车辆工程毕业设计论文-捷达发动机连杆加工工艺设计及夹具设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-捷达发动机连杆加工工艺设计及夹具设计(编辑修改稿)内容摘要：

按 IT8 级公差等级和表面粗糙度 Ra 应不大于 ；两螺栓孔在大头孔剖分面的对称度公差为 mm。 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，因而也影响到螺栓的受力情况和曲轴、轴瓦的磨损。 对于本连杆，要求结合面的平面度的公差为 mm[6]。 连杆的材料和毛坯 连杆在工作中承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。 近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，成本低。 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 造连杆是一个很有发展前途的制造方法。 连杆 毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、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法的可能性来确定毛坯的制造方法。 根据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过程中将其切开，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8 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、模具少等优点，故用得越来越多，成为连杆毛坯的一种主要形式。 总之，毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成本降低，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（ ）为连杆辊锻示意图．毛坯加热后，通过上锻辊模具和下锻辊模具的型槽，毛坏产生塑性变形，从而得到所需要的形状。 用辊锻法生产的连杆锻件，在表面质量、内部金属组织、金属纤维方向以及机械强度等方面都可达到模锻水平，并且设备简单，劳动条件好，生产率较高，便于实 现机械化、自动化，适于在大批大量生产中应用。 辊锻需经多次逐渐成形。 图 连杆辊锻示意图 连杆必须经过外观缺陷、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 [7]。 连杆的机械加工工艺过程 由上述技术条件的分析可知，连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，但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，必须充分的重视 [8]。 连杆机械加工工艺过程如下表 所示： 连杆机械加工工艺过程 表 9 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 , X52K 2 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） M7350 3 钻 与基面定位，钻、扩、铰小头孔 Z3080 4 铣 以基面及大、小头孔定位，装夹工件铣尺寸  mm 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 mm54 Z3080 6 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 2mm 7 铣 以基面和一侧面 (指  mm)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 26mm X62 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 M7350 9 锪 以基面、结合面和一侧面定位，装夹工件，锪两螺栓座面 30012。 R  mm,R11mm,保证尺寸  mm X62W 10 钻、扩 钻 2—  螺栓孔，扩 2— mm6 深19mm螺栓孔并倒角 Z3050 11 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— 12 镗 粗镗大头孔 T6 8 10 13 倒角 大头孔两端倒角 X62W 14 磨 精磨大小头两端面，保证大端面厚度为 mm M7130 15 磨 精磨两端面 M7130 16 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  mm 可调双轴镗 17 镗 精镗大头孔至尺寸 T2115 18 钳 按规定值去重量 19 钻 钻连杆体小头油孔 mm5 Z3025 20 压铜套 双面气动压床 21 挤压铜套孔 压床 22 倒角 小头孔两端倒角 Z3050 23 镗 半精镗、精镗小头铜套孔 T2115 24 珩磨 珩磨大头孔 珩磨机床 25 检 检查各部尺寸及精度 26 探伤 无损 探伤及检验硬度 27 入库 连杆的主要加工表面为大、小头孔和两端面，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、大头两侧面及体和盖上的螺栓座面等。 连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的加工来安排的。 连杆的加工路线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。 第一阶段的加工主要是为其后续加工准备精基准（端面、小头孔和大头外侧面）；第二阶段主要是加工除精基准以外的其它表面， 包括大 头孔的粗加工，为合装做准备的螺栓孔和结合11 面的粗加工，以及轴瓦锁口 槽的加工等；第三阶段则主要是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。 如果按连杆合装前后来分，合装之前的工艺路线属主要表面的粗加工阶段，合装之后的工艺路线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过程分析 工艺过程的安排 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，并引起内应力重 新分布。 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，粗加工产生的变形可以在半精加工中修正；半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。 这样逐步减少加工余量，切削力及内应力的作用，逐步修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术条件。 各主要表面的工序安排如下： （ 1）两端面：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过程的中间或后面。 定位基准的选择 在连杆机械加工工艺过程中，大部分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，定位比较稳定，用小头孔定位可直接控制大、小头孔的中心距。 这样就使各工序中的定位基准统一起来，减少了定位误差。 具体的办法是，如图（ ）所示：在安 装工件时，注意将成套编号标记的一面不 与夹具的定位元件接触（在设计夹具 12 图 连杆的定位方向 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面前的加 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，如果再遇上工件本身的刚性差，则对加工精度会有很大影响。 因此，第一道工序的定位和夹紧方法的选择，对于整个工艺过程的加工精度常有深远的影响。 连杆的加工就是如此，在连杆加工工艺路线中，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。 一个方法是以毛坯 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。 但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。 这种定位方法使工件在夹紧时的变形较小，同时可以铣工件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度较好的平面。 同时，由于是以对称面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比较小。 确定合理的夹紧方法 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，作用力的13 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，可以看出设计人员注意了夹紧力的作用方向和着力点的选择。 在粗铣两端面的夹具中，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，并由定位元件承受，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，并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。 连杆两端面的加工 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，使用砂瓦拼成的砂轮端面磨削。 这种方法的生产率较高。 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。 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，它经过了钻、扩、铰三道工序。 钻时以小头孔外形定位，这样可以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 级公差等级，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，这种定位方法有可能使精镗后的衬套孔与大头孔的中心距超差。 大头孔经过 扩、 粗镗、半精镗、精镗、 金刚镗和珩磨达到 IT6 级公差等级。 表面粗糙度 Ra 为 ，大头孔的加工方法是在 铣开工序后，将连杆与连杆体组合在一起，然后进行精镗大头孔的工序。 这样，在铣开以后可能产生的变形，可以在最后精镗工序中得到修正，以保证孔的形状精度。 连杆螺栓孔的加工 连杆的螺栓孔经过钻、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互相垂直方向平行度保持在公差范围内，在扩和铰两个工步中用上下双导向套导向。 从而达到所需要的技术要求。 14 粗铣螺栓孔端面采用工件翻身的方法，这样铣夹具没有活动部分，能保证承受较大的铣削力。 精铣时，为了保证螺栓孔的两个端面与连杆大头端面垂直，使 用两工位夹具。 连杆在夹具的工位上铣完一个螺栓孔的两端面后，夹具上的定位板带着工件旋转 180 ，铣另一个螺栓孔的两端面。 这样，螺栓孔两端面与大头孔端面的垂直度就由夹具保证。 连杆体与连杆盖的铣开工序 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 ，并且剖分面与大头孔端面保证一定的垂直度，除夹具本身要保证精度外，锯片的安装精度的影响也很大。 如果锯片的端面圆跳动不超过 mm,则铣开的剖分面能达到图纸的要求，否则可能超差。 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经过磨削加工。 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 两侧面至尺寸，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 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一定要分开。 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，可使部分切削力抵消。 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，定位稳定可靠；用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距。 夹具使用 应具备适。