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1、装订线南京工业职业技术学院 汽车连杆加工工艺规程与夹具设计课题名称汽车连杆加工工艺规程及夹具设计院/专 业国际教育学院/ 机械制造与自动化班 级机自1316学 号 学生姓名 毕 业 论 文 指导教师： 2016年5月16日摘要本课题主要论述了连杆的加工工艺规程和夹具设计。连杆是发动机中用于传递动力的运动部件，其中连杆的尺寸、形状以及位置精度的要求较高，连杆由于刚性较差容易产生变形，因此在安排工艺过程时，需要单独加工表面的粗、精加工。连杆除了可以进行上下运动，还可以进行左右摆动作复杂的平面运动，连杆在工作的时候，主要承受气体压力以及往复惯性力所产生的交变载荷，要求连杆具备足够的疲劳强度和刚度，来
2、逐步减少加工表面余量、切削力及内应力的作用，并修整加工所导致的变形影响，进一步达到零件的技术要求。连杆是发动机中不可或缺的传动件，不能改变连杆承载力的大小,可以改善的材料选择、铣结合面夹具的设计优化加工方法等来确保连杆的可靠性。本课题的目的是解决上述问题而进行的对连杆加工工艺规程及夹具的设计，连杆在机械行业有着的应用广泛。关键词： 连杆，加工工艺，夹具设计ABSTRACTThistopicmainlydiscussestheprocessingtechnologyoftheconnectingrodproceduresandfixturedesign;Connectingrodisusedto
3、passintheenginepowerofmovingparts,includingthesize,shapeandpositionprecisionofconnectingrodofthedemandishigher,connectingrodduetolesspronetodeformationrigidity,whenarrangingprocess,therefore,requiresaseparateprocessingsurfaceroughandfinishmachining.Connectingrodinadditiontoupanddown,alsocanundertake
4、sideactioncomplexplanarmotion,connectingrodatwork,themaingasunderpressureandreciprocatinginertiaforceproducedbythealternatingload,requiresconnectingrodhaveenoughfatiguestrengthandstiffness,tograduallyreducemachiningallowance,theactionofcuttingforceandstressesinthesurface,andfinishingmachiningdeforma
5、tioncausedbytheimpact,toachieveapartofthetechnicalrequirements.Connectingrodisindispensabletodriveintheengine,cantchangethesizeoftheconnectingrodbearingcapacity,canimprovethefactorssuchasmaterialselection,structuraldesigntoensurethereliabilityofconnectingrod.Thepurposeofthissubjectistosolvetheabovep
6、roblemsofconnectingrodmachiningprocessplanningandfixturedesign,connectingrodinthemachineryindustryhasawideapplication. Key words: Connecting rod Processing technology Fixture Design目录第1章 绪论61.1汽车发动机连杆发展现状61.2连杆未来发展趋势7第2章 连杆分析82.1连杆结构特点与作用82.2连杆的组成部分92.3连杆常见的损坏形式10第3章 连杆加工工艺规程的制定113.1工艺的基本概念113.2定位基准
7、的选用113.2.1粗基准的选取113.2.2精基准的选取113.3连杆加工工艺路线的拟订123.4加工中夹紧方式的选择153.5连杆加工主要技术要求153.5.1连杆两端面的加工153.5.2连杆大、小头孔的加工153.5.3连杆大头侧面的加工163.5.4连杆螺栓孔的加工163.6切削用量的确定163.6.1切削用量的选择原则163.6.2切削用量的选择方法17第4章 连杆零件的夹具设计184.1夹具的概述及组成184.1.1夹具的概述184.1.2机床夹具的组成184.2夹具设计的要求与步骤184.2.1夹具设计的要求184.2.2夹具设计步骤184.3 连杆零件的夹具设计194.3.1
8、 对零件工序的加工要求分析194.3.2 确定夹具体194.4定位方案以及定位元件的制定194.4.1定位键194.4.2夹紧方案204.5 绘制CAD夹具总装图204.5.1连杆铣结合面夹具装配图204.5.2连杆铣结合面零件图22总结23致 谢24参考文献25附件26第1章 绪论1.1汽车发动机连杆发展现状目前国内汽车行业发展迅速,汽车内部发动机可以安全可靠的运行取决于连杆的相关的参数包括连杆的刚度、质量以及强度，这些相关的参数对汽车发动机能否安全高效运作有着最为直接的影响。汽车发动机连杆发展现状中原料分为调质钢、非调质材料以及金属基复合型材料三大类别。调质钢是国内传统生产汽车发动机的连杆
9、使用的材料，有着具有广泛的应用领域，制作工艺主要分为下料、锻造、正火、调制以及加工。传统的连杆制造工艺有其优势也有其缺陷；缺陷在于制造生产的工艺过程中其所需要的能源消耗太高，消耗时间太长也致使调制钢材料会氧化脱碳，脱碳不但使表面层的硬度和耐磨性降低，而且在淬火过程中内部马氏体与材料表层相变情况、体积变化不同，工件表面容易产生裂纹受损进而达不到产品的技术要求，从而造成不必要的废品率；优势在于调制钢连杆能够为产品提供较强的韧性，保证所获得的成品质量。现阶段调制钢在国内考虑到生产工艺的复杂性、能耗量大以及生产成本高,调制钢材料还会是会存在一定的市场，当然这种材料将会逐渐取代要取决于科技的进步以及新型
10、材料涌现。相对于调制钢材料而言，非调制材料则是将一定量相关的微量合金元素（如钛、钒）加入到碳钢的内部中，生产过程中有效的控制锻造、轧制这两个过程的冷却速度，从而致使一定量的（氮，碳类型）化合物从碳钢内层析散出来，就可以使得到的材料在强度上有着明显的提升。非调制材料在制造连杆的过程中，只需要添加微量合金元素，在一定程度上节约了生产的成本，正所谓物美价廉，在制造连杆的材料方面成本上明显降低；国外在制作连杆过程中在钢材中加入一定量的微量合金元素，提升钢材的内部锰含量，相比较中国最为传统的发动机连杆材料制造工艺过程中，只是进行简单的锻造并减少了调制过程，实现了制造汽车连杆的工艺过程。中国研究非调质钢材
11、料的方面取得了很大的进展, 但是许多关键性技术方面有待提高，生产的汽车连杆的韧性差与国外的汽车连杆的材料相差甚远。对调质钢与非调制钢而言，金属基复合型材料其性能特点有着显著的差异，不仅力学性能横向以及剪切强度较高；而且具有导电性强、阻尼性好、良好的耐磨性、热膨胀系数小、不易老化等许多方面的优点。金属基复合材料是以金属或合金为基体与各种增强材料（如不锈钢纤维、陶瓷纤维）复合而制得的复合材料，其种类有很多，分类方式存在着差异；不同的增强体的类别：纤维增强、晶须增强和颗粒增强三大类；不同的金属或合金基体的类别：铝基、镁基、铜基、钛基、高温合金基、金属间化合物基以及难熔金属基复合材料。在连杆的制造过程
12、中，为了达到降低发动机的振动幅度以及惯性力的要求时，而采用轻质的材料来降低连杆整体的重量,从而进一步降低发动机整体的质量。金属基复合材料也有加工温度高、工艺过程比较复杂、生产成本较高以及界面反应控制困难的缺点。1.2连杆未来发展趋势在国家经济快速发展的带领下，汽车行业也迅速发展起来,在进行汽车连杆相关材料的生产、设计以及制造的过程中，一定要以满足绿色安全生产为前提条件下，要做到考虑提高汽车的性能要求以及满足消费者的要求；在汽车连杆的制造过程中，不仅要满足汽车相应的连杆材料的性能指标,还要满足使用节能环保的连杆材料。汽车连杆材料未来发展趋势更加要求其满足重量轻、刚度好、惯性作用力小并采用轻质的金
13、属基复合材料的短连杆结构，相对于其他类型的连杆材料，金属基复合型材料在强度、刚度、质量等一些方面有显著的优势；汽车连杆的发展趋势要求进一步解决金属基复合材料在加工过程中的复杂的制造工艺过程、界面反应控制困难等缺陷，相关的制造成本还需要完善优化生产连杆的装置的资金。相对于传统的连杆制造生产工艺而言，解决了降低金属基复合型性材料的生产过程中的这一成本问题；在制造汽车连杆的过程中用粉末烧结锻造制造连杆的方法，可以优化选择合理的热压烧结参数,再以金属基复合材料的粉末为原料,经过预成型压制工艺,接着进行加热烧结锻造毛坯,最后在压力机加工锻造成型。在材料的使用方面能够极大地减少，这预示着生产总体的成本也会
14、进一步降低，所使用的耗能低也进一步实现发动机连杆的质量轻的优点。此外,在具体的生产过程当中应当根据实际的生产情况科学选用高能磨球参数,提升基体金属内部的均质性,进一步提升金属连杆的强度。鉴于本人实习工作时间太少以及对连杆的了解深度不一定很详细，本论文存在某些不恰当或疏漏的地方，恳请老师批评指正。第2章 连杆分析2.1连杆结构特点与作用现阶段广泛使用的连杆主要由连杆体和连杆盖两个部分构成，连杆体的一端上有连杆小头，另一端由螺栓和六角螺母联接连杆体和连杆盖构成连杆大头（如图2.1连杆总成图）。当前汽车连杆部件中不仅存在的质量不平衡问题消去，有时需要考虑连杆的厚度和质量等一系列问题。了解连杆的结构特
15、点显得很重要；连杆是汽车发动机中不可或缺的传动件，用于传递动力的重要运动部件。连杆的作用就是在于将活塞顶面膨胀的压力传递给曲轴，曲轴的驱动力来推动活塞压缩气缸气体从而使气缸的气体做功。连杆在工作过程中不仅要承受一定规律变化的气体冲击外，还要承受的惯性力也比较大，其中连杆小头随活塞作往复运动而连杆大头随着曲轴作回转运动，连杆体即杆身在两种运动的作用下作摆动运动。连杆在工作时为了满足承受上诉这样的条件，要求连杆不仅要具有良好的耐疲劳、足够的抗冲击能力，而且满足一定的强度以及较好的韧性也同样重要。在发动机工作过程中，连杆由于受到膨胀气体交变压力和惯性力的作用的影响，使得连杆应该具备足够的强度和刚度，
16、同时要减轻连杆自身的质量，以至于减小惯性力的作用。同一发动机中各连杆的质量不能相差太大来保证发动机运转平衡；也就是说为了保证连杆在发动机运转中的正常性，应该保证发动机中不同连杆的质量相差不大。由于汽车发动机有着不同的内部结构，从而连杆的结构上也存在着明显的差异。连杆大小头端高度根据结构的不同，分为有等高和不等高两种，而在V型发动机中一般采用不等高的结构，采用这种方式目的使连杆结构紧凑。连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦是为了减少磨损以及维修。一组垫片存在于连杆体大头和连杆盖之间用来减少轴瓦的磨损。使用活塞销与活塞连接连杆小头，连杆小头孔内压入青铜衬套来减少小头孔与活塞销的磨损，有利于磨损后进行修理
17、和更换。连杆小头的顶端处有油孔，发动机依靠曲轴的高速转动，将气缸体下部的润滑油运动到小头顶端的油孔内，可以有利于连杆小头衬套与活塞销之间的摩擦运动副润滑。连杆的作用是使活塞和曲轴两者有效地联接起来，把活塞的往复直线运动转化为曲柄的回转运动。连杆零件材料的选择正确性对于提高其精度有着很大的影响，连杆零件的强度与制造连杆的材料存在很大的关系，新型高科技材料的使用使得现代的连杆零件强度更高而且材料消耗显著减少。图2.1连杆总成图2.2连杆的组成部分（1）连杆杆身 连杆的杆身是长杆件，为了防止在工作中发生弯曲变形，杆身就必须具有足够的刚度。为了防止连杆应力集中连杆杆身与大、小头接壤的地方一般采用圆弧光
18、滑过渡。图2.2连杆体（2）连杆大头 连杆大头孔由连杆体和连杆盖两部分组成并采用螺栓和六角螺母固定。图2-3连杆盖（3）连杆小头 发动机工作时活塞销与连杆小头可以相对自由转动；连杆小头内孔两端压入两段青铜衬套来提高其耐磨性。连杆小头的顶端处有集油孔，将气缸体下部的润滑油随着转动流到小头顶端的油孔内，可以有利于连杆小头衬套与活塞销之间的摩擦运动副润滑，同样在当曲轴旋转时，润滑油也会流进活塞内腔的顶部，进一步润滑活塞销。2.3连杆常见的损坏形式汽车连杆是指发动机活塞和曲轴之间的连接部分，也是发动机中传递动力以及运动最复杂的传动件，其工作环境要求连杆具有较高的强度与抗疲劳性能，又要求具有足够的钢性和
19、韧性。在其工作过程中复杂的受载情况会导致连杆出现失效的情况，会给汽车的发动机设备造成最为直接的影响。连杆的常见的失效形式分为疲劳断裂与过量变形，由连杆循环载荷引起的局部损伤过程，其中包括连杆的裂纹萌生、扩展和最终破裂所有过程会出现连杆疲劳。汽车连杆通常会出现疲劳破坏的位置分为杆身断裂、连杆大头与连杆盖断裂、螺栓底部断裂、螺栓断裂、连杆小头断裂五处。常见的失效形式如在水中行驶车辆会使水面发生涌浪，涌浪高度高过进气口时，发动机进气门极易把水吸入气缸；一部分水在缸体高温的作用下会变成水蒸气，存在于燃烧室压缩可燃混合气；当水量的增多并且会积存在活塞顶部时，燃烧室的有效容积减小，对水的压缩达到一定程度(
20、接近燃烧室容积)时，发动机连杆所承受的压缩阻力和活塞传给连杆的压力都增大，连杆会出现弯曲变形以至于断裂的情况，从而导致发动机停止工作汽车失去动力。第3章 连杆加工工艺规程的制定3.1工艺的基本概念机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的力学性能，使其成为合格的零件的全过程，是直接生产的过程。按照规定的工艺过程组织生产，对保证产品的质量、产量以及生产成本有着重要的作用。3.2定位基准的选用连杆零件加工路线的拟定离不开定位基面的选择，基面的选择是加工工艺规程在加工过程中重要环节，准确地选择基面对提高产品的加工质量以及生产效率有着明显的作用；基面的选择不合理会影响连杆零件加工质量
21、从而进一步导致产品质量的瑕疵。3.2.1粗基准的选取在粗基准的选取过程中不仅要考虑到各个表面间的相对位置，也要考虑其自身的尺寸精度，在加工表面留有足够的余量时，选取粗基准要遵循以下的原则：零件加工选择重要的表面作为粗基准，用来保证在加工过程中零件表面加工余量的均匀；为了避免产生不必要的定位误差，在同一尺寸方向上粗基准不应重复使用且只可以使用一次；为了保证零件加工表面与不加工表面的相对位置精度，一般以不加工表面作为粗基准。 在连杆加工过程中，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，尤其是当连杆大小端毛坯孔偏位很大时，仅考虑以杆身两侧
22、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。划线时，必须各面予以互相借正，以满足基本要求。连杆大小端孔及两端面有足够而且尽量均匀的加工余量；连杆大小端孔圆柱面及两端面应与杆身纵向中心线对称；连杆大小端外形应分别与大小端孔中心线对称3.2.2精基准的选取在精基准的选取过程中，为了保证工件的加工精度的精确性，使工件的定位误差尽可能小，需要考虑五个基本原则:(1)基准重合原则：为了避免设计基准与定位基准之间的不重合而产生的定位误差，定位基准一般选择被加工表面的设计基准。(2)基准统一原则：在精加工过程中保证各表面间的相互位置精度，为了避免基准转换所而来的误差，加工相互位置精度高的
23、表面需要选择同一定位基准，。一般情况下在加工轴类零件时，采用轴类零件两端的中心孔定位加工各外圆表面。 (3)自为基准原则：对于表面精加工工序要求余量小并且要保证工件加工表面的质量和提高生产效率，应该以被加工表面本身作为定位基准，此时的位置精度应由加工工序所保证，常见的拉孔、浮动铰孔等工序。(4)互为基准原则：工件上两个加工表面之间的位置精度，满足工件的位置精度相关要求时，需要采用这两个加工表面互为基准而进行反复加工。为了满足车床主轴前后支承轴颈与主轴锥孔的严格同轴度要求，先粗磨主轴前、后支承轴颈表面常以主轴锥孔为基准，磨主轴锥孔时以前、后支承轴颈表面为基准。(5)保证工件定位精准，装夹安全原则
24、: 在连杆加工过程中所涉及的粗、精基准都必须尽量保持一致，钻连杆小头孔及连杆大头孔两处的辅助定位基准一般以其加工的侧面来确定。为了保证小头孔的壁厚加工均匀，在杆身的一侧做定位标志以大小头端面定位来制造毛胚过程中；为了保证连杆大小头两端面平行度以及满足表面精度的要求，在连杆大小头两端面粗加工时，第一要选取没有定位标志的那一侧的表面作为粗基准，加工另一端面；第二精基准选取已加工的端面来加工没有定位标记的另一端面；第三选取未加工的表面继续加工； 3.3连杆加工工艺路线的拟订连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的加工来安排的（1）分体式毛坯：加工连杆盖加工连杆体1.粗磨连杆盖两平面1. 粗磨大小头两平面
25、2.拉削连杆盖半圆2.钻孔、扩孔、铰孔三工序加工连杆小头孔以及倒角3.连杆盖与连杆体大头端的结合面3. 拉连杆大头半圆、结合面、两侧面及倒角4.连杆盖两侧面、连杆盖内倒角4. 拉螺栓座面、去重面5.拉螺母座面及去重块三面5. 钻孔、扩孔、镗孔、铰孔连杆体的螺栓孔6.钻孔、扩孔、镗孔、铰孔四工序加工连杆盖螺栓孔6. 铣轴瓦锁口槽、精铣结合面7.铣轴瓦锁口槽、精铣结合面7. 清理毛刺8.清理并清洗8. 清洗9.连杆体及连杆盖的装配（定扭矩扳手螺栓与六角螺母）；10.精磨连杆大小头两平面；11.粗镗连杆大头孔；12.精镗连杆大小头孔以及倒角13.清理毛刺14.精铣连杆大小端凸台至规定重量15.零件清
26、洗16.珩磨连杆大小头孔17.零件清洗18. 审核工件（2）整体式毛坯粗磨大小头两平面粗拉两侧面、螺栓座面、大头凸台面、拉断拉连杆体（盖）结合面、半圆、两侧面及倒角钻、倒角、铰连杆体小头孔钻、倒角、铰、攻连杆体的螺栓孔，钻、倒角、铰连杆体的定位销孔，铣轴瓦锁口槽，钻油溅孔；钻、倒角、铰连杆盖的螺栓孔和定位销孔精磨连杆体（盖）结合面 清洗装配连杆体及盖拧紧连杆螺栓 精磨大小头两平面半精镗大头孔并倒角两侧称重、精铣连杆大小端凸台至规定重量精镗大小头孔并倒角小头孔一侧清理毛刺(零件清洗)磨连杆大小头孔零件清洗 最终检查连杆的主要加工表面为连杆大、小头孔和连杆两端面，连杆体和盖的结合面及连杆螺栓孔定位
27、面为重要的加工表面；连杆体与连杆盖切开之前的加工杆体以及连杆盖切开后的加工，连杆大头孔的半精加工和端面的精加工及大、小头孔的精加工。连杆机械加工工艺过程如下表(31)所示：工序号工序名称工序内容工艺装备刀具选择1铣铣两端面（铣连杆大、小头两平面,每面留磨量0.5mm）X52K硬质合金铣刀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砂轮3钻与基面定位，钻空扩空镗孔铰孔连杆小头孔摇臂钻床Z3080麻花钻、扩孔钻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立铣刀5扩以基面定位，以小头孔定位，
28、扩大头孔为60mmZ30806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27.5mmX62W硬质合金端铣刀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砂轮9铣以基面及结合面定位装夹工件，铣连杆体和盖mm8mm斜槽X62组合夹具或专用工装专用铣刀10锪以基面、结合面和一侧面定位，装夹工件，锪两螺栓座面mm,R11mm,保证尺寸mmX62W专用铣刀11钻钻210mm螺栓孔Z3050麻花钻12扩先扩212mm螺栓孔，再扩213mm深19mm
29、螺栓孔并倒角Z305013铰铰212.2mm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100120N.m15镗粗镗大头孔T68专用镗杆16倒角大头孔两端倒角X62W铣刀17精磨精磨大小头两端面，保证大端面厚度为mmM7180砂轮18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YT1519镗精镗大头孔至尺寸T2115YT1520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6.5mm,10mmZ3025麻花钻23压铜套双面气动压床24挤压铜套压床25倒角小头孔两端倒角Z305026镗半精镗、精镗小头铜套孔T2
30、115专用镗杆27磨磨连杆大头孔珩磨机床专用镗模28检检查各部尺寸及精度29探伤无损探伤及检验硬度30入库表3-13.4加工中夹紧方式的选择传统的汽车连杆刚性差，在选择夹紧方式就应该注意到连杆所能承受的最大夹紧力的大小以及着力点的位置，尽量不要由于夹紧力的过大而使加工出来的连杆产生变形以及于影响产品的加工精度。在粗铣连杆两端面的夹具中，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
31、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。3.5连杆加工主要技术要求连杆毛坯大都用高强度碳钢和中碳合金钢模锻而成。连杆主要加工部位包括连杆大、小头孔、连杆体与连杆盖的结合面、连杆两端面及连杆螺栓定位孔。连杆加工主要的技术要求如下：（1）连杆大头孔公差等级为IT6（-0.010.01mm），表面粗糙度Ra不大于0.4m；（2）连杆小头孔公差等级为IT6，表面粗糙度Ra不大于1.6m，小头压衬套的底孔的圆柱度公差为0.0025mm；（3
32、）连杆大小头孔轴线平行度：0.03/100mm（在100mm长度上公差为0.03mm）；（4）连杆轴心线垂直方向的平行度：0.05/100mm（在100mm长度上公差为0.05mm）；（5）连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度公差等级不低于IT9（大头孔两端面对大头孔的轴心线的垂直度在100mm 长度上公差为0.08mm）；（6）连杆螺栓孔的公差等级IT8 级，表面粗糙度Ra不大于6.3m，两螺栓孔在大头孔结合面的对称度公差为0.25mm；3.5.1连杆两端面的加工连杆两端面加工采用粗铣、精铣、粗磨、精磨四道工序。为了进一步改善加工基面的平面度以及提高钻孔时孔的加工精度，在精加工连杆大、小头
33、孔之前要进行精磨工序。在转盘磨床上用砂瓦材质的砂轮进行两端面磨削；精磨在M7130型平面磨床上用砂轮的周边磨削。3.5.2连杆大、小头孔的加工连杆大、小头孔的加工分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段。为了保证连杆小头孔加工后与外圆的同轴度误差较小，小头孔在钻孔、扩孔、铰孔三道工序完成后作为定位基面；在连杆螺栓孔的加工以及连杆大、小头孔的半精及精加工才可以进行，连杆大、小头孔在金刚镗床上精镗公差等级达到IT6级后压入衬套，再以衬套内孔定位精镗大头孔。表面粗糙度Ra为0.4m，大头孔的加工是连杆体、连杆盖通过螺栓孔装配后，精镗修正连杆大头与连杆盖切开后的变形来保证孔的形状精度。大小头孔的中心距影响
34、到汽缸的压缩比，即影响到发动机的效率，所以规定了比较高的要求：1900.05 mm。3.5.3连杆大头侧面的加工连杆大头侧面的加工以连杆小头孔为定位基准，在铣剖面夹具上用定位销来固定并加工两侧面尺寸。 3.5.4连杆螺栓孔的加工 连杆螺栓孔的加工分为钻孔、扩孔、膛孔、铰孔四道工序，其中钻孔工序对螺栓孔的粗加工用来保证螺栓孔的位置度要求；为了减小钻头的悬臂长度进一步并且提高钻头的强度和刚性,采用连杆体、连杆盖分开钻削的工艺。传统的连杆螺栓孔的加工只有三道工序，在此基础上增加镗孔工序来进一步修正螺栓孔的偏斜，扩孔工序为镗孔工序减小镗孔的加工余量的预加工，两者有利于扩孔的精确性和进一步修正螺栓孔的偏
35、斜。镗孔时选取工序基准(连杆结合面)作为第一定位基准),以连杆大头端面作为第二定位基准,以大头外侧面作为第三定位基准,镗孔工序时连杆螺栓孔中心线拥有良好的直线度和螺栓孔对结合面的垂直度，保证更有效地调整钻孔时孔中心线的偏斜。在螺栓孔的加工时，扩孔和铰孔两道工序采用双导向套导向。为了保证承受较大的铣削力，粗铣连杆螺栓孔端面的方法常采用工件翻身；精铣螺栓孔的两个端面与连杆大头端面垂直采用两工位夹具。连杆螺栓孔的加工时选用连杆大头端面为定位基准和大头外侧面为定位基准。为了减小定位误差,按照基准重合原则,定位引起的螺栓孔中心线对结合面垂直度误差为零。连杆在经行铣工序中，加工完一个螺栓孔两端面后，另一个
36、螺栓孔的两端面时，只需要定位板带着工件旋转180即可。正确的使用夹具即可保证螺栓孔两端面与大头孔端面的垂直度。3.6切削用量的确定3.6.1切削用量的选择原则切削用量主要包括背吃刀量、切削速度和进给速度（进给量）。在加工零件过程中,切削用量的选用是最为重要的环节,直接影响加工效率和加工质量的提高。主轴转速要根据机床和刀具允许的切削速度来决定；背吃刀量主要受机床刚度的制约，在机床的刚度允许情况下，尽可能选用大的背吃刀量；切削用量的合理选择直接影响加工的精度、表面质量和生产率。粗加工的切削用量选择原则首先要选择尽可能大的背吃刀量，其次要选择尽可能大进给量，最后根据刀具耐用度选择切削速度。精加工的切
37、削用量选择原则首先根据粗加工的余量确定背吃刀量，其次根据已加工表面粗糙度的要求选择较小的进给量，最后在保证刀具耐用度的前提下尽可能选用较大的切削速度。3.6.2切削用量的选择方法1）背吃刀量的选择：在粗加工中背吃刀量的选择 应该考虑到工件的加工余量以及机床工艺系统的刚性。切削加工一般分为粗加工、半精加工以及精加工这三道工序；粗加工时在一定条件下，需要采用多次走刀时第一次尽量切除尽可能大的加工余量，第二次相向对于第一次背吃刀量少一点，直至加工到粗加工的最终加工余量。在半精加工、精加工中背吃刀量的选择依据在进行粗加工后的加工余量。表面粗糙度为Ra6.53.2背吃刀量一般为0.5至2 mm 为半精加
38、工；表面粗糙度为Ra1.50.6背吃刀量一般为0.1至0.4 mm 为精加工？；2）进给量的选择：在粗加工中进给量的选择 应该考虑到的因素是工艺系统所能承受的最大进给量，机床进给机构的强度、刀杆的强度和刚度、工件装夹所承受的刚度以及工件的形状大小。在精加工工序中最大进给量的选择应该考虑到的因素零件加工精度以及其加工表面粗糙度，还要意识到工件的材料、刀剑圆弧半径；刀尖圆弧的半径增大时以及切削速度很大时，需要选择大的进给量？。3）切削速度的选择：在进行粗加工时切削速度的选择受到限制的因素为机床选用的功率大小以及刀具耐用度；背吃刀量和进给量都比较大，应该选用较小的切削速度，精加工切削深度主要受到已加
39、工表面精度以及刀具耐用度的影响，要尽量避免产生积屑瘤的速度范围，选用较大的切削速度加工切削速度？。第4章 连杆零件的夹具设计4结合面加工夹具.1夹具的概述及组成4.1.1夹具的概述夹具是连杆机械加工中的重要的工具，可以用来固定工件并使其处于正确的位置，以至于接受加工的装置。传统夹具由于设计周期较长、大量的劳动力以及生产效率低；随着机械行业的迅猛发展，传统的夹具设计已不能满足现阶段机械制造的需求，夹具设计方法不能适应现代化的机械制造发展。对夹具设计提出新要求来适应机械制造现阶段的生产模式。数控机床以及加工中心的广泛使用，机械制造有了一个全新的发展方向，使用专门为某一工件的工序设计制造的专用夹具，
40、通常情况下在批量生产中使用专用夹具。为了确保连杆零件加工的精度要求，在利用机床夹具对连杆零件进行加工时，确保夹具在加工机床上正确的位置和连杆的机械加工不会受到其他因素的影响。4.1.2机床夹具的组成机床夹具一般由定位元件、夹紧装置、对刀或导向装置、夹具体、连接元件、其它装置或元件所组成。在夹具中夹定位元件能够满足工件处于正确的位置，如图4.1和图4.2中的14-定位键、15-导杆、13-定位销；工件定位后，为了保证工件在加工过程中不受外力作用的影响而使得定位准确，需要在机床中使用夹紧装置如2-螺母、5-垫铁；夹具体为夹具的基本骨架如1-夹具体；对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的位置，常
41、见的钻套、钻模板；连接元件用来确定夹具在机床上正确位置的元件。4.2夹具设计的要求与步骤4.2.1夹具设计的要求本课题中连杆的加工的尺寸、公差以及相关的技术要求，夹具的设计能确保工件加工的质量要求；合理的定位方案能够保证工件在加工过程中的加工精度，正确的夹具定位方案能够保证工件在机床的位置精度；夹具的设计应尽量减少不必要的辅助时间，进一步提高劳动生产效率；良好的结构工艺性的夹具便于装夹在机床上，操作更为方便、安全、可靠以及便于夹具的制造与维修；根据连杆的相关的生产纲领，设计出经济实惠、高效率的夹具。4.2.2夹具设计步骤1）根据相关的生产纲领分析工件的零件图、加工工艺规程以及明确加工技术要求与
42、任务，收集相关的设计资料；2）设计夹具结构方案以及绘制夹具图：第一，确定夹具的类型以及制定合理的工件定位方案并选择定位元件；第二，确定工件夹紧方式以及选择合适的夹紧装置、对刀元件；第三，明确夹具总体布局、夹具与机床的安装方式。4.3 连杆零件的夹具设计4.3.1 对零件工序的加工要求分析1）切削力及夹紧力的计算粗加工连杆大头孔，只对夹具的定位稳定性进行计算以及夹紧力和钻削力的计算。根据（机械加工工艺手册 李洪 主编 ）表2.4-69扩孔时的切削力为： N.m根据（机床夹具设计手册 第三版 王光斗 王春福 主编）表1-3-11夹紧力的计算： =90526 N在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全
43、系数 式中：（基本安全系数；取1.5；加工性质系数；取1.1； 刀具钝化系数；取1.1；断续切削系数；取1.1）则 N钻削力小于夹紧力 ，所以该夹紧装置可靠。4.3.2 确定夹具体将夹具上的装置和定位元件连接成整体来确保夹具上的工件通过夹具体可以准确地安装在机床上，夹具体的类型要取决于夹具上的工件装置以及装夹在机床的连接方式。在机械加工过程中夹具体要承受一部分切削力以及机床工作时切削力的影响。夹具体选取刚度好的铸造件，安装稳定。如图4.4所示的夹具体形状4.4定位方案以及定位元件的制定4.4.1定位键夹具采用定位健与铣床工作台T型槽的配合来确定其在机床上正确的位置，定位键安装在夹具底部的纵向槽
44、中，使得夹具上的工件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的相互位置。定位键可以承受铣削时所产生的扭转力矩，进一步可以减轻夹紧夹具的螺栓的负载，加强夹具在加工过程中的稳定性。定位键的断面的两种类型为矩形和圆形，常见的断面类型为矩形，如图4.2中13-定位键（采用螺钉与夹具体连接）；小型的夹具也可以使用一个断面为矩形的长键。在夹具上加工出一窄而长平面作找正基面，可以满足在定位精度要求高夹具并且没有定位键的时候，校正夹具的安装位置。4.4.2夹紧方案夹紧方案的选择；在连杆两端面、连杆大小头孔两侧的表面加工完成后，铣加工连杆体与连杆盖的结合面时，为了避免设计基准与定位基准之间的不重合而产生的定位误差，连杆体的结合面选取连杆的端面与29.5H7连杆小头孔为定位基准。连杆盖上的结合面选择以基面（无标记面）、连杆盖上凸台面以及连杆盖侧面定位，采用活动手柄压紧螺杆夹紧机构，便于工件装卸4.5 绘制CAD夹具总装图4.5.1连杆铣结合面夹具装配图图4.1连杆铣剖分面夹具装配图主视图图4.2连杆铣剖分面夹具装配图俯视图 图4.3连杆铣剖分面夹具装配图左视图（图中1夹具体、2螺母、3六角头螺栓、4角铁、5垫铁、6内六角螺钉、7开口垫铁、8双头螺栓、9足块、10对刀块、11活动手柄压紧螺杆、12可换定位销、13定位键、14定位销、1