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湖 南 科 技 大 學(xué)
英文文獻(xiàn)翻譯
學(xué) 生 姓 名： 楊力立
學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院
專業(yè)及班級(jí)： 11級(jí)機(jī)設(shè)三班
學(xué) 號(hào)： 1103010314
指 導(dǎo) 教 師： 李鵬南
2015 年 5 月 30 日
水平定向鉆機(jī)孔底鉆具的研究與應(yīng)用
1. 孔底鉆具的組成與功能
1.1導(dǎo)向孔施工鉆具組成：鉆桿、發(fā)射器容納管和導(dǎo)向鉆頭。
導(dǎo)向孔施工鉆具具有鉆孔、變向、通磁和輸送鉆液的功能。通過人機(jī)協(xié)調(diào)控制，嚴(yán)格按已設(shè)計(jì)的軌跡完成導(dǎo)向孔施工。鉆孔施工是以高壓鉆液射流和鉆頭板切削共同完成的；鉆頭板以及安裝板上的鉆牙，在鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)起輔助的切削作用，在鉆桿推進(jìn)時(shí)起變向作用；發(fā)射器容納管用來放置發(fā)射器，在容納管上開有通磁槽，并用非金屬材料密封以防止高壓鉆液進(jìn)入，發(fā)射器發(fā)射的電磁波經(jīng)通磁槽向外發(fā)射。鉆桿和鉆頭內(nèi)部應(yīng)提供足夠大的通道以滿足對(duì)鉆液流量的需求。
1.2擴(kuò)孔施工鉆具組成：鉆桿、回?cái)U(kuò)頭、旋轉(zhuǎn)接頭和回拉鉆桿。
當(dāng)導(dǎo)向孔鉆進(jìn)完成后，卸下導(dǎo)向鉆頭、發(fā)射器容納管，接上反向擴(kuò)孔鉆頭和旋轉(zhuǎn)接頭，然后在旋轉(zhuǎn)接頭后接上回拉鉆桿，進(jìn)行回拉擴(kuò)孔鉆進(jìn)。對(duì)直徑較大的孔，可進(jìn)行多次擴(kuò)孔鉆進(jìn)，使鉆孔直徑逐漸擴(kuò)大至尺寸要求。
1.3回拉鋪管施工
鉆具組成：回拉鉆桿、回?cái)U(kuò)頭、旋轉(zhuǎn)接頭和拉管頭。
當(dāng)擴(kuò)孔鉆進(jìn)完成后，在回拉鉆桿后接上回?cái)U(kuò)頭和旋轉(zhuǎn)接頭，在旋轉(zhuǎn)接頭后接上拉管頭和待鋪設(shè)的管線進(jìn)行反擴(kuò)鋪管。
2. 主要鉆具的研究與應(yīng)用
2.1鉆桿
鉆桿的質(zhì)量是施工成功的關(guān)鍵，施工中鉆桿的損壞將導(dǎo)致與鉆桿連接的孔底鉆具的丟失，無論是回?cái)U(kuò)頭還是價(jià)格昂貴的泥漿馬達(dá)、管線等。由于鉆桿對(duì)ＨＤＤ施工技術(shù)的成功起著基礎(chǔ)性的作用，所以近年來，鉆桿制造商們不斷采用先進(jìn)技術(shù)致力于改進(jìn)鉆桿的結(jié)構(gòu)，提高其性能和質(zhì)量。
目前，ＨＤＤ鉆桿主要分為整體式和焊接式兩種結(jié)構(gòu)形式。
摩擦焊接式鉆桿實(shí)現(xiàn)了鉆桿最佳結(jié)構(gòu)組合，這就意味著為滿足不同需要的、不同性能的材料能夠被用來做鉆桿的不同部位。磨擦焊接鉆桿具有很高的機(jī)械性能、耐磨性能，而且重量輕、柔韌性好，可方便地實(shí)現(xiàn)不同形式的螺紋接頭與不同規(guī)格的鋼管的焊接組合。
摩檫焊接式鉆桿的技術(shù)關(guān)鍵是焊接質(zhì)量，如果焊接及熱處理過程控制得當(dāng)，摩擦焊接的連接強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到甚至高于母材本身強(qiáng)度。
為了保證焊接質(zhì)量，國(guó)外制造商用于制造摩擦焊接鉆桿的設(shè)備均采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄技術(shù)。通過監(jiān)控系統(tǒng)確保每根鉆桿所有焊接重要參數(shù)均按照預(yù)先給定的數(shù)值執(zhí)行。也就是說，一批鉆桿中的任何一根鉆桿，均控制在嚴(yán)格的公差范圍內(nèi)，由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)確保其焊接性能的一致性。而且通過單根鉆桿試驗(yàn)測(cè)試，能夠提供一批鉆桿中的每根鉆桿的完整的、可靠的性能數(shù)據(jù)。
焊后整體電磁感應(yīng)熱處理，是整個(gè)處理過程的重要階段。近年來通過科研部門不斷研究與試驗(yàn)，目前能夠使得焊接后焊縫的機(jī)械性能達(dá)到甚至超過母材本身性能，包括耐久性能、焊接安全方面等。
為了提高螺紋表面硬度，防止螺紋本身產(chǎn)生任何可能的咬合，加工后的螺紋接頭的表面，特別是螺紋部分都要進(jìn)行滲氮處理。
用于制造鉆桿的鋼管采用高等級(jí)無縫鋼管，且經(jīng)過淬火和回火處理。
摩擦式焊接鉆桿另一好處是，可以對(duì)鉆桿內(nèi)部鉆液通道進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中螺紋接頭內(nèi)孔通道的設(shè)計(jì)充分考慮了盡量減少液體通過時(shí)的液壓損失，特別是減少螺紋連接頭部分造成的損失，能大大提高鉆液系統(tǒng)的工作效率。
在螺紋接頭設(shè)計(jì)上采用了切去頂端的、園錐型的螺紋設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)既能增加連接強(qiáng)度，又能在不用附加墊圈的幫助下起到很好的密封作用。
實(shí)踐表明，要使用更強(qiáng)有力的孔底鉆具和鉆進(jìn)設(shè)備，獲得最大的鉆孔直徑和最小的曲率半徑，就需要特殊設(shè)計(jì)的高品質(zhì)的鉆桿以滿足施工要求。
2.2導(dǎo)向鉆進(jìn)鉆具組合
（１）通用型
組成：通用探測(cè)裝置容納器、變向鉆頭體和板式切削刀具。
通常用于中軟土壤和回填土層施工，可更換硬地型鉆頭牙齒，用于硬地層的施工，包括硬土、巖土、礫石和軟巖層。
（２）硬地層型
組成：通用探測(cè)裝置容納器、帶彎曲式噴射管和
（ａ）可分開的噴射頭，適用于在軟土層可控噴射施工；
（ｂ）巖石鉆頭，適用于混合層鉆進(jìn)，在堅(jiān)硬的部分允許巖石鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。
（３）軟巖層型
? 組成：通用探測(cè)裝置容納器、錘體、錘頭
適用于在硬地面和軟巖層中進(jìn)行高穿透鉆進(jìn)和轉(zhuǎn)向
（４）巖石型
組成：通用的探測(cè)裝置容納器、轉(zhuǎn)換接頭、泥漿馬達(dá)、巖石鉆頭
適用于巖石層鉆進(jìn)施工
2.3回?cái)U(kuò)鉆進(jìn)用鉆具
（１）帶長(zhǎng)槽的回?cái)U(kuò)頭
特點(diǎn)：３０度錐體形狀，有利于高效率的切削和擠壓土壤；可獲得多種螺紋和背端連接形式；向前和向后噴射鉆液的噴嘴為可換式；ＴＣ巖石牙齒；凹槽體用來高效率排除鉆屑；標(biāo)準(zhǔn)尺寸８＂（２００ｍｍ）一２０＂（５００ｍｍ）
適用于普遍的工程條件，在中密度粘土、礫泥粘土和含巖土壤（礫石、鵝卵石等）中施工，兼有飛旋刀式切割器和錐形擠擴(kuò)器的復(fù)合功能，具有很高的施工效率。
安裝ＴＣ巖石切削牙齒，可提高切削作用。普遍適用于中等硬度土層，特別適合在硬土和巖石土層中施工。
（２）飛旋刀式回?cái)U(kuò)器
特點(diǎn)：開放式鉆體，３０度錐型切削臂，與擠壓式相比具有極好的排屑和混合的作用。是一種獨(dú)特地萬能回?cái)U(kuò)器，在沙地、軟土層、粘土層和混凝料中施工具有極好的性能，可有效的使泥漿與土壤混合成流動(dòng)的混合物，具有理想的排屑和強(qiáng)大的混合作用。標(biāo)準(zhǔn)尺寸８＂（２００ｍｍ）一２０＂（５００ｍｍ）。
（３）旋桶式回?cái)U(kuò)器
特點(diǎn)：適合于中大型鉆機(jī)；開放式鉆體，三臂式設(shè)計(jì)，具有高效率的切削和排屑能力?？筛鼡Q巖石切削牙齒，可更換的向前和向后噴嘴，標(biāo)準(zhǔn)尺寸１２＂（３００ｍｍ），焊接符合ＡＰＩ工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)５Ｃ６。
一般用于，破碎黏土型土壤優(yōu)于擠壓式，這種飛刀具有卓越的切削和排屑特性，常常與桶式回?cái)U(kuò)器一起使用。
（４）桶式回?cái)U(kuò)器
特點(diǎn)：適合于中大型鉆機(jī)。３０度前后錐體；可更換的巖石切削牙齒；前后端均帶有可更換的噴嘴；標(biāo)準(zhǔn)尺寸１２＂（３００ｍｍ）。桶式回?cái)U(kuò)器在黏土、礫泥、混凝料和巖土中施工具有極好的切削和擠壓性能，主要用于擠壓土壤（軟黏土、泥炭土），在土壤中擠擴(kuò)出洞孔并保持.
Horizontal Directional Drill Hole Drill end of the study and application
1. of a drill hole end of a composition and function.
1.1 Construction of drill hole orientation : drill pipe, a launcher tube and a guide to accommodate bit.
Construction of drill hole orientation with drilling, to change, through magnetic and drilling fluid delivery functions. Coordinated by computer control, in strict accordance with the design of the track has been completed oriented hole. Drilling is drilling high pressure liquid jet cutting board and bit accomplished; Bits board and the installation of boards of drilling teeth. Rotary drilling bit at the time supporting Cutting role in promoting the drill pipe at changes to the role; transmitters placed to accommodate tube launcher, to accommodate the opening of a Magnetic planters, Non-metallic materials and sealed to prevent the entry of high pressure drilling fluid, launch vehicles by the electromagnetic field Magnetic tank fired. Internal drill pipe and drill should provide sufficient access to meet the drilling fluid flow needs.
1.2 the construction of bore hole : drill pipe, the first to expand, the rotary joint drill pipe and back to Rafah. When the guide hole drilling is completed, unloaded oriented bit, to accommodate tube launchers and connect with reverse bore bit and rotary joint, Then after the rotary joint drill pipe connected to Rafah, to Reamer drilling. The large diameter holes, a number of bore drilling, hole diameter gradually expanded to the size requirement.
1.3 back to Rafah Pipeline Construction hole : drill pipe to Rafah, to expand first, rotating joints and pipe-drawing tools. When the bore drilling is completed, the drill pipe to Rafah after expanding access to the first and rotary joint, After the rotary connector connected pipe-drawing tools and the laying of pipelines to be anti-expansion Pipeline.
2. the main drill a research and application,
2.1 the drill pipe drilling pipe construction quality is the key to success. Construction of the pipe and caused damage to the drill pipe connecting the end of drill hole of the lost, whether to expand or expensive first mud motors, and pipelines. As the drill pipe construction of HDD technology to the success of a basic role, in recent years, drill pipe manufacturers have continued to adopt advanced technology to improve the structure of the pipe to improve its performance and quality. Currently, the main HDD drill pipe into the overall style and welded two structural forms. Friction welding type of drill pipe drilling pipe achieve the best combination of structure, which means that in order to meet different needs. Performance of different materials can be used in different parts of the pipe. Friction welding drill pipe with high mechanical properties, wear resistance, light weight, good flexibility, a convenient way to different forms of threaded joints with different specifications of the pipe welding portfolio. Mount Sassafras drill pipe-welding technology is the key to the quality of welding, welding and heat treatment process control properly, Friction welding connection strength should reach even higher than the base material itself intensity. To ensure the quality of welding. foreign manufacturers for the manufacture of drill pipe friction welding equipment has been used advanced computer control and data recording technology. Through the monitoring system to ensure that every root of all drill pipe welding parameters in accordance with prior to the numerical implementation. In other words, a group of drill pipe in any one drill pipe, are strictly controlled in the context of tolerance, by the computer monitoring system to ensure that the welding performance consistency. And drill pipe through a single test, a number of drill pipe to provide each of the roots of the pipe complete, reliable performance data. After welding overall electromagnetic induction heat treatment, the whole process is an important stage. In recent years, considerable research through research and testing, now be able to make a welded seam mechanical properties to meet or surpass the performance of the base material itself, including durability, welding safety aspects. In order to improve the surface hardness thread, thread itself to prevent any possible occlusion, the post-processing on the surface of the nipple. Thread particular part should be carried out nitriding treatment. Drill pipe used in the manufacture of steel pipes used high-grade seamless steel tubes, and after quenching and tempering. Friction welding drill pipe Another advantage is being able to drill pipe internal drilling fluid channel design. Within which the nipple holes in the design of the Corridor full consideration to minimize the liquid through the hydraulic losses Special connecting thread is the first reduction of the loss, will greatly enhance the drilling fluid system efficiency. Threaded joints in the design using the top of the basket, the landscape of conical threaded design that can connect to increase strength, can in no additional washers with the help of the enclosed play a very good role. Practice shows that the use of more powerful drill holes and underground drilling equipment, maximum hole diameter and the smallest curvature radius, on the special needs of high-quality design of the drill pipe to meet the construction requirements.
2.2 guided boring BHA
(1) Universal : Universal Detection device for capacity, Variable bit to the plate-and cutting tools. It is normally used in soft soil and backfill soil construction, replacement of hard-bit teeth, hard formation for the construction, including the hard soil, rock, gravel and soft rock.
(2) Rigid-formation comprising : Definitive detection devices installed capacity, belt-injection tube bending and (a) separate from the spray head, apply to soft soil controllable jet construction; (b) rock drill, as applied to drilling mixed layer, In hard rock section allows rotary drilling bits.
(3) soft-rock composition : Definitive detection devices installed capacity, hammer, Hammerhead applicable to the hard ground and soft rock drilling high penetration and to
(4) Rock : Definitive detection devices to accommodate devices, change the connector, mud motors, bits of rock to rock Drilling
2.3 used to expand drilling hole
(1) with long shafts to extend the first features : 30 degrees cone shape, conducive to efficient cutting and squeezing soil; access to a variety of back end and threaded connection forms; forward and backward drilling fluid spray nozzle of the can for TC-rock teeth; Groove can be used to efficiently remove cuttings; Dimensions 8 "(200mm) a 20" (500mm) applicable to the general condition of the project, in the density of clay, gravel and mud-rock clay soil (gravel, cobble, etc.) construction, both warm-cutting with a knife and squeezed Cone for the composite function with high efficiency of the construction. Installation TC rock cutting teeth, can improve cutting. Generally applied to medium hardness of the soil, and are particularly suited to the hard rock and soil layer construction.
(2) mid-knife to expand on features : open drilling body 30 degrees conical cutting arm, In comparison with the extrusion is excellent BTA and mixed role. Is a unique way to expand is omnipotent, in the sand, soft soil, clay and concrete compound layer construction with excellent performance, to be effective so that the soil mixed with the mud flow into the mixture has the ideal BTA and powerful mixing. Dimensions 8 "(200mm) a 20" (500mm).
(3) spin-barrel-back expansion device features : suitable for medium and large drilling rig; open drilling body, three-arm design. with high efficiency and the cutting ability of BTA. Replacement rock cutting teeth can be replaced by the forward and backward nozzle, the standard size of 12 "(300mm). Welding with industry standard API 5C6. generally used, broken clay soil superior extrusion type, This trace was excellent cutting properties and BTA, often with a barrel-to expand the use of devices together.
(4) barrel-type device to expand features : suitable for medium and large rigs. 30 degrees around the cone; Replacement rock cutting teeth; both before and after the end can be replaced with the nozzle; standard size 12 "(300mm). Barrel - type device to expand in clay, gravel soil, aggregates and construction with the rock cutting and excellent properties, used mainly for extrusion soil (soft clay, peat), in soil squeezed out holes and maintain.
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湖南科技大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
學(xué) 生 姓 名： 楊力立
學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院
專業(yè)及班級(jí)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化三班
學(xué) 號(hào)： 1103010314
指導(dǎo)教師： 李鵬南
2015年 03月 26日
4
湖南科技大學(xué)2015屆畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
題 目
柴油機(jī)連桿加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
作者姓名
楊力立
學(xué)號(hào)
1103010314
所學(xué)專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
1.研究的意義，同類研究工作國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題
a.設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)意義：
由于現(xiàn)代技術(shù)的迅速發(fā)展，大部分企業(yè)需要的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的精度要求大大的提高，而夾具在之中起了決定性的作用，為解決上述柴油機(jī)連桿的工藝問題，借此設(shè)計(jì)現(xiàn)在決定以此為課題，進(jìn)行一套鉆床夾具的設(shè)計(jì)。
隨著現(xiàn)代機(jī)床的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)化越來越明顯，而產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高，當(dāng)然機(jī)床的夾緊和定位要求得更加嚴(yán)謹(jǐn)，所以對(duì)夾具這方面的研究和設(shè)計(jì)還需發(fā)展，以保證產(chǎn)品能夠達(dá)到市場(chǎng)需要。
b.同類設(shè)計(jì)工作國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、存在的問題：
柴油機(jī)連桿是機(jī)車核心部件柴油機(jī)的最重要組成部分。對(duì)柴油機(jī)來說，在膨脹沖程時(shí)，它將作用在活塞上很高的氣體力轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)力矩，在排氣沖程末和吸氣沖程開始時(shí)，連桿則將承受著很大的往復(fù)慣性力(尤其是大端)，運(yùn)轉(zhuǎn)中交變十分頻繁，因此，故障比較多，要求連桿重量輕、強(qiáng)度高。
2.研究目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題
a.設(shè)計(jì)內(nèi)容：1)連桿制造工藝過程卡的繪制；
2）給以過程的擬定，工藝過程設(shè)計(jì)；
3）工序卡的編制；
4)關(guān)鍵工序的夾具設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)說明書。
b.擬解決的關(guān)鍵問題：控制好夾具的六個(gè)自由度，避免過定位或欠定位，運(yùn)用孔加工時(shí)的受力情況，采取簡(jiǎn)單合理的夾具設(shè)計(jì)路線，保證孔的質(zhì)量要求。
3.擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線
a.多方查找參閱相關(guān)文獻(xiàn)資料
b.對(duì)比現(xiàn)有幾個(gè)設(shè)計(jì)方案、比較各個(gè)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)，制定本次設(shè)計(jì)總體機(jī)構(gòu)方案，并進(jìn)行整機(jī)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)突出適用型和經(jīng)濟(jì)型
4.進(jìn)度安排
2015年2月20日～3月15日 調(diào)研及收集相關(guān)資料；
2015年3月16日～3月26日 方案設(shè)計(jì)、審查和確定；
2015年3月27日～4月27日 繪制圖紙及撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；
2015年4月28日～5月14日 提交圖紙、審圖及修改；
2015年5月15日～5月30日 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。
5.參考文獻(xiàn)
[1] 張進(jìn)生 機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)。機(jī)械工業(yè)出版社，1994.
[2] 機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組 機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)。機(jī)械工業(yè)出版社，1989。
[3] 顧崇銜等.機(jī)械制造工藝學(xué) [D].陜西: 陜西科學(xué)技術(shù)出版社, 1981.
[4] 趙如福 金屬機(jī)械加工工藝手冊(cè)（第三版）。上?？萍技夹g(shù)出版社，1981。
[5] 東北工學(xué)院. 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) [D].北京:冶金工業(yè)出版社, 1988.
[6] 浦林祥 金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995。
[7] 張耀宸 機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)。北京：航空工業(yè)出版社，1993。
[8] 趙家齊 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993。
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ）
題 目
柴油機(jī)連桿加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
作者
楊力立
學(xué)院
機(jī)電工程學(xué)院
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)號(hào)
1103010314
指導(dǎo)教師
李鵬南
二〇一五 年 五 月 二六 日
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
機(jī)電工程學(xué)院 院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 系（教研室）
系（教研室）主任: （簽名） 年 月 日
學(xué)生姓名: 楊力立 學(xué)號(hào): 1103010314 專業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
1 設(shè)計(jì)（論文）題目及專題： 柴油機(jī)連桿加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
2 學(xué)生設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間：自 2015 年 3 月 8 日開始至 2015年 5 月 20 日止
3 設(shè)計(jì)（論文）所用資源和參考資料：
（1） 柴油機(jī)連桿零件圖；
（2） 機(jī)械制造工藝手冊(cè)。
4 設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容：
（1） 連桿制造工藝過程卡；
（2） 加工工序卡；
（3） 關(guān)鍵工序的夾具設(shè)計(jì)。
5 提交設(shè)計(jì)（論文）形式（設(shè)計(jì)說明與圖紙或論文等）及要求：
（1） 工藝過程卡；工序卡；夾具裝配圖和部分零件圖；
（2） 設(shè)計(jì)說明書。
6 發(fā)題時(shí)間： 2015 年 3 月 8 日
指導(dǎo)教師： （簽名）
學(xué) 生： （簽名）
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)人評(píng)語
指導(dǎo)人： （簽名）
年 月 日
指導(dǎo)人評(píng)定成績(jī)：
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)語
評(píng)閱人： （簽名）
年 月 日
評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)：
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄
日期：
學(xué)生： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)：
題目：
提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)下列材料：
1 設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 頁
2 設(shè)計(jì)（論文）圖 紙 共 頁
3 指導(dǎo)人、評(píng)閱人評(píng)語 共 頁
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)評(píng)語：
答辯委員會(huì)主任： （簽名）
委員： （簽名）
（簽名）
（簽名）
（簽名）
答辯成績(jī)：
總評(píng)成績(jī)：
摘 要
本文主要論述了柴油機(jī)連桿的加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)。因?yàn)檫B桿是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)的主要零件之一，其大頭孔與曲軸連接，小頭孔通過活塞銷與活塞連接，其作用是將活塞的氣體壓力傳送給曲軸，又受曲軸驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮汽缸中的氣體。連桿承受的是沖擊動(dòng)載荷，因此要求連桿質(zhì)量小，強(qiáng)度高。所以在安排工藝過程時(shí)，按照“先基準(zhǔn)后一般”的加工原則。連桿的主要加工表面為大小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體和蓋的結(jié)合面及螺栓孔定位面。 在夾具設(shè)計(jì)方面也要針對(duì)連桿結(jié)構(gòu)特點(diǎn)比較小，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意夾具體結(jié)構(gòu)尺寸的大小等，最終就能達(dá)到零件的理想要求！
關(guān)鍵詞: 連桿 變形 加工工藝 夾具設(shè)計(jì)
ABSTRACT
The diesel connecting rod treating handicraft the main body of a book has been discussed mainly and their grip design. Because of the connecting rod is one of dyadic engine of piston and main compression engine part, whose larger end hole and crank shaft link up , the small head hole links up by the wrist pin and the piston , whose effect is that the piston gas pressure is transmitted to the crank shaft , collect crank shaft gas in driving but setting a piston in motion to compress a cylinder. Being that the pole bears pounds a live load , request connecting rod mass is minor therefore , the intensity is high. Therefore when arranging procedure for, according to "first the criterion queen-like " treating principle. The connecting rod main part processes a surface being that head hole and both ends big or small are weak, more important faying face and bolt hole locating surface being the connecting rod body and cover treating outside. Also should be comparatively small specifically for connecting rod structure characteristic in the field of grip design , design that the size should pay attention to gripping the concrete structure dimension of the season waits, the ideal being therefore likely to reach a part ultimately demands!
Keyword: Connecting rod Deformination Processing technology Design of clamping device
湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
目 錄
第一章 緒 論 1
第二章 柴油機(jī)連桿的加工工藝 2
1.1 柴油機(jī)連桿的用途及其特點(diǎn) 2
1.1.1 柴油機(jī)連桿的主要技術(shù)要求 2
1.1.2 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度 3
1.1.3 大、小頭孔軸心線在兩個(gè)互相垂直方向的平行度 3
1.1.4 大、小頭孔中心距 3
1.1.5 連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線的垂直度 3
1.1.6 大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求 3
1.1.7 螺栓孔的技術(shù)要求 4
1.2 連桿的的材料及毛坯制造 4
1.3 連桿的加工工藝過程 7
1.4 連桿的加工工藝過程分析 8
1.4.1 定位的選擇 8
1.4.2 刀具的選擇方案 14
1.4.3 切削用量的選擇原則 15
1.4.4 加工階段的劃分和加工順序的安排 16
1.4.5 確定合理的夾緊方法 17
1.4.6 連桿主要面的加工方法 18
1.4.7 連桿主要孔的加工方法 18
1.4.8 連桿體與連桿蓋結(jié)合面的加工辦法 19
1.4.9 連桿螺栓孔的加工方法 19
1.5 夾具使用 19
1.6 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差 19
1.6.1確定加工余量 19
1.6.2確定工序尺寸及其公差 20
1.7 各項(xiàng)加工數(shù)據(jù)的計(jì)算 21
1.8 冷卻液的選擇 28
1.9 連桿的檢驗(yàn) 28
1.9.1 觀察外表缺陷及目測(cè)表面粗糙度 29
1.9.2 檢查主要表面的尺寸精度 29
1.9.3 檢驗(yàn)主要表面的位置精度 29
1.9.4 連桿螺釘孔與結(jié)合面垂直度的檢驗(yàn) 29
第三章 工裝設(shè)計(jì) 30
2.1 銑削分面夾具設(shè)計(jì)（參考） 30
2.1.1 夾具的問題注意 30
2.1.2 夾具設(shè)計(jì) 30
2.2 螺栓孔孔夾具（本次設(shè)計(jì)的夾具） 32
2.2.1 夾具的注意問題 32
2.2.2 夾具設(shè)計(jì) 32
第四章 結(jié)論 36
參考文獻(xiàn) 38
致謝 39
i
第一章 緒 論
畢業(yè)實(shí)踐工作對(duì)于每一位即將畢業(yè)的畢業(yè)生來說都是非常重要的，它對(duì)我們以后走上工作崗位很有幫助。對(duì)于我們機(jī)械專業(yè)來說，在以后的工作中經(jīng)常要做關(guān)于夾具的設(shè)計(jì)工作，在這里，我以連桿零件為例，對(duì)它的工藝過程和夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)。做畢業(yè)設(shè)計(jì)可以把以前所學(xué)的知識(shí)加以綜合運(yùn)用，起到鞏固學(xué)到的知識(shí)的作用，從而提高分析，解決問題的能力。因此，認(rèn)真的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)是很有必要的。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們完成本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的最后一個(gè)極為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使我們綜合運(yùn)用所學(xué)過的基本課程，基本知識(shí)與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練。
我們?cè)谕瓿僧厴I(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，也培養(yǎng)了我們正確使用技術(shù)資料，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)手冊(cè)，圖冊(cè)等工具書，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力，也為我們以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，所以我們要認(rèn)真對(duì)待這次綜合能力運(yùn)用的機(jī)會(huì)！
第二章 柴油機(jī)連桿的加工工藝
1.1柴油機(jī)連桿的用途及其特點(diǎn)
連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一，它在柴油機(jī)中，把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿在工作中承受著急劇變化的動(dòng)載荷。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。為了減少磨損和便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦有鋼質(zhì)的底，底的內(nèi)表面澆有一層耐磨巴氏合金軸瓦金屬。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，可以用來補(bǔ)償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時(shí)便于在磨損后進(jìn)行修理和更換。
在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，連桿除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)盡量減小連桿自身的質(zhì)量，以減小慣性力的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動(dòng)機(jī)中各連桿的質(zhì)量不能相差太大，因此，在連桿部件的大、小頭兩端設(shè)置了去不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱量后切除不平衡質(zhì)量。連桿大、小頭兩端對(duì)稱分布在連桿中截面的兩側(cè)。考慮到裝夾、安放、搬運(yùn)等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機(jī)的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。
反映連桿精度的參數(shù)主要有5個(gè)：
（1） 連桿大端中心面和小端中心面相對(duì)連桿桿身中心面的對(duì)稱度；
（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。
1.1.1 柴油機(jī)連桿的主要技術(shù)要求
連桿上需進(jìn)行機(jī)械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，連桿體與連桿蓋的結(jié)合面及連桿螺栓定位孔等。連桿的主要技術(shù)要求（圖1.1）如下：
圖1.1 連桿零件圖
1.1.2 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度
為了使大頭孔與軸瓦及曲軸、小頭孔與活塞銷能密切配合，減少?zèng)_擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級(jí)為IT6，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于0.4μm,大頭孔的圓柱度公差為0.012mm;小頭孔公差等級(jí)為IT8，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于3.2μm,小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為0.0025mm，素線平行度公差為0.04/100 mm。
1.1.3 大、小頭孔軸心線在兩個(gè)互相垂直方向的平行度
兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會(huì)使活塞在汽缸中傾斜，從而造成汽缸壁磨損不均勻，同時(shí)使曲軸的連桿軸頸產(chǎn)生邊緣磨損，所以兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度公差較??；而兩孔軸心線在垂直于連桿軸線方向的平行度誤差對(duì)不均勻磨損影響較小，因而其公差值較大。兩孔軸心線在連桿的軸線方向的平行度在100mm長(zhǎng)度上公差為0.04mm；在垂直與連桿軸心線方向的平行度在100 mm長(zhǎng)度上公差為0.06 mm。
1.1.4 大、小頭孔中心距
大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，所以規(guī)定了比較高的要求：210±0.1 mm。
1.1.5連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線的垂直度
連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線的垂直度，影響到軸瓦的安裝和磨損，甚至引起燒傷；所以對(duì)它也提出了一定的要求：規(guī)定其垂直度公差等級(jí)應(yīng)不低于IT9（大頭孔兩端面對(duì)大頭孔的軸心線的垂直度在100mm長(zhǎng)度上公差為0.08 mm）。
1.1.6 大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求
連桿大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同，但從技術(shù)要求是不同的，大頭兩端面的尺寸公差等級(jí)為IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8μm,小頭兩端面的尺寸公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3μm。這是因?yàn)檫B桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端面間有配合要求，而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內(nèi)檔之間沒有配合要求。連桿大頭端面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面間距離尺寸的公差帶中，這給連桿的加工帶來許多方便。
1.1.7 螺栓孔的技術(shù)要求
在前面已經(jīng)說過，連桿在工作過程中受到急劇的動(dòng)載荷的作用。這一動(dòng)載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個(gè)螺栓及螺母上。因此除了對(duì)螺栓及螺母要提出高的技術(shù)要求外，對(duì)于安裝這兩個(gè)動(dòng)力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。規(guī)定：螺栓孔按IT8級(jí)公差等級(jí)和表面粗糙度Ra應(yīng)不大于6.3μm加工；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對(duì)稱度公差為0.25 mm。
1.2連桿的的材料及毛坯制造
連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強(qiáng)度。因此，連桿材料一般采用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼；如45鋼、55鋼、40Cr、40CrMnB等。近年來也有采用球墨鑄鐵的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料損耗少，成本低。隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應(yīng)用，使粉末冶金件的密度和強(qiáng)度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個(gè)很有發(fā)展前途的制造方法。
連桿毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對(duì)材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進(jìn)的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法,例如以下幾種：
1）鑄造連桿材料多為珠光體可鍛鑄鐵。
在質(zhì)量和強(qiáng)度相同時(shí)，鑄造連桿的橫截面比模鍛連桿大20%左右，如鑄造連桿質(zhì)量為7459時(shí)，其體積為98.gcm，，而質(zhì)量相同的模鍛連桿體積則為94.4cm3。為提高連桿疲勞強(qiáng)度，要對(duì)鑄造連桿表面進(jìn)行噴丸處理。自1965年可鍛鑄鐵連桿首次裝機(jī)以來，隨著鑄造水平的日益提高和成本的不斷降低，鑄造連桿已在大型汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。如通用汽車公旬中心鑄造廠生產(chǎn)了5000萬支鑄造連桿。目前已有n種不同發(fā)動(dòng)機(jī)鑄造連桿實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，且排量小于7L的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿已由鑄造連桿代替。
2）模鍛連桿
模鍛連桿性能可靠，檢驗(yàn)手段比鑄造連桿簡(jiǎn)單?，F(xiàn)在，模鍛連桿可在自動(dòng)模鍛線上進(jìn)行大批量生產(chǎn)。模鍛連桿尺寸規(guī)格較多，早在1987年，鑄造連桿因其工作性能和價(jià)格在應(yīng)用上還占有一定優(yōu)勢(shì)。但是，由于模鍛設(shè)備的自動(dòng)化，模鍛連桿又有所發(fā)展。現(xiàn)在，在大型高速汽油機(jī)中模鍛連桿已占統(tǒng)治地位。據(jù)倫敦的PRS(PlaningRe-searehsystem)調(diào)查分析，全世界汽車連桿87.4%為模鍛生產(chǎn)的，到90年代初，這個(gè)數(shù)字已達(dá)到了將近88.7%。當(dāng)生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)，連桿多用模鍛制造毛坯。連桿模鍛形式有兩種，一種是體和蓋分開鍛造，另一種是將體和蓋鍛成—體。整體鍛造的毛坯，需要在以后的機(jī)械加工過程中將其切開，為保證切開后粗鏜孔余量的均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對(duì)于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動(dòng)力大和金屬纖維被切斷等問題，但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時(shí)少、模具少等優(yōu)點(diǎn)，故用得越來越多，成為連桿毛坯的一種主要形式?？傊?，毛坯的種類和制造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。
目前我國(guó)有些生產(chǎn)連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。圖（1.2）為連桿輥鍛示意圖．毛坯加熱后，通過上鍛輥模具2和下鍛輥模具4的型槽，毛壞產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需要的形狀。用輥鍛法生產(chǎn)的連桿鍛件，在表面質(zhì)量、內(nèi)部金屬組織、金屬纖維方向以及機(jī)械強(qiáng)度等方面都可達(dá)到模鍛水平，并且設(shè)備簡(jiǎn)單，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)率較高，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，適于在大批大量生產(chǎn)中應(yīng)用。輥鍛需經(jīng)多次逐漸成形。
圖1.2 連桿輥鍛示意圖
圖(1.3)、圖(1.4)給出了連桿的鍛造工藝過程，將棒料在爐中加熱至1140～1200C0，先在輥鍛機(jī)上通過四個(gè)型槽進(jìn)行輥鍛制坯見圖(1.3)，然后在鍛壓機(jī)上進(jìn)行預(yù)鍛和終鍛，再在壓床上沖連桿大頭孔并切除飛邊見圖(1.4)。鍛好后的連桿毛坯需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，使之得到細(xì)致均勻的回火索氏體組織，以改善性能，減少毛坯內(nèi)應(yīng)力。為了提高毛坯精度，連桿的毛坯尚需進(jìn)行熱校正。
連桿必須經(jīng)過外觀缺陷、內(nèi)部探傷、毛坯尺寸及質(zhì)量等的全面檢查，方能進(jìn)入機(jī)械加工生產(chǎn)線。
圖1.3和圖1.4 連桿的鍛造過程
3）粉末冶金連桿
在各種材料的連桿中，粉末冶金連桿在硬度、耐磨性和強(qiáng)度等方面居于優(yōu)勢(shì)。德國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置零部件專家sMK，Krebsoge公布一項(xiàng)柴油機(jī)和汽油機(jī)連桿生產(chǎn)技術(shù)—無屑分開法(FractureSplit-tingverfahren)，其方法是在連桿預(yù)成型時(shí)，在連桿蓋和體的分割位置上留一道溝槽;鍛造時(shí)，溝槽形成閉合縫隙，隨后沿這條溝槽將連桿蓋從連桿體上分開。使用該工藝，連桿蓋和體的結(jié)合面不需加工便可實(shí)現(xiàn)精密結(jié)合，并相應(yīng)提高了承載能力，連桿可自動(dòng)裝配。
4）復(fù)合材料連桿
由于現(xiàn)有的連桿材料難以滿足現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的更高要求，開發(fā)研制新材料已成為發(fā)展趨勢(shì)，其中復(fù)合材料是研究的重點(diǎn)，目前研究開發(fā)的復(fù)合材料連桿有:
a.鋼纖維增強(qiáng)鋁連桿—FRM連桿
該連桿以鋁合金為基體，不銹鋼纖維用于增加強(qiáng)度，即把不銹鋼纖維預(yù)制件壓鑄到以鋁合金為基體的連桿桿部，使其成為連桿毛坯，通過纖維強(qiáng)化，可大大提高高溫強(qiáng)度特性
b.陶瓷纖維(FP)增強(qiáng)鋁(鎂)連桿
陶瓷纖維材料是由99%氧化鋁(A12O3)組成。用這種材料增強(qiáng)的鋁(鎂)連桿，要比鋼質(zhì)連桿輕，并具有較高的強(qiáng)度、剛度和疲勞強(qiáng)度，可降低慣性力。這種連桿可用在高性能發(fā)動(dòng)機(jī)上，如日本豐田(TOYOTA)汽車公司把這種連桿裝在賽車發(fā)動(dòng)機(jī)上。 c.碳纖維增強(qiáng)塑料連桿一一毛FK連桿
塑料具有許多金屬材料不具備的優(yōu)點(diǎn)，如CFK塑料連桿質(zhì)量比鋼連桿輕60%左右，該連桿在發(fā)動(dòng)機(jī)中的噪聲比鋼連桿低3~sdB(A)。纖維預(yù)制件壓鑄到以鋁合金為基體的連桿桿部，使其成為連桿毛坯，通過纖維強(qiáng)化，可大大提高高溫強(qiáng)度特性。在200℃時(shí)，可提高疲勞強(qiáng)度47%和縱彎強(qiáng)度36%。與鋼連桿相比，在強(qiáng)度和剛性相同時(shí)，質(zhì)量輕30%左右。到本世紀(jì)末，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿主要采用鑄造連桿和模鍛連桿，而轎車發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎全用模鍛連桿。在連桿研究方面，更加著重輕量化、高負(fù)荷、低成本、嚴(yán)格控制質(zhì)量，在批量生產(chǎn)時(shí)質(zhì)量差的應(yīng)盡可能少，目前粉末冶金連桿質(zhì)量差的為1%，模鍛連桿質(zhì)量差的為2.5%。
本次柴油機(jī)連桿制造采用的是分型鑄造方法：小頭孔端未鑄造出，大頭孔采用分開鑄造，最后兩型箱結(jié)合注入以加熱好的材料，充分冷卻后，分開從型箱中敲出，在通過清洗，最后得到毛坯。
1.3 連桿的加工工藝過程
由上述技術(shù)條件的分析可知，連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，但是連桿的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給連桿的機(jī)械加工帶來了很多困難，必須充分的重視。
圖1.5 連桿機(jī)械加工工藝過程
連桿的主要加工表面為大、小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體和蓋的結(jié)合面及連桿螺栓孔定位面，次要加工表面為軸瓦鎖口槽、大頭兩側(cè)面及體和蓋上的螺栓座面等。
連桿的機(jī)械加工路線是圍繞著主要表面的加工來安排的。連桿的加工路線按連桿的分合可分為三個(gè)階段：第一階段為連桿體和蓋分開的加工；第二階段為連桿體和蓋合裝后的加工。第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準(zhǔn)備精基準(zhǔn)（端面、小頭孔和大頭外側(cè)面）以及除精基準(zhǔn)以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工，為合裝做準(zhǔn)備的螺栓孔和結(jié)合面的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第二階段則主要是最終保證連桿各項(xiàng)技術(shù)要求的加工，包括連桿合裝后大頭孔的半精加工和端面的精加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前后來分，合裝之前的工藝路線屬主要表面的粗加工階段，合裝之后的工藝路線則為主要表面的半精加工、精加工階段。
1.4 連桿的加工工藝過程分析
1.4.1 定位的選擇
1）定位基準(zhǔn)的選擇
在連桿機(jī)械加工工藝過程中，大部分工序選用連桿的一個(gè)指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭處指定一側(cè)的外表面作為另一基面。這是由于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、小頭孔的中心距。這樣就使各工序中的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。在安裝工件時(shí)，注意將成套編號(hào)標(biāo)記的一面不與夾具的定位元件接觸（在設(shè)計(jì)夾具時(shí)亦作相應(yīng)的考慮）。在精鏜小頭孔（及精鏜小頭襯套孔）時(shí)，也用小頭孔（及襯套孔）作為基面，這時(shí)將定位銷做成活動(dòng)的稱“假銷”。當(dāng)連桿用小頭孔（及襯套孔）定位夾緊后，再?gòu)男☆^孔中抽出假銷進(jìn)行加工。
為了不斷改善基面的精度，基面的加工與主要表面的加工要適當(dāng)配合：即在粗加工大、小頭孔前，粗磨端面，在精鏜大、小頭孔前，精磨端面。
由于用小頭孔和大頭孔外側(cè)面作基面，所以這些表面的加工安排得比較早。在小頭孔作為定位基面前的加工工序是鉆孔、擴(kuò)孔和鏜孔，這些工序?qū)τ阽M后的孔與端面的垂直度不易保證，有時(shí)會(huì)影響到后續(xù)工序的加工精度。
在第一道工序中，工件的各個(gè)表面都是毛坯表面，定位和夾緊的條件都較差，而加工余量和切削力都較大，如果再遇上工件本身的剛性差，則對(duì)加
工精度會(huì)有很大影響。因此，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對(duì)于整個(gè)工藝過程的加工精度常有深遠(yuǎn)的影響。連桿的加工就是如此，在連桿加工工藝路線中，在孔加工開始前，先銑和磨兩個(gè)端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此，粗銑就是關(guān)鍵工序。在粗銑中工件如何定位呢？一個(gè)方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，粗銑一個(gè)端面，翻身以銑好的面定位，銑另一個(gè)毛坯面。但是由于毛坯面不平整，連桿的剛性差，定位夾緊時(shí)工件可能變形，粗銑后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢復(fù)變形，影響后續(xù)工序的定位精度。另一方面是以連桿的大頭外形及連桿身的對(duì)稱面定位。這種定位方法使工件在夾緊時(shí)的變形較小，同時(shí)可以銑工件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度較好的平面。同時(shí)，由于是以對(duì)稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。
2）定位元件的選擇
（一）工件以平面定位
平面定位的主要形式是支承定位，工件的定位基準(zhǔn)平面與定位元件表面相接觸而實(shí)現(xiàn)定位。常見的支承元件有下列幾種：
1．固定支承 支承的高矮尺寸是固定的，使用時(shí)不能調(diào)整高度。
1）支承釘 圖1.6所示為用于平面定位的幾種常用支承釘，它們利用頂面對(duì)工件進(jìn)行定位。其中圖1.6a為平頂支承釘，常用于精基準(zhǔn)面的定位。圖1.6b為圓頂支承釘，多用于粗基準(zhǔn)面的定位。圖1.6c為網(wǎng)紋頂支承釘，常用在要求較大摩擦力的側(cè)面定位。圖1.6d為帶襯套支承釘，由于它便于拆卸和更換，一般用于批量大、磨損快、需要經(jīng)常修理的場(chǎng)合。支承釘限制一個(gè)自由度。
2）支承板 支承板有較大的接觸面積，工件定位穩(wěn)固。一般較大的精基準(zhǔn)平面定位多用支承板作為定位元件。圖1.7是兩種常用的支承板，圖1.7a為平板式支承板，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但不易清除落入沉頭螺孔中的切屑，一般用于側(cè)面定位。圖1.7b為斜槽式支承板，它在結(jié)構(gòu)上做了改進(jìn)，即在支承面上開兩個(gè)斜槽為固定螺釘用，使清屑容易，適用于底面定位。短支承板限制一個(gè)自由度，長(zhǎng)支承板限制兩個(gè)自由度。
支承釘、支承板的結(jié)構(gòu)、尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)。
圖1.6 幾種常用支承釘 圖1.7 兩種常用的支承板
2． 可調(diào)支承 可調(diào)支承的頂端位置可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)整。圖1.8為幾種常用的可調(diào)支承典型結(jié)構(gòu)，按要求高度調(diào)整好調(diào)整支承釘1后，用螺母2鎖緊。可調(diào)支承用于未加工過的平面定位，以調(diào)節(jié)補(bǔ)償各批毛坯尺寸誤差，一般不是對(duì)每個(gè)加工工件進(jìn)行調(diào)整，而是一批工件毛坯調(diào)整一次。
3． 自位支承 又稱浮動(dòng)支承，在定位過程中，支承本身所處的位置隨工件定位基準(zhǔn)面的變化而自動(dòng)調(diào)整并與之相適應(yīng)。圖1.9是幾種常見的自位支承結(jié)構(gòu)，盡管每一個(gè)自位支承與工件間可能是二點(diǎn)或三點(diǎn)接觸，但實(shí)質(zhì)上仍然只起一個(gè)定位支承點(diǎn)的作用，只限制工件的一個(gè)自由度，常用于毛坯表面、斷續(xù)表面、階梯表面定位。
圖1.8 幾種常用的可調(diào)支承
1-可調(diào)支承螺釘 2-螺母
圖1.9 幾種常見的自位支承結(jié)構(gòu)
4．輔助支承 輔助支承是在工件實(shí)現(xiàn)定位后才參與支承的定位元件，不起定位作用，只能提高工件加工時(shí)剛度或起輔助定位作用。圖1.10為常用的幾種輔助支承類型，圖1.10a、b為螺旋式輔助支承，用于小批量生產(chǎn)；圖1.10c為推力式輔助支承，用于大批量生產(chǎn)。
圖1.11為輔助支承應(yīng)用實(shí)例，圖1.11a的輔助支承用于提高工件穩(wěn)定性和剛度；圖1.11b的輔助支承起預(yù)定位作用。
圖1.10 幾種常見的輔助支承
1-支承 2-螺母 3-手輪 4-楔塊
圖1.11 輔助支承應(yīng)用實(shí)例
（二）工件以外圓定位
工件以外圓柱面作定位基準(zhǔn)時(shí)，根據(jù)外圓柱面的完整程度、加工要求和安裝方式，可以在V形塊、定位套、半圓套及圓錐套中定位。其中最常用的是在V形塊上定位。
1. V形塊 V形塊有固定式和活動(dòng)式之分。圖1.12為常用固定式V形塊，圖1.12a用于較短的精基準(zhǔn)定位；圖1.12b用于較長(zhǎng)的粗基準(zhǔn)(或階梯軸)定位；圖1.12c用于兩段精基準(zhǔn)面相距較遠(yuǎn)的場(chǎng)合；圖1.12d中的V形塊是在鑄鐵底座上鑲淬火鋼墊而成，用于定位基準(zhǔn)直徑與長(zhǎng)度較大的場(chǎng)合。
圖1.12 常用固定式V形塊
圖1.13 活動(dòng)V形塊應(yīng)用實(shí)例
圖1.13中的活動(dòng)式V形塊限制工件在Y方向上的移動(dòng)自由度。它除定位外，還兼有夾緊作用。
根據(jù)工件與V形塊的接觸母線長(zhǎng)度，固定式V形塊可以分為短V形塊和長(zhǎng)V形塊，前者限制工件兩個(gè)自由度，后者限制工件四個(gè)自由度。
V形塊定位的優(yōu)點(diǎn)是：①對(duì)中性好，即能使工件的定位基準(zhǔn)軸線對(duì)中在V形塊兩斜面的對(duì)稱平面上，在左右方向上的不會(huì)發(fā)生偏移，且安裝方便；②應(yīng)用范圍較廣。不論定位基準(zhǔn)是否經(jīng)過加工，不論是完整的圓柱面還是局部圓弧面，都可采用V形塊定位。
V形塊上兩斜面間的夾角一般選用60°、90°和120°，其中以90°應(yīng)用最多。其典型結(jié)構(gòu)和尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)。V形塊的材料一般用20鋼，滲碳深0.8～1.2mm，淬火硬度為60～64HBC。
圖1.14 工件在定位套內(nèi)定位
2. 定位套 工件以外圓柱表面為定位基準(zhǔn)在定位套內(nèi)孔中定位，這種定位方法一般適用于精基準(zhǔn)定位，見圖1.14所示。圖1.14a為短定位套定位，限制工件兩個(gè)自由度，圖1.14b為長(zhǎng)定位套定位，限制工件四個(gè)自由度。
3. 半圓套 圖1.15為半圓套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，下半圓起定位作用，上半圓起夾緊作用。圖1.15a為可卸式，圖1.15b為鉸鏈?zhǔn)?，后者裝卸工件方便些。短半圓套限制工件兩個(gè)自由度，長(zhǎng)半圓套限制工件四個(gè)自由度。
4. 圓錐套 工件以圓柱面為定位基準(zhǔn)面在圓錐孔中定位時(shí)，常與后頂尖（反頂尖）配合使用。如圖1.16所示，夾具體錐柄1插入機(jī)床主軸孔中，通過傳動(dòng)螺釘2對(duì)定位圓錐套3傳遞扭矩，工件４圓柱左端部在定位圓錐套3中通過齒紋錐面進(jìn)行定位，限制工件的三個(gè)移動(dòng)自由度；工件圓柱右端錐孔在后頂尖5(當(dāng)外徑小于6mm時(shí)，用反頂尖)上定位，限制工件兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。
圖1.15 半圓套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
圖1.16 工件在圓錐套中定位
1—夾具體錐柄 2—傳動(dòng)螺釘 3—定位圓錐套 4—工件 5—后頂尖
（3） 工件以圓孔定位
工件以圓孔定位大都屬于定心定位(定位基準(zhǔn)為孔的軸線)，常用的定位元件有定位銷、圓柱心軸、圓錐銷、圓錐心軸等。圓孔定位還經(jīng)常與平面定位聯(lián)合使用。
1． 定位銷 圖1.17為幾種常用的圓柱定位銷，其工作部分直徑d通常根據(jù)加工要求和考慮便于裝夾，按g5、g6、f6或f7制造。圖1.17a、b、c所示定位銷與夾具體的連接采用過盈配合；圖1.17d為帶襯套的可換式圓柱銷結(jié)構(gòu)，這種定位銷與襯套的配合采用間隙配合，故其位置精度較固定式定位銷低，一般用于大批大量生產(chǎn)中。為便于工件順利裝入，定位銷的頭部應(yīng)有15°倒角。短圓柱銷限制工件兩個(gè)自由度，長(zhǎng)圓柱銷限制工件的四個(gè)自由度。
圖5.17 幾種常用的圓柱定位銷
2．圓錐銷 在加工套筒、空心軸等類工件時(shí)，也經(jīng)常用到圓錐銷。
圖1.18 圓錐銷組合定位
工件在單個(gè)圓錐銷上定位容易傾斜，所以圓錐銷一般與其它定位元件組合定位。如圖1.18所示，工件以底面作為主要定位基面，采用活動(dòng)圓錐銷，只限制兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，即使工件的孔徑變化較大，也能準(zhǔn)確定位。
3． 定位心軸 主要用于套簡(jiǎn)類和空心盤類工件的車、銑、磨及齒輪加工。常見的有圓柱心軸和圓錐心軸等。
1）圓柱心軸 圖1.19a為間隙配合圓柱心軸，其定位精度不高，但裝卸工件較方便；圖1.19b為過盈配合圓柱心軸，常用于對(duì)定心精度要求高的場(chǎng)合；圖1.19c為花鍵心軸，用于以花鍵孔為定位基準(zhǔn)的場(chǎng)合。當(dāng)工件孔的長(zhǎng)徑比L/D>1時(shí)，工作部分可略帶錐度。
短圓柱心軸限制工件兩個(gè)自由度，長(zhǎng)圓柱心軸限制工件的四個(gè)自由度。
圖1.19 幾種常見的圓柱心軸 圖1.20 圓錐心軸
2）圓錐心軸 圖1.20是以工件上的圓錐孔在圓錐心軸上定位的情形。這類定位方式是圓錐面與圓錐面接觸，要求錐孔和圓錐心軸的錐度相同，接觸良好，因此定心精度與角向定位精度均較高，而軸向定位精度取決于工件孔和心軸的尺寸精度。圓錐心軸限制工件的五個(gè)自由度，即除繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度沒限制外均已限制。
（四）工件以組合表面定位
在實(shí)際加工過程中，工件往往不是采用單一表面的定位，而是以組合表面定位。常見的有平面與平面組合、平面與孔組合、平面與外圓柱面組合、平面與其它表面組合、錐面與錐面組合等。
例如，在加工箱體工件時(shí)，往往采用一面兩孔組合定位，即一個(gè)平面及與該平面垂直的兩孔為定位基準(zhǔn)，如圖1.21所示。當(dāng)采用—平面、兩短圓柱銷為定位元件時(shí)，此時(shí)平面限制三個(gè)自由度，第一個(gè)定位銷限制兩個(gè)移動(dòng)自由度，第二定位銷限制和，因此過定位。又設(shè)兩孔直徑分別為 、，兩孔中心距為，兩銷直徑分別為、 ，兩銷中心距為。由于兩孔、兩銷的直徑，兩孔中心距和兩銷中心距都存在制造誤差，故有可能使工件兩孔無法套在兩定位銷上，如圖1.21a所示。
圖1.21 一面兩孔組合定位情況
a)1、2—孔 b)1—平面 2—短圓柱銷 3—短削邊銷
解決過定位的方法有：
①減小第二個(gè)銷子的直徑。此種方法由于銷子直徑減小，配合間隙加大，故使工件繞第一個(gè)銷子的轉(zhuǎn)角誤差加大。
②使第二個(gè)銷子可沿X方向移動(dòng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
③第二個(gè)銷子采用削邊銷結(jié)構(gòu)，即采取在過定位方向上，將第二個(gè)圓柱銷削邊，如圖1.21b所示。平面限制三個(gè)自由度，短圓柱銷限制兩個(gè)自由度，短的削邊銷（菱形銷）限制一個(gè)自由度。它不需要減小第二個(gè)銷子直徑，因此轉(zhuǎn)角誤差較小。
圖1.21c所示削邊銷的截面形狀為菱形，又稱菱形銷，用于直徑小于50mm的孔， 圖1.21d所示削邊銷的截面形狀常用于直徑大于50mm的孔。
1.4.2 刀具的選擇方案
結(jié)合零件圖分析，該零件有平面和型腔內(nèi)的圓弧、倒角、倒圓角、孔及槽特點(diǎn)，加工工序復(fù)雜。為減少換刀和對(duì)刀時(shí)間，減少換刀帶來的誤差，提高加工效率，粗、精加工盡可能選用同一把刀具，保證良好精度要求。刀具材料應(yīng)具備的性能如表1.1所示：
表1.1 刀具材料應(yīng)具備的性能
希望具備的性能
作為刀具使用時(shí)的性能
希望具備的性能
作為刀具使用時(shí)的性能
高硬度（常溫及高溫狀態(tài)）
耐 磨 損 性
化學(xué)穩(wěn)定性良好
耐氧化性耐擴(kuò)散性
高韌性（抗彎強(qiáng)度）
耐崩刃性耐破損性
低親和性
耐溶著、凝著（粘刀）性
高耐熱性
耐塑性變形性
磨削成形性良好
刀具制造的高生產(chǎn)率
熱傳導(dǎo)能力良好
耐熱沖擊性耐熱裂紋性
鋒刃性良好
刃口鋒利表面質(zhì)量好微小切削可能
對(duì)刀具的基本要求：
（1） 刀剛性要好。銑刀剛性要好的目的有二：一是為提高生產(chǎn)效率而采用大切削用量的需要，二是為適應(yīng)銑床加工過程中難以調(diào)整切削用量的特點(diǎn)；
（2） 銑刀的耐用度要高。尤其是當(dāng)一把銑刀加工的內(nèi)容很多時(shí)，如刀具不耐用而磨損較快，不僅會(huì)影響零件的表面質(zhì)量與加工精度，而且會(huì)增加換刀引起的調(diào)刀與對(duì)刀次數(shù)，也會(huì)使工作表面留下因?qū)Φ墩`差而形成的接刀臺(tái)階，從而降低了零件的表面質(zhì)量。除上述兩點(diǎn)之外，銑刀切削刃的幾何角度參數(shù)的選擇及排屑性能等也非常重要。切削粘刀形成積屑瘤在銑削中是十分忌諱的，總之，根據(jù)被加工工件材料的熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量，選擇剛性好，耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮銑床的生產(chǎn)效率和獲得滿意加工質(zhì)量的前提。具體選擇的刀具將在工藝文件里表現(xiàn)出來。
1.4.3 切削用量的選擇原則
1） 粗加工時(shí)切削用量的選擇原則
粗加工時(shí)加工精度與表面粗糙度要求不高,毛坯余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時(shí)，要盡可能保證較高的單位時(shí)間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。
金屬切除率可以用下式計(jì)算：
式中：::單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量（mm3/s）
V:切削速度（m/s）
f:進(jìn)給量（mm/r）
:切削深度（mm）
提高切削速度、增大進(jìn)給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個(gè)因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量，影響最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的吃刀深度,其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量度f，最后確定一個(gè)合適的切削速度V.
選用較大的和f以后，刀具耐用度t 顯然也會(huì)下降，但要比V對(duì)t的影響小得多，只要稍微降低一下V便可以使t回升到規(guī)定的合理數(shù)值，因此，能使V、f、a的乘積較大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大可使走刀次數(shù)減少，增大f又有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對(duì)提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的。
1）切削深度的選擇：
粗加工時(shí)切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應(yīng)當(dāng)盡量將粗加工余量一次切除。只有當(dāng)總加工余量太大，一次切不完時(shí)，才考慮分幾次走刀。
2）進(jìn)給量的選擇：
粗加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的因素主要是切削力。因此，進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度來確定。選擇進(jìn)給量時(shí)應(yīng)考慮到機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長(zhǎng)度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度好的情況下，可選用大一些的進(jìn)給量；在剛性和強(qiáng)度較差的情況下，應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn)給量。
3）切削速度的選擇：
粗加工時(shí)，切削速度主要受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制。切削深度、進(jìn)給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時(shí)必須考慮到機(jī)床的許用功率。如超過了機(jī)床的許用功率，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。
2） 精加工時(shí)切削用量的選擇原則
精加工時(shí)加工精度和表面質(zhì)量要求較高，加工余量要小且均勻。因此，選擇精加工的切削用量時(shí)應(yīng)先考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率。
1）切削深度的選擇：
精加工時(shí)的切削深度應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定。通常希望精加工余量不要留得太大，否則，當(dāng)吃刀深度較大時(shí)，切削力增加較顯著，影響加工質(zhì)量。
2）進(jìn)給量的選擇：
精加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度。進(jìn)給量增大時(shí)，雖有利于斷屑，但殘留面積高度增大，切削力上升，表面質(zhì)量下降。
3）切削速度的選擇：
切削速度提高時(shí)，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。只有當(dāng)切削速度受到工藝條件限制而不能提高時(shí)，才選用低速，以避開積屑瘤產(chǎn)生的范圍。
由此可見，精加工時(shí)選用較小的吃刀深度ap和進(jìn)給量f，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)滿足生產(chǎn)率的要求。
1.4.4 加工階段的劃分和加工順序的安排
由于連桿本身的剛性差，切削加工時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，易產(chǎn)生變形。因此，在安排工藝過程時(shí)，應(yīng)把各主要表面的的粗，精加工工序分開。這樣，粗加工產(chǎn)生的變形就可以在半精加工中得到修正；半精加工中產(chǎn)生的形變可以在精加工中得到修正，最終達(dá)到零件的技術(shù)要求。
在工序安排上先加工定位基準(zhǔn)，如端面加工的銑、磨工序放在加工過程的前面，然后再加工孔，符合先面后孔的加工工序安裝原則。
連桿工藝加工過程可分為以下幾個(gè)方面：
1）粗加工階段
粗加工階段是連桿體和連桿蓋分開的加工階段：基準(zhǔn)面的加工，包括輔助基準(zhǔn)面加工：準(zhǔn)備連桿體及連桿蓋合并所進(jìn)行的加工，如兩者對(duì)口面的銑、磨等。
2）半精加工階段
半精加工階段也是連桿體和連桿蓋分開的加工，如精磨兩平面，半精鏜大頭孔及孔口倒角等?？傊菫榫庸ご?、小頭孔做準(zhǔn)備的階段。
3）精加工階段
精加工階段主要是最終保證連桿主要表面——大、小頭孔全部達(dá)到圖樣要求的階段，如珩磨大頭孔，精鏜小頭活塞銷軸承孔。
1.4.5 確定合理的夾緊方法
機(jī)械制造過程中用來固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測(cè)的裝置稱為夾具，又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。
夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置 、對(duì)刀引導(dǎo)元件(確定刀具與工件的相對(duì)位置或?qū)б毒叻较?、分度裝置（ 使工件在一次安裝中能完成數(shù)個(gè)工位的加工，有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動(dòng)分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。
(1)夾具種類按使用特點(diǎn)可分為：
①萬能通用夾具。如機(jī)用虎鉗、卡盤、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等，有很大的通用性，能較好地適應(yīng)加工工序和加工對(duì)象的變換，其結(jié)構(gòu)已定型，尺寸、規(guī)格已系列化，其中大多數(shù)已成為機(jī)床的一種標(biāo)準(zhǔn)附件。
②專用性夾具。為某種產(chǎn)品零件在某道工序上的裝夾需要而專門設(shè)計(jì)制造，服務(wù)對(duì)象專一，針對(duì)性很強(qiáng)，一般由產(chǎn)品制造廠自行設(shè)計(jì)。常用的有車床夾具、銑床夾具、鉆模(引導(dǎo)刀具在工件上鉆孔或鉸孔用的機(jī)床夾具)、鏜模(引導(dǎo)鏜刀桿在工件上鏜孔用的機(jī)床夾具)和隨行夾具（用于組合機(jī)床自動(dòng)線上的移動(dòng)式夾具）。
③可調(diào)夾具?？梢愿鼡Q或調(diào)整元件的專用夾具。
④組合夾具。由不同形狀、規(guī)格和用途的標(biāo)準(zhǔn)化元件組成的夾具，適用于新產(chǎn)品試制和產(chǎn)品經(jīng)常更換的單件、小批生產(chǎn)以及臨時(shí)任務(wù)。
（2)裝夾方案的選擇
在確定裝夾方案時(shí)，只需根據(jù)已選定的加工表面和定位基準(zhǔn)定工件的定位夾緊方式，并選擇合適的夾具。在選用夾具時(shí)，在能用普通夾具裝夾加工的盡可能的選用普通夾具，在經(jīng)濟(jì)效應(yīng)上可以減少成本的開支。機(jī)床上用的夾具應(yīng)滿足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求，所以我根據(jù)零件的形狀考慮選擇平口鉗。此時(shí)，主要考慮以下幾點(diǎn)：夾緊機(jī)構(gòu)或其它元件不得影響進(jìn)給，加工部位要敞開；
1)必須保證最小的夾緊變形；
2)裝卸方便，輔助時(shí)間應(yīng)盡量短；
3)對(duì)小型零件或工序時(shí)間不長(zhǎng)的零件，可以考慮在工作臺(tái)上同時(shí)裝夾幾件進(jìn)行加工，以提高加工效率；
4)夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單；
既然連桿是一個(gè)剛性比較差的工件，就應(yīng)該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點(diǎn)的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形，以影響加工精度。在加工連桿的夾具中，可以看出設(shè)計(jì)人員注意了夾緊力的作用方向和著力點(diǎn)的選擇。在粗銑兩端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾緊力的作用方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，既使有一些變形，亦產(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會(huì)影響端面的平面度。夾緊力通過工件直接作用在定位元件上，可避免工件產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。
在加工大小頭孔工序中，主要夾緊力垂直作用于大頭端面上，并由定位元件承受，以保證所加工孔的圓柱度。在精鏜大小頭孔時(shí)，只以大平面（基面）定位，并且只夾緊大頭這一端。小頭一端以假銷定位后，用螺釘在另一側(cè)面夾緊。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形。
1.4.6 連桿主要面的加工方法
采用粗銑、精銑、粗磨、精磨四道工序，并將精磨工序安排在精加工大、小頭孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度。粗磨在轉(zhuǎn)盤磨床上，使用砂瓦拼成的砂輪端面磨削。這種方法的生產(chǎn)率較高。精磨在M7130型平面磨床上用砂輪的周邊磨削，這種辦法的生產(chǎn)率低一些，但精度較高。
以基面及小頭孔定位，它用一個(gè)圓銷（小頭孔）。裝夾工件銑兩側(cè)面至尺寸，保證對(duì)稱（此對(duì)稱平面為工藝用基準(zhǔn)面）。
1.4.7 連桿主要孔的加工方法
連桿大、小頭孔的加工是連桿機(jī)械加工的重要工序，它的加工精度對(duì)連桿質(zhì)量有較大的影響。
小頭孔是定位基面，在用作定位基面之前，它經(jīng)過了鉆、擴(kuò)、鏜三道工序。鉆時(shí)以小頭孔外形定位，這樣可以保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差較小。
小頭孔在鉆、擴(kuò)后，在金剛鏜床上與大頭孔同時(shí)精鏜，達(dá)到IT6級(jí)公差等級(jí)，然后壓入襯套，再以襯套內(nèi)孔定位精鏜大頭孔。由于襯套的內(nèi)孔與外圓存在同軸度誤差，這種定位方法有可能使精鏜后的襯套孔與大頭孔的中心距超差。
大頭孔經(jīng)過擴(kuò)、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜和珩磨達(dá)到IT6級(jí)公差等級(jí)。表面粗糙度Ra 為0.8μm，大頭孔的加工方法是在分開加工工序后，將連桿體與連桿蓋組合在一起，然后進(jìn)行精鏜大頭孔的工序。這樣，在分開加工可能產(chǎn)生的變形，可以在最后精鏜工序中得到修正，以保證孔的形狀精度。
1.4.8 連桿體與連桿蓋結(jié)合面的加工辦法
結(jié)合面的尺寸精度和位置精度由夾具本身的制造精度及對(duì)刀精度來保證。為了保證銑結(jié)合面的平面度不超過規(guī)定的公差0.025mm ，并且結(jié)合面與大頭孔端面保證一定的垂直度，除夾具本身要保證精度外，夾具的安裝精度的影響也很大。但結(jié)合面本身的平面度、粗糙度對(duì)連桿蓋、連桿體裝配后的結(jié)合強(qiáng)度有較大的影響。因此，在鑄造完成后，結(jié)合面進(jìn)行銑磨粗精加工。
1.4.9連桿螺栓孔的加工方法
連桿的螺栓孔經(jīng)過鉆、擴(kuò)、鉸工序。加工時(shí)以大頭端面、小頭孔及大頭一側(cè)面定位。為了使兩螺栓孔在兩個(gè)互相垂直方向平行度保持在公差范圍內(nèi)，在擴(kuò)和鉸兩個(gè)工步中用上下雙導(dǎo)向套導(dǎo)向。從而達(dá)到所需要的技術(shù)要求。
粗銑螺栓孔端面采用工件翻身的方法，這樣銑夾具沒有活動(dòng)部分，能保證承受較大的銑削力。精銑時(shí)，為了保證螺栓孔的兩個(gè)端面與連桿大頭端面垂直，使用兩工位夾具。連桿在夾具的工位上銑完一個(gè)螺栓孔的兩端面后，夾具上的定位板帶著工件旋轉(zhuǎn)1800 ，銑另一個(gè)螺栓孔的兩端面。這樣，螺栓孔兩端面與大頭孔端面的垂直度就由夾具保證。
1.5夾具使用
應(yīng)具備適應(yīng)“一面一孔一凸臺(tái)”的統(tǒng)一精基準(zhǔn)。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準(zhǔn)”情況，這時(shí)小頭定位銷應(yīng)做成活動(dòng)的，當(dāng)連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進(jìn)行加工。
保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時(shí)，夾具可考慮重復(fù)定位情況，如采用夾具限制7個(gè)自由度（其是長(zhǎng)圓柱銷限制4個(gè)，長(zhǎng)菱形銷限制2個(gè)）。長(zhǎng)銷定位目的就在于保證垂直度。但由于重復(fù)定位裝御有困難，因此要求夾具制造精度較高，且采取一定措施，一方面長(zhǎng)圓柱銷削去一邊，另一方面設(shè)計(jì)頂出工件的裝置。
1.6 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差
1.6.1 確定加工余量
（1） 、平面加工的工序余量（mm）
（由文獻(xiàn)《10》和《12》得）
單面加工方法
單面余量
經(jīng)濟(jì)精度
工序尺寸
表面粗糙度
毛坯
43
12.5
粗銑
1.5
IT12()
40()
12.5
精銑
0.6
IT10()
38.8()
3.2
粗磨
0.3
IT8()
38.2()
1.6
精磨
0.1
IT7()
38()
0.8
則連桿兩端面總的加工余量為：
=
=（1.5+0.6+0.3+0.1）2
=mm
（2）、連桿鑄造出來的總的厚度為H=38+=mm
1.6.2確定工序尺寸及其公差
1）、大頭孔各工序尺寸及其公差（mm）
（由文獻(xiàn)《13》得）
工序名稱
工序基本余量
工序經(jīng)濟(jì)精度
工序尺寸
最小極限尺寸
表面粗糙度
珩磨
0.08
70
70
0.4
精鏜
0.4
69.92
69.92
0.8
半精鏜
1
69.52
69.52
1.6
二次粗鏜
2
68.5
68.5
6.3
一次粗鏜
2
66.5
64.5
12.5
2）、小頭孔各工序尺寸及其公差
（由文獻(xiàn)《13》得）
工序名稱
工序基本余量
工序經(jīng)濟(jì)精度
工序尺寸
最小極限尺寸
表面粗糙度
精鏜
0.2
1.6
鉸
0.2
6.4
擴(kuò)
9
12.5
鉆
鉆至
12.5