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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 課題名稱：柴油機(jī)連桿機(jī)械加工工藝及工裝設(shè)計 分 院： 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 10機(jī)自4班 姓 名： 陳晨 學(xué) 號： 1021080405 指導(dǎo)教師： 賈建軍 二○一二年 十一月 機(jī)械與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 課題名稱 柴油機(jī)連桿機(jī)械加工工藝及工裝設(shè)計 課題來源 生產(chǎn) 課題類型 工程設(shè)計 指導(dǎo)教師 賈建軍 學(xué)生姓名 陳晨 專 業(yè) 機(jī)自 學(xué) 號 1021080405 一、 前期準(zhǔn)備工作 （一） 調(diào)研資料準(zhǔn)備 連桿是柴油機(jī)運(yùn)動的主要元件之一，它工作的穩(wěn)定性、可靠性對柴油機(jī)的整機(jī)質(zhì)量至關(guān)重要，質(zhì)量輕、精度高的連桿，有助于降低柴油機(jī)的能耗和噪音。本課題就是研究柴油機(jī)連桿機(jī)械加工工藝及工裝設(shè)計。首先通過查閱大量資料，了解到了機(jī)械加工工藝過程就是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的物理機(jī)械性質(zhì)成為具有所需要的一定精度、粗糙度等要求的零件。 （二） 設(shè)計（論文）的目的、要求 1． 目的：研究制定柴油機(jī)連桿及工裝設(shè)計加工工藝規(guī)程 2． 要求：工藝編制正確，合理。工藝裝備設(shè)計方案正確，結(jié)構(gòu)合理，符合生 產(chǎn)實際，能滿足產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)需要。 （三） 設(shè)計思路 連桿是柴油機(jī)的主要傳動件之一，連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及主要技術(shù)條件分析，它包括六個方面（1）小頭孔的精度（2）大小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度（3）大小頭孔的中心距（4）大頭孔兩端面對大頭孔軸心線的垂直度（5）在關(guān)螺栓孔的技術(shù)要求（6）有關(guān)結(jié)合面的技術(shù)要求；連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，而連桿的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，因此在安排工藝過程時，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開。逐步減少加工余量、切削力及內(nèi)應(yīng)力的作用，并修正加工后的變形，就能最后達(dá)到零件的技術(shù)要求。在設(shè)計連桿機(jī)械加工工藝過程中，預(yù)期需要涉及到的技術(shù)有以下幾個方面： 1、 對連桿零件進(jìn)行工藝審查，找出主要技術(shù)要求和分析關(guān)鍵的技術(shù)問題，審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性，同時注意連桿本身的剛度比較低，再外力作用下（切削力、夾緊力）的作用下容易變形并且連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削是將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力； 2、擬定工藝路線：零件的機(jī)械加工工藝過程是工藝規(guī)程設(shè)計的核心問題。設(shè)計時通常應(yīng)初擬2~3個較為不同的該零件的加工工藝路線，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后取其中的最佳方案實施之。 3、根據(jù)擬定的工藝規(guī)程路線合理的設(shè)計專用夾具的設(shè)計： 1)、擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案 a、了解工件情況，工序要求和加工狀態(tài)：結(jié)構(gòu)、材料、相關(guān)尺寸精度，前后工序關(guān)系， b、了解機(jī)床刀具：機(jī)床合格，技術(shù)參數(shù)，運(yùn)動情況，安裝結(jié)構(gòu)刀具的結(jié)構(gòu)，精度聯(lián)接方式等 c、了解生產(chǎn)批量 d、了解工廠的生產(chǎn)條件和技術(shù)水平 e、資料準(zhǔn)備、收集 2)、擬定結(jié)構(gòu)方案 a、定位方案：根據(jù)加工對象的精度 b、夾緊方案 c、分度（轉(zhuǎn)工位）方案 d、對刀導(dǎo)向方案 e、安裝方式 （四） 預(yù)期成果 1． 設(shè)計報告（論文） 2． 專用夾具設(shè)計結(jié)構(gòu)裝配圖實物 3． 專用夾具零件圖 4． 畢業(yè)設(shè)計計算說明書 (5） 參考文獻(xiàn) [01]李益民，機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1992，12 [02]孫麗媛，機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導(dǎo)[M]北京：冶金工業(yè)出版社2002,12 [03]李洪，機(jī)械加工工藝手冊[M]北京：北京出版社 1990，12 [04]鄧文英，金屬工藝學(xué)[M]北京：高等教育出版社 2000 [05]蔡蘭，機(jī)械零件工藝性手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2007 [06]卞洪元，機(jī)械制造工藝與夾具.北京：北京理工大學(xué)出版社 2010 [07]王先逵，機(jī)械制造工藝學(xué)第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1999 [08]戴亞春，機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)指導(dǎo)書第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社 1998 [09]呂明，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).武漢：武漢理工大學(xué)出版社 2004 [10]陳宏均、方向明，典型零件機(jī)械加工生產(chǎn)實例：機(jī)械工業(yè)出版社 2001 [11]顧崇銜，機(jī)械制造工藝學(xué)：陜西科技技術(shù)出版社 2003 [12]趙如福，金屬機(jī)械加工工藝人員手冊: 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1999 二、 階段設(shè)計內(nèi)容及時間安排 階段 起始日期～終止日期 完成內(nèi)容 畢業(yè)設(shè)計準(zhǔn)備 階段 2013.9.10-2013.10.30 找資料、外文翻譯 2013.9.10-2013.10.30 找資料、撰寫文獻(xiàn)綜述 2013.9.15-2013.10.10 完成外文翻譯、撰寫開題報告初稿 2013.10.20-2013.11.30 開題報告修改完善 2013.12.1-2014.1.15 完成開題報告 設(shè)計階段 2014.1.16-2014.1.31 理論分析，工藝方案可行性評價，方案確定； 2014.2.1-2014.3.1 工藝流程設(shè)計 2014.3.1-2014.3.10 工藝文件編制 2014.3.10-2014.3.25 工裝設(shè)計，工裝使用說明書撰寫 修改完善階段 2014.3.25-2014.4.10 編寫畢業(yè)設(shè)計計算說明書 畢業(yè)設(shè)計答辯 2014.4.10-2014.4.30 答辯 三、 完成設(shè)計所具備的條件 1． 2． （不夠可加頁） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 開題報告格式： 1．標(biāo)題(用黑體小二號) 2. 開題報告中標(biāo)題(宋體小四號) 3．正文采用宋體小四號，行距設(shè)置為1.5倍（圖、表文字均比正文小1號即用5號宋體字，公式等要求和畢業(yè)設(shè)計（論文）相同） 4．參考文獻(xiàn)用5號宋體 5.正文中英文和數(shù)字均采用“Times New Romar”格式. 6.頁碼居中,用阿拉伯?dāng)?shù)字. 5 寧波大紅鷹學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻(xiàn)綜述 畢業(yè)設(shè)計題目 ： 柴油機(jī)連桿機(jī)械加工工藝及 工裝設(shè)計 所在學(xué)院： 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 班 級： 10機(jī)自4班 姓 名： 陳晨 學(xué) 號： 1021080405 指導(dǎo)教師： 賈建軍 合作導(dǎo)師： 日期： 2013 年 11 月 13 日 文獻(xiàn)綜述 一、前言 通過對各文獻(xiàn)的查閱，使自己懂得了柴油機(jī)連桿機(jī)械加工工藝技術(shù)對于整個柴油機(jī)的重要性，一個精度高、質(zhì)量可靠且穩(wěn)定的連桿有助于降低柴油機(jī)的能源和噪聲。 連桿機(jī)構(gòu)中兩端分別與主動和從動構(gòu)件鉸接以傳遞運(yùn)動和力的桿件。例如在往復(fù)活塞式動力機(jī)械和壓縮機(jī)中，用連桿來連接活塞與曲柄。連桿多為鋼件，其主體部分的截面多為圓形或工字形，兩端有孔，孔內(nèi)裝有青銅襯套或滾針軸承，供裝入軸銷而構(gòu)成鉸接。連桿是汽車發(fā)動機(jī)中的重要零件，它連接著活塞和曲軸，其作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并把作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率連桿在工作中，除承受燃燒室燃?xì)猱a(chǎn)生的壓力外，還要承受縱向和橫向的慣性力。因此，連桿在一個復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下工作。它既受交變的拉壓應(yīng)力、又受彎曲應(yīng)力。連桿的主要損壞形式是疲勞斷裂和過量變形。通常疲勞斷裂的部位是在連桿上的三個高應(yīng)力區(qū)域。 二、柴油機(jī)連桿各工藝分析 1、加工工藝分析 連桿是柴油機(jī)的主要傳動構(gòu)件之一，其作用是把活塞和曲軸連接起來，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。因此，連桿的加工精度直接影響柴油機(jī)的性能。 反映連桿精度的參數(shù)主要有五個：（1）.連桿大端中心面和小端中心面相對于連桿身中心面的對稱（2）.連桿大小頭孔中心距尺寸精度（3）.連桿大小頭孔平行度;（4）.連桿大小頭孔的 尺寸精度、形狀精度;（5）.連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。 1.1加工工藝路線： 原加工工序。毛坯鍛造——粗磨斷面——鉆小頭孔——鉆大頭孔——車大頭外圓——粗鏜小頭孔——粗鏜大頭孔——半精鏜小頭孔——半精鏜大頭孔——鐵切連桿大頭分開面─—粗銑連桿蓋接合面─—鉆擴(kuò)鉸螺栓孔─—精銑接合面─—精磨端而─—壓人銅套─—精鏜大頭孔─—精鏜銅套孔─—磨大頭孔─—大頭銑矮。 改進(jìn)后加工工序。毛坯鍛造─—粗銑兩端而─—鉆大小頭孔─—次銑兩端而─—粗磨兩端而─—粗鏜大小頭孔─—車大頭外圓─—半精鏜大小頭孔─—銑連桿大頭分開而─—粗銑連桿蓋接合而─—鉆擴(kuò)鉸螺栓孔─—精銑接合面─—精磨兩端面——壓入套筒——精鏜大頭孔、銅套孔——滾壓銅套孔——衍磨大頭孔——大頭銑矮。 1.2加工工藝分析 提高了連桿兩孔中心距尺寸精度。工藝改進(jìn)前，大頭孔與小頭孔的鉆、粗鏜以及精鏜均分開為兩道工序、兩次裝夾，故兩孔中心距尺寸公差分布范圍較大；工藝改進(jìn)后，一次裝夾鉆或鏜兩孔，能夠?qū)⑦B桿兩孔中心距的尺寸誤差控制在很小的范圍內(nèi)，車大頭外圓位于粗鏜大小孔后，更有利于后續(xù)工序回旋自由度限制的一致性與穩(wěn)定性。 保證了兩孔的平行度。改進(jìn)前由于孔的加工余量大，內(nèi)應(yīng)力變形大，因此改進(jìn)后的工藝，先鉆兩孔，后粗磨端面。避免了連桿在鉆孔工序時，其孔端面平面度、平行度被破壞。改進(jìn)前的連桿加工工藝，磨削兩端均直接將工件置于轉(zhuǎn)盤磨床的磁力吸盤上。這樣，在加工第一面時，有一下因素影響精度：一方面由于連桿剛性不足，若定位面存在彎曲度，直接置于磁力吸盤上；雖吸平，但加工后彈性恢復(fù)，導(dǎo)致已加工的第一面不平；另一面，整個定位面不平整，定位不穩(wěn)定。改進(jìn)后的加工方案，采用磨第一面時，工件置于夾具上，定位面采用三點(diǎn)定位（保證了定位的穩(wěn)定性）。而夾具置于磁力吸盤上，磁力吸盤對工件不起加緊作用。磨第二面時，因第一面已磨完，表面平整光潔，故可直接置于磁力吸盤上。改進(jìn)后的加工工藝，以連桿整個端面而定位，同時鏜兩孔，保證連桿兩孔的平行度。提高了大小頭孔精度。改后，連桿小頭銅套孔在精鏜后進(jìn)行滾壓加工，有利于提高潔度、尺寸精度，并能產(chǎn)生有利的殘余壓應(yīng)力；而大頭孔采用衍磨加工，衍磨頭與機(jī)床主軸浮動連接，有利于減少主軸回轉(zhuǎn)中心與被加工孔的同軸度誤差的影響。 2、發(fā)動機(jī)連桿的粉末鍛造 主要介紹粉末鍛造工藝的技術(shù)特點(diǎn)、制造工藝流程、主要制造工藝參數(shù)、主要生產(chǎn)工序及工藝參數(shù)等；國外采用連桿脹斷工藝的公司有哪些 1、 特點(diǎn) 粉末冶金燒結(jié)件作鍛造毛坯可一次鍛造成形，無飛邊，節(jié)省加工工時和設(shè)備。具有粉末冶金和機(jī)械精鍛的優(yōu)點(diǎn)。粉末鍛造可實現(xiàn)燒結(jié)材料的高密度化，是材料具有高強(qiáng)度和無明顯各向異性。a.避免不必要的機(jī)械加工，如模鍛連桿早熱處理前需要經(jīng)過幾到機(jī)加工，而粉鍛連桿僅需一道機(jī)加工。b.質(zhì)量偏差小，模鍛3%-5%，粉鍛連桿僅0.5%。c.疲勞輕度高d.零件致密、輕量，密度≥7.8g/cm3,形狀及尺寸經(jīng)一次性鍛造即可達(dá)到最終產(chǎn)品要求。e.節(jié)約能源50%，節(jié)約材料40%，有利于環(huán)境保護(hù)。 2、 制造工藝流程 預(yù)合金鋼粉→配料機(jī)混料→ 壓制成預(yù)制坯→ 燒結(jié)成鍛坯→ 快速送入預(yù)熱的鍛?！?致密化閉模鍛造→ 鍛件脫模→ 在可控氣氛中冷至室溫→ 熱處理→ 噴丸強(qiáng)化 3、 原料參數(shù) 德國寶馬生產(chǎn)V8發(fā)動機(jī)連桿所用預(yù)合金鋼粉成分為w(Mn)=0.3%～0.4%、w(Cr)=0.1%%～0.25%、w(Ni)=0.2%%～0.3%、w(Mo)=0.25%～0.35、w(C)=0.6%,其余為Fe. 4、 主要工藝參數(shù) 4.1、配料及混料，經(jīng)配料計算和準(zhǔn)確稱取粉重后置于混料機(jī)混合20—30分鐘至分布均勻； 4.2、壓制預(yù)制坯，要對預(yù)制坯的設(shè)計應(yīng)合理，對其密度、質(zhì)量、質(zhì)量變化和尺寸要求精確控制，避免過負(fù)荷損壞模具； 4.3、燒結(jié)預(yù)制坯，在通有還原保護(hù)氣體的專用燒結(jié)爐中進(jìn)行，燒結(jié)溫度1120—1130℃，至完全合金化，后移至無氧化性氣體的溫飽爐中于1000℃左右保溫； 4.4、鍛造有兩種，利用燒結(jié)體預(yù)熱保溫至鍛造溫度時立即進(jìn)行鍛造，以節(jié)省能源。二是在燒結(jié)體冷卻至室溫后，經(jīng)高頻或真空加熱進(jìn)行鍛造，其消耗能源較大。燒結(jié)體在1000℃時，迅速送入預(yù)熱至300℃的鍛模中進(jìn)行致密化封閉鍛造，可將80%理論密度的燒結(jié)體至100%理論密度。燒結(jié)坯在出爐時應(yīng)盡量縮短停留時間，立即送入鍛造工序，若鍛造溫度過低，在連桿表層殘留微孔隙增多，使連桿密度下降；若停留時間過長連桿內(nèi)部易被氧化，均會導(dǎo)致連桿沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度下降。 在熱處理時在惰性氣體（如氬等）中加熱至淬火溫度870℃時，立即在油中淬火，后進(jìn)行570℃回火。 3、連桿大頭脹斷工藝 隨著汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展,發(fā)動機(jī)里脹斷連桿的使用越來越多。脹斷連桿是一種裂斷加工工藝,精加工成本低(節(jié)省加工費(fèi)約35%),生產(chǎn)效率高,由于脹斷后蓋和體又原配在一起,實現(xiàn)了蓋和體的無縫連接,提高了發(fā)動機(jī)的性能,因此,越來越受到汽車發(fā)動機(jī)生產(chǎn)廠家的重視 1、 脹斷工藝概念 對連桿大頭孔的斷裂線處預(yù)先加工出兩條V型應(yīng)力集中槽或在毛坯加工時就做出溝槽，然后對其側(cè)面施加徑向力，使其在槽處出現(xiàn)裂縫，在徑向力的繼續(xù)作用之下，裂縫繼續(xù)擴(kuò)散，最終達(dá)到連桿蓋從連桿體上分離下來。 據(jù)德國Krebsoege公司研究結(jié)果，燒結(jié)粉末金屬連桿的可脹斷性較好，鑄鐵連桿材料最宜使用GTS65-70，鍛鋼連桿材料是70號鋼，但70號鋼鍛造連桿在脹斷時如何保證不帶塑性變形的脆性斷裂以及其切削加工是該工藝的難點(diǎn)。 2、 脹斷工藝的優(yōu)點(diǎn) 2.1、簡化了連桿設(shè)計要求，采用連桿脹斷工藝后，連桿與連桿蓋的分離面是最完全的嚙合，所以其無需再進(jìn)行機(jī)加工，省略了分離面的磨削加工；連桿體與連桿蓋裝配時無需額外的精確定位，如螺栓孔定位（或定位環(huán)孔），只需螺栓拉緊即可，這樣省去了螺栓孔的精加工（鉸或鏜）。 2.2、改善了連桿總成的大頭孔變形，為采用前分離面以及螺栓孔加工誤差以0.01mm單位來計算；而采用脹斷工藝之后其誤差是以0.001mm單位來計算的.德國Alfing公司3的Volker Ohrnberger和Michael Haehnel兩位工程師的研究確定：在粗加工后連桿大頭孔不圓都約在12μm左右，在脹斷后約在40μm左右，其變形量約為28μm。又據(jù)美國Gidding & Lewis Co.的研究：測試50個零件的分析結(jié)果，；連桿大頭孔的平均直徑在脹斷前與后的平均變形僅為23μm。 2.3、減少了連桿生產(chǎn)的設(shè)備、生產(chǎn)面積以及制造費(fèi)用，省掉連桿蓋與連桿分離面的磨削加工和螺栓孔經(jīng)加工的設(shè)備投資和這些機(jī)床占地面積以及制造費(fèi)用，在傳統(tǒng)工藝中切斷后的連桿蓋需要單獨(dú)自動運(yùn)輸裝配，而采用脹斷工藝后可立即裝配。 3、 熱擴(kuò)散涂層可提高工具的使用壽命 熱擴(kuò)散工藝可顯著硬化材料表面，其硬化層厚度為0.02-0.2mm，該層十分緊密地與基體結(jié)成一體，可顯著地延長工具的使用壽命，如落料模、沖模、鍛模、拉伸模、冷鐓模、折彎模和沖頭模等。其處理是把零件浸入鹽浴里，加熱到899-1056℃，加熱1-8小時。 3、 總結(jié) 通過掌握有關(guān)機(jī)械制造工藝的基本理論知識，學(xué)會分析連桿機(jī)械加工過程中產(chǎn)生誤差的原因，對具體的工藝問題進(jìn)行分析，并能提出改進(jìn)質(zhì)量、提高效率、降低成本的工藝途徑。通過研究與分析得出以下結(jié)論： 1．選擇連桿的粗基準(zhǔn)時，要保證大小端孔及兩端面在后序加工余量的均勻性以及加工后這些部位對桿身的對稱度，在選擇工裝結(jié)構(gòu)方案時必須考慮。 2．連桿加工的精基準(zhǔn)要遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”和“基準(zhǔn)重合”的原則，一般將一側(cè)端面、小端孔和大端一側(cè)面作為大多數(shù)工序的定位精基準(zhǔn)。 3．在選擇連桿的定位基準(zhǔn)的同時，必須正確確定夾緊力的方向和著力點(diǎn)，注意防止連桿的夾緊變形和轉(zhuǎn)動，本著“點(diǎn)對點(diǎn)"原則，不允許在桿部夾緊。 4．連桿的各種表面加工方法的選擇，應(yīng)主要根據(jù)加工面的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)類型，從生產(chǎn)實踐出發(fā)，并參考有關(guān)各種表面加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度及表面粗糙度等資料來初步確定的。加工方法選定之后，就可進(jìn)一步確定該表面須經(jīng)過幾次加工才能最終達(dá)到要求。因為這些表面的加工精度和表面粗糙度要求較嚴(yán)，往往要經(jīng)過粗加工——半精加工——精加工——細(xì)加工等幾個階段。在安排機(jī)械加工工藝過程時，應(yīng)盡量將連桿上的這些重要表面的粗、精加工分開進(jìn)行。我們在選擇加工方法和確定工藝流程時可以將國內(nèi)外同行的經(jīng)驗與自身的特點(diǎn)結(jié)合起來加以綜合考慮。 5．脹斷工藝是連桿加工工藝的發(fā)展方向。由于一次性投資、產(chǎn)品開發(fā)、毛坯材料國產(chǎn)化等因素，目前在國內(nèi)大功率卡車連桿方面，脹斷工藝尚屬空白，但該項技術(shù)在歐美等國的應(yīng)用日趨廣泛。脹斷工藝不但縮短了連桿加工的工藝流程，同時可顯著提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。 參考文獻(xiàn) [01]王晶梅，連桿加工工藝 承德民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報 2002 [02]王仲、劉長吉、于云良，連桿機(jī)械加工工藝探討 內(nèi)燃機(jī) 1997 [03]顏懷祥，淺談連桿加工工藝中的一些新的技術(shù) 柴油機(jī)設(shè)計 2003 [04]崔洪，典型零件的沒計結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 內(nèi)燃機(jī) 2002 [05]李虹，型柴油機(jī)連桿總成機(jī)械加工工藝 汽車工藝與材料 2001 [06]李付軍，朱月玲．連桿類零件的加工夾具 機(jī)械工藝師 2001 [07]陳志亮，柴油機(jī)連桿加工工藝分析 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油孔處裂紋?？梢酝ㄟ^進(jìn)行連桿葉片在壓力條件下的各項實驗和數(shù)據(jù)分析研究,確定連桿裂縫形成的原因。 應(yīng)力測量試驗，它是使用一種特殊的夾具，在連接桿靜態(tài)時通過應(yīng)力測量進(jìn)行的測定。值得注意的是在測試過程中，當(dāng)連桿進(jìn)行平行于振蕩面連接板壓縮拉伸應(yīng)力時，垂直葉片的軸的應(yīng)力為最大值。（圖2）此時軸與加載表面的距離為10-20毫米之間，當(dāng)距離為50-60時，應(yīng)力迅速下降到幾乎為零。當(dāng)加載面接拉伸應(yīng)力接近減小到零時，改變其符號，計做壓縮應(yīng)力。 對應(yīng)變計進(jìn)行了測試，制定了工字梁凸緣，通過小頭端的閉合輪廓和壁厚（圖1中尺寸H）來確定是否對連桿葉片應(yīng)力有影響。這些試驗是在具有不同壁厚、切斷較小一端、切斷凸緣，并在平面標(biāo)準(zhǔn)連桿上進(jìn)行的。 該試驗表明，小頭端的壁厚和作用在其內(nèi)部的載荷以及性質(zhì)，對連接桿葉片的拉伸應(yīng)力（圖2和圖3）有顯著影響。凸緣的葉片部分和小頭端的封閉輪廓對于拉伸應(yīng)力幾乎沒有影響，并且可以在分析過程中忽略不計。這使得分析模型簡單了很多。 為了進(jìn)行針對性的分析，工字鋼被假定沿邊緣連接到一個半無限大的鋼板上（帶自由縱向邊緣）。這個系統(tǒng)經(jīng)受的張力、彎曲力（在較小的一端下部）和負(fù)載是通過縱向軸線對稱來施加的。 這是假設(shè)的鋼筋橫截面的主軸，是在一個平面上所進(jìn)行的。它被焊接到沿其軸線的連桿上。由于涉及自由縱向邊緣問題，要解決就要在一個更簡單的模型方程的無限系統(tǒng)形式下進(jìn)行了分析（圖4）。這個模型基于平面彈性理論有以下的邊界條件： （1） 滾針軸承插入到連桿小端。 圖1發(fā)動機(jī)連桿的初始設(shè)計（一）和現(xiàn)代化的設(shè)計（二）；1、加勁肋；2、裂縫；3、較低的圓角，凹陷區(qū)。 其中σx，σy，Τxy，u，v是壓力的偏轉(zhuǎn)參數(shù)，E，v是彈性模量和泊松系數(shù)單位是胡克，I，F(xiàn)和b2是一定區(qū)域面積的瞬間慣性，B的是所附連桿橫截面的厚度。 如果q（x）= q（-x），則作為應(yīng)力的函數(shù)，邊界值問題（1）就可以很容易地解決了。 推出 （2） 代入（2）彈性理論常用公式中 （3） 并采取A = B= C =0，我們得出 （4） 圖（2）表示直徑為56毫米的針（黑點(diǎn)）和直徑為3毫米的滾子（三角形）裝在連桿葉片時的局部應(yīng)力；1、標(biāo)準(zhǔn)的連接桿；2、連桿的小頭端切斷面；3、沒有刃部的凸緣連接桿；4、平面連桿（連續(xù)線是基于實驗數(shù)據(jù)、點(diǎn)線是根據(jù)分析數(shù)據(jù)）。 如果假定在板的邊緣分布平穩(wěn)增強(qiáng)的垂直法向力這，并且在間隔為 -a<=x<=α,就可以用傅里葉級數(shù)定義。 (5) （其中，Q為總的力的相應(yīng)的值），從邊界條件（1），我們得到 (6) 推出 得出 方程（4）和（6）確定的邊界值問題（1），它們是由沿鋼筋（連桿的小頭端）外部負(fù)載的不均勻分布造成的，對應(yīng)于均衡的附加應(yīng)力和變形負(fù)載Q（x）的公式中的組成部分。方程（5）Q/2b2l是傅里葉級數(shù)，得出均勻分布的壓應(yīng)力，O =-Q/ S和UO= vQx/ ES，V0= Q（LY）/ ES在連桿上。在這些方程中S為連接連桿的截面積，L是它的長度。 當(dāng)分析一個集中荷載情況下施加在點(diǎn)x= y = 0的時的情況，是要考慮值。因此，在方程（6）中有必要采取得2a =1L. 圖(3)為最大拉伸應(yīng)力和小頭端壁厚度h的關(guān)系。 圖(4)分析模型來確定設(shè)立在壓縮過程中的連桿葉片的應(yīng)力。 當(dāng)解決邊界值問題（1）可以看出，正常的應(yīng)力的σx≠0是沿鋼筋板的縱向邊緣存在（x=±l).如果假定這些應(yīng)力沒有任何變化，通過小尺寸2升“狹窄”材料傳送并且進(jìn)一步假設(shè)下列條件是有效的連桿刀片 （7） 其中的σx，σy，Τxy由方程確定的。式子（4）和（6），能夠近似解決邊界值問題。 應(yīng)力的理論分布σx，σy，Τxy在圖中的曲線體中現(xiàn)出來，（圖片5）。這些曲線推導(dǎo)解析為當(dāng)集中負(fù)荷q被施加到坐標(biāo)原點(diǎn)的情況下，與實驗數(shù)據(jù)會完全一致。正如所預(yù)期的，在這種情況下的最大應(yīng)力是沿直線x=0時。 上述程序是在明斯克-22M?電子數(shù)字計算機(jī)和專業(yè)計算機(jī)上進(jìn)行的。該結(jié)果是通過最小二進(jìn)制，以建立實際方程（見表1和圖6），用于計算最大局部應(yīng)力附近的小頭端的連桿葉片的應(yīng)力狀態(tài)，并且分析在特定的值：?xmax，σx（0，0），和σy（0，0）。從表1與應(yīng)變計數(shù)據(jù)的方程組的分析值的對比表明，在方程中的誤差不超過10％。 分析和實驗研究表明，沿油孔處裂紋的形成是由于連接桿中氣體在氣缸中壓縮形成拉伸應(yīng)力，這時油孔要作為一個集中器去應(yīng)對這樣大的壓力，因此，裂紋總是從鉆孔開始。從而拉伸應(yīng)力最大的區(qū)域裂縫的地方也是從這里開始的。相對于疲勞強(qiáng)度n，對于此區(qū)域的因素很大程度上取決于尺寸H：當(dāng)h = 4.6毫米，n = 1.05;當(dāng)h = 7毫米，n = 1.51 。由于尺寸h沒有在生產(chǎn)過程中適當(dāng)?shù)目刂?，它在范圍?nèi)變化（從4.6到7 ，參見圖3）時，并導(dǎo)致了隨機(jī)缺陷。為了減少拉伸應(yīng)力引起的疲勞裂紋，可以增加工字鋼截面的連接板的厚度，并在其下部控制小頭端的壁厚（保持尺寸h不小于6毫米）。這些步驟使擋板的安全系數(shù)與疲勞強(qiáng)度的n＞1.6。 對這些步驟的有效性進(jìn)行比較驗證，得出了連桿測試抗壓載荷作用下，這種類型的加載導(dǎo)致連桿拉伸應(yīng)力故障和使用壽命減小。 注：v是奧爾森系數(shù)；I，F(xiàn)是慣性和鋼筋截面面積矩（連接桿的小端）；T，F(xiàn)是無量綱的值，這些參數(shù)中S表示連接桿的橫截面面積；φp，k（參照圖6）。是負(fù)載分配系數(shù)（如果存在集中載荷，φp，k= 1）。 （圖5）表示在點(diǎn)x= y = 0的一個集中力Q加載的鋼筋板理論分布（V=0.3，I =0.2，F(xiàn) =3.6）；a、約束的側(cè)緣片；二、與板橫向自由邊緣。 為了保證壓縮負(fù)載的機(jī)械傳動，小頭端是由直徑為56毫米針的裝置加載。 循環(huán)參數(shù)（幅度 - 17.5萬噸，重負(fù)載 - 27.5噸）一般都是以這參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，原連桿連接的失敗，在不到10周期內(nèi)的故障期間，測試和實際服務(wù)的性質(zhì)是相同的。 （圖6）為的系數(shù)分布φp，k（見表1）為 測試是用三種常用的連桿和三個原型連桿來進(jìn)行的。第一組在0.24 *106 ，0.43* 106和0.6*106的周期中都失敗了，而第二組在5*106周期循環(huán)沒有發(fā)生故障，停止試驗。 在上述測試中連桿在接受系列生產(chǎn)和早期的缺陷修復(fù)的基礎(chǔ)上，所有缺陷完全消除了。 對于連桿大頭處連接板裂縫。在開發(fā)發(fā)動機(jī)缸體時，為了降低和穩(wěn)定油耗，要將連桿振蕩設(shè)置在所述氣缸體的插槽中。這就需在連桿大頭設(shè)計時，厚度和材料（不是原來的尺寸）都要保持相同的軸承剛度（參見圖1b）。 兩種設(shè)計的連桿通過比較來測試震動。應(yīng)用循環(huán)荷載的參考值和性質(zhì)的基礎(chǔ)上決定進(jìn)行大的兩端應(yīng)應(yīng)變片測量。 應(yīng)變儀測量結(jié)果表明，在壓縮過程中張力的實際體現(xiàn)是在連桿的縱向力變化上，體現(xiàn)在1120公斤/每平方厘米的初步設(shè)計連桿的應(yīng)力振幅（在中央）（參見圖1a ）和1250千克/每平方厘米的現(xiàn)代化設(shè)計中（參見圖1b ）。這些振幅參數(shù)相對于安全值（相對于疲勞強(qiáng)度）的4.3和3.85.的應(yīng)力分別偏低，當(dāng)然在連桿上有比較大的端部的條件下，應(yīng)力會產(chǎn)生很小的差別這是可能的，只有通過在相當(dāng)高的負(fù)載水平進(jìn)行測試，以確定其壽命的（如果有的話）差異（相比真正的循環(huán)）。因此，壽命試驗要在以下的負(fù)荷值中進(jìn)行：a、用于拉伸試驗（基數(shù)為10萬次）的載荷分別為Qtmax = 7.6噸，Qtmin = 1時噸；b、用于壓縮試驗（基座5萬次）的負(fù)載是Qtmax = 70噸，Qcmin= 4噸。這些值相當(dāng)于就連接桿的500％過載，成為最大負(fù)荷。 初步分析來估計這種重載的連桿和大端其他的各種因素產(chǎn)生的可能影響。在連接桿葉片的凸緣壓縮過程中應(yīng)變計測量在下端的焊縫處表現(xiàn)出增加了25-30％的壓力（圖1中位置3）。因此，大的壓縮載荷都可能導(dǎo)致疲勞裂紋。然而，在實際的服務(wù)中這樣的裂紋不會發(fā)展為應(yīng)力，它的數(shù)值在此區(qū)域不超過950千克/每平方厘米。 在所選擇的兩個相同基準(zhǔn)值的連桿設(shè)計壽命試驗中表明，有在端井沒有缺陷，因此，現(xiàn)代化的設(shè)計是為發(fā)動機(jī)的樣機(jī)所提供的。試驗后的在檢查其中一臺發(fā)動機(jī)時，發(fā)現(xiàn)在其大端連接板上存在疲勞裂紋。分析證明，這些裂縫是從裝配比較困難的連桿螺栓期間，鉗工對連接板雜散錘凹痕處開始的。 這一缺陷使得有必要開發(fā)一種設(shè)計，使它不會對表面損傷產(chǎn)生敏感性。一個合理的解決方案是，在凹陷區(qū)提供連桿葉片的表面氮化，從而消除裂紋的形成，避免降低連桿的整體額疲勞強(qiáng)度。 為了進(jìn)一步驗證這種可能性方案，又在兩個不同的連接桿上進(jìn)行了壽命試驗。第一階段測試了在沒有氮化和有氮化的連接桿中，看在這過程中是否能夠避免在連接桿葉片下產(chǎn)生裂紋。在拉伸和壓縮（四個樣品負(fù)載類型相同）循環(huán)測試中表明，氮化設(shè)計是令人滿意的。 試驗的第二階段是確定滲氮對凹痕敏感性有無影響。試驗進(jìn)行了氮化連桿和無氮化連桿在連接凹痕處打擊。將連桿的拉力增大，這樣就會導(dǎo)致的凹陷區(qū)的拉伸應(yīng)力增大。在這兩種方式都會使連桿在凹陷區(qū)形成裂紋。然而，氮化的連桿會在1.5*106內(nèi)循環(huán)，而沒有氮化的連桿失敗后，它的周期是2*106-8*106。 基于以上測試，證明被氮化過的連桿，裂縫不會在凹陷區(qū)出現(xiàn)，能夠進(jìn)行批量生產(chǎn)和長期使用。 寧波大紅鷹學(xué)院 機(jī)械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 A3 產(chǎn)品名稱 柴油機(jī)連桿 零件名稱 連桿 共2頁 第1頁 材料牌號 45 毛坯種類 鍛件 毛坯外形尺寸 299*115*48 每毛坯件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 車間 工段 設(shè)備 工藝裝備 工時 準(zhǔn)終 單件 1 鍛造 鍛造成型 鍛造 鍛造機(jī) 鍛造機(jī) 2 銑 粗銑第一端面 金工 立式銑床 電磁加緊 3 銑 粗銑第二端面 金工 立式銑床 電磁夾緊 4 鉗 磁力探傷及去磁 金工 熒光磁粉探傷機(jī) 10 10 5 鉗 粗、半精鏜大、小頭孔 金工 立式鉆床 專用夾具 6 磨 粗磨搭子面工藝凸臺 金工 單軸立式磨床 專用夾具 7 锪 锪螺釘座面、倒角 金工 立式鉆床 專用夾具 8 鉗 槍鉆、擴(kuò)、鉸螺釘光孔并攻絲 金工 立式鉆床 專用夾具 9 鉗 去毛刺、清洗 金工 高壓噴淋清洗機(jī) 10 鉗 激光開槽、作標(biāo)記 金工 激光器 專用夾具 11 脹斷 脹斷 金工 壓力機(jī) 專用夾具 描 圖 12 銑結(jié)合面 銑結(jié)合面 金工 立式銑床 專用夾具 描 校 13 銑 銑卡瓦槽 金工 鍵槽銑床 專用夾具 底圖號 14 鉗 連桿體、蓋裝配 金工 螺栓擰緊機(jī) 裝訂號 15 鉗 壓襯套 金工 液壓機(jī) 設(shè)計(日期) 審核(日期) 標(biāo)準(zhǔn)化(日期) 會簽(日期) 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 寧波大紅鷹學(xué)院 機(jī)械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 A3 產(chǎn)品名稱 柴油機(jī)連桿 零件名稱 連桿 共2頁 第2頁 材料牌號 45 毛坯種類 鍛件 毛坯外形尺寸 299*115*48 每毛坯件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 車間 工段 設(shè)備 工藝裝備 工時 準(zhǔn)終 單件 16 鉆 鉆油孔 金工 立式鉆床 專用夾具 17 磨 精磨第一端面 金工 單軸立式磨床 電磁加緊 18 磨 精磨第二端面 金工 單軸立式磨床 電磁夾緊 19 鏜 精鏜大、小頭孔 金工 臥式鏜床 專用夾具 20 珩 珩磨大頭孔 金工 立式珩磨機(jī)床 專用夾具 描 圖 21 銑 小頭銑落差 金工 雙面銑床 專用夾具 22 鉗 大、小頭倒角、去毛刺 立式鉆床 立式鉆床、滾動毛刷 描 校 23 鉗 稱重、去重 24 鉗 清洗 高壓噴淋清洗機(jī) 高壓噴淋清洗機(jī) 底圖號 25 檢 終檢 裝訂號 設(shè)計(日期) 審核(日期) 標(biāo)準(zhǔn)化(日期) 會簽(日期) 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 寧波大紅鷹學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 所在學(xué)院 機(jī)電學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班級 09-4班 學(xué)生姓名 陳晨 學(xué)號 091280404 指導(dǎo)教師 賈建軍 題 目 柴油機(jī)連桿機(jī)械加工工藝及工裝設(shè)計 一、畢業(yè)設(shè)計（論文）工作內(nèi)容與基本要求： 主要完成繪制柴油機(jī)連桿零件圖、毛坯圖；進(jìn)行全面工藝分析；確定工藝路線、制訂工藝卡和工序卡；進(jìn)行指定工序的夾具設(shè)計，繪制夾具裝配圖及零件圖；撰寫設(shè)計說明書一份。 1、畢業(yè)設(shè)計的原始數(shù)據(jù)： 1）柴油機(jī)連桿零件圖 2）生產(chǎn)綱領(lǐng)：中批生產(chǎn) 2、總體設(shè)計要求 1)工藝編制正確，合理。 2)工藝裝備設(shè)計方案正確，結(jié)構(gòu)合理，符合生產(chǎn)實際，能滿足產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)需要。 3、技術(shù)要點(diǎn) 1）復(fù)習(xí)機(jī)制工藝及夾具知識。 2）消化圖紙資料，確定零件加工工藝方案。 3）確定零件的定位方法及夾緊方式。 4）確定柴油機(jī)連桿機(jī)加工工藝過程，正確選擇各個工序所需的機(jī)床。 5）設(shè)計柴油機(jī)連桿機(jī)加工專用夾具并考慮其在加工過程中的應(yīng)用。 4、工作內(nèi)容 1）進(jìn)行課題調(diào)研，消化課題設(shè)計所需的理論知識。 2）查閱相關(guān)資料，完成開題、外文資料翻譯、文獻(xiàn)綜述。 3）進(jìn)行理論分析，完成加工工藝過程的方案設(shè)計。 4）根據(jù)加工工藝過程的方案，進(jìn)行加工機(jī)床及刀具的選擇。 5）進(jìn)行加工專用夾具的設(shè)計、計算和分析。 6）撰寫畢業(yè)設(shè)計計算說明書，進(jìn)行畢業(yè)答辯。 5、最終成果 1）柴油機(jī)連桿機(jī)加工工藝規(guī)程。 2）專用夾具設(shè)計結(jié)構(gòu)裝配圖。 3）專用夾具零件圖。 4）畢業(yè)設(shè)計計算說明書。 6、參考文獻(xiàn) [1]李益民，機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1992，12 [2]孫麗媛，機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導(dǎo)[M]北京：冶金工業(yè)出版社2002,12 [3]李洪，機(jī)械加工工藝手冊[M]北京：北京出版社 1990，12 [4]鄧文英，金屬工藝學(xué)[M]北京：高等教育出版社 2000 [5]馬旭東，實用機(jī)械加工手冊[M]北京：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 2002,2 [6]樂兌謙，金屬切削刀具[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1992,12 [7]楊黎明，機(jī)械設(shè)計簡明手冊[M]北京：國防工業(yè) 2008,1 [8]陶濟(jì)賢，機(jī)床夾具設(shè)計[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1986,4 [9]彭林中，簡明金屬機(jī)械加工工藝手冊[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2012,2 二、畢業(yè)論文進(jìn)度計劃 序號 各階段工作內(nèi)容 起訖日期 備注 1 查閱資料，撰寫文獻(xiàn)綜述，外文資料翻譯； 2013.9.10-2013.11.30 2 開題報告撰寫、修改，完成開題。 2013.12.1-2014.1.15 3 理論分析，工藝方案可行性評價，方案確定； 2014.1.16-2014.131 4 工藝流程設(shè)計，工藝文件編制，工裝設(shè)計，工裝使用說明書撰寫； 2014.2.1-2014.3.15 5 編寫畢業(yè)設(shè)計計算說明書，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 2014.3.16-2014.4.30 三、專業(yè)（教研室）審批意見： 審批人（簽字）： 工作任務(wù)與工作量要求：原則上查閱文獻(xiàn)資料不少于12篇，其中外文資料不少于2篇；文獻(xiàn)綜述不少于3000字；文獻(xiàn)翻譯不少于2000字；畢業(yè)設(shè)計說明書或論文1篇不少于10000字。 提交相關(guān)圖紙、實驗報告、調(diào)研報告、譯文等其它形式的成果。畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范及有關(guān)要求，請查閱《寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范》。 備注：學(xué)生一人一題，指導(dǎo)教師對每一名學(xué)生下達(dá)一份《畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書》。