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1、 东南大学成贤学院 毕业设计(论文)开题报告 机械工程 系 机械设计制造及其自动化专业 学 生 姓 名：张俊杰 学 号：04106616 设 计 地 点：东南大学成贤学院 指 导 教 师：夏福森 毕业设计（论文）开题报告 课 题 名 称 汽车发动机连杆工艺及工装设计精磨双端面工序及夹具设计 一、选题背景与意义 在科学技术迅猛发展的今天，人类文明已经达到了空前的飞跃，机械化取代手工生产已成为全球公认的趋势，社会的各行各业，包括交通、农牧、石油、化工、煤炭、电力、轻纺、电子、通信、医疗、军事等，都离不开各种各样的机械设备，而所有的这些设备都是由机械制造工业提供的，在机械制造学科领域的知识体系中，以
2、机械制造过程中的工艺技术问题为研究对象的一门技术科学，即是机械制造工艺学：以工件在机床上的装夹为对象的一门技术科学，即是机床夹具设计。在这个市场经济竞争如此激烈的年代，企业若要生存发展就必须不断地改进，用最廉价的生产成本创造出最高的利润，这必然跟我们的工艺过程有着千丝万缕的联系，如何合理地安排工艺路线是提高生产效率降低生产成本的最有效方法之一，当然夹具的利用也是提高生产效率的有效手段。传统的手工装夹不仅增加了工人的劳动强度，而且大大降低了生产效率。本课题主要是对连杆加工工艺规程和连杆大小头孔精镗夹具的设计。连杆是发动机内部的重要零件，连杆的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在
3、活塞组上的燃气压力传给曲轴。所以，连杆除上下运动外，还左右摆动作复杂的平面运动。连杆工作时，主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷，要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度。同时，由于连杆既是传力零件，又是运动件，不能单靠加大连杆尺寸来提高其承载能力，须综合材料选用、结构设计、热处理及表面强化等因素来确保连杆的可靠性。连杆在机器中应用之广以及它在机器中的作用和地位不言而喻。因此，本课题所研究的连杆加工工艺和夹具设计都是非常有意义的。二、课题关键问题及难点 1、掌握国内外连杆加工工艺典型工艺方案、加工过程、加工原理和加工参数选择；2、由于连杆具有刚性差、夹紧难、不易定位和加工精度高等特点，给机加
4、工带来了不少的困难；3、设计精磨双端面工序卡片，合理选择有关加工余量，切屑参数；4、精磨双端面工序夹具设计，绘制装配图与零件图；5、加工参数分析，学会夹紧力和切屑力的分析计算；6、制作安全性高，需要在失电状态下仍能夹住连杆；7、能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；8、工艺过程需安排合理，工序间加工余量需分配合理；9、夹具整体结构紧凑，夹紧可靠，外形简洁，结构设计和材料选用时应注意减重。二、文献综述（或调研报告）连杆是发动机五大件之一，是发动机重要的安全件。连杆的质量直接影响发动机的使用性能和安全。连杆从结构上看并不复杂，但连杆属于典型的不规则件且连杆精度要求高，加工工艺比较复杂。本文通过
5、对连杆加工工艺的介绍，并有针对性的对连杆撑断新工艺和新材料进行具体工艺分析，以了解其在连杆加工发展中的先进性。一、连杆的功用、结构特点 连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，它由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起。为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴氏合金轴瓦金属。在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，可以用来补偿轴瓦的磨损。连杆小头用活塞销与活塞连接。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。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。连杆大
6、、小头两端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(或油槽)，发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头衬套与活塞销之间的摆动运动副。连杆的作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动，以输出动力。因此，连杆的加工精度将直接影响发动机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有 5 个：（1）连杆大头端中心面和小头端中心面相对连杆杆身中心面的对称度；（2）连杆大、小头孔中心距尺寸精度；（3）连杆大、小头孔平行度；（
7、4）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；（5）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。二、连杆的发展方向 现代的高性能发动机对连杆的要求是重量轻、强度高、刚度好、惯性力小，尽量采用强化工艺等。发展趋势是采用短连杆结构。发动机运动部件重量的减轻，有助于降低能耗和噪声；可以改善发动机的排放。对短连杆的需求是因为发动机正朝着体积小和功率大的方向发展。现代的高性能发动机对连杆的要求是重量轻、强度高、刚度好、惯性力小，尽量采用强化工艺等。发展趋势是采用短连杆结构。发动机运动部件重量的减轻，有助于降低能耗和噪声；可以改善发动机的排放。对短连杆的需求是因为发动机正朝着体积小和功率大的方向发展。三、连杆的加工概况 尽量
8、减少毛坯余量，提高毛坯精度，从而降低切削力和提高加工效率。每车数量多，生产节拍短，要求机床的加工效率和精度高。由于连杆本身刚性差，在定位和夹紧点选择时需要特别注意，避免在定位时产生较大的误差和不稳定，在夹紧时产生变形而影响加工精度。应遵循基准统一原则，尽量避免基准的更换，以减少定位误差。由于连杆重量在装配时有特殊要求，所以要妥善安排称重、去重、重量分组等工序。要求较高的表面加工，按照粗、半精、精加工分阶段进行，在粗精加工之间可安排次要表面（如大小头油孔、轴瓦锁口槽）的加工，使工件有充分的变形时间，以消除内应力，保证加工的精度。四、连杆机械加工工艺规程的设计 设计连杆机械加工工艺过程与夹具，要对
9、质量、生产率和经济性三类问题要辩证地进行分析。以优质、高效、低耗的工艺去完成零件的加工，这样的工艺才是合理的和先进的工艺。工艺设计以保证质量稳定、生产可靠为原则。在保证质量要求的前提下设计出最优的工艺方案以提高生产效率、降低生产成本、降低工人劳动强度使企业产生最高的利润。1、在设计连杆机械加工工艺过程中，预期需要涉及到的技术有以下几个方面：1）对连杆零件进行工艺审查，找出主要技术要求和分析关键的技术问题，审查零件的结构工艺性；2）拟定工艺路线：零件的机械加工工艺过程是工艺规程设计的核心问题。设计时通常应初拟 23个较为不同的该零件的加工工艺路线，经技术经济分析后取其中的最佳方案实施之。五、两端
10、平面的加工 连杆平面是连杆其它表面加工时的定位基准和连杆在一些自动线中的自动输送的基面。其两端平面之间和两端面与曲轴销孔间有着相互位置精度的要求。连杆加工的首道工序就是加工两端平面。在大小头孔精加工前，往往还要对此两平面进行精加工。连杆端面加工一般采用磨削工艺。在连杆毛坯锻造时，对这两端面进行精压，尺寸精度可达。精压的目的就是提高毛坯精度，减少余量，使其不再经过车、铣粗加工就可直接磨削。磨削的方式有两种：1）在立轴多砂轮圆台平面磨床上磨削，这是最常用的一种方式，在机床的圆形工作台上，相邻布置着磨削两端面的夹具，连杆以一端面及小头外圆以及大头一侧面定位，磨削一端面后，工件翻面放置在另一个夹具上，
11、磨削另一端面，工件通过两次安装，并随工作台旋转两圈，经一次翻转，完成两面磨削，在机床的一个工作台上可装多个夹具，且装卸等辅助时间与加工时间重合，因此这是一种高效的加工方法。一般大小头等高的连杆，多用立式双轴或多轴圆台平面磨床，对大小头不等高的连杆，则采用立式五轴圆台平面磨床加工。大小头不等高的连杆现在大多采用在孔精加工前采用面车的方式加工或在最终清洗采用卧式双端面磨。2）采用卧式双砂轮对置磨床磨削，这种磨削与立轴多砂轮磨床磨削类似，在一大直径鼓轮的转盘上，装有多个夹具，毛坯在夹具中定位，两边对置的卧轴砂轮同时对装于夹具中的工件两端面磨削，这种方式效率也很高，也具有辅助时间与加工时间重合的特点。
12、由于两个端面同时被磨削，不再需要翻面二次安装。参考文献：1 许毓潮.机械设计与制造工艺简明手册M.北京：中国电力出版社，1998 2 戴 曙.金属切削机床M.北京：机械工业出版社，2010 3 林文焕.机床夹具设计M.北京：国防工业出版社，2004 4 徐鸿本.机床夹具设计手册M.辽宁：辽宁科学技术出版社，2004 5 王伯平.互换性与公差测量技术基础M.机械工业出版社，2009 6 陈日曜.金属切削原理M.北京：机械工业出版社，2009 7 刘登平.机械制造工艺及机床夹具设计M.北京：北京理工大学出版社，2008 四、方案（设计方案、研制方案、研究方案）论证 方案一：粗磨两平面钻小头孔切断拉
13、连杆两侧面结合面半圆面粗磨结合面螺栓孔加工（总成）钻、扩、铰螺栓孔精磨两平面粗镗大孔挤压衬套精磨两端精镗大端孔及小端铜套孔珩磨大端孔终检 外观、连杆大小头检查大小孔返修。、方案二：组装粗镗大头孔倒大头孔角钻油孔粗磨两平面去小头落差去定位点、舌槽处毛刺半精装检验半精、精镗大小头孔拆杆盖铣瓦槽检验精装珩磨小头孔塞软木小头孔倒圆压铜套细镗大头孔、铜套孔珩磨大头孔称重、打标记清理终检松螺栓、防锈交库 分析：方案一对连杆加工的生产效率较高，但对设备要求较高，本课题主要针对传统中小企业加工连杆为研究对象，因此采取第二套工艺方案，它即可满足中小批量生产效率的要求又可降低生产成本，是中小企业较好的选择。本课题
14、主要就上述工艺流程的第十道工序精镗大小头孔夹具的设计。考虑到中小企业以中小批量生产为主的特点，本次设计采取生产效率不高的手工夹紧方式夹具，它既不会对工人增加太太的劳动强度，也不会太降低生产效率，还可以降低生产成本，特别适合中国目前这种传统的中小企业。四、工作计划 毕业设计前一个学期期末完成英文翻译，收集、查阅、文献资料并装备开题报告。序号 各阶段工作内容 起止日期 1 提交英文翻译，完成开题报告 2 月 21 日2 月27 日 2 完成工艺过程设计 2 月 28 日3 月 6 日 3 完成工序设计 3 月 7 日3 月 13 日 4 完成加工参数设计 3 月 14 日3 月20 日 5 进行初步夹具设计 3 月 21 日3 月27 日 6 绘制装配图 3 月 28 日4 月 3 日 7 期中检查 4 月 4 日4 月 10 日 8 完成装配图 4 月 11 日4 月17 日 9 完成零件图 4 月 18 日4 月24 日 10 撰写毕业设计报告（论文）4 月 25 日5 月 1 日 11 整理修改毕业设计报告（论文）5 月 2 日5 月 8 日 12 毕业设计报告（论文）提交 5 月 9 日5 月 15 日 13 评阅、成果验收、规范化检查 5 月 16 日5 月22 日 14 答辩评分 5 月 23 日5 月29 日 指导教师意见：签 名：年 月 日