汽車連桿桿夾具與工藝畢業(yè)設計說明

1、 .PAGE32 / NUMPAGES33工業(yè)職業(yè)技術學院機械工程系2014屆畢業(yè)生畢業(yè)設計任 務 書 二零一四年六月：田景豪班級：機制1103專業(yè)：機械設計與制造學號：0101110319設計題目：汽車連桿夾具與工藝畢業(yè)設計進度安排：1、制定加工工藝，填寫工藝卡。 2、完成一套專用夾具的結(jié)構(gòu)設計，繪制裝配圖。 3、繪制工件零件與重要零件圖。 4、填寫工件的加工工藝過程卡與關鍵工序的工序卡。 5、書寫設計說明書并整理資料。工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 題目：汽車連桿桿夾具與工藝畢業(yè)設計 系別： 機械工程系 專業(yè)： 機械設計與制造 班級： 機制1103 ：田景豪 學號： 0101110319 指導教

2、師： 余東滿 日期： 2013年11月 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc371596551摘要 PAGEREF _Toc371596551 h 5HYPERLINK l _Toc371596552Abstract PAGEREF _Toc371596552 h 6HYPERLINK l _Toc371596553Key words : PAGEREF _Toc371596553 h 6HYPERLINK l _Toc371596554第一章緒論 PAGEREF _Toc371596554 h 7HYPERLINK l _Toc3715965551.1 設計

3、任務 PAGEREF _Toc371596555 h 7HYPERLINK l _Toc3715965561.2 加工工藝規(guī)程設計的目的和意義 PAGEREF _Toc371596556 h 7HYPERLINK l _Toc3715965571.3 國外發(fā)動機連桿工藝發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc371596557 h 9HYPERLINK l _Toc3715965581.4 連桿工藝研究方向和研究的關鍵問題 PAGEREF _Toc371596558 h 10HYPERLINK l _Toc371596559第二章連桿零件的分析 PAGEREF _Toc371596559

4、h 11HYPERLINK l _Toc3715965602.1、連桿零件的分析 PAGEREF _Toc371596560 h 11HYPERLINK l _Toc3715965612.1.1 連桿零件結(jié)構(gòu)分析 PAGEREF _Toc371596561 h 11HYPERLINK l _Toc3715965622.1.2零件加工表面與其加工要求 PAGEREF _Toc371596562 h 11HYPERLINK l _Toc3715965632.1.3 零件材料的選擇 PAGEREF _Toc371596563 h 13HYPERLINK l _Toc3715965642.1.4 C7

5、0S6鋼的成分和力學性能 PAGEREF _Toc371596564 h 15HYPERLINK l _Toc3715965652.1.5 毛坯的制造方法 PAGEREF _Toc371596565 h 16HYPERLINK l _Toc3715965662.2工藝規(guī)程的定制 PAGEREF _Toc371596566 h 16HYPERLINK l _Toc3715965672.2.1定位基準的分析 PAGEREF _Toc371596567 h 16HYPERLINK l _Toc3715965682.3加工工藝路線的擬定 PAGEREF _Toc371596568 h 17HYPERL

6、INK l _Toc3715965692.4 機械加工余量，工序尺寸與毛坯尺寸確定 PAGEREF _Toc371596569 h 18HYPERLINK l _Toc3715965702.5 加工工藝階段的劃分和加工順序的安排 PAGEREF _Toc371596570 h 18HYPERLINK l _Toc3715965712.6連桿加工工藝過程的擬定 PAGEREF _Toc371596571 h 19HYPERLINK l _Toc3715965722.7加工工藝過程用時的計算 PAGEREF _Toc371596572 h 19HYPERLINK l _Toc3715965732.

7、7.1磁力探傷與去磁 PAGEREF _Toc371596573 h 19HYPERLINK l _Toc3715965742.7.2 粗磨大、小頭端面 PAGEREF _Toc371596574 h 19HYPERLINK l _Toc3715965752.7.3粗、半精鏜大、小頭孔 PAGEREF _Toc371596575 h 20HYPERLINK l _Toc3715965762.7.4銑大頭兩側(cè) PAGEREF _Toc371596576 h 20HYPERLINK l _Toc3715965772.7.5擴、鉸螺釘孔 PAGEREF _Toc371596577 h 21HYPER

8、LINK l _Toc3715965782.7.6銑螺栓座面、倒角 PAGEREF _Toc371596578 h 21HYPERLINK l _Toc3715965792.7.7去毛刺、清洗 PAGEREF _Toc371596579 h 22HYPERLINK l _Toc3715965802.7.8激光開槽、作標記、脹斷 PAGEREF _Toc371596580 h 22HYPERLINK l _Toc3715965812.7.9銑卡瓦槽 PAGEREF _Toc371596581 h 22HYPERLINK l _Toc3715965822.710連桿體、蓋裝配 PAGEREF _T

9、oc371596582 h 23HYPERLINK l _Toc3715965832.7.11精磨大、小頭兩端面（先標記朝上） PAGEREF _Toc371596583 h 23HYPERLINK l _Toc3715965842.7.12精鏜大、小頭孔 PAGEREF _Toc371596584 h 23HYPERLINK l _Toc3715965852.7.13大、小頭孔兩端倒角、去毛刺 PAGEREF _Toc371596585 h 23HYPERLINK l _Toc3715965862.7.14擠壓銅套孔 PAGEREF _Toc371596586 h 24HYPERLINK l

10、 _Toc3715965872.7.15鉆小頭油孔 PAGEREF _Toc371596587 h 24HYPERLINK l _Toc3715965882.7.16稱重、去重、清洗、終檢 PAGEREF _Toc371596588 h 24HYPERLINK l _Toc371596589第三章脹斷工藝簡介 PAGEREF _Toc371596589 h 25HYPERLINK l _Toc3715965903.1應力槽設計 PAGEREF _Toc371596590 h 25HYPERLINK l _Toc3715965913.2脹斷工裝設計 PAGEREF _Toc371596591 h

11、 26HYPERLINK l _Toc3715965923.3脹斷參數(shù)的計算 PAGEREF _Toc371596592 h 26HYPERLINK l _Toc371596593第四章夾具設計 PAGEREF _Toc371596593 h 27HYPERLINK l _Toc3715965944.1 問題的指出 PAGEREF _Toc371596594 h 27HYPERLINK l _Toc371596595HYPERLINK l _Toc3715965944.2夾具設計 PAGEREF _Toc371596594 h 27（1）定位基準的選擇 PAGEREF _Toc37159659

12、5 h 27HYPERLINK l _Toc371596596第五章機械加工工序卡片（附） PAGEREF _Toc371596596 h 29HYPERLINK l _Toc371596597第六章汽車連桿毛坯圖（附） PAGEREF _Toc371596597 h 29HYPERLINK l _Toc371596598第七章汽車連桿裝配圖（附） PAGEREF _Toc371596598 h 29HYPERLINK l _Toc371596599第八章銑卡瓦槽夾具、裝配圖（附） PAGEREF _Toc371596599 h 29HYPERLINK l _Toc371596600總結(jié) PA

13、GEREF _Toc371596600 h 30HYPERLINK l _Toc371596601參考文獻 PAGEREF _Toc371596601 h 31摘要連桿是汽車發(fā)動機的主要部件之一，它決定著發(fā)動機的性能和運行的穩(wěn)定性。隨著科學技術的發(fā)展與進步，連桿的制造被注入了現(xiàn)代化的加工手段?！懊洈喙に嚒背蔀榱诉B桿工藝中的又一新名詞。連桿脹斷工藝的應用，使連桿在加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本等諸多方面都發(fā)生了顯著變化，汽車發(fā)動機的性能得到了進一步提升。本文以汽車機連桿制造工藝的總體方案為主要研究容，以連桿的脹斷工藝為主要研究方向?？傮w方案涉與從連桿材料的選擇到加工為成品的全部工藝過程。方案特別對脹

14、斷工藝的原理與過程做了深入淺出的論述，并在認真分析連桿技術要求、廣泛查閱相關文獻的基礎之上，制定出了一條基本適于連桿實際生產(chǎn)的新型工藝方案和路線。同時，筆者還重點設計了“脹斷”、“ 銑卡瓦槽”兩工序的夾具和工藝裝備。關鍵詞：汽車連桿，工藝方案，脹斷工裝AbstractLinkage of the diesel engine is one of the main parts of its decision to the engine performance and the stability. With the scientific and technological development a

15、nd progress of the link was injected into a modern manufacturing processing methods. Expansion of off has become a link in the process of yet another new term. Linkage bulging off the application process so that the link in the processing quality, productivity and production costs, and so have under

16、gone significant changes, the diesel engine has been further enhance performance. Diesel link this to the overall manufacturing process for major research programme, to link the expansion of off the main research directions. Linkage of the overall plan from the choice of materials to finished produc

17、ts for processing all the process. Special programmes on the principle of expansion off course and had to learn to do the exposition and careful analysis of technical requirements of connecting rod, widely accessible on the basis of relevant literature, worked out a basic link suitable for the actua

18、l production of new programmes and Line. At the same time, the author also focused on the design of the open laser stress trough, bulging off the two processes of the fixture and process equipment.Key words :Dieselengine,Technology of process,clamping device of the splitting第一章 緒 論1.1 設計任務本課題主要設計汽車連

19、桿的加工工藝規(guī)程與脹斷、銑卡瓦槽專用夾具。年生產(chǎn)綱領為45萬件。故為大批大量生產(chǎn)。1.2 加工工藝規(guī)程設計的目的和意義連桿是汽車發(fā)動機中的主要傳動部件之一，它在柴油機中，把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，連桿在工作中承受著急劇變化的動載荷。連桿由連桿體與連桿蓋兩部分組成。連桿體與連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。為了減少磨損和便于維修，連桿的大頭孔裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦有鋼質(zhì)的底，底的表面澆有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，可以用來補償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時便于在磨損后進行修理和

20、更換。在發(fā)動機工作過程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，連桿除應具有足夠的強度和剛度外，還應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)動機運轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動機中各連桿的質(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、小頭兩端對稱分布在連桿中截面的兩側(cè)?？紤]到裝夾、安放、搬運等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸一樣)。在連桿小頭的頂端設有油孔(或油槽)，發(fā)動機工作時，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動，把氣缸體下部的潤滑油飛濺到小頭頂端的油孔，以潤滑連桿小頭襯套與活

21、塞銷之間的擺動運動副。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(zhuǎn)運動，以輸出動力。因此，在工作過程中，其承受著較高的周期性沖擊力、慣性力、壓縮應力、縱向彎曲應力、拉應力、動載荷等，因此要求連桿重量要輕，必須有較高的強度、韌性和疲勞性能。發(fā)動機的可靠性在很大程度上取決于連桿的可靠程度，在連桿的總成可靠性的因素之中分合面質(zhì)量與定位關系是主要因素，因此解決好連桿體與連桿蓋之間的定位問題，可以降低連桿的生產(chǎn)成本，提高發(fā)動機的可靠性。但由于連桿的外形比較復雜、容易變形、剛性差，尺寸精度、位置精度以與表面質(zhì)量等要求較高，在制造上具有一定難度。而其連桿制造技術的好壞直接影響著連桿的

22、使用性能和經(jīng)濟性能以與一個企業(yè)的生存和發(fā)展，隨著生產(chǎn)技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的制造技術漸漸不能適應現(xiàn)在生產(chǎn)的要求。先后在國外很多連桿生產(chǎn)廠家提出了“脹斷技術”（又漲斷技術或裂解技術），國少部分連桿生產(chǎn)廠家也已采用該技術。據(jù)相關文章介紹，發(fā)動機連桿脹斷加工技術是目前國際上連桿生產(chǎn)的最新技術，隨著連桿生產(chǎn)技術的發(fā)展，連桿體與蓋的分離不再采用銑、鋸或拉這類傳統(tǒng)切削加工方法，而是采用了最新的脹斷技術。該技術是以整體加工代替分體加工，用切口(用機械方法或激光技術等方法制造預裂紋) 斷裂，使大端連桿蓋從連桿體移去，使連桿體與蓋的分離達到理想的脆性斷裂，并能很容易達到其連桿使用性能要求的一門先進技術(圖1.1)。圖

23、 1.1 脹斷過程示意簡圖采用脹斷工藝有如下優(yōu)點：1.簡化了連桿與連桿蓋的設計要求；2.采用連桿脹斷工藝后，連桿與連桿蓋的分離面是最完全的嚙合，所以其無需再進行機加工，省略了分離面的磨削加工；3.連桿體與連桿蓋裝配時無需額外的精確定位，如螺栓孔定位（或定位環(huán)孔），只需螺栓拉緊即可，這樣省去了螺栓孔的精加工（如鉸或鏜）。與傳統(tǒng)連桿加工方法相比，脹斷工藝的優(yōu)勢很大：減少了加工工序、節(jié)省精加工設備、節(jié)省刀具磨損、節(jié)材料和能源、降低生產(chǎn)成本等，連桿脹斷加工技術還可提高連桿承載能力、抗剪能力、桿和蓋的定位精度與裝配質(zhì)量，對提高發(fā)動機生產(chǎn)技術水平和整機性能具有很重要作用。綜上所述，以體現(xiàn)自己大學三來所學理

24、論知識與實際生產(chǎn)聯(lián)系的綜合，鍛煉自己的獨立思考、自我創(chuàng)新的意識和能力為目的，在采用脹斷技術的基礎上，探索和制定出一條能提高連桿的質(zhì)量和減少連桿制造成本，并基本適應實際生產(chǎn)的方案，故選擇該課題作為本次畢業(yè)設計的題目。1.3 國外發(fā)動機連桿工藝發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢在毛坯材料方面：國傳統(tǒng)工藝連桿毛坯材料一般采用42CrMo 、35CrMo 、40MnVB、45CrMnB、40Cr 、 40CrMnB S40C等調(diào)質(zhì)鋼和S43CVS1 (進口) 、35MnV、40MnS等非調(diào)質(zhì)鋼。康明斯生產(chǎn)線采用調(diào)質(zhì)鋼毛坯40MnBH(GB5216-85),1995年全面轉(zhuǎn)用非調(diào)質(zhì)鋼材料毛坯38MnV。60年代中期粉末

25、熱鍛技術開始發(fā)展起來，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)連桿制造中使用的中碳鋼和低合金鋼逐步由新鋼種和粉末冶金的鍛造材料所代替。而德國發(fā)動機系統(tǒng)和零部件的專家MahleGmbH公司先后推出了C70S6BY鋼、36MnVS4BY鋼、 70MnVS4BY鋼等可用于脹斷的材料。在加工工藝方面：國外連桿生產(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；傳統(tǒng)鍛造有將連桿體和蓋分開鍛造、連桿整體鍛造兩種，連桿體與連桿蓋分離方式一般采取鋸斷、銑斷等工藝。國外很多連桿生產(chǎn)廠家提出關于連桿體與蓋分離最新工藝是使用斷裂分開，即脹斷工藝（又漲斷

26、工藝或裂解工藝），該工藝是用切口(用機械方法或用激光等方法制造預裂紋, 國常用的裂解槽加工方法有機械拉削、線切割，國外采用水刀和激光加工)，形成應力集中，主動施加垂直預定斷裂面載荷進行引裂，在幾乎不發(fā)生變形的情況之下，在缺口處規(guī)則脆性斷裂，實現(xiàn)連桿體與連桿蓋的無屑斷裂剖分，使大端連桿蓋從連桿體移去。國部分汽車廠與設備制造廠如一汽大眾、大眾和通用等都采用了該技術。1.4 連桿工藝研究方向和研究的關鍵問題本設計的目的主要是制定一條適合脹斷工藝的工藝方案，基本需要解決以下問題：首先是要確定毛坯的材料以與其毛坯的制造方法。目前,絕大多數(shù)連桿是由需要淬火和回火的中碳鋼和低合金鋼經(jīng)過鍛造加工制造的，但正不

27、斷由新鋼種和粉末冶金的鍛造材料所代替。脹斷連桿要求其材料塑性變形小、強度好、脆性適中、工藝性好，即在保證連桿強韌綜合性能指標的前提下，限制連桿的韌性指標，使斷口呈現(xiàn)脆性斷裂特征。而可用于連桿裂解的材料主要有粉末燒結(jié)材料、高碳鋼、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵。應用比較廣泛的材料是粉末燒結(jié)材料和高碳鋼。提到粉末冶金，粉末冶金是利用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復合以與各種類型制品的工藝技術。對粉末冶金零件工業(yè)提出的主要要降低成本、改進使用性能、減輕零件重量與保護環(huán)境。對其零件的使用性能而言,關鍵在于開發(fā)高強度、高精度材料，耐熱、耐磨材料與高性能材料。在脹斷

28、加工工序之中，其脹斷加工技術主要有三道關鍵核心工序，即加工初始應力槽、脹斷、裝配螺栓等。初始應力槽設計主要問題：1.脹斷槽的位置設計；2.脹斷應力槽的幾何尺寸設計；3.脹斷槽的加工方法等。脹斷槽（應力槽）的位置的確定在一定程度上反應了斷裂的方向，斷裂的方向必須與螺釘安裝方向垂直，如果說不能準確的在這個角度和位置上斷裂的話，不但在安裝的時候會產(chǎn)生很大的難度，也很難保證大頭孔的圓柱度。所以合理設計脹斷應力槽，是有效提高缺口效應與應力集中系數(shù)、降低脹斷力、提高斷裂效率與質(zhì)量關鍵因素，脹斷應力槽的目的就是制造缺口效應，提供應力集中，為脹斷提供條件，并保證其斷裂發(fā)生在在設定的位置。脹斷槽形狀主要有機械加

29、工而成的“V”型槽與激光加工的矩形槽，其參數(shù)主要有角、曲率半徑、槽深、槽長等。而脹斷槽的加工方法的選擇也是至關重要的，采用什么樣的加工方式才最合理、最能達到要求，并且最節(jié)省制造成本等都是必需要考慮的問題。脹斷主要解決的問題是：如何核心設備的選擇以與其夾具的設計。設備的選擇，在沒有現(xiàn)有設備的前提之下，應該如何選擇其設備，選用什么設備，或者如何選用現(xiàn)有的其他設備進行改裝，在脹斷時是否能真正的達到所謂的脆性斷裂等，以與在選定設備的基礎上如何來設計其工裝等都是有待去思考和解決的問題。關于螺栓裝配，在裝配螺栓過程中必須保證裂解后的連桿桿身與連桿蓋完全嚙合、不錯位。為防止錯位或施加扭矩不一致，應同時進行兩

30、側(cè)螺栓的裝配，裝配螺栓需要進行螺栓預裝配與定扭矩裝配。第二章 連桿零件的分析2.1、連桿零件的分析2.1.1連桿零件結(jié)構(gòu)分析本課題設計的零件是汽車發(fā)動機連桿（零件圖如圖2.1），從零件圖的分析可以知道，零件的表面大都由一系列的規(guī)則的直線和圓弧組成，因此選擇通用的加工方法即可。為了減少連桿的慣性力，要求連桿的質(zhì)量要盡可能的輕，所以連桿采用“工字形”截面，以便保證有較高的強度和剛度，又能夠減輕連桿的質(zhì)量。各部分的精度都要求比較高,在加工大、小頭孔時，都有圓柱度和互相的平行度要求，加工時必須加以注意。兩端面的加工有垂直度的要求，加工過程中可考慮設計專用夾具來適合加工需要。加工時根據(jù)尺寸精度選擇合理的

31、機床設備型號。2.1.2零件加工表面與其加工要求零件主要尺寸與精度要求如圖2.1圖2.1A.大頭孔65（未裝軸瓦）大頭孔上要裝軸瓦，通過瓦與曲軸配合，配合間隙為0.270.079mm，為了保證良好的配合精度，減少沖擊力的影響，大頭孔的加工精度為IT6，圓柱度為0.003，表面粗糙度Ra為0.8m。B.小頭孔28（未裝銅套）小頭孔是與活塞銷配合的表面，加工尺寸精度要求為IT5，圓柱度誤差為0.007、表面粗糙度Ra0.8m。小頭孔與活塞銷的配合精度要求較高，如果配合間隙過小，會影響連桿與活塞銷之間的運動傳力效果，如果配合間隙過大，又會晃動，使得發(fā)動機在運行過程中發(fā)出敲擊聲，考慮到工作后的磨損量0

32、.01mm，因此，安裝時必須保證連桿小頭孔與活塞銷之間的配合間隙為0.00450.0095。C.大小頭孔端面大、小頭孔兩端面與曲軸軸承座端面配合，其精度影響到安裝和磨損，端面厚度公差為0.040mm，它與孔的垂直度誤差為0.015。厚度尺寸為33mmD.大小頭孔中心距與孔的中心線的平行度和扭曲變大、小頭孔的中心距影響到發(fā)動機的壓縮比，即發(fā)動機的工作效率，所以規(guī)定了較高的要求，中心距為190+0.025，大、小頭孔的中心線的平行度誤差會使活塞在汽缸中傾斜，造成汽缸壁磨損不均勻，同時使曲軸的連桿頸產(chǎn)生邊緣磨損，縮短發(fā)動機的使用壽命，所以規(guī)定平行度公差為0.025/100mm。大、小頭孔中心線的扭曲

33、對不均勻磨損的影響較小，一般規(guī)定扭曲度不大于0.03/100。這兩項技術要求，對于結(jié)構(gòu)剛性較差的連桿來說，加工可能有些困難，但是為了保證發(fā)動機的使用壽命，必須達到這些要求，加工中應特別注意。E.連桿連接螺栓孔連桿在工作過程中，受到急劇的動載荷的作用，這一作用又傳遞到連桿和蓋的兩個連接螺母上。因此，除了對螺栓與螺母提出較高的技術要求外，對螺栓孔與兩螺栓孔端面也有一定的要求，兩螺栓孔在互相垂直的方向的平行度公差0.03mm，兩螺栓孔與結(jié)合面的垂直度0.03mm，兩螺栓孔的尺寸公差為0.017mm。2.1.3零件材料的選擇考慮到在該工藝方案中采用脹斷工藝，那么選擇材料也是很重要的。在過去其發(fā)動機連桿

34、多采用中碳鋼或者中碳合金鋼，經(jīng)過淬火和高溫回火處理，處理后一般硬度在HBS288HBS269之間.后來為了減低成本研發(fā)了非調(diào)質(zhì)鋼并用與生產(chǎn)，在鍛造后空冷，通過析出強化得到與淬火高溫回火一樣的力學性能，省去了淬火和高溫回火，從而降低了成本。后來為了減少機加工，更進一步降低成本，于是開發(fā)了用粉末冶金的方法來制造連桿，大大減少了機加工。而且粉末冶金連桿的質(zhì)量公差小，更適合用于發(fā)動機連桿是的制造。美國就廣泛的運用粉末冶金的方法來生產(chǎn)連桿。在20世紀90年代中葉，鋼廠與汽車廠合作開發(fā)了裂解連桿用鋼，實際上它是一種含0.7%左右的高碳鋼。能用于脹斷連桿的主要材料為粉末燒結(jié)材料、高碳微合金非調(diào)質(zhì)鋼、球墨鑄鐵

35、以與可鍛鑄鐵，其中C70S6 高碳微合金非調(diào)質(zhì)鋼和粉末燒結(jié)材料應用最廣。那么在這種情況之下該如何來選擇材料呢？在粉末冶金和C70S6之間做出一個選擇。據(jù)相關資料報道，我國粉末冶金行業(yè)與國外相比有如下差距：（1）產(chǎn)品水平低 在產(chǎn)品精度方面，少數(shù)企業(yè)尺寸精度可達IT78級，形位公差可達89級，與國外水平相比低12級，但一般企業(yè)約相差23級。在產(chǎn)品質(zhì)量方面，最大的問題是質(zhì)量不夠穩(wěn)定，產(chǎn)品在重量和外觀質(zhì)量均有較大的差距。而且高檔粉末冶金零件國還沒有辦法生產(chǎn)出來，即使生產(chǎn)出來，也是質(zhì)量很差，所以很多高檔的粉末冶金零件還需要進口。（2）工藝裝備落后在粉末冶金設備方面，主要是通過企業(yè)引進，購置國外粉末成形壓

36、機、燒結(jié)爐、模具加工和測試設備與消化吸收、改造設備的使用來提高產(chǎn)品質(zhì)量。粉末冶金行業(yè)除少數(shù)企業(yè)引進了國外先進的專用壓機外，大多數(shù)企業(yè)仍采用通用壓機、生產(chǎn)效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定，由于壓機功能少，不能生產(chǎn)復雜結(jié)構(gòu)件，后續(xù)加工量較大。在燒結(jié)爐方面也如此，多數(shù)企業(yè)仍采用性能較差的設備、能耗大、效率低、爐溫均勻性差，質(zhì)量不穩(wěn)定。目前，國雖有少數(shù)設備制造企業(yè)在生產(chǎn)粉末冶金專用設備，但在性能與質(zhì)量可靠性上與國外先進設備相比仍有較大差距，還不能完全滿足企業(yè)的要求。另外，模具、模架的設計制造力量較弱，目前國還沒有形成一個專業(yè)生產(chǎn)粉末冶金模具、模架的企業(yè)，這導致粉末冶金新產(chǎn)品開發(fā)速度較慢，不能滿足需要。（3）買方市場

37、下的產(chǎn)需矛盾 受粉末冶金企業(yè)技術、設備與規(guī)模等諸方面的影響，目前的情況是，低檔產(chǎn)品多、生產(chǎn)過剩、市場競爭激烈，紛紛降低促銷，嚴重影響整個行業(yè)的經(jīng)濟效益，而高檔產(chǎn)品上不去雖有市場，能夠勝任的廠家太少，市場供不應求，不能滿足主機配套要求。（4）科研跟不上產(chǎn)品發(fā)展需要 粉末冶金制品技術含量高，是技術密集型產(chǎn)品。大量的共性技術和新材料、新產(chǎn)品需要進行試驗。如模具、模架的設計與制造、高性能、復雜結(jié)構(gòu)件的成形工藝、后續(xù)處理工藝、粉末熱鍛、溫壓、注射成形等工藝的研究等。由于企業(yè)技術力量薄弱與忙于應付日常生產(chǎn)、經(jīng)營等工作，無力研究，而研究單位科研經(jīng)費緊，自顧尚有問題，這種局面嚴重影響著粉末冶金技術的提高與發(fā)展

38、。（5）出口產(chǎn)品創(chuàng)匯方面 粉末冶金制品企業(yè)主要為國主機配套，能夠出口創(chuàng)匯的企業(yè)較少。（6）企業(yè)技術經(jīng)濟效益與國外同類企業(yè)相比差距較大 與粉末冶金連桿相比，C70S6鋼在成本和使用性能上都具有一定優(yōu)越性，首先鍛造后空冷不需要熱處理，脹斷后連桿與連桿蓋接觸面不無需機械加工，省去了機械加工費用，裝配后連桿體與連桿蓋的裂解面能緊密地接觸并相互鎖定，使其不產(chǎn)生錯位和移動，提高了與曲軸零件的配合，同時也提高了曲軸的剛度，大改善了發(fā)動機的性能。減輕連桿的重量一直都是連桿制造上討論的一個主題，如果采用粉末冶金技術，在不改變連桿形狀結(jié)構(gòu)的前提之下會導致連桿的重量增加15%30%，這樣使得連桿得重量有了很大的增加

39、，那么發(fā)動機的重量也會在一定程度的增加，會影響其使用性能。如果用粉末冶金制造連桿，就必須重新設計連桿的形狀結(jié)構(gòu)，以減輕連桿的重量。綜上所述，考慮了各種因素，并經(jīng)過組成員的共同討論，最后決定采用C70S6鋼作為本次設計中連桿的材料。2.1.4C70S6鋼的成分和力學性能C70S6 材料中主要各化學成分質(zhì)量百分比分別為：C為0. 72 % ，Mn為0. 5 % ，S為0. 06 % ， P為0. 009 % ，V為0. 04 %；其金相組織為珠光體加斷續(xù)的鐵素體，抗拉強度為：900MPa1 050 MPa，屈服極限為520 MPa，最大延伸率為10 %。其中Mn作為強化項而存在，用以提高材料的強度

40、。脹斷工藝要求連桿裂解后的塑性變形最小，又要保證材料有良好的可切削加工性能。C70S6為高碳鋼，含C量提高后，便增加了鋼材的淬透性能，假如保持含Mn量不變，連桿鍛造空冷后硬度會提高，而且金相組織中可能會出現(xiàn)貝氏體，惡化可切削加工性能，須通過適當途徑降低含Mn量。為了改善可切削加工性，提高了含S量，鋼中的Mn和S的親和力大于Fe和S的親和力，優(yōu)先形成MnS，從而降低鋼的塑性，防止金相組織中可能會出現(xiàn)的貝氏體；另外FeS會引起鋼的“熱脆”，促進了裂解時的斷裂。Mn和S結(jié)合時含Mn量又不能過低，至少要高于S三倍的含量。C70S6材料的力學性能:表3.1極限抗拉強度/MPa屈服強度/MPa伸長率（%）

41、壓縮屈服強度/MPa剪切強度/MPa990580146106552.1.5 毛坯的制造方法由于連桿在發(fā)動機工作中要承受交變載荷以與沖擊性載荷，一次應選用鍛造，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證連桿可靠地工作。而且該零件的年產(chǎn)量是6000，已經(jīng)達到了大量生產(chǎn)的水平，要求其生產(chǎn)率比較高，零件尺寸不是很大，再者為了保證它的尺寸精度、加工精度，故選擇模鍛。脹斷工藝要求連桿鍛件在脹斷過程之中不能有過大的塑性變形，因此模鍛連桿性能的合格就是保證連桿達到理想的脆性斷裂的因素。用于脹斷工藝的C70S6系列高碳非調(diào)質(zhì)鋼，它的成分特點是低硅，低錳與添加了微量合金元素釩和易切削的S元素，圍窄，純度高。2.2工藝規(guī)程的定

42、制2.2.1定位基準的分析連桿工藝的基準選擇連桿件外形復雜而剛性較差,它的技術要求又很高,故恰當?shù)剡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。 選用連桿的端面和小頭孔作為定位基準,不僅便于在加工中實現(xiàn)基準統(tǒng)一,更重要的是使連桿的重要技術要求中加工過程中實現(xiàn)基準重合,以減小定位誤差。對于一些要求高或加工中不易保證的技術要求,在精加工時也可以采用自為基準的原則進行加工,或采用互為基準的原則進行加工,或由機床精度直接保證。在制造連桿毛坯時,在桿身一側(cè)作出定位標記, 在對大小頭端面進行粗加工時,選取沒有凸起標記的一側(cè)為粗基準來加工。緊接著以已加工過的端面為基準來加工第二個端面。顯然,

43、第一個端面的精度(如平面度)要比第二個端面高,在以后的加工中,當然用第一個端面做精基準為好。加工連桿時要保證小頭孔的壁厚均勻,所以在拉小頭孔時,選大、小頭孔的兩個端面作為基準。 在加工中，先加工出大、小頭孔兩端面，可以為后續(xù)的精加工做好準備，既滿足加工要求，方便加工，又符合統(tǒng)一基準選擇的要求，提高了加工精度。2.3加工工藝路線的擬定脹斷連桿工藝現(xiàn)有的模鍛工藝主要有以下三種：（1）輥鍛（楔橫軋）制坯熱模鍛生產(chǎn)線工藝：下料加熱輥鍛成型（預鍛，終鍛）切邊沖孔熱校正BY處理噴丸處理探傷處理精壓處理。設備配置：下料機（帶鋸機）中頻感應加熱爐（300KW)輥鍛機（460型）熱模鍛壓力機（25000KN）閉

44、式單點壓力機BY控冷設備噴丸機探傷機精壓機該生產(chǎn)線比較先進，以載貨車連桿為主導產(chǎn)品，其采用了中頻感應加熱，輥鍛或楔模軋制坯，在國被廣泛采用。這種生產(chǎn)線便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，具有噪聲小，勞動環(huán)境好等優(yōu)點。可生產(chǎn)各種類型的發(fā)動機連桿。（2)輥鍛（楔橫軋）制坯錘上模鍛生產(chǎn)線工藝：下料加熱輥鍛成型（預鍛，終鍛）切邊沖孔熱校正BY處理噴丸處理探傷處理精壓處理。設備配置：下料機（帶鋸機或棒料剪切機床）中頻感應加熱爐（300KW）輥鍛機（370型）液壓精鍛錘（2550KJ）開式壓力機（1000KN）BY控冷設備拋丸機（6001200kg/h)熒光探傷機600WE型）電動螺旋壓力機（400KW）該生產(chǎn)線主要轎車

45、連桿為主，鍛件厚度公差基本在0.2mm以，錯差在0.4mm以，切邊模具沒有氮氣缸，可使模鍛件定位后再切邊，切邊變性很小，精壓尺寸精度可以控制在0.1mm以（3）輥鍛制坯摩擦壓力機模鍛（高能螺旋壓力機）生產(chǎn)線工藝：下料加熱輥鍛預鍛終鍛切邊沖壓熱校正BY處理拋丸處理探傷處理精壓處理。設備配置：下料機（帶鋸機）中頻感應加熱爐（250W)輥鍛機（460型）摩擦壓力機（630t）摩擦壓力機（1000t）閉式單點壓力機（250t）摩擦壓力機。該生產(chǎn)線以柴油機連桿為主，在摩擦壓力機上進行預鍛、終鍛、熱校正，其工藝過程較為穩(wěn)定，生產(chǎn)效率也比較高，適合中小型企業(yè)。根據(jù)所生產(chǎn)的連桿類型和實際情況，故選擇第二種模鍛

46、方式，即輥鍛（楔橫軋）制坯錘上模鍛生產(chǎn)線用于脹斷連桿制造的模鍛過程中應注意以下幾個問題：a.由于模鍛脹斷連桿采用C70S6高碳非調(diào)質(zhì)鋼材料，其中加熱溫度較高（12201290C），需注意生產(chǎn)節(jié)拍的控制，保證熱校正和去毛刺的溫度不低于950C。b.通過控冷設備來調(diào)整鍛件在空氣之中的冷卻速度，以保證鍛件力學性能和纖維組織符合工藝要求。屈服強度不低于550MPa,斷裂拉伸率不低于10%，斷裂收縮率不低于20%。該工序直接影響著脹斷連桿的斷裂效果，所以應該注意。c.大頭斷裂部分硬度測量在280310HBS，冷校正的零件其硬度檢驗前應去掉表面硬化層。d.金相組織式樣應該從連桿體縱向取樣，組織為珠光體鐵素

47、體組織，鐵素體的含量應約為10%。e.所有零件必須100%通過縱橫磁化，進行磁粉探傷，檢查表面裂紋。2.4 機械加工余量，工序尺寸與毛坯尺寸確定根據(jù)模鍛的基本要求，在零件的基本尺寸上加上加工余量24mm，所以在加工多數(shù)表面在基本尺寸的基礎上單面加2mm，一些特殊表面如螺釘座面上加2mm，側(cè)面工藝凸臺加工精度不是很高，在其表面加1mm。激光加工工序的加工余量與工序尺寸將會在脹斷工藝介紹中作詳細闡述；脹斷加工工序基本沒有加工余量。2.5 加工工藝階段的劃分和加工順序的安排粗加工階段：粗磨連桿兩端面，粗、半精鏜大小頭孔，磨搭子面工藝凸臺，槍鉆螺紋底孔，鉸螺釘光孔，攻絲；锪螺釘座面、倒角，激光開槽、作

48、標記，脹斷，銑卡瓦槽，壓襯套，鉆油孔。首先要加工其他表面就必須先加工出精基準，端面的加工必須安排所以必須安排在第一，接著再在以端面為基準的基礎之上加工其他面或者其他精基準，那么接下來要安排的就是粗鏜大小頭孔，粗磨搭子面，這樣精基準就基本出來了。那么在精加工之前必須把所有的粗加工都做完，緊接著的粗加工工序都在這樣的一些基準上進行加工了。精加工階段：精磨兩端面，精鏜大小頭孔，珩磨大頭孔。在連桿的加工過程之中，其輔助工藝（去毛刺，倒角，清洗等）必須貫穿整個工藝過程，所以說必須在其中安排輔助工序。在連桿脹斷之前安排一道磁力探傷，在锪螺釘座面、倒角之后安排了去毛刺、清洗，脹斷之后要立即用螺釘套住連桿體與

49、蓋，以免錯位，連桿總裝時時必須要求清理連桿結(jié)合面之間的塵屑，最后還要來一道清洗。2.6連桿加工工藝過程的擬定擬定方案如下：磁力探傷與去磁粗磨大小頭端面粗、半精鏜大、小頭孔銑大頭兩側(cè)面擴、鉸螺釘孔銑螺栓座面、倒角去毛刺、清洗激光開槽、作標記脹斷銑卡瓦槽連桿體、蓋裝配精磨大、小頭兩端面精鏜大、小頭孔大、小頭孔兩端倒角、去毛刺擠壓銅套孔鉆油孔稱重、去重、清洗終檢一共18道工序，從連桿使用性能的基本要求來看，該工藝方案能基本達到要求。2.7加工工藝過程用時的計算2.7.1磁力探傷與去磁2.7.2 粗磨大、小頭端面選用M7350磨床 根據(jù)機械加工工藝設計實用手冊選取數(shù)據(jù)砂輪直徑D = 40 mm 磨削速

50、度V = 0.33 m/s切削深度ap = 0.3 mm fr0 = 0.033 mm/r Z = 8則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 158.8 r/min根據(jù)表3.148 按機床選取n = 100 r/min則實際磨削速度V = Dn/（100060） = 0.20 m/s 磨削工時為：按表2.511基本時間tj = zbk/nfr0z = (0.3260)/(1000.0338) =2.6 min按表3.140 輔助時間ta = 0.21 min2.7.3粗、半精鏜大、小頭孔（1）鏜大頭孔 選用鏜床T2115根據(jù)機械加工工藝設計實用手冊選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D = 65 mm 切削速度V

51、= 0.16 m/s進給量f = 0.30 mm/r 切削深度ap = 2.0 mm 則主軸轉(zhuǎn)速n = 000v/D = 47 r/min根據(jù)表3.141 按機床選取n = 800 r/min則實際切削速度V = Dn/（100060） = 2.72 m/s 鏜削工時為： 按表2.53L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm基本時間tj= Li/fn = (38+3.5+5)/(0.201000) = 0.23 min按表2.567 輔助時間ta = 0.50 min（2）鏜小頭孔鏜刀直徑D = 30 mm 切削速度V = 3.18 m/s進給量f = 0.10 mm/r

52、 切削深度ap = 1.5 mm根據(jù)表3.139 按機床選取n = 2000 r/min鏜削工時為： 按表2.53L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm基本時間tj = Li/fn = (38+3.5+5)/(0.102000) = 0.23 min2.7.4銑大頭兩側(cè)選用銑床X62W根據(jù)機械加工工藝設計實用手冊選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D = 20 mm 切削速度V = 0.64 m/s銑刀齒數(shù)Z = 3 切削深度ap = 4 mm af = 0.10 mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 611 r/min根據(jù)表3.174 按機床選取n=750 r/min則實際切削速

53、度V = Dn/（100060） = 0.78 m/s 銑削工時為：按表2.510 L=40 mm L1=+1.5=8.5 mm L2=2.5 mm基本時間tj = L/fmz = (40+8.5+2.5)/(7500.103)=0.23 min按表2.546 輔助時間ta = 0.40.45 = 0.18 min2.7.5擴、鉸螺釘孔（1）擴螺栓孔 選用鉆床Z3025根據(jù)機械加工工藝設計實用手冊選取數(shù)據(jù)擴刀直徑D = 10 mm 切削速度V = 0.40 m/s切削深度ap = 1.0 mm 進給量f = 0.6 mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 764 r/min根據(jù)表3.13

54、0 按機床選取n=764 r/min則實際切削速度V = Dn/（100060） = 0.40 m/s 擴削工時為： 按表2.57L = 34 mm L1 = 2 mm基本時間tj = L/fn = (34+2)/(0.6764) = 0.07 min按表2.541 輔助時間ta=0.25 min（2）鉸螺栓孔 根據(jù)機械制造工藝設計手冊表2.481選取數(shù)據(jù)鉸刀直徑D = 12.2 mm 切削速度V = 0.22 m/s切削深度ap= 0.10 mm 進給量f = 0.2 mm/r則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 140 r/min根據(jù)表3.131 按機床選取n = 200 r/min則實際

55、切削速度V =Dn/（100060） = 0.127 m/s 鉸削工時為： 按表2.57 L = 34 mm L1 = 2 mm L2 = 3 mm 基本時間tj = L/fn = (34+2+3)/(0.8200) = 0.23 min2.7.6銑螺栓座面、倒角選用銑床X62W根據(jù)機械加工工藝設計實用手冊選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.47 m/s銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 2 mm則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 142 r/min根據(jù)表3.131 按機床選取n = 150 r/min則實際切削速度V = Dn/（100060） = 0.49 m/s

56、 銑削工時為： 按表2.510 L = 28 mm L1 = +1.5 = 19 mm L2 = 3 mm基本時間tj=L/fmz = (28+19+3)/(15024) = 0.02 min按表2.546 輔助時間ta = 0.40.45 = 0.18 min從連桿蓋上方給螺栓孔口倒角根據(jù)機械制造工藝設計手冊表2.467選取數(shù)據(jù)切削速度V = 0.2 m/s 切削深度ap = 3 mm進給量f = 0.10 mm/r Z = 8 根據(jù)表3.130 按機床選取n = 750 r/min切削工時為： 按表2.57基本時間tj = L/fn = （0.5+1.5）/7500.10 = 0.03 m

57、in2.7.7去毛刺、清洗2.7.8激光開槽、作標記、脹斷在夾具部分重點介紹，這里不多介紹。2.7.9銑卡瓦槽 選用銑床X62W根據(jù)機械加工工藝設計實用手冊選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.31 m/s銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 2 mm切削寬度ae = 0.5 mm af = 0.02 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 94 r/min根據(jù)表3.174 按機床選取n=100 r/min則實際切削速度V = Dn/（100060） = 0.33 m/s 銑削工時為： 按表2.510 L = 5 mm L1=0.563+1.5 = 33 mm L2

58、 = 1.5 mm基本時間tj=L/fmz=(5+33+1.5)/(10024)=0.02 min按表2.546 輔助時間ta=0.40.45=0.18 min2.710連桿體、蓋裝配2.7.11精磨大、小頭兩端面（先標記朝上）選用磨床M7130根據(jù)機械加工工藝設計實用手冊選取數(shù)據(jù)切削速度V = 0.413 m/s 切削深度ap = 0.10 mm進給量f = 0.006 mm/r 磨削工時為： 按表2.57基本時間 tj = =0.1700.021.1/（100060）0.4130.006200.1=0.03 min2.7.12精鏜大、小頭孔（1）精銑大頭孔選用鏜床T2115根據(jù)機械加工工藝

59、設計實用手冊選取數(shù)據(jù)鏜刀直徑D = 65.4 mm 切削速度V = 0.20 m/s進給量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 1 mm根據(jù)表3.139 按機床選取n = 1000 r/min鏜削工時為： 按表2.53L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm基本時間tj = Li/fn = (38+3.5+5)/(0.201000) = 0.23 min（2）精銑小頭孔根據(jù)機械制造工藝設計手冊表2.466選取數(shù)據(jù)鏜刀直徑D = 30 mm 切削速度V = 3.18 m/s進給量f = 0.10 mm/r 切削深度ap = 1.0 mm根據(jù)表3.139 按機床選取n

60、= 2000 r/min鏜削工時為： 按表2.53L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm基本時間tj = Li/fn = (38+3.5+5)/(0.102000) = 0.23 min2.7.13大、小頭孔兩端倒角、去毛刺選用機床X62W根據(jù)機械加工工藝設計實用手冊選取數(shù)據(jù)切削速度V = 0.2 m/s 切削深度ap = 3 mm進給量f = 0.10 mm/r Z = 8 根據(jù)表3.130 按機床選取n = 750 r/min切削工時為： 按表2.57基本時間tj = L/fn = （0.5+1.5）/7500.10 = 0.03 min 選用機床X62W根據(jù)機械加