柴油机连杆设计,柴油机连杆设计说明书

("目录摘要.................................................................................................3第一章汽车连杆加工工艺.................................................3连杆的结构特点...................................................................................3连杆的主要技术要求.............................................................................41.2.1大、小头孔的尺寸精度、形状精度..........................................41.2.2大、小头孔轴心线在两个彼此垂直方向的平行度.......................41.2.3大、小头孔中心距...............................................................51.2.4连杆大头孔两头面对大头孔中心线的垂直度.............................51.2.5大、小头孔两头面的技术要求................................................51.2.6螺栓孔的技术要求...............................................................51.2.7有关结合面的技术要求.........................................................5连杆的材料和毛坯................................................................................5连杆的机械加工工艺进程......................................................................7连杆的机械加工工艺进程分析................................................................91.5.1工艺进程的安排...................................................................91.5.2定位基准的选择.................................................................101.5.3肯定合理的夹紧方式..........................................................111.5.4连杆两头面的加工.............................................................111.5.5连杆大、小头孔的加工.......................................................121.5.6连杆螺栓孔的加工.............................................................121.5.7连杆体与连杆盖的铣动工序.................................................121.5.8大头侧面的加工.................................................................12连杆加工工艺设计应考虑的问题...........................................................131.6.1工序安排.......................................................................131.6.2定位基准.......................................................................131.6.3夹具利用.......................................................................13切削用量的选择原则...........................................................................131.7.1粗加工时切削用量的选择原则..............................................131.7.2精加工时切削用量的选择原则..............................................14肯定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差........................................151.8.1肯定加工余量....................................................................151.8.2肯定工序尺寸及其公差.......................................................15计算工艺尺寸链.................................................................................161.9.1连杆盖的卡瓦槽的计算.......................................................161.9.2连杆体的卡瓦槽的计算.......................................................17工时定额的计算.................................................................................181.10.1铣连杆大小头平面...........................................................181.10.2粗磨大小头平面..............................................................191.10.3加工小头孔.....................................................................191.10.4铣大头双侧面.................................................................201.10.5、扩大头孔......................................................................201.10.6铣开连杆体和盖..............................................................211.10.7加工连杆体.....................................................................221.10.8铣、磨连杆盖结合面........................................................241.10.9铣、钻、镗（连杆总成体）...............................................261.10.10粗镗大头孔..................................................................271.10.11大头孔两头倒角............................................................281.10.12精磨大小头两平面（先标记朝上）...................................281.10.13半精镗大头孔及精镗小头孔............................................281.10.14精镗大头孔...................................................................291.10.16小头孔两头倒角............................................................291.10.17镗小头孔衬套...............................................................301.10.18珩磨大头孔.................................................................................................30连杆的查验.......................................................................................................................301.11.1观察外表缺点及目测表面粗糙度...............................................................301.11.2连杆大头孔圆柱度的查验...........................................................................301.11.3连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度的查验................................311.11.4连杆大小头孔平行度的查验.......................................................................311.11.5连杆螺钉孔与结合面垂直度的查验...........................................................31第二章夹具设计.................................................................................................32铣剖分面夹具设计...........................................................................................................322.1.1问题的指出.....................................................................................................322.1.2夹具设计.........................................................................................................321)定位基准的选择...................................................................................................322)夹紧方案...............................................................................................................323)夹具体设计...........................................................................................................324)切削力及夹紧力的计算.......................................................................................325)定位误差分析.......................................................................................................33扩大头孔夹具...................................................................................................................342.2.1问题的指出.....................................................................................................342.2.2夹具设计.........................................................................................................341)定位基准的选择...................................................................................................342)夹紧方案...............................................................................................................343)夹具体设计...........................................................................................................344)切削力及夹紧力的计算.......................................................................................355)定位误差分析.......................................................................................................36结束语：...................................................................................................................36参考文献:..................................................................................................................37致谢...........................................................................................................................38Microprocessors.....................................................................................................45摘要连杆是柴油机的主要传动件之一，本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。连杆的尺寸精度、形状精度和位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比较差，容易产生变形，因此在安排工艺进程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。慢慢减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就可以最后达到零件的技术要求。关键词:连杆变形加工工艺夹具设计第一章汽车连杆加工工艺连杆的结构特点连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，它在柴油机中，把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞紧缩气缸中的气体。连杆在工作中经受着急剧转变的动载荷。连杆由连杆体及连杆盖两部份组成。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一路。为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴氏合金轴瓦金属。在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，能够用来补偿轴瓦的磨损。连杆小头用活塞销与活塞连接。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进行修理和改换。在发动机工作进程中，连杆受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用，连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽可能减小连杆自身的质量，以减小惯性力的作用。连杆杆身一般都采用从大头到小头慢慢变小的工字型截面形状。为了保证发动机运转均衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大，因此，在连杆部件的大、小头两头设置了去不平衡质量的凸块，以便在称量后切除不平衡质量。连杆大、小头两头对称散布在连杆中截面的双侧。考虑到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等(大体尺寸相同)。在连杆小头的顶端设有油孔(或油槽)，发动机工作时，依托曲轴的高速转动，把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头衬套与活塞销之间的摆动运动副。连杆的作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变成曲柄的回转运动，以输出动力。因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有5个：（1）连杆大端中心面和小端中心面相对连杆杆身中心面的对称度；（2）连杆大、小头孔中心距尺寸精度；（3）连杆大、小头孔平行度；（4）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；（5）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。连杆的主要技术要求连杆上需进行机械加工的主要表面为：大、小头孔及其两头面，连杆体与连杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等。连杆总成的主要技术要求（图1-1）如下。连杆总成图（1—1）1.2.1大、小头孔的尺寸精度、形状精度为了使大头孔与轴瓦及曲轴、小头孔与活塞销能紧密配合，减少冲击的不良影响和便于传热。大头孔公差品级为IT6，表面粗糙度Ra应不大于μm；大头孔的圆柱度公差为0.012mm，小头孔公差品级为IT8，表面粗糙度Ra应不大于μm。小头压衬套的底孔的圆柱度公差为0.0025mm，素线平行度公差为100mm。1.2.2大、小头孔轴心线在两个彼此垂直方向的平行度两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，从而造成汽缸壁磨损不均匀，同时使曲轴的连杆轴颈产生边缘磨损，所以两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度公差较小；而两孔轴心线在垂直于连杆轴线方向的平行度误差对不均匀磨损影响较小，因此其公差值较大。两孔轴心线在连杆的轴线方向的平行度在100mm长度上公差为0.04mm；在垂直与连杆轴心线方向的平行度在100mm长度上公差为0.06mm。1.2.3大、小头孔中心距大小头孔的中心距影响到汽缸的紧缩比，即影响到发动机的效率，所以规定了比较高的要求：190±0.05mm。1.2.4连杆大头孔两头面对大头孔中心线的垂直度连杆大头孔两头面对大头孔中心线的垂直度，影响到轴瓦的安装和磨损，乃至引发烧伤；所以对它也提出了必然的要求：规定其垂直度公差品级应不低于IT9（大头孔两头面对大头孔的轴心线的垂直度在100mm长度上公差为0.08mm）。1.2.5大、小头孔两头面的技术要求连杆大、小头孔两头面间距离的大体尺寸相同，但从技术要求是不同的，大头两头面的尺寸公差品级为IT9，表面粗糙度Ra不大于μm,小头两头面的尺寸公差品级为IT12，表面粗糙度Ra不大于μm。这是因为连杆大头两头面与曲轴连杆轴颈两轴肩端面间有配合要求，而连杆小头两头面与活塞销孔座内档之间没有配合要求。连杆大头端面间距离尺寸的公差带正好落在连杆小头端面间距离尺寸的公差带中，这给连杆的加工带来许多方便。1.2.6螺栓孔的技术要求在前面已经说过，连杆在工作进程中受到急剧的动载荷的作用。这一动载荷又传递到连杆体和连杆盖的两个螺栓及螺母上。因此除对螺栓及螺母要提出高的技术要求外，对于安装这两个动力螺栓孔及端面也提出了必然的要求。规定：螺栓孔按IT8级公差品级和表面粗糙度Ra应不大于μm加工；两螺栓孔在大头孔剖分面的对称度公差为0.25mm。1.2.7有关结合面的技术要求在连杆受动载荷时，接合面的歪斜使连杆盖及连杆体沿着剖分面产生相对错位，影响到曲轴的连杆轴颈和轴瓦结合不良，从而产生不均匀磨损。结合面的平行度将影响到连杆体、连杆盖和垫片贴合的紧密程度，因此也影响到螺栓的受力情形和曲轴、轴瓦的磨损。对于本连杆，要求结合面的平面度的公差为0.025mm。连杆的材料和毛坯连杆在工作中经受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。因此，连杆材料一般采用高强度碳钢和合金钢；如45钢、55钢、40Cr、40CrMnB等。最近几年来也有采用球墨铸铁的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料损耗少，本钱低。随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用，使粉末冶金件的密度和强度大为提高。因此，采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有进展前途的制造方式。连杆毛坯制造方式的选择，主要按照生产类型、材料的工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方式的可能性来肯定毛坯的制造方式。按照生产纲领为大量生产，连杆多用模锻制造毛坯。连杆模锻形式有两种，一种是体和盖分开锻造，另一种是将体和盖锻成—体。整体锻造的毛坯，需要在以后的机械加工进程中将其切开，为保证切开后粗镗孔余量的均匀，最好将整体连杆大头孔锻成椭圆形。相对于分体锻造而言，整体锻造存在所需锻造设备动力大和金属纤维被切断等问题，但由于整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少、锻造工时少、模具少等长处，故用得愈来愈多，成为连杆毛坯的一种主要形式。总之，毛坯的种类和制造方式的选择应使零件总的生产本钱降低，性能提高。目前我国有些生产连杆的工厂，采用了连杆辊锻工艺。图（1-2）为连杆辊锻示用意．毛坯加热后，通过上锻辊模具2和下锻辊模具4的型槽，毛坏产生塑性变形，从而取得所需要的形状。用辊锻法生产的连杆锻件，在表面质量、内部金属组织、金属纤维方向和机械强度等方面都可达到模锻水平，而且设备简单，劳动条件好，生产率较高，便于实现机械化、自动化，适于在大量大量生产中应用。辊锻需经多次逐渐成形。图（1-2）连杆辊锻示用意图(1-3)、图(1-4)给出了连杆的锻造工艺进程，将棒料在炉中加热至1140～1200C0，先在辊锻机上通过四个型槽进行辊锻制坯见图(1-3)，然后在锻压机上进行预锻和终锻，再在压床上冲连杆大头孔并切除飞边见图(1-4)。锻好后的连杆毛坯需经调质处置，使之取得细致均匀的回火索氏体组织，以改善性能，减少毛坯内应力。为了提高毛坯精度，连杆的毛坯尚需进行热校正。连杆必需通过外观缺点、内部探伤、毛坯尺寸及质量等的全面检查，方能进入机械加工生产线。连杆的机械加工工艺进程由上述技术条件的分析可知，连杆的尺寸精度、形状精度和位置精度的要求都很高，可是连杆的刚性比较差，容易产生变形，这就给连杆的机械加工带来了很多困难，必需充分的重视。连杆机械加工工艺进程如下表(1—1)所示：表(1—1)工序工序名称工序内容工艺装备1铣铣连杆大、小头两平面,每面留磨量0.5mmX52K2粗磨以一大平面定位，磨另一大平面，保证中心线对称，无标记面称基面。（下同）M73503钻与基面定位，钻、扩、铰小头孔Z30804铣以基面及大、小头孔定位，装夹工件铣尺寸99±0.01mm两侧面，保证对称（此平面为工艺用基准面）X62W组合机床或专用工装5扩以基面定位，以小头孔定位，扩大头孔为Φ60mmZ30806铣以基面及大、小头孔定位，装夹工件，切开工件，编号杆身及上盖分别打标记。X62W组合机床或专用工装锯片铣刀厚2mm7铣以基面和一侧面定位装夹工件，铣连杆体和盖结合面，保直径方向测量深度为27.5mmX62组合夹具或专用工装8磨以基面和一侧面定位装夹工件，磨连杆体和盖的结合面M73509铣以基面及结合面定位装夹工件，铣连杆体和盖5−0.05+0.10mm¿8mm斜槽X62组合夹具或专用工装10锪以基面、结合面和一侧面定位，装夹工件，锪两螺栓座面R120+0。3mm,R11mm,保证尺寸22±0.25mmX62W11钻钻2—Φ10mm螺栓孔Z305012扩先扩2—Φ12mm螺栓孔，再扩2—Φ13mm深19mm螺栓孔并倒角Z305013铰铰2—Φ12.2mm螺栓孔Z305014钳用专用螺钉，将连杆体和连杆盖装成连杆组件，其扭力矩为100—15镗粗镗大头孔T6816倒角大头孔两端倒角X62W17磨精磨大小头两端面，保证大端面厚度为38−0.232−0.170mmM713018镗以基面、一侧面定位，半精镗大头孔，精镗小头孔至图纸尺寸，中心距为190±0.1mm可调双轴镗19镗精镗大头孔至尺寸T211520称重称量不平衡质量弹簧称21钳按规定值去重量22钻钻连杆体小头油孔Φ6.5mm,Φ10mmZ302523压铜套双面气动压床24挤压铜套孔压床25倒角小头孔两端倒角Z305026镗半精镗、精镗小头铜套孔T211527珩磨珩磨大头孔珩磨机床28检检查各部尺寸及精度29探伤无损探伤及检验硬度30入库连杆的主要加工表面为大、小头孔和两头面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及连杆螺栓孔定位面，次要加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头双侧面及体和盖上的螺栓座面等。连杆的机械加工线路是围绕着主要表面的加工来安排的。连杆的加工线路按连杆的分合可分为三个阶段：第一阶段为连杆体和盖切开之前的加工；第二阶段为连杆体和盖切开后的加工；第三阶段为连杆体和盖合装后的加工。第一阶段的加工主如果为其后续加工预备精基准（端面、小头孔和大头外侧面）；第二阶段主如果加工除精基准之外的其它表面，包括大头孔的粗加工，为合装做预备的螺栓孔和结合面的粗加工，和轴瓦锁口槽的加工等；第三阶段则主如果最终保证连杆各项技术要求的加工，包括连杆合装后大头孔的半精加工和端面的精加工及大、小头孔的精加工。若是按连杆合装前后来分，合装之前的工艺线路属主要表面的粗加工阶段，合装以后的工艺线路则为主要表面的半精加工、精加工阶段。连杆的机械加工工艺进程分析1.5.1工艺进程的安排在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度：（1）连杆本身的刚度比较低，在外力（切削力、夹紧力）的作用下容易变形。（2）连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削时将产生较大的残余内应力，并引发内应力重新散布。因此，在安排工艺进程时，就要把各主要表面的粗、精加工工序分开，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中间，精加工安排在后面。这是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夹紧力必然大，加工后容易产生变形。粗、精加工分开后，粗加工产生的变形能够在半精加工中修正；半精加工中产生的变形能够在精加工中修正。如此慢慢减少加工余量，切削力及内应力的作用，慢慢修正加工后的变形，就可以最后达到零件的技术条件。各主要表面的工序安排如下：（1）两头面：粗铣、精铣、粗磨、精磨（2）小头孔：钻孔、扩孔、铰孔、精镗、压入衬套后再精镗（3）大头孔：扩孔、粗镗、半精镗、精镗、金刚镗、珩磨一些次要表面的加工，则视需要和可能安排在工艺进程的中间或后面。1.5.2定位基准的选择在连杆机械加工工艺进程中，大部份工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作为主要基面，并用大头处指定一侧的外表面作为另一基面。这是由于：端面的面积大，定位比较稳固，用小头孔定位可直接控制大、小头孔的中心距。如此就使各工序中的定位基准统一路来，减少了定位误差。具体的办法是，如图（1—5）所示：在安装工件时，注意将成套编号标记的一面不图（1-5）连杆的定位方向与夹具的定位元件接触（在设计夹具时亦作相应的考虑）。在精镗小头孔（及精镗小头衬套孔）时，也用小头孔（及衬套孔）作为基面，这时将定位销做成活动的称“假销”。当连杆用小头孔（及衬套孔）定位夹紧后，再从小头孔中抽出假销进行加工。为了不断改善基面的精度，基面的加工与主要表面的加工要适当配合：即在粗加工大、小头孔前，粗磨端面，在精镗大、小头孔前，精磨端面。由于用小头孔和大头孔外侧面作基面，所以这些表面的加工安排得比较早。在小头孔作为定位基眼前的加工工序是钻孔、扩孔和铰孔，这些工序对于铰后的孔与端面的垂直度不易保证，有时会影响到后续工序的加工精度。在第一道工序中，工件的各个表面都是毛坯表面，定位和夹紧的条件都较差，而加工余量和切削力都较大，若是再遇上工件本身的刚性差，则对加工精度会有专门大影响。因此，第一道工序的定位和夹紧方式的选择，对于整个工艺进程的加工精度常有深远的影响。连杆的加工就是如此，在连杆加工工艺线路中，在精加工主要表面开始前，先粗铣两个端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此，粗铣就是关键工序。在粗铣中工件如何定位呢？一个方式是以毛坯端面定位，在侧面和端部夹紧，粗铣一个端面后，翻身以铣好的面定位，铣另一个毛坯面。可是由于毛坯面不平整，连杆的刚性差，定位夹紧时工件可能变形，粗铣后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢复变形，影响后续工序的定位精度。另一方面是以连杆的大头外形及连杆身的对称面定位。这种定位方式使工件在夹紧时的变形较小，同时能够铣工件的端面，使一部份切削力彼此抵消，易于取得平面度较好的平面。同时，由于是以对称面定位，毛坯在加工后的外形误差也比较小。1.5.3肯定合理的夹紧方式既然连杆是一个刚性比较差的工件，就应该十分注意夹紧力的大小，作使劲的方向及着力点的选择，避免因受夹紧力的作用而产生变形，以影响加工精度。在加工连杆的夹具中，能够看出设计人员注意了夹紧力的作用方向和着力点的选择。在粗铣两头面的夹具中，夹紧力的方向与端面平行，在夹紧力的作用方向上，大头端部与小头端部的刚性高，变形小，既使有一些变形，亦产生在平行于端面的方向上，很少或不会影响端面的平面度。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。在加工大小头孔工序中，主要夹紧力垂直作用于大头端面上，并由定位元件经受，以保证所加工孔的圆度。在精镗大小头孔时，只以大平面（基面）定位，而且只夹紧大头这一端。小头一端以假销定位后，用螺钉在另一侧面夹紧。小头一端不在端面上定位夹紧，避免可能产生的变形。1.5.4连杆两头面的加工采用粗铣、精铣、粗磨、精磨四道工序，并将精磨工序安排在精加工大、小头孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度。粗磨在转盘磨床上，利用砂瓦拼成的砂轮端面磨削。这种方式的生产率较高。精磨在M7130型平面磨床上用砂轮的周边磨削，这种办法的生产率低一些，但精度较高。1.5.5连杆大、小头孔的加工连杆大、小头孔的加工是连杆机械加工的重要工序，它的加工精度对连杆质量有较大的影响。小头孔是定位基面，在用作定位基面之前，它通过了钻、扩、铰三道工序。钻时以小头孔外形定位，如此能够保证加工后的孔与外圆的同轴度误差较小。小头孔在钻、扩、铰后，在金刚镗床上与大头孔同时精镗，达到IT6级公差品级，然后压入衬套，再以衬套内孔定位精镗大头孔。由于衬套的内孔与外圆存在同轴度误差，这种定位方式有可能使精镗后的衬套孔与大头孔的中心距超差。大头孔通过扩、粗镗、半精镗、精镗、金刚镗和珩磨达到IT6级公差品级。表面粗糙度Ra为μm，大头孔的加工方式是在铣动工序后，将连杆与连杆体组合在一路，然后进行精镗大头孔的工序。如此，在铣开以后可能产生的变形，能够在最后精镗工序中取得修正，以保证孔的形状精度。1.5.6连杆螺栓孔的加工连杆的螺栓孔通过钻、扩、铰工序。加工时以大头端面、小头孔及大头一侧面定位。为了使两螺栓孔在两个彼此垂直方向平行度维持在公差范围内，在扩和铰两个工步顶用上下双导向套导向。从而达到所需要的技术要求。粗铣螺栓孔端面采用工件翻身的方式，如此铣夹具没有活动部份，能保证经受较大的铣削力。精铣时，为了保证螺栓孔的两个端面与连杆大头端面垂直，利用两工位夹具。连杆在夹具的工位上铣完一个螺栓孔的两头面后，夹具上的定位板带着工件旋转1800，铣另一个螺栓孔的两头面。如此，螺栓孔两头面与大头孔端面的垂直度就由夹具保证。1.5.7连杆体与连杆盖的铣动工序剖分面（亦称结合面）的尺寸精度和位置精度由夹具本身的制造精度及对刀精度来保证。为了保证铣开后的剖分面的平面度不超过规定的公差0.03mm，而且剖分面与大头孔端面保证必然的垂直度，除夹具本身要保证精度外，锯片的安装精度的影响也专门大。若是锯片的端面圆跳动不超过0.02mm,则铣开的剖分面能达到图纸的要求，不然可能超差。但剖分面本身的平面度、粗糙度对连杆盖、连杆体装配后的结合强度有较大的影响。因此，在剖分面铣开以后再通过磨削加工。1.5.8大头侧面的加工以基面及小头孔定位，它用一个圆销（小头孔）。装夹工件铣双侧面至尺寸，保证对称（此对称平面为工艺用基准面）。连杆加工工艺设计应考虑的问题1.6.1工序安排连杆加工工序安排应注意两个影响精度的因素：（1）连杆的刚度比较低，在外力作用下容易变形；（2）连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削时会产生较大的残余内应力。因此在连杆加工工艺中，各主要表面的粗精加工工序必然要分开。1.6.2定位基准精基准：以杆身对称面定位，便于保证对称度的要求，而且采用双面铣，可使部份切削力抵消。统一精基准：以大小头端面，小头孔、大头孔一侧面定位。因为端面的面积大，定位稳固靠得住；用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距。1.6.3夹具利用应具有适应“一面一孔一凸台”的统一精基准。而大小头定位销是一次装夹中镗出，故须考虑“自为基准”情形，这时小头定位销应做成活动的，当连杆定位装夹后，再抽出定位销进行加工。保证螺栓孔与螺栓端面的垂直度。为此，精铣端面时，夹具可考虑重复定位情形，如采用夹具限制7个自由度（其是长圆柱销限制4个，长菱形销限制2个）。长销定位目的就在于保证垂直度。但由于重复定位装御有困难，因此要求夹具制造精度较高，且采取必然办法，一方面长圆柱销削去一边，另一方面设计顶出工件的装置。切削用量的选择原则正确地选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的刀具耐费用和经济性，保证加工质量，具有重要的作用。1.7.1粗加工时切削用量的选择原则粗加工时加工精度与表面粗糙度要求不高,毛坯余量较大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽可能保证较高的单位时刻金属切削量（金属切除率）和必要的刀具耐费用，以提高生产效率和降低加工本钱。金属切除率能够用下式计算：Zw≈式中：Zw单位时刻内的金属切除量（mm3/s）V切削速度（m/s）f进给量（mm/r）ap切削深度（mm）提高切削速度、增大进给量和切削深度，都能提高金属切除率。可是，在这三个因素中，影响刀具耐费用最大的是切削速度，第二是进给量，影响最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的选择原则是：第一考虑选择一个尽可能大的吃刀深度ap,第二选择一个较大的进给量度f，最后肯定一个适合的切削速度V.选用较大的ap和f以后，刀具耐费用t显然也会下降，但要比V对t的影响小得多，只要略微降低一下V即能够使t回升到规定的合理数值，因此，能使V、f、ap的乘积较大，从而保证较高的金属切除率。另外，增大ap可使走刀次数减少，增大f又有利于断屑。因此，按照以上原则选择粗加工切削用量对提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工本钱是比较有利的。1）切削深度的选择：粗加工时切削深度应按照工件的加工余量和由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚性来肯定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，应当尽可能将粗加工余量一次切除。只有当总加工余量太大，一次切不完时，才考虑分几回走刀。2）进给量的选择：粗加工时限制进给量提高的因素主如果切削力。因此，进给量应按照工艺系统的刚性和强度来肯定。选择进给量时应考虑到机床进给机构的强度、刀杆尺寸、刀片厚度、工件的直径和长度等。在工艺系统的刚性和强度好的情形下，可选用大一些的进给量；在刚性和强度较差的情形下，应适当减小进给量。3）切削速度的选择：粗加工时，切削速度主要受刀具耐费用和机床功率的限制。切削深度、进给量和切削速度三者决定了切削功率，在肯定切削速度时必需考虑到机床的许用功率。如超过了机床的许用功率，则应适当降低切削速度。1.7.2精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要求较高，加工余量要小且均匀。因此，选择精加工的切削用量时应先考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽可能提高生产效率。1）切削深度的选择：精加工时的切削深度应按照粗加工留下的余量肯定。通常希望精加工余量不要留得太大，不然，当吃刀深度较大时，切削力增加较显著，影响加工质量。2）进给量的选择：精加工时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。进给量增大时，虽有利于断屑，但残留面积高度增大，切削力上升，表面质量下降。3）切削速度的选择：切削速度提高时，切削变形减小，切削力有所下降，而且不会产生积屑瘤和鳞刺。一般选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，尽可能提高切削速度。只有当切削速度受到工艺条件限制而不能提高时，才选用低速，以避开积屑瘤产生的范围。由此可见，精加工时选用较小的吃刀深度ap和进给量f，并在保证合理刀具耐费用的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工精度和表面质量，同时知足生产率的要求。肯定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差1.8.1肯定加工余量用查表法肯定机械加工余量：（按照《机械加工工艺手册》第一卷表—25表—26表—27）（1）、平面加工的工序余量（mm）单面加工方法单面余量经济精度工序尺寸表面粗糙度毛坯43粗铣IT12(0+0.320)40(0+0.320)精铣IT10(0+0.100)(0+0.100)粗磨IT8(0+0.050)(0+0.050)精磨IT7(0+0.025)38(−0.232−0.170)则连杆两头面总的加工余量为：A总==（A粗铣+A精铣+A粗磨+A精磨）2=（+++）2=5−0.550mm（2）、连杆铸造出来的总的厚度为H=38+5−0.550=43−0.550mm1.8.2肯定工序尺寸及其公差（按照《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2—29表2—34）1）、大头孔各工序尺寸及其公差（铸造出来的大头孔为55mm）工序名称工序基本余量工序经济精度工序尺寸最小极限尺寸表面粗糙度珩磨H6(0+0.019)精镗H8(0+0.046)半精镗1H11(0+0.19)6565二次粗镗2H12(0+0.30)6464一次粗镗2H12(0+0.30)6262扩孔560592）、小头孔各工序尺寸及其公差（按照《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2—29表2—30）21\uf0b4\uf0e5\uf03dniiA\uf0b4\uf0b4\uf046\uf046\uf046)(6019.00\uf02bH\uf046\uf046)(8046.00\uf02bH\uf046\uf046)(1119.00\uf02bH\uf046\uf046)(1230.00\uf02bH\uf046\uf046)(1230.00\uf02bH\uf046\uf046)1(\uf0b1工序名称工序基本余量工序经济精度工序尺寸最小极限尺寸表面粗糙度精镗H8(0+0.033)Φ29.49Φ29.49(0+0.033)铰H9(0+0.052)Φ29.29Φ29.29(0+0.052)扩9H10(0+0.084)Φ29.1Φ29.1(0+0.084)钻钻至Φ20H130+0.33Φ20Φ200+0.33计算工艺尺寸链1.9.1连杆盖的卡瓦槽的计算增环为：A2→；减环为：A3→；封锁环为：A01）、A0极限尺寸为：==25.25mm==24.7mm2）、A0的上、下误差为:==(mm)=）、A0的公差为:T0=ESA0−EIA0=（）=0.55mm4）、A0的大体尺寸为:A0=A2−A3=30-5=25mm5）、A0的最终工序尺寸为:A0=25(−0.30+0.25)mm1.9.2连杆体的卡瓦槽的计算增环为：A→1；减环为：A2→；封锁环为：A01）、A0极限尺寸为：==8.35mm=7.8mm）、A0的上、下误差为:==0.35mm=-0.20mm3）、A0的公差为:T0=ESA0−EIA0==0.55mm4）、A0的大体尺寸为:A0=A1−A2=13-5=8mm5）、A0的最终工序尺寸为:A0=8(−0.20+0.35)m工时定额的计算1.10.1铣连杆大小头平面选用X52K机床按照《机械制造工艺设计手册》表—81选取数据铣刀直径D=100mm切削速度Vf=2.47m/s切削宽度ae=60mm铣刀齿数Z=6切削深度ap=3mm则主轴转速n=1000v/πD=475r/min按照表—31按机床选取n=500/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=2.67m/s铣削工时为：按表—10L=3mmL1=√ae(d−ae)+=50mmL2=3mm大体时刻tj=L/fmz=(3+50+3)/(500××6)=min按表—46辅助时刻ta=×=min1.10.2粗磨大小头平面选用M7350磨床按照《机械制造工艺设计手册》表—170选取数据砂轮直径D=40mm磨削速度V=0.33m/s切削深度ap=0.3mmfr0=0.033mm/rZ=8则主轴转速n=1000v/πD=r/min按照表—48按机床选取n=100r/min则实际磨削速度V=πDn/（1000×60）=0.20m/s磨削工时为：按表—11大体时刻tj=zbk/nfr0z=×1)/(100××8)=min按表—40辅助时刻ta=min1.10.3加工小头孔(1)钻小头孔选用钻床Z3080按照《机械制造工艺设计手册》表—38(41)选取数据钻头直径D=20mm切削速度V=0.99mm切削深度ap=10mm进给量f=0.12mm/r则主轴转速n=1000v/πD=945r/min按照表—30按机床选取n=1000r/min则实际钻削速度V=πDn/（1000×60）=1.04m/s钻削工时为：按表—7L=10mmL1=1.5mmL2=2.5mm大体时刻tj=L/fn=(10++/×1000)=min按表—41辅助时刻ta=min按表—42其他时刻tq=min(2)扩小头孔选用钻床Z3080按照《机械制造工艺设计手册》表—53选取数据扩刀直径D=30mm切削速度V=0.32m/s切削深度ap=1.5mm进给量f=0.8mm/r则主轴转速n=1000v/πD=203r/min按照表—30按机床选取n=250r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=0.39m/s扩削工时为：按表—7L=10mmL1=3mm大体时刻tj=L/fn=(10+3)/×250)=min按表—41辅助时刻ta=min(3)铰小头孔选用钻床Z3080按照《机械制造工艺设计手册》表—81选取数据铰刀直径D=30mm切削速度V=0.22m/s切削深度ap=0.10mm进给量f=0.8mm/r则主轴转速n=1000v/πD=140r/min按照表—31按机床选取n=200r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=0.32m/s铰削工时为：按表—7L=10mmL1=0L2=3mm大体时刻tj=L/fn=(10+3)/×200)=min按表—41辅助时刻ta=min1.10.4铣大头双侧面选用铣床X62W按照《机械制造工艺设计手册》表—77(88)选取数据铣刀直径D=20mm切削速度V=0.64m/s铣刀齿数Z=3切削深度ap=4mmaf=0.10mm/r则主轴转速n=1000v/πD=611r/min按照表—74按机床选取n=750r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=0.78m/s铣削工时为：按表—10L=40mmL1=√ae(d−ae)+=8.5mmL2=2.5mm大体时刻tj=L/fmz=(40++/(750××3)=min按表—46辅助时刻ta=×=min1.10.5、扩大头孔选用钻床床Z3080刀具:扩孔钻按照《机械制造工艺设计手册》表—54选取数据扩孔钻直径D=60mm切削速度V=1.29m/s进给量f=0.50mm/r切削深度ap=3.0mm走刀次数I=1则主轴转速n=1000v/πD=410r/min按照表—41按机床选取n=400r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=1.256m/s扩削工时为：按表—7L=40mmL1=3mmL2=3mm大体时刻:tj=lfn=40+3+30.50×400×1=0.23(min)l1=D−d2×(ctgkr+1~2)l2=2~41.10.6铣开连杆体和盖选用铣床X62W按照《机械制造工艺设计手册》表—79(90)选取数据铣刀直径D=63mm切削速度V=0.34m/s切削宽度ae=3mm铣刀齿数Z=24切削深度ap=2mmaf=0.015mm/rd=40mm则主轴转速n=1000v/πD=103r/min按照表—74按机床选取n=750r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=2.47m/s铣削工时为：按表—10L==17mmL1=-+2=6mmL2=2mm大体时刻tj=Li/FM=(17+6+2)/(148)=min按表—46辅助时刻ta=×=min1.10.7加工连杆体(1)粗铣连杆体结合面选用铣床X62W按照《机械制造工艺设计手册》表—74（84）选取数据铣刀直径D=75mm切削速度V=0.35m/s切削宽度ae=0.5mm铣刀齿数Z=8切削深度ap=2mmaf=0.12mm/r则主轴转速n=1000v/πD=89r/min按照表—74按机床选取n=750r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=2.94m/s铣削工时为：按表—10L=38mmL1=√ae(d−ae)+=7.5mmL2=2.5mm大体时刻tj=L/fnz=(38++/×60×8)=min按表—46辅助时刻ta=×=min(2)精铣连杆体结合面选用铣床X62W按照《机械制造工艺设计手册》表—84选取数据铣刀直径D=75mm切削速度V=0.42m/s铣刀齿数Z=8切削深度ap=2mmaf=0.7mm/r切削宽度ae=0.5mm则主轴转速n=1000v/πD=107r/min按照表—74按机床选取n=750r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=2.94m/s铣削工时为：按表—10L=38mmL1=+=7.5mmL2=2.5mm大体时刻tj=L/fmz=(38++/×60×8)=min按表—46辅助时刻ta=×=min(3)粗锪连杆两螺栓底面选用钻床Z302522)2(padd\uf02d\uf02dpppDaada\uf02b\uf02d)(22ppada\uf02dae)-ae(d按照《机械制造工艺设计手册》表—67选取数据锪刀直径D=28mm切削速度V=0.2m/s锪刀齿数Z=6切削深度ap=3mm进给量f=0.10mm/r则主轴转速n=1000v/πD=r/min按照表—30按机床选取n=750r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=2.94m/s锪削工时为：按表—7L=28mmL1=1.5mm大体时刻tj=L/fn=(28+/×750×8)=min(4)铣轴瓦锁口槽选用铣床X62W按照《机械制造工艺设计手册》表—90选取数据铣刀直径D=63mm切削速度V=0.31m/s铣刀齿数Z=24切削深度ap=2mm切削宽度ae=0.5mmaf=0.02mm/r则主轴转速n=1000v/πD=94r/min按照表—74按机床选取n=100r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=0.33m/s铣削工时为：按表—10L=5mmL1=×63+=33mmL2=1.5mm大体时刻tj=L/fmz=(5+33+/(100×24)=min按表—46辅助时刻ta=×=min(5)精铣螺栓座面选用铣床X62W按照《机械制造工艺设计手册》表—90选取数据铣刀直径D=63mm切削速度V=0.47m/s铣刀齿数Z=24切削深度ap=2mm切削宽度ae=5mmaf=0.015mm/r则主轴转速n=1000v/πD=142r/min按照表—31按机床选取n=150r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=0.49m/s铣削工时为：按表—10L=28mmL1=√ae(d−ae)+=19mmL2=3mm大体时刻tj=L/fmz=(28+19+3)/(150×24)=min按表—46辅助时刻ta=×=min(7)精磨结合面选用磨床M7130按照《机械制造工艺设计手册》表—170选取数据砂轮直径D=40mm切削速度V=0.330m/s切削深度ap=0.1mm进给量fr0=0.006mm/r则主轴转速n=1000v/πD=157r/min按照表—48按机床选取n=100r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=0.20m/s磨削工时为：按表—11大体时刻tj==min(=k=1z=8)1.10.8铣、磨连杆盖结合面(1)粗铣连杆上盖结合面选用铣床X62W按照《机械制造工艺设计手册》表—74（84）选取数据铣刀直径D=75mm切削速度V=0.35m/s切削宽度ae=3mm铣刀齿数Z=8af=0.12mm/r则主轴转速n=1000v/πD=89r/min按照表—74按机床选取n=100r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=0.39m/s铣削工时为：按表—10L=38mmL1=+=16mmL2=2.5mm大体时刻tj=L/fmz=(38+16+/(100×8)=min按表—46辅助时刻ta=×=min(2)精铣连杆上盖结合面选用铣床X62W按照《机械制造工艺设计手册》表—84选取数据铣刀直径D=75mm切削速度V=0.42m/s切削宽度ae=0.5mm铣刀齿数Z=8进给量f=0.7mm/r则主轴转速n=1000v/πD=107r/min按照表—74按机床选取n=110r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=0.43m/s铣削工时为：按表—10L=38mmL1=+=7.5mmL2=2.5mm大体时刻tj=L/fmz=(38++/(110×8)=min按表—46辅助时刻ta=×=min(3)粗铣螺母座面选用铣床X62W按照《机械制造工艺设计手册》表—88选取数据铣刀直径D=63mm切削速度V=0.34m/s铣刀齿数Z=24切削宽度ae=5mmaf=0.15mm/rznfrkzb0/bzae)-ae(dae)-ae(d则主轴转速n=1000v/πD=103r/min按照表—74按机床选取n=100r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=0.39m/s铣削工时为：按表—10L=28mmL1=+=17.5mmL2=2.5mm大体时刻tj=L/fmz=(28++/(100×24)=min按表—46辅助时刻ta=×=min(4)铣轴瓦锁口槽选用铣床X62W按照《机械制造工艺设计手册》表—90选取数据铣刀直径D=63mm切削速度V=0.31m/s铣刀齿数Z=24切削深度ap=2mm切削宽度ae=0.6mmaf=0.02mm/r则主轴转速n=1000v/πD=94r/min按照表—74按机床选取n=100r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=0.33m/s铣削工时为：按表—10L=5mmL1=×63+=33mmL2=1.5mm大体时刻tj=L/fmz=(5+33+/(100×24)=min按表—46辅助时刻ta=×=min(5)精磨结合面选用磨床M7350按照《机械制造工艺设计手册》表—170选取数据砂轮直径D=40mm切削速度V=0.330m/s切削深度ap=0.1mm进给量fr0=0.006mm/r则主轴转速n=1000v/πD=157r/min按照表—48按机床选取n=100r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=0.20m/s磨削工时为：按表—11大体时刻tj==min(=k=1z=8)1.10.9铣、钻、镗（连杆总成体）(1)精铣连杆盖上两螺母座面选用铣床X62W按照《机械制造工艺设计手册》表—90选取数据铣刀直径D=63mm切削速度V=0.47m/s切削宽度ae=5mm铣刀齿数Z=24切削深度ap=2mmaf=0.015mm/r则主轴转速n=1000v/πD=142r/minae)-ae(dznfrkzb0/bz按照表—74按机床选取n=150r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=0.49m/s铣削工时为：按表—10L=28mmL1=√ae(d-ae)+=17.5mmL2=2.5mm大体时刻tj=L/fmz=(28++/(150×24)=min按表—46辅助时刻ta=×=min（2）、从连杆上方钻、扩、铰螺栓孔a)钻螺栓孔选用钻床Z3025按照《机械制造工艺设计手册》表—38（41）选取数据切削速度V=0.99m/s切削深度ap=5mm进给量f=0.08mm/r钻头直径D=10mm则主轴转速n=1000v/πD=1910r/min按照表—30按机床选取n=910r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=0.99m/s钻削工时为：按表—7L=34mmL1=1.5mmL2=2mm大体时刻tj=L/fn=(34++2)/×1910)=min按表—41辅助时刻ta=min按表—42其他时刻tq=minb)扩螺栓孔选用钻床Z3025按照《机械制造工艺设计手册》表—53选取数据扩刀直径D=10mm切削速度V=0.40m/s切削深度ap=1.0mm进给量f=0.6mm/r则主轴转速n=1000v/πD=764r/min按照表—30按机床选取n=764r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=0.40m/s扩削工时为：按表—7L=34mmL1=2mm大体时刻tj=L/fn=(34+2)/×764)=min按表—41辅助时刻ta=minc）铰螺栓孔按照《机械制造工艺设计手册》表—81选取数据铰刀直径D=12.2mm切削速度V=0.22m/s切削深度ap=0.10mm进给量f=0.2mm/r则主轴转速n=1000v/πD=140r/min按照表—31按机床选取n=200r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=0.127m/s铰削工时为：按表—7L=34mmL1=2mmL2=3mm大体时刻tj=L/fn=(34+2+3)/×200)=min(3)从连杆盖上方给螺栓孔口倒角按照《机械制造工艺设计手册》表—67选取数据切削速度V=0.2m/s切削深度ap=3mm进给量f=0.10mm/rZ=8按照表—30按机床选取n=750r/min切削工时为：按表—7大体时刻tj=L/fn=（+）/750×=min1.10.10粗镗大头孔选用镗床T68按照《机械制造工艺设计手册》表—66选取数据铣刀直径D=65mm切削速度V=0.16m/s进给量f=0.30mm/r切削深度ap=3.0mm则主轴转速n=000v/πD=47r/min按照表—41按机床选取n=800r/min则实际切削速度V=πDn/（1000×60）=2.72m/s镗削工时为：按表—3L=38mmL1=3.5mmL2=5mm大体时刻tj=Li/fn=(38++5)/×800)=min按表—67辅助时刻ta=min1.10.11大头孔两头倒角选用机床X62W按照《机械制造工艺设计手册》表—67选取数据切削速度V=0.2m/s切削深度ap=3mm进给量f=0.10mm/rZ=8按照表—30按机床选取n=750r/min切削工时为：按表—7大体时刻tj=L/fn=（+）/750×=min1.10.12精磨大小头两平面（先标记朝上）选用磨床M7130按照《机械制造工艺设计手册》表—170选取数据切削速度V=0.413m/s切削深度ap=0.10mm进给量f=0.006mm/r磨削工时为：按表—7大体时刻tj=lbzbk/1000vfafr0z=×70××（1000×60）×××20×=min1.10.13半精镗大头孔及精镗小头孔选用镗床T2115（1）按照《机械制造工艺设计手册》表—66选取数据镗刀直径D=65.5mm切削速度V=0.20m/s进给量f=0.2mm/r切削深度ap=1mm按照表—39按机床选取n=1000r/min镗削工时为：按表—3L=38mmL1=3.5mmL2=5mm大体时刻tj=Li/fn=(38++5)/×1000)=min（2）按照《机械制造工艺设计手册》表—66选取数据镗刀直径D=30mm切削速度V=3.18m/s进给量f=0.10mm/r切削深度ap=1.0mm按照表—39按机床选取n=2000r/min镗削工时为：按表—3L=38mmL1=3.5mmL2=5mm大体时刻tj=Li/fn=(38++5)/×2000)=min1.10.14精镗大头孔选用镗床T2115按照《机械制造工艺设计手册》表—66选取数据镗刀直径D=65.4mm切削速度V=0.20m/s进给量f=0.2mm/r切削深度ap=1mm按照表—39按机床选取n=1000r/min镗削工时为：按表—3L=38mmL1=3.5mmL2=5mm大体时刻tj=Li/fn=(38++5)/×1000)=min1.10.15钻小头油孔选用钻床Z3025按照《机械制造工艺设计手册》表—38（41）选取数据切削速度V=1.18m/s切削深度ap=3mm进给量f=0.05mm/r按照表—30按机床选取n=1000r/min钻削工时为：按表—7L=6mmL1=3mm大体时刻tj=L/fn=(6+1)/(1000×=min1.10.16小头孔两头倒角选用机床X62W按照《机械制造工艺设计手册》表—67选取数据切削速度V=0.2m/s切削深度ap=3mm进给量f=0.10mm/rZ=8按照表—30按机床选取n=750r/min切削工时为：按表—7大体时刻tj=L/fn=（+）/750×=min1.10.17镗小头孔衬套选用镗床T2115按照《机械制造工艺设计手册》表—66选取数据镗刀直径D=30mm切削速度V=0.25m/s进给量f=0.2mm/r切削深度ap=0.2mm按照表—39按机床选取n=1000r/min镗削工时为：按表—3L=38mmL1=3.5mmL2=5mm大体时刻tj=Li/fn=(38++5)/×1000)=min1.10.18珩磨大头孔按照《机械制造工艺设计手册》表—66选取数据切削速度V=0.32m/s进给量f=0.05mm/r切削深度ap=0.05mm按照表—39按机床选取n=1000r/min镗削工时为：按表—3大体时刻tj=2L/（1000×60）v=(2×38×2)/(1000×=min连杆的查验连杆在机械加工中要进行中间查验，加工完毕后要进行最终查验，查验项目按图纸上的技术要求进行。1.11.1观察外表缺点及目测表面粗糙度1.11.2连杆大头孔圆柱度的查验用量缸表，在大头孔内分三个断面测量其内径，每一个断面测量两个方nd向，三个断面测量的最大值与最小值之差的一半即圆柱度。1.11.3连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度的查验采用图（1－6）所示专用检具（用一平尺安装上百分表）。用结合面为定位基准别离测量连杆体、连杆上盖两个半圆的半径值，其差为对称度误差。1.11.4连杆大小头孔平行度的查验如图（1—7）所示,将连杆大小头孔穿入专用心轴，在平台上用等高V形铁支撑连杆大头孔心轴，测量小头孔心轴在最高位置时两头面的差值，其差值的一半即为平行度。图（1—7）大小头孔平行度的查验图1.11.5连杆螺钉孔与结合面垂直度的查验制做专用垂直度查验心轴，其检测心轴直径公差，分三个尺寸段制做，配以不同公差的螺钉，检查其接触面积，一般在90%以上为合格，或配用塞尺检测，塞尺厚度的一半为垂直度公差值。第二章夹具设计铣剖分面夹具设计由连杆工作图可知，工件材料为45钢，年产量20万件。按照设计任务的要求，需设计一套铣剖分面夹具，刀具为硬质合金端铣刀。2.1.1问题的指出本夹具主要作来铣剖分面，剖分面与小头孔轴心线有尺寸精度要求，剖分面与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，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。2.1.2夹具设计1)定位基准的选择由零件图可知，在铣剖分面之前，连杆的两个端面、小头孔及大头孔的双侧都已加工，且表面粗糙要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选Φ小头孔与连杆的端面为基准。连杆上盖以基面（无标记面）、凸台面及侧面定位，连杆体以基面和小头孔及侧面定位，均属于完全定位。2)夹紧方案由于零件小，所以采用开口垫圈的螺旋夹紧机构，装卸工件方便、迅速。3)夹具体设计夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时，能经受一部份切削力。夹具体图如下：夹具体为铸造件，安装稳固，刚度好，但制造周期较长。4)切削力及夹紧力的计算切削力的计算：，由《组合机床》（表7-24）得：P===夹紧力的计算：由《机床夹具设计手册》（表1-2-25）得：铣剖分面夹具体图242.02250a242.022250用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm,P=1.75mm，L=140mm,作使劲：F=70N，夹紧力：W0=5380N由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全利用。定位误差的计算:由加工工序知，加工面为连杆的剖分面。剖分面对连接螺栓孔中心线有垂直度要求（垂直度允差）；对连杆体小头孔有中心距要求；对剖分面有的平面度要求。所以本工序的工序基准：连杆上盖为螺母座面，连杆体为小头孔中心线，其设计计算如下：1）肯定定位销中心与大头孔中心的距离及其公差。此公差取工件相应尺寸的平均值，公差取相应公差的三分之一（通常取1/5~1/3）。故此尺寸为。2）肯定定位销尺寸及公差本夹具的主要定位元件为一固定销，结构简单，但不便于改换。该定位销的大体尺寸取工件孔下限尺寸Φ。公差与本零件在工作时与其相配孔的尺寸与公差相同，即为Φ。3）小头孔的肯定考虑到配合间隙对加工要求中心距影响专门大，应选较紧的配合。另外小头孔的定位面较短，定位销有锥度导向，不致造成装工件困难。故肯定小头定位孔的孔径为Φ。5)定位误差分析①对于连杆体剖分面中心距的要求，以Φ的中心线为定位基准，虽属“基准重合”，无基准不重合误差，但由于定位面与定位间存在间隙，造成的基准位置误差即为定位误差，其值为：ΔDw=δD+δd+Δmin=++0=0.045mmΔDw－－剖分面的定位误差δD――工件孔的直径公差δd――定位销的直径公差Δmin――孔和销的最小保证间隙此项中心距加工允差为0.2mm,因此工件在加工进程中能够保证加工精度要求。②连杆上盖剖分面的尺寸要求，螺母座面（工艺基准）为加工面的工序基准，同时亦为第必然位基准，对加工剖分面来讲，它与工序基准的距离\uf0b1\uf0b10012.0\uf02d\uf0b1033.00\uf02b\uf0b1033.00\uf02b052.027\uf02d及相应的平行度误差只取决于基准在夹具中位置。因为工序基准同时为定位基准，即基准重合，没有基准不重合误差。基准位置误差为零。所以对加工剖分面来讲，定位误差为零。即当基准重合时，造成加工表面定位误差的原因是定位基准的基准位置误差。扩大头孔夹具由连杆工作图可知，连杆材料为45钢，年产量20万件。按照指导老师的要求，需设计一套扩大头孔夹具。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。2.2.1问题的指出本夹具主要用来扩Φ的大头孔，大头孔的轴心线相对于小头孔轴心线有必然的尺寸精度要求。由于本工序是粗加工，在加工本道工序时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。2.2.2夹具设计1)定位基准的选择由零件图可知，在粗加工大头孔之前，连杆的两个端面，小头孔及大头孔的双侧面都已加工，且表面粗糙度要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选Φ定位销与基面为定位基准，定位销限制2个自由度，基面限制工件3个自由度，大头孔的外侧面限制工件1个自由度，属完全定位。由于生产批量大，为了提高加工效率，缩短辅助时刻，预备采用手动式滑柱钻模，采用了常常利用的圆锥自锁装置，装卸工件方便、迅速。2)夹紧方案由于所加工的零件比较小，夹具的夹紧力与加工零件时的轴向力方向相同，为了装卸工件方便，采用手动式滑柱钻模。加工的大头孔为通孔，沿Z方向的位移自由度可不予限制，但实际上以工件的端面定位时，必需限制该方向上的自由度。故应按完全定位设计夹具。滑柱式是一种带有起落钻模板的通用可调夹具，它由钻模板、三根滑柱、夹具体和传动、锁紧机构所组成。使历时，转动手柄，通过齿轮齿条的传动和左右滑柱的导向，便能顺利的带动钻模板起落，将工件夹紧或松开。钻模板在夹紧工件或起落至必然高度后，必需自锁。自锁机构的种类很多，但用得最普遍的是圆锥锁紧机构。3)夹具体设计夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时，能经受一部份切削力。扩大头孔夹具体图如下：052.027\uf02d夹具体为铸造件，安装稳固，刚度好，但制造周期较长。4)切削力及夹紧力的计算由于本工序主如果粗加工大头孔，所以只对夹具的定位稳固性进行计算，及夹紧力和钻削力的计算。扩孔时的切削力计算：按照（《机械加工工艺手册》李洪主编）表扩孔时的切削力为：F=9.81×61.2d0f0.7kF=9.81×61.2×6×1.30.7×1.2=5194.136夹紧力的计算：按照（《机床夹具设计手册》第三版王光斗王春福主编）表1-3-11Q0=πd02p/4=3.14×622×30/4=90526N在计算切削力时，必需考虑安全系数。安全系数K=K1K2K3K4扩大头孔夹具体图式中：K1—大体安全系数；取K2—加工性质系数；取K3—刀具钝化系数；取K4—断续切削系数；取则F'=KF=1.5×1.1×1.1×1.1×5194.136=10370.093N钻削力F'小于夹紧力Q0，所以该夹紧装置靠得住。5)定位误差分析①定位元件尺寸及公差的肯定：本夹具的主要定位元件为一固定定位销，结构简单，但不便于改换。该定位销尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相配孔的尺寸公差相同，即为Φ.②对于连杆体剖分面中心距的要求，以Φ的中心线为定位基准，虽属“基准重合”，无基准不重合误差，但由于定位面与定位间存在间隙，造成的基准位置误差即为定位误差，其值为：ΔDw=δD+δd+Δmin=++0=0.045mmΔDw－－剖分面的定位误差δD――工件孔的直径公差δd――定位销的直径公差Δmin――孔和销的最小保证间隙此项中心距加工允差为0.2mm,因此工件在加工进程中能够保证加工精度要求。③大头孔双侧面对中心距的要求：扩大头孔时，限制Z轴的转动是一挡板（工序基准），同时亦为第必然位基准，对加工大头孔来讲，它与工序基准的距离49及相应的平行度误差只取决于工序基准在夹具中的位置。因为工序基准同时为定位基准，即基准重合，没有基准不重合误差。即基准位置误差为零，定位误差为零。\uf0b1033.00\uf02b结束语：通过对汽车连杆的机械加工工艺及对粗加工大头孔夹具和铣结合面夹具的设计，使我学到了许多有关机械加工的知识,主要归纳为以下两个方面：第一方面：连杆件外形较复杂，而刚性较差。且其技术要求很高，所以适当的选择机械加工中的定位基准,是可否保证连杆技术要求的重要问题之一。在连杆的实际加工进程中，选用连杆的大小头端面及小头孔作为主要定位基面，同时选用大头孔双侧面作为一般定位基准。为保证小头孔尺寸精度和形状精度，可采用自为基准的加工原则；保证大小头孔的中心距精度要求，可采用互为基准原则加工。对于加工主要表面，依照“先基准后一般”的加工原则。连杆的主要加工表面为大小头孔和两头面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及螺栓孔定位面，次要的加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头双侧面及连杆体和盖上的螺栓座面等。连杆机械加工线路是围绕主要加工表面来安排的。连杆加工线路按连杆的分合能够分为三个阶段：第一个阶段为连杆体和盖切开之前的加工；第二个阶段为连杆体和盖的切开加工；第三个阶段为连杆体和盖合装后的加工。第二方面：主如果关于夹具的设计方式及其步骤。（1）、定位方案的设计：主要肯定工件的定位基准及定位基面；工件的六点定位原则；定位元件的选用等。（2）、导向及对刀装置的设计：由于本设计主要设计的是扩大头孔夹具和铣结合面夹具，所以主要考虑的是选用钻套的类型及排屑问题，和对刀块的类型，从而肯定钻套和对刀块的位置尺寸及公差。（3）、夹紧装置的设计：针对连杆的加工特点及加工的批量，对连杆的夹紧装置应知足装卸工件方便、迅速的特点，所以一般都采用自动夹紧装置。（4）、夹具体设计：连杆的结构特点是比较小，设计时应注意夹具体结构尺寸的大小。夹具体的作用是将定位及夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时能经受一部份切削力。所以夹具体的材料一般采用铸铁。（5）、定位精度和定位误差的计算：对用于粗加工的夹具，都应该进行定位误差和稳固性的计算，和设计的夹具可否知足零件加工的各项尺寸要求。（6）、绘制夹具装备图及夹具零件图。参考文献:[1]陈宏钧,方向明,马素敏等编典型零件机械加工生产实例机械工业出版社[2]王季琨,沈中伟,刘锡珍主编机械制造工艺学天津大学出版社[3]哈尔滨工业大学,上海工业大学主编机床夹具设计上海科学技术出版社[4]李洪主编机械加工工艺手册北京出版社[5]贵州工学院机械制造工艺教研室编机床夹具结构图册贵州人民出版社[6]龚定安,蔡建国编著陕西科学技术出版社[7]孟少农主编机械加工工艺手册机械工业出版社[8]《金属机械加工工艺人员手册》修订组金属机械加工工艺人员手册上海科学技术出版社[9]孙丽嫒主编机械制造工艺及专用夹具冶金工业出版社[10]杨叔子主编机械加工工艺师手册机械工业出版社[11]王绍俊主编机械制造工艺设计手册哈尔滨工业大学[12]刘文剑曹天河赵维缓编夹具工程师手册黑龙江科学技术出版社[13]上海市金属切削技术协会编金属切削手册上海科学技术出版社[14]邱仲潘主编运算机英语科学出版社[15]于骏一主编典型零件制造工艺机械工业出版社致谢第一衷心感激陈广凌和张彦博两位教授，论文的选题、研究的方向和设计内容都取得两位教授的精心指导与热情的帮忙。两位教授严谨细致的作风，丰硕的理论知识给了我很深的启迪，使我收获颇丰。我的论文是在你们悉心指导和严格要求下完成的，我的每一点进步和提高都得益于两位老师的指导、鼓励、影响和支持；同时也使我在思维方式、工作作风和学习态度方面取得进步。感激所有关心和帮忙过我的老师们、同窗们！附件1：毕业设计(论文)任务书先进制造：专业2001：年级2005年3月28日批准专业负责人:乔水明发给学生:黄武斌1.毕业设计(论文)题目:汽车连杆加工工艺及夹具设计________________________________________________2.学生完成全数任务期限:2005年6月17日3.任务要求:（1）、设计内容：制定年产20万汽车连杆加工工艺规程，设计铣剖分面夹具及粗加工大头孔夹具。（2）、图纸要求：汽车连杆零件工作图，两套夹具装配图，夹具专用零件图二到三张。（3）、计算说明：加工工艺分析、工艺尺寸计算、定位误差计算、切削用量、工时定额计算、夹具精度分析、说明书、工艺卡。4.实验(调验)部份内容要求:5.文献查阅及翻译要求:（1）、翻译有关机械制造方面10000个字符以上的外文资料，字数不得少于三千（2）、查阅资料：机械制造工艺学、机械加工工艺人员手册、机床夹具设计手册、机床夹具图册、金属切削手册、典型零件机械加工工艺、毕业设计指导资料等（很多于十五本资料）6.发出日期:2005年4月5日指导教师:(签名)指导教师:(签名)完成任务日期:2005年6月17日主管院领导:学生:(签名)附件2：毕业设计(论文)指导教师评语学生:黄武斌学号:702专业:先进制造年级:2001指导教师评语:指导教师签名:20年月日附件3：毕业设计(论文)评阅人评语学生:黄武斌学号:702专业:先进制造年级:2001题目:汽车连杆加工工艺及夹具设计评阅人评语:评阅人签名:日期:20年月日附件4：毕业设计(论文)答辩小组评语学生:黄武斌学号:702专业:先进制造年级:2001题目:汽车连杆加工工艺及夹具设计答辩小组评语:答辩成绩:组长签名:MicroprocessorsAmicroprocessorisacomputationenginethatisfabricatedonasinglechip.ThefirstmicroprocessorwastheIntel4004,introducedin1971.The4004wasnotverypowerful–allitcoulddowasaddandsubtract,anditcouldonlydothat4bitsatatime.Butitwasamazingthateverythingwasononechip.Priortothe4004,engineersbuiltcomputerseitherfromcollectionsofchipsorfromdiscretecomponents.The4004poweredoneofthefirstportableelectroniccalculators.ThefirstmicroprocessortomakeitintoahomecomputerwastheIntel8080,acomplete8-bitcomputeronthechip,introducedin1974.ThefirstmicroprocessortomakearealsplashinthemarketwastheIntel8088,introducedin1979andincorporatedintotheIBMPC.ThePCmarketmovedfromthe8088tothe80286tothe80386tothe80486tothePentiumtothePentiumIItothePentiumIIItothePentium4.AllofthesemicroprocessorsaremadebyIntelandallofthemareimprovementsonthebasicdesignofthe8088.ThePentium4canexecuteanypieceofcodethatranontheoriginal8088,butitdoesitabout5,000timesfaster!ThefollowingtableshowsthedifferencesbetweenthedifferentprocessorsthatIntelhasintroducedovertheyears.NameDateTransistorsMicron[1]ClockspeedDatawidth[2]MIPS[3]808019746,00062MHz8bits8088197929,00035MHz16bits8-bitbus802861982134,0006MHz16bits1803861985275,00016MHz32bits58048619891,200,000125MHz32bits20Pentium19933,100,00060MHz32bits64-bitbus100PentiumExpressionisfaulty19977,500,000233MHz32bits64-bitbus~300PentiumExpressionisfaulty19999,500,000450MHz32bits64-bitbus~510Pentium4200042,000,000GHz32bits64-bitbus~1,700Fromthistableyoucanseethat,ingeneral,thereisarelationshipbetweenclockspeedandMIPS.Themaximumclockspeedisafunctionofthemanufacturingprocessanddelayswithinthechip.ThereisalsoarelationshipbetweenthenumberoftransistorsandMIPS.Forexample,the8088clockedat5MHzbutonlyexecutedatMIPS(aboutoneinstructionper15clockcycles).Modernprocessorscanoftenexecuteatarateoftwoinstructionsperclockcycle.Thatimprovementisdirectlyrelatedtothenumberoftransistorsonthechip.InsideaMicroprocessorAmicroprocessorexecutesacollectionofmachineinstructionsthattelltheprocessorwhattodo.Basedontheinstruction,amicroprocessordoesthreebasicthings:1.UsingitsALU(Arithmetic/LogicUnit),amicroprocessorcanperformmathematicaloperationslikeaddition,subtraction,multiplicationanddivision.ModernMicroprocessorscontaincompletefloatingpointprocessorsthatcanperformextremelysophisticatedoperationsonlargefloatingpointnumbers.2.Amicroprocessorcanmovedatafromonememorylocationtoanother.3.Amicroprocessorcanmakedecisionsandjumptoanewsetofinstructionsbasedonthosedecisions.Thesemaybeverysophisticatedthingsthatamicroprocessordoes,butthoseareitsthreebasicactivities.Thefollowingdiagramshowsanextremelysimplemicroprocessorcapableofdoingthosethreethings:Thismicroprocessorhasanaddressbusthatsendsanaddresstomemory,adatabusthatcansenddatatomemoryorreceivedatafrommemory,anRD(read)andWR(write)linetotellthememorywhetheritwantstosetorgettheaddressedlocation,aclocklinethatletsaclockpulsesequencetheprocessorandareset[4]linethatresetstheprogramcountertozero(orwhatever)andrestartsexecution.Andlet’sassumethatboththeaddressanddatabusesare8bitswidehere.Herearethecomponentsofthissimplemicroprocessor(Figure:Figure1.RegistersA,BandCaresimplylatchesmadeoutofflip–flops.2.TheaddresslatchisjustlikeregistersA,BandC.3.Theprogramcounterisalatchwiththeextraabilitytoincrementby1whentoldtodoso,andalsotoresettozerowhentoldtodoso.4.TheALUcouldbeassimpleasan8-bitadder,oritmightbeabletoadd,subtract,multiplyanddivide8–bitvalues.Let’sassumethelatterhere.5.ThetestregisterisaspeciallatchthatcanholdvaluesfromcomparisonsperformedintheALU.AnALUcannormallycomparetwonumbersanddetermineiftheyareequal,ifoneisgreaterthantheother,etc.Thetestregistercanalsonormallyholdacarrybitfromthelaststageoftheadder.Itstoresthesevaluesinflip-flopsandthentheinstructiondecodercanusethevaluestomakedecisions.6.Therearesixboxesmarked“3-State”inthediagram.Thesearetri-statebuffers[5].Atri-statebuffercanpassa1,a0oritcanessentiallydisconnectitsoutput.Atri-statebufferallowsmultipleoutputstoconnecttoawire,butonlyoneofthemtoactuallydrivea1ora0ontotheline.7.Theinstructionregisterandinstructiondecoderareresponsibleforcontrollingalloftheothercomponents.Althoughtheyarenotshowninthisdiagram,therewouldbecontrollinesfromtheinstructiondecoderthatwould:1.TelltheAregistertolatchthevaluecurrentlyonthedatabus2.TelltheBregistertolatchthevaluecurrentlyonthedatabus3.TelltheCregistertolatchthevaluecurrentlyonthedatabus4.Telltheprogramcounterregistertolatchthevaluecurrentlyonthedatabus5.Telltheaddressregistertolatchthevaluecurrentlyonthedatabus6.Telltheinstructionregistertolatchthevaluecurrentlyonthedatabus7.Telltheprogramcountertoincrement8.Telltheprogramcountertoresettozero9.Activateanyofthesixtri-statebuffers(sixseparatelines)10.TelltheALUwhatoperationtoperform11.TellthetestregistertolatchtheALU’stestbibs12.ActivatetheRDline13.ActivatetheWRlineComingintotheinstructiondecoderarethebitsfromthetestregisterandtheclockline,aswellasthebitsfromtheinstructionregister.RAMandROMtheaddressanddatabuses,aswellastheRDandWRlinesconnecteithertoRAMorROM-generallyboth.Inoursamplemicroprocessor,wehaveanaddressbus8bitswideandadatabus8bitswide.Thatmeansthatthemicroprocessorcanaddress(28)256bytesofmemory,anditcanreadorwrite8bitsofthememoryatatime.Let’sassumethatthissimplemicroprocessorhas128bytesofROMstartingataddress0and128bytesofRAMstartingataddress128.ROMstandsforread-onlymemory.AROMchipisprogrammedwithapermanentcollectionofpre-setbytes.TheaddressbustellstheROMchipwhichbytetogetandplaceonthedatabus.WhentheRDlinechangesstate,theROMchippresentstheselectedbyteontothedatabus.RAMstandsforrandom-accessmemory.RAMcontainsbytesofinformation,andthemicroprocessorcanreadorwritetothosebytesdependingonwhethertheRDorWRlineissignaled.Oneproblemwithtoday’sRAMchipsisthattheyforgeteverythingoncethepowergoesoff.ThatiswhythecomputerneedsROM.Bytheway,nearlyallcomputerscontainsomeamountofROM(itispossibletocreateasimplecomputerthatcontainsnoRAM-manymicrocontrollersdothisbyplacingahandfulofRAMbytesontheprocessorchipitself-butgenerallyimpossibletocreateonethatcontainsnoROM).OnaPC,theROMiscalledtheBIOS(BasicInput/OutputSystem).Whenthemicroprocessorstarts,itbeginsexecutinginstructionsitfindsintheBIOS.TheBIOSinstructionsdothingsliketestthehardwareinthemachine,andthenitgoestotheharddisktofetchthebootsector.Thisbootsectorisanothersmallprogram,andtheBIOSstoresitinRAMafterreadingitoffthedisk.Themicroprocessorthenbeginsexecutingthebootsector’sinstructionsfromRAM.ThebootsectorprogramwilltellthemicroprocessortofetchsomethingelsefromtheharddiskintoRAM,whichthemicroprocessorthenexecutes,andsoon.Thisishowthemicroprocessorloadsandexecutestheentireoperatingsystem.MicroprocessorInstructionsEventheincrediblysimplemicroprocessorshownherewillhaveafairlylargesetofinstructionsthatitcanperform.Thecollectionofinstructionsisimplementedasbitpatterns,eachoneofwhichhasadifferentmeaningwhenloadedintotheinstructionregister.Humansarenotparticularlygoodatrememberingbitpatterns,soasetofshortwordsaredefinedtorepresentthedifferentbitpatterns.Thiscollectionofwordsiscalledtheassemblylanguageoftheprocessor.Anassemblercantranslatethewordsintotheirbitpatternsveryeasily,andthentheoutputoftheassemblerisplacedinmemoryforthemicroprocessortoexecute.IfyouuseClanguageprogramming,aCcompilerwilltranslatestheCcodeintoassemblylanguage.Sonowthequestionis,“HowdoalloftheseinstructionslookinROM?”Eachoftheseassemblylanguageinstructionsmustberepresentedbyabinarynumber.Thesenumbersareknownasopcodes.Theinstructiondecoderneedstoturneachoftheopcodesintoasetofsignalsthatdrivethedifferentcomponentsinsidethemicroprocessor.Let’staketheADDinstructionasanexampleandlookatwhatitneedstodo:Duringthefirstclockcycle,weneedtoactuallyloadtheinstruction.Thereforetheinstructiondecoderneedsto:Activatethetri-statebufferfortheprogramcounterActivatetheRDlineActivatethedata-intri-statebufferLatchtheinstructionintotheinstructionregisterDuringthesecondclockcycle,theADDinstructionisdecoded.Itneedstodoverylittle:SettheoperationoftheALUtoadditionLatchtheoutputoftheALUintotheCregisterDuringthethirdclockcycle,theprogramcounterisincremented(intheorythiscouldbeoverlappedintothesecondclockcycle).Everyinstructioncanbebrokendownasasetofsequencedoperationslikethesethatmanipulatethecomponentsofthemicroprocessorintheproperorder.Someinstructions,likethisADDinstruction,mighttaketwoorthreeclockcycles.Othersmighttakefiveorsixclockcycles.MicroprocessorPerformanceThenumberoftransistorsavailablehasahugeeffectontheperformanceofaprocessor.Asseenearlier,atypicalinstructioninaprocessorlikean8088took15clockcyclestoexecute.Becauseofthedesignofthemultiplier,ittookapproximately80cyclesjusttodoone16-bitmultiplicationonthe8088.Withmoretransistors,muchmorepowerfulmultiplierscapableofsingle-cyclespeedsbecomepossible.Moretransistorsalsoallowforatechnologycalledpipelining[6].Inapipelinedarchitecture,instructionexecutionoverlaps.Soeventhoughitmighttakefiveclockcyclestoexecuteeachinstruction,therecanbefiveinstructionsinvariousstagesofexecutionsimultaneously.Thatwayitlookslikeoneinstructioncompleteseveryclockcycle.Manymodernprocessorshavemultipleinstructiondecoders,eachwithitsownpipeline.Thisallowsformultipleinstructionstreams,whichmeansthatmorethanoneinstructioncancompleteduringeachclockcycle.Thistechniquecanbequitecomplextoimplement,soittakeslotsoftransistors.Thetrendinprocessordesignhasbeentowardfull32-bitALUswithfastfloatingpointprocessorsbuiltinandpipelinedexecutionwithmultipleinstructionstreams.Therehasalsobeenatendencytowardspecialinstructionsthatmakecertainoperationsparticularlyefficient.TherehasalsobeentheadditionofhardwarevirtualmemorysupportandL1cachingontheprocessorchip.Allofthesetrendspushupthetransistorcount,leadingtothemulti-milliontransistorpowerhousesavailabletoday.Theseprocessorscanexecuteaboutonebillioninstructionspersecond!微处置器微处置器是建在一块芯片上的一个计算器，1971年因特尔公司推避世界上第一款微处置器Intel4004。Intel4004功能不齐全，它只能做加减，而且一次只能处置4位，但令人吃惊的是一切都在一块芯片上。在Intel4004之前，工程师利用芯片或其他零部件开发运算机，从此揭开了微型运算机进展的序幕。1974年，利用Intel8088微处置开始生产家用电脑，它能处置8个二进制数，1979年推出的Intel8088，第一次打开了市场。IBM公司运用这块芯片推出了个人电脑，电脑进展经历了808八、8028六、8038六、8048六、奔腾、奔腾II、奔腾III、奔腾4，所有这些微处置都是因特尔公司生产的，它们都是在8088的设计基础上开发的，奔腾4能执行8088上的任一套指令，可是它比8088快5000倍。从以下表格咱们能够看出因特尔公司近几年来所生产的各类处置器。（表格2）名称时间晶体管数量微米时钟频率数据位宽MIPS[3]808019746,00062MHz8位8088197929,00035MHz16位8-位总线802861982134,0006MHz16位1803861985275,00016MHz32位58048619891,200,000125MHz32位20奔腾19933,100,00060MHz32位10064-位总线奔腾Expressionisfaulty19977,500,000233MHz32位64-位总线~300奔腾Expressionisfaulty19999,500,000450MHz32位64-位总线~510奔腾4200042,000,000GHz32位64-位总线~1,700从那个表中，大体能够看出时钟频率和MIPS之间存在必然的关系，最大的时钟频率是生产进程的一个函数，而且它在芯片内会延迟，晶体管和MIPS之间有必然的关系，例如8088在5兆赫兹时就运行一次，但只是以的速度来执行（大于每15时钟周期执行一条指令）。此刻的处置器通常能达到每一个时钟周期执行两条指令的速度，那种运算速度的提高与芯片上的晶体管数量有直接关系。微处置器的内部结构：微处置器执行告知处置器该做什么的一系列的机械指令，在那个指令的基础上，微处置器完成3个大体的功能：一、微处置器用它的算术逻辑单元，能够完成像加减乘除这一系列算术操作，此刻的微处置器包括有完整的浮点处置器，它们能够完成超级复杂的浮点数的操作。二、微处置器能把数据从一个存储单元移到另一个存储单元。3、微处置器能做出决定，而且在那些决定的基础上发出一系列新的指令。这些或许就是微处置器能完成的复杂的功能，但那些仅是它的3个大体功能，下面的图表说明微处置器是如何执行这些简单功能的：微处置器有地址总线，它把地址送到贮存器，它还有一个数据总线，把数据送到贮存器或从贮存器里接收数据，它也有读写总线，告知贮存器是想设置仍是想掏出那个定了位置的贮存单元，它还有时钟线，告知时钟脉冲记录处置器的结果，和从头设置线把编码重视新设置到零（或其他什么的）和从头执行命令。咱们假定这儿的位置和数据总线均为8位宽。下面是那个简单微处置器的结构表：（图表）图表一、记录器A，B和C都是组成触发器的简单的锁存器。2、位置锁恰好记录器A，B和C。3、编码计算器是具有特别递增能力的锁，当接到指令时，它就增加1或从头设置到零。4、数据逻辑单元可能和8位的加法器一样简单，或它可能会做加、减、乘和除8位数值，咱们假定这儿属于后者。五、检测记录器是一个特殊的锁，它能够把通过比较的数值锁在算术逻辑单元里，算术逻辑单元就可以正常的比较两个数字，并判断他们是不是相等，是不是一个大于另一个等，检测记录器也能正常锁住一个阶段加法的进位位，它把这些数值贮存在触发器上，然后信息译码器能用这些数值来做出判断。6、图表中6个标注了“3—State”的方框，这些是三态缓冲器，它能传递a1，a0或它能大体上断开它信息的输出，它允许多个信息输出，连接到电源线，可是他们中只有一个能准确驱动a1或a0到流水线上去。7、信息记录器和译码器要控制其余所有的部件。虽然这些图表上没有显示这些结构，可是信息译码里将有控制线做以下情形：一、告知A记录器锁定当前数据总线上的数值二、告知B记录器锁定当前数据总线上的数值3、告知C记录器锁定当前数据总线上的数值4、告知编码计算器锁定当前数据总线上的数值五、告知位地址记录器锁定当前数据总线上的数值六、告知信息记录器锁定当前数据总线上的数值7、告知编码计算器增加数值八、告知编码计算重视新设置到零九、激活6个三态缓冲器中的任意一个10、告知算术逻辑单元该执行什么指令1一、告知检测记录器锁定算术逻辑单元的检测结果1二、激活RD线13、激活WR线进入信息译码器的是那些检测记录器，时钟流水线和信息记录器里面的二进制数字行大约十亿条指令。随机存贮器、只读存贮器、位址和数据总线。读、写一般说来都与随机存贮及只读存贮有关。在咱们的样本微处置器中，咱们有8位总线地址宽，8位数据总线宽，那意味着微处置器能存入（28）256个字节，它一次能读或写8个二进字位，咱们假定那个简单的微处置器只读存贮0开始的位置上有128个字节及随机存贮在128开始的位置上有128个字节。ROM代表只读存贮器。ROM芯片是用来永久性搜集预置字节的位总线告知ROM芯片取哪个字节及放在哪条数据总线上。当RD线转变状态时，ROM芯片就会把被选择的字节呈现到数据总线上去。RAM代表随机存贮器，RAM包括信息字节微处置器能读或写给那些依托RD或WR线是不是注册的字节。RAM芯片的一个问题就是当断掉电源时它上面的一切信息就不会保留下来那就是运算机需要ROM的原因。顺便说一下，几乎所有的运算机都包括必然量的ROM（开发一个不包括RAM的简单电脑是可能的——许多微控制器通过在处置器芯片本身上面放少量RAM字节就可以够完成，——但一般说来，一个不包括ROM的电脑是不可能的）。在PC机上，ROM被叫做BI0S（大体输入/输出系统）当微处置器开始运行时，它就开始执行它在BIOS中找到的指令。BIOS指令做一些检查机械硬件是不是出故障的情形，然后此指令到硬盘上去获取引导程序扇区那个引导程序。扇区是另一个小程序，BIOS从磁盘上读取后把它存入RAM微处置器，然后开始从RAM上执行引导程序扇区的指令。引导程序将告知微处置器到硬盘上去读取一些别的信息存贮到RAM。在那儿，微处置器然后执行等等，这就是微处置器读取和执行的整个操作系统。这儿显示的相当简单的微处置器将有它能执行的相当大数量的指令，这些指令作为二进制数字符来执行。其中的每一个都有不同的意思当被载入信息记录器时人类特别不擅长记住二进字符，这些词语被叫做处置的汇编语言。汇编器能超级容易地把这些词语翻译成它们的字符，然后，汇编器的输出就被放在存贮器里供微处置器执行。若是你用C语言编程、C编译程序将把C编码译成汇编语言。那么此刻问题就在于所有这些指令在ROM中如何呈现，每一个这些汇编语言指令都必需代表二进制的数。这些数字就叫做操作码，那个指令译码器需要将每一个Opcodes变成一套指令。它们的驱动微处器内部的不同部件，咱们用ADD指令做例子来看看需要做的一切。在第一个时钟周期中，咱们需要准确的读取指令，因此指令解码器需要为简码计数器激活三态缓冲器，激活RD线，激活三态缓冲器里的数据线把指令锁定在指令记录器。在第二个时钟周期中，ADD指令被编译了，它几乎不需要做什么。把ALU操作看到加的位置上。把ALU的输出锁进C寄放器。在第三个时钟周期，编码的数量在递增，C理论上说，这可能与第二个时钟周期重叠每一个指令都会像那些以适当顺序伪造的微处置一样作为结果指令出故障，有些指令，像ADD命令，可能花二、三个时钟周期，另外的可能要花五、六个时钟周期。微处置器的操作：可用的晶体管数量对处置器的操作有庞大的影响，正如早就预见到的像8088处置器里的主要指令花了15个时钟周期来完成，由于在8088上安装了乘法器，做一个16个二进制的乘法花了大约80个时钟周期。随着晶体管的增加，计算能力更强的乘法器具有单一周期的能力，更多的晶体管也考虑到一个叫做流水线技术，在一个流水线系统结构中，有些指令执行要重叠，因此虽然可能花5个时钟周期来执行一个指令。但可能有5个不同的进程的指令在同时执行，那样看起来恍如一个指令完成每一个时钟周期。许多现代的处置器有多个指令解码器，每一个都有自己的流水线。这考虑到了多条指令，那意味着在每一个时钟周期中，不只完成一个指令，那个技术可能对于执行来讲相当复杂，因此它运用了许多晶体管。在处置器设计进程中已趋向于32-bit算术逻辑单元。带有快速浮点处置器及各类指令的流水线，也趋向于特殊的指令，使某种操作特别有效，也有附有实质存贮的硬件及常于处置器芯片处的L1。所有这些趋向推动了晶体数，促成了数百万今天可用的晶体群。这些处置器每秒钟能执行大约十亿条指令。",)