发动机连杆加工工艺及夹具设计

密级： 学号： 本科生毕业论文（设计）题 目： 发动机连杆加工工艺及夹具设计系 别： 机械工程学院 专 业： 机械工程及自动化 班 级： 学生姓名： 指导老师： 完成日期： 学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。不保密 。（请在以上相应方框内打“” ）学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日江西科技学院本科生毕业论文（设计）摘 要本篇毕业设计主要针对发动机连杆加工工艺及夹具设计的介绍，对连杆体零件进行工艺性分析，包括加工工艺的选择和制定，还包括各工序的切削用量及基本工时的计算等等。在拟定工艺过程当中，要肯定连杆大小头孔加工各工序的安设和该工步必要的工步，机床的进给量和该加工工序的机床，机床的主轴转速和切削速度跟切削的深度。本次所设计的发动机连杆加工工艺及夹具设计，将会本着“高效”、“高质”的原则进行，通过对工件进行工艺分析，加工工艺方案的拟定到切削用量及基本工时的计算，随后就是夹具的设计等等。 关键词 连杆,工艺,进给量,夹具设计 Abstract This paper mainly introduced in honing rod machining process and fixture design of the size of the first hole, on the technical analysis of the connecting rod body parts, and the formulation includes selection of processing technology, including cutting consumption and basic man hour of each process calculation and so on. In the development process, make sure the process of connecting rod small head hole of installation and the steps necessary step, feeding machine and the processes of machine tools, machine tool spindle speed and cutting speed and cutting depth. Honing rod mechanical processing technology and fixture design of the size of the first hole of the design, will be the spirit of high, high quality principle, through the analysis of the technology of the workpiece, proposed to calculate cutting consumption and basic man hour process planning, fixture design, and then. Key words：feed ,honing ,fixture,design目 录绪 论1第一章 工艺规程设计11.1 连杆的加工工艺21.1.1 确定毛坯的制作形式31.1.2 加工工艺方案的确定41.2 生产批量的确定51.3 连杆机械加工工艺路线的制定51.3.1 定位基准的选择61.3.2 加工经济精度和加工方法的选择71.3.3 工序顺序的安排8第二章 确定机械加工工序卡内容10 2.1 机械加工余量及工序尺寸的确定11 2.2 连杆珩磨小头孔工序图12 2.3 工时定额的计算13第三章 珩磨连杆大小头内孔夹具设计14 3.1 珩磨连杆大小头内孔夹具定位方案的设计153.1.1 珩磨连杆大小头内孔加工要求的分析153.1.2 工件在夹具中定位163.1.4 夹具在机床中定位173.1.5 加工精度的保证173.2 珩磨连杆大小头内孔夹具夹紧方案的设计173.2.1正确夹紧的原则173.2.3选择夹紧机构183.3 夹具总体方案设计分析183.3.1 夹具总体结构设计193.3.2 夹具总体结构分析193.4 夹具的使用说明203.5 夹具的技术经济性21结论22参考文献23致谢24绪 论 由于液压工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少的。但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。封闭的专业知识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。液压工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的液压产品。在未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完成人的手和脚，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任务。现代液压工程液压和液压设备创造出更多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。 在新的市场需求的推动下，对连杆大小头孔珩磨夹具进行改良和优化是当务之急。毕业设计是我们在大学期间所学的专业知识，机械加工机床的基本组成部分包括数控装置、加工程序、伺服驱动装置、机床主轴和其他辅助的装置。下面我们就分别对各组成部分的基本工作过程进行简要的说明,在我做发动机连杆加工工艺及夹具夹具设计的时候我通过查了机械制造工艺编制及实施，机床夹具设计并且去图书馆查阅有关连杆的手册，先用CAD画出了图，然后自己确定了加工路线，画了下连杆毛坯图，然后确定切削用量及基本工时，一步一步的查公式计算起来，因为连杆两底面涉及到夹具设计的一部分，然后自己通过问别人怎样做夹具设计，我把画的夹具图放到了我的毕业设计中，就这样，我自己感觉我的毕业设计已做的很全位，该做的都做了。第一章 工艺规程设计 1.1连杆的加工工艺 1.1.1确定毛坯的制作形式 确定毛坯件的制作形式，主要应该从以下几个方面来考虑：（1）零件的力学性能 相同的材料采用不同的毛坯制造形式，其力学性能有所不同。铸件的强度。压力浇注和压力浇注的铸件，金属型浇注的铸件，砂型浇注的铸件依次递减；钢质零件的铸造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。( 2) 零件的结构形状和外形轮廓 形状复杂、力学性能要求不高可采用锻钢件。形状复杂和壁薄的毛坯不宜采用金属型锻造。尺寸较大的毛坯，不宜采用模锻、压铸和精铸，多采用砂型铸造和自由锻造。外形复杂较小的零件宜采用精密的锻造方式，以免机械加工。其直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料，相差较大时宜采用锻件。（3）生产纲领和生产批量 生产纲领大时宜采用高精度与高生产率的毛坯制造方式，生产纲领小时，宜采用设备投资小的毛坯制造方法。（4）现场生产条件和发展 应经过技术经济分析和论证。 该零件的材料为铸件，考虑到零件的形式及结构较为简单，所受的冲击力不大，且是大批生产，根据机械制造工艺设计简明手册表1.31，选择铸造中的翻砂铸造。其强度=145MPa，硬度为160180HBS。 1.1.2加工工艺方案的确定铸造，清理调质热处理粗铣连杆大小头面粗磨大小头平面钻、扩、铰小头孔留余量3mm铣大头孔两侧面钻扩大头孔75H6，留余量3mm铣开连杆体和盖粗铣连杆体结合面精铣连杆体结合面铣轴瓦锁扣槽6x2.5精铣螺栓座面精磨连杆结合面粗铣连杆上盖结合面精铣连杆上盖结合面钻、扩、铰螺栓孔2-M14粗镗大头孔75留余量1,mm粗镗小头孔38留余量1mm精镗大头孔75H6精镗小头孔43H7钻小头油孔2-5无损探伤及检验硬度连杆总成图（11） 1.2生产批量的确定 根据要求，这次的生产批量为中等批量 1.3连杆机械加工工艺路线的制定机械加工工艺路线的安排是在连杆的主要加工表面上面进行的。连杆的加工路线可以分为三个阶段：第一阶段为连杆体和盖的加工；第二阶段为连杆体和盖的的组合为第二阶段，安装后处理。在第一阶段的处理主要是完成数据的后续处理；第二阶段主要是为了保证连杆的加工工艺要求，连杆加工包括在半精加工和精加工的大孔，和小端孔端面。1.3.1定位基准的选择1、粗基准的选择 粗基准的选择关系到连杆零件的加工精度的问题，根据不同的工况有不同的要求。在这里，我们以技工后的上面两个端面作为定位基准来对连杆进行定位。2、精基准的选择 选择精基准应该从保证零件加工精度要求和加工的位置精度要求考虑，同时考虑装夹方便可靠，夹具结构简单。精基准的选择原则：2（1） 基准重合的原则。应当尽量选用设计基准作为定位基准，以便避免定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差。如珩磨小头孔工序采用的就是“基准重合”的原则。见图：珩磨小头孔工序图（2）基准统一原则。在零件加工的整个工艺过程中或者有关的某几道工序中尽可能采用同一个（或一组）定位基准来定位。采用基准统一原则，可以简化夹具的设计和制造工作，减少工件在加工过程中的翻转次数。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。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。 （3）“自为基准”原则，对于零件上重要表面的精加工，必须选加工表面本身作为基准以保证加工余量少而且均匀。（4） 互为基准原则，零件采用互为基准原则可以保证零件较高的相互位置精度。精磨两平面采用的是互为基准。（5）便于装夹原则，在选择精基准原则应能保证零件定位准确、夹紧可靠，还应使夹具结构简单，操作方便。1.3.2加工经济精度和加工方法的选择1、所谓加工经济精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度和表面粗糙度。而加工方法则根据零件表面、零件材料和加工精度以及生产率的要求，考虑本厂（或车间）现有的工艺条件，考虑从加工经济精度等因素选择。 2、加工方法的选择 表面加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法。选择加工方法，既要保证零件表面的质量，又要争取高生产效率。 （1）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。（2） 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、镗、磨三道工序。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、镗后，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、精镗和珩磨达到IT6级公差等级。表面粗糙度Ra 为0.4m，大头孔的加工方法是将连杆与连杆体组合在一起，然后进行精镗大头孔的工序。可以在最后精镗工序中得到修正，以保证孔的形状精度。1.3.3工序顺序的安排1、机械加工工序的安排零件上的全部加工表面应安排在一个合理的加工顺序中加工，这对保证零件质量、提高生产率、降低加工成本都至关重要。所以工序安排应遵守以下原则2： （1） 先加工基准面，再加工其他表面；如在半精镗、精镗加工之前，安排精磨两平面，不仅符合基面先行，还能有效地保证大小头孔的加工精度。（2）先加工平面，后加工孔，如镗孔安排在加工平面的后面； （3） 先主后次的原则，安排机械加工工序时应以主要加工表面为主，次要加工表面穿插其中；本课题主要加工表面为大、小头孔和两端面。 （4）先安排粗加工工序，后安排精加工工序。如大、小头孔加工就符合先粗后精。2、辅助工序的安排检验工序，去毛刺、清洗等工序也是工艺规程的重要组成部分。在工艺规程中，下列情况应安排检验工序： （1） 零件加工完毕之后；（2） 从一个车间转动另一个车间前后；（3） 加工工时较长或重要的关键工序的前后。工件在进入装配之前，一般都应安排清洗。对于本课题连杆精装前安排了检验工序，在入库前安排了清洗检查工序。第二章 确定机械加工工序卡内容 机械加工工艺路线确定了，接下来就是确定机械加工工序卡内容（以珩磨大小头孔工序为例）： 2.1 机械加工余量及工序尺寸的确定加工余量的确定：查表法应用广泛，主要以工厂生产实践和实验研究积累的经验所制成的表格为基础，并结合实际加工情况加以修正，确定加工余量。在确定工序尺寸及公差时，存在工序基准与设计基准重合和不重合两种情况。本课题是工序基准与设计基准重合，工序尺寸及其公差用倒推法或直接用设计尺寸及其公差。用查表法确定机械加工余量及用倒推法或直接用设计尺寸及其公差来确定工序尺寸及公差。见表二、表三。表二、大头孔各工序尺寸及其公差工序名称工序基本余量工序经济精度工序尺寸工序尺寸及公差表面粗糙度Ra珩磨0.02H675750.4细镗0.3H674.9874.980.8半精镗、精镗1.68H774.6874.681.6粗镗H11737312.5表三、小头孔各工序尺寸及其公差（根据机械制造技术基础课程设计指导教程 表229表230）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0.02H743430.8半精镗、精镗0.78H742.9842.981.6粗镗H942.242.23.2 2.2 连杆珩磨小头孔工序图工序图的绘制内容：加工面用粗实线画，其他用细线画，工序图上还要标注工序尺寸，定位符号，夹紧符号等内容。连杆珩磨小头孔工序图（见图2-4） 2.3工时定额的计算本工序为粗镗大头孔的工序，根据实际工况，我们选择T613卧式镗床，刀具：硬质合金钢刀具YG3X根据切削用量简明手册查表可得：切削深度：进给量：根据实用机械工艺简明手册中表2.4-66，刀杆伸出长度取200mm，切削深度为。因此确定进给量;切削速度：参照实用机械工艺简明手册中表2.4-66，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：(II)基本工时计算根据切削用量简明手册可知，有一下公式：机动时间：； 本工序为精镗大头孔 的工序，根据切削用量简明手册查表可得:切削深度：进给量：根据切削深度，再参照实用机械工艺简明手册中表2.4-66。因此确定进给量切削速度：参照实用机械工艺简明手册中表2.4-66，取机床主轴转速：，取;实际切削速度：;工作台每分钟进给量：;被切削层长度：;刀具切入长度：;刀具切出长度： 取;行程次数：; 根据切削用量简明手册可知，有以下公式：机动时间：;本工序为粗镗40孔的工序，根据实际工况，我们选择T613卧式镗床，刀具：硬质合金钢刀具YG3X切削用量简明手册【M】：切削深度：进给量：实用机械工艺简明手册中【M】表2.4-66，刀杆伸出长度取200mm，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照实用机械工艺简明手册中表2.4-66，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 3mm每齿进给量fa：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：,取行程次数：机动时间： (II)基本工时计算根据切削用量简明手册可知，有一下公式：机动时间：；本工序为精镗120孔 的工序，根据切削用量简明手册查表可得:切削深度：进给量：根据切削深度，再参照实用机械工艺简明手册中表2.4-66。因此确定进给量切削速度：参照实用机械工艺简明手册中表2.4-66，取机床主轴转速：取实际切削速度：;工作台每分钟进给量：;被切削层长度：;刀具切入长度：;刀具切出长度： 取;行程次数：;机动时间：;第三章 珩磨连杆大小头内孔夹具设计 3.1珩磨连杆大小头内孔夹具定位方案的设计 3.1.1珩磨连杆大小头内孔加工要求的分析 图3-1： 连杆珩磨小头孔工序图 连杆珩磨大头孔工序图工序加工要求的分析（如图3-1、3-2）：要保证图中工序的加工要求，理论上必须限制的自由度数为Z、X和Y方向的移动自由度、Z、Y及X方向的转动自由度。 3.1.2工件在夹具中定位工件的定位是为了限制工件的自由度从而采取一定的措施的约束，根据大小，形状和位置的加工要求，确定所需的限制自由度工件的定位，然后根据需要限制的自由度来选择定位元件。在定位方案的分析，应注意结合的关系，分析是否存在确定性定位，定位不准，如果有，应分析是否是允许的。切削力，夹紧力，在重力作用下，和装夹方便，易于加工的尺寸调整角度，是否应该有额外的程度在不完全的位置限制的自由。1、 工件以连杆小头定位面定位，限制X、Y方向的移动自由度。见图：2、 工件以连杆大头定位面定位，限制Z方向的的转动自由度。见图3、工件以连杆大头一端面定位，限制Z方向的移动自由度，X、Y方向的的转动自由度。 3.1.3夹具在机床中定位确定珩磨夹具相对于机床、刀具的位置。是用找正法让珩磨磨头与要珩磨的孔的中心同心。 3.1.4加工精度的保证 珩磨是一种对工件表面进行精加工方法。由于珩磨头与主轴浮动联接，所以不影响加工精度对于机床主轴回转运动误差的工件。在珩磨头轴向往复运动对孔壁为指导，根据孔轴，孔位偏差不可修改。对限制轴孔的位置精度和孔必须由原程序保证。珩磨是一种新型的整理方法的， 3.2珩磨连杆大小头内孔夹具夹紧方案的设计 3.2.1正确夹紧的原则夹紧装置是夹具的重要组成部分，在设计夹具夹紧装置时，应满足以下要求7：（1）在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。（2）夹紧力大小适当。夹紧机构应能保证在加工过程中工件不产生松动或振动，同时又要避免工件产生不适当的变形和表面损伤。手动夹紧机构要有自锁要求。（3）夹紧装置应操作方便、省力、安全。（4）夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与生产批量和生产方式相适应。结构设计应力求简单、紧凑，并尽量采用标准化元件。 3.3夹具总体方案设计分析 3.3.1夹具总体结构设计 本课题设计的夹具是一套珩磨连杆大小头内孔夹具612，如图。此夹具适用于珩磨大头孔，珩磨小头孔这两道工序，这两道工序用同一套夹具。 3.3.2夹具总体结构分析 定位元件用来确定工件在机床上占有一个正确的工作位置，本夹具如图3-6中件9、11、15、14、16、20等元件。夹紧机构用来保证工件在加工过程中不因外力的作用而发生位置的变动，本夹具如图3-6中件13、5、2等元件。本夹紧机构为螺旋夹紧机构，结构简单，易于制造，增力比大，自锁性能好，是手动夹紧机构中应用最广的夹紧机构。 3.4夹具的使用说明工件连杆体小头与件9定位，连杆体大头与件15定位，连杆体大头端面与件15定位，工件与定位面定位准确后，转动件9使小头定位点与件9更好的接触，使定位更可靠。再让压板件2置于夹紧位置，旋转手柄件5，使压板夹紧连杆体完成夹紧任务。待加工完成后，反向旋转手柄件5，放松压板，就可完成已加工零件的拆卸。 珩磨孔尺寸的自动控制：珩磨的自动控制测量装置，通常可分为气动式和机械式两种，本夹具使用机械式测量装置中的一种名为塞规式测量装置。珩磨测量一次，塞规测量一次，达到尺寸后，塞规即进入孔内，触发控制信号，使机床停止。 3.5夹具的技术经济性 本夹具设计除满足定位精度及夹紧可靠等要求外，还具有良好的经济性。1、采用了使夹具体结构简单的手动夹紧机构。2、为了减少设计制图时间，加快制造周期，降低制造费用，尽可能选择了标准件。总结 时间过得真快啊，转眼间三年时间都过去了，在这三年中，我学到了许多专业知识，就拿这次的毕业设计来说吧，我查阅了机械制造工艺编制及实施，机床夹具设计，使我充分掌握了机床的设计方法和步骤，更重要的复习所学专业的知识，以前总认为学这些专业知识没用，那是我太天真了，当这次的毕业设计，它帮了我不少的忙，特别是机械制造工艺编制及实施这课对我的毕业设计帮助特别大，都怪上课没认真听讲，导致做毕业设计时要问比我学的好的同学，通过这次做毕业设计让我认识到学习不是个坏事，是为了自己的，还有学习这些知识精通的话对我们找个好工作有大大的帮助，总之我除了感谢我的老师和帮助过我的同学外更要感谢自己的。参考文献1石彦国，任莉大豆制品工艺学【M】天津：机械工业出版社，2006 352李庆寿机床夹具设计（M），北京：机械工业出版社，1983 86973王笑天金属材料学（M）北京：机械工业出版社，1987 22364邱中怀技术，应用与开发EM）北京：机械工业出版社，2002 33655张华机械原理(M)北京：高等教育出版社，1999：40556东北重型机械学院，洛阳工学院，第一汽车制造厂职工大学， 机床夹具设计手册【M】，上海：. 上海科学技术出版社，1988：1031217 MATLAB6，5应用接口编程，电子工业出版社，北京，2003：56748王平鸿机器维修工程学（M）北京：农业出版社，1990：19399张耀鹅加工技术实用手册（M）北京：冶金工业出版社，2007：12014610孙宝珍，合金钢手册北京：兵器工业出版社，1992：365811李伊敏。和辩工艺设计工作的要求。机械工业出版社，1993：365812姚晨。实际加工工艺设计手册。航空工业出版社，1999; 120146致谢 当我写到这里的时候，我心里是别提有多么的开心，不管前面的对与错，总之，我觉得自己做到这里已不错了，感谢老师和帮助我的同学一起到图书馆查资料的那些同学们，要不是你们恐怕我现在真不知道自己能做到哪里，首先您不仅在学习学业上对我以精心的指导，同时还在我改写论文时给我鼓励和支持，从这点看出老师当初选你当我的老师我是明智的，而且，通过这次写论文我知道遇到什么事总要靠别人来完成，现在我觉得这种想法是我错啦，也许自己做的比那些人做的会更好，同时，我要把这种态度放到工作当中，我相信我自己一定可以比别人做的出色。说实话，我从开始认真做毕业设计的时候，才领悟到知识确实是种强大的工具，我现在想来前面失去的，我想在通过在工作中补回来，想到这里自己说了句“呵呵”，但是话说回来，这次的毕业设计我花了挺大的功夫，虽然是苦，但心里挺开心的，我想如果大学这四年我好好来利用它的话，我的毕业设计不谈在班里第一个交，最少也在前十个人之前交，最后在这里衷心的对所有关心我帮助我的表达我由衷敬意，谢谢各位同学的帮助。18