畢業(yè)設(shè)計(jì)--汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題 目：汽 車 發(fā) 動(dòng) 機(jī)“連 桿”零 件</p><p><b>　　班 級(jí)： </b></p><p><b>　　姓 名： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教

2、師: </b></p><p>　　答辯日期：2011年5月28日</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝及夾具和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。這是我們?cè)诋厴I(yè)前對(duì)所學(xué)課程的一次深入的全面的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，更是一次畢業(yè)總結(jié)。

3、因此，畢業(yè)設(shè)計(jì)在這三年的學(xué)習(xí)中占有十分重要的地位，要求每位畢業(yè)生都能發(fā)揮所能，搞好自己的設(shè)計(jì)，給自己的學(xué)業(yè)劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)。</p><p>　　我也十分重視這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，并希望通過(guò)這次設(shè)計(jì)對(duì)自己今后將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為回廠后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　由于個(gè)人能力有限，設(shè)計(jì)中難免有許多不足之處。希望各位指導(dǎo)老師給予批

4、評(píng)指正，我也會(huì)在以后的工作中嚴(yán)格要求自己，努力提高自己的專業(yè)技能。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言I</b></p><p><b>　　緒 論(1)</b></p><p>　　一.零件的結(jié)構(gòu)工藝分析(2)<

5、;/p><p>　　二.選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖(5)</p><p>　　三.零件工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)(7)</p><p>　?。ㄒ唬┝慵臋C(jī)械加工工藝過(guò)程及工藝方案(7)</p><p>　?。ǘ┝慵臋C(jī)械加工工藝過(guò)程分析(10)</p><p>　?。ㄈC(jī)械加工余量、切削用量、工序尺寸及毛坯尺寸的確

6、定(14)</p><p>　?。ㄋ模┯?jì)算工序的工時(shí)定額（指定工序）(19)</p><p>　?。ㄎ澹┝慵C(jī)械加工技術(shù)近期發(fā)展(22)</p><p>　　（六）零件的修復(fù)(25)</p><p>　　四.零件機(jī)械加工過(guò)程中工裝的設(shè)計(jì)(27)</p><p>　　五.總 結(jié)(35)</p>

7、<p>　　六.致 謝(36)</p><p>　　七.參考文獻(xiàn)(37)</p><p>　　八.畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)(38)</p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　機(jī)械制造工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)最重要的部門(mén)之一，是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)

8、實(shí)力、科技水平、生活水平和國(guó)防實(shí)力。機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和發(fā)展水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家或地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的程度，而機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于機(jī)械制造裝備的先進(jìn)程度，產(chǎn)品性能和質(zhì)量的好壞則取決于制造過(guò)程中工藝水平的高低。</p><p>　　將設(shè)計(jì)圖樣轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，離不開(kāi)機(jī)械制造工藝與夾具，因而它是機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)，是生產(chǎn)高科技產(chǎn)品的保障。離開(kāi)了它，就不能開(kāi)發(fā)制造出先進(jìn)的產(chǎn)品和保證產(chǎn)品質(zhì)量，不能提高生產(chǎn)率、降低成本和

9、縮短生產(chǎn)周期。機(jī)械制造工藝技術(shù)是在人類生產(chǎn)實(shí)踐中產(chǎn)生并不斷發(fā)展的。機(jī)械制造工藝的內(nèi)容極其廣泛，它包括零件的毛坯制造、機(jī)械加工及熱處理和產(chǎn)品的裝配等。</p><p>　　連桿作為傳遞力的主要部件廣泛應(yīng)用于各類動(dòng)力機(jī)車上，是各類柴油機(jī)或汽油機(jī)的重要部件。連桿在傳遞力的過(guò)程中，承受著很高的周期性沖擊力、慣性力和彎曲力。這就要求連桿應(yīng)具有高的強(qiáng)度、韌性和疲勞性能。同時(shí)，因其是發(fā)動(dòng)機(jī)重要的運(yùn)動(dòng)部件，故要求很高的重量精度。

10、隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，連桿的需求量在不斷增加，也出現(xiàn)了許多不同的加工制造工藝。如何制定一套合理的加工工藝是我這次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。</p><p>　　一 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析</p><p><b>　　（一）零件的作用</b></p><p>　　連桿是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的一個(gè)十分重要的零（部）件，它連接活塞和曲軸，傳遞力和轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)

11、的運(yùn)轉(zhuǎn)，提供動(dòng)力源。再經(jīng)過(guò)一套完整的傳動(dòng)鏈，汽車可以穩(wěn)定行駛。連桿的工作狀態(tài)如圖1。</p><p>　　圖1 連桿作用及工作狀態(tài)</p><p><b>　?。ǘ┝慵慕Y(jié)構(gòu)</b></p><p>　　連桿是一種變截面非圓形細(xì)長(zhǎng)桿件，其桿身截面從大頭到小頭逐步變小，以適應(yīng)在工作中承受急劇變化的動(dòng)載荷。</p><p&

12、gt;　　連桿是由連桿蓋和連桿體兩部分組成，連桿蓋和連桿體用螺栓和螺母與曲軸主軸頸裝配在一起。圖2是某型號(hào)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿組合件圖。</p><p>　　圖2 某型號(hào)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿組合件</p><p>　　（三）零件的材料及保護(hù)措施</p><p>　　連桿材料一般采用45鋼或40Cr、45Mn2等優(yōu)質(zhì)鋼或合金鋼。近年來(lái)也有采用球墨鑄鐵的。其毛坯用模鍛制造，

13、可以將連桿體和連桿蓋分開(kāi)鍛造，也可以整體鍛造，主要取決于鍛造毛坯的設(shè)備能力和工藝性。</p><p>　　為了減少磨損和磨損后便于修理，在連桿小頭孔沖壓入青銅襯套，大頭孔中裝有薄壁金屬軸瓦。</p><p>　?。ㄋ模┝慵闹饕夹g(shù)條件及要求</p><p>　　連桿作為傳遞力的主要部件廣泛應(yīng)用于各類動(dòng)力機(jī)車上，是各類柴油機(jī)或汽油機(jī)的重要部件。連桿在傳遞力的過(guò)程中，

14、承受著很高的周期性沖擊力、慣性力和彎曲力。這就要求連桿應(yīng)具有高的強(qiáng)度、韌性和疲勞性能。同時(shí)，因其是發(fā)動(dòng)機(jī)重要的運(yùn)動(dòng)部件，故要求很高的重量精度。</p><p>　　1．小頭襯套底孔尺寸公差為IT7～I(xiàn)T9級(jí)，粗糙度Ra3.2,小頭襯套孔尺寸公差為IT5級(jí)，粗糙度Ra0.4。為了保證與活塞銷的精密裝配間隙，小頭襯套孔在加工后，以每組間隔為0.0025mm分組，便于分組裝配,保證良好的配合。</p>&

15、lt;p>　　文獻(xiàn)中指出：分組裝配法是將相關(guān)尺寸公差放大若干倍，使其尺寸能夠按經(jīng)濟(jì)精度加工，然后按零件的實(shí)際加工尺寸分為若干組，各對(duì)應(yīng)組進(jìn)行裝配，以達(dá)到裝配精度要求。因同組零件具有互換性，也稱此法為分組互換法。這種方法在大批量生產(chǎn)中可降低零件的加工精度，而不降低裝配精度，適用于成批、大量、生產(chǎn)中組成環(huán)數(shù)少而裝配精度要求高的部件裝配。</p><p>　　2．大頭孔鑲有薄壁剖分軸瓦，底孔尺寸公差為IT6級(jí)，粗

16、糙度Ra0.8。</p><p>　　3．大小頭孔軸線應(yīng)位于同一平面，其在連桿軸線平面內(nèi)的平行度為0.02～0.04:100，在垂直連桿軸線平面內(nèi)的平行度為0.04～0.06:100，使氣缸壁磨損均勻和曲軸頸邊緣減少磨損；</p><p>　　4．大小頭孔間距尺寸公差±0.05mm，滿足氣缸的壓縮比；大小頭孔對(duì)端面的垂直度允差為每100mm長(zhǎng)度上不大于0.01mm，減少曲軸頸邊緣

17、的磨損； </p><p>　　5．兩螺孔（定位孔）的位置精度，在兩個(gè)垂直方向上的平行度為0.02～0.04:100,對(duì)接合面的垂直度為0.1～0.2:100，目的為保證正常承載能力和大頭孔軸瓦與曲軸頸的良好配合；</p><p>　　6．為保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對(duì)于連桿的重量及裝于同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)中的一組連桿重量都有要求, 連桿組內(nèi)的質(zhì)量差為±2%。對(duì)連桿大頭重量和小頭重量都分別規(guī)定

18、、涂色分組，供選擇裝配。</p><p>　　二 選擇毛坯材料、種類及制造方法，繪制毛坯圖</p><p><b>　　1.毛坯材料的選用</b></p><p>　　連桿材料一般采用45鋼或40Cr、45Mn2等優(yōu)質(zhì)鋼或合金鋼。</p><p>　　表1 45鋼、40Cr和45Mn2化學(xué)成分（摘自GB/T69

19、9-1999）</p><p>　　表2 45鋼、40Cr和45Mn2力學(xué)性能（摘自GB/T699-1999）</p><p>　　文獻(xiàn)中指出：45鋼屬于優(yōu)質(zhì)非合金結(jié)構(gòu)鋼（中碳鋼），具有一定的塑性和韌性，較高的強(qiáng)度，切削性能良好。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，用于制造受力較大要求強(qiáng)度、塑性和韌性都較高的機(jī)械零件，如機(jī)床齒輪、主軸，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿，絲杠等，應(yīng)用十分廣泛。<

20、/p><p>　　綜上，此次設(shè)計(jì)連桿材料選用45鋼，毛坯尺寸精度要求為IT11～I(xiàn)T12級(jí)。</p><p>　　2.毛坯的種類及制造方法</p><p>　　連桿是較細(xì)長(zhǎng)的變截面非圓形桿件，其桿身截面從大頭到小頭逐步變小，因此，其毛坯采用模鍛制造?？紤]其生產(chǎn)類型、經(jīng)濟(jì)性、結(jié)構(gòu)工藝性，整體鍛造較好。毛坯為整體鍛造，其外形精度高，省材料，簡(jiǎn)化工藝，便于組織生產(chǎn)、加工和運(yùn)輸

21、。</p><p>　　文獻(xiàn)中指出：模鍛是使金屬坯料在沖壓力作用下，在鍛模模膛內(nèi)變形從而獲得鍛件的工藝方法。在鍛造過(guò)程中，由于金屬塑性變形的結(jié)果，使毛坯金屬獲得較細(xì)的晶粒，同時(shí)能壓合組織內(nèi)部的缺陷，因而提高了金屬的力學(xué)性能和使用中的可靠性，一般可使強(qiáng)度提高20%、韌性提高一倍左右。因此，凡承受重載荷、動(dòng)載荷、高壓力的零件多采用鍛件作毛坯。與自由鍛相比：模鍛鍛件的尺寸和精度比較高，機(jī)械加工余量較小，材料利用率高?？?/p>

22、以鍛造形狀較復(fù)雜的鍛件，鍛件內(nèi)部流線分布合理，適用于中小型鍛件的大批量生產(chǎn)。</p><p><b>　　3.材料的可鍛性</b></p><p>　　可鍛性是指金屬在受到鍛壓后，可改變自己的形狀而又不產(chǎn)生破裂的性能。碳鋼隨含碳量的增加可鍛性下降。45鋼的含碳量在0.42～0.50之間，其熱鍛工藝特性：塑性高，變形抗力比較低，鍛造溫度范圍寬。</p>&

23、lt;p>　　模鍛件經(jīng)修整后一般還需要通過(guò)熱處理，鍛件熱處理常采用正火（或退火），以消除過(guò)熱組織或形變強(qiáng)化組織，細(xì)化晶粒，改善切削性能，提高鍛件的力學(xué)性能。</p><p>　　三 零件工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)</p><p>　　零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程及工藝方案</p><p>　　連桿的尺寸精度、形狀精度和位置精度的要求都很高，但剛度又較差容易產(chǎn)生變形。連桿的主

24、要加工表面為大小孔、兩端面、連桿蓋與連桿體的接合面和螺栓孔等，次要加工表面為油孔、鎖口槽、供作工藝基準(zhǔn)的工藝凸臺(tái)等。還有稱重、去重、檢驗(yàn)、清洗和去毛刺等工序。其中檢驗(yàn)是主要的輔助工序，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施。</p><p>　　1. 加工工藝過(guò)程的安排</p><p>　　連桿的加工順序大致如下：粗磨（銑）上下端面——鉆、拉小頭孔——拉大孔兩側(cè)面——切開(kāi)——磨接合面——配對(duì)加工螺栓孔—

25、—裝配合件——精加工合件——大小孔光整加工——稱重去重——檢驗(yàn)，標(biāo)記分組——成品入庫(kù) </p><p>　　連桿小頭孔壓入襯套后常以金剛鏜孔作為最后精加工工序，大頭孔常以珩磨作為底孔的最后精加工工序。</p><p>　　2．加工工藝方案的擬定</p><p>　　為保證達(dá)到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項(xiàng)技術(shù)要求，必須制訂合理的加工工藝路線。</p

26、><p><b>　　工藝路線方案一：</b></p><p><b>　　1.銑連桿兩頭端面</b></p><p><b>　　2.鉆小頭孔</b></p><p>　　3.銑小頭孔兩端面倒角</p><p><b>　　4.拉削小頭孔<

27、/b></p><p>　　5.銑大、小頭孔兩側(cè)</p><p><b>　　6.切斷</b></p><p>　　7.鉆削大頭孔兩側(cè)螺栓孔沉孔</p><p><b>　　8.銑大頭孔</b></p><p>　　9.磨削連桿蓋與連桿體接合面</p>&

28、lt;p>　　10.鉆削連接處螺栓臺(tái)階孔</p><p><b>　　11.鉆緊固螺栓孔</b></p><p>　　12.以螺栓緊固連桿體和連桿蓋</p><p>　　13.磨削連桿大頭孔端面</p><p>　　14.銑削連桿大頭孔內(nèi)表面</p><p><b>　　15.大頭

29、孔倒角</b></p><p>　　16.磨削大頭孔內(nèi)表面</p><p><b>　　17.銑小頭孔</b></p><p>　　18.磨削小頭孔內(nèi)表面</p><p>　　19.小頭孔壓入青銅套</p><p><b>　　20.鉆小頭孔油孔</b></

30、p><p>　　21.小頭孔兩端面倒角</p><p>　　22.精鏜小頭青銅套孔</p><p><b>　　23.清洗吹干</b></p><p><b>　　24.稱重、去重</b></p><p>　　25.除去緊固螺栓，用鐵絲配套連接</p><p&

31、gt;　　26.標(biāo)記、測(cè)量、分組</p><p><b>　　27.防銹處理</b></p><p><b>　　28.成品入庫(kù)</b></p><p><b>　　工藝路線方案二：</b></p><p>　　1.粗磨連桿兩頭端面</p><p>&l

32、t;b>　　2.鉆小頭孔</b></p><p>　　3.小頭孔兩端面倒角</p><p><b>　　4.拉削小頭孔</b></p><p>　　5.拉削連桿大、小頭定位面</p><p>　　6.將整體鍛件切開(kāi)為連桿蓋和連桿體</p><p>　　7.精拉連桿體和連桿蓋的兩側(cè)

33、定位面及其圓弧面</p><p>　　8.磨削連桿體及連桿蓋的接合面</p><p>　　9.鉆連桿體和連桿蓋的螺栓底孔</p><p>　　10.銑連桿體及連桿蓋嵌軸瓦的鎖口槽</p><p>　　11.粗锪連桿體及連桿蓋的螺栓窩座</p><p>　　12.螺栓孔的兩端倒角</p><p>

34、　　13.精锪連桿體及連桿蓋的螺栓窩座</p><p>　　14.精加工螺栓孔（擴(kuò)-—鏜——鉸）</p><p>　　15.裝配連桿體及連桿蓋</p><p>　　16.大頭孔兩端倒角</p><p>　　17.精磨大小頭兩端面</p><p><b>　　18.粗鏜大頭孔</b></p&g

35、t;<p><b>　　19.精鏜大頭孔</b></p><p><b>　　20.珩磨大頭孔</b></p><p><b>　　21.清洗吹干</b></p><p><b>　　22.中間檢查</b></p><p><b>

36、　　23.鉆小頭孔油孔</b></p><p>　　24.將青銅套從兩端壓入小頭孔內(nèi) </p><p>　　25.小頭孔兩端倒角</p><p>　　26.精鏜小頭青銅套孔</p><p><b>　　27.稱重、去重</b></p><p><b>　　28.清洗吹干<

37、;/b></p><p>　　29.終檢，測(cè)量分組 </p><p>　　30.配套標(biāo)記，除去螺栓，配套連接 </p><p><b>　　31.防銹處理</b></p><p><b>　　32.成品入庫(kù)</b></p><p>　?。ǘ┝慵臋C(jī)械加工工藝過(guò)程分析&

38、lt;/p><p><b>　　1.定位基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　加工中可供作定位基準(zhǔn)面的表面有：大頭孔、小頭孔、上下兩端面、大小頭孔兩側(cè)面等。這些表面在加工過(guò)程中不斷地轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)，由粗到精，逐步形成。如工藝路線方案二中：工序1中粗磨平面的基準(zhǔn)面是毛坯底平面，小頭外圓和大頭一側(cè)；工序2中仍采用平面為基準(zhǔn)面，但此時(shí)平面為精基準(zhǔn)；大頭兩側(cè)面以兩側(cè)自定心定位；鏜大頭

39、孔時(shí)的定位基準(zhǔn)為一平面，小頭孔和大頭孔一側(cè)面；而鏜小頭孔時(shí)可選一平面、大頭孔和小頭孔外圓等。</p><p>　　連桿加工中精基準(zhǔn)的選擇，要保證其對(duì)稱性和孔的壁厚均勻。如工藝路線方案二中：工序2鉆小頭孔時(shí)，鉆模是以小頭外圓定位，來(lái)保證孔與外圓的同軸度，使壁厚均勻，符合技術(shù)要求。</p><p>　　2.連桿兩端面的加工</p><p>　　如果毛坯精度高，可以不經(jīng)粗

40、銑而直接粗磨。精磨工序應(yīng)安排在精加工大小孔之前，以保證與端面的相互垂直度要求。粗磨和精磨應(yīng)在不同的機(jī)床上進(jìn)行。</p><p>　　如工藝路線方案二中：工序17是在雙軸立式平面磨床上進(jìn)行兩頭孔端面的精磨工序（圖3）。磨床上有兩根主軸，分別裝有高速旋轉(zhuǎn)的砂輪1和2，砂輪2比砂輪1略低一些，可分別調(diào)整磨削深度，磨削連桿的不同端面。所以Ⅰ、Ⅱ工位的定位基面不是等的，第Ⅱ工位比第Ⅰ工位高，其高出量就是一端面的加工余量。&

41、lt;/p><p>　　圖3 磨削連桿兩端面示意圖</p><p>　　3.連桿大小頭孔的加工</p><p>　　大小頭孔加工既要保證本身的精度、表面粗糙度要求，還要保證相互位置和孔與端面垂直度要求。</p><p>　　小頭底孔徑由鉆孔、倒角、拉孔三道工序而成。鉆孔用外圓定位、心夾具，以保證壁厚均勻。小頭孔經(jīng)倒角后在立式拉床上拉孔，然后壓

42、入青銅襯套，再以襯套內(nèi)孔定位，在金剛鏜床上精鏜內(nèi)孔。如工藝路線方案二中：工序26加工過(guò)程中定位加緊方式為鏜孔前大頭孔以內(nèi)漲心軸定位，小孔插入菱形假銷，并使端面緊貼支承面后將工件夾緊。抽出假銷進(jìn)行精鏜小頭襯套孔。大頭孔經(jīng)切開(kāi)后，這時(shí)連桿體和連桿蓋的圓弧均不成半圓，故在工藝路線方案二中：工序7精拉連桿體和連桿蓋的側(cè)面及接口面時(shí)，同時(shí)拉出圓弧面。此后，大頭孔的粗鏜、精鏜、珩磨工序都是在配套合裝后進(jìn)行的。</p><p>

43、;<b>　　4.螺栓孔的加工</b></p><p>　　對(duì)于整體鍛造的連桿，螺栓孔的加工是在切開(kāi)后，接合面經(jīng)精加工后進(jìn)行的。這樣易于保證螺栓孔與接合面的垂直度。因其精度要求較高，一般需要經(jīng)鉆——擴(kuò)——鏜——鉸等加工工序。工藝路線方案二中在工序安排上分二個(gè)階段，第一階段是在連桿體和連桿蓋分開(kāi)狀況下的加工（工序9、工序11～13）；第二階段是在連桿體和連桿蓋合裝后的加工（工序14）。<

44、/p><p><b>　　5.連桿的檢驗(yàn)</b></p><p>　　連桿加工工序長(zhǎng)，中間又插入質(zhì)檢處理工序，因而需經(jīng)多次中間檢驗(yàn)、最終檢驗(yàn)項(xiàng)目和其它零件一樣，包括尺寸精度，形狀精度和位置精度以及表面粗糙度的檢驗(yàn)，只不過(guò)連桿某些要求較高而已。</p><p>　　由于裝配的要求，大小頭孔要按尺寸分組，連桿的位置精度測(cè)量要在檢具上進(jìn)行。如大頭孔軸心線

45、在兩個(gè)相互垂直方向上的平行度，可采用圖4所示的方法進(jìn)行。在大頭孔中塞入心軸擱在等高墊鐵上，使大頭心軸與平板平行。將連桿置于直立位置時(shí)（a）,在小頭孔心軸上距離為100mm處測(cè)量高度的讀數(shù)差，即為大小頭孔在連桿軸心線方向的平行度誤差值；工件置于水平位置時(shí)（b）同樣方法測(cè)出來(lái)的讀數(shù)差值，即為大小孔在垂直連桿軸心線方向的平行度誤差值。連桿還要進(jìn)行探傷檢查其內(nèi)在質(zhì)量。</p><p>　　6.加工設(shè)備及工藝裝備的選擇&l

46、t;/p><p>　　機(jī)床設(shè)備與工藝裝備是零件加工的物質(zhì)基礎(chǔ)，是加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要保障。為了合理的選擇加工設(shè)備和工藝裝備，必須對(duì)各種機(jī)床的規(guī)格、性能、生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性和工藝裝備的種類、精度、規(guī)格、可靠性等進(jìn)行詳細(xì)的了解。總的原則是根據(jù)零件的生產(chǎn)類型與加工要求，使所選擇的加工設(shè)備及工藝裝備既能保證加工質(zhì)量，又經(jīng)濟(jì)合理。連桿屬于大批量生產(chǎn)產(chǎn)品，加工技術(shù)要求較為嚴(yán)格，尺寸公差精度要求高，應(yīng)多采用高效專用機(jī)床、組合機(jī)床流水

47、線與隨機(jī)專用夾具，并考慮工序集中原則，以提高生產(chǎn)率和減少機(jī)床數(shù)量，使生產(chǎn)成本下降。</p><p>　　文獻(xiàn)中指出：組合機(jī)床是按系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化原則設(shè)計(jì)的通用部件，以及按被加工工件形狀和加工工藝要求而設(shè)計(jì)的專用部件所組成的高效專用機(jī)床。專用組合機(jī)床可實(shí)現(xiàn)多刀切削，自動(dòng)化程度較高，生產(chǎn)效率也較高，加工精度穩(wěn)定，制造成本低。</p><p>　　圖4 連桿大小頭孔在兩個(gè)相互垂直方向平

48、行度的檢驗(yàn)</p><p>　　通過(guò)對(duì)零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程的分析，同時(shí)對(duì)兩個(gè)工藝路線方案進(jìn)行比較，考慮工廠的具體條件等因素，如設(shè)備、能否借用工裝夾具、量具等。本次設(shè)計(jì)選擇工藝路線方案二對(duì)零件進(jìn)行機(jī)械加工。</p><p>　　根據(jù)工藝路線方案二制定出詳細(xì)的機(jī)械加工工藝規(guī)程，如下：</p><p>　　毛坯為整體模鍛件，清理后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，以消除鍛件在鍛造過(guò)程中產(chǎn)生

49、的內(nèi)應(yīng)力，改善機(jī)械加工性能，達(dá)到毛坯的技術(shù)要求，然后送到機(jī)械加工車間進(jìn)行加工。</p><p>　　機(jī)械加工工藝過(guò)程卡、機(jī)械加工工序卡參見(jiàn)《連桿加工工藝規(guī)程》。</p><p>　　(三) 機(jī)械加工余量、切削用量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定</p><p>　　加工余量是指加工過(guò)程中的加工表面切去的材料層厚度，主要分為工序余量和加工總余量?jī)煞N。加工余量的大小對(duì)于零件的

50、加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本均有較大的影響，應(yīng)當(dāng)合理地確定加工余量。</p><p>　　切削用量是切削加工過(guò)程中切削速度、進(jìn)給量和切削深度的總稱。合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和機(jī)床性能，在保證加工質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。在選擇切削量時(shí)，應(yīng)考慮的側(cè)重點(diǎn)不同：粗加工時(shí)，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度，故一般選用盡可能大的切削深度和進(jìn)給量。最后根據(jù)刀具的耐用度要求

51、確定合適的切削速度；精加工時(shí)，首先應(yīng)保證工件的加工精度和表面質(zhì)量要求，故一般選用較小的進(jìn)給量和切削深度，而盡可能選用較高的切削速度。</p><p>　　工件從毛坯加工至成品的過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)多道工序，每道工序都將得到相應(yīng)的工序尺寸。工序尺寸是指某一個(gè)工序加工達(dá)到的尺寸，其公差即為工序尺寸公差，各個(gè)工序的加工余量確定后，即可確定工序尺寸及其公差。制定合理的工序尺寸及其公差是確保加工工藝規(guī)程、加工精度和加工質(zhì)量的重要

52、內(nèi)容。</p><p><b>　　1.毛坯尺寸的確定</b></p><p>　　連桿是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的一個(gè)重要零件，確定其材料為45鋼。由于產(chǎn)品的形狀結(jié)構(gòu)為細(xì)長(zhǎng)的變截面非圓形桿件，生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)，所以毛坯選用模鍛整體鍛造成形。</p><p>　　由文獻(xiàn)可查，該種鍛件的尺寸公差等級(jí)CT為IT11～I(xiàn)T12級(jí)。故取CT為 IT11級(jí)。

53、</p><p>　　可用查表法確定各表面的總余量，但是由于用查表法所確定的總余量與生產(chǎn)實(shí)際情況有些差距，故還應(yīng)根據(jù)工廠具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。</p><p>　　現(xiàn)將調(diào)整后的毛坯主要尺寸及公差如表3所示：</p><p>　　表3 連桿毛坯主要尺寸及公差 （mm）</p><p>　　由此，即可繪制出零件的毛坯圖（見(jiàn)圖5）。</

54、p><p>　　圖5 某型號(hào)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿鍛件毛坯圖</p><p>　　2.粗磨連桿大小兩端面</p><p>　　該工序選用雙軸立式平面磨床對(duì)連桿大小兩端面進(jìn)行粗磨。粗磨平面的基準(zhǔn)面是毛坯底平面、小頭外圓和大頭一側(cè)。磨第一面至尺寸，磨第二面至尺寸，表面粗糙度到Ra6.3。</p><p>　　由毛坯尺寸公差和本工序的加工尺寸，計(jì)算可得磨

55、削時(shí)的余量為0.8mm和0.6mm。 </p><p>　　由文獻(xiàn)表33-55，取平面磨削砂輪速度為=20m/s ; </p><p>　　由文獻(xiàn)表33-58，選取工作臺(tái)縱向進(jìn)給量=2mm/st , 磨削深度=0.3mm/dst。</p><p><b>　　3.鉆、拉小頭孔</b></p><p>　　

56、該孔先由高速鋼鉆頭鉆出底孔后，再由圓空拉刀拉削。在加工過(guò)程中鉆孔用外圓定心夾具，保證小頭孔壁厚均勻，孔經(jīng)倒棱后在立式拉床上拉孔。</p><p>　　鉆孔：工序尺寸及公差為；</p><p>　　拉孔：工序尺寸及公差為。</p><p>　　由毛坯尺寸公差和本工序的加工尺寸，計(jì)算可得鉆削余量為14.15mm，拉削余量為1.2mm。</p><p&

57、gt;　　由文獻(xiàn)表28-10，取鉆孔時(shí)的進(jìn)給量=0.5mm/r ；鉆削深度=14.15 ；</p><p>　　由文獻(xiàn)表32-01，可得拉削時(shí)切削厚度為0.01mm，拉削速度=5m/min；</p><p>　　由文獻(xiàn)表28-13 ，取鉆孔時(shí)的切削速度=20m/min ；</p><p><b>　　由此計(jì)算出轉(zhuǎn)速為：</b></p>

58、;<p>　　按鉆床的實(shí)際轉(zhuǎn)速?。簄=275r/min,則實(shí)際切削速度為：=24m/min 。</p><p>　　由文獻(xiàn)表28-14 ，軸向力為11085 N；轉(zhuǎn)矩為156.96 N.m;功率為 2.68 kw。</p><p><b>　　4.切斷整體鍛件</b></p><p>　　該工序選用雙面臥式組合銑床對(duì)整體鍛件進(jìn)行切

59、斷加工，加工過(guò)程中由大頭側(cè)面定位基準(zhǔn)，選用高速鋼鋸片切斷刀加工工件。</p><p>　　由文獻(xiàn)表30-14 ，已知鍛件厚度約為40mm,選取切斷銑刀厚度為3～5mm,銑刀直徑為100mm(可切斷厚度為50mm),每齒進(jìn)給量=0.08mm/r；</p><p>　　由文獻(xiàn)表30-23 ，取銑削速度=30m/min；</p><p>　　5.精拉連桿體和連桿蓋的兩側(cè)接

60、合面及圓弧面</p><p>　　該工序選用臥式連續(xù)拉床對(duì)連桿體和連桿蓋的兩側(cè)接合面及圓弧面進(jìn)行拉削加工，工序余量為1mm。</p><p>　　拉削：工序尺寸及公差為——大頭兩側(cè)寬mm；兩孔中心距mm；連桿蓋高度mm；兩圓弧面mm。</p><p>　　由文獻(xiàn)表32-1 ，可得拉削時(shí)切削厚度為0.01mm，拉削速度=5m/min；</p><p

61、>　　6. 锪連桿體和連桿蓋的螺栓窩座</p><p>　　該工序用雙面臥式锪孔組合機(jī)床對(duì)連桿體和連桿蓋的螺栓窩座進(jìn)行加工，選用高速鋼锪孔鉆頭。</p><p>　　連桿體：窩座尺寸Φ25mm ;</p><p>　　連桿蓋：窩座尺寸Φ29mm ;</p><p>　　由文獻(xiàn)表28-34 ,取锪孔加工的切削用量為:進(jìn)給量=0.10m

62、m/r；</p><p>　　切削速度為：=24m/min;</p><p>　　由此可計(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速:</p><p><b>　　7.精加工螺栓孔</b></p><p>　　該工序采用五工位組合機(jī)床對(duì)連桿體和連桿蓋的螺栓孔進(jìn)行精加工，選用Φ11.4H10、Φ12.5、Φ13的高速鋼鉆頭，YT30鏜刀，Φ12.2 H

63、7mm的機(jī)用鉸刀對(duì)尺寸要求不同的孔進(jìn)行加工：</p><p>　　第一工位：將連桿體和連桿蓋在夾具中定位并夾緊(標(biāo)記向上)放在工作臺(tái)指定位置；</p><p>　　第二工位：擴(kuò)連桿蓋上螺栓孔Φ12.5mm 深度19mm ；</p><p>　　第三工位：階梯擴(kuò)連桿體和連桿蓋的螺栓孔，尺寸分別為Φ13mm 深度19mm；Φ11.4H10mm ； </p>

64、;<p>　　第四工位：鏜連桿體和連桿蓋的螺栓孔Φ12H10 mm；</p><p>　　第五工位：鉸連桿體和連桿蓋的螺栓孔Φ12.2H7 mm。</p><p>　　由文獻(xiàn)表28-16 ,取螺栓孔加工的切削用量為:</p><p>　　進(jìn)給量=0.60mm/r；切削速度為：=18m/min。</p><p>　　由此可計(jì)算出主

65、軸轉(zhuǎn)速n=477r/min,可取機(jī)床實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速n=530r/min。</p><p>　　8. 粗、精鏜大頭孔</p><p>　　該工序采用金剛鏜床對(duì)連桿大頭孔進(jìn)行加工，加工時(shí)為提高孔的加工精度和表面質(zhì)量，應(yīng)采用較小的切削深度和進(jìn)給量，同時(shí)提高切削速度?？色@得較高的尺寸精度（0.003～0.005mm）和很高的表面質(zhì)量（表面粗糙度一般為Ra=0.16～1.25）。使用硬質(zhì)合金刀YT30

66、對(duì)大頭孔進(jìn)行鏜削。</p><p>　　加工中應(yīng)保證孔間距及孔徑的尺寸公差，孔內(nèi)表面質(zhì)量。</p><p>　　孔徑尺寸：粗鏜 mm ；精鏜 mm</p><p><b>　　兩孔中心距：mm</b></p><p>　　經(jīng)尺寸計(jì)算可知，鏜孔時(shí)的加工余量為0.25mm,</p><p>　　由文

67、獻(xiàn)表29-15，取鏜孔時(shí)的切削用量為：鏜刀進(jìn)給量為0.06 mm/r；鏜削深度為0.2mm; 切削速度為：=160 m/min。由以上數(shù)據(jù)可利用公式計(jì)算出鏜削時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速n=778r/min。實(shí)際生產(chǎn)中參照機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速具體設(shè)定。 </p><p>　　9. 精鏜小頭青銅襯套孔</p><p>　　該工序采用金剛鏜床對(duì)連桿小頭青銅襯套孔進(jìn)行精鏜加工，以大頭孔中心軸定位，保證兩孔中心間距，小

68、頭青銅套孔的最終尺寸公差為：mm，表面粗糙度Ra=0.4。同時(shí)保證小頭青銅套孔的圓柱度為mm；小頭青銅套孔與大頭孔中心軸線的平行度為0.03mm；小頭青銅套孔中心軸線與小頭孔端面的垂直度為0.01mm。</p><p>　　經(jīng)尺寸計(jì)算可知，鏜孔時(shí)的加工余量為0.25mm,</p><p>　　由文獻(xiàn)表29-15，取鏜孔時(shí)的切削用量為：鏜刀進(jìn)給量為0.06 mm/r；鏜削深度為0.2mm;

69、切削速度為：=120 m/min。由以上數(shù)據(jù)可利用公式計(jì)算出鏜削時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速n=1365 r/min。實(shí)際生產(chǎn)中參照機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速具體設(shè)定。 </p><p>　　（四）計(jì)算工序的工時(shí)定額</p><p>　　工時(shí)定額是指在一定生產(chǎn)條件下規(guī)定生一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時(shí)間。它是安排生產(chǎn)計(jì)劃、進(jìn)行成本核算、考核工人完成任務(wù)情況的主要依據(jù)。制定合理的工時(shí)定額是調(diào)動(dòng)工人積極性的重要手段，

70、可以促進(jìn)工人技術(shù)水平的提高，從而不斷提高生產(chǎn)率。</p><p>　　零件機(jī)械加工工序的工時(shí)定額，在使用中應(yīng)定期修訂，以使其保持平均先進(jìn)水平。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選定工序路線中的一道工序進(jìn)行工時(shí)計(jì)算，下面對(duì)工序2鉆小頭孔通孔進(jìn)行工時(shí)定額計(jì)算：</p><p><b>　　1.基本時(shí)間</b></p><p&g

71、t;　　基本時(shí)間Tb是直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、相對(duì)位置、表面狀態(tài)或材料性質(zhì)等工藝過(guò)程所消耗的時(shí)間，對(duì)機(jī)械加工而言是指從工件上切除材料層所消耗的時(shí)間?；緯r(shí)間可按公式求得：</p><p>　　由文獻(xiàn)表28-42，得鉆孔工序基本時(shí)間的計(jì)算公式為：</p><p><b>　　式中：； .</b></p><p>　　?。?0mm . 3

72、 . 0.5 mm/r . 275 r/min</p><p>　　所以： = 0.40 min</p><p>　　Ta =2=2×0.40 =0.80 min</p><p><b>　　2.輔助時(shí)間</b></p><p>　　輔助時(shí)間Ta是為了實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程所必須進(jìn)行的各種輔助動(dòng)作所消耗的時(shí)間，這些輔助

73、時(shí)間包括：裝夾和卸下工件、開(kāi)動(dòng)和停止機(jī)床、改變切削用量、進(jìn)退刀具、測(cè)量工件尺寸等。</p><p>　　由文獻(xiàn)表28-43，取</p><p>　　開(kāi)停機(jī)床： 0.015 min</p><p>　　升降鉆桿： 0.015 min</p><p>　　主軸運(yùn)轉(zhuǎn)： 0.02 min</p><p>

74、;　　清除切屑： 0.04 min</p><p>　　測(cè)量工件： 0.10 min</p><p>　　裝卸工件： 1.0 min</p><p><b>　　所以輔助時(shí)間：</b></p><p>　　Ta =( 0.015 + 0.015 + 0.02 + 0.04 + 0.10 + 1.

75、0 )min = 1.19 min</p><p><b>　　3.作業(yè)時(shí)間</b></p><p>　　基本時(shí)間和輔助時(shí)間的總和稱工序作業(yè)時(shí)間TB，即直接用于制造產(chǎn)品或零部件所消耗的時(shí)間。</p><p>　　TB =Tb+Ta=( 0.80 + 1.19 )min = 1.99 min</p><p>　　4.布置工

76、作場(chǎng)地時(shí)間</p><p>　　布置工作場(chǎng)地時(shí)間Ts是為使加工正常進(jìn)行，工人照管工作地（如更換刀具、潤(rùn)滑機(jī)床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的時(shí)間。布置工作地時(shí)間可以按照工序作業(yè)時(shí)間的α倍（一般α=2%～7%）來(lái)估算。</p><p>　　由文獻(xiàn)取α= 5 %，則</p><p>　　Ts=TBα = 1.99×5 % = 0.0995 min</p&

77、gt;<p>　　5.休息和生理需要時(shí)間</p><p>　　休息和生理需要時(shí)間Tr是工人在工作班內(nèi)為恢復(fù)體力 和滿足生理上的需要所消耗的時(shí)間。它可按工序時(shí)間的β倍（一般β=2%～4%）來(lái)估算。</p><p>　　由文獻(xiàn)取β= 3 %，則</p><p>　　Tr = TBβ = 1.99×3 % = 0.0597 min</p>

78、;<p><b>　　6.單件工時(shí)</b></p><p>　　基本時(shí)間、輔助時(shí)間、布置工作地時(shí)間及休息和生理需要時(shí)間四部分的時(shí)間之和稱為單件工時(shí)Tp。</p><p>　　因此，單件工時(shí)Tp為：</p><p>　　Tp=Tb+Ta+Ts+Tr=(Tb+Ta) (1+α+β) = 1.99×1.08 = 2.15min

79、</p><p><b>　　7.準(zhǔn)備和終結(jié)時(shí)間</b></p><p>　　對(duì)于成批生產(chǎn)還要考慮準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間，準(zhǔn)備和終結(jié)時(shí)間Te是工人為了生產(chǎn)一批成形產(chǎn)品和零部件，進(jìn)行準(zhǔn)備和結(jié)束工作所消耗的時(shí)間。這些工作包括：熟悉工藝文件、安裝工藝設(shè)備、調(diào)整機(jī)床、歸還工藝裝備和送交成品等。</p><p>　　準(zhǔn)備和終結(jié)時(shí)間對(duì)一批零件只有一次，工件批量n越

80、大，則分?jǐn)偯恳患ぜ系倪@部分時(shí)間越少。</p><p>　　由文獻(xiàn)表28-43 ，取部分時(shí)間為：</p><p>　　簡(jiǎn)單件： 26 min </p><p>　　深度定位： 0.3 min </p><p>　　使用鉆模： 6 min</p><p>　　由設(shè)計(jì)者給定零件生產(chǎn)綱領(lǐng)為

81、10000件，則：</p><p>　　= 0.00323 min</p><p>　　綜上時(shí)間，成批生產(chǎn)的單件工時(shí)為：</p><p>　　α +β ）+== 2.15 min</p><p>　　在大量生產(chǎn)時(shí)，每個(gè)工作地點(diǎn)完成的一道工序，一般不需要考慮準(zhǔn)備和終結(jié)時(shí)間。</p><p>　?。ㄎ澹┝慵C(jī)械加工技術(shù)近期

82、發(fā)展</p><p><b>　　1．連桿的鍛造工藝</b></p><p>　　連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)里面的一種重要的零件，一般為鍛件，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的年需求量大約在5000萬(wàn)只左右。目前國(guó)內(nèi)有上百家鍛造廠擁有連桿生產(chǎn)線，專業(yè)連桿廠也有幾十家，如廣東四會(huì)、吉林白城、山東博山等。由于連桿屬精密級(jí)鍛件，因此生產(chǎn)設(shè)備主要以鍛壓機(jī)、螺旋壓力機(jī)，高速電液錘為主，也有相當(dāng)

83、多的廠家使用摩擦壓力機(jī)。連桿屬于大批量需求產(chǎn)品，因此，一些專業(yè)的連桿生產(chǎn)線生產(chǎn)率極高，達(dá)到300件/天。對(duì)于連桿精度判斷標(biāo)準(zhǔn)主要有外形公差和重量公差等，如厚度公差帶一般在0.5～0.9之間，重量公差一般在1.5～3％之間。   </p><p>　　材質(zhì)主要有：1）調(diào)質(zhì)鋼，如42CrMo、35CrMo、45、等；2）非調(diào)質(zhì)鋼，如C70S6（一種裂解材料）等；3）鋁合金材質(zhì)；4）粉末冶金材質(zhì)等。

84、按照成型方式主要有：粉末冶金成型、壓力機(jī)成型、輥鍛成型、閉塞成型、輥壓成型等。</p><p>　　其中絕大多數(shù)廠家是以壓力機(jī)成型為主，其工藝流程主要有以下幾種：</p><p>　　1）下料—加熱－制坯輥鍛—壓扁－預(yù)鍛－終鍛—切邊沖孔—熱校正—熱處理—強(qiáng)化噴丸－精壓－機(jī)加工－成品</p><p>　　2）下料—加熱－制坯輥鍛—成型輥鍛－熱精整－切邊沖孔—熱校正—熱

85、處理—強(qiáng)化噴丸－精壓－機(jī)加工－成品機(jī)加工－成品</p><p>　　3）粉末冶金—鐵粉—燒結(jié)成型－熱處理—強(qiáng)化噴丸－機(jī)加工－成品</p><p>　　4）下料—加熱－制坯輥鍛—輥壓成型－熱精整－切邊沖孔—熱校正—熱處理—強(qiáng)化噴丸－精壓－機(jī)加工－成品機(jī)加工－成品</p><p>　　5）下料—加熱－楔橫軋制坯－壓扁－預(yù)鍛－終鍛—切邊沖孔—熱校正—熱處理—強(qiáng)化噴丸－精壓

86、－機(jī)加工－成品</p><p>　　6）下料—加熱－制坯輥鍛—壓扁－預(yù)鍛－預(yù)鍛—終鍛—切邊— 沖孔熱校正—熱處理—強(qiáng)化噴丸－精壓－機(jī)加工－成品</p><p>　　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(guó)內(nèi)現(xiàn)狀而言，粉末冶金鍛造工業(yè)雖然有了一定的發(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

87、問(wèn)題，在今后一個(gè)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，國(guó)產(chǎn)連桿生產(chǎn)還將以模鍛工藝為主。</p><p>　　2．連桿的斷裂剖分工藝</p><p>　　斷裂剖分工藝是一種為了部件裝配的需要,將一整體件通過(guò)沖擊的方法而斷裂剖分為二個(gè)構(gòu)件的新工藝。這種工藝與傳統(tǒng)切削剖分的工藝或構(gòu)件通過(guò)單個(gè)制造的方法相比，其突出的優(yōu)點(diǎn)是剖分的兩個(gè)構(gòu)件不需加工剖分面而可直接進(jìn)行合裝，并具有可重復(fù)的極高定位精度和承載能力，以及構(gòu)件的生產(chǎn)只需

88、較少的加工工序，從而顯著節(jié)約設(shè)備投資和降低生產(chǎn)成本。這種新工藝具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 　　連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)中高精度的關(guān)鍵零件，由連桿體、連桿蓋共同組成。在傳統(tǒng)制造工藝中，連桿體和蓋的制造依賴兩種方法：1)連桿體和蓋整體鍛造→鋸切分離→接觸面機(jī)加工→裝配。2)連桿體—蓋分別鍛造→接觸面機(jī)加工→裝配。采用上述兩種工藝，不僅需對(duì)連桿體和蓋的聯(lián)接面進(jìn)行銑削和磨削，并且在該聯(lián)接面上還要鉆鉸螺栓定位孔和攻螺紋孔，或者切制端面齒，鉆鉸定位銷孔和鉆螺栓

89、孔等，以便將來(lái)能使連桿體—蓋實(shí)現(xiàn)精確合裝。為此，需要較多的加工機(jī)床，經(jīng)過(guò)十幾道工序，耗費(fèi)大量的加工工時(shí)。 　　針對(duì)連桿傳統(tǒng)制造工藝中的缺點(diǎn)，為了降低制造費(fèi)用和工時(shí)，提高配合精度，連桿斷裂剖分工藝被提出，并首先于80年代中，由Alfling公司在德國(guó)申請(qǐng)專利。進(jìn)入90年代，該工藝在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家</p><p>　　a)開(kāi)槽的連桿　b)斷裂剖分工藝示意 圖 6　連桿斷裂剖分工藝示意圖</p&g

90、t;<p>　　連桿在斷裂剖分后進(jìn)行合裝，此時(shí)在大頭孔上所測(cè)得的不圓度約達(dá)到40μm。不圓度變大是由于在斷裂剖分時(shí)連桿產(chǎn)生一定的變形所致。孔再經(jīng)精加工后，這時(shí)孔的不圓度減少到約3μm。接著，連桿經(jīng)多次拆卸和合裝，此時(shí)孔的不圓度則穩(wěn)定保持在4μm左右，此不圓度與精加工后直接測(cè)得的不圓度只有1μm左右的變化，這表明，采用斷裂剖分工藝一保證連桿體和其頂蓋合裝的可重復(fù)的高精度。</p><p>　　這種新工

91、藝，使分離后的連桿體和連桿蓋能直接在斷裂面處自然精確合裝，無(wú)需加工配合面，達(dá)到了減少加工工序和減少加工機(jī)床的目的。此外，除連桿剖分面具有較高的配合精度外，還由于其剖分接觸面是凸凹不平的，大大提高了接觸面積，從而提高了連桿承載能力。</p><p><b>　?。┝慵男迯?fù)</b></p><p>　　連桿是承載較復(fù)雜作用力的重要部件。連桿螺栓是該部件的重要部件，一

92、旦發(fā)生故障，可能導(dǎo)致設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞。連桿常見(jiàn)的故障有：連桿大端變形、螺紋孔及其端面磨損、小頭孔磨損等，出現(xiàn)這些現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)修復(fù)。</p><p>　　連桿大端變形的修復(fù)：連桿大端變形如圖7所示。產(chǎn)生大端變形的主要原因是：大端薄壁瓦口余面高度過(guò)大，使用厚壁瓦的連桿大端面兩側(cè)墊片厚度不一致或安裝不正確。在上述狀態(tài)下，擰緊連桿螺栓后便產(chǎn)生大端變形，螺栓孔的精度也隨之降低。因此，在修復(fù)大端孔時(shí)應(yīng)同時(shí)檢修螺栓孔。</p

93、><p>　　圖7 連桿大端變形示意圖</p><p>　　1.修復(fù)大頭孔 將連桿體和連桿蓋的兩接合面磨去少許，使接合面垂直于連桿體的中心線，然后把連桿蓋組裝到連桿體上。在保證大小孔中心距尺寸精度的前提下，重新鏜大頭孔達(dá)到規(guī)定尺寸及精度。</p><p>　　2.檢修兩螺栓孔 如兩螺栓孔的圓度、圓柱度、平行度和孔端面對(duì)其軸線的垂直度不符合規(guī)定的技術(shù)要求，

94、則應(yīng)鏜孔或鉸孔修復(fù)，修復(fù)時(shí)，孔的端面可以人工修刮以達(dá)到精度要求。按修復(fù)后孔的實(shí)際尺寸配制新的連接螺栓。</p><p>　　四 零件機(jī)械加工過(guò)程中工裝的設(shè)計(jì)</p><p>　　在機(jī)械加工中，為了迅速、準(zhǔn)確地確定工件在機(jī)床上的位置，進(jìn)行正確地確定工件與機(jī)床、刀具的相對(duì)位置關(guān)系，并在加工中始終保持這個(gè)正確位置的工藝裝備稱為機(jī)床夾具。機(jī)床夾具由定位裝置、夾緊裝置、夾具體、連接元件、對(duì)刀元件

95、及其他元件或裝置組成。它可以保證加工精度，穩(wěn)定加工質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善工人的勞動(dòng)條件，降低對(duì)工人的技術(shù)要求，降低生產(chǎn)成本及擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。</p><p>　　專用夾具是針對(duì)某一工件的某一工序的加工要求而專門(mén)設(shè)計(jì)和制造的機(jī)床夾具。這類夾具專用性強(qiáng)，操作迅速方便，其優(yōu)點(diǎn)是在產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中可獲得較高的加工精度和生產(chǎn)率，對(duì)工人的技術(shù)水平要求也相對(duì)較低。由于專用夾具的針對(duì)性極端，只能適用產(chǎn)品相對(duì)

96、穩(wěn)定的大批量生產(chǎn)中。</p><p>　　前面已對(duì)連桿零件的結(jié)構(gòu)工藝性及零件的技術(shù)要求進(jìn)行了分析，并確定了零件的機(jī)械加工工藝路線，制定了詳細(xì)的加工工藝規(guī)程。下面將從制定的工藝路線中選擇一道工序，對(duì)其加工中所需的工藝裝備進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　工序26 精鏜小頭青銅襯套孔mm的鏜孔夾具</p><p>　　連桿的相對(duì)剛性較差，應(yīng)十分注意夾緊力的大小、方向及

97、著力點(diǎn)的選擇。鏜小頭青銅襯套孔既要保證孔本身的精度、表面粗糙度要求，還要保證相互位置和孔與端面的垂直度要求。小頭底孔由鉆孔、倒角、拉孔三道工序而成，小頭孔經(jīng)拉孔后在壓力機(jī)上加壓壓入青銅襯套，最后在金剛鏜床上對(duì)小頭孔內(nèi)的青銅襯套孔進(jìn)行精鏜加工，達(dá)到技術(shù)要求和尺寸公差。</p><p>　　小頭孔尺寸變化：mm（鉆）——mm（拉）——mm（壓入青銅襯套）——mm（精鏜）</p><p>　　小

98、頭青銅襯套孔最終加工技術(shù)要求：孔徑為mm；孔軸線對(duì)端面的垂直度允差為每100 mm長(zhǎng)度上不大于0.01 mm；兩孔軸線保證在同一個(gè)平面上，其平行度允差為每100 mm長(zhǎng)度上不大于0.03 mm；兩孔間距尺寸公差為mm；孔內(nèi)表面要求圓柱度公差是0.025 mm。</p><p>　　根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)能力及狀況確定：加工余量為0.25mm；鏜刀進(jìn)給量為0.06 mm/r；鏜削深度為0.2mm; 切削速度為：=120 m/

99、min；鏜削時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速n=1365 r/min。</p><p>　　1.設(shè)計(jì)方案及設(shè)計(jì)思想</p><p>　　工件以一面兩孔定位。定位夾緊方式為：鏜孔前，小頭青銅襯套孔插入菱形假銷并使端面緊貼支承面后，大頭孔以內(nèi)漲心軸（材料為硬鋁合金）定位，然后將工件夾緊，最后抽出菱形假銷，精鏜小頭青銅襯套孔。</p><p>　　夾具在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮到了螺旋鉤形壓板夾緊機(jī)構(gòu)

100、和斜楔夾緊機(jī)構(gòu)配合使用定位夾緊工件。該夾具中設(shè)計(jì)使用了兩種螺栓：</p><p>　?、賂r20X8(P4)-7H 梯形螺紋螺栓;</p><p>　?、贛8X1.25LH-6H 緊固螺紋螺栓。</p><p>　　鏜小頭青銅套孔夾具如圖8所示。</p><p>　　由文獻(xiàn)可知：夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造，而且由

101、于螺栓是由平面斜楔纏繞在圓柱表面形成的。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力計(jì)算、自鎖性能等與斜楔相似，且螺旋線長(zhǎng)、升角小。所以，螺栓夾緊機(jī)構(gòu)自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程大，是應(yīng)用最為廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。</p><p>　　斜楔夾緊機(jī)構(gòu)在夾具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用較廣，一般都情況下是與其他機(jī)構(gòu)聯(lián)合使用。增力系數(shù)（增力比）是指夾緊力與原始作用力之比，是衡量夾緊機(jī)構(gòu)的重要指標(biāo)。升角也是衡量夾緊機(jī)構(gòu)的重要指標(biāo)，在選擇升角時(shí)，必須同時(shí)考

102、慮機(jī)構(gòu)的增力、夾緊行程和自鎖三方面的問(wèn)題。為保證自鎖和具有適當(dāng)?shù)膴A緊行程，一般升角不得大于12º。斜楔升角大的用來(lái)使機(jī)構(gòu)迅速趨近工件，而斜楔升角小的用來(lái)夾緊工件。</p><p>　　鏜小頭孔夾具采用基準(zhǔn)重合原則，選用大頭孔軸線和小頭孔端面為定位基準(zhǔn)，其中，大頭孔內(nèi)漲心軸限制工件的、、、、、；菱形假銷限制工件的、；鉤形壓塊限制工件的。由于菱形假銷只起臨時(shí)定位作用，所以?shī)A具不存在過(guò)定位和重復(fù)定位現(xiàn)象。撤去

103、菱形假銷后鉤形壓塊限制了工件的，和內(nèi)漲心軸共同限制工件的六個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)了工件的合理定位。</p><p>　　圖8 鏜小頭青銅套孔夾具</p><p><b>　　2.夾具的結(jié)構(gòu)工藝</b></p><p>　　夾具通常是單件生產(chǎn)，制造周期很短，具有較高的制造精度，夾具制造過(guò)程中，除了生產(chǎn)方式與一般產(chǎn)品不同外，在應(yīng)用互換性原則方面也有一定

104、的限制，以保證夾具的制造精度。對(duì)于與加工尺寸直接有關(guān)的且精度較高的部位，在夾具制造時(shí)常用調(diào)整法和修配法來(lái)保證夾具的精度。</p><p>　　為了使夾具的裝配、測(cè)量具有良好的工藝性，應(yīng)遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，以?shī)A具體的基面為統(tǒng)一的基準(zhǔn)，便于裝配和測(cè)量，保證夾具的制造精度和加工工件的尺寸精度。</p><p>　　夾具上的各種裝置和元件通過(guò)夾具體連接成一個(gè)整體，因此夾具體的形狀及尺寸取決于夾具上的

105、各種裝置的布置及與機(jī)床的連接。此外，夾具體還應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性；有足夠的強(qiáng)度和剛度；尺寸和形狀及位置精度；結(jié)構(gòu)工藝性要好，便于制造、裝配和檢驗(yàn)；排屑方便，在機(jī)床上安裝穩(wěn)定可靠。</p><p>　　夾具體毛坯的制造類型為鑄造夾具體，其優(yōu)點(diǎn)是制造工藝性好，可鑄造出各種復(fù)雜的形狀，具有較好的抗壓強(qiáng)度、剛度和抗振性。常用材料為灰鑄鐵，其具有良好的鑄造性和切削加工性，而且吸振性和耐磨性較好。為使夾具體尺寸穩(wěn)定，鑄

106、造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。</p><p><b>　　3.工序精度分析</b></p><p>　　工件以一面兩孔定位，在加工時(shí)，工件以兩孔軸線相互平行的孔和與之相互垂直的底面作為定位基準(zhǔn)，采用一面兩孔定位易做到工藝過(guò)程中的基準(zhǔn)統(tǒng)一，保證工件的相互位置精度。</p><p>　　夾具體上兩孔凸臺(tái)孔距保證尺寸公差為mm，大頭孔以內(nèi)漲

107、心軸定位，大頭孔軸線為定位基準(zhǔn)，在小頭青銅襯套孔內(nèi)插入菱形假銷，保證小頭孔與夾具孔的孔軸線重合，同時(shí)保證兩孔的孔間距和兩孔軸線的平行度，再由鉤形壓板壓緊小頭孔端面與支撐板充分接觸。</p><p>　　定位裝置的主要參數(shù)確定：</p><p>　?。?）圓柱漲心軸直徑的基本尺寸及公差：</p><p>　　圓柱漲心軸直徑的基本尺寸應(yīng)等于與之配合的工件孔()的最大極限

108、尺寸，其公差一般取g6(或f7)。經(jīng)換算得到圓柱漲心軸的直徑為mm。</p><p>　　（2）兩定位銷軸的中心距尺寸及公差：</p><p>　　兩孔的中心距的基本尺寸應(yīng)等于工件兩定位孔中心距的平均尺寸，其公差一般為孔距公差的1/2～1/5且對(duì)稱標(biāo)注。當(dāng)孔中心距精度較高，生產(chǎn)批量大，工序尺寸精度要求較高時(shí)，兩定位銷軸中心距公差取最小值。經(jīng)換算得到兩定位銷軸的中心距為mm。</p&g

109、t;<p>　　（3）菱形假銷（或稱削邊銷）的直徑尺寸及公差：</p><p>　　由文獻(xiàn)表1-9(或文獻(xiàn)表17-6)中查得的b值,代入公式計(jì)算確定：b=5mm、B=27.5-4=23.5mm、小頭孔與銷的最小間隙為0.02545mm。由此可以確定菱形假銷的直徑（公差配合一般取h6）為mm。</p><p>　　綜上尺寸，參見(jiàn)文獻(xiàn)表17-9的定位誤差確定方法計(jì)算并確定夾具的定

110、位尺寸及公差：</p><p>　　在夾具體上，與圓柱漲心軸配合的定位孔的尺寸為mm；與菱形假銷配合的定位孔的尺寸為mm；兩定位孔的中心距為mm。</p><p>　　確定了夾具合理的尺寸精度，就相當(dāng)于保證了工件的加工工序精度在公差范圍內(nèi)，就可以加工出尺寸穩(wěn)定的零件。</p><p><b>　　4.夾緊力的確定</b></p>

111、<p>　　確定夾緊力就是確定夾緊力的大小、方向和作用點(diǎn)三個(gè)要素。</p><p>　　夾緊力的大小直接影響夾具使用的可靠性、安全性及工件的變形量，因此，既要有足夠的夾緊力，但又不得過(guò)大。夾緊力大小根據(jù)具體情況用類比法或用分析計(jì)算法進(jìn)行估算。</p><p>　?。?）夾緊力應(yīng)朝向主要定位基準(zhǔn)：</p><p>　　本工序要求所鏜孔與定位基面垂直，故應(yīng)以連

112、桿一端面為主要定位基準(zhǔn)，在確定夾緊力方向時(shí)，應(yīng)使夾緊力朝向其端面即主要定位基準(zhǔn)，以保證孔中心與端面的垂直度；</p><p>　　（2）夾緊力應(yīng)朝向工件剛度較好的方向，使工件變形盡可能??；</p><p>　?。?）夾緊力方向應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)“三力（夾緊力、切削力、工件自身重力）”同向，以利于減少夾緊力；</p><p>　　（4）夾緊力作用應(yīng)作用在工件剛度較好的部位，

113、盡量靠近加工部位，在夾緊力的方向，作用點(diǎn)確定后，必須確定夾緊力的大小。</p><p>　　夾具在夾緊過(guò)程中的夾緊力確定：</p><p>　　由文獻(xiàn)可知：分析計(jì)算法是將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)，根據(jù)工件在加工過(guò)程中受切削力、離心力、慣性力以及工件的重力作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)工件最不利的瞬間狀態(tài)，然后按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力，在乘上安全系數(shù)即可得到實(shí)際夾緊力的數(shù)值。即：&l

114、t;/p><p>　　式中：——實(shí)際所需的夾緊力（N）；</p><p>　　——按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力（N）；</p><p><b>　　——安全系數(shù)；</b></p><p>　　———各種因素的安全系數(shù)</p><p>　　查文獻(xiàn)表17-10，取=1.5、=1.0（精加工）、=1.0（

115、連續(xù)切削）、=1.3（手動(dòng)夾緊）、=1.0、=1.0（接觸點(diǎn)確定）；</p><p>　　查表17-11，取=1.0（精鏜/鋼）。</p><p>　　由此，可代入式中計(jì)算出的值為1.95。</p><p>　　查表17-29得到:</p><p>　　M8螺栓的許用夾緊力為2550N,夾緊轉(zhuǎn)矩為4.905N.mm；</p>&

116、lt;p>　　Tr20螺栓的許用夾緊力為15696N,夾緊轉(zhuǎn)矩為65.727N.mm。</p><p>　　由文獻(xiàn)查表6.2-14，得到控制螺栓預(yù)緊力的方法-感覺(jué)法。感覺(jué)法靠操作者在扭緊時(shí)的感覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)，扭緊螺栓施加在手柄或扳手上的擰緊力（一般認(rèn)為對(duì)經(jīng)驗(yàn)的操作者，誤差在±40%內(nèi)）。</p><p>　　M8螺栓的擰緊力約為70N，操作要領(lǐng)：加腕力和肘力；</p>