工程機(jī)柴油機(jī)連桿工藝及其夾具設(shè)計(jì)

1、西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 I工程機(jī)柴油機(jī)連桿工藝及其夾具設(shè)計(jì) 摘要：連桿是柴油機(jī)的主要傳動(dòng)構(gòu)件之一，其作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力。因此，連桿工作的穩(wěn)定性、可靠性對(duì)柴油機(jī)的整機(jī)質(zhì)量至關(guān)重要，質(zhì)量輕、精度高的連桿，有助于降低柴油機(jī)的能耗和噪聲。柴油機(jī)連桿的加工工藝是影響柴油機(jī)連桿機(jī)械性能的重要因素，本文重要對(duì)柴油機(jī)連桿的加工工藝和夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：連桿； 加工工藝； 定位基準(zhǔn)； 夾具設(shè)計(jì)西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 II Engineering Machine Diesel Engine connecting rod and fixture

2、 design processAbstract: The diesel engine connecting rod is one of the main drive components, its role is to link up the piston and the crankshaft, the piston of the reciprocating linear motion into rotary crankshaft motion, to output power. Therefore, the linkage of work stability, reliability is

3、critical to the quality of the diesel engine machine, light weight, high precision, connecting rod, help reduce energy consumption and engine noise. Diesel engine connecting rod of diesel processing technology is an important factor in the mechanical properties of connecting rod, this important proc

4、ess of diesel engine connecting rod and fixture design.Key words: rod; processing technology; positioning reference; fixture design.西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 III目 錄第一章 緒 論 . 11.1概述 . 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) . 11.3國內(nèi)柴油機(jī)連桿市場(chǎng)狀況 . 21.4連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) . 2第二章 連桿的主要技術(shù)要求 . 42.1 材料選擇 . 42.2 表面質(zhì)量 . 42.3熱處理 . 52.4 加工精度 . 62.5 重量 . 6第三章

5、連桿毛坯的選擇 . 7第四章 連桿加工工藝過程 . 94.1柴油機(jī)連桿加工工藝過程 . 94.2柴油機(jī)連桿主要表面技術(shù)要求 . 14第五章 連桿機(jī)械加工工藝過程分析 . 155.1 工藝過程安排 . 155.2定位基準(zhǔn)的選擇 . 155.2.1定位基準(zhǔn)選擇得原則 . 155.2.2粗基準(zhǔn)的選擇 . 165.2.3精基準(zhǔn)的選擇 . 175.3加緊力的方向和位置 . 195.3.1夾緊力的方向 . 205.3.2夾緊力位置 . 205.4各主要表面的加工方法及工藝 . 215.4.1 主要表面的加工方法 . 215.4.2 工藝過程 . 225.5加工工序 . 235.6其他輔助工序 . 255.

6、6.1熱處理工序 . 255.6.2檢查工序 . 265.6.3清洗工序 . 275.6.4去毛刺工序 . 27第六章 連桿加工中工序余量和尺寸分析. 286.1 加工余量的確定 . 286.2連桿加工余量計(jì)算 . 306.2.1連桿大下頭孔兩平面加工余量 . 306.3連桿工時(shí)定額計(jì)算 . 30西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 IV6.3.1粗銑連桿大小頭平面 . 306.3.2精銑連桿大小頭面 . 306.3.3粗磨連桿大小頭平面 . 306.3.4精磨連桿大小頭平面 . 316.3.5粗銑連桿兩側(cè)面 . 316.3.6精銑連桿大頭孔兩側(cè)面 . 316.3.7鉆小頭孔 . 316.3.8擴(kuò)小頭孔

7、 . 326.3.9半精鏜小頭孔 . 326.3.10精鏜小頭孔 . 326.4連桿加工尺寸鏈的計(jì)算 . 326.4.1連桿大頭孔的工序尺寸 . 326.4.2連桿小頭加工工序尺寸 . 33第七章 連桿夾具設(shè)計(jì) . 347.1連桿夾具設(shè)計(jì)目的 . 347.2 夾具的組成 . 347.2.1定位元件 . 347.2.2夾緊裝置 . 347.2.3對(duì)刀元件 . 347.2.4夾具體 . 347.3夾具設(shè)計(jì) . 347.3.1定位基準(zhǔn)的選擇 . 347.3.2定位元件的選擇 . 357.4夾緊力裝置的設(shè)計(jì) . 367.4.1確定夾緊力的作用點(diǎn)和作用方向 . 36結(jié) 論 . 37致 謝 . 38參考文

8、獻(xiàn) . 39西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文第一章 緒 論1.1概述連桿是柴油機(jī)的主要傳動(dòng)構(gòu)件之一，其作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機(jī)的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。連桿工作的穩(wěn)定性、可靠性對(duì)柴油機(jī)的整機(jī)質(zhì)量至關(guān)重要，質(zhì)量輕、精度高的連桿，有助于降低柴油機(jī)的能耗和噪聲。連桿在工作過程中承受著很高的周期性沖擊力、慣性力和彎曲力。連桿的制造質(zhì)量接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和可靠性，這就要求連桿應(yīng)具有高的強(qiáng)度、韌性和耐疲勞性能，以及很高的重量精度。隨著制造技術(shù)的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)趨于輕量化、結(jié)構(gòu)簡單化，連桿制造技術(shù)和下藝

9、也隨之發(fā)生了很大的變化。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)目前，連桿生產(chǎn)中有模鑄工藝、模鍛工藝、粉末鍛造工藝、常規(guī)粉末冶金工藝、粉末熱擠壓一鍛造工藝、碳纖維強(qiáng)化工藝等。由于模鍛成形具有接近最終產(chǎn)品的幾何形狀和尺寸精度，并同時(shí)改善其組織，能獲得更高的力學(xué)性能；模鍛鋼連桿的疲勞強(qiáng)度和可靠性高，適用于負(fù)荷大、轉(zhuǎn)速高的汽油和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，因此，在連桿制造中占據(jù)主導(dǎo)地位。近年來汽車零部件設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程的高質(zhì)量、高效率、低成本、低能耗已成為提高產(chǎn)品競(jìng)爭力的唯一途徑，拘泥于傳統(tǒng)、落后加工技術(shù)的生產(chǎn)模式已難以適應(yīng)市場(chǎng)的變化, 加工技術(shù)的變革成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。許多新工藝打破常規(guī)，以構(gòu)思新穎、操作經(jīng)濟(jì)、效益顯著為特點(diǎn)

10、應(yīng)運(yùn)而生，滿足了現(xiàn)代企業(yè)的要求。連桿裂解工藝是國際上九十年代初研究發(fā)展起來的一種連桿加工最新技術(shù)， 是對(duì)連桿傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)的重大變革目前，模鍛和模鑄連桿的主、重要地位，正面臨著粉末鍛造鋼連桿和粉末一次燒結(jié)鋼連桿成形工藝的挑戰(zhàn)。就國內(nèi)現(xiàn)狀而言，粉末冶金鍛造工業(yè)雖然有 1西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文了一定的發(fā)展，但要提供大批量和高質(zhì)量的粉末冶金鍛件還不成熟。而且涉及設(shè)備更新、技術(shù)改進(jìn)等方面費(fèi)用問題，在今后一個(gè)，長的時(shí)期內(nèi)，國產(chǎn)連桿生產(chǎn)還將以模鍛工藝為主。1.3國內(nèi)柴油機(jī)連桿市場(chǎng)狀況目前，各國內(nèi)燃機(jī)制造業(yè)對(duì)連桿的加工都非常重視，我國除各大汽車廠及內(nèi)燃機(jī)制造廠外，經(jīng)“八五”技術(shù)改造，已形成幾家批量較大

11、的連桿專業(yè)生產(chǎn)廠，但仍無法滿足日益發(fā)展的汽車及內(nèi)燃機(jī)制造業(yè)對(duì)連桿的批量及精度要求。為緩解這種矛盾，應(yīng)瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)水平制定我國大批量連桿生產(chǎn)工藝，方能使我國的連桿工藝水平迎頭趕上先進(jìn)的工業(yè)國家。中國的汽車年產(chǎn)量已達(dá)八百多萬輛，連桿需求量在七千萬件以上。1.4連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)是一種將自然界某種能量直接轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并帶動(dòng)某些機(jī)械進(jìn)行工作的機(jī)器。內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)是將其他能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；發(fā)動(dòng)機(jī)是將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。其中的熱能是由燃料燃燒所產(chǎn)生，柴油機(jī)是發(fā)動(dòng)機(jī)的一種，其特點(diǎn)是將柴油和空氣混合后直接輸入機(jī)器內(nèi)部，燃燒產(chǎn)生熱能，通過膨脹是熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。連桿的作用是把柴油機(jī)內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的熱能作用的

12、活塞頂上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，就是將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)構(gòu)，以便向機(jī)械輸出機(jī)械能。因此連桿實(shí)在高壓下做變速運(yùn)動(dòng)，它在工作中承受力的情況是相當(dāng)復(fù)雜的：有氣體的作用力，欲動(dòng)質(zhì)量的慣性力，摩擦力，擠壓力，外界阻力，曲軸與活塞的壓力。氣體作用力：發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)工作運(yùn)動(dòng)分為4個(gè)行程，在每個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)行程中，氣體的壓力是始終存在的，但是在個(gè)行程中，進(jìn)氣行程和排氣行程氣體的壓力是比較小的，對(duì)連桿的性能影響不是很大，但是壓縮行程和做功行程則是對(duì)連桿的受力的急劇變換，所以連桿在運(yùn)動(dòng)中承受交變力的變換，對(duì)連桿的疲勞強(qiáng)度和剛度就有了較高的要求。往復(fù)性慣性力和離心力：對(duì)于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)運(yùn)動(dòng)的方向和速度發(fā)生變化是

13、，就要產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性力；而物體圍繞某一中心運(yùn)動(dòng)是就要產(chǎn)生離心力，這兩種是連桿在運(yùn)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生的，連桿隨著活塞做四行程運(yùn)動(dòng)，其受力必然受到活塞的影響。由于是連接活塞和曲軸，也會(huì)同時(shí)受到曲軸慣性力的影響。 2西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文由于連桿是連接曲軸和活塞的重要部件，在運(yùn)動(dòng)承急劇變化的交變載荷，為了方便連桿的拆卸，將連桿分為兩個(gè)部分，連桿蓋和連桿桿身，兩部分有螺栓連接。連桿是連接曲軸和活塞，所以連桿大小頭孔的精度將直接影響連桿柴油機(jī)運(yùn)動(dòng)的效率，所以連桿的大小頭孔具有很高的精度要求。由于連桿是高速急劇運(yùn)轉(zhuǎn)的，其磨損較高，為了減少磨損和便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有村套。軸瓦有鋼質(zhì)的底，底的內(nèi)表面澆有

14、一層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墊片，可以用來補(bǔ)償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內(nèi)襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時(shí)便于在磨損后進(jìn)行修理和更換。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，連桿除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)盡量減小連桿自身的質(zhì)量，以減小慣性力的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動(dòng)機(jī)中各連桿的質(zhì)量不能相差太大，因此，在連桿部件的大、小頭兩端設(shè)置了去不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱量后切除不平衡質(zhì)量。連桿大、小頭兩端對(duì)稱分布在連桿中截面的兩側(cè)?？紤]到裝夾、安放、搬運(yùn)

15、等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔(或油槽)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把氣缸體下部的潤滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副。連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機(jī)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(gè)：（1）連桿大端中心面和小端中心面相對(duì)連桿桿身中心面的對(duì)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；（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

16、垂直度。3西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文第二章 連桿的主要技術(shù)要求2.1 材料選擇表2-1 連桿材料選用表(1) 允許采用性能不低于表 1 規(guī)定且已經(jīng)證明同樣適用的其他材料。(2) 用于柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不大于 300 r/min 的連桿宜采用自由鍛形式形成毛坯件， 其總鍛造比應(yīng)不小于 3；柴油機(jī)轉(zhuǎn)速大于 300 r/min 的連桿宜采用模鍛形式形成毛坯件，其總鍛造比一般應(yīng)不小于6。(3) 材料內(nèi)部不應(yīng)有裂紋、折疊、夾雜、氣孔等缺陷。連桿鍛件的纖維組織應(yīng)沿連桿長度方向伸展，不允許有嚴(yán)重扭曲和折斷。2.2 表面質(zhì)量(1) 連桿表面不應(yīng)有毛刺、碰傷等缺陷。(2) 模鍛連桿不加工表面不應(yīng)有裂紋、折痕、結(jié)疤、氧化

17、皮及因金屬未充滿鍛模而產(chǎn)生的缺陷。連桿桿身部位不應(yīng)有切邊拉傷，分模面飛邊高度應(yīng)不大于 0.8mm，不應(yīng)有總數(shù)多于兩個(gè)、深度大于截面基本尺寸 3的凹坑，且同一橫截面上不應(yīng)存在兩個(gè)凹坑，凹坑應(yīng)與桿身表面圓滑過渡。(3) 用于柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不大于 300 r/min 的連桿，其表面可在公差范圍內(nèi)采取修補(bǔ)工藝進(jìn)行修補(bǔ)，但不允許采用焊補(bǔ)，經(jīng)修補(bǔ)的部位應(yīng)圓滑過渡。用于柴油機(jī)轉(zhuǎn)速大于 300 r/min 的連桿，其表面不允許修復(fù)。(4) 連桿表面不應(yīng)存在橫向磁痕，大、小端孔內(nèi)表面離邊緣 10mm 范圍內(nèi)不應(yīng)有長度大于1mm 的磁痕。4西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文(5) 連桿主要部分的表面粗糙度應(yīng)不低于表2的規(guī)定。

18、表2-2 連桿主要部分表面粗糙度值 單位為微米(6) 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速大于1000r/min的連桿表面應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)化處理。2.3熱處理(1) 連桿熱處理方法見表3?；鼗饻囟葢?yīng)不低于580。表2-3 不同材料的連桿應(yīng)進(jìn)行的熱處理方法(2) 連桿最終熱處理后的機(jī)械性能宜不低于表 4的規(guī)定。同一連桿的硬度差應(yīng)不大于30HBS。表2-4 熱處理后連桿機(jī)械性能要求5西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文2.4 加工精度(1) 連桿大、小端孔孔徑的尺寸精度應(yīng)不低于 IT 6。(2) 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不大于 300 r/min 的連桿大、小端孔的中心距偏差應(yīng)不大于±0.5 mm；柴油機(jī)轉(zhuǎn)速大于 300r/min 的連桿大、小

19、端孔的中心距偏差應(yīng)不大于±0.1mm。(3)連桿各主要部分的形位公差應(yīng)不大于表2-5的規(guī)定值。表2-5 連桿各主要部分的形狀和位置精度 單位為毫米2.5 重量安裝在同一臺(tái)柴油機(jī)上的連桿總成的重量偏差應(yīng)不超過 1。6西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文第三章 連桿毛坯的選擇連桿的整體為模鍛成形，在加工中先將連桿切開，再重新組裝，鏜削大小頭孔，其外形不在加工，連桿的大頭孔是模鍛確定的孔，所以加工時(shí)不需要在對(duì)大頭孔進(jìn)行鉆削工序，可以減少后續(xù)工序。只需要鉆小頭孔，對(duì)大頭孔進(jìn)行定位，以便確定大小頭孔的的中心距，而且，可以方便對(duì)后續(xù)工序中的加工，因?yàn)樾☆^孔的定位是鉆床確定，有很高的精度，小頭孔的具體位置、

20、中心軸確定方便后續(xù)加工的定位。是以后面以小頭孔和小頭孔的圓柱面進(jìn)行定位，提高加工精度，和加工速度。連桿是連接內(nèi)燃機(jī)中重要的動(dòng)力傳動(dòng)件，是連接活塞和曲軸的機(jī)構(gòu)，長期處于惡劣的工作環(huán)境，承受周期性氣體沖擊，承受較大的慣性力，這種工作性質(zhì)就要求連桿必須要耐疲勞，能抗壓，抗沖擊，因?yàn)槭沁B接件，所以必須要有很高的耐磨性，有足夠的剛度和強(qiáng)度以及韌性。因此連桿材料選擇有較高的要求，一般采用高強(qiáng)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(qiáng)度大為提高。因此，采用粉末冶

21、金的辦法制造連桿是一個(gè)很有發(fā)展前途的制造方法。目前連桿毛坯主要有兩種形式，一種是先進(jìn)的熱模 鍛壓力機(jī)精鍛工藝另一種為模鍛錘普通鍛造工藝。目前，工業(yè)發(fā)達(dá)國家多采用前者，我國經(jīng)“七五”及“八五”技改后，各大企業(yè)也多采用國產(chǎn)或引進(jìn)熱模鍛壓力機(jī)鍛造連桿毛坯。以上兩種鍛造形式所獲得的連桿毛坯質(zhì)量相差很大 。模鍛錘鍛造的連桿毛坯拔模角度較大，且易產(chǎn)生錯(cuò)位連桿質(zhì)量公差也難以控制，毛坯在加工線上需經(jīng)粗精二次銑削。而熱模鍛壓力機(jī)精鍛連桿毛坯則不存在上述問題，并且在機(jī)械加工生產(chǎn)線可以磨代銑，取消銑削工藝更好地保證兩端面的平面度及相互位置精度 。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

22、）及零件對(duì)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(jìn)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 7西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文領(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(jī)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(duì)于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動(dòng)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(shí)少、模具少等優(yōu)點(diǎn)，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

23、應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。 8西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文第四章 連桿加工工藝過程4.1柴油機(jī)連桿加工工藝過程根據(jù)柴油機(jī)連桿所要求的技術(shù)條件，連桿的尺寸精度，形位公差等要求編制連桿加工工藝過程卡。9西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文10西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文11西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文12西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文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(jī)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(gè)階段：第一階段為連桿體和蓋切開

24、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13西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文是最終保證連桿各項(xiàng)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。4.2柴油機(jī)連桿主要表面技術(shù)要求14西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論

25、文第五章 連桿機(jī)械加工工藝過程分析5.1 工藝過程安排在連桿加工的中有兩個(gè)主要因素影響連桿加工的精度：（1）連桿本身的剛度的較低，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，切削是將產(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(jìn)程時(shí)主要把各要表面的粗、精加工工序分開。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，這樣才能達(dá)到零件的精度要求。各主要表面的加工工序的安排：大小頭孔平面：粗銑、精銑、粗磨、精磨。小頭孔：鉆、擴(kuò)、粗鏜、精鏜、衍磨。大頭孔：擴(kuò)、粗鏜、精鏜、衍磨。大小頭孔兩側(cè)面：粗銑、精銑。5.2定位基準(zhǔn)的選擇5.2.1定位

26、基準(zhǔn)選擇得原則定位基準(zhǔn)選擇得正確與否是關(guān)系到工藝路線和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理的主要因素之一，并將影響到工件的加工精度、生產(chǎn)率和加工成本，因此定位基準(zhǔn)的選擇是制定工藝規(guī)程的主要內(nèi)容之一。定位基準(zhǔn)又分為精基準(zhǔn)、粗定位基準(zhǔn)和輔助定位基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)：以從未加工過的表面進(jìn)行定位的基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)，也就是第一道工序所用的定位基準(zhǔn)，一般粗基準(zhǔn)只使用一次。15西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文精基準(zhǔn)：以加工過的表面進(jìn)行定位的基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。選擇定位基準(zhǔn)的主要是為了保證零件加工表面之間及加工表面與為加工表面之間的相互位置精度，因此定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)從有相互位置精度的表面去找。（1）選擇精基準(zhǔn)原則：基準(zhǔn)重合原則；基準(zhǔn)不變?cè)瓌t；互

27、為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的原則；自為基準(zhǔn)的原則；應(yīng)能是工件裝夾穩(wěn)定可靠、夾具簡單。（2）粗基準(zhǔn)的選擇原則：選擇加工余量小而均勻的重要表面為粗基準(zhǔn)；選擇其中與加工表面有相互位置精度要求的表面為粗基準(zhǔn)；選擇比較平整、光滑、有足夠大面積的表面為基準(zhǔn)；粗基準(zhǔn)一般情況下只允許使用一次。在連桿機(jī)械加工工藝過程中，大部分工序選用連桿的一個(gè)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位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。5.2.2粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)選擇是否正確，直接關(guān)系到被加工表面的余量分配和加工

28、表面與非加工表面的相互位置要求。一般地，選擇連桿的粗基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：（1）遵循先面后孔的原則，先粗銑大小頭孔兩端面，選擇大小頭孔端面為粗基準(zhǔn)，因此，連桿大小頭孔的兩端面應(yīng)該有足夠的加工余量，以保證對(duì)大小頭孔的加工，消除內(nèi)應(yīng)力；同時(shí)為確定后續(xù)加工選擇的精基準(zhǔn)提供基礎(chǔ)。（2）粗銑兩端面后進(jìn)行鉆、擴(kuò)小頭孔，確定大小頭孔的中心軸，中心距，以便為銑大小頭孔的兩側(cè)面提供定位基準(zhǔn)，保證連桿的對(duì)稱；（3）保證連桿外形的整體對(duì)稱。為了滿足上述的幾點(diǎn)要求，對(duì)連桿的粗加工的夾具要求進(jìn)行不同的定位，保證對(duì)粗基準(zhǔn)的選擇，例如，對(duì)連桿大頭孔兩端面的粗銑選擇不同的夾具，（1）由于連桿是模鍛件，第一次粗銑大頭孔端

29、面采用的是V型塊夾具，不以一端面定位，用V型塊懸空對(duì)大頭孔一端面進(jìn)行加工，這樣可以比以一端面定位進(jìn)行加工，提高了連桿粗加工的精度，為保證另一面的加工提供基礎(chǔ)，同時(shí)保證了孔加工的定位。保證兩側(cè)面的加工余量均勻；16西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文圖5-1 圖5-2鉆連桿小端面孔工序。小孔中心的位置確定，是后續(xù)加工的保證，怎樣保證小孔位置的對(duì)稱，是加工的難點(diǎn)，只有小孔處于連桿小孔的中心，才能保證銑兩側(cè)面的對(duì)稱，才能確定連桿的大小頭孔的中心距。使用三爪錐型壓塊可以有效的是鉆孔的中心線與連桿外端保證對(duì)稱。對(duì)于銑連桿大端兩側(cè)面同樣面臨著這樣的問題，由于連桿是模鍛件，大端孔是由模鍛出來的，本身有了一定的位置，對(duì)

30、于西兩側(cè)面則是要用大端孔的中心軸，怎樣是大端孔的中心軸進(jìn)行定位，是保證大端孔兩側(cè)面對(duì)稱的關(guān)鍵。一般地，采用可以上下浮動(dòng)、活動(dòng)的圓錐體是大段孔自動(dòng)定位，保證中心軸的對(duì)稱。5.2.3精基準(zhǔn)的選擇對(duì)于精基準(zhǔn)的選擇，要求精基準(zhǔn)能夠保證加工的精度，同時(shí)方便裝夾工件，對(duì)于大批量的加工，精基準(zhǔn)的選擇還要考慮產(chǎn)品生產(chǎn)的效率和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于連 17西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文桿精基準(zhǔn)的選擇還要要求保證連桿的加工精度要求和各面、孔的位置要求。一般地，對(duì)于連桿加工精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)該考慮如下要求：1) 考慮“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則?？紤]連桿是模鍛件，加工余量較大，并且連桿的大小頭孔端面，連桿大頭孔兩側(cè)面，大小頭孔，連桿桿身和連桿

31、蓋之間的分開面是不可能一次性加工出來，連桿各個(gè)面是在不同的機(jī)床，經(jīng)過多道工序，多次裝夾多次反復(fù)的加工而加工完成的，因此在加工的時(shí)候要避免過多的裝換基準(zhǔn)，做到盡量的使用同一個(gè)基準(zhǔn)，對(duì)于選擇得精基準(zhǔn)要求能夠保證大部分的工序是使用的同以基準(zhǔn)，這樣保證連桿各個(gè)面之間位置精度。這就是所謂的“基準(zhǔn)統(tǒng)一“原則。2)對(duì)于基準(zhǔn)面得選擇，應(yīng)該遵循基準(zhǔn)選擇得原則，選擇面積較大的面作為精基準(zhǔn)平面，具體的對(duì)于連桿精基準(zhǔn)面得選擇則是選擇大頭孔和小頭孔的端面作為精基準(zhǔn)面，這樣遵循了先面后孔的原則，同時(shí)參照加工工藝過程，大小頭孔的端面在各加工階段總是先于其他面的加工而且大小頭孔端面的加工便于裝夾，這樣能夠保證大小頭孔端面的精

32、度要求，也保證了后續(xù)加工個(gè)面得加工精度要求。3)盡可能的遵循基準(zhǔn)“重合原則”，即盡可能的選擇與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相符合的基準(zhǔn)，這樣可以減少基準(zhǔn)選擇尺寸鏈的計(jì)算，減少加工誤差，可以直接保證加工的尺寸，避免設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)相轉(zhuǎn)化的誤差，減少設(shè)計(jì)基準(zhǔn)對(duì)工藝基準(zhǔn)的影響，保證尺寸精度。根據(jù)連桿基準(zhǔn)選擇的要求，結(jié)合連桿自身的加工工藝和加工要求，選擇大小端端面(A.B)和小端孔(C)、大端一側(cè)側(cè)面(D)作為作為連桿定位的精基準(zhǔn)，為了保證精基準(zhǔn)的精度，在柴油機(jī)連桿加工工藝的開始階段應(yīng)該先加工連桿的基準(zhǔn)即在機(jī)械加工生產(chǎn)線的前幾道工序(第一步粗銑連桿的大小頭孔的兩端面，第二步精銑大小頭孔兩端面，第三部鉆、擴(kuò)小頭孔，第四步

33、，銑大頭孔的兩側(cè)面)就安排對(duì)這組定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工，并且安排粗銑精銑，鉆擴(kuò)等加工工序，是要求對(duì)這組基準(zhǔn)達(dá)到一定的精度，方便后續(xù)加工的定位。18西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文圖5-3圖5-45.3加緊力的方向和位置柴油機(jī)連桿工作過程主要是考慮連桿的抗沖擊，來選擇連桿的材料，所以連桿的本身的剛度較差，所以在連桿加工的過程中必須合理的確定夾緊力的大小，避免在加工過程中連桿發(fā)生變形，導(dǎo)致連桿在加工的時(shí)候達(dá)到了加工精度，而在恢復(fù)外力后，連桿發(fā)生變形，沒有達(dá)到連桿所要求的精度。因此必須合理的確定連桿的夾緊力的大小和方向。19西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文5.3.1夾緊力的方向圖5-52)夾緊力的作用方向應(yīng)使工件變形

34、最小。圖5-65.3.2夾緊力位置5-720 圖西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文加工余量磨床加工方向圖5-85.4各主要表面的加工方法及工藝連桿的各種表面加工方法的選擇，應(yīng)主要根據(jù)加工面的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)類型，從生產(chǎn)實(shí)踐出發(fā)，并參考有關(guān)各種表面加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度及表面粗糙度等資料來初步確定的。5.4.1 主要表面的加工方法1)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)因?yàn)椴裼蜋C(jī)連桿是模鍛件，所以連桿兩端面的加工余量較大，而且連桿的精度要求較高，所以對(duì)于連桿的定位基準(zhǔn)的選擇要求也較高，要求連桿的定位基準(zhǔn)的精度也要較高，考慮到上述因素，因此在對(duì)連桿大小頭孔兩端面得加工是采用粗銑、精銑、磨削、精磨

35、等加工工藝，對(duì)于大小頭孔兩側(cè)面采用銑和精銑的方式，對(duì)于精度要求很高的分開面采用粗銑、精銑、粗磨、精磨等幾個(gè)工序反復(fù)加工來調(diào)高精度。2)零件的技術(shù)要求因?yàn)檫B桿本身工作條件和工作環(huán)境的要求連桿具有高的精度，特別是連桿的大小頭孔是連接活塞和曲軸的地方，摩擦較多，必須提高連桿的精度來減少摩擦系數(shù)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，而且連桿作為傳動(dòng)件，作往復(fù)式運(yùn)動(dòng)則要求連桿具有較高的對(duì)稱度，以便降低連桿運(yùn)動(dòng)是的震動(dòng)，較少噪音，這也要求連桿的質(zhì)量對(duì)稱，所以必須考慮連桿的質(zhì)量要求，需要添加對(duì)稱塊。所以在對(duì)連桿 21西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文的孔進(jìn)行加工是同連桿的大小頭孔端面一樣需要采取多不，反復(fù)加工，粗加工與精加工相結(jié)合，

36、分別為，鉆、擴(kuò)、鏜、精鏜、衍磨。考慮對(duì)稱度得要求，采用對(duì)稱度和中心軸精度較高的雙軸鏜床進(jìn)行加工。3)零件的材料柴油連桿的材料需要考慮連桿的工作負(fù)荷，一般地，對(duì)于不同的載荷的連桿采用不同的材料，一般為合金鋼，采用國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照，并進(jìn)行校核，所以一般選擇柴油機(jī)連桿的加工刀具是硬質(zhì)合金刀具，特別是對(duì)于大批量加工，這樣可以提高刀具的切削速度，提高加工效率，節(jié)約成本。4)生產(chǎn)類型連桿的生產(chǎn)過程必須考慮連桿的生產(chǎn)批量，對(duì)于不同批量連桿的生產(chǎn)對(duì)于設(shè)備的要求也有一定的差距，主要還是考慮加工生產(chǎn)的成本，對(duì)于大批量生產(chǎn)要求采用高精度專用機(jī)床，便于提高連桿的加工效率和精度，同時(shí)應(yīng)該設(shè)計(jì)專用夾具。工藝方法采取粗精加

37、工分開，盡可能的采用較多的工序，工序越分散，加工的效率的越高，對(duì)于端面采用粗銑、精銑、粗磨、精磨的加工方法，分開加工、對(duì)于大小頭孔采取鉆、擴(kuò)、鏜、精鏜、衍磨等加工工藝，對(duì)于模鍛件柴油機(jī)連桿分散加工工序還可以較少連桿因?yàn)榇志庸にa(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，粗精加工分開，多工序，可以有效地消除連桿加工過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，可以提高連桿的加工精度。5.4.2 工藝過程確定連桿大小頭孔端面，連桿大端孔的兩側(cè)面，連桿桿身和連桿蓋結(jié)合面以及螺栓孔的座面的的加工方法粗銑、精銑、粗磨、精磨、衍磨可以看出連桿各個(gè)主要表面對(duì)粗加工半精加工精加工有明顯的階段層次，主要是這些主要表面很難通過一次性加工完成，而且還必須好考慮連桿的

38、受力情況，例如：對(duì)于大小頭孔的加工就會(huì)影響連桿大小頭孔端面的加工，鉆、擴(kuò)、鏜、精鏜、衍磨等加工工序必然影響連桿大小頭孔端面的內(nèi)應(yīng)力；導(dǎo)致連桿內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，影響連桿的總體受力情況，再根據(jù)先面后孔的原則，在粗銑大小頭孔兩端面后進(jìn)行鉆擴(kuò)小頭孔，在粗加工端面后加工大小頭孔，在半精加工后進(jìn)行半精加工大小頭孔，在精加工端面后進(jìn)行精加工大小頭孔，這樣層次分明的加工對(duì)于連桿總體的加工、受力、精度都要好處，整體的好處表現(xiàn)如下： 22西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文1)連桿的機(jī)械加工是刀具對(duì)連桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)引起的，刀具對(duì)連桿必然有較大的力的作用，所以刀具在切割連桿是必然導(dǎo)致連桿的整體結(jié)構(gòu)的變形。而通過粗加工、半精加工、

39、精加工則可以有效地減少連桿在加工過程中引起的變形，因?yàn)椴裼蜋C(jī)連桿是模鍛件，其整體的加工余量較大，所以對(duì)于粗加工的加工余量較大而導(dǎo)致連桿粗加工切削不均勻，因此在連桿粗加工過程所受的切削力，切削熱也比較大，這些切削力和切削熱則會(huì)導(dǎo)致連桿結(jié)構(gòu)內(nèi)部的變形，而且連桿粗加工過程的切削余量較大，也會(huì)引起連桿結(jié)構(gòu)的內(nèi)部變形。這些變形是需要一定的時(shí)間才會(huì)恢復(fù)的，如果連桿加工的粗精加工部分開則會(huì)導(dǎo)致下一個(gè)加工步驟中的連桿變形對(duì)加工產(chǎn)生很大的影響，所以連桿的加工分為粗加工、半精加工、精加工幾個(gè)階段，這樣各個(gè)加工階段連桿有較長的時(shí)間去恢復(fù)，抵消變形所產(chǎn)生的誤差，保證下一個(gè)加工過程中連桿的表面精度、位置精度、表面粗糙度

40、到位。2) 連桿大小頭孔端面，連桿大端孔的兩側(cè)面，連桿桿身和連桿蓋結(jié)合面以及螺栓孔的座面在粗加工后，可以發(fā)現(xiàn)連桿毛坯鍛造表面的不足，能夠及時(shí)的進(jìn)行處理。減少連桿因?yàn)殄懺焖a(chǎn)生的加工成本，可以減少不必要的加工工時(shí)，減少廢品率，提高加工效率，降低生產(chǎn)成本。3)連桿粗、精加工的分開可以合理地使用資源，在不同的機(jī)床進(jìn)行不同的加工，一般地再功率大、精度低的機(jī)床進(jìn)行粗加工，這樣可以提高粗加工的效率，大功率機(jī)床可以加大刀具的背吃刀量，切削速度，在功率小、精度高的機(jī)床進(jìn)行粗加工，由于機(jī)床的功率小，對(duì)刀具的背吃刀量、切削速度就有了一定的限制，可以減少機(jī)械加工對(duì)機(jī)床的損害，提高連桿的表面質(zhì)量和精度，又有利于保護(hù)機(jī)

41、床的精度。5.5加工工序綜合連桿的機(jī)械的技術(shù)要求，以及連桿加工工藝過程，以及機(jī)械加工過程應(yīng)該遵循的基本原則，安排連桿加工工序應(yīng)該遵循的基本原則：（1）先基準(zhǔn)后其它先基準(zhǔn)后其他就是指應(yīng)該先先安排加工連桿的基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)軸線，聯(lián)系連桿的加工工藝，就是加工出連桿所選擇的精基準(zhǔn)面大小頭孔的端面、連桿大頭孔的兩側(cè)面、以及連桿小頭孔。這幾個(gè)定位面是進(jìn)行其他面加工的基準(zhǔn)的 23西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文面，因此在連桿加工過程中應(yīng)該首先加工出這幾定位面，并且要求達(dá)到一定的精度，以方便進(jìn)行其他面得加工。（2）先面后孔先面后孔的原則是任何機(jī)械加工都必須遵循的原則，結(jié)合柴油機(jī)連桿加工的實(shí)際情況，對(duì)于連桿機(jī)械加工中的先面后孔的原則是指先加工連桿大小頭孔的兩端面，后加工連桿的大小頭孔，但這又必須考慮連桿的精度要求，連桿對(duì)于 連桿的大小頭孔的精度要求很高，這就需要考慮加工的實(shí)際情況，主要可以分為兩種加工順序：第一種是先加工面，是指先完成對(duì)面的加工的，即對(duì)連桿的大小頭孔的兩端面得精加工在鉆、擴(kuò)大小頭孔之前；第二種是連桿的大小頭孔加工與兩端面得加工逐步向前的，循序漸進(jìn)的方式，即在粗加工面后進(jìn)行粗加工孔，半精加工面后進(jìn)行半精加工孔，精加