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1、 ( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！ ) 畢業(yè)論文 題目：柴油機“連桿”零件的機械加工工藝規(guī)程的編及工裝設(shè)計 班 級： 機制 1103 班 姓 名： 高紅巖 專 業(yè)： 機械制造與自動化 指 導(dǎo) 教 師 ： 孫卓

2、 1 摘要 機械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟最重要的部門之一，是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn) 業(yè)，其發(fā)展水平標志著該國家或地區(qū)的經(jīng)濟實力、科技水平、生活水平和國防實力。機 械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和發(fā)展水平標志著一個國家或地區(qū)國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的程度，而機械 制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于機械制造裝備的先進程度，產(chǎn)品性能和質(zhì)量的好壞則取決 于制造過程中工藝水平的高低。 連桿作為傳遞力的主要部件廣泛應(yīng)用于各類動力機車上，是各類柴油機或汽油機的 重要部件。連桿

3、在傳遞力的過程中，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)具有高的強度、韌性和疲勞性能。同時，因其是發(fā)動機重要的運動部件， 故要求很高的重量精度。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。 機械制造、機械制造裝備、連桿、加工工藝 緒 論 ............................................................................ 4 . ............................................

4、................................ (4) 1.1. 零件的作用及保護措施 ........................................................................... (4) 1.2. 毛坯材料的選用、制造并繪制毛坯圖 ...................................................... (6) 1.3. 連桿工藝規(guī)程的設(shè)計 ..........................................................

5、..................... (9) 1.4. 零件的工藝過程分析 ............................................................................. (13) 1.5. 工藝方案的確定 .................................................................................... (15) 1.6. 機械加工余量、切削用量、工序尺寸的確定 ....................................

6、...... (16) 2 1.7. 工序工時定額的計算 ............................................................................. (19) 二. 連桿機械加工技術(shù)近期發(fā)展 ............................................................. (22) 三. 連桿的修復(fù) .............................................

7、............................................. (24) 四. 工裝設(shè)計 .............................................................................................. (25) 五. 總結(jié) ...................................................................................................... (33) 六. 致謝 .......

8、............................................................................................... (34) 七. 參考文獻 ............................................................................................. (35) 八. 畢業(yè)設(shè)計任務(wù) ............................................................................

9、......... (36) 緒論 機械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟最重要的部門之一，是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平標志著該國家或地區(qū)的經(jīng)濟實力、科技水平、生活水平和國防實力。機械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和發(fā)展水平標志著一個國家或地區(qū)國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的程度，而機械制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于機械制造裝備的先進程度，產(chǎn)品性能和質(zhì)量的好壞則取決于制造過程中工藝水平的高低。 將設(shè)計圖樣轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，離不開機械制造工藝與夾具， 因而它是機械制造業(yè)的基礎(chǔ)，是生產(chǎn)高科技產(chǎn)品的保障。離開了它，就不能開發(fā)制造出先進的產(chǎn)品和保證產(chǎn)品質(zhì)量， 不能提高生產(chǎn)率、降低成本和縮短生產(chǎn)

10、周期。機械制造工藝技術(shù)是在人類生產(chǎn)實踐中產(chǎn)生并不斷發(fā)展的。機械制造工藝的內(nèi)容極其廣泛，它包括零件的毛坯制造、機械加工及熱處理和產(chǎn)品的裝配等。 連桿作為傳遞力的主要部件廣泛應(yīng)用于各類動力機車上，是各類柴油機或汽油機的重要部件。連桿在傳遞力的過程中，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)具有高的強度、韌性和疲勞性能。同時，因其是發(fā)動機重要的運動部件， 3 故要求很高的重量精度。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

11、我這次設(shè)計的主要內(nèi)容。 一 . 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析 1.1 零件的作用及保護措施 零件的作用 連桿是活塞式發(fā)動機內(nèi)部的一個十分重要的零（部）件，它連接活塞和曲軸，傳遞 力和轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)發(fā)動機的運轉(zhuǎn)，提供動力源。連桿是柴油發(fā)動機的重要零件。它的 作用是連接曲軸和活塞，把作用在活塞頂面的膨脹氣體所做的功傳給曲軸，推動曲軸旋 轉(zhuǎn)，從而將活塞的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，又受曲軸的驅(qū)動而帶動活塞壓 縮汽缸中的氣體。連桿的工作狀態(tài)如圖 1。

12、 零件的結(jié)構(gòu) 連桿是一種變截面非圓形細長桿件，其桿身截面從大頭到小頭逐步變小，以適應(yīng)在 4 工作中承受急劇變化的動載荷。 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 4125A型柴油發(fā)動機的連桿組合件圖。 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。

13、 1.2 毛坯材料的選用、制造并繪制毛坯圖 毛坯材料的選用 連桿材料一般采用 45 鋼或 40Cr、45Mn2等優(yōu)質(zhì)鋼或合金鋼。 材料內(nèi)所含化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)） % 牌 號 C Si Mn P S Cr Ni 45 鋼 0.42 ～ 0.17 ～ 0.50 ～ ≦0.035 ≦0.035 ≦ ≦ 0.025 0.50 0.37

14、 0.80 0.025 40Cr 0.37 ～ 0.17 ～ 0.50 ～ — — 0.80 ～ — 0.44 0.37 0.80 1.1 45Mn2 0.42 ～ 0.17 ～ 1.40 ～ — — — — 0.49 0.37 1.80 5 牌 熱處理 屈服點 MPa 抗拉強度 伸長率 % 斷面收縮 沖擊吸收 號 ≧ MPa ≧ ≧ 率% ≧ 功 J ≧

15、 45鋼 正火 40Cr 淬火－回 火 45Mn2 淬火－回 火  355 600 16 40 39 980 785 9 45 47 885 735 9 45 47 文獻《機械工程材料成形及應(yīng)用》中指出： 45 屬于優(yōu)質(zhì)非合金結(jié)構(gòu)剛（中碳鋼），具有一定的塑性和韌性，較高的強度，切削性良好。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度、塑性和韌性都較高的機械零件，如機床齒輪、主軸，發(fā)動機曲軸、連桿，絲杠等，應(yīng)用十分廣泛。 綜上，此次設(shè)計連桿材料選用 45 鋼，

16、毛坯尺寸精度要求為 IT11 ～ IT12 級。 材料的可鍛性 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。 模鍛件經(jīng)修整后一般還需要通過熱處理，鍛件熱處理常采用正火（或退火），以消除過熱組織或形變強化組織，細化晶粒，改善切削性能，提高鍛件的力學(xué)性能。 毛坯的種類及制造方法 連桿是較細長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?？?/p>

17、慮其生產(chǎn)類型、經(jīng)濟性、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，簡化工藝，便于組織生產(chǎn)、加工和運輸。 文獻《機械工程材料成形及應(yīng)用》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。在鍛造過程中，由于金屬塑性變形的結(jié)果， 使毛坯金屬獲得較細的晶粒，同時能壓合組織內(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，一般可使強度提高 20%、韌性提高一倍左右。因此，凡承受重載荷、 動載荷、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 6

18、 高，機械加工余量較小，材料利用率高?？梢藻懺煨螤钶^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)。 繪制鍛件毛坯圖 （ 1）. 毛坯尺寸的確定 連桿是活塞式發(fā)動機內(nèi)的一個重要零件，確定其材料為 45 鋼。由于產(chǎn)品的形狀結(jié)構(gòu) 為細長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。 由文獻《公差配合與測量技術(shù)》可查，該種鍛件的尺寸公差等級 CT 為 IT11 ～ IT12 級。故取 CT為 IT11 級。 可用查表法確定各表面的總余量，但是由于用查表法所

19、確定的總余量與生產(chǎn)實際情 況有些差距，故還應(yīng)根據(jù)工廠具體情況進行適當?shù)恼{(diào)整。 現(xiàn)將調(diào)整后的毛坯主要尺寸及公差如表 3 所示： 表 3 連桿毛坯主要尺寸及公差 （mm） 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差 CT 大頭孔徑 Φ91 2 Φ89 ±1 小頭孔徑 Φ55 2 Φ51 ±1 大頭端面高 60 3 65 ±1 小頭端面高 44 3 50 ±1 大頭側(cè)面寬度 120 3 125 ± 2 連桿長度 470

20、10 480 ± 2 由此，即可繪制出零件的毛坯圖（見圖 5）。 （2）毛坯圖 7 打印零件號 此段上不允 許有毛刺 1.2. 5. 鍛件的技術(shù)要求： （1）熱處理：調(diào)質(zhì) 217—289HBS （2）連桿桿身壁厚不大于 2 mm,R42.5

21、處的定位面上不允許有凸臺 （3）錯差：縱向不大于 1 mm，橫向不大于 0.75 mm （4）桿體彎曲不大于 1 mm 1.3. 連桿工藝規(guī)程的設(shè)計 零件圖 8 零件的主要技術(shù)條件及要求

22、 連桿作為傳遞力的主要部件廣泛應(yīng)用于各類動力機車上，是各類柴油機或汽油機的 重要部件。連桿在傳遞力的過程中，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)具有高的強度、韌性和疲勞性能。同時，因其是發(fā)動機重要的運動部件， 故要求很高的重量精度。 1．連桿小頭孔襯套底孔尺寸公差為 IT7 級，粗糙度 Ra1.6, 圓柱度公差為 0.015mm 小頭孔襯套孔尺寸公差為 IT65 級，粗糙度 Ra0.4。圓柱度公差為 0.005mm。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

23、配合。 文獻《機械制造工藝與夾具》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)濟精度加工，然后按零件的實際加工尺寸分為若干組，各對應(yīng)組進行 裝配，以達到裝配精度要求。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。 2．連桿大頭孔鑲有薄壁剖分軸瓦，底孔尺寸公差為 IT6 級，粗糙度 Ra0.8，圓柱度 公差為 0.012mm。 9

24、 3．連桿小頭孔及小頭銅套孔中心線對大頭孔中心線的平行度在垂直面內(nèi)的平行度公 差為 0.04 mm；其在水平面內(nèi)的平行度公差為 0.06 mm。 4．大小頭孔間距尺寸極限偏差為± 0.05mm。 5．連桿大頭孔兩端面對連桿大頭孔中心線的垂直度公差為 0.1mm，Ra3.2。 6．兩螺孔（定位孔）中心線對連桿大頭孔剖分面的垂直度公差為 0.15mm，用兩個尺 寸為的檢驗心軸插入連桿體和連桿蓋的孔時，剖分面的間隙應(yīng)小于 0.05 ，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； 7．為保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對于連桿的重量及裝于同一臺發(fā)動機

25、中的一組連桿重量 都有要求 , 連桿組內(nèi)的質(zhì)量差為± 2%。對連桿大頭重量和小頭重量都分別規(guī)定、涂色分組，供選擇裝配。 零件的機械加工工藝過程及工藝方案 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。 連桿的主要加工表面為大小頭、大小頭孔兩端面、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、供作工藝基準的工藝凸臺等。還有稱重、去重、檢驗、 清洗和去毛刺等工序。其中檢驗是主要的輔助工序，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施。 1. 加工工藝過程的安排 連桿的加工順序大致如下：粗磨（銑）上下

26、端面——鉆、拉小頭孔——銑大孔兩側(cè) 面——切開——磨接合面——配對加工螺栓孔——裝配合件——精加工合件——大小孔 光整加工——稱重去重——檢驗，標記分組——成品入庫 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。 2．加工工藝方案的擬定 為保證達到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術(shù)要求，必須制訂合理的加工工藝路線。 工藝路線方案一： 5. 粗銑連桿大、小頭兩端面 10 1

27、0. 粗銑連桿大、小頭兩端面 15．擴連桿小頭孔 20. 連桿小頭孔倒角 25. 拉削連桿小頭孔 30. 銑連桿大頭定位凸臺和連桿小頭凸臺 35. 粗擴、半精擴連桿大頭孔 40．鉆擴絞連桿兩個螺栓孔 45. 自連桿上切下連桿蓋 50. 擴連桿螺栓孔 55．磨連桿大頭剖分平面 60. 锪連桿體上裝螺栓的凸臺 65. 擴連桿螺栓孔 70. 在連桿體和連桿蓋的螺栓孔上倒角 75. 鉆連桿體上兩個定位銷孔 80. 拉連桿兩個螺栓孔 85. 锪連桿上裝螺栓的頭部和裝螺母的支承平面 90. 鉆潤滑油孔 9

28、5. 去毛刺并清洗 100. 檢驗 105. 裝配連桿和連桿蓋 110. 磨連桿大頭端平面 115. 半精鏜連桿大頭孔 120. 連桿大頭孔倒角 125. 車連桿大頭側(cè)面的凸臺 130. 擰緊螺母、打字、去毛刺 135. 金剛鏜連桿大頭孔 140. 珩磨連桿大頭孔 145. 金剛鏜連桿小頭孔 150. 去毛刺、清洗、吹凈油孔 155. 檢驗 160. 壓入銅套 11 165. 連桿小頭銑 3.5 圓弧槽 170. 金剛鏜連桿小頭銅套孔

29、 175. 清洗、吹凈油孔 180. 檢驗 185. 拆開連桿和連桿蓋 190. 銑連桿和連桿蓋上的軸瓦槽及 Φ 16 孔壁的口 195. 清理、去毛刺 200. 清洗、吹凈、稱重 205. 檢驗 210. 連桿體和連桿該配對并裝配 215. 成品防銹入庫 工藝路線方案二： 5. 粗銑連桿大、小頭兩端面 10. 粗銑連桿大、小頭兩端面 15．擴連桿小頭孔 20. 連桿小頭孔倒角 25. 拉削連桿小頭孔 30. 銑連桿大頭定位凸臺和連桿小頭凸臺 35. 自連桿上切下連桿蓋

30、 40．锪連桿蓋上裝螺母的凸臺 45．磨連桿大頭剖分平面 50. 粗擴、半精擴連桿大頭孔 55．鉆擴絞連桿兩個螺栓孔 60. 锪連桿體上裝螺栓的凸臺 65. 擴連桿螺栓孔 70. 在連桿體和連桿蓋的螺栓孔上倒角 75. 鉆連桿體上兩個定位銷孔 80. 拉連桿兩個螺栓孔 85. 锪連桿上裝螺栓的頭部和裝螺母的支承平面 12 90. 鉆潤滑油孔 95. 去毛刺并清洗 100. 檢驗 105. 裝配連桿和連桿蓋 110. 磨連桿大頭端平

31、面 115. 半精鏜連桿大頭孔 120. 連桿大頭孔倒角 125. 車連桿大頭側(cè)面的凸臺 130. 擰緊螺母、打字、去毛刺 135. 金剛鏜連桿大頭孔 140. 珩磨連桿大頭孔 145. 金剛鏜連桿小頭孔 150. 去毛刺、清洗、吹凈油孔 155. 檢驗 160. 壓入銅套 165. 連桿小頭銑 3.5 圓弧槽 170. 金剛鏜連桿小頭銅套孔 175. 清洗、吹凈油孔 180. 檢驗 185. 拆開連桿和連桿蓋 190. 銑連桿和連桿蓋上的軸瓦槽及 Φ 16 孔壁的口 195. 清理、去毛

32、刺 200. 清洗、吹凈、稱重 205. 檢驗 210. 連桿體和連桿該配對并裝配 215. 成品防銹入庫 工藝路線方案三： 5. 磨連桿大小頭兩端面 10．擴連桿小頭孔 15. 連桿小頭孔倒角 13 20. 拉削連桿小頭孔 25. 銑連桿大頭定位凸臺和連桿小頭凸臺 30. 粗擴、半精擴連桿大頭孔 35. 自連桿上切下連桿蓋 40．锪連桿蓋上裝螺母的凸臺 45．磨連桿大頭剖分平面 50．鉆擴絞連桿兩個螺栓孔 55. 锪連桿

33、體上裝螺栓的凸臺 60. 擴連桿螺栓孔 65. 在連桿體和連桿蓋的螺栓孔上倒角 70. 鉆連桿體上兩個定位銷孔 75. 拉連桿兩個螺栓孔 80. 锪連桿上裝螺栓的頭部和裝螺母的支承平面 85. 鉆潤滑油孔 90. 去毛刺并清洗 95. 檢驗 100. 裝配連桿和連桿蓋 105. 磨連桿大頭端平面 110. 半精鏜連桿大頭孔 115. 連桿大頭孔倒角 120. 車連桿大頭側(cè)面的凸臺 125. 擰緊螺母、打字、去毛刺 130. 金剛鏜連桿大頭孔 135. 珩磨連桿大頭孔 140. 金剛鏜連桿小頭孔

34、 145. 去毛刺、清洗、吹凈油孔 150. 檢驗 155. 壓入銅套 160. 連桿小頭銑 3.5 圓弧槽 165. 金剛鏜連桿小頭銅套孔 170. 清洗、吹凈油孔 14 175. 檢驗 180. 拆開連桿和連桿蓋 185. 銑連桿和連桿蓋上的軸瓦槽及 Φ 16 孔壁的口 190. 清理、去毛刺 195. 清洗、吹凈、稱重 200. 檢驗 205. 連桿體和連桿該配對并裝配 210. 成品防銹入庫 1.4 零件的工藝過程分析

35、 定位基準的選擇 加工中可供作定位基準面的表面有：大頭孔、小頭孔、上下兩端面、大小頭孔兩側(cè) 面連桿體與連桿蓋的結(jié)合面等。這些表面在加工過程中不斷地轉(zhuǎn)換基準，由粗到精，逐 步形成。如工藝路線方案三中：工序 5 中粗磨平面的基準面是毛坯底平面，小頭外圓和 大頭一側(cè)；工序 10 中仍采用平面為基準面，但此時平面為精基準；大頭兩側(cè)面以兩側(cè)自 定心定位；鏜大頭孔時的定位基準為一平面，小頭孔和大頭孔一側(cè)面；而鏜小頭孔時可 選一平面、大頭孔和小頭孔外圓等。 連桿加工中精基準的選擇，要保證其對稱性和孔的壁厚均勻。如工藝路線方案二中： 工序

36、15 擴小頭孔時，鉆模是以小頭外圓定位，來保證孔與外圓的同軸度，使壁厚均勻，符合技術(shù)要求。 連桿的檢驗 連桿加工工序長，中間又插入質(zhì)檢處理工序，因而需經(jīng)多次中間檢驗、最終檢驗項 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，只不 過連桿某些要求較高而已。 由于裝配的要求，大小頭孔要按尺寸分組，連桿的位置精度測量要在檢具上進行。 如大頭孔軸心線在兩個相互垂直方向上的平行度，可采用圖 4 所示的方法進行。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（ a） , 在小頭孔心軸上距離為 100m

37、m處測量高度的讀數(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（ b）同樣方法測出來的讀數(shù)差值，即為大小孔在垂 15 直連桿軸心線方向的平行度誤差值。因連桿在機械運動中的重要作用，故連桿還要進行 小孔心軸 垂直平板 大孔心軸 (a) 等高墊鐵 探傷檢查其內(nèi)在質(zhì)量。 (b) 加工設(shè)備及工藝裝備的選擇 機床設(shè)備與工藝裝備是零件加工的物質(zhì)基礎(chǔ)

38、，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，必須對各種機床的規(guī)格、性能、生產(chǎn)率、經(jīng)濟性和 工藝裝備的種類、精度、規(guī)格、可靠性等進行詳細的了解?？偟脑瓌t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)要求較為嚴格，尺寸公差精度要求高，應(yīng)多采用高效 專用機床、組合機床流水線與隨機專用夾具，并考慮工序集中原則，以提高生產(chǎn)率和減 少機床數(shù)量，使生產(chǎn)成本下降。 文獻《機械加工工藝師手冊》中指出：組合機床是按系列化、標準化、通用化原則 設(shè)計的通用部件，以及按

39、被加工工件形狀和加工工藝要求而設(shè)計的專用部件所組成的高 效專用機床。專用組合機床可實現(xiàn)多刀切削，自動化程度較高，生產(chǎn)效率也較高，加工 精度穩(wěn)定，制造成本低。 1.5 .工藝方案的確定 連桿兩端面的加工 16 如果毛坯精度高，可以不經(jīng)粗銑而直接粗磨。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)在不同的機床上進行。 如工藝路線方案三中：工序 1 是在雙軸立式平面磨床上進行兩頭孔端面的精磨工序 （圖 3）。磨床上有兩根主軸，分別

40、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。 砂輪1 砂輪2 回轉(zhuǎn)工作臺 工位Ⅰ 工位Ⅱ 圖 3 磨削連桿兩端面示意圖 毛坯精度一般不高，而且毛坯的切削量也比較大，故應(yīng)以銑削為主，粗精銑加 工可選在同一機床，而選用不同轉(zhuǎn)速和切削量進行；又因磨削加工切削量小而本批次連 桿為大批量生產(chǎn)，為滿足加工的時間要求選用銑加工，粗精銑在同一

41、臺機床上加工可減 小二次裝夾造成的定位誤差，提高尺寸精度。 連桿大小頭孔的加工 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。 小頭底孔徑由擴孔、倒角、拉孔三道工序而成。擴孔用外圓定位、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 170 加工過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。 抽出假銷進行精鏜小頭襯套孔。大頭孔經(jīng)切開后，

42、這時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 30 精銑連桿體和連桿蓋的側(cè)面。 此后，大頭孔的粗鏜、 精鏜、珩磨工序都是在配套合裝后進行的。 17 螺栓孔的加工 對于整體鍛造的連桿，螺栓孔的加工是在切開后，接合面經(jīng)精加工后進行的。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——鉸— —拉等加工工序。工藝路線方案二中在工序安排上分二個階段，第一階段是在連桿體和 連桿蓋分開狀況下的加工（工序 55、工序 60～

43、70）；第二階段是在連桿體和連桿蓋合裝后的加工（工序 80）。 連桿加工工藝方案的確定 通過對零件的機械加工工藝過程的分析，同時對兩個工藝路線方案進行比較，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)計選擇工藝路線 方案二對零件進行機械加工。 根據(jù)工藝路線方案二制定出詳細的機械加工工藝規(guī)程，如下： 毛坯為整體模鍛件，清理后進行調(diào)質(zhì)處理，以消除鍛件在鍛造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力， 改善機械加工性能，達到毛坯的技術(shù)要求，然后送到機械加工車間進行加工。 機械加工工藝過程卡、機械加工工序卡參見《連桿加工工藝規(guī)程》。

44、 1.6. 機械加工余量、切削用量、工序尺寸的確定 粗銑連桿大小兩端平面 該工序選用四軸龍門銑床對連桿大小兩端面進行粗銑。粗銑平面的基準面是：小頭 外圓和大頭一側(cè)。銑大頭平面至尺寸，磨第二面至尺寸，表面粗糙度到 Ra12.5。 保證大 頭端面在背對標記號的一面相差尺寸 8.5 ±0.3 擴、拉小頭孔 該孔先由高速鋼鉆頭擴出底孔后，再由圓空拉刀拉削。在加工過程中擴孔用外圓定 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。 擴孔：工序尺寸及公差為 Φ53 0+0.05 ； +0.05 拉孔

45、：工序尺寸及公差為 Φ54.2 0 。 由毛坯尺寸公差和本工序的加工尺寸， 計算可得擴削余量為 2mm，拉削余量為 1.2mm。 18 由文獻《機械加工工藝師手冊》 表 28-10 ，取鉆孔時的進給量 =0.5mmr ；鉆削深度 =44 ；由文獻《機械加工工藝師手冊》表 32-01 ，可得拉削時切削厚度為 0.01mm，拉削速 度 =5mmin； 由文獻《機械加工工藝師手冊》表 28-13 ，取擴孔時的切削速度 =20mmin ； 由此計算出轉(zhuǎn)速為： N=1000VcΦd=10

46、00x203.14x53=120rmin 按鉆床的實際轉(zhuǎn)速?。?n=140rmin, 則實際切削速度為： Vc =23.3mmin 。 由文獻 《機械加工工藝師手冊》表 28-14 ，軸向力為 11085 N；轉(zhuǎn)矩為 156.96 N.m; 功率為 2.68 kw 。 粗、半精鏜大頭孔 該工序采用金剛鏜床對連桿大頭孔進行加工，加工時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給量，同時提高切削速度。可獲得較高的尺寸精度 （ 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

47、YT30對大頭孔進行鏜削。 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。 孔徑尺寸：粗鏜 Φ90± 0.1mm ；精鏜 Φ90.2 0 +0.2 mm 兩孔中心距： 330± 0.1mm mm 經(jīng)尺寸計算可知，鏜孔時的加工余量為 0.1mm, 由文獻《機械加工工藝師手冊》表 29-15 ，取鏜孔時的切削用量為：鏜刀進給量為 0.06 mmr；鏜削深度為 0.2mm; 切削速度為： =160 mmin。由以上數(shù)據(jù)可利用公式計算出鏜削 時的主軸轉(zhuǎn)速 n=778rmin 。實際生產(chǎn)中參照機床主軸轉(zhuǎn)速具體設(shè)定。 切斷整

48、體鍛件 該工序選用雙面臥式組合銑床對整體鍛件進行切斷加工，加工過程中由大頭側(cè)面定 位基準，選用高速鋼鋸片切斷刀加工工件。 由文獻《機械加工工藝師手冊》表 30-14 ，已知鍛件厚度約為 60mm,選取切斷銑刀 厚度為 3～5mm,銑刀直徑為 200mm(可切斷厚度為 84mm),每齒進給量 =0.08mmr； 由文獻《機械加工工藝師手冊》表 30-23 ，取銑削速度 =30mmin； 19 锪連桿體和連桿蓋的螺栓窩座 該工序用雙面臥式锪孔組合機

49、床對連桿體和連桿蓋的螺栓窩座進行加工，選用高速鋼锪孔鉆頭。 連桿體：窩座尺寸 Φ27mm ; 連桿蓋：窩座尺寸 Φ36.5mm ; 由文獻表 28-34 , 取锪孔加工的切削用量為 : 進給量 fa=0.10mmr； 切削速度為： Vc=24mmin; 由此可計算出主軸轉(zhuǎn)速 : N=1000VcΦd=1000x243.14x27=283rmin 磨連桿體和連桿蓋的接合面 該工序選用平面磨床對連桿體和連桿蓋的兩側(cè)接合面進行拉削加工，工序余量為 0.65mm。 磨削：連桿蓋高度 Φ54.2 0 -0.34 mm； 由

50、文獻《機械加工工藝師手冊》表 32-1 ，可得拉削時切削厚度為 0.01mm，拉削速 度 Vc =5mmin； 螺栓孔的加工 該工序采用六工位組合機床對連桿體和連桿蓋的螺栓孔進行精加工，選用 Φ12H7、 Φ 14H7、Φ15、Φ16.5H7 的高速鋼鉆頭， YT14.5 拉刀， Φ 15.7 H7mm的機用鉸刀對尺寸要求不同的孔進行加工： 第一工位：將連桿體和連桿蓋在夾具中定位并夾緊 ( 標記向上 ) 放在工作臺指定位置； 第二工位：擴連桿蓋上螺栓孔 Φ16.5 0 +0.024 mm mm 深度 27m± 0.5m ；

51、 第三工位：同時鉆通兩個孔； 第四工位：同時擴兩個孔 Φ15.7 -0.1 -0.3 第五工位：鉸 Φ 14.5 的兩個孔。 第六工位：鉸 Φ 15.7 -0.1 +0.5 的兩個孔 由文獻《機械加工工藝師手冊》表 28-16 , 取螺栓孔加工的切削用量為 : 進給量 =0.60mmr；切削速度為： =18mmin。 20 由此可計算出主軸轉(zhuǎn)速 n=477rmin, 可取機床實際主軸轉(zhuǎn)速 n=530rmin。實際生產(chǎn)中參照機床主軸轉(zhuǎn)速具體設(shè)定。

52、 精鏜小頭青銅襯套孔 該工序采用金剛鏜床對連桿小頭青銅襯套孔進行精鏜加工，以大頭孔中心軸定位， 保證兩孔中心間距，小頭青銅套孔的最終尺寸公差為： Φ48+0.030 +0.045 mm，表面粗糙度 Ra=0.4。 同時保證小頭青銅套孔的圓柱度為 0.005mm；小頭青銅套孔與大頭孔中心軸線的平行度在 100mm的長度上誤差不大于為 0.04mm；小頭青銅套孔中心軸線與小頭孔端面的垂直度為 0.01mm。 經(jīng)尺寸計算可知，鏜孔時的加工余量為 0.1mm, 由文獻《機械加工工藝師手冊》表 29-15 ，取鏜孔時的切削用量為：鏜刀進給量為

53、 0.06 mmr；鏜削深度為 0.2mm; 切削速度為： =120 mmin。由以上數(shù)據(jù)可利用公式計算出 鏜削時的主軸轉(zhuǎn)速 n=1365 rmin 。實際生產(chǎn)中參照機床主軸轉(zhuǎn)速具體設(shè)定。 1.7. 工序工時定額的計算 工時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間。 它是安排生產(chǎn)計劃、進行成本核算、考核工人完成任務(wù)情況的主要依據(jù)。制定合理的工 時定額是調(diào)動工人積極性的重要手段，可以促進工人技術(shù)水平的提高，從而不斷提高生 產(chǎn)率。 零件機械加工工序的工時定額，在使用中應(yīng)定期修訂，以使其保持平均先進水平。 根據(jù)設(shè)計要

54、求， 選定工序路線中的一道工序進行工時計算， 下面對工序 15 擴連桿小 頭孔 Φ 530+0.2 通孔進行工時定額計算： 基本時間 Tj 基本時間 Tb 是直接改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀、相對位置、表面狀態(tài)或材料性質(zhì)等工藝過程所消耗的時間，對機械加工而言是指從工件上切除材料層所消耗的時間?；緯r間可按公式求得： 由文獻表 28-42 ，得鉆孔工序基本時間的計算公式為： Tm=(Lw+Lf+L1)fn 21 式中： Lf=dmcotky2+3;L1=2-4

55、 ?。?Lw=44mm . L1=3 . f=0.5 mmr . n=275 rmin Lf={53cot(1182)}2+3=14.15cot59+3=15.9 所以： Tm=(Lw+Lf+L1)fn= 0.23 min Tb =2Tm=2×0.23=0.46 min 輔助時間 Tf 輔助時間 Ta 是為了實現(xiàn)工藝過程所必須進行的各種輔助動作所消耗的時間， 這些輔 助時間包括：裝夾和卸下工件、開動和停止機床、改變切削用量、進退刀具、測量工件 尺寸等。 由文獻表 28-43 ，取 開停機床： 0.015 min

56、 升降鉆桿： 0.015 min 主軸運轉(zhuǎn)： 0.02 min 清除切屑： 0.04 min 測量工件： 0.10 min 裝卸工件： 1.0 min 所以輔助時間： Ta =( 0.015 + 0.015 + 0.02 + 0.04 + 0.10 + 1.0 )min = 1.19 min 作業(yè)時間 基本時間和輔助時間的總和稱工序作業(yè)時間 TB，即直接用于制造產(chǎn)品或零部件所消 耗的時間。 TB =Tb+Ta=( 0.46 + 1.19 )min = 1.65 min 布置工作場地時間 Tfw 布置

57、工作場地時間 Ts 是為使加工正常進行，工人照管工作地（如更換刀具、潤滑機 床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的時間。布置工作地時間可以按照工序作業(yè)時間的 α 倍（一般 α=2%～ 7%）來估算。 22 由文獻《機械加工工藝師手冊》取 α= 5 % ，則 Ts=TBα = 1.65 ×5 % = 0.0825 min 休息和生理需要時間 Tx 休息和生理需要時間 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 的時間。它可按工序時間的 β 倍（一般 β

58、=2%～4%）來估算。 由文獻取 β= 3 % ，則 Tr = TB β = 1.65 ×3 % = 0.0495min 準備和終結(jié)時間 對于成批生產(chǎn)還要考慮準備與終結(jié)時間， 準備和終結(jié)時間 Te 是工人為了生產(chǎn)一批成形產(chǎn)品和零部件，進行準備和結(jié)束工作所消耗的時間。這些工作包括：熟悉工藝文件、安裝工藝設(shè)備、調(diào)整機床、首件檢驗、歸還工藝裝備和清點并送交成品等。 準備和終結(jié)時間對一批零件只有一次，工件批量 n 越大，則分攤每一件工件上的這 部分時間越少。 由文獻《機械制造工藝與夾具》表 28-43 ，取部分時間為： 簡單件：

59、 26 min 深度定位： 0.3 min 使用鉆模： 6 min 由設(shè)計者給定零件生產(chǎn)綱領(lǐng)為 10000 件，則： Ten=(26+0.3+6)10000= 0.00323 min 單件工時 基本時間、輔助時間、布置工作地時間及休息和生理需要時間四部分的時間之和稱為單件工時 Tp。 因此，單件工時 Tp 為： Tp=Tb+Ta+Ts+Tr=(Tb+Ta) (1+ α+β) = 1.65 × 1.08 = 1.782min 綜上時間，成批生產(chǎn)的單件工時為： Tc=Tb+Ya+Ts+Tr+Ten=(Tb+Ta)

60、(1+α + β ） + Ten =Tp+ Ten = 1.79 min 23 在大量生產(chǎn)時，每個工作地點完成的一道工序，一般不需要考慮準備和終結(jié)時間。 二. 零件機械加工技術(shù)近期發(fā)展 2.1 ．連桿的鍛造工藝 連桿是發(fā)動機里面的一種重要的零件，一般為鍛件，國內(nèi)市場中，發(fā)動機連桿的年 需求量大約在 5000 萬只左右。目前國內(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。由于連桿屬精密級鍛件，因此生產(chǎn)設(shè)備主要以鍛壓機、螺旋壓力機，高速電 液錘為主，也有相

61、當多的廠家使用摩擦壓力機。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，達到 300 件天。對于連桿精度判斷標準主要有外形公差 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。 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。按照成型方式主要有：粉末冶 金成型、壓力機成型、輥鍛成型、閉塞成型、輥壓成型等。 其中絕大多數(shù)廠家是以壓力機成型為主，其工藝流程主要有以下幾種： 1）下料

62、—加熱－制坯輥鍛—壓扁－預(yù)鍛－終鍛—切邊沖孔—熱校正—熱處理—強 化噴丸－精壓－機加工－成品 2）下料—加熱－制坯輥鍛—成型輥鍛－熱精整－切邊沖孔—熱校正—熱處理—強 化噴丸－精壓－機加工－成品機加工－成品 3）粉末冶金—鐵粉—燒結(jié)成型－熱處理—強化噴丸－機加工－成品 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 化噴丸－精壓－機加工－成品機加工－成品 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— 強化噴丸－精壓－機加工－成品 6）下料—加熱－制坯輥鍛—壓扁－預(yù)鍛－預(yù)鍛—終鍛—切邊—

63、沖孔熱校正—熱處 理—強化噴丸－精壓－機加工－成品 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)改進等方面 費用問題，在今后一個長的時期內(nèi)，國產(chǎn)連桿生產(chǎn)還將以模鍛工藝為主。 2.2 ．連桿的斷裂剖分工藝 24 斷裂剖分工藝是一種為了部件裝配的需要 , 將一整體件通過沖擊的方法而斷裂剖分為二個構(gòu)件的新工

64、藝。 這種工藝與傳統(tǒng)切削剖分的工藝或構(gòu)件通過單個制造的方法相比，其突出的優(yōu)點是剖分的兩個構(gòu)件不需加工剖分面而可直接進行合裝，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)濟效益。 連桿是發(fā)動機中高精度的關(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→接觸面機加工→裝配。 2) 連桿體—蓋分別鍛造→接觸面機加工→裝配。采用上述兩種工藝，不僅需對連桿體和蓋的聯(lián)接面進行銑削和磨削，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

65、端面齒，鉆鉸定位銷孔和鉆螺栓孔等，以便將來能使連桿體—蓋實現(xiàn)精確合裝。為此，需要較多的加工機床，經(jīng)過十幾道工序，耗費大量的加工工時。 針對連桿傳統(tǒng)制造工藝中的缺點，為了降低制造費用和工時，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 公司在德國申請專利。進入 90 年代，該工藝在工業(yè)發(fā)達國家進入實際應(yīng)用生產(chǎn)階段。適用的毛坯由最初的粉末鍛造連桿，發(fā)展到中高碳鋼鍛造連桿。 根據(jù)斷裂剖分工藝的要求，鍛造的連桿毛坯，在實施斷裂剖分之前，先粗鏜連桿大頭孔、鉆螺栓孔，以及在大頭孔預(yù)定斷裂處切出兩個對稱布置的三角溝槽（此三角 溝槽也可以在鍛

66、造連桿毛坯時做出） ，為應(yīng)力集中點，見圖 6a。這樣安排，一方面，連桿 在斷裂剖分后，就可在下一工位接著進行連桿體和連桿頂蓋的合裝，另一方面，由于加工出螺栓孔，可減少連桿的斷裂截面積，由此降低連桿斷裂剖分時所需的沖擊力。隨后，將連桿大頭孔套裝到一臺進行斷裂剖分的裝置的兩個半芯軸上，并將連桿進行定位和夾緊。然后利用沖擊力，將用來脹裂連桿的楔插入上述半芯軸中，此時在楔的沖擊下，連 桿的大頭孔在溝槽處被斷裂剖分為連桿體和連桿蓋，見圖 6b。 25 連桿在斷裂剖分后進行合裝， 此時在大頭孔上所測得的不圓度約達到 40μ m。不圓度 變大是由于在斷裂剖分時連桿產(chǎn)生一定的變形所致。孔再經(jīng)精加工后，這時孔的不圓度 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得的不圓度只有 1μ m左右的變化，這表明，采用斷裂剖分工 藝一保證連桿