粗基准定位，加工第二个端面，紧接着以已加工过的第二个端面做基准，定位加工第一个端面。显然第一个端面的精度要比第二个端面高，在以后的加工中，用第一个端面做精基准最好。但由于连杆外形的对称性，后续工序操作者不易分清哪个端面是第一个端面，为此连杆体和连杆盖的零件图上特意设计出一个加工和装配用的工艺标记，并在连杆工艺规程中，规定无工艺标记的一侧的端面为主要定位精基准，在后续的各加工工序中尽可能地用它来定位。 1.4加工经济精度与加工工序安排 1.4.1加工经济精度 各种加工方法（车、铣、刨、磨、钻、镗、铰等）所能达到的加工精度和表面粗糙度，都应该满足图纸设计要求。精度不是越高越好，满足要求就行了，因为生产中控制生产成本对企业是很重要的，加工精度提得愈高，表面粗糙度减小得愈小，则所耗费的时间与成本也会愈大。在实际的生产中应在满足设计精度的要求下尽可能地降低成本。 1.4.2连杆加工主要加工表面的工序安排 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连杆螺栓孔定位面，次要加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧面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加工来安排的。连杆的加工路线按连杆的分合可分为三个阶段：第一阶段为连杆体的加工，第二阶段为连杆盖的加工，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(端面、小孔头和大头外侧面);第二阶段主要是加工除精基准意外的其它表面，包括大、小头粗加工、为合装做准备的螺栓孔和结合面的粗精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。如果按主要表面的粗、精加工来划分连杆的加工阶段的话，可以按连杆合装前后来分，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表面的半精加工、精加工阶段。 工序顺序的安排原则 ①先加工基准面，再加工其它表面 ②一般情况下，先加工平面，后加工孔 ③先加工主要表面，后加工次要表面 ④先安排粗加工工序，后安排精加工工序 ⑤检查、检验工序，去毛刺、平衡、清洗工序根据需要穿插在各其它工序中进行。 1.5 典型表面的加工方法 连杆的主要加工表面为大、小头孔和两端面，这几种表面在加工的过程中量大且典型，它们的加工方法分别有以下几种选择： （1）两端面加工方法的选择： 端面的加工通常有铣、刨、磨三种，其中铣和磨的加工精度较高，刨的加工精度较低，由于两端面在后续加工过程中会多次被用作定位基准，所以为了保证零件的整体加工精度，选用铣和磨两种加工方式，其中铣为粗加工，磨用于精加工。 （2）孔的加工方法的选择： 孔的加工方法有钻孔、铰孔、镗孔等加工方式，其中镗孔精度高，在连杆所以需要加工的部位中，大、小头孔的加工要求是最高的，所以宜用钻头钻、扩孔，最后采用镗、磨的方式保证精度。 1.6 连杆加工工艺过程的确定 在拟订工艺路线时，正确的处理粗、精加工工序的安排是很重要的。因为连杆是大批大量生产，所以粗、精加工要分开。 因为连杆的大、小头孔的精度要求比较高，所以应安排粗加工、半精加工和精加工三个阶段。其它部位也应根据精度要求合理地划分加工阶段。 1.6.1定位基准的选择 （1）粗基准的选择 a.以不需加工的杆身侧面作为粗基准面，来加工连杆的两端面，设计基准和定位基准要重合； b.钻小头孔以粗磨后的两端面作为粗基准采用外定位，同时以未加工过的毛面作为粗基准。 （2）精基准的选择 以加工过的两端面，大小头孔和工艺凸台作为精基准。 （3）小头孔的加工均采用外定位方式，均以工艺凸台和工艺面作定位基准。 1.6.2工艺路线的拟定 （1）两端面的加工 （2）身盖分开面加工 （3）小头孔加工 （4）大头孔加工 其中工艺过程设计大致采用： 锻造→调制→粗加工→精加工→检验→入库 通过对连杆零件图以及其技术要求进行认真分析后，得到了连杆工艺过程的最后方案： 连杆体的加工: 工序1 粗铣两端面 工序2 精铣两端面 工序3 磨两端面 工序4 钻小头孔 工序5 粗镗小头孔 工序6 小头孔倒角及去毛刺 工序7 粗铣工艺凸台及结合面 工序8 精铣工艺凸台及结合面 工序9 粗镗大头孔，倒角 工序10 磨结合面 工序11 钻攻螺纹孔 工序12 钻定位孔 工序13 铰定位孔及去毛刺 连杆盖的加工: 工序1 粗铣两端面 工序2 精铣两端面 工序3 磨两端面 工序4 粗铣结合面 工序5 精铣结合面 工序6 粗镗大头孔及倒角 工序7 磨结合面 工序8 钻，扩沉头孔 工序9 钻铰定位孔 工序10 铰定位孔 工序11 去毛刺 工序12 清洗 工序13 终检（尺寸分组） 连杆总成的加工: 工序1 粗铣螺母座面 工序2 钻、扩、铰螺栓孔 工序3 扩螺栓孔、倒角 工序4 去结合面毛刺 工序5 清洗 1.7加工设备与工艺装备的选择 由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。 1. 粗铣两端面。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，选择XF924铣床。选择直径D为100mm的硬质合金面铣刀，刀具材料为YW2，代号为M20(GB2075-1987)，采用专用夹具和游标卡尺； 2. 半精加工，精加工端面。采用磨削方式即可满足工艺要求均使用M7350平面磨床，量具使用游标卡尺； 3. 大小头孔是该零件的重要加工部位，钻小头孔使用通用钻床Z 3080，使用钻小头孔夹具，量具使用游标卡尺； 4. 一次粗镗大头孔。考虑到该孔的结构特点，使用镗床TF673 5. 精镗大小头孔。同时进行为保证加工质量使用金刚石镗床T60，使用的量具是游标卡尺。 6. 挤压小头孔。加工设备为压床。 7. 铣锁口槽。采用立式铣床，查表选用型号为X51的立式铣床，专用夹具，专用铣刀，用游标卡尺测量。 8. 加工螺栓座面。采用立式铣床，查表选用型号为X51的立式铣床，专用夹具，专用铣刀，用游标卡尺测量。 9. 倒角。采用立式铣床，铣床型号为X51，专用夹具，专用铣刀，用游标卡尺测量。 10. 拉大、小头凸块及两侧面。查表选用型号为L5120的立式内拉床。 第二章 机械加工工艺卡片的设计 2.1确定加工工艺过程 1. 连杆总成的加工路线： 毛坯准备--校直--磁粉探伤--粗铣两端面--精铣两端面--磨两端面-钻小头孔--粗镗小头孔--小头孔倒角及去毛刺--粗铣工艺凸台及结合面--精铣工艺凸台及结合面--粗镗大头孔，倒角--磨结合面--钻攻螺纹孔--钻定位孔--铰定位孔及去毛刺--清洗--打印件号--检验 2. 连杆盖加工工艺路线： 毛坯准备--校直--磁粉探伤--粗铣两端面--精铣两端面--磨两端面--粗铣结合面--精铣结合面--粗镗大头孔及倒角--磨结合面--钻，扩沉头孔--钻铰定位孔--铰定位孔--去毛刺--清洗--打印件号--检验 3. 连杆总成的加工路线： 体与盖对号，清洗，装配--磨两端面--半精镗大头孔及倒角--精镗大头孔--精镗小头孔--滚压大头孔--粗铣小头孔端面--精铣小头孔端面--大头孔压入衬套--精镗大头孔衬套孔--拆开连杆盖--铣体与盖大头轴瓦定位槽--对号，装配--退磁--检验--包装入库 2.2 机械加工余量的确定 连杆材料为45钢，硬度为226-271HBS，生产类型为大批生产，采用整体锻造毛坯． 根据有关资料及制订的加工工艺，分别确定各工序尺寸如下： (1).两端面间距离52mm 查<<金属机械加工工艺设计手册》）（简称《工艺手册》） 表4-28得，端面加工余量为1.0mm，粗加工的加工余量约占总共余量的2/3-3/4,粗铣端面加工余量 取为0.5mm，精铣余量为0.25mm，铣削公差即零件公差为0.20mm. (2).大头孔Ф102mm 其毛坯为分体锻造毛坯,查<<工艺手册>>表4-1得 合装后扩大头孔至100.1mm,其余量为1.6mm,公差为0.20mm;粗镗余量查手册表1-31得,0.8,粗镗完尺寸为100.9mm,公差为0.046mm;半精镗和精镗的余量查手册表1-31得,0.6mm,加工完尺寸为101.5mm,公差为0.03mm.其最终加工为珩磨加工,查手册表1-35得,其余量为0.5mm,加工完尺寸为102mm,为最终加工尺寸. 3.小头孔Ф55mm 其锻造毛坯小头孔为实体,首先加工为钻孔,加工至尺寸为53.2mm,查<<工艺手册>>表1-32得,加工余量为1.1mm,公差为0.033mm,拉孔至尺寸54.3mm,半精镗和精镗的余量查手册表1-31得,其余量为0.7mm,加工完尺寸为55mm,为最终加工尺寸。 第三章 钻孔夹具的设计 3.1专用夹具设计方法的工艺分析： 钻螺纹孔夹具属于专用夹具，除工件的定位和夹紧外，还有一些问题需要解决：如专用夹具的设计步骤、夹具体的设计、夹具总图上尺寸公差及技术要求的标准、工件在夹具中加工的精度分析、夹具的经济分析及机床夹具的计算等。 3.1.1专用夹具的基本要求 a.保证工件的加工精度 b.提高生产率 c.工艺性好 d.实用性好 e.经济性好 除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，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。 3.1.2专用夹具的设计步骤 （1）明确设计任务和收集设计资料 钻螺纹孔所要设计的夹具其设计任务主要是对其进行定位和夹紧与一些辅助支撑，对工件进行六点支撑，使工件定位可靠，操作安全，设计资料的收集主要是机床夹具设计手册和机械加工工艺手册等。 （2）机床夹具的组成 a.定位装置 b.夹紧装置 c.对刀或导向装置 d.连接元件 e.夹具体 f.其它装置或元件 3.1.3夹具的选材 根据零件图的加工条件可以知道，夹具可以由铸造成型，选用HT200,铸造夹具体的优点是工艺性好，可铸出各种复杂形状，具有较好的抗压强度、但生产周期长，需进行时效处理，以消除内应力。 3.1.4夹具体的热处理 由于本夹具体属于复杂型夹具，热处理主要采用时效或退火处理。 3.1.5问题的提出 本夹具主要是加工发动机连杆盖端面两个通孔。为了保证他的位置精度和提高生产率，特制了一套专用夹具，孔 的轴线与分合面有垂直度的要求，孔 有圆度要求，公差为0.20。 3.2零件在夹具上定位基准的选择 零件在夹具上以端面定位控制三个自由度，内孔以短心轴定位限制两个自由度，孔的外端面以短销定位控制一个自由度。为保证定位的准确性、高精度性，在零件加工过程中，严格保证零件的精度严格按照图纸要求进行，保证某些零件在加工完成后所要达到的硬度，表面光洁度。 3.2.1工件自由度分析 专用夹具分为手动夹紧、气动夹紧及液压夹紧三种方式，下面就其特点分析，再结合厂家的要求确定最终方案。 1.手动夹紧：是针对较小的零件、切削余量不大，批量不大而采用的夹紧方法，手动夹紧经济性好，操作方便。 2.气动夹紧：夹紧力基本恒定，夹紧动作迅速，省力，但由于空气是压缩的，因此夹紧刚性差。 3.液压夹紧：油液能够传递较大的压力，抗震性较强，能维持较好的夹紧刚度，但采用时，必须有一套动力装置及各种泵阀等辅助装置，另外密封性能要求较高。 综上所述，考虑到此连杆尺寸不大，切削余量小及经济性等诸多因素，最终选用手动夹紧方案。 3.3确定夹具体的结构 确定夹具的结构，绘制装配图如下： 3.4夹具零件及夹具的公差技术条件 （1）钻床的技术条件 在钻床上加工孔和孔系时，其尺寸精度和相互位置精度是靠钻套精度和钻套的位置精度来决定的。 钻套的内径尺寸即为刀具的最大极限尺寸，其公差按基轴制配合制订，如果刀具不是用切削部分而是用圆柱部分导向时，也允许采用基孔制相应配合，即孔用H7，轴用g7、g6、g5。 钻套与导向杆之间的位置精度，可通过相应的技术要求保证，其中钻床夹具的主要技术要求，一般包括以下几个方面： ①定位表面对夹具安装基面的垂直度或平行度 ②钻套中心对定位基面和夹具的安装基面的垂直度或平行度 ③同轴线钻套的同轴度 ④定位表面的直线度和平面度或等高性 ⑤定位表面和钻套轴线对对校正基面的垂直度或平行度 ⑥各被加工表面间被加工表面与定位表面间的尺寸要求及相互位置要求。 （2）标准零件及部件 机床夹具常用的零件及部件已经标准化（参阅GB2148~2258~80,GB2262~2269~80）,可以查得这些零件及部件的结构尺寸、精度等级、表面粗糙度、材料及热处理条件等，其技术条件亦可参阅《机床夹具零件部件技术条件》（GB2259-80） ①制造零件及部件采用的材料应符合相应的国标规定，允许采用机械性能不低于原规定牌号的其他材料制造； ②铸件及锻件机械加工余量和尺寸公差暂按各部相应标准化的规定； ③铸件不允许有裂纹、气孔、砂眼、缩松、夹渣等缺陷，浇冒口、结疤、粘沙应清除干净； ④需机械加工的铸件或锻件，加工前应经时效处理或退火、正火处理； ⑤凡加工面未注公差尺寸的，其尺寸公差应按GB1804-79《公差与配合 未注公差尺寸的极限偏差》IT13规定。 ⑥外螺纹工作表面的表面粗糙度为3.2，螺纹工作表面的粗糙度为6.3。当螺距t≤0.5mm时，可不检查粗糙度。 设计小结 通过对汽车连杆的机械加工工艺及对粗加工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,主要归纳为以下三个方面： 第一方面：连杆件外形较复杂，其技术要求很高，加工刚度差，这就要求做设计的我们能正确地掌握定位基准的选择、切削用量、精度控制等专业知识，此外要要有严谨的态度，设计过程繁琐，不认真是不可能完成的。 第二方面：主要是关于夹具的设计方法及其步骤。以前在学习过程中只是听老师讲了夹具方面的一些基本知识，都是皮毛，而通过这次设计，我几乎翻遍了图书馆百十种夹具设计的书籍，极大地补充了学习的不足，让我懂得了不少这方面的专业知 第三方面：在这次设计过程中，除了涉及到本专业的专业知识外，大学三年所学的其它知识几乎全派上了用场，在此过程中涉及到的其它知识有Word和Excel文档的编辑、AutoCAD锻造等。可以说这次设计是对三年所学的一次全面整合，十分到位。 除了以上三方面，在设计过程中我还熟悉了查各种手册，接触到了大量的专业书籍，真是获益良多。在此我要再次感谢帮助我设计的陈老师，谢谢他给我耐心的指导，帮我解决了设计过程中我无法解决的难题。 编者 2010年12月28 致 谢 三年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在毕业设计即将结束之际，思绪万千，心情久久不能平静。 伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的导师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。 感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在设计即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！ 同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。 最后再一次感谢在毕业设计中给以我们辛勤指导的陈老师还有所有曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。在此，向你们致以崇高的敬意！ 参考文献 ［1］赵如福 主编 金属机械加工工艺设计手册 上海科学技术出版社 2009.1 ［2］孟少农 主编 机械加工工艺手册（第三卷） 机械工业出版社 1992.1 ［3］瞿芳 主编 机械制图 中国传媒大学出版社 2008.6 ［4］穆玺清 主编 机械设计基础 机械工业出版社 2007.11 ［5］吴宗泽，罗圣国 主编 机械设计课程设计手册 高等教育出版社 2006.5 ［6］李 洪 主编 机械加工工艺手册 北京出版社 1996.1 ［7］符 炜 主编 实用 切削加工手册 湖南科学技术出版社 2003.3 ［8］浦林祥 金属切削机床夹具设计手册 机械工业出版社 1995 ［9］孙丽媛 主编 机械制造工艺及专用夹具设计指导 冶金工业出版社 2002.2 ［10］方昆凡 公差与配合手册 机械工业出版社 1999 ［11］吴宗泽 机械设计实用手册 化学工业出版社 2000 ［12］马贤智 机械加工余量与公差手册 中国标准出版社 1994 ［13］王光斗，王春福 机床夹具设计手册 上海科学技术出版社 2000 指导教师评价及成绩 评 定 项 目 评定等级 优 良 中 及格 不及格 1、选题的适用性与先进性 2、设计方案、工艺和结构的合理性 3、图纸的质量和数量 4、选用标准零部件的正确性 5、计算方法与运算结果 6、毕业设计过程中的表现 综 合 评 价 等 级 指导教师签字： 日期： 答辩委员会评价及成绩 评 定 项 目 评定等级 优 良 中 及格 不及格 1、选题的适用性与先进性 2、设计方案、工艺和结构的合理性 3、图纸的质量和数量 4、选用标准零部件的正确性 5、计算方法与运算结果 6、自述表达问题的清晰度 7、回答问题的正确性、独立性、完整性 综 合 评 价 等 级 评语： 答辩组长签字： 答辩组成员签字： 日期： � EMBED AutoCAD.Drawing.17 ��� � EMBED AutoCAD.Drawing.17 ��� � EMBED AutoCAD.Drawing.17 ��� 连杆体零件图 连杆盖零件图 PAGE _1351331041.unknown _1355245616.unknown _1355245632.unknown _1351331116.unknown _1355058701.dwg _1212883878.dwg _1351330960.unknown _1212883291.dwg