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連桿加工工藝及夾具設計說明書

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連桿加工工藝及夾具設計說明書
目　錄
摘要 4
第一章連桿加工工藝 5
1.1 連桿的結構特點 5
1.2 連桿的主要技術要求 5
1.2.1 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度 6
1.2.2 大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度 6
1.2.3 大、小頭孔中心距 6
1.2.4 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度 6
1.2.5 大、小頭孔兩端面的技術要求 6
1.2.6 螺栓孔的技術要求 7
1.2.7 有關結合面的技術要求 7
1.3　連桿的材料和毛坯 7
1.4　連桿的機械加工工藝過程 9
1.5 連桿的機械加工工藝過程分析 11
1.5.1 工藝過程的安排 11
1.5.2 定位基準的選擇 11
1.5.3 確定合理的夾緊方法 12
1.5.4 連桿兩端面的加工 13
1.5.5 連桿大、小頭孔的加工 13
1.5.6 連桿螺栓孔的加工 13
1.5.7 連桿體與連桿蓋的銑開工序 13
1.5.8 大頭側面的加工 14
1.6 連桿加工工藝設計應考慮的問題 14
1.6.1　工序安排 14
1.6.2　定位基準 14
1.6.3　夾具使用 14
1.7 切削用量的選擇原則 14
1.7.1 粗加工時切削用量的選擇原則 14
1.7.2 精加工時切削用量的選擇原則 15
1.8 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 16
1.8.1 確定加工余量 16
1.8.2 確定工序尺寸及其公差 17
1.9 計算工藝尺寸鏈 17
1.9.1 連桿蓋的卡瓦槽的計算 17
1.9.2 連桿體的卡瓦槽的計算 19
1.10 工時定額的計算 20
1.10.1 銑連桿大小頭平面 20
1.10.2 粗磨大小頭平面 20
1.10.3 加工小頭孔 20
1.10.4 銑大頭兩側面 21
1.10.5、擴大頭孔 22
1.10.6 銑開連桿體和蓋 22
1.10.7 加工連桿體 22
1.10.8 銑、磨連桿蓋結合面 24
1.10.9 銑、鉆、鏜連桿總成體 26
1.10.10 粗鏜大頭孔 28
1.10.11 大頭孔兩端倒角 28
1.10.12精磨大小頭兩平面 28
1.10.13 半精鏜大頭孔及精鏜小頭孔 28
1.10.14精鏜大頭孔 29
1.10.16 小頭孔兩端倒角 29
1.10.17 鏜小頭孔襯套 30
1.10.18 珩磨大頭孔 30
1.11 連桿的檢驗 30
1.11.1 觀察外表缺陷及目測表面粗糙度 30
1.11.2 連桿大頭孔圓柱度的檢驗 30
1.11.3 連桿體、連桿上蓋對大頭孔中心線的對稱度的檢驗 31
1.11.4 連桿大小頭孔平行度的檢驗 31
1.11.5 連桿螺釘孔與結合面垂直度的檢驗 31
第二章夾具設計 32
2.1 銑剖分面夾具設計 32
2.1.1問題的指出 32
2.1.2 夾具設計 32
1) 定位基準的選擇 32
2) 夾緊方案 32
3) 夾具體設計 32
4) 切削力及夾緊力的計算 32
5) 定位誤差分析 33
6）夾具結構校驗………………………………………………………………………………………………33
2.2 擴大頭孔夾具 34
2.2.1 問題的指出 34
2.2.2 夾具設計 34
1) 定位基準的選擇 34
2) 夾緊方案 34
3) 夾具體設計 34
4) 切削力及夾緊力的計算 35
5) 定位誤差分析 36
6）夾具校驗………………………………………………………………………………………………………36
第三章 CAM加工及程序
3.1 CAM加工截圖………………………………………………………………………………………………36
1）圖形生成………………………………………………………………………………………………………39
結束語： 40
參考文獻: 41
致謝 42
摘要
連桿是柴油機的主要傳動件之一，本文主要論述了連桿的加工工藝及其夾具設計。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，容易產生變形，因此在安排工藝過程時，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開。逐步減少加工余量、切削力及內應力的作用，并修正加工后的變形，就能最后達到零件的技術要求。
關鍵詞: 連桿變形加工工藝夾具設計
Pick to
The main transmission link is one of a diesel engine, the paper mainly discusses the process and connecting fixture design. The connecting the dimension precision, accuracy and precision of the shape of requirements are very high, but the connecting rod of rigid, easily, so in the arrangement of deformation process, the major surface coarse finishing processes. Gradually reduce limits.but, cutting force and effect of stress, and the deformation after processing, can finally reached the technical requirements of the parts.
Keywords: deformation processing fixture design

第一章連桿加工工藝
1.1 連桿的結構特點
連桿是汽車發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，又受曲軸的驅動而帶動活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿在工作中承受著急劇變化的動載荷。連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。連桿體及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，連桿的大頭孔內裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦有鋼質的底，底的內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。小頭孔內壓入青銅襯套，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更換。
在發動機工作過程中，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。為了保證發動機運轉均衡，同一發動機中各連桿的質量不能相差太大，因此，在連桿部件的大、小頭兩端設置了去不平衡質量的凸塊，以便在稱量后切除不平衡質量。連桿大、小頭兩端對稱分布在連桿中截面的兩側。考慮到裝夾、安放、搬運等要求，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有油孔(或油槽)，發動機工作時，依靠曲軸的高速轉動，把氣缸體下部的潤滑油飛濺到小頭頂端的油孔內，以潤滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動運動副。
連桿的作用是把活塞和曲軸聯接起來，使活塞的往復直線運動變為曲柄的回轉運動，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；（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。

1.2 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。連桿總成的主要技術要求（圖1-1）如下。

連桿圖（1—1）
1.2.1 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為0.012 mm，小頭孔公差等級為IT8，表面粗糙度Ra應不大于3.2μm。小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為0.0025 mm，素線平行度公差為0.04/100 mm。
1.2.2 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小；而兩孔軸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0.04 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0.06 mm。
1.2.3 大、小頭孔中心距
大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到發動機的效率，所以規定了比較高的要求：210±0.05 mm。
1.2.4 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：規定其垂直度公差等級應不低于IT9（大頭孔兩端面對大頭孔的軸心線的垂直度在100 mm長度上公差為0.08 mm）。
1.2.5 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。
1.2.6 螺栓孔的技術要求
在前面已經說過，連桿在工作過程中受到急劇的動載荷的作用。這一動載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個螺栓及螺母上。因此除了對螺栓及螺母要提出高的技術要求外，對于安裝這兩個動力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。規定：螺栓孔按IT8級公差等級和表面粗糙度Ra應不大于6.3μm加工；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對稱度公差為0.25 mm。
1.2.7 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。
1.3　連桿的材料和毛坯
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。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和應用，使粉末冶金件的密度和強度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個很有發展前途的制造方法。
連桿毛坯制造方法的選擇，主要根據生產類型、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，毛坯車間現有生產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。根據生產綱領為大量生產，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、模具少等優點，故用得越來越多，成為連桿毛坯的一種主要形式。總之，毛坯的種類和制造方法的選擇應使零件總的生產成本降低，性能提高。
目前我國有些生產連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。圖（1-2）為連桿輥鍛示意圖．毛坯加熱后，通過上鍛輥模具2和下鍛輥模具4的型槽，毛壞產生塑性變形，從而得到所需要的形狀。用輥鍛法生產的連桿鍛件，在表面質量、內部金屬組織、金屬纖維方向以及機械強度等方面都可達到模鍛水平，并且設備簡單，勞動條件好，生產率較高，便于實現機械化、自動化，適于在大批大量生產中應用。輥鍛需經多次逐漸成形。
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