连杆机加工工艺及主要装备的设计机械设计制造及其自动化 机自 指导老师 摘 要连杆机构是两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。例如在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。连杆也是柴油机的主要传动件之一，本课题主要研究连杆的加工工艺及相关夹具的设计。连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比较差，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。关键词: 连杆 加工工艺 夹具设计The machining technology and the design of clamping device of the connecting rodAbstractThe connecting rod is a kind of rod which connects driving member with driven member to transport power and movement. For example in reciprocating piston power machine and compressors, the connecting rod is used to connect piston with crank. The connecting rod is one of the main driving medium of diesel engine, this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod. The precision of size, the precision of profile and the precision of position , of the connecting rod is demanded highly , and the rigidity of the connecting rod is not enough, easy to deform, so arranging the craft course, need to separate the each main and superficial thick finish machining process. Reduce the function of processing the surplus , cutting force and internal stress progressively , revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the part finally . Keyword: Connecting rod Processing technology Design of clamping device目 录绪论1第一章 连杆加工工艺21.1 连杆的结构特点21.2 连杆的机械加工工艺过程分析31.2.1 工艺过程的安排31.2.2 定位基准的选择31.2.3 确定合理的夹紧方法41.3 连杆加工工艺设计应考虑的问题51.3.1工序安排51.3.2定位基准51.3.3夹具使用51.4 切削用量的选择原则51.4.1 粗加工时切削用量的选择原则51.4.2 精加工时切削用量的选择原则61.5 连杆的机械加工工艺过程71.6 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差91.6.1 确定加工余量91.6.2 确定工序尺寸及其公差101.7 计算工艺尺寸链111.7.1 连杆盖的卡瓦槽的计算111.7.2 连杆体的卡瓦槽的计算121.8 工时定额的计算131.8.1 铣连杆大小头平面131.8.2 粗磨大小头平面131.8.3 加工小头孔141.8.4 铣大头两侧面151.8.5 扩大头孔161.8.6 铣开连杆体和盖161.8.7 加工连杆体171.8.8 铣、磨连杆盖结合面191.8.9 铣、钻、镗（连杆总成体）211.8.10 粗镗大头孔231.8.11 大头孔两端倒角241.8.12 精磨大小头两平面（先标记朝上）241.8.13 半精镗大头孔及精镗小头孔241.8.14 精镗大头孔251.8.15 钻小头油孔251.8.16 小头孔两端倒角261.8.17 镗小头孔衬套261.8.18 珩磨大头孔26第二章 夹具设计272.1 铣结合面夹具设计272.1.1问题的指出272.1.2 夹具设计272.2 镗大头孔夹具设计292.2.1 夹具体上的加工表面292.2.2 加工精度分析302.2.3 定位误差302.2.4 对刀误差302.2.5 夹具在机床上的安装误差302.2.6 夹具误差302.2.7 加工方法误差312.2.8 工件在夹具中加工时总误差312.3 钻配对孔夹具设计312.3.1问题的指出322.3.2 夹具设计322.3.3 加工精度分析33结束语35谢辞36参考文献37III绪论课题研究背景连杆机构是两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。例如在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。连杆多为钢件，其主体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔内装有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。 连杆也是汽车发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。在机械加工过程中，夹具占有非常重要的地位，它可靠地保证了工件的加工精度，提高了加工效率，减轻了劳动的强度，夹具的设计过程中，应深入生产实际，（对工件的图纸，工艺文件，生产纲领等分析），精心调查研究，吸取国内外的先进技术，制订出合理的设计方案。同时我们也都知道减少停工检修期是提高生产力、使生产能力利用系数最大化的一项重要因素。然而零件加工过程中的精确定位和装夹的重复精度也是改进效率和质量的关键。譬如柔性加工中心的产生就是为了减少产品循环周期。随着全球经济一体化的加快和信息网络技术的迅猛发展,国外先进企业管理思想不断涌入,企业流程再造(BPR)作为近年来出现的新的管理理念和思想,为扩展我国企业的发展空间、提升核心竞争力提供了新的思路。由于市场需求变化的加快和先进制造技术的发展，尤其是各种先进生产方式的兴起，使得企业必须适应快速变化的市场，以最小的运营成本产生最大的效益，才能在国际化竞争中立于不败之地。本课题结合连杆企业资源与生产现状，以先进生产方式的理念为依据对连杆生产工艺流程和生产模式以及相关夹具进行了重新的研究和设计并应用于连杆生产，提高了连杆生产的柔性和适应市场的快速变换能力，降低了生产中存在的各种变差和浪费，为企业增强产品竞争力打下了基础。第一章 连杆加工工艺1.1 连杆的结构特点连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，它在柴油机中，把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。连杆在工作中承受着急剧变化的动载荷。连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起。为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴氏合金轴瓦金属。在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，可以用来补偿轴瓦的磨损。连杆小头用活塞销与活塞连接。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。在发动机工作过程中，连杆受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用，连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的质量，以减小惯性力的作用。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。为了保证发动机运转均衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大，因此，在连杆部件的大、小头两端设置了去不平衡质量的凸块，以便在称量后切除不平衡质量。连杆大、小头两端对称分布在连杆中截面的两侧。考虑到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等(基本尺寸相同)。在连杆小头的顶端设有油孔(或油槽)，发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头衬套与活塞销之间的摆动运动副。连杆的作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动，以输出动力。因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有5个：（1）连杆大端中心面和小端中心面相对连杆杆身中心面的对称度；（2）连杆大、小头孔中心距尺寸精度；（3）连杆大、小头孔平行度；（4）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；（5）连杆大头螺栓孔与结合面的垂直度。图1-11.2 连杆的机械加工工艺过程分析1.2.1 工艺过程的安排在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度：（1）连杆本身的刚度比较低，在外力（切削力、夹紧力）的作用下容易变形。（2）连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削时将产生较大的残余内应力，并引起内应力重新分布。因此，在安排工艺进程时，就要把各主要表面的粗、精加工工序分开，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中间，精加工安排在后面。这是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夹紧力必然大，加工后容易产生变形。粗、精加工分开后，粗加工产生的变形可以在半精加工中修正；半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。这样逐步减少加工余量，切削力及内应力的作用，逐步修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术条件。各主要表面的工序安排如下：（1）两端面：粗铣、精铣、粗磨、精磨（2）小头孔：钻孔、扩孔、铰孔、精镗、压入衬套后再精镗（3）大头孔：扩孔、粗镗、半精镗、精镗、金刚镗、珩磨一些次要表面的加工，则视需要和可能安排在工艺过程的中间或后面。1.2.2 定位基准的选择在连杆机械加工工艺过程中，大部分工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作为主要基面，并用大头处指定一侧的外表面作为另一基面。这是由于：端面的面积大，定位比较稳定，用小头孔定位可直接控制大、小头孔的中距。这样就使各工序中的定位基准统一起来，减少了定位误差。为了不断改善基面的精度，基面的加工与主要表面的加工要适当配合：即在粗加工大、小头孔前，粗磨端面，在精镗大、小头孔前，精磨端面。由于用小头孔和大头孔外侧面作基面，所以这些表面的加工安排得比较早。在小头孔作为定位基面前的加工工序是钻孔、扩孔和铰孔，这些工序对于铰后的孔与端面的垂直度不易保证，有时会影响到后续工序的加工精度。在第一道工序中，工件的各个表面都是毛坯表面，定位和夹紧的条件都较差，而加工余量和切削力都较大，如果再遇上工件本身的刚性差，则对加工精度会有很大影响。因此，第一道工序的定