V发动机连杆体工艺规程编制及铣床夹具设计 作者： 日期：20 个人收集整理 勿做商业用途目 录1 绪论111 研究的目的和意义112 国内外发展现状113 研究的内容和步骤22 连杆的作用及结构和工艺分析421 连杆的作用及受力情况422 连杆的结构分析523 连杆的主要技术要求624 连杆的结构工艺性分析83 连杆机械加工工艺分析及工序制定831 连杆材料和毛胚设计83.1。1 毛胚的制造方法83。1.2 确定机械加工余量、毛胚尺寸和公差932 连杆机械加工的定位基准1033 连杆的机械加工工艺过程安排113。3。1 影响连杆加工精度的主要因素113。3。2 连杆表面加工方法的选择113。3。3 主要加工表面的加工顺序123.3。4 各表面的加工顺序124 连杆机械加工工序设计1441 加工设备和工艺装备的选择1442 机械加工余量和工序尺寸的确定154.2.1 按计算法确定大头孔各工序的加工余量164.2.2 按查表法确定其他表面的各工序尺寸和加工余量175 切削用量的计算185.1 切削用量及其选用原则185.1。1 粗加工切削用量的选择原则195.1.2 精加工时切削的选用原则205.2 确定各工序切削用量216 夹具设计296.1 确定定位方案306.2 切削力和夹紧力计算306。3 夹紧机构的设计336.4 夹具体标准件和通用件的选择356。5 对夹具部分零件的效核357 结论37参 考 文 献38致 谢401 绪论11 研究的目的和意义近年来，随着汽车工业的不断发展，人们对汽车的需求量不断加大，因此也带动了汽车发动机的旺盛需求。作为发动机的五大部件之一，可以说发动机制造商对连杆的生产质量和生产效率提出了更高的期望和要求。当然，提高其生产化程度不光要依靠先进的生产设备和熟练的操作工人，还应该为整个生产过程编制一个科学合理、高效可行的工艺流程，并且要配置好适当的夹具以辅助产品生产1.为发动机连杆体编制合理的工艺规程是规定该产品加工工艺过程和操作方法等的工艺文件，是一切有关生产人员都应该严格执行、认真贯彻的纪律性文件。其作用在于：1)工艺规程是进行组织生产，做好生产技术准备的主要文件。对于原有工厂,当进行新产品试生产时，首先要制订零件的机械加工工艺规程及其他工艺规程，从而知道零件的加工要经过哪些车间和设备，以及要开展哪些关键技术课题的研究.2）工艺规程是指导生产的主要技术文件，是指挥现场生产的依据.对于生产这种需要大批量生产的零件的工厂，由于生产组织严密，分工细致,因此要求工艺规程比较详细，才能便于组织和指导生产。另外,在工艺规程付诸实现的过程中，可以根据时间结果，不断地总结积累经验2。在发动机连杆生产过程中，对大小头端面进行加工时需要利用铣床设备。此时，需要设计合理的铣床夹具,用以安装加工对象,使之占有正确的加工位置。夹具在保证工件加工质量，改善劳动条件和降低成本等方面有着极其显著的经济效益。具体到生产中它发挥着如下作用：1）提高劳动生产率和降低加工成本.采用夹具后，不仅省去了划线、找正等辅助时间，简化工件的装夹工作。而且当采用较先进的夹紧装置后，还可进一步加快夹紧速度。2)可以保证工件的加工质量，采用夹具后,工件上各有关表面的相互位置精度是由夹具保证的，可降低对操作者的技术水平要求。3)改善工人劳动条件,降低工人的体力劳动强度,保证生产安全3。12 国内外发展现状从毛胚的制造角度来看，面对现代社会对发动机连杆工艺水平提出的要求，材料研发方面的研究一直在深入进行着。一方面,在原来的调制钢的基础上,简化加工工序和提高强韧性；另一方面,又注意开发质量轻、强度高、降低成本的新材料；还有很多研究人员在开发质量轻、强度高的复合材料。到目前为止我国主要采用的还是传统的调质钢以及一些在其某方面性能得到加强的钢材.而随着冶金技术的高速发展，国外在连杆体材料研究的方面要快很多，比如日本在粉末冶金材料方面最先取得突破，成功采用这种材料制造出发动机连杆体.锻钢连杆一般采用调质处理，通过选择热处理规范可以提高材料的强度，不仅提高机械性能。也采用喷丸处理在表面产生的残余压缩应力，可显著提高零件的疲劳强度4。可以提高比表面硬度和耐磨性,二者同样具有生产率高成本低等特点.在机械加工方面，在连杆体和盖进行分离时，传统的采用铣、锯、拉、磨等加工连杆体和连杆盖的结合面。但是目前新兴的加工的方法是裂解加工工艺，这种方法的实施须首先在整个锻造的连杆毛胚大头孔上，用激光人为的预制裂痕形成初始裂源;然后用特定工装夹具与方法控制裂源扩展，使连杆体和盖分离。这种方法由德国率先采用,并在进入90年代后,在发达国家进入实用生产.而我国国内的许多轿车发动机连杆也已经能够成熟的运用裂解加工工艺.另外,目前在许多国内外生产厂家,发动机连杆杆、盖螺栓孔等在自动线上采用分开加工方法;螺栓的拧紧采用进口定值扭矩扳手及扭矩转角法多工步拧紧工艺；小头孔的半精加工、精加工工序采用拉镗退刀加工工艺,大小头孔的半精加工、精加工设备的镗刀带有自动补偿装置;采用荧光探伤对锻造内在质量再次进行检查5。13 研究的内容和步骤连杆是发动机上用来连接活塞组和曲轴的部件。它把活塞的直线运动变为曲轴的旋转运动,并将作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。一般情况下，连杆是一种细长的变截面非圆杆件,它由从大头到小头逐渐变小的弓字形截面的连杆体、连杆盖、螺栓和螺母等组成6。由于连杆工作条件非常苛刻，它往往在承受往复的惯性力的同时,还要承受高压气体的压力。在气体压力和惯性力的合成下形成的交变载荷不断作用在连杆上,在这种情况下这就要求连杆具有耐疲劳、抗冲击、并具备足够的强度、刚度和较好的韧性7.通过给定要求计算的发动机连杆体年生产纲领，我们可以知道这种零件属于需要大批生产的零件。采用流水线作业法，机床是按连杆的机械加工工序连续排列。发动机连杆体的主要加工面有：大、小头孔，大、小头端面,连杆体和连杆盖的结合面，螺栓孔，定位孔，螺栓孔端面等。因为大小头的尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度要求较高，加之连杆结构属于变截面的杆类零件,容易产生变形。连杆的变形就直接影响到大、小头孔的相互位置精度,所以在安排工艺过程、选择定位基面、夹紧力的着力点及夹紧力的方向时,要注意防止连杆的变形问题。在工序的安排上要粗加工、半精加工和精加工分开8。在连杆体加工过程中，平面加工多用舵轴高速铣削或高速磨削或拉削，孔加工采用拉削或金刚高速镗孔等高效率先进加工方法。加工设备多用高效率多轴机床，如四轴龙门铣、双轴立式转台磨床、双滑枕车床、平面拉床、多轴组合钻床和高效率绗床等。采用了高效率夹具，如各种自动化的多位旋转夹具、气动的拉床夹具、液压的镗床夹具、液压可涨式心轴、浮动式的绗床夹具和自动拉刀夹头等9。此设计主要根据给定的技术数据按照技术要求和工作要求对汽车发动机连杆体进行加工工艺规程编制，并且完成铣床夹具的设计；同时运用AutoCAD绘图软件完成对连杆体的零件图、装配图和夹具体的绘制。在实际的设计中，任务中提供的条件是汽车年产量5000辆，零件废品率3%，备品率5%，以及连杆体零件图一张。依据以上条件和数据,要通过查找有关连杆体机械加工工艺以及其铣床夹具设计方面的资料，了解连杆体的结构、材料、受力方式和情况以及目前常用的机械加工方式和铣床夹具形式。通过对资料的研究和考证,我们要建立自己的思考和研究方式，明确进一步研究的方法;通过对零件的结构工艺性及加工工艺过程的分析,结合以往类似件加工的工艺，制定一套适合发动机连杆加工的工艺规程;并要结合连杆材料、结构以及加工设备，用公式法计算出两种不同加工方法的切削用量；还要完成用计算法计算一个重要表面各工序的加工余量技术要求。在设计完成工艺规程后，为了方便和优化发动机连杆体的加工，还要通过具体的加工步骤来完成对其铣削加工时的铣床夹具的设计，并要详尽阐述铣床夹具的设计思路和具体方案10.设计过程中,不仅要根据发动机连杆体在发动机中的作用,对其进行受力和结构分析，编制连杆体机械加工工艺流程，而且还应该应用AutoCAD绘图软件完成对零件图、连杆装配图和夹具的绘制。通过开题报告和毕业设计说明书以文字形式对整个设计准备和具体过程进行文字描述.本文主要研究两大部分内容：首先是为连杆体的机械加工过程进行工艺规程编制，在此过程中，通过对连杆的受力情况和结构分析,以及对连杆的主要技术要求和生产纲领的计算和研究，设计出锻造毛胚的尺寸，而后通过计算和查表的方法对设计的工艺过程安排进行细化，合理的确定每一步工序的工序尺寸、对机床和刀具的选择以及切削用量。进而编制出一套合理可行的工艺规程.其次是对铣床夹具的设计,通过已知数据我们可以知道此类连杆的加工属于大批生产，常用夹具无法满足其生产要求，因此采用的大多数是专用夹具。在对小头工艺凸台的夹具设计过程中除满足相应的技术要求外,应尽可能的选择标准件和常用件,这样不但缩短夹具的制造过程，减少了制造的成本还可以方便日后的维护11。本文第一部分为绪论部分，主要是介绍设计的目的意义和研究的内容及任务,并对论文内容的安排进行简略介绍；第二部分主要是对连杆进行细致的分析，包括其作用、结构、受力以及工艺特点和技术要求；第三部分主要是确定毛胚的尺寸和公差,对连杆的机械加工工艺进行分析设计，并安排大体工艺过程；第四部分要每部工序所需的加工设备、机床夹具和刀具进行选择，并确定工序的尺寸和加工余量以及公差；第五部分计算和查找每步工序的切削用量，编制详细的工艺规程；第六部分根据所铣表面的技术要求，进行夹具设计并绘制夹具装配图和夹具体等零件图；第七部分对连杆体工艺规程编制和铣床夹具设计过程中的经验和收获进行总结。 2 连杆的作用及结构和工艺分析21 连杆的作用及受力情况连杆是活塞式发动机的主要部件之一,它连接着活塞和曲轴,是动力传递的中间件。它把活塞的直线运动变为曲轴的旋转运动，并将作用在活塞上的力传递给曲轴以输出功率。连杆的运动情况是很复杂的。为简单起见，在动力分析中将连杆重量近似的转换为往复运动部分和旋转运动部分。实际上只是连杆小头中心作往复运动，连杆大头中心作旋转运动，连杆杆身作往复运动和旋转运动所组成的复合运动。因此,连杆受两种载荷:一是燃气作用力和曲柄连杆机构中往复惯性力所引起的纵向载荷；一是连杆杆身复合运动所引起的横向载荷。载荷的大小和方向都是变化的。此外，连杆装配时还造成静负荷，在小头是因为压入衬套引起的；在大头则是由于拧紧连杆螺栓引起的。发动机工作时,连杆还承受加工不精确、承压面对连杆轴线不对称等原因引起的附加弯曲应力12。有动力学分析可知，沿连杆中心线的纵向载荷F为 Kg式中 Pg燃气作用力，Kg; Pj-活塞连杆组的往复惯性力，Kg；-连杆摆角，度。在四冲程发动机中，力F使连杆身承受拉压疲劳载荷.当F为正值时,连杆身受压，由于连杆为细长杆件，在摆