模塊二典型零件的機械加工

1、模塊二 典型零件的機械加工項目四  連桿零件加工工作任務 按擬定工藝完成圖41所示連桿類零件加工。零件名稱：連桿材料：45，40cr生產綱領：大批。圖4-1連桿任務分析： 連桿是活塞式發(fā)動機的重要零件，其大頭孔和曲軸連接，小頭孔通過活塞銷和活塞連接，將作用于活塞的氣體膨脹壓力傳給曲軸，又受曲軸驅動而帶動活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿承受的是高交變載荷，氣體的壓力在桿身內產生很大的壓縮應力和縱向彎曲應力，由活塞和連桿重量引趄的。慣性力，使連桿承受拉應力。所以連桿承受的是沖擊性質的動載荷。因此要求連桿重量輕、強度要好。任務一：擬定加工工藝路線圖4-1為一連桿零件，工件材料為45，生產綱領為大

2、批生產。1、分析連桿的結構和技術要求（1）結構連桿是較細長的變截面非圓形桿件，其桿身截面從大頭到小頭逐步變小，以適應在工作中承受的急劇變化的動載荷。連桿是由連桿大頭、桿身和連桿小頭三部分組成，連桿大頭是分開的，一半與桿身為一體，一半為連桿蓋，連桿蓋用螺栓和螺母與曲軸主軸頸裝配在一起。為了減少磨損和磨損后便于修理，在連桿小頭孔中壓人青銅材套，大頭孔中裝有薄壁金屬軸瓦。為方便加工連桿，可以在連桿的大頭側面或小頭側面設置工藝凸臺或工藝側面。（2）連桿的主要技術要求技術要求項目具體要求或數(shù)值滿足的主要性能大、小頭孔精度尺寸公差IT6級，圓度、柱度0.0040.006保證與軸瓦的良好配合兩孔中心距

3、77;0.030.05氣缸的壓縮比兩孔軸線在同一個平面內在連桿軸線平面內：0.020. 04：100在垂直連桿軸線平面內：0.040.06：100減少氣缸壁和曲軸頸磨損大孔兩端對軸線的垂直度0.1:100減少曲軸頸邊緣磨損兩螺孔子（定位孔）的位置精度在兩個垂直方向上的平行度：0.020.04/100對結合面的垂直度：0.10.3/100保證正常承載和軸頸與軸瓦的良好配合同一組內的重量差±2%保證運轉平穩(wěn)（3）連桿的工藝特點：1）連桿體和蓋厚度不一樣，改善了加工工藝性。連桿蓋厚度為31mm，比連桿桿厚度單邊小3.8mm，蓋兩端面精度產品要求不高，可一次加工而成。由于加工面小，冷卻條件好

4、，使加工振動和磨削燒傷不易產生。連桿桿和蓋裝配后不存在端面不一致的問題，故連桿兩端面的精磨不需要在裝配后進行，可在螺栓孔加工之前。螺栓孔、軸瓦對端面的位置精度可由加工精度直接保證，而不會受精磨加工精度的影響。2)連桿小頭兩端面由斜面和一段窄平面組成。這種楔形結構的設計可增大其承壓面積，以提高活塞的強度和剛性。在加工方面，與一般連桿相比，增加了斜面加工和小頭孔兩斜面上倒角工序；用提高零件定位及壓頭導向精度來避免襯套壓偏現(xiàn)象的發(fā)生，但卻增加了壓襯套工序加工的難度。3)帶止口斜結合面。連桿結合面結構種類較多，有平切口和斜切口，還有鍵槽形、鋸齒形和帶止口的。從使用性能上看，重復定位精度高，在擰緊螺釘時

5、，可自動滑移消除止口間隙。從工藝性上看，定位可靠，連桿成品經拆裝后大頭孔徑圓度變化小。由于連桿由多面組成且結構復雜，精度要求較高，所以加工難度增大；結合面和螺孔不垂直，呈72°角，螺栓孔只好在切斷工序后、拉結合面工序前加工。螺栓孔和結合面分別先后加工，為達到互換性裝配要求，加工精度相應提高。2、明確毛坯狀況連桿材料一般采用45鋼或40Cr、45Mn2等優(yōu)質鋼或合金鋼，近年來也有采用球墨鑄鐵的。鋼制連桿都用模鍛制造毛坯。連桿毛坯的鍛造工藝有兩種方案：將連桿體和蓋分開鍛造；連桿體和蓋整體鍛造。整體鍛造或分開鍛造的選擇決定于鍛造設備的能力，顯然整體鍛造需要有大的鍛造設備。3、擬定工藝路線連

6、桿的尺寸精度、形狀精度和位置精度的要求都很高，但剛度又較差，容易產生變形。連桿的主要加工表面為大小頭孔、兩端面、連桿蓋與連桿體的接合面和螺栓等。次要表面為油孔、鎖口槽、供作工藝基準的工藝凸臺等。還有稱重去重、檢驗、清洗和去毛刺等工序。（1）加工階段的劃分和加工順序的安排連桿本身的剛度比較低，在外力作用下容易變形；連桿是模鍛件，孔的加工余量較大，切削加工時易產生殘余應力。因此，在安排工藝過程時，應把各主要表面的粗、精加工工序分開。這樣，粗加工產生的變形就可以在半精加工中得到修正；半精加工中產生的變形可以在精加工中得到修正，最后達到零件的技術要求，同時在工序安排上先加工定位基準。連桿工藝過程可分為

7、以下三個階段。）粗加工階段粗加工階段也是連桿體和蓋合并前的加工階段：主要是基準面的加工，包括輔助基準面加工；準備連桿體及蓋合并所進行的加工，如兩者對口面的銑、磨等。）半精加工階段半精加工階段也是連桿體和蓋合并后的加工，如精磨兩平面，半精樓大頭孔及孔口倒角等?？傊?，是為精加工大、小頭孔作準備的階段。）精加工階段精加工階段主要是最終保證連桿主要表面大、小頭孔全部達到圖紙要求的階段，如珩磨大頭孔、精鏜小頭軸承孔等。（2）定位及夾緊1）粗基準的選擇粗基準的正確選擇和初定位夾具的合理設計是加工工藝中至關重要的問題。在拉連桿大小頭側定位面時，采用連桿的基準端面及小頭毛坯外圓三點和大頭毛坯外圓二點粗基準定位

8、方式。這樣保證了大小頭孔和蓋上各加工面加工余量均勻，保證了連桿大頭稱重去重均勻，保證了零件總成最終形狀及位置。圖4-2為加工兩端面粗基準定位夾緊，圖4-3為加工連桿大、小頭定位基準面粗基準定位夾緊。 圖4-2 圖4-32）精加工基準采用了無間隙定位方法，在產品設計出定位基準面。在連桿桿和總成的加工中，采用桿端面、小頭頂面和側面、大頭側面的加工定位方式；在螺栓孔至止口斜結合面加工工序的連桿蓋加工中，采用了以其端面、螺栓兩座面、一螺栓座面的側面的加工定位方法。這種重復定位精度高且穩(wěn)定可靠的定位、夾緊方法，可使零件變形小，操作方便，能通用于從粗加工到精加工中的各道工序。由于定位基準統(tǒng)一，使各工序中定

9、位點的大小及位置也保持相同。這些都為穩(wěn)定工藝、保證加工精度提供了良好的條件。3）連桿加工的工藝流程連桿的加工順序大致如下：粗磨上下端面鉆、拉小頭孔拉側面切開拉半圓孔、接合面、螺栓孔配對加工螺栓孔裝成合件精加工合件大小頭孔光整加工一去重分組、檢驗。還有另一種常用的工藝流程是：拉大小頭兩端面粗磨大小頭兩端面拉連桿大小頭側定位面拉連桿蓋兩端面及桿兩端面倒角拉小頭兩斜面粗拉螺栓座面，拉配對打字面、去重凸臺面及蓋定位側面粗鏜桿身下半圓、倒角及小頭孔粗鏜桿身上半圓、小頭孔及大小頭孔倒角清洗零件零件探傷、退磁精銑螺栓座面及圓弧銑斷桿、蓋小頭孔兩斜端面上倒角精磨連桿桿身兩端面加工螺栓孔拉桿、蓋結合面及倒角去配

10、對桿蓋毛刺清洗配對桿蓋檢測配對桿蓋結合面精度人工裝配扭緊螺栓打印桿蓋配對標記號粗鏜大頭孔及兩側倒角半精鏜大頭孔及精鏜小頭襯套底孔檢查大頭孔及精鏜小頭襯套底孔精度壓入小頭孔襯套稱重去重精鏜大頭孔、小頭襯套孔清洗最終檢查成品防銹。4、選擇設備工裝雙軸立式平面磨床的型號是：M7740立式六軸鉆床的型號是：Z232；立式內拉床的型號是：L5120；立式外拉床的型號是：L5110；金剛鏜床的型號是：T70325、填寫工藝卡片(見表4-1 加工工藝卡)表4-1 加工工藝卡任務二：工件的安裝1、選擇機床和工件安裝方式連桿加工的加工表面為大小頭孔，兩端面，連桿蓋與連桿體的接合面和螺栓等。次要表面為油孔、鎖口槽

11、、供作工工藝基準的工藝凸臺等。還有稱重去重、檢驗、清洗和去毛刺等工序。連桿的加工工序多，采用多種加工方法，主要有：磨削，鉆削，拉削，鏜削等。各種加工刀具前面已有介紹，這里不再重復。下面，我們主要介紹加工中所采用的機床。（1）連桿加工中所采用的機床連桿加工中，主要采用了以下幾種機床，分別是：雙軸立式平面磨床、立式六軸鉆床、立式內拉床，雙面臥式組合銑床，雙面臥式鉆孔組合機床，金剛鏜床。類型代號特性代號組別系別代號主參數(shù)第二參數(shù)重大改進順序號其他特征代號其中雙軸立式平面磨床的型號是：M77；立式六軸鉆床的型號是：Z2；立式內拉床的型號是：L51；立式外拉床的型號是：L71；雙面臥式組合銑床的型號是：

12、雙面臥式鉆孔組合機床：金剛鏜床的型號是：T70 有關機床代碼的編號規(guī)則如下：符號意義： “”為大寫的漢語拼音字母； “”為阿拉伯數(shù)字； “（ ）”無內容時可不表示，若有內容，則不帶括號；“”為大寫的漢語拼音字母、或阿拉伯數(shù)字、或兩者兼而有之。1） 類別代號機床的類別分為十二大類，分別用漢語拼音的第一個字母大寫表示，位于型號的首位，表示各類機床的名稱。各類機床代號見表4-2。表4-2 類別代號2） 特性代號特性代號是表示機床所具有的特殊性能，用大寫漢語拼音字母表示，位于類別代號之后。特性代號分為通用特性代號、結構特性代號。a、通用特性代號當某類機床除有普通型外，還具有某些通用待性時，可用表4-3

13、所列代號表示。例如： “CK”表示數(shù)控機床；“MBG”表示半自動高精度磨床。表4-3 特性代號若某類型機床沒有普通型，雖具有某種通用特性但不表示出來。 例如：“C1107”表示單軸縱切自動車床，最大車削直徑7mm；“CM1107”表示精密單軸縱切自動車床（Z不表示出來）。b、結構特性代號為區(qū)別主參數(shù)相同而結構不同的機床，在型號中用結構特性代號表示。結構特性代號也用拼音字母大寫，但無統(tǒng)一規(guī)定。注意不要使用通用特性的代號來表示結構特性。c、組別、系別代號 用二位阿拉伯數(shù)字表示某類機床具體產品名稱位于類代號或特性代號之后。每類機床按其結構性能及使用范圍劃分若干個系，同一系機床的基本結構和布局型式相同

14、。機床的類、組劃分詳見配套教材表。d、主參數(shù)機床主參數(shù)表示機床規(guī)格的大小，用主參數(shù)折算值（即主參數(shù)×折算系數(shù)，通常折算系數(shù)為110或1100）或實際值表示，一般用二位阿拉伯數(shù)字表示，位于組別、系別代號之后。e、第二主參數(shù) 第二主參數(shù)一般指主軸數(shù)、最大跨距、最大工件長度、工作臺面長度等。第二主參數(shù)也用折算值表示，位于型號主參數(shù)代號之后，并用“×”分開，讀作“乘”。f、重大改進順序號 當機床的結構和性能有重大改進和提高，并而按新產品重新設計、試制和鑒定時，可按A、B、C漢語拼音字母的順序選用，加在型號的尾部，以示區(qū)別于原機床型號。g、其他特性代號 如同一型號機床的變型代號，是其

15、他特性代號中常用的一種。某些機床根據(jù)不同的加工需要，在基本型號機床的基礎上，僅改變機床的部分性能結構時則在基型機床型號之后加1、2、3變型代號，表示在機床型號的尾部，并用“”分開，讀作“之”，以區(qū)別于原機床型號。 2、工件的安裝連桿的安裝通常采用組合定位，一般是采用內孔，底面與凸臺側面進行定位。如圖4-4所示。圖4-4 連桿夾具任務三：連桿加工實踐教師按工藝卡工藝示范后，學生分組完成加工任務。1、夾緊力著點的選擇；夾緊力的作用點：夾緊件與工件接觸的面積（1） 夾緊力應落在支承元件的支承面內， 圖4-5夾緊力的作用點（2） 夾緊力作用點應落在剛性好的部位上。 圖4-6夾緊力的作用點（3） 夾緊力

16、作用點應僅可能傳近被加工表面，減少翻轉力矩，圖4-7夾緊力的作用點2、多工位加工機床與夾具組合機床是由通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率專用機床。它一般采用多軸、多刀、多工序、多面、多工位同時加工。在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削等精加工工序。與一般機床相比，組合機床具有加工效率高，自動化程度高，通用化程度高，加工質量穩(wěn)定，設計制造周期短，價格便宜，改裝方便等一系列的優(yōu)點。（1）回轉輸送：通過工作臺的回轉分度，將裝在工作臺上的工件順次送往各工位進行加工。 動力部件可以立式、臥式或傾斜式安裝。用于各種復雜形狀的孔及面。通常只從一個方向進行。通常設有單獨

17、的上下料的工位。如圖4-8 圖4-8回轉輸送（2）直線輸送方式：通過移動工作臺的移動和定位，帶著工件沿各工位順序逐一進行加工。動力部件可以是立式、臥式或傾斜式安裝，工位數(shù)可達到幾十個。用于各種大、中、小工件復雜形狀的孔和面。機床生產效率較低，可設或不設單獨的上下料工位。如圖4-93、防止連桿加工變形的工藝措施連桿的工藝特點是：外形復雜，不易定位，大、小頭是由細長的桿身連接，剛度差，容易變形； 在防止連桿變形，主要采取了以下一些措施：（1） 選擇正確的定位基準：一般選擇大、小頭端面，大頭孔或小頭孔，以及工件圖中的工藝凸臺為定位基準。（2） 加工分階段進行：以粗加工、精加工和光整加工分階段進行。圖

18、4-9直線輸送（3） 選擇正確的夾緊方案：由于連桿的剛度較差，在確定夾緊力的作用點時，應使邊桿在夾緊力與切削力作用下產生的變形最小。有時，為了減小變形和消除內應力對加工精度的影響，增加一些輔助工序，如金剛鏜大頭之前，將連接連桿蓋與連桿體螺栓松開，使大頭孔在粗加工后產生的變形，有精鏜工序中消除，在連續(xù)式拉床組成的連桿拉削自動線上，也采取松開連桿的方法，使其變形在后一工序中得到修正。4、鉆床夾具鉆床夾具：用干各種鉆床（鏜床組合機床）上的夾具，又稱鉆模，鏜模。主要目的保證孔的精度（位置），都是利用導引刀具（或刀桿）來保證孔的位置精度。鉆床夾具的結構形式繁多，從在加工中的工件的變動特點來分，一般有固定

19、式、移動式、翻轉式和回轉式幾類。其中，固定式鉆模中又可因工件和鉆模在安裝過程中的特點，分為一般固定式和覆蓋式兩種，移動式鉆模是為了完成工件上若干孔的加工，需使工件在工序中作直線移動的一種鉆模，多用于以直線排列的孔的加工。圖4-10固定模板式鉆模（1） 固定式：夾具與機床上位置固定不變，用于立鉆，搖臂鉆加工大件等（2） 回轉式：用于同一圓周上的孔系加工。它包括立軸、臥軸和斜軸回轉三種基本型式。圖4-11回轉式鉆模（3） 移動式：鉆模移動，用于加工同一表面上的多個孔中小型工件圖4-12移動式鉆模（4）翻轉式：鉆模板轉動一定角度，用于加工不同表面上的孔，翻轉點力，圖4-13翻轉式轉模圖4-14滑柱式

20、鉆模（5）通用可調夾具（6）蓋板式：沒有夾具體，模板蓋在工件上加工圖4-15蓋板式鉆模拓展性知識成組技術1、成組技術的基本概念人們要對紛亂的客觀事物進行分類的這一想法是非常自然的。大量信息的存貯和排序，通常都使用分類學。在機械制造業(yè)中每年生產的產品有成千上萬種。每個零件都具有不同的形狀、尺寸和功能。但是，當人們仔細觀察時，就會發(fā)現(xiàn)相當多的零件之間有相似性。銷釘和小軸在外形上可能十分相似，但卻具有不同的功能。不同尺寸的圓柱直齒輪，需要的制造過程差不多是相同的，由此看來，可以將被制造的零件劃分成組，類似于圖書館的圖書分類。將零件進行分類歸并成組，可以形成更易于管理的數(shù)據(jù)庫。（1）成組技術（Grou

21、p TechnologyGT）：復雜而多樣的事物或信息中，有許多問題具有相似性，利用把相似問題分組的辦法，就能夠使復雜問題得到簡化，從而找出可以解決這一批問題的同一方法或答案，并節(jié)約時間和精力。 成組技術的核心是成組工藝。成組工藝是把尺寸、形狀和工藝相近的零件組成一個零件組（族），制定統(tǒng)一的加工方案，并在同一機床組中制造。其重要作用在于擴大工藝批量，使大批量生產中行之有效的工藝方法和高效自動化生產設備，可以應用到中小批生產中去。這對于我國目前單件、中小批生產占絕對優(yōu)勢（約占80）的生產狀況來說，無疑具有重大的經濟價值。（2）成組工藝實施步驟：零件分類編碼及分組擬定零件組工藝過程選擇機床設計成組

22、夾具確定生產組織形式及核算經濟效果等。其中零件分類編碼及分組是關鍵，沒有正確的編碼和分組，成組工藝也就不可能有效地實現(xiàn)。2、成組生產的組織形式成組加工系統(tǒng)的基本形式：成組單機，成組生產單元和成組生產流水線三種形式是介于機群式和流水線式之間的設備布置形式。機群式適用于傳統(tǒng)的單件小批量生產，流水線式則適用于傳統(tǒng)的大批大量生產。成組生產采用哪一種形式，主要取決于零件成族后，同族零件的批量大小。（1）成組單機 成組單機：是在機群式布置的基礎上發(fā)展起來的，把一些工序相同或相似的零件族集中在一臺機床上加工，是成組技術的最初形式。它的特點主要是針對從毛坯到成品多數(shù)工序可以在同一類型的設備上完成的工件，也可以

23、用于僅完成其中某幾道工序的加工。（2）成組生產單元成組生產單元：指一組或幾組工藝上相似零件的全部工藝過程，由相應的一組機床完成，該組機床即構成車間的一個封閉的生產單元。主要特點是由幾種類型機床組成一個封閉的生產系統(tǒng)，完成一組或幾組相似零件的全部工藝過程。它有一定的獨立性，并有明確的職責，提高了設備利用率。縮短了生產周期，簡化了生產管理等一系列優(yōu)點，所以為各企業(yè)廣泛采用。（3）成組生產流水線成組生產流水線是成組技術的較高級組織形式。3、成組技術中的零件編碼（1）零件分類編碼的基本原理分類是一種根據(jù)特征屬性的有無，把事物劃分成不同組的過程。編碼能用于分類，它是對不同組的事物給予不同的代碼。成組技術

24、的編碼，是對機械零件的各種特征給予不同的代碼。這些特征包括：零件的結構形狀、各組成表面的類別及配置關系、幾何尺寸、零件材料及熱處理要求，各種尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度等要求。對這些特征進行抽象化、格式化，就需要用一定的代碼（符號）來表述。所用的代碼可以是阿拉伯數(shù)字、拉丁字母，甚至漢字，以及它們的組合。最方便、最常見的是用數(shù)字碼。（2）零件分類編碼系統(tǒng)：1）編碼的要求：不含糊的，完整的2）分類編碼系統(tǒng)：將零件的各種有關特征用代碼來表示，對代碼所代表的意義作出明確的規(guī)定和說明，這種規(guī)定和說明就稱為編碼法則，也稱為編碼系統(tǒng)。實際上也就是對零件進行了分類。所以零件編碼系統(tǒng)也稱為分類編碼系統(tǒng)。對零件的分類編碼系統(tǒng)的要求：充分、全面、準確地描述零件信息；系統(tǒng)邏輯層次分明，結構合理；容易被計算機理解和處理；盡可能一開始就考慮到與 CAD，CAM系統(tǒng)的鏈接和企業(yè)其它部門的應用要求；易于為工程技術人員理解，易于編程。 層次式結構也叫單元碼。在單元碼中，每一代碼的含義都由前一級代碼限定。層次式結構的一個優(yōu)點是，它可以用很少的碼位代表大量信息。缺點是編碼系統(tǒng)潛在的復雜性，各層次的所有分支都必須定義，因此，層次式代碼難以開發(fā)。鏈式結構又叫多元碼。碼位上每一個數(shù)字都代表不同的一些信息，而與前面的碼位無關。主要