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1、1 绪论11.1 选题的目的和意义 11.2 国外现状11.3 国内现状11.4 课题研究的内容22工艺规程与机床夹具32.1工艺过程及其组成32.2工艺规程32. 2. 1工艺规程的概念和作用3工艺规程的设计步骤32.3机床夹具42. 3. 1 机床夹具的分类42. 3.2 机床夹具的组成41.1 3.3机床夹具与机床、工件、刀具之间的关系53连杆工艺规程设计61.2 1连杆的结构特点与材料61.3 生产纲领61.4 连杆毛坯71.5 连杆技术要求81.6 . 1 工艺参数81.7 .2连杆各部位的技术要求对发动机的影响93.5连杆工艺过程分析93. 5. 1工序的安排93. 5. 2 定位
2、基准的选择 103. 5.3加工经济精度和加工方法的选择113.6 工艺装备的选择123. 6. 1 机床选择12因而削弱了强度。但整体锻造可以提高材料的利用率，加工时装夹也比较方便。故一般只要不受连杆盖形状和锻造设备的限制，均尽可能采用连杆的整体锻造。所以有以上理论基础，本设计过程采用整体模锻的毛坯连杆1。图3-1纤维连续图3-2纤维断裂1.4 连杆技术要求1.4.1 工艺参数连杆上需进行机械加工的主要表面为：大小头孔及其两端面，连杆体与连杆盖 的结合面，连杆两端面等。本课题研究的连杆的技术参数如下表3-1：表3-1连杆的主要技术要求第8页共35页材料45Mn杆身断面工字型端面切口形式平切口
3、大小头孔中心距12 嚅5 2大头孔孔径加工精度IT6表面粗糙度1.25/2777圆柱度0.004mm小头孔孔径例8谓mm加工精度IT5表面粗糙度0.32/zm圆柱度0.003;71772两端面两端面距离22.0.052 加加3. 4. 2连杆各部位的技术要求对发动机的影响(1)大小头孔的轴中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，所以在连 杆轴线方向的平行度公差较小。两孔中心线在连杆的轴向方向的平行度在100mm的 长度上公差为0. 03mmo(2)大小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比，即影响到发动机的效率，所以 规定了比
4、较高的要求：1247弋冽加。(3)大小头两端面的间距离的基本尺寸相同，表面粗糙度Ra相同都不大于 0.8um,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之间没有配合要求。(4)连杆在工作过程中受到急剧的动载荷作用，这一动载荷又传递到两岸体 和连杆盖的两个螺栓及螺母上。因此对螺栓及螺母提出了较高的技术要求。(5)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度，因而也 影响到螺栓的受力情况和曲轴、轴瓦的磨损。所以本设计要求结合面的平行度的公 差为 0. 03mmo1.5 连杆工艺过程分析3 . 5.1工序的安排(1)机械加工工序的安排先基面后其它：
5、选作精加工基准的表面应安排在工艺过程的一开始，以便为 后续工序的加工提供精加工基准；先粗后精：整个零件的加工工序，应是粗加工工序在前，相继为半精加工、 精加工及光整加工工序；先主后次：先加工零件主要工作面及装配基准面，然后加工次要表面。由于 次要表面的加工工作量比较小，而且与主要表面有位置精度要求，因此要放在主要 表面的主要加工结束之后，最后进行精加工。但是也要视具体情况而定，当次要表 面的加工劳动强度较大时，为了减少由于加工主要表面产生废品造成工时损失，主 要表面的精加工工序也可安排在次要表面加工之前进行；先面后孔：由于连杆的端平面的尺寸较大，用它定位比较稳定，因此选此平第9页共35页 面作
6、为精加工基准，先加工端平面，然后以端平面定位加工孔，有利于保证孔的加 工精度。(2)辅助工序的安排辅助工序种类很多，包括工件的检验、去毛刺及清洗工序等，其中检验工序对 保证产品质量有极其重要的作用。(3)连杆主要工序的安排在连杆的加工中主要有两个因素影响加工精度：一是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。二是连杆是模锻件，孔的加工余量 大，切削时将产生较大的残余内应力，并引起内应力的重新分布。而连杆的加工属 于大批量生产加工，因此工艺路线多为工序分散，大部分工序用高生产率的组合机 床和专用机床。主要加工分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段，这样，粗加工 产生的变形在
7、在半精加工中得到修正，半精加工产生的变形在精加工中得到修正， 最后达到零件的技术要求。4 .5.2定位基准的选择在加工时用于定位的基准，称为定位基准。定位基准是或得零件尺寸的直接基 准，占有很重要的地位。定位基准还可进一步的分为：粗基准、精基准，另外还有 附加基准。(1)粗基准的选择原则：选加工余量小的、较准确的、光洁的、面积较大的毛面做粗基准；选重要表面为粗基准；选不加工表面为基准。(2)精基准的选择原则：基准重合原则；基准单一原则；互为基准原则；自为基准原则。(3)连杆基准的选择：粗基准的选择：为了保证小头孔的壁厚均匀，在钻削小头孔时，选小头孔不 加工的外圆面作为粗基准。在毛坯制造时往往在
8、杆身的一侧做出定位标记(凸起球第10页共35页 面)，以大、小头端面定位时就能区别两个端面。粗加工大、小头两端面时，先选 取没有凸起标记一侧的端面为粗基准来加工另一端面，然后以加工过的端面为精基 准加工没有凸起标记一侧的端面，在以后的大部分工序都以此端面作为精基准。这 样可以保证两端面的厚度和两端面的平行度，并使作为精基准的端面有较好的表面 质量。精基准的选择：在整个加工过程中，各工序尽量保持基准统一，选用连杆端 平面(没有凸起标记一侧的端面)、经过钻削的小头孔及连杆大端经过加工的侧面作 为辅助定位基准。3. 5. 3加工经济精度和加工方法的选择所谓加工经济精度是指在正常加工条件下所能保证的加
9、工精度和表面粗糙 度。由连杆技术要求知连杆大小头孔的加工经济精度和表面粗糙度从而可以确定 大小头孔的加工方法。对于连杆两端面的的技术要求和表面粗糙度也可以确定连 杆两端面的加工方法。(1)连杆两端面的加工：连杆两端面精度等级。9、表面粗糙度0.8,工序安排：铳两端面一粗磨两端 面一精磨两端面。将精磨放在精加工小头孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔 的几个精度。精磨在平面磨床上用砂轮的周边磨削，这种办法的生产效率低一些， 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加工过程中关键的工序，尤其是大头孔的加工是连 杆各部位加工中要求最高的部位，直接影响连杆成品的质量。一般加工有
10、两种方法。 第一种方法：大头孔的粗加工在连续式拉床加工，小头孔的粗加工采用钻、扩加工, 设备为组合机床。第二种方法：大头孔粗加工在专用机床链，小头孔的粗加工用台 钻加工。大小头孔的半精镶在金刚镇床加工。大头孔的粗加工在精密键床上加工， 小头孔为挤光工艺。大头采用布磨加工工艺)这种方法精度较高，但效率较低。 由以上两种的方法进行比较后得出以下的工序过程：连杆小头孔的工序安排：钻小头孔一粗链一半精链一精链。连杆大头孔的工序安排：粗镶一半精链一精链一桁磨。(3)连杆螺栓孔的加工：螺栓孔的精度等级IT7,采用钻、扩、较、精较工第11页共35页艺从而可以符合螺栓孔的技术要求。加工时以大头端面、小头孔以及
11、大头侧面定位。（4）连杆体与连杆盖的铳开工序：杆盖结合面的表面粗糙度为3. 2,采用粗铳 一精铳及可以达到精度要求。结合面的尺寸精度和位置精度由夹具体本身的制造精 度及对刀精度来保证。3.6工艺装备的选择3. 6. 1机床选择（1）机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应；（2）机床的精度与工序要求的精度相适应；（3）机床的生产率与工件的生产类型相适应；（4）还应与现有设备条件相适应（设备类型，规格及精度状况，设备负荷状况及 设备分布排列情况等）。刀具的选择刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法，加工表面的尺寸，工件材料， 所要求的精度及表面粗糙度，生产率及经济性等。在选择时应尽可能采用标
12、准刀具, 必要时可采用复合刀具。在大批量生产中，常常可以通过工序集中来提高机床的生 产效率。由于复合刀具往往可以替代好多把常规刀具，并且往往是在工件的一次装 夹下和刀具的一次工作行程中完成多道工序的加工，因此可以减少换刀次数，消除 工件或刀具的重复定位误差，从而可显著减少辅助时间、提高加工精度和减少测量 过程巴3. 6. 3量具的选择在实际生产中大批量的产品若采取用计量量具（如游标卡尺，千分表等有刻 度的量具）逐个测量很费事。我们知道合格的产品是有一个度量范围的。在这个范 围内的都合格，所以人们便采取通规和止规来测量，以及其他各种量规和一些高生 产率的专用检具。本零件属大量生产，一般均采用量具
13、，选择量具的方法有两种： 一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量具的测量方法选择极限误差选择。（1）选择孔用量具，可选用内径百分尺，选分度值为0.01mm。（2）选择加工槽所用量具，选用分度值为0.02mm,测量范围为（0150nlm）。第12页共35页3.7连杆工艺流程连杆的机械加工路线主要是围绕着主要表面的加工来加工安排的，连杆的加工 路线按连杆的合分可分为三个阶段：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切开后的加工；第三个加工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、小头孔和大头孔外侧 面）；第二阶段主要是加工除精基准以外
14、的其他表面，包括大头孔的粗加工，为合 装做准备的螺栓孔和结合面的粗加工，以及轴瓦锁口槽的加工等；第三阶段主要是 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 加工以及大、小头孔的精加工。则连杆的加工工艺流程大致如下表3-2：表3-2连杆工艺流程第13页共35页工序号工序内容基准及技术条件设备夹具00模锻05粗、精铳两端平面一端平面，两孔立式铳床X53 K压板加紧10粗磨两端平面端平面互为基准平面磨床M7350磁力吸盘15钻小头孔端平面，小头外圆找正钻床Z3080钻夹具20小头孔倒角端平面，小头外圆立式铳床压板25粗镶小头孔端平面，小头外圆锋床镶夹具30车大头外圆小头
15、孔，端平面车床车夹具35粗镇大头孔端平面，大头侧面专用键床T68像夹具40半精镇大小头孔端平面，锋床像夹具45粗铳螺栓孔端平面卧式铳床铳夹具50精铳螺栓孔端平面卧式铳床铳夹具55切开连杆体与连杆盖60铳连杆大头分开面统一原则铳床铢夹具65粗铳连杆盖结合面连杆盖：端平面，螺栓孔 平面铳床铳夹具70钻、扩、较两螺栓孔， 定位孔端平面，螺栓孔平面立式钻床钻模75精铳结合面同工序11卧式铳床80精磨两端平面续表3-2工序号工序内容基准及技术条件设备夹具85精镶小头孔端平面，连杆大头孔90精镇大小头孔，铜套孔端平面，连杆小头孔镇床T211595钻小头油孔钻床100倒角，压入铜套压床105滚压铜套孔110
16、圻磨大头孔珀磨机床115检验、探伤120入库3.8确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差确定加工余量的方法主要有三种：计算法、查表法和经验法。工序尺寸的确定 有两种情况:第一种情况为工序基准与设计基准重合；第二种情况为工序基准与设 计基准不重合。当工序基准与设计基准不重合时，工序尺寸的确定需通过尺寸链计 算来解决。当工序基准与设计基准重合时，工序尺寸与设计尺寸和加工余量有关， 前后两道工序的工序尺寸仅相差工序加工余量。工序尺寸的计算可从最后一道工序 开始逐步向前推算。工序尺寸的公差一般按经济精度加工。各工序的加工余量和加 工工序基本尺寸确定如下论述：(1)连杆小头孔工序安排：钻小头孔一粗键一
17、半精链一精镀。用查表法确定加 _L氽里。(2)由工艺手册查得各工序余量为：精镜余量为0.山仍1；半精像余量为0.5皿71；粗链余量为0.8如72。则总的加工余 量为 0.1 + 0.5 + 0.8 = 1 Amm。(3)由于精链后小头孔的基本尺寸是。18加机，其他各工序的基本尺寸依次为:半精镇：18 0.1 = 179%机；粗锋：17.9 0.5 = 17.4 根机；钻小头孔：17.4 0.8 = 16.6根加。(4)由工艺手册查得确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度：第14页共35页精键后为IT5, &z为0.32/m （连杆零件的设计要求）；半精键后选定为IT8, Ra为3.2/m ；粗像
18、后选定为 m 1, Ra为63m ；钻小头孔后选定为IT12, Ra为12.5pm。 根据上述经济加工精度查公差表，将查得公差数值按“入体原则”标注在工序基本 尺寸上23。所谓“入体原则”就是对于包容尺寸（孔的直径、槽的宽度），其最 小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差为零。为清楚起见，把上述计算和查表结果汇总 于下表3-3表3-3加工小头孔的工序间尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定工序名称工序间余 量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精 度/mm表面粗 糙度 Ra/ u m尺寸，公 差/mm表面粗 糙度 Ra/ 口 m0. 1IT50. 32181 1 o +0.0080. 32半精链0.
19、 5IT83.218-0. 1=17.97i 7 n +0.027帆7.9 o3.2粗链0.8IT116.317.9-0. 5=17.4017.4*16.3钻1. 75IT1212. 517.4-0. 8=16.6016.6,812. 5（2）大头孔的加工工序为：粗镖一半精锤一精像一布磨。其加工工序的基本尺 寸的确定也同小头孔的方法一样。表3-4加工小头孔的工序间尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定工序名称工序间余 量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精 度/mm表面粗 糙度 Ra/ u m尺寸，公 差/mm表面粗 糙度 Ra/ u m场磨0. 06IT61.2541/ A 1 +0.0
20、18。41 o1.25精镇0. 1IT71.641-0. 06=40. 4乂/八 +0.025 。40. 01.6半精镇0. 2IT83. 240. 4-0. 1=40. 3040.产3. 2粗霞0.2IT116. 340. 3-0. 2=40. 140. 1J0166. 3（3）两端面的加工工序为：粗、精铳两端面一粗磨两端面一精磨两端面。其加工工序的基本尺寸的确定如表3-5第15页共35页表3-5加工两端面的工序间尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定工序名称单边工序 间余量 /mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精 度/mm表面粗 糙度 Ra/ U m尺寸，公 差/mm表面粗 糙度 Ra/
21、 u m精磨0.2IT90.82222 乙乙-0.0520.8粗磨0.3IT101.2522+0. 4=22. 499 4乙乙-0.0841.25精铳1.0IT116. 322. 4+0. 6=2323乙 0-0.136. 3粗铳2.0IT1223+1.0=2424模锻24+2. 0=26262以上列表中的确定值只是理论上的数字，加工余量受加工时多种因素的影响， 包括曲轴毛坯的表面质量、前一工序的尺寸公差、前一工序的形状与位置公差以及 本工序加工时的安装误差等。所以加工时，要尽量避免这些因素对加工精度造成的 影响24。3.9切削用量的选择3.9.1 切削用量的选择原则切削速度、进给量和切削深度
22、是金属切削过程的最基本参数，它们直接影响切 削过程的优劣。所以合理的选择切削用量，对于保证加工质量、降低生产成本和提 高生产效率具有重要意义。切削用量的基本原则是：首先应尽可能大的切削深度； 其次要在机床动力和刚度允许的条件下同时又满足已加工表面粗糙度要求的情况下，选取尽可能大的进给量；最后根据公式匕下，选取尽可能大的进给量；最后根据公式匕确定最佳切削速度。选定切削用量具体数值时还需要附加的一些约束条件。选择合理的切削用量要考虑 加工的性质，即要考虑粗加工、半精加工、精加工三种情况。各切削用量的选择原 则具体如下：(1)切削深度的选择原则：在粗加工时一，尽可能一次切除粗加工全部加工余量, 即选
23、择切削深度的值等于粗加工余量值，对于粗大毛坯，如切除余量大时，由于受工艺系统刚性和机床功率的限制，应分几次走刀切除全部余量，但应尽可能减少走 刀次数，在半精加工时，如单面余量/Z 2相加时，则应分两次走刀切除，第一次取第16页共35页（2/3 3/4） h ,第二次取 a. = （ 1/3 1/4） h ,如 h 2mm,则可以一次切除, 在精加工时，应一次切除精加工余量，即咻=/7。（2）进给量的选择原则：由于切削面积4 =QX/,所以，当4确定以后，（决定/，而均决定了切削力的大小，所以选择进给量的时要考虑切削力，其次/的大小还影响已加工表面的粗糙度。（3）切削速度的选定：当与和/确定以后
24、，n可按公式或查表选定。计算公式为:De =xt) - mlpy = mIn)c。、兀、兀、m可查表K。为切削速度修正值（各项可查表）各加工方法对应的切削用量的选择过程（1）钻、扩、钩、较、链削加工时切削用量的选择钻削用量的选择包括确定钻头直径、进给量和切削速度。应尽可能的选择较大 直径的钻头，大的进给量，在根据钻头的寿命选取合适的钻削速度，以提高钻削的 效率。所选取的钻头直径应尽可能一次钻出所要求的孔。钻孔时背吃刀量为孔的半 径，扩孔、较孔时的背吃刀量为扩（较）孔后与扩（较）之前的半径之差。（2）铳削加工时切削用量的选择根据加工余量来确定铳削背吃刀量。粗铳时为提高切削效率，一般选择铳削背 吃
25、刀量等于加工余量，一个工作行程铳完。半精铳时，背吃刀量一般为0. 52nim； 精铳时背吃刀量一般为0. 1-lmm或更小。（3）磨削加工时切削用量的选择磨削速度一般采用普通速度，即磨削速度一般小于等于35m/s。磨削用量的选 择步骤是先选择较大的工件速度，再选择轴向进给量，最后选择径向进给量。各工第17页共35页3.6.2 刀具的选择12量具的选择123.7 连杆工艺流程133.8确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差143.9切削用量的选择163.9. 1切削用量的选择原则16各加工方法对应的切削用量的选择过程 173. 10 工时定额183. 10. 1 工时定额的计算183. 11
26、连杆的检验204连杆端面铳夹具设计214. 1定位方案的确定214.2定位元件的选定与定位误差的确定214. 3. 1 夹紧元件的选择224. 3.2 夹紧力的计算224.4夹具体的设计234.5定位元件尺寸及配合的选择234. 5. 1固定式圆柱定位销23菱形销234. 5.3支承板235 结论24附录25参考文献33致谢35 序的切削用量选择结果在工时定额的计算过程中具体给出。3.10工时定额工时定额的计算(1)时间定额的概念和作用时间定额：指在一定的生产条件下，完成一道工序所需消耗的时间。作用如下:是安排作业计划、进行成本核算、确定设备数量、人员编制、规划生产面积 的重要根据。合理制订时
27、间定额对保证产品质量、提高劳动生产率、降低生产成本都有重 大作用。是工艺规程的重要组成部分(科学管理)。(2)技术时间定额的组成基本时间/基直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面形态或材料性质等工艺过 程所消耗的时间。t =!-Ia式中 /加工长度(mm)；刀具的切入长度(mm);12刀具的切出长度(mm);i进给次数；f进给量(mm/r)；n机床主轴转速(r/min)o各种不同情况基本时间的计算公式可参考有关手册，针对具体情况予以确定。(2)辅助时间/为实现工艺过程而必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。包括：装卸工件、 开动和停止机床、改变切削用量、测量工件尺寸、进刀和退刀等辅助动作的
28、时间。确定辅助时间有两种方法：一种是在大批大量生产中，可先将各辅助动作分第18页共35页 解，然后查表确定各分解动作所需消耗的时间，并进行累加；一种是在中小批生产 中，可按基本时间的百分比进行估算，并在实际中修改百分比使之趋于合理。(3)布置工作地时间潸工人照管工作地(如调整或更换刀具、调整或润滑机床、清理切屑、收拾工 具、摆放工件等)所消耗的时间，称为布置工作地时间。又称工作地点服务时间， 一般按操作时间的2 %7 %来计算坛置。(4)休息和自然需要时间，休工人在工作班内，为恢复体力和满足自然需要所消耗的时间，称为休息和自 然需要时间，一般按操作时间的2%来计算。(5)准备与终结时间九小工人
29、为了生产一批产品和零、部件，进行准备和结束工作所消耗的时间称为 准备与终结时间。准备和结束工作包括：在加工前熟悉工艺文件、领取毛坯、安装 刀具和夹具、调整机床和刀具等必须准备的工作，加工一批工件终了后需要拆下和 归还工艺装备、擦机床、发送成品等结束工作。当工件的数量n很大时，/准税/n就 可忽略不计。3 .单件时间和单件工时定额计算公式将上面所列的各项时间组合起来，就可以得到各种时间定额(1)工序时间的计算公式“工序=基+”辅(2)单件时间的计算公式f单件=/基+%+%置+才休(3)单件工时定额的计算公式定额=单件+ (“终/ )在大量生产中，每个工作地点完成固定的一个工序，所以在单件工时定额
30、中 没有准备与终结时间，即：“定额=单件.计算工时定额第19页共35页时间定额是在一定生产条件下，规定生产产品或完成一道工序所需消耗的时 间。时间定额是安排生产计划、成本计算的主要依据，在设计新厂时，是计算设备 数量、布置车间、计算工人数量的依据。其包括基本时间、辅助时间、布置工作地 时间、休息与生理需要时间、准备与终结时间。切削机动工时计算公式：_ I A _ lAjid式中I一每次进给的行程长度(mm)；n转速(r/min)；ap切削深度(mm)；v 切削速度(m/min)o各主要工序工时定额的具体计算见附录一。3.11连杆的检验连杆在机械加工中要进行多次中间检验，加工完毕后还要进行最终检
31、验。检验 项目按图样上的技术要求进行，一般分为下述三类：(1)观察外表缺陷及目测表面粗糙度。(2)检验主要表面的尺寸精度。连杆大小头孔的直径尺寸用内径千分测量，这 样同时也可以测出孔的圆度。(3)检验主要表面的位置精度。在大小头孔中插入心轴；大头的心轴搁在等高 垫铁上，使大头心轴与平板平行(用千分表在大头心轴的左右两端测量)；把连杆 置于直立位置，然后在小头心轴上距离100mm处测量高度的读数差，这就是大、小 头孔在连杆轴线方向的平行度误差。第20页共35页4连杆端面铳夹具设计本课题主要针对连杆端面铳夹具进行分析与设计。连杆是一个刚性较差的工件, 应十分注意加紧力的大小、方向及着力点位置的选择
32、，以免因受加紧力的作用而产 生变形，降低加工精度。4.1 定位方案的确定工件在夹具中定位时，需要限制的自由度是靠工件的定位基准与夹具的定位元 件相接触或配合来实现的。根据工件定位基准面的形状（平面、圆孔、内孔）来决 定定位元件的结构形式（支承钉或支承板、V型块、定位套、心轴等）。工件在夹 具中定位时，必须遵守六点定位原则，使工件在加工尺寸方向上有确定的位置，还 应包括必要的定位精度，就是要控制可能因定位面而带来的误差，这类误差称为定 位误差6d。它包括：尺寸制造误差be；定位基准与工序基准不重合误差bb； 基准位移误差3由铳床的特点和工件的特点，本工序分为两个工步，第一步铳削右端面，铳好 之后
33、再利用右端面作为基准面去铳另一个端面。分析此工序需要限制Z方向的平 动，X、丫方向的转动和平动，由连杆的结构特点选一面两孔定位。4.2 定位元件的选定与定位误差的确定定位元件的设计要求：要有与工件相应的精度；不允许受力后产生变形， 要有足够的刚度；要有一定的硬度（HRC5862）和耐磨性。连杆铳端面夹具采 用固定式夹具，大头孔采用圆柱销定位，小头孔采用菱形销定位，端面采用支撑板 定位，杆身采用支承钉定位。根据误差的定义在设计夹具时，对任何一个定位方案均可通过一批工件定位可 能出现的两个极端位置直接计算出工序基准的最大变动范围，即为该方案的定位误 差，他的产生的原因是工件的制造误差，定位元件的制
34、造误差。连杆两端面的位置 尺寸由两铳刀之间的位置尺寸直接保证，与定位误差关系不大，无须进行定位分析。 对于两加工表面的平行度的定位误差，该形状误差精度由铳刀保证，与工作定为误 差不大，可以不进行计算分析。第21页共35页夹紧元件的确定4.3 3.1夹紧元件的选择由前面的加工工艺过程部分可以知道，机床采用立式铳床，又从本工序加工的 特点考虑，在保证加工精度的前提条件下采用固定式夹具，即夹具固定在工作台上, 随着工作台的移动而实现进给。由于生产批量较大，就要求夹具的加紧的自动化程 度高，操作简单易于集中控制，以提高生产效率。而现代高效夹具大多采用机动加 紧方式：气动、液动、电动，其中气动和液动应用
35、最为广泛。但由于采用机动方式 结构复杂和本工序的特点，不宜采用机动方式加紧，采用压板加紧，这样的结构简 单。加紧元件的设计的基本要求：(1)夹紧力应有助于定位，而不应该破坏定位；(2)夹紧力的大小应能保证加工过程中工件不发生位置变动和振动，并 在一定范围内调节；(3)工作在加紧后的变形和受压表面的损伤不应超过允许的范围；(4)结构简单紧凑，动作灵活，省力，安全，并有足够的强度和刚度。根据这些要求，选择在连杆的杆身部位采用一双对称的压板来加紧，杆身的另 一面用支承钉支承，这样就不会使工件产生弯曲或扭转变形，加紧力则作用在工件 的面积最大的部位。压板的高度不超出大小头端面的高度，这样铳刀可一次铳削
36、大 小头端面，这样有利于保证平行度。4. 3.2夹紧力的计算工件以以平面和两孔定位，用压板加紧，由机械加工工艺手册根据切削力 的经验公式确定所需要的加紧力的大小。为防止工件在切削力厂的作用下移动，所 需要的实际加紧力心的估算公式为fkf。)(n)f方一切削力尸。一圆柱销允许承受的切削力第22页共35页夹具体的设计夹具体一般为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。连杆的机构特点 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元件及夹 具各装置连接成一起，并能正确安装在机床上，加工时能承受以部分切削力，所以 夹具体的材料一般采用铸铁。4.4 定位元件尺寸及配合的选择5. 1固
37、定式圆柱定位销取工件上两孔中心距的基本尺寸1244当/即为两定位销的中心距，其公差取 连杆孔中心距公差的1/5,则其公差为%(0.05 + 0.15) = 0.04如林 则两销的中心距 为1249。大头孔采用圆柱定位销定位，其材料选择20钢，渗碳处理深度为0.8 1.2mm, HRC55-60o大头孔的最小直径为圆柱销直径的基本尺寸。其公差一般选取 g6,则圆柱销的尺寸为D=041秘黑加%则由机床夹具手册选取圆柱销的基本尺寸 为 H=20mm, d=22mm, hl=3mm, Dl=50mmo5.2菱形销小头孔采用菱形销定位只定位一个方向的自由度，由机床夹具手册选择其合理 的形状如图4-2o小
38、头孔的最小直径为“17.97,菱形销的基本尺寸为。17.97/wx, 其公差一般选取7,则菱形销的尺寸为D=17.97,oo6/加。则由机床夹具手册选却 合理的菱形销尺寸：d=15mm, Dl=22mm, b=4inm, B=D-2=15. 97mm。4. 5. 3支承板支承板主要根据工件连杆的基本尺寸确定支承板的主要尺寸长为151mm,宽为 60mm o第23页共35页5结论通过对发动机连杆的机械加工工艺及对大小头端面铳夹具的设计使我认识到 了许多有关机械加工的知识，主要归纳为以下两个个方面：(1)连杆外形复杂，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，是否能保证连
39、杆技术要求的问题之一。在连杆的实际加工过程 中，选连杆大小头端面及大小头孔作为主要定位基准面。对于加工主要表面，按照 “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端面，较重要 的加工表面为连杆体和盖的结合面以及螺栓孔的定位面，次要的加工表面为油孔、 大头两侧面及连杆体和盖上的螺栓座面等。(2)主要是关于夹具的设计方法和步骤。根据六点定位原理和连杆的定位基 准确定定为元件；针对连杆的加工特点及加工的批量，连杆的加紧装置应满足装卸 工件方便、迅速的特点；连杆的结构特点是比较小，设计时应注意各夹具元件结构 尺寸的大小。本次设计结束后，还有一些遗憾，例如对一些现在比较先进的工艺技术(连
40、杆 的撑断工艺)理解不深刻，所以没有应用到本次的设计中。本拟用的CAPP软件由 于对其运用不熟练，所以只编制了工艺卡。在设计夹具的过程中也没有充分的运用 到先进的夹紧元件(如气动夹紧)。第24页共35页附录各主要工时定额的计算1)铳连杆大小头两端面根据机械工艺设计手册查表得选取数据铳刀直径D=80mm切削速度V=2.速度切削宽度。22mm铳刀齿数Z = 6则主轴转速 n=1000v/=553r/min由表按机床选取n=500r/min ,则实际的切削速度V二万Dn/(1000X60)=2. Om/s 铳削工时为：L=3 mm L-aed-ae )+1.5=40 mmL2=3mm基本时间=0 (
41、L+L1+L2)/fn= (3+40+3)/(500X0. 18X6) =0. 09 min其中辅助时间为t =0.4X0. 45=0. 18min2)磨大小头两端面选用M7350磨床，根据手册选定数据为砂轮直径D=40 mm磨削速度V=0. 33m/s切削深度ap=O. 3mmfrO=O. 033mm/rZ = 8,则主轴转速 n=lOOOv/TrDnSg. 8i7min按机床选取n=100r/min实际磨削速度V二万Dn/(1000X60)=0.20 m/s磨削工时为:。=Zb工nf为Z=(0. 3Xl)/(100X0, 33X8)=0. Olmin辅助时间：t辅=0.21min3)精磨大
42、小头两端面选用M7350磨床，根据手册选定数据为磨削速度V=o. 413m/s切削深度ap=O. 10mm进给量f=0. 006nlm/r磨削工时为:，广力Z4/1000%九z=0. 1X70X0.02X 1. 1/(1000X60)0.413X0. 006X20X0. 1第25页共35页=0. 03min4)钻小头孔选用钻床Z3080,查手册选定数据为：钻头直径D=16.6mm切削速度V=0. 99mm切削深度ap=10mm进给量 f=0. 12nmi/s, 则主轴转速为 n=1000v/D=945r/min按机床选择n=1000r/min,则实际钻削速度为V=7rDn/(1000X60)=
43、l. 04m/s钻削工时为：L=10nimLl=l. 5mmL2=2.5mm贝ij/广(L+L1+L2)/fn=(10+l. 5+2. 5)/(0. 12X 1000)=0. 12min辅助时间t辅=0. 5min5)粗链大头孔辅助时间t辅=0. 5min5)粗链大头孔其他时间t=0. 2min选用键床T68,查手册选定数据为:专堂刀直径D=40. 1 mm切削深度ap =3. 0 min按机床选取n=800r/min切削速度V=0. 2m/s进给量f=0. 3mm/r则主轴转速为n=1000v/=43 r/min则实际切削速度 V=Dn/(1000X60)=2. 7m/s键削工时为:L=23
44、 mmLl= 3. 5 mmL2= 5mm基本时间为f广Li/fn =(23+3. 5+5)/(0. 30 X800)=0. 19min6)半精镇大小头孔根据机械工艺设计手册查表得选取数据像刀直径D=40. 3mm 切削速度V=0. 16m/s进给量f = 0. 3mm/r切削深度ap =1 mm按机床选取n=1000r/min镇削工时为：L=23 mm Ll= 3. 5 mmL2= 5mm基本时间为/=Li/fn =(23+3. 5+5)/(0. 30 X 1000)=0. 23min J根据机械工艺设计手册查表得选取数据馍刀直径D=17. 9mm 切削速度V=3. 18m/s进给量f =
45、0. 10mm/r切削深度ap =1 mm按机床选取n=2000r7min链削工时为：第26页共35页L=23 mmL=23 mmLl= 3. 5 mmL2= 5mm基本时间为/广Li/fn =(23+3. 5+5)/(O. 10 X2000)=0. 23min7)精锋大小头孔根据机械工艺设计手册查表得选取数据像刀直径D=40. 4mm 切削速度V=0. 2m/s进给量f = 0. 2mm/r切削深度ap =1 mm按机床选取n=1000i7niin基本时间为0.二Li/fn =(23+3. 5+5)/(0. 20 X 1000)=0. 23min根据机械工艺设计手册查表得选取数据键刀直径D=18. 0mm 切削速度V=3. 25m/s进给量f = 0. 10mm/r切削深度apmm按机床选取n=2000r/min链削工时为：L=23 mm Ll= 3. 5 mmL2= 5mm基本时间为/广Li/fn =(23+3.5+5)/(O. 10 X2000)=0. 23min8)指磨大头孔由机械工艺设计手册查表得选取数据切削速度V=o. 32m/s进给量f = 0. 05mm/r 切削深度aP =0. 05 mm按机床选取n=1000r/min钱削工时为：基本时间为。.二2Lnd/ (1000X60) V= (2X23X