三孔連桿的鉆Φ35孔夾具設計及加工工藝含3張CAD圖,連桿,35,夾具,設計,加工,工藝,cad 三孔連桿的機械加工工藝及工裝設計 一．課題的背景及意義 隨著科學技術的發(fā)展，目前，連桿是發(fā)動機的五大主關件之一，其在發(fā)動機中的地位是顯而易見。它是發(fā)動機傳遞動力的主要運動件， 在機體中做復雜的平面運動，連桿小頭隨活塞作上下往復運動連桿大頭隨曲軸作高速回轉運動連桿桿身在大、小頭孔運動的合成下作復雜的擺動[3]。連桿在承受往復的慣性力之外， 還要承受高壓氣體的壓力， 在氣體的壓力和慣性力合成下形成交變載荷， 這就要求連桿具有耐疲勞、抗沖擊， 并具備足夠的強度、剛度和較好的韌性。在今天隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展， “ 小體積、大功率、低油耗”的高性能發(fā)動機對連桿提出更新、更高的要求作為高速運動件重量要輕， 減小慣性力， 降低能耗和噪聲強度、剛度要高， 并具有較高的韌性連桿比要大， 連桿要短。因此對連桿制定出一套合理的加工工藝方案以及設計出連桿加工的專用夾具十分具有重要的意義。 1．課題的國內外研究動態(tài)、目前的水平及發(fā)展趨勢 21世紀，世界機械連桿加工工藝進入前所未有的高速發(fā)展階段，對比其他行業(yè)，連桿工業(yè)的發(fā)展具有呈現出一下這些主要的特點： （1）隨著信息技術革命，管理思想與方法的根本性變化，企業(yè)組織形式也發(fā)生了變化，這些變化發(fā)生在跨國公司，并將成為新型全球化方式而發(fā)展下去。這種變化的主要特征是：廣泛利用別國的生產設施與技術力量。在自己可以不擁有生產設施與制造技術所有權的情況，制造出最終產品，并進行全球銷售。 傳統(tǒng)的全球化方式有兩種：一是以母國為生產基地，將產品銷往其他國家；二是在海外投資建立生產制造基地，在國外制造產品，銷售到東道國或其他國家。特點是：自己擁有制造設施與技術，產品完全由自己制造；在資源的利用上，僅限于利用東道國的原材料、人員或資金等。 （2）經濟規(guī)模化。全球化的規(guī)模生產已經成為各大跨國公司發(fā)展的主流。在不斷聯(lián)合重組，擴張競爭實力的同時，各大企業(yè)也紛紛加強對其主干業(yè)務的投資與研發(fā)，不斷提高系統(tǒng)成套能力和個性化，多樣化市場適應能力。 （3）地位基礎化。發(fā)達國家重視裝備制造業(yè)的發(fā)展，不僅在本國工業(yè)中所占比重、積累、就業(yè)、貢獻均占前列，更在于裝備制造業(yè)為新技術、新產品的開發(fā)和生產提供重要的物質基礎，是現代化經濟不可缺少的戰(zhàn)略性產業(yè)，即使是邁進“信息化社會”的工業(yè)化國家，也無不高度重視機械制造業(yè)的發(fā)展。 （4）發(fā)展極為不平衡區(qū)域性加劇。以2003年為例，銷售額名列世界前500位的企業(yè)幾乎來自北美洲、亞洲、歐洲，所占比例高達99%，顯示了三大洲在世界機械工業(yè)發(fā)展中無與倫比的統(tǒng)治地位。 2．課題研究的目的、意義及工作設想 合理、正確的設計三孔連桿的機械加工工序及工裝設計，同時，也是很好的對整個學習期間專業(yè)知識的總結，提高對專業(yè)知識的綜合利用能力為在實際的工作崗位上打下堅實的專業(yè)基礎。 二．畢業(yè)設計的內容及任務 1．設計思想 連桿是汽車發(fā)動機中的主要傳動部件之一，它在發(fā)動機中,把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，將活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動，又受曲軸的驅動而帶動活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿除上下運動外，還左右擺動做復雜的平面運動。連桿工作時，主要承受氣體壓力和往復慣性力所產生的交變載荷，因此連桿在工作中承受著急劇變化的動載荷。由此看出連桿既是傳遞力的零件，又是運動件，因此連桿的作用十分的重要，一定要保證它的質量才能滿足工作要求。 汽車連桿的結構組成及特點：汽車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。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。 連桿體由大頭、小頭和連桿身組成。為了減少磨損和便于修理，大頭孔和小頭孔內部分別安裝軸瓦和套筒。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。小頭孔內壓有青銅襯套，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與更換。為了減少重量以減少慣性力和使連桿具有足夠的強度和剛度，連桿身的截面通常為工“字”型。連桿大小頭側面有定位凸臺作為機械加工的輔助定位基準?？紤]到裝夾、安放、搬運等要求，連桿大、小頭的厚度相等，即基本尺寸相同。在連桿小頭的頂端設有油孔，發(fā)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副。 2．設計方案 1．材料的選擇 汽車發(fā)動機連桿的材料有含碳的質量分數為0.42% -0.47%的碳鋼、40Cr、35CrMo、球墨鑄鐵等，考慮到經濟要求以及常見的材料，這里選用連桿的材料為45鋼，并且45鋼經過調制處理，可以提高它的強度和抗沖擊能力。 2．連桿的毛坯的確定 毛坯的尺寸公差及機械加工余量受到下面因素的影響，首先要確定下面的值。 （1）鍛件公差，根據連桿的功能作用及技術要求，確定公差等級為普通級； （2）根據最后加工的要求，估算鍛造出來后的鍛件質量為， （3）鍛件形狀復雜系數S，計算公式為： S值的大小在0.16＜S≤0.32中，因此鍛件形狀復雜系數為級[5]。 （4）鍛件材質系數 由于該零件選用的材料為45鋼 ，碳的質量分數為0.45%，是碳的質量分數小于0.65%的碳素鋼，因此鍛件的材質系數為M1級[5]。確定汽車連桿的機械加工余量,查得單邊余量在厚度方向為2.0-2.2μm，水平方是1.7-2.2μm，鍛件孔的單邊余量1.7mm，由鍛件的中心距公差得到鍛件中心距公差為±0.8mm。再由鍛件長寬高度公差、鍛件厚度公差、鍛件內外表面加工余量、鍛件內孔直徑單邊加工余量[6]得到連桿鍛造毛坯尺寸公差及機械加工余量表，如表1所示。 表1 連桿鍛造毛坯尺寸公差及機械加工余量表 鍛件質量/kg 2.5 包容體質量/kg 9.2 形狀復雜系數 材質系數 公差等級 普通級 單邊機械加工余量/mm 公差值及極限偏差/mm 寬度99 2 厚度38 2 孔徑 1.7 3.工序的分析 本工序主要是銑連桿體和連桿蓋切開后的剖分面，剖分面與小頭孔軸心線有尺寸精度要求：公差為1.6mm。 4.定位基準的選擇 由于銑連桿體結合面之前，連桿的大小頭兩平面已經經過粗銑和粗磨等工序，小頭孔已經經過鉆、擴、絞的工序加工，及連桿兩側面已經過銑削加工，這樣，各個面的精度都比較的高，按照基準重合原則，選用小頭孔、端面以及一個側面定位。選用小頭孔定位限制了兩個自由度，一個端面定位限制三個自由度，一個側面限制一個自由度，這樣就限制了連桿的六個自由度，符合六點定位原則 5．定位誤差的分析與計算 基準不重合誤差，由于本工序中定位基準與工序基準都是小頭孔中心線和端面，因此基準不重合誤差為0。 定位副制造不準確誤差：確定定位銷的基本尺寸為孔小頭孔的基本尺寸29.8mm，其配合一般按g6或者f7選取[10]，這里選g6，因為銷的尺寸為29.8mm，查得g6的基本偏差[11]為-0.007mm， IT6=0.011mm，所以下偏差為： ei=es－IT6 則圓柱銷的尺寸為mm。對于中心距的要求，以的中心為定位基準，基準重合，無基準不重合誤差，但由于定位銷與定位面之間存在間隙造成的基準位置誤差即為定位誤差，其值為： 式中為銑剖分面的定位誤差，為工件孔的直徑公差，值為0.033mm，為定位銷的直徑公差，值為0.011mm，為孔和銷的最小保證間隙，取為0。得 ：=0.033+0.011+0=0.044mm。因為=0.053,0.044mm<0.053mm，所以定位方案滿足加工精度要求，此定位方案合理。 6．加緊方案的確定 夾緊裝置要求能夠給保持工件定位時的正確位置，并且提供的夾緊力要求大小合適，因此根據連桿的特點選用螺旋夾緊機構，螺旋夾緊機構結構簡單[11]，操作方便。 7．切削力的計算 查閱相關資料[5]得到銑削力計算公式： 即夾緊力大于，說明夾緊方案合力。 3．課題研究擬采用的方法和手段 以機械制造工藝的基礎知識為指導，結合力學分析、計算、校核方法，繪圖以CAD完成。 1.主要零部件強度校核 2.零件工藝卡片設計及計算 設計主要尺寸圖紙 （1）工藝卡片一張---------- 0號圖紙 （2）零件圖一張-------- 0號圖紙 （3）模具夾具圖一張---------- 0號圖紙 4．預計畢業(yè)設計課題的最終目標及達到的水平 對整個零件的加工工藝有了一個大致的了解，使我較好的掌握了機械制造工藝的基本理論知識及夾具設計的方法和步驟，也使我學會了分析零件的工藝性、查閱工藝手冊及切削手冊、選擇加工余量并確定工序余量、繪制毛坯圖、制定工藝路線并制作工序卡片等；鞏固、擴大并很好的強化自己以前所學的基礎理論和專業(yè)知識，一定程度上提高了自己的基本技能通過這次設計我開始獨立的學習和探索，查看相關的資料和書籍，使自己的設計逐步完善起來，每一次改進都使我收益頗豐。 三．畢業(yè)設計工作計劃及進度安排 第1周 明確設計任務，根據課題要求查閱資料，借參考書； 第2周 寫開題報告,查閱相關外文資料； 第3周 選擇并確定外文翻譯內容，進行外文翻譯； 第4周 完成開題報告；完成外文翻譯； 第5周 上交開題報告、外文翻譯，進行總體方案及總體結構設計； 第6周 熟悉零件結構，熟悉繪圖軟件的使用； 第7周 分析零件作用及其工藝特點，選擇加工基準進行； 第8周 制定工藝路線，確定機械加工余量，工序尺寸及切削用量等； 第9周 編制機械加工工藝規(guī)程； 第10周 組合連桿工藝卡片設計，夾具設計； 第11周 繪制零件圖、組合連桿工藝卡片總圖； 第12周 繪制零件加工工序圖，繪制夾具圖； 第13周 整體修改整理圖紙； 第14周 撰寫設計計算說明書； 第15周 修改整理設計計算說明書； 第16周 修改、整理、排版、打印、裝訂； 第17周 教師評閱，準備答辯。 四．參考文獻 [1] 楊柏青.汽車發(fā)動機構造[M].重慶大學出版，2009.1 [2] 戴枝榮，張遠明.工程材料[M].北京：高等教育出版社，2006.3 [3] 張洪濤.機械制造工藝及工裝.北京：科學出版社,2008 [4] 陳立德.機械制造裝備設計.北京.高等教育出版社,2006 [5] 吳拓.機械制造工藝與機床夾具. 北京:機械工業(yè)出版社，2006 [6] 王先逵.機械制造工藝學.北京.機械工業(yè)出版社,2006 [7] 張權民.機床夾具設計.北京.科學出版社,2006 [8] 吳宗澤.機械設計師手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,2002 [9] 孫麗媛.機械制造工藝及專用夾具設計指導. 北京:冶金工業(yè)出版社,2003 [10] 王章忠.機械工程材料. 北京:機械工業(yè)出版社,2001 [11] 李益民.機械制造工藝設計簡明手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,2005 [12] 戴亞春.機械制造工藝實習指導書. 北京:化學工業(yè)出版社,2007 [13] 何慶.機械制造專業(yè)畢業(yè)設計指導. 北京:化學工業(yè)出版社,2008 [14] 黃如林等.金屬加工工藝及工裝設計. 北京:化學工業(yè)出版社,2006 指導教師意見： 指導教師簽字： 年 月 日 專業(yè)核心組意見： 專業(yè)核心組組長簽字： 年 月 日