56毕业设计--连杆零件的加工工艺设计与制造及相关工序的夹具设计-精品

1目录摘要…………………………………………………………………………………………...2前言…………………………………………………………………………………………...3第一章机械加工工艺规程的制定1.1零件的工艺性分析………………………………………………………………41.2毛坯的确定………………………………………………………………………51.3连杆工件的定位基准和定位方案分析…………………………………………61.4加工经济度与加工工序安排……………………………………………………71.5典型表面的加工方法……………………………………………………………81.6连杆加工工艺过程的确定………………………………………………………81.7加工设备与工艺装备的选择……………………………………………………101.8工艺尺寸链的计算………….…………………………………………………...10第二章机械加工工艺卡片的设计2.1确定加工工艺过程……………………………………………………………….122.2机械加工余量的确定…………………………………………………………….122.3切削用量及基本工时计算……………………………………………………….12第三章铣连杆结合面夹具3.1零件本工序的加工要求分析…………………………………………………….243.2确定夹具类型…………………………………………………………………….243.3确定夹具的基本布局…………………………………………………………….243.4拟定定位方案和选定定位元件………………………………………………….253.5确定加紧方案…………………………………………………………………….253.6确定对刀装置…………………………………………………………………….253.7定位误差计算…………………………………………………………………….253.8切削力及夹紧力的计算………………………………………………………….26结束语………………………………………………………………………………………….27参考文献……………………………………………………………………………………….28附录连杆体机械加工工艺卡片（3张）连杆体机械加工工序卡片(10张)2主要内容结果连杆零件的加工工艺设计与制造及相关工序的夹具设计摘要：“连杆”是汽车发动机中的主要传力部件之一，连杆由连杆体、连杆盖和螺栓、螺母所组成，其主要加工大小头孔及其端面。通过画零件图，大概的了解了主要加工面与孔，并对零件的技术要求有了认识和了解。正确解决一个零件在加工中的定位，夹具，合理选择加工方法及其工艺装备，确定工艺路线、计算工艺尺寸及加工余量等问题，保证零件的加工质量，填写工序卡片，最后完成夹具设计，绘出夹具的零件图和装配图，完成加工工艺说明书.关键词：基准、定位、夹紧、工序，切削主要内容结果3前言这次毕业设计是大学三年来所做过的规模最大的设计，它几乎涵盖了我们大学中学过的所有内容，零件虽然看似简单，但做起来并不容易，这使我认识到三年所学知识的重要性，自己还有很多东西不懂，几乎没什么实践经验，对于设计中的一些具体知识体会得不是很透彻，一开始感到无从下手，一些平时自己认为微不足道的东西原来在设计中是相当重要的。在实习中，我们不知道向别人学些什么东西，而看到的东西和我们所学的有一定的差距，我们也不知道怎样将学到的知识运用到生产实践中。这次设计是对我们大学所学知识的综合运用，在老师的辛勤指导和学校图书馆的图书的帮助下，使我们渐渐能将理论知识与实际生产联系起来，在复习了大部分所学课程的情况下还接触到了许多新的知识，感觉获益匪浅。这次设计是我们大学三年学习的总结，也是大学生活的一个终点，对我们来说意义重大，所以我非常重视，它使我们认识到机械行业的广阔前景，给我们投身机械研究和发展增加了信心和动力，更重要的是它象征着大学生活的一个完美结局。在这次毕业设计中，我们认真地做了“连杆”的工艺及工装夹具设计，期间老师给了我们大量的指导，在此，对老师表示衷心的感谢！由于时间仓促，且我们的自身水平有限，设计中难免有一些错误和不足之处，敬请老师和同学们批评、指正，本人将不胜感激。真心的感谢你们，我的老师！编者2010年1月8日主要内容结果4第一章机械加工工艺规程的制定1.1零件的工艺性分析零件结构的工艺性，是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。所谓良好的工艺性，首先是这种结构便于加工，即在同样的生产条件下能够采用简便和经济的方法加工出来，此外，零件还适应生产类型和具体生产条件的要求。“连杆”零件为杆类零件，其结构特点：（1）大小头端面对称分布在连杆中截面的两侧。（2）精度要求高（3）加工部位多（4）其加工面主要是两端面面和大小头孔连杆的结构：连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，其小头经活塞销与活塞连接，大头与曲轴连杆轴颈连接。连杆由连杆体、连杆盖和螺栓、螺母所组成。连杆的工作原理：汽缸燃烧室中的油气混合气体受压点火燃烧，体积急剧膨胀，产生很大的压力压向活塞顶面，活塞将所受到的力传给连杆，连杆再将所受力传给曲轴，从而推动曲轴旋转。连杆的工作要求：在发动机工作过程中，连杆要承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，还应尽量减小连杆的自身质量，以减小惯性力的作用。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。为了减小磨损和便于维修，在连杆的小头孔中压入青铜衬套，大头孔内衬有具有钢质基底的耐磨巴氏合金轴瓦。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，需要在连杆部件的大、小头两端设置去不平衡质量的凸块，比便在称后切除不平衡质量。连杆大、小头两端面对称分布在连杆中截面的两侧。考虑到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等（基本尺寸相同）在连杆小头的顶端设有油孔（或者油槽），发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，把汽缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头铜衬套与活塞之间的摆动运动副。1.1.1平面加工（1）两端面大头两端面间的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8小头两端面间的尺寸公差等级为IT5，表面粗糙度Ra不大于0.5（2）凸块Ra值6.3（3）大头凸块两侧面拉表面Ra6.3保证100.25（4）体和盖的分开面表面粗糙度Ra3.2保证位置尺寸50191.3-0.40（5）小头凸块平面拉表面Ra6.3保证12.5-0.40（6）轴瓦锁口槽铣保证尺寸42-0.62保证尺寸40的Ra值为1.61.1.2孔加工（1）大头孔扩、粗镗、精镗达尺寸Ф65.5，Ra0.4（2）小头孔钻、扩、粗镗、精镗达尺寸Ф29.5，Ra1.6（3）钻、扩、铰螺栓孔Ф13mm,Ra值为12.55主要内容结果1.1.3技术要求分析连杆上需要进行机械加工的主要表面为：大、小头孔及两端面，连杆与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如下：⑴为了使连杆大、小头运动副之间配合良好，大头孔的尺寸公差等级取为IT6，表面粗糙度Ra应不大于0.5um；小头孔的尺寸公差等级约取为IT5(加工后再按0.0025mm间隔分组),表面粗糙度Ra应不大于0.5um。⑵大、小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比，进而影响发动机的效率，两孔中心距的尺寸公差等级应不低于IT9.大、小头孔中心线在两个相互垂直的方向上的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，致使汽缸壁磨损不均匀，缩短发动机的使用寿命，同时也使曲轴的连杆颈磨损加剧。若称大、小头孔理想中心线所在的公共平面为连杆轴线平面，一般规定两孔轴线在连杆轴线平面内的平行度公差等级应不低于IT7，在垂直于连杆轴线平面内的平行度公差等级应不低于8级。⑶连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度误差过大，将加剧连杆大头两端面与曲轴连杆颈两端面之间的磨损，甚至引起烧伤，一般规定其垂直度公差等级应不低于9级。⑷连杆大、小头两端面间距离的基本尺寸相同，但技术要求是不同的。大头两端面间的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8um；小头两端面间的尺寸公差等级为IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3um。这是因为连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两轴肩端面间有配合要求，而连杆小头两端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。⑸为了保证发动机的运转平稳，对连杆小头（约占连杆全长2/3）质量差和大头（约占连杆全长1/3）质量差给以较严格的规定。1.2毛坯的确定毛坯的选择应从生产批量的大小，非加工面的技术要求，零件的材料、结构、形状、尺寸、重量技术要求等方面综合考虑。通常情况下，主要以生产类型来决定。正确选择制坯方式可以使整个工艺过程经济合理，故应认真的选择并要加以论述。1.2.1有关设计条件的说明汽车连杆零件属于大批量生产。大批量生产的工艺特点：⑴零件的互换性：具有广泛的互换性，少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法；⑵毛坯的制造方法和加工余量：广泛采用金属模机器造型、模锻或其他高效方法，毛坯精度高，加工余量小；⑶机床设备及布置形式：广泛采用高效专用机床及自动机床，按流水线和自动线排列设备；⑷工艺工装：广泛采用专用高效夹具、复合刀具、专用量具或自动检验装置，靠调整法达到精度要求；⑸对工人技术要求：对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求低；⑹工艺文件：要有工艺过程卡和工序卡，关键工序要调整卡和检验卡；⑺成本：较低。1.2.2.毛坯的材料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，因此连杆材料要采用高强度的碳钢或合金钢，可用来制作连杆的材料有45钢、55钢、40cr、40MnB等，此连杆要求大批量生产，毛坯材料选用锻件。45钢----一般为中碳的优质碳素结构刚与合金结构钢，主要用于制造承受很大变动载荷与冲击载荷或各种复合应力的零件（如机器中传递动力的轴、连杆、齿轮等）。这类①大头孔公差等级为IT6、Ra0.5um；②小头孔公差等级为IT5、Ra0.5um；③大、小头孔的中心距的尺寸公差等级IT9;④连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度公差等级应不低于9级;⑤大头两端面间的尺寸公差等级为IT9、Ra0.8um,小头两端面间的尺寸公差等级为IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3um。6零件要求钢材具有较高的综合力学性能，即强度、硬度、塑性、韧性有良好的配合。连杆需要承受多向交变载荷的作用，对材料的综合力学性能要求高，45钢可以满足这一要求，最终选定45钢作为毛坯材料。主要内容结果71.2.3制坯方法的确定毛坯的选择有两种：使毛坯形状与尺寸和零件接近；使毛坯的形状尺寸与零件相差较大。这影响着毛坯的制造费用及劳动量，与机械加工费用及劳动量。为节省能源与金属材料，随着毛坯制造专业化生产的发展，制坯方法的确定应取向前种方法。其中前种方法又有模锻和铸造两种毛坯制造形式最常用，考虑到零件工作的场所和综合力学性能要求，毛坯选用模锻的方式进行生产连杆锻坯形式有两种，一种是体和盖分开锻造，另外一种是将体和盖锻成一体。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。故最终选用整体锻造的方式制造毛坯。锻造的工艺过程如下：将棒料在炉中加热至1140-1200℃，现在锟锻机上通过四个型槽进行锟锻制坯，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。为了改善毛坯的切削加工性能，锻造好的连杆毛坯需要进行调质处理，使之得到细致均匀的回火索氏体组织，减少毛坯的内应力。为了提高毛坯的精度，连杆毛坯还需进行热校正。连杆经过外观缺陷、内部探伤、毛坯尺寸及质量等的全面检查后就可以进入机械加工生产线了1.3连杆工件的定位基准和定位方案分析连杆外形较复杂而刚性较差，它的技术要求很高，恰当地选择继续加工中的