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目錄 第一章 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 1.2　連桿的的材料及毛坯制造 2 1.3　連桿的加工工藝過程 3 1.4 連桿的加工工藝過程分析 4 1.4.1 定位基準(zhǔn)的選擇 4 1.4.2 加工階段的劃分和加工順序的安排 5 1.4.3 確定合理的夾緊方法 5 1.4.4 連桿主要面的加工方法 6 1.4.5 連桿主要孔的加工方法 6 1.4.6 連桿體與連桿蓋的銑開工序 7 1.5夾具使用 7 1.6 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差 7 1.6.1 確定加工余量 7 1.6.2確定工序尺寸及其公差 8 1.7 各項(xiàng)加工數(shù)據(jù)的計(jì)算 8 1.8 連桿的檢驗(yàn) 12 1.8.1 觀察外表缺陷及目測(cè)表面粗糙度 13 1.8.2 檢查主要表面的尺寸精度 13 1.8.3檢驗(yàn)主要表面的位置精度 13 1.8.4 連桿螺釘孔與結(jié)合面垂直度的檢驗(yàn) 13 第二章 工裝設(shè)計(jì) 14 2.1 銑削分面夾具設(shè)計(jì) 14 2.1.1夾具的問題注意 14 2.1.2 夾具設(shè)計(jì) 14 2.2 擴(kuò)大頭孔夾具 16 2.2.1 夾具的注意問題 16 2.2.2 夾具設(shè)計(jì) １６ 參考文獻(xiàn): ２０ 致 謝 21 第一章 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)。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔(或油槽)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把氣缸體下部的潤(rùn)滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤(rùn)滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副。 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。 1.2　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。根據(jù)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。 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。 (連桿機(jī)械加工工藝過程見加工工藝卡片) 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、油孔、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切開之前的加工；第二階段為連桿體和蓋切開后的加工；第三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）；第二階段主要是加工除精基準(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；第三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。具體的辦法是，如圖1所示：在安裝工件時(shí)，注意將成套編號(hào)標(biāo)記的一面不 圖1連桿的定位方向 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，再從小頭孔中抽出假銷進(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)孔和鉸孔，這些工序?qū)τ阢q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，在精加工主要表面開始前，先粗銑兩個(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)端面后，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。 1.4.2 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，切學(xué)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；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。 再工序安排上先加工定位基準(zhǔn)，如端面加工的銑、磨工序防在加工過程的前面，然后再加工孔，符合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 粗加工階段也是連桿體和連桿蓋合之前的加工階段：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合并之后的加工，如精磨兩平面，半精鏜大頭孔及孔口倒角等?？傊菫榫庸ご蟆⑿☆^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。 1.4.3 確定合理的夾緊方法 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。 1.4.4 連桿主要面的加工方法 采用粗銑、精銑工序，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，這種方法的生產(chǎn)率較高。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）。 1.4.5 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、鉸兩道工序。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、鉸后，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、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1.6μm，大頭孔的加工方法是在銑開工序后，將連桿與連桿體組合在一起，然后進(jìn)行精鏜大頭孔的工序。這樣，在銑開以后可能產(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。 連桿的螺栓孔經(jīng)過鉆、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。 1.4.6 連桿體與連桿蓋的銑開工序 剖分面（亦稱結(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。為了保證銑開后的剖分面的平面度不超過規(guī)定的公差0.03mm ，并且剖分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，鋸片的安裝精度的影響也很大。如果鋸片的端面圓跳動(dòng)不超過0.02 mm,則銑開的剖分面能達(dá)到圖紙的要求，否則可能超差。但剖分面本身的平面度、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，在剖分面銑開以后再經(jīng)過磨削加工。 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 用查表法確定機(jī)械加工余量： （根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第一卷 表3.2—25 表3.2—26 表3.2—27） （1）、平面加工的工序余量（mm） 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 5 48 12.5 粗銑 4.4 IT12() 43.6() 12.5 精銑 0.6 IT10() 43() 3.2 則連桿兩端面總的加工余量為： A總= =（A粗銑+A精銑+A粗磨+A精磨）2 =（1.5+0.6+0.3+0.1）2 =mm （2）、連桿鑄造出來的總的厚度為H=43+=mm 1.6.2確定工序尺寸及其公差 （根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》 表2—29 表2—34） 1）、大頭孔各工序尺寸及其公差（鍛造出來的大頭孔為81 mm） 工序名稱 工序基本余量 工序經(jīng)濟(jì) 精度 工序尺寸 極限尺寸 表面粗糙度 精鏜 0.4 81+0.021/ 0 81 1.6 粗鏜 2 80.6 80.6 12.5 擴(kuò)孔 5 78.6 78.6 2）、小頭孔各工序尺寸及其公差 （根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》 表2—29表2—30） 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 鉆 鉆至 12.5 1.7 各項(xiàng)加工數(shù)據(jù)的計(jì)算 1、 加工小頭孔 (1) 鉆小頭孔 選用鉆床Z3080 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—38(41)選取數(shù)據(jù) 鉆頭直徑D = 19.6 mm 切削速度V = 0.99 mm 切削深度ap = 10 mm 進(jìn)給量f = 0.12 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 945 r/min 根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 1000 r/min 則實(shí)際鉆削速度V = Dn/（1000×60） = 1.04 m/s (2) 鉸小頭孔 選用鉆床Z3080 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—81選取數(shù)據(jù) 鉸刀直徑D = 30 mm 切削速度V = 0.22 m/s 切削深度ap = 0.10 mm 進(jìn)給量f = 0.8 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 140 r/min 根據(jù)表3.1—31 按機(jī)床選取n = 200 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.32 m/s 2 、銑大頭兩側(cè)面 選用銑床X62W 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—77(88)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 20 mm 切削速度V = 0.64 m/s 銑刀齒數(shù)Z = 3 切削深度ap = 2.5 mm af = 0.10 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 611 r/min 根據(jù)表3.1—74 按機(jī)床選取n=750 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.78 m/s 3 、銑開連桿體和蓋 選用銑床X62W 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—79(90)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.34 m/s 切削寬度ae = 3 mm 銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 2 mm af = 0.015 mm/r d = 40 mm 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 103 r/min 根據(jù)表3.1—74 按機(jī)床選取n=750 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.47 m/s 4 粗锪連桿兩螺栓底面 選用鉆床Z3025 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—67選取數(shù)據(jù) 锪刀直徑D = 28 mm 切削速度V = 0.2 m/s 锪刀齒數(shù)Z = 6 切削深度ap = 3 mm 進(jìn)給量f = 0.10 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 50.9 r/min 根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 750 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.94 m/s 5 銑15槽 選用銑床X62W 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—90選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.31 m/s 銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 2 mm 切削寬度ae = 0.5 mm af = 0.02 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 94 r/min 根據(jù)表3.1—74 按機(jī)床選取n=100 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.33 m/s 6 磨結(jié)合面 選用磨床M7130 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—170選取數(shù)據(jù) 砂輪直徑D = 40 mm 切削速度V = 0.330 m/s 切削深度ap = 0.1 mm 進(jìn)給量fr0 = 0.006 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 157 r/min 根據(jù)表3.1—48 按機(jī)床選取n = 100 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.20 m/s 7 、磨連桿蓋結(jié)合面 選用磨床M7350 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—170選取數(shù)據(jù) 砂輪直徑D = 40 mm 切削速度V = 0.330 m/s 切削深度ap = 0.1 mm 進(jìn)給量fr0 = 0.006 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 157 r/min 根據(jù)表3.1—48 按機(jī)床選取n = 100 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.20 m/s 8 鉆鉸螺栓孔 選用鉆床Z3025 a)鉆鉸螺栓孔 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—38（41）選取數(shù)據(jù) 切削速度V = 0.99 m/s 切削深度ap = 5 mm 進(jìn)給量f = 0.08 mm/r 鉆頭直徑D = 11.8 mm 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 1910 r/min 根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 910 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.99 m/s b）鉸螺栓孔 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—81選取數(shù)據(jù) 鉸刀直徑D = 12 mm 切削速度V = 0.22 m/s 切削深度ap = 0.10 mm 進(jìn)給量f = 0.2 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 140 r/min 根據(jù)表3.1—31 按機(jī)床選取n = 200 r/min 則實(shí)際切削速度V =Dn/（1000×60） = 0.127 m/s (3) 從連桿蓋上方給螺栓孔口倒角 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—67選取數(shù)據(jù) 切削速度V = 0.2 m/s 切削深度ap = 3 mm 進(jìn)給量f = 0.10 mm/r Z = 8 根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 750 r/min 9 、粗鏜大頭孔 選用鏜床T618 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑D = 80.6 mm 切削速度V = 0.16 m/s 進(jìn)給量f = 0.30 mm/r 切削深度ap = 3.0 mm 則主軸轉(zhuǎn)速n = 000v/D = 47 r/min 根據(jù)表3.1—41 按機(jī)床選取n = 800 r/min 則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.72 m/s 10 、大頭孔兩端倒角 選用機(jī)床X62W 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—67選取數(shù)據(jù) 切削速度V = 0.2 m/s 切削深度ap = 3 mm 進(jìn)給量f = 0.10 mm/r Z = 8 根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 750 r/min 11、精磨大頭兩平面（先標(biāo)記朝上） 選用磨床M7130 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—170選取數(shù)據(jù) 切削速度V = 0.413 m/s 切削深度ap = 0.10 mm 進(jìn)給量f = 0.006 mm/r 12 、精鏜小頭孔 選用鏜床T2115 （2）根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑D = 16 mm 切削速度V = 3.18 m/s 進(jìn)給量f = 0.10 mm/r 切削深度ap = 1.0 mm 根據(jù)表3.1—39 按機(jī)床選取n = 2000 r/min 13 、精鏜大頭孔 選用鏜床T2115 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑D = 65.4 mm 切削速度V = 0.20 m/s 進(jìn)給量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 1 mm 根據(jù)表3.1—39 按機(jī)床選取n = 1000 r/min 14 、小頭孔兩端倒角 選用機(jī)床X62W 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—67選取數(shù)據(jù) 切削速度V = 0.2 m/s 切削深度ap = 3 mm 進(jìn)給量f = 0.10 mm/r Z = 8 根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 750 r/min 1.8 連桿的檢驗(yàn) 連桿在機(jī)械加工中要進(jìn)行中間檢驗(yàn)，加工完畢后要進(jìn)行最終檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目按圖紙上的技術(shù)要求進(jìn)行。 1.8.1 觀察外表缺陷及目測(cè)表面粗糙度 1.8.2 檢查主要表面的尺寸精度 用量缸表，在大頭孔內(nèi)分三個(gè)斷面測(cè)量其內(nèi)徑，每個(gè)斷面測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向，三個(gè)斷面測(cè)量的最大值與最小值之差的一半即圓柱度。 1.8.3檢驗(yàn)主要表面的位置精度 其中大，小頭孔軸心線在兩個(gè)互相平行垂直的方向的平行度用專用量具進(jìn)行檢測(cè)。 1.8.4 連桿螺釘孔與結(jié)合面垂直度的檢驗(yàn) 制做專用垂直度檢驗(yàn)心軸，其檢測(cè)心軸直徑公差，分三個(gè)尺寸段制做，配以不同公差的螺釘，檢查其接觸面積，一般在90%以上為合格，或配用塞尺檢測(cè)，塞尺厚度的一半為垂直度公差值。 第二章 工裝設(shè)計(jì) 2.1 銑削分面夾具設(shè)計(jì) 由連桿工作圖可知，工件材料為T450-10，年產(chǎn)量20萬件。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，需設(shè)計(jì)一套銑剖分面夾具，刀具為硬質(zhì)合金端銑刀。 2.1.1夾具的問題注意 本夾具主要作來銑剖分面，剖分面與小頭孔軸心線有尺寸精度要求，剖分面與螺栓孔有垂直度要求和剖分面的平面度要求。由于本工序是粗加工，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 2.1.2 夾具設(shè)計(jì) 1) 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，在銑剖分面之前，連桿的兩個(gè)端面、小頭孔及大頭孔的兩側(cè)都已加工，且表面粗糙要求較高。為了使定位誤差為零，按基準(zhǔn)重合原則選Φ19.8H8小頭孔與連桿的端面為基準(zhǔn)。連桿上蓋以基面（無標(biāo)記面）、凸臺(tái)面及側(cè)面定位，連桿體以基面和小頭孔及側(cè)面定位，均屬于完全定位。 2) 夾緊方案 由于零件小，所以采用開口墊圈的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，裝卸工件方便、迅速。 3) 夾具體設(shè)計(jì) 夾具體的作用是將定位、夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機(jī)床上，加工時(shí)，能承受一部分切削力。夾具體圖如圖： 夾具體為鑄造件，安裝穩(wěn)定，剛度好，但制造周期較長(zhǎng)。 4) 切削力及夾緊力的計(jì)算 切削力的計(jì)算：，由《組合機(jī)床》（表7-24）得： P===1902.538N 夾緊力的計(jì)算：由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》（表1-2-25）得： 用扳手的六角螺母的夾緊力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夾緊力：W0=5380N 由于夾緊力大于切削力，即本夾具可安全使用。 定位誤差的計(jì)算: 由加工工序知，加工面為連桿的剖分面。剖分面對(duì)連接螺栓孔中心線有垂直度要求（垂直度允差0.08）；對(duì)連桿體小頭孔有中心距1900.1要求；對(duì)剖分面有0.025的平面度要求。所以本工序的工序基準(zhǔn)：連桿上蓋為螺母座面，連桿體為小頭孔中心線，其設(shè)計(jì)計(jì)算如下： （1）確定定位銷中心與大頭孔中心的距離及其公差。此公差取工件相應(yīng)尺寸的平均值，公差取相應(yīng)公差的三分之一（通常取1/5~1/3）。故此尺寸為190.30.010。 （2）確定定位銷尺寸及公差 本夾具的主要定位元件為一固定銷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不便于更換。該定位銷的基本尺寸取工件孔下限尺寸Φ19.8。公差與本零件在工作時(shí)與其相配孔的尺寸與公差相同，即為Φ19.8。 （3）小頭孔的確定 考慮到配合間隙對(duì)加工要求中心距1900.1影響很大，應(yīng)選較緊的配合。另外小頭孔的定位面較短，定位銷有錐度導(dǎo)向，不致造成裝工件困難。故確定小頭定位孔的孔徑為Φ19.8。 5) 定位誤差分析 ① 對(duì)于連桿體剖分面中心距1900.1的要求，以Φ19.8的中心線為定位基準(zhǔn)，雖屬“基準(zhǔn)重合”，無基準(zhǔn)不重合誤差，但由于定位面與定位間存在間隙，造成的基準(zhǔn)位置誤差即為定位誤差，其值為： ΔDw=δD+δd+Δmin =0.033+0.012+0 =0.045 mm ΔDw－－剖分面的定位誤差 δD――工件孔的直徑公差 δd――定位銷的直徑公差 Δmin――孔和銷的最小保證間隙 此項(xiàng)中心距加工允差為0.2mm,因此工件在加工過程中能夠保證加工精度要求。 ② 連桿上蓋剖分面的尺寸要求，螺母座面（工藝基準(zhǔn)）為加工面的工序基準(zhǔn)，同時(shí)亦為第一定位基準(zhǔn)，對(duì)加工剖分面來說，它與工序基準(zhǔn)的距離及相應(yīng)的平行度誤差只取決于基準(zhǔn)在夾具中位置。因?yàn)楣ば蚧鶞?zhǔn)同時(shí)為定位基準(zhǔn)，即基準(zhǔn)重合，沒有基準(zhǔn)不重合誤差?；鶞?zhǔn)位置誤差為零。所以對(duì)加工剖分面來說，定位誤差為零。即當(dāng)基準(zhǔn)重合時(shí)，造成加工表面定位誤差的原因是定位基準(zhǔn)的基準(zhǔn)位置誤差。 2.2 擴(kuò)大頭孔夾具 由連桿工作圖可知，連桿材料為T450-10，年產(chǎn)量20萬件。根據(jù)指導(dǎo)老師的要求，需設(shè)計(jì)一套擴(kuò)大頭孔夾具。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 2.2.1 夾具的注意問題 本夾具主要用來擴(kuò)Φ78.6的大頭孔，大頭孔的軸心線相對(duì)于小頭孔軸心線有一定的尺寸精度要求。由于本工序是粗加工，在加工本道工序時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 2.2.2 夾具設(shè)計(jì) 1) 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，在粗加工大頭孔之前，連桿的兩個(gè)端面，小頭孔及大頭孔的兩側(cè)面都已加工，且表面粗糙度要求較高。為了使定位誤差為零，按基準(zhǔn)重合原則選Φ19.8h7定位銷與基面為定位基準(zhǔn)，定位銷限制2個(gè)自由度，基面限制工件3個(gè)自由度，大頭孔的外側(cè)面限制工件1個(gè)自由度，屬完全定位。由于生產(chǎn)批量大，為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，準(zhǔn)備采用手動(dòng)式滑柱鉆模，采用了常用的圓錐自鎖裝置，裝卸工件方便、迅速。 2) 夾緊方案 由于所加工的零件比較小，夾具的夾緊力與加工零件時(shí)的軸向力方向相同，為了裝卸工件方便，采用手動(dòng)式滑柱鉆模。加工的大頭孔為通孔，沿Z方向的位移自由度可不予限制，但實(shí)際上以工件的端面定位時(shí)，必須限制該方向上的自由度。故應(yīng)按完全定位設(shè)計(jì)夾具。 滑柱式是一種帶有升降鉆模板的通用可調(diào)夾具，它由鉆模板、三根滑柱、夾具體和傳動(dòng)、鎖緊機(jī)構(gòu)所組成。使用時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，經(jīng)過齒輪齒條的傳動(dòng)和左右滑柱的導(dǎo)向，便能順利的帶動(dòng)鉆模板升降，將工件夾緊或松開。鉆模板在夾緊工件或升降至一定高度后，必須自鎖。自鎖機(jī)構(gòu)的種類很多，但用得最廣泛的是圓錐鎖緊機(jī)構(gòu)。 3) 夾具體設(shè)計(jì) 夾具體的作用是將定位、夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機(jī)床上，加工時(shí)，能承受一部分切削力。擴(kuò)大頭孔夾具體圖如下： 夾具體為鑄造件，安裝穩(wěn)定，剛度好，但制造周期較長(zhǎng)。 4) 切削力及夾緊力的計(jì)算 由于本工序主要是粗加工大頭孔，所以只對(duì)夾具的定位穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，及夾緊力和鉆削力的計(jì)算。 擴(kuò)孔時(shí)的切削力計(jì)算： 根據(jù)（《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 李洪 主編 ）表2.4-69 擴(kuò)孔時(shí)的切削力為： N.m 夾緊力的計(jì)算： 根據(jù)（《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 第三版 王光斗 王春福 主編）表1-3-11 =90526 N 在計(jì)算切削力時(shí)，必須考慮安全系數(shù)。 安全系數(shù) 式中：—基本安全系數(shù)；取1.5 —加工性質(zhì)系數(shù)；取1.1 —刀具鈍化系數(shù)；取1.1 —斷續(xù)切削系數(shù)；取1.1 則 N 鉆削力小于夾緊力 ，所以該夾緊裝置可靠。 5) 定位誤差分析 ① 定位元件尺寸及公差的確定： 本夾具的主要定位元件為一固定定位銷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不便于更換。該定位銷尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時(shí)與其相配孔的尺寸公差相同，即為 Φ19.8h7. ② 對(duì)于連桿體剖分面中心距850.1的要求，以Φ19.8的中心線為定位基準(zhǔn)，雖屬“基準(zhǔn)重合”，無基準(zhǔn)不重合誤差，但由于定位面與定位間存在間隙，造成的基準(zhǔn)位置誤差即為定位誤差，其值為： ΔDw=δD+δd+Δmin =0.033+0.012+0 =0.045 mm ΔDw－－剖分面的定位誤差 δD――工件孔的直徑公差 δd――定位銷的直徑公差 Δmin――孔和銷的最小保證間隙 此項(xiàng)中心距加工允差為0.2mm,因此工件在加工過程中能夠保證加工精度要求。 ③ 大頭孔兩側(cè)面對(duì)中心距的要求：擴(kuò)大頭孔時(shí)，限制Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)是一擋板（工序基準(zhǔn)），同時(shí)亦為第一定位基準(zhǔn)，對(duì)加工大頭孔來說，它與工序基準(zhǔn)的距離及相應(yīng)的平行度誤差只取決于工序基準(zhǔn)在夾具中的位置。因?yàn)楣ば蚧鶞?zhǔn)同時(shí)為定位基準(zhǔn)，即基準(zhǔn)重合，沒有基準(zhǔn)不重合誤差。即基準(zhǔn)位置誤差為零，定位誤差為零。 參考文獻(xiàn): [1] 機(jī)械制造工藝學(xué). 鄭本修主編 機(jī)械工業(yè)出版社， [2] 先進(jìn)制造技術(shù) 王隆太主編 機(jī)械工業(yè)出版社 [3] 機(jī)械制造工程專業(yè)英語 章躍主編 機(jī)械工業(yè)出版社 [4] 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 李益民主編 機(jī)械工業(yè)出版社 [5] 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 揚(yáng)可楨 程光蘊(yùn)主編 高等教育出版社`` [6] 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 肖繼德 陳寧平主編 機(jī)械工業(yè)出版社 致 謝 首先衷心感謝張麗萍老師，論文的選題、研究的方向和設(shè)計(jì)內(nèi)容都得到張老師的精心指導(dǎo)與熱情的幫助。張老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的作風(fēng)，豐富的理論知識(shí)給了我很深的啟迪，使我受益匪淺。 我的論文是在你悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，我的每一點(diǎn)進(jìn)步和提高都得益于教授你的指導(dǎo)、鼓勵(lì)、影響和支持；同時(shí)也使我在思維方法、工作作風(fēng)以及學(xué)習(xí)態(tài)度方面得到進(jìn)步。 感謝所有關(guān)心和幫助過我的老師們、同學(xué)們！ 20