发动机连杆设计.,发动机连杆设计时必须校核疲劳强度

('重庆工业职业技术学院毕业设计毕业设计（论文）目录绪论1连杆的工艺分析....................................................31.1连杆的结构特点................................................31.2连杆的主要技术要求............................................41.2.1大、小头孔的尺寸精度要求、形状精度........................41.2.2大小头孔两端面............................................41.2.3大小头孔中心距及孔的中心线的平行度和扭曲度................41.2.4连杆连接螺栓孔的技术要求..................................51.2.5有关结合面的技术要求......................................61.3连杆的材料和毛坯..............................................6重庆工业职业技术学院毕业设计1.4连杆的机械加工工艺过程........................................81.5连杆的机械加工工艺过程分析....................................81.5.1工艺过程的安排............................................81.5.2定位基准选择.............................................111.5.3确定合理的夹紧方法.......................................151.5.4连杆两端面的加工.........................................161.5.5连杆大、小头孔的加工.....................................161.5.6连杆螺栓孔的加工.........................................161.5.7连杆体和盖的铣开工序.....................................171.5.8大、小头侧面的加工.......................................171.5.9加工小头孔...............................................181.5.10精镗大头孔..............................................181.5.11小头孔压入衬套..........................................181.5.12镗小头衬套孔............................................191.5.13珩磨大头孔..............................................191.6连杆加工工艺设计应考虑的问题.................................201.6.1工序安排.................................................201.6.2定位基准.................................................231.6.3夹具使用.................................................241.6.4确定加工余量.............................................251.6.5连杆盖的卡瓦槽的计算.....................................251.6.6工时定额计算.............................................262连杆的检验.......................................................272.1观察外表缺陷及目测表面粗糙度.................................272.2连杆大头孔圆柱度的检验.......................................272.3连杆体，连杆上盖对大头孔中心线对称度检验.....................282.4连杆螺栓孔的精度检验.........................................282.5连杆大小端孔的平行度和扭曲度检验.............................303连杆大小头孔的数控加工...........................................303.1数控精加工连杆大小头孔的加工工艺分析.........................303.2数控设备的选择...............................................313.3精镗连杆大小头孔夹具的使用说明...............................333.4高速精镗的特点及切削余量的确定.................................333.5精镗刀的刀具角度及材料.........................................343.6切削用量的选择.................................................343.7切削液的选用...................................................353.8工艺路线及基点坐标的确定.......................................35致谢...............................................................38参考文献...........................................................39重庆工业职业技术学院毕业设计绪论此次毕业设计的任务是对发动机连杆的机械加工工艺、夹具、的设计，在连杆的加工过程中主要加工是连杆小头孔φ55和连杆大头孔Φ102。其他部分主要是对其进行工艺分析。本文通过对数控技术应用及连杆精加工部分夹具设计与加工来提高连杆的加工精度,以提高发动机工作性能。主要讲述在传统加工的技术上，对精加工阶段进行技术改进。产品从毛坯到成品的加工过程，对连杆结构进行分析，得出合理的加工工艺过程，并引进数控铣床对连杆大小头孔精镗及精镗过程中夹具的设计。重庆工业职业技术学院毕业设计1连杆的工艺分析1.1连杆的结构特点连杆的作用是传递活塞与曲轴间的作用力,并将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动,连杆应保证足够的强度和刚度。发动机连杆为模锻件，由连杆小头、杆身和连杆大头三部分组成。连杆大头是分开的，一半为连杆盖，另一半与杆身为一体，通过连杆螺栓连接起来。连杆大头孔内分别装有轴瓦。由于连杆体与连杆盖的结合面是与大、小头孔中心连线倾斜，故称为斜剖式连杆。连杆小头装有青铜衬套，通过活塞销与活塞连接。连杆大头是可分开式，内装半圆形轴瓦，大头与曲轴连杆轴连。（1）连杆小头连杆小头与活塞销连接呈浮式结构，发动机工作时活塞销与连杆小头可以相对自由转动，因此沿销的长度方向和圆周方向的磨损比较均匀。为提高摩擦副的耐磨性，连杆小头内孔压入青铜衬套。青铜衬套分为两段，分别从小头的两端压入。小头的顶上有一个集油孔，当曲轴旋转时，激溅起来的机油甩到活塞内腔的顶部，冷却活塞后，落下一部分通过集油孔聚集并流入连杆的小头内孔润滑活塞销。（2）杆身发动机为了在最小质量时最大的强度和刚度，连杆杆身断面加工成“工”字形。（3）连杆大头连杆通过大头与曲轴上的连杆轴颈相连，连杆大头为分开式，采用简单的平口结构形式。连杆大头轴承盖固定螺母为自锁型螺母，其拧紧力为100~120N.m1.2连杆的主要技术要求小头孔φ55ｍｍ（未装铜套）是与活塞销配合的表面，加工尺寸精度为IT6，圆柱度公差为0.004~0.006mm、表面粗糙R0.8。小头孔与活塞销的配合精重庆工业职业技术学院毕业设计度要求较高，如果配合间隙过小，会影响连杆与活塞间的传动力效果，如果配合间隙过大，就会产生晃动，使发动机在运行中发出敲击声，考虑到工作后的摩损量0.01，因此，安装时必须保证连杆小孔与活塞销之间的配合间隙。要在加工中直接满足这一要求显然是困难的，因此在装配时，把连杆小头孔分成四组，每2.5um的尺寸间隔为一组，分组进行装配，才能有效控制配合间隙。1.2.1大、小头孔的尺寸精度要求、形状精度大头孔φ102mm（未装轴瓦）大头孔上要装轴瓦，通过轴瓦与曲轴配合，为了保证良好的配合精度减小冲击的影响，大头孔的加工精度为IT6,圆柱度为0.004~0.006mm，表面粗糙度R为0.8um。1.2.2大小头孔两端面大头孔两端面与曲轴轴承座端面配合,其精度影响到安装和磨损，,端面跳动(100:0.1)/mm,小头厚度52mm大头厚度为65mm。1.2.3大小头孔中心距及孔的中心线的平行度和扭曲大小头孔的中心距影响到发动机的压缩比，即发动机的工作效率，所以规定了较高的要求，中心距为280mm；大小头孔的中心线的平行度误差会使活塞在气缸中倾斜，造成气缸壁磨损不均匀，同时使曲轴的连杆轴颈产生边缘磨损，缩短发动机的使用寿命，所以规定平行度公差为0.02~0.04/100mm；大小头孔中心线的扭曲对不均匀磨损的影响较小，一般规定扭曲度不大于0.04~0.06/100mm。这两项技术要求，对于结构刚性较差的连杆来说，加工可能有些困难，但是为了保证发动机的使用寿命，必须达到这些要求，加工中应特别注意。1.2.4连杆连接螺栓孔的技术要求连杆在工作过程中，受到急剧的动载荷的作用，这一作用又传递到连杆体和盖的两个连接螺母上。因此，除了对螺栓及螺母提出较高的技术要求外，对螺栓孔及两螺栓孔端面也有一定的要求，两螺栓孔在互相垂直的两个方向的平行度公差为0.02~0.04:100mm，两螺栓孔φ18.5mm与接合面的垂直度为0.1~0.2:100mm，两螺栓孔的尺寸公差为0.021mm。重庆工业职业技术学院毕业设计此外，连杆的毛坯都要求通过锻造来改善金相组织。对于连杆体和盖分开锻造的毛坯，锻造工艺较整体锻造简单，金属纤维呈连续型式，使大头具有较高的强度，不易产生变形，但分开锻造使材料消耗增加，机械加工虽然省去了切开工序，但结合面加工余量较大，两侧平面加工余量较大，两侧平面加工需要分开进行，故机械加工工艺较整体锻造复杂。整体锻造在切开体与盖的工序之后金属纤维呈断裂状，强度减弱，加工后变形较大，但比整体锻造节省材料，提高了金属的利用率，生产效率高，便于组织生产，特别适于大批量生产。考虑到整体锻造毛坯在切开体，盖后金属纤维呈断裂状的缺点，所以在连杆的大头增加了带“耳朵”形的肋。连杆螺母的自锁，是利用连杆螺栓螺母上所开六个槽，拧紧螺母后，由于螺母的弹性变形保持有100~120N.m的扭矩。由于该扭矩的作用，使螺母的底面受一向上顶的力，螺母产生的弹性变形卡住螺栓，保证螺母在工作时不会松动。1.2.5有关结合面的技术要求结合面主要应考虑其垂直度、粗糙度。结合面与螺栓孔的垂直度为100︰0.15，表面粗糙度为Ｒa＝0.8µｍ1.3连杆的材料和毛坯连杆材料一般采用45钢或40cr、45Mn2等优质钢或合金钢，近年来也有采用球墨铸铁的（粉末冶金），本连杆采用40MnB。钢制连杆都用模锻制造毛坯。连杆毛坯的锻造工艺有两种方案：将连杆体和盖分开锻造；连杆体和盖整体锻造。整体锻造或分开锻造的选择决定于锻造设备的能力，显然整体锻造需要有大的锻造设备。从锻造后材料的组织来看，分开锻造的连杆盖金属纤维是连续的，因此具有较高的强度；而整体锻造的连杆，铣切后，连杆盖金属纤维是断裂的，因而消弱了强度。整体锻造要增加切开连杆的工序，但整体锻造可以提高材料的利用率，减少结合面的加工余量，加工时装夹也较方便。整体锻造只需一套锻模，一次便可锻成，也有利于组织和管理生产。故一般只要不受连杆盖形状和锻造设备限制，均尽可能采用连杆的整体锻造工艺。重庆工业职业技术学院毕业设计毛坯锻模后应正火并校直。毛坯要经过调质热处理（加工量大时最好在粗加工后进行调质处理）。其规范为：（1）升温，880℃，保温90分。（2）淬火，在浓度为1/1000的聚乙烯醇水溶液中进行，淬火硬度HRC50。（3）回火升温580℃，保温120分，在空气中冷却。（4）检查检查机械性能及变性量。变形量在3～5毫米时允许整形以保证图纸要求，但整形后必须经消除内应力的热处理。酸洗后要对毛坯进行喷丸处理。表面喷丸是利用机械敲击产生表面残余压应力来强化机件，可以显著地提高零件的疲劳强度。合金结构钢经表面喷丸强化后其疲劳极限能提高40～50％。喷丸还可以提高表面硬度和耐磨性，降低应力集中敏感性，消除毛坯表面轻微脱碳的不利影想。因此，喷丸处理是一项十分有效的工艺措施。本连杆毛坯采用整体精密模锻工艺，连杆小头孔不予锻出，其目的为了减小在钻削小头孔时刀头偏离现象带来的加工难度。连杆大头孔结构为椭圆状，如图1-1所示，其目的是为杆盖切离后，连杆大头孔因铣削缩短了杆盖之前的实际距离，使其接近圆以减小工作强度。1.4连杆的机械加工工艺过程铣连杆大、小平面粗磨大、小头平面、加工小头孔、铣大头两则面、扩大头孔铣开连杆体和盖、加工连杆体、铣、磨连杆盖结合面、铣、钻、镗连杆总成体、粗镗大头孔、大头孔两端倒角、精磨大小头两平面、半精镗大头孔及精镗小头孔、精镗大头孔、镗小头孔衬套、珩磨大头孔、连杆的检验。重庆工业职业技术学院毕业设计1.5连杆的机械加工工艺过程分析1.5.1工艺过程的安排Error:Referencesourcenotfound加工阶段的划分和加工顺序的安排连杆本身的刚度比较低,在外力作用下容易变形;连杆是模锻件,孔的加工余量较大,切削加工时易产生残余应力。有残余应力存在,就会有变形的倾向。因此，在安排工艺过程时，应把各主要表面的粗、精加工工序分开。这样，粗加工产生的变形就可以在半精加工中得到修正；半精加工中产生的变形可以在精加工中得到修正，最后达到零件的技术要求。如大头孔先进性粗镗，连杆合件加工后半精镗大头孔，精镗大头孔。在工序安排上先加工定位基准，如端面加工的铣、磨工序放在加工过程的前面。连杆工艺过程可分为以下三个阶段：Error:Referencesourcenotfound粗加工阶段粗加工阶段也是连杆体和盖合并前的加工阶段：基准面的加工，包括辅助基准面的加工；准备连杆体及盖合并所进行的加工，如两者对口面的铣、磨等。Error:Referencesourcenotfound半精加工阶段半精加工阶段也是连杆体和盖合并后的加工，如精磨两平面，半精镗大头孔及孔口倒角等。总之，是为精加工作准备阶段。Error:Referencesourcenotfound精加工阶段精加工阶段主要是最终保证连杆主要表面—大、小头孔全部达到图纸要求的阶段，如珩磨大头孔、精镗小头孔轴承孔等。Error:Referencesourcenotfound定位基准的选择连杆加工工艺过程的大部分工序都采用统一的定位基准：一个端面、小头孔及凸台。这样有利于保证连杆的加工精度，而且端面的面积大，定位也比较稳定由于连杆的外形不规则，为了定位需要，在连杆大头处作出工艺凸台，作为辅助基准面。连杆大、小头端面对称分布在杆身的两端，由于大、小头孔厚度不等，所以大头端面与同侧小头端面不在一个平面上。用这样的不等高面作为定位基准，必然会产生定位误差。制定工艺时，可先把大、小头作成一样的厚度，这样不但避重庆工业职业技术学院毕业设计免了上述缺点，而且由于定位面积加大，使得定位更加可靠，直到加工最后阶段铣出这个阶梯面。Error:Referencesourcenotfound确定合理的夹紧方法连杆是一个刚性较差的工作，应十分注意夹紧力的大小，作用力的方向及着力点位置的选择。以免因受夹紧力作用而产生变形，使得加工精度下降。实际生产中，设计的粗铣两端面的夹具中，夹紧力的方向与端面平行，在加紧力作用的方向上，大头端部与小头端部的刚性大，即使有一点变形，也产生在平行于端面的方向上，对端面平行度影响较小。夹紧力通过工件直接作用在定位元件上，可避免工件产生弯曲或扭转变形。Error:Referencesourcenotfound主要表面的加工方法Error:Referencesourcenotfound两端面的加工连杆的两端面是连杆加工过程中最主要的定位基准面，而且在许多工序中使用。所以应先加工它，且随着工艺过程的进行要逐渐精化其基准，以提高其定位精度。大批量生产多采用拉削和磨削加工；成批量生产多采用铣削和磨削。铣两端面时，为保证两端面对称于杆身轴线，应以杆身定位。铣削时多采用下面两种铣削方法：一种是在专用铣床上装两把硬质合金端铣刀盘，工件装夹在回转工作台上低速回转进给运动，粗铣同时进行，只是切深不同，加工完一个面，转过180°再加工另一端面；另一种铣削方法是在专用的四轴龙门铣床上，用四把端铣刀从两端面方向同时铣削大、小两端面。两端面的磨削加工，一般在立轴平面磨床上用磨轮端面进行磨削，生产率较高。在大量生产中，可采用双端面磨床进行磨削，以保证两端面的平行度和高的生产率。Error:Referencesourcenotfound大、小头孔的加工连杆大、小头孔的加工时连杆加工中关键工序，尤其大头孔的加工是连杆各部分加工中要求最高的部位，直接影响连杆的质量。一般先加工小头孔，后加工大头孔，合装后再同时精加工大、小头孔。小头孔小，锻坯上不锻出预孔，所以小头孔首道工序为钻削加工。加工方案多为钻-扩（拉）-镗（铰）。重庆工业职业技术学院毕业设计无论采用整体锻还是分开锻，大头孔都会锻出预孔，所以小头孔首道工序都是粗镗（或扩）。大头孔的加工方案多为:（扩）粗镗-半精镗-精镗。在大、小头孔的加工中，镗孔是保证精度的主要方法。因为镗孔能够修正毛坯和上道工序造成的孔的倾斜，易于保证孔与其它孔或平面的相互定位精度。虽然镗杆尺寸受孔径大小的限制，但连杆的孔径一般不会太小，且孔深与孔径比皆在1左右，这个范围镗孔工艺性最好，镗杆悬伸短，刚性也好。大、小头孔的精镗一般都在专用的双轴镗床同时进行，由条件的厂采用双面、双轴金刚镗床，对提高加工精度和生产率效果更好。大、小头孔的光整加工是保证孔的尺寸、形状精度和表面粗糙度不可缺少的加工工序。一般采用以下三种方案：1）珩磨。2）金刚镗。3）脉冲式滚压。1.5.2定位基准选择在制定连杆机械加工工艺规程时，定位基准的选择与否，对能否保证连杆的尺寸精度和相互位置精度要求及对连杆各表面的加工顺序安排都有很大影响。采用夹具装夹工件时，定位基准的选择还会影响到夹具的结构。定位基准的选择是设计连杆加工工艺改过程的首要问题。在许多情况下，连杆的技术条件能否获得保证，首先决定于基准的选择正确与否。因此定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。基准是连干上用以确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面。本零件主要考虑工艺基准中的定位基准。定位基准可分为精基准和粗基准。选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。选择精基准主要是从经济可靠地保证连杆各加工表面间的相互位置精度出发。一般应考虑如下问题：重庆工业职业技术学院毕业设计图1—2Error:Referencesourcenotfound精基准的选择选择精基准时主要应考虑保证加工精度和工件安装方便可靠，如图1—2所示。重庆工业职业技术学院毕业设计（1）因为连杆的大小端孔、大小端两端面、分开面、结合面以及螺栓孔等各加工表面间的相互位置精度都很高，既不能一次加工而成，又不能在一次安装中把这些有相互位置精度要求的各加工面都同时加工出来，而是经过多次安装，反复加工后逐步达到图纸要求的，所以，为了保证各加工表面的相互位置精度，要避免过多地转换定位基准，应尽量选择一个使大部分工序都可用它来作为定位基准的表面作为精基准。这就是“基准统一”原则。（2）由于连杆刚性较差，容易产生杆身弯曲变形，而直接影响各加工表面之间的相互位置精度，所以，要选择支撑面积大、精度高、定位准确、又能防止夹紧变形的表面作为精基准。（3）尽量选择零件图上的设计基准作为精基准，即“基准重合”的原则。这样，图纸上的设计尺寸是直接保证的，可以避免因定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差对该设计尺寸的影响。为了满足以上要求，以连杆的大小端面及工艺面作为定位基准，并且在机械加工的开头就把这组定位基准面加工出来，且达到一定精度。这种基准面在夹具中定位时，大小端端面面积大、精度高、定位准确、夹紧可靠，可作为极限工件沿Z轴移动、绕X轴和Y轴转动的三个自由度的主要基准面；工艺面间距离较大，可作为极限工件一个移动自由度和一个转动自由度的导向基准面，以使导向正确；工艺面面积狭窄，可作为限制工件一个移动自由度的止推基准面.重庆工业职业技术学院毕业设计图1—3落差平面的定位方法对于这组基准面的定位方法如图所示。由于大小端端面不在同一个平面上，两者之间有落差。为了减少落差而引起的定位误差，可将支承小端端面的夹具定位元件作成能随落差值变化而自动定位的浮动支承，这样才不会破坏固定支承对主要基准面大端端面的定位。这种定位方法可以使得连杆在整个机械加工过程中，精基准得到统一。其优点是：（1）不仅避免了基准转换过多到来的积累误差，还为在一次安装中同时加工出有相互位置精度要求的表面提供了有利条件，从而使连杆大小端孔轴心线之间的平行度和扭曲度以及大小端孔轴心线分别对大小端面的垂直度等都达到了图纸的要求。（2）由于小端孔的位置是靠大小头端端面决定的，大端孔的位置是根据小端孔中心线和小端端面决定的，所以，工艺面大小端端面是小端孔的设计基准，而重庆工业职业技术学院毕业设计小端孔中心线和小头端端面是大头孔的设计基准。如用上述方式定位大小头端面孔，则定位基准和设计基准重合，基准不重合的误差等于零。（3）简化了工艺过程设计，并使各工序的夹具结构基本相同或相似。从而减少了设计和制造夹具所需的时间和费用，加速生产准备工作，降低生产成本。图1—4连杆精基准的定位方法为了提高主要基准面大端端面的定位精度，采用其中一个无工艺凸台的大端端面为精基准，并且该端面的加工应以已加工的有工艺凸台的大端端面定位，如图1—4所示。对定位基准的定位方法如图所示。大端端面用支承板定位，其作用相当于三个定位点，消除了工件一个移动（OZ方向）两个转动（OX和OY方向）的自由重庆工业职业技术学院毕业设计度;小端孔用短销定位，相当于两个定位点，又消除了工件两个移动（OX和OY方向）的自由度；大端工艺侧面用小支承板定位，由于其长度和宽度都比工件相差很大，所以只能相当于一个定位点，即只能消除工件以一个转动（OZ方向）的自由度。这样，就完全限制了工件的六个自由度。在加工小端孔夹具中，小端孔是用可伸缩的短销定位，在定位和夹紧后，再将定位销从小端孔中抽出。1.5.3确定合理的夹紧方法连杆是一个刚性较差的工件，在外力作用下容易产生变形，如果在夹紧状态下检查精度时，达到了规定的精度，但在松开后，由于工件的弹性变形的恢复而使连杆精度受到损失，因此，在选择连杆定位基准的同时，必须正确确定夹紧力的方向和着力点，注意防止连杆的夹紧变形。Error:Referencesourcenotfound夹紧力的方向对夹紧力作用方向的确定，就必须考虑下列问题：（1）夹紧力的作用方向应朝向工件的主要基准面，把工件压向夹具定位面，以保证工件定位的准确性。（2）夹紧力的作用方向应使工件变形最小。Error:Referencesourcenotfound夹紧力的着力点夹紧力着力点的问题是指在夹紧方向的情况下，确定夹紧力着力点的位置和数目。着力点的选择原则首先是不应破坏工件在定位时已经确定的位置。如果着力点选择不当，会使工件产生翻转力矩。为了防止工件切削时的振动，夹紧力的着力点应尽可能地靠近加工面，以使切削力对夹紧力作用点的力矩最小。这是由于工件在承受平行于接触表面的切削力时最容易产生转动现象，而转动的中心往往正是夹紧力的着力点。由于连杆刚性较差，很容易产生夹紧变形，所以夹紧力的着力点必须作用于工件的刚性最大的部位上，一定要避免在连杆杆身上进行夹紧。否则就会造成连杆弯曲变形，而影响各加工表面间的相互位置精度。应十分注意夹紧力的大小，作用力的方向及着力点位置的选择，以免因受夹紧力作用而产生变表面形，使得加工精度降低。重庆工业职业技术学院毕业设计在生产中，设计的粗铣两端面的夹具中，夹紧力的方向与端面平行，在夹紧力作用的方向上，大头端部与小头端面的刚性大，即使有一点变形，也产生在平行于端面的方向上，对端面平行度影响较小。夹紧力通过工件直接作用在定位元件上，可避免工件产生弯曲或扭转变形。1.5.4连杆两端面的加工连杆两端面的加工主要为后续工序的加工作好定位基准，其加工精度直接影响连杆大小头孔的同轴度，在加工过程中应选择适合的夹紧力，以免因夹紧变形造成材料变形，从而影响定位基准。1.5.5连杆大、小头孔的加工连杆大小头孔的加工是连杆加工的关键，确定基准是关键。在加工连杆孔时以前序工序中两端面和工艺凸台为定位基准。在镗削过程中，应选择合理的切削用量及夹具，在本工序中，采用了手动夹紧和液压夹紧来达到加工要求，这在后面会得以讲述。1.5.6连杆螺栓孔的加工连杆体和盖是用螺栓连接的，螺孔内部由螺纹、销部构成，其精度要求较高。连杆大头与曲轴连接，当螺孔内与螺栓，销部接触位过盈配合，当接触不良时，在交变载荷的作用下，螺栓发生变性甚至断裂，将造成严重的后果，故在加工螺孔时，应充分考虑，钻孔、铰孔时排削问题以使螺孔达到设计要求。螺纹底孔本身的螺纹精度主要取决于丝锥的精度，而螺纹中心线的不垂直度及其对其它表面的不平行度、不垂直度等形位精度则主要取决于螺纹底孔的形位精度。所以对连杆螺栓孔的底孔采用以枪钻为基型的高压强制排屑的高速精钻工艺。重庆工业职业技术学院毕业设计1.5.7连杆体和盖的铣开工序连杆体和盖的铣开工序应注意切削时定位的可靠性及满足加工要求。连杆大头肩部加载两个垂直向下的压力，为避免在铣削过程中连杆盖的夹紧刚度，应连杆盖中心垂直位置的垂线上预紧一定的力，并使压板与销对称，压紧力不易太大，以免连杆盖变形。1.5.8大、小头侧面的加工大头侧面的加工包括，大头工艺凸台的铣削，钻孔处工艺凸台的铣削是保证后序工序钻销螺孔的精度及钻削时刀具不发生倾斜而造成的偏差，故需精铣大头工艺凸台。重庆工业职业技术学院毕业设计大头侧面的加工包括大头孔下端工艺凸台的铣削，钻孔处工艺凸台的铣削。大头下端凸台的加工是为加工大头孔作定位基准。通过小头孔的定位保证大头下端凸台与大小头孔中心线垂直度。钻孔处凸台位于偏离中心处是为钻孔及连杆体盖切削作准备，尤其是大头孔下端凸台对连杆大头的垂直度影响较大1.5.9加工小头孔小头孔分粗加工，半精加工，精加工三个阶段。主要为了消除在加工过程中因金属切削产生材料内部变形所引起的应力。由于粗加工中要切除大量的金属材料在不受力或受力减少时，材料内部组织会释放出因变形产生的力，这在金属加工中应慎重予以考虑。1.5.10精镗大头孔大头孔的镗削安排在数控卧式铣床上进行，这不仅可以保证连杆孔的加工精度，也可降低劳动工人的劳动强度，这将在后面予以介绍。1.5.11小头孔压入衬套本工序由钳工工人使用专有工具，将衬套压入连杆小头孔中，为后续的精镗做好准备，在压入时，应保证衬套在小头孔中的牢靠性。1.5.12镗小头衬套孔采用金刚镗床，连杆大头工艺凸台和小头的定位插销，小头的连杆体来进行定位，从而保证其定位精度，进而保证连杆的加工精度。1.5.13珩磨大头孔珩磨是磨削加工的特殊形式，又是一种高效率的加工方法，并且加工精度高，表面质量好。连杆大头孔同轴度较高，在磨削大头孔时，其同轴度达到5µｍ以下，另一方面珩磨加工面具有交叉网纹，有利于润滑油的储存及油膜的保持，并具有较高的表面支承率（孔与轴的实际接承受较大的载荷，耐磨损，从而延长了使用寿命。加之珩磨时速度低（只是普通磨削速度的几十分之一），且油石与孔是面接触，因此每一粒磨粒的平均磨削压力很小，这样工件的发热量很小，连杆产生的变形量也小。由于在珩磨是将安装在珩磨头周围的若干条油石张开机构将油石沿径向张开，使其压向连杆孔壁以便产生一定的接触，同时使磨头作旋转和往复运动。珩重庆工业职业技术学院毕业设计磨石采用金刚石或立方氮化硼等耐磨材料。连杆孔的精度在一定程度上取决于珩磨头的原始精度。本工序选用卧式珩磨机,见图表1-1。表1-1项目合成切削速度Vem/min交叉角φ圆周速度V：m/min往复速度Vfm/min精加工3040︒2810精加工余量为0.03mm,切削液选用70％煤油加25％锭子油。1.6连杆加工工艺设计应考虑的问题连杆本身的刚度比较低，在外力作用下易变形，合理的加工工序将直接影响连杆的最终加工质量，在这里主要考虑连杆加工工序安排、定位基准选择、夹具使用问题。1.6.1工序安排连杆的工序安排见表1-2工艺过程卡片产品名称柴油机毛坯种类胎模锻零件名称连杆重量图号A1尺寸材料40MnB重庆工业职业技术学院毕业设计序号工序名称及内容设备定位基准1模锻、退火2喷丸处理3探伤检查4划线身中心线及大小端两端面加工线划线平台考虑加工面余量均匀分配及其与不加工面相对重庆工业职业技术学院毕业设计位置尺寸5粗铣大小端一端面及工艺凸台立式铣床划线找正6粗铣大小端另一端面立式铣床大端一端面及工艺凸台7划大小端孔中心线及大小端外形线划线平台兼顾大小端的余量及壁厚均匀8钻小端孔Z3080大端一端面及工艺凸台小端孔中心线9插分开面及大端孔插床大小端另一端面及划线找正10检验11调质处理12喷丸处理13探伤检查14涂油漆15半精铣大小端一端面及工艺凸台立式铣床大小端另一端面16半精铣大小端另一端面立式铣床大端一端面及工艺凸台17划小端孔及外形线划线平台18镗小端孔立式铣床大端一端面及工艺凸台19铣大端工艺侧面立式铣床大端另一端面，小端孔及杆身侧面20精铣分开面立式铣床大端另一端面小端孔及大端工艺侧面21插小端外形插床小端另一端面、小端孔及大端工艺侧面22钻、铰、攻立式钻床大端另一端面、小端孔及重庆工业职业技术学院毕业设计2—M18×1.6螺纹孔大端工艺侧面23钻、铰体盖结合面上的定位销孔，并孔口倒角Z3050大端另一端面、小端孔及打端工艺侧面24钳工去毛刺25钳工把对体盖26精铣大端一端面及工艺凸台立式铣床大小端另一端面27精铣大端另一端面立式铣床大端一端面及工艺凸台28镗大小端孔卧式镗床大端另一端面、小端孔及大端工艺侧面29大小端孔口倒角Z3050大端另一端面、小端孔及大端工艺侧面30车大端凸台普通车床大端另一端面及大端孔31仿形铣连杆外形立式铣床大小端孔及端面32铣小端外形立式铣床小端孔及端面33磨连杆外形磨光机大小端孔及端面34卸盖—自然时效24小时35钳工把对体盖36精镗大小端孔双头镗床大端另一端面、小端孔及大端工艺侧面37检查大小端孔中心线平行、扭曲38卸盖39划深油孔，油沟加工线40钻深油孔并倒角摇臂钻床大小端端面、小端孔及大端工艺侧面41铣油沟立式铣床大端端面大端孔及分开面42铣大端孔轴瓦定位槽立式铣床大端端面大端孔及分开面重庆工业职业技术学院毕业设计43磁力探伤，并退磁44小端孔压入铜套45精镗铜套内孔双头镗床大端另一端面、小端孔及大端工艺侧面46铣小端两侧圆弧立式铣床大端另一端面、小端孔及大端工艺侧面47钳工修毛刺48清洗49终检各部50称重51削重连杆的加工工艺过程分三个阶段进行，即粗加工、半精加工、精加工。在粗加工小头孔时，应合理选用钻削的切削用量。大小头端面在磨削时应注意灼伤。1.6.2定位基准定位基准是设计连杆加工工艺过程的首要问题。在加工中，连杆的技术条件能否获得保证，首先决定于定位基准的选择正确与否。1粗基准粗基准选择是否正确，直接关系到被加工表面的余量分配和加工表面与不加工表面间的相互位置要求。所以，选择连杆的粗基准时，应满足以下要求：Error:Referencesourcenotfound连杆大小端孔及两端面应有足够而且尽量均匀的加工余量；Error:Referencesourcenotfound连杆大小端孔圆柱面及两端面应与杆身纵向中心线对称；，Error:Referencesourcenotfound连杆大小端外形应分别与大小端孔中心线对称。重庆工业职业技术学院毕业设计所以在加工连杆时，第一道工序是划杆身各向中心线和大小端两端面加工线时都是选择杆身两侧面作为粗基准。对于精度较低的连杆毛坯，尤其是当大小端毛坯孔偏位很大时，若仅仅考虑以杆身两侧面作为粗基准时，往往会出现大小端孔加工余量不均，甚至不够的现象。因此，划线时，必须各面予以互相借正，以满足基本要求。2精基准选择精基准主要从经济可靠地保证连杆各加工表面间的相互位置精度出发。应注意以下问题Error:Referencesourcenotfound应避免过多地转换定位基准，应尽量选择一个使大部分工序都可用它来作为定位基准的表面作为精基准。（2）要选择支承面积大、精度高、定位准确、又能防止夹紧变形的表面作为精基准。（3）要以图纸上的设计尺寸作为精基准，可避免因定位基准与设计基准不重合而引起基准不重合误差对该设计尺寸的影响。1.6.3夹具使用由于连杆的刚性较差，在镗削其大小头孔时，使用专有夹具显的十分必要。在镗削大小头孔时使用自动和手动并用的夹紧方式，自动部分采用液压系统，手动部分是采用虎钳的工作原理进行改进，保证连杆在加工过程中具有良好的稳定性，进而保证了连杆的加工精度。1.6.4确定加工余量锻件长度余量mm锻造长度余量：1mm工艺凸台的加工余量锻造时余量：2.25mm粗铣时余量：1.0mm精铣时余量：0.2mm小头孔钻后各工序的加工余量扩孔余量：1.7mm镗孔余量：2.0mm精镗余量：1.0mm小头孔扩孔或镗孔后各工序的加工余量一次铰余量：0.5mm粗铰余量：0.4mm精铰余量：0.2mm小镗孔精镗的加工余量粗加工余量：0.2mm精加工余量：0.1mm小头孔钻后的总加工余量：6.1mm大头孔各工序的加工余量重庆工业职业技术学院毕业设计粗镗余量：2.0mm精镗余量：1.3mm大头孔扩孔或镗孔后各工序的加工余量一次铰余量：0.6mm粗铰余量：0.45mm精铰余量：0.25mm大头孔精镗的加工余量粗加工余量：0.3mm精加工余量：0.1mm大头孔钻后的总加工余量：5mm1.6.5连杆盖的卡瓦槽的计算基本尺寸65mm=8mm＋AA1＝57mm封闭环上偏差ESA1＝－0.10－0＝－0.10mm封闭环下偏差EIA1＝－0.174－0.090mm＝－0.264mm基本尺寸A2＝57－44.5mm＝12.5mm封闭环上偏差ESA2＝－0.100－（－0.15）mm＝0.05mm封闭环下偏差EIA2＝－0.264－0mm＝－0.264mm得出连杆盖的卡瓦槽尺寸为12.5mm1.6.6工时定额计算N连杆=N柴油机×n(1+α％)(1+β％N连杆－连杆的生产纲领，即连杆的年产量；N柴油机－柴油机的生产纲领n－每台柴油机的连杆数量；α％－连杆的备品率；β％－机械加工的废品率（一般取0.5％～1.0％）N连杆=2000×6（1＋5％）（1＋0.5％）=12000根2连杆的检验连杆的检验分为毛坯的检验和连杆精度检验，其中连杆的加工精度检验有孔的加工精度检验，相互位置精度检验，连杆体盖结合面的精度检验，连杆螺栓孔的精度检验，表面粗糙度的检验。重庆工业职业技术学院毕业设计2.1观察外表缺陷及目测表面粗糙度检测表面粗糙度主要采用以下方法，比较法，仪器检测法，连杆表面粗糙度选用仪器检测法。仪器检测法分有：光切法、干涉法和感触法。本工序选用感触法，感触法是利用电动轮廓仪测量被测表面的Ra值方法。测量时使触针以一定速度划过随被测表面，传感器将触针随被检测表面的微小峰谷的上下移动转换为电信号，并经过传输、放大和积分运算处理后，通过显示器显示Ra值。其测量范围一般为Ra0.01～25µｍ。2.2连杆大头孔圆柱度的检验在工件旋转一周过程中，测出一个正截面上最大于最小读数。按上述方法，连续测量几段截面，取各截面内所测得的所有读数中最大与最小读数的差值的一半，作为该圆柱面的圆柱度误差，保证在要求精度范围以内。2.3连杆体，连杆上盖对大头孔中心线对称度检验连杆体盖结合面的精度检验主要是结合处和安装轴瓦用的定位销孔沿大端孔周围方向的偏移。连杆体和连杆盖的结合面的加工方法较多。检验的方法是靠目测。在结合面上涂红丹粉，经体盖研磨后，检查其贴合面积，观察其表面光洁度，并与检验合格的样件比较来确定产品质量。2.4连杆螺栓孔的精度检验连杆螺栓孔的精度检验包括以下几面：Error:Referencesourcenotfound2-M18×1.6-1螺栓孔的检验。Error:Referencesourcenotfound2-M18×1.6-1螺栓孔中心线对螺栓肩面的不垂直度。Error:Referencesourcenotfoundφ23对M22×2-1螺栓孔的不同心度。重庆工业职业技术学院毕业设计图2—1图纸规定螺栓孔的加工必须将连杆体和连杆盖配对进行，不得互换。因而对φ23对M22×2-1螺栓孔的不同心度是依靠在十二工位中央立柱式螺栓孔加工组合机床上精钻螺栓底孔和扩孔的加工精度来保证的。检验方法是在攻制螺纹之前依靠阶梯轴的界限塞规来进行，如图2—1所示。用带有止端和通端的螺纹塞规对螺栓孔M22×2-1的精度进行综合检验。对螺栓孔中心线与螺栓肩面的不垂直度检验采用------。量杆的螺纹也是M22×2-1，并做成1:200锥度，罗纹后端尺寸按螺纹的上偏差制作。量杆上圆重庆工业职业技术学院毕业设计柱部分及其端面对中心线的跳动量严格控制在±0.005mm以内。利用量块在端面上转动时，通过百分表便可显示出螺栓肩面对螺栓孔中心线的不垂直度来，其值为百分表的最大与最小读数之差。2.5连杆大小端孔的平行度和扭曲度检验在连杆大小端孔中各套入标准管状定为心轴，先将大端孔的心轴调整成水平，用百分表在小端孔心轴100mm长度上进行测量，其最大读数和最小读数之差即为两孔中心线的不平行度数值。将连杆放成水平位置，调整大端孔心轴成水平，小端孔心轴在100mm长度上的百分表最大读数和最小读数之差就是大小端孔中心线的扭曲度数值。3连杆大小头孔的数控加工3.1数控精加工连杆大小头孔的加工工艺分析在连杆的加工过程中，大小头孔的精度对发动机的性能质观重要，因此使用数控铣床镗削连杆大小头孔显得十分必要。其主要加工表面为压入瓦套前大小头孔的镗削。连杆大头孔的尺寸精度分别为Φ102和Φ55。孔的圆度为0.03mm，不许呈腰形或鼓形，光洁度均为0.8µm。两孔轴线的不平形度在100mm允差0.03mm，扭曲在100mm允差0.05mm，孔距为mm。镗削的工艺特征镗削在孔加工中是用的比较普遍的一种加工方法。其特点是能够较好地保证孔中心轴线的准确位置。它不受前工序加工精度的约束，并能修正前一工序留下的孔中心线的歪斜和偏移，从而能够提高工件的几何和形位精度。镗削时一般使镗刀有较大的主偏角以减少镗孔时的径向切削力。安装时镗刀的刀尖略高于回转中心，以减少切削时的振动。镗刀的后角一般比较大，以避免镗刀后面与工件表面相碰。镗削的方式重庆工业职业技术学院毕业设计按照工件、刀具的主切削运动和进给运动方式的不同，镗削可以分为三种方式：（1）工件回转，刀具不转但刀具作进给运动其特点是孔的中心线和回转中心一致，因而效果是同一旋转轴线的内外圆同心度高，端面对内外圆跳动量小。这种加工方式对工件形状有要求，最好是回转体，外形和重量都不能太大。（2）工件固定不动，刀具即作回转运动，又作进给运动其特点是能保证镗孔的中心线和机床主轴中心线一致。但由于镗杆的刚度是变化的，因而会引起孔径的变化。改善的方法是增加镗杆支承及导向孔。（3）刀具回转，工件不转但作进给运动其特点是进给运动方向偏斜或非直线性反映在被加工孔的中心线上，使镗孔的中心线偏移。改善的方法是加强调整精度，使主轴中心线与工作台移动方向一致。3.2数控设备的选择本工序选用山东天河数控XK6132数控铣床主要特点：一、XK6132数控铣床是一种使用范围很广的铣床，根据用户要求，配置国内外（OSP-U10M、SIEMENS802D、FANUC0i、华中Ⅰ号）先进数控系统，实现三座标三联动，并可根据用户要求提供第四坐标（配置烟台产TK13250数控转台），完成直线、斜线、曲线轮廓等铣削加工；可以组成各种往复循环和框式循环该产品操作方便，性能可靠。可用各种圆柱铣刀、圆片铣刀、角度铣刀、成型铣刀和端面铣刀加工各种平面、斜面、沟槽等。如果使用适当铣床附件，可加工齿轮、凸轮弧形槽及螺旋面等特殊形状的零件，配置万能铣头、圆工作台、分度头等铣床附件，可进一步扩大机床使用范围。二、主要特点：1、机床刚性好，能承载重负荷切削。2、机床主轴电机功率高，变速范围广，充分发挥刀具效能，高速切削。3、易磨损铸件采用钒钛耐磨铸铁，重要部位采用优质合金钢，稳定耐用。4、机床有完善的润滑系统。山东天河数控XK6132数控铣床技术参数：项目名称单位UNIT参数重庆工业职业技术学院毕业设计工作台工作面积（宽×长）mm320X1600T型槽数目3T型槽宽度mm18行程X向（工作台纵向）mm900Y向（滑座横向）mm360Z向（升降台垂向）mm350主轴锥孔IOS50(7:24)转速范围r/min30-1500转速级数级Step18轴向移动距离mm85主轴中心孔至工作台面距离mm900主轴中心线至悬梁平面距离mm360进给切削进给电机功率X/Y/Zmm/min2/2/4.3切削进给数度mm/min1-4000电动机主轴电机功率kw7.5进给电机功率kw1.5精度定位精度mm0.03重复定位精度mm0.015其他机床外形尺寸（长×宽×高）mm2040×1800×1800机床净重kg26503.3精镗连杆大小头孔夹具的使用说明专用夹具的使用是为保证连杆的加工精度，本夹具采用液压系统装置和手动夹紧装置对零件进行夹紧，其夹紧结构简单，使用方便。夹具固定在工作台上，随工作台的移动而移动。在使用夹具时应定期更换液压系统所使用的高压油，以保证在镗削连杆的工程中出现堵塞现象，从而影响加工精度。本夹具的小头孔由定位插销进行固定，大头孔由压板进行固定，小头的肩部由弧形压块固定，待大头压板和小头的肩部予以固定时，取出定位插销，便可进行数控加工,如图3-1。重庆工业职业技术学院毕业设计图3-13.4高速精镗的特点及切削余量的确定高速精镗的特点是切削速度高，切削深度小，走刀量小，切屑变形小，切削热量少而且散热好。因而有：重庆工业职业技术学院毕业设计（1）加工精度高一般可达到一级精度。当加工孔径在15~100mm范围内其精度可达0.005~0.008mm，圆度为0.003~0.005mm。（2）加工表面质量好零件加工的表面光洁度可达到0.2~0.4µｍ，表面变形层深度小，约为0.015~0.02mm。（3）和磨削比较起来，镗削的生产率要高的多。连杆高精镗对床的要去是刚度大、精度高、速度高和隔离振源。高速精镗的切削用量的确定切削深度过大时，将显著增大切削宽度，引起切削力的加大以致振动。相反的，切削深度过小即当t＜0.02mm时，刀具实际停止了正常的切削，而只是在工件表面滑动和刮削，也会引起剧烈振动。切削深度在0.05~0.16mm为好。进给量对加工精度、生产率、表面光洁度都有影响。当S＞0.07mm/r时，孔的椎度和圆度有所增加。此外光洁度亦直接随刀量的增加而变坏。Kr＝v60/(V60)j＝0.976/0.735＝1．328＞1比值Kr为40MnB的相对加工性能。3.5精镗刀的刀具角度及材料精镗镗刀的几何参数十分重要。由于镗孔直径较大，而镗刀刀尖安装位置仅高出孔中心线5mm，因此安装位置时刀具前角和后角的影响就微乎其微，可以不必加以考虑。连杆精镗镗刀的几何参数为：前角ϒ=0主偏角ϕ=60副偏角ϕ1=30︒主切削刃和副切削刃的后角a=a1=6︒精镗镗刀的材料选用P类（钨钴钛类）的硬质合金－YT60，该刀具含钴量少，耐磨性、耐热性更好，用于精加工。这是一种用于高速精镗的理想刀具材料。刀具刃磨后要用金刚油石研磨到Ra=0.1µm。3.6切削用量的选择镗削速度镗削速度指的是镗刀在最大直径处的线速度。重庆工业职业技术学院毕业设计＝259.05ｍ/min首先确定镗削深度ap和进给量，最后确定镗削速度。主轴转速为1200r/min，进量为0.06mm/r。3.7切削液的选用在金属切削过程中，切削液可以起到冷却、润滑、清洗和防锈的作用。根据加工性质，加工材料和刀具材料，镗孔时选用极压切削油，为了使切削液达到应有的效果，在使用时必须注意以下几点。（1）极压油必须用水稀释。（2）切削液必须浇注在切削区域。（3）在切削开始时，必须一开始就连续充分地浇注，以免刀具聚冷而产生裂纹。3.8工艺路线及基点坐标的确定由于镗削连杆大小头孔时以大头的端面为对刀平面，所以应在大头端面建立零点。其加工路线为先加工小头孔，再加工大头孔。坐标基点XY12800200数控卧式铣床加工工艺卡片零件名称连杆数控铣床加工工艺卡片设备型号刀具表量具表百分表XK6132内径千分尺T01φ48硬质合金镗刀T02φ102硬质合金镗刀重庆工业职业技术学院毕业设计序号工艺内容切削用量主轴转速r/min进给速度mm/min切削深度mm1精镗φ55内孔0.12精镗φ102内孔0.12重庆工业职业技术学院毕业设计4总结毕业设计完后，开始回想设计时的经过，体会在设计时自己的付出，回报。在毕业设计的过程中，我深深的体会到设计的乐趣。这是我人生生涯的第一次设计，从开始的选题到课题的确定，然后收集资料，直至现在毕业设计的完成，我加深了对毕业设计的看法，这是非常有必要的，是对几年来所学知识的一次较全面的应用，更是一次自我学习的一次机会。接着我对毕业设计的过程做个总结。在通知毕业设计课题时第一步要做的就是选题，选题的原则应按照指导老师的要求，根据自己的实力慎重选题，以免在以后的设计中因课题难度大而造成过大的压力。第二步搜集资料，在搜集资料的过程中应对其做好笔记，对不了解的部分予以记录，及时向指导老师寻求帮助，这可帮助设计者学到一些目前的现状，资料是保证设计的依据，应认真细心。第三步通过对收集资料的认识，分析题目都要应用哪些加工方式，并建立起大体工艺过程，然后对每一步作个详细的叙述，在这个过程中是非常漫长的，应耐心对待。第四选择加工时所需的加工设备及夹具、刀具等，是否要选用专有夹具。最后对前面的内容进行修改，以求达到设计要求。这就是我的总结，在设计的过程中会遇到的很多问题，会感觉压力很大，不知道怎样处理，但在最后这些问题就都解决了。在此我还在心得上有所体会：做毕业设计不仅是对智力、智商的考验，更是发挥知识价值的平台。我感谢我的指导老师对我的细心指导，在设计过程中，经过翻阅资料，和老师的交流，使我学到了好多知识，虽然过程是艰辛的，但结果是可喜的。这对我以后的工作具有重大的意义，增强了我的信心，我会把这种求知精神带进我的生活中。在毕业设计中我的设计存在缺陷，但在设计的同时我学到了好多，这是我无形中的财富，我很欣慰。参考文献［1］崔洪斌，肖新华.AUTOCAD2008中文版实用教.北京：人民邮电出版社，2007［2］夏正权，陈修兴.柴油机连杆的机械加工.北京：中国铁道出版社，1980［3］郑修本，冯冠大.机械制造工艺学.机械工业出版社，1991［4］第一机械工业部机床研究所.机械工程手册,第46篇金属切削方法,机械工业出版社,1981.12［5］熊万武.金属切削机床夹具设计手册.机械工业出版社.1984.12［6］刘文剑,曹天河,赵维缓,李家宝,王士杰.夹具工程师手册,黑龙江科学技术出版社,1987',)