发动机连杆的机械加工工艺及对钻扩铰小头孔夹具的设计 课程设计说明书.docx

《发动机连杆的机械加工工艺及对钻扩铰小头孔夹具的设计 课程设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发动机连杆的机械加工工艺及对钻扩铰小头孔夹具的设计 课程设计说明书.docx（50页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、目录引言41. 零件的分析51.1. 零件的结构和功用分析51.2. 零件的工艺分析61.2.1. 连杆的加工要求：61.2.2. 加工时的工艺分析与技术要求72. 机械加工工艺规程制定102.1. 确定生产类型102.2. 确定材料与毛坯制造方式102.2.1. 材料的选择102.2.2. 毛坯的制作方法102.3. 工艺过程的安排112.4. 定位基准的选择122.5. 工件的夹紧过程142.6. 具体表面的加工工艺过程142.6.1. 大小孔端面的加工142.6.2. 大小孔的加工152.6.3. 连杆螺栓孔的加工152.6.4. 大头侧面和小孔油槽的加工152.6.5. 连杆体与连杆盖

2、的分离操作162.6.6. 工艺加工路线的选择172.7. 加工工艺设计过程中考虑的问题212.7.1. 工序安排212.7.2. 定位基准222.7.3. 夹具设计222.8. 切削用量的选择原则222.8.1. 粗加工时的加工余量的选择222.8.2. 精加工切削余量的选择242.9. 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差252.9.1. 加工余量及尺寸公差的确定252.10. 工时定额计算272.10.1. 磨削上下端面272.10.2. 加工小头孔282.10.3. 大孔的加工322.10.4. 两侧螺栓孔的加工342.10.5. 加工大头侧面与螺纹孔端平面362.10.6. 加工

3、倒角372.10.7. 加工小头油槽382.11. 检验与测量392.11.1. 观察外表缺陷及目测表面粗糙度392.11.2. 连杆大头孔圆柱度的检验402.11.3. 连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度的检验.402.11.4. 连杆大小头孔平行度的检验402.11.5. 连杆螺钉孔与结合面垂直度的检验403. 夹具的简单设计413.1. 夹具设计的选择413.1.1. 问题的指出413.2. 夹具设计413.2.1. 定位基准的选择413.2.2. 夹紧方案423.2.3. 体设计423.2.4. 钻模设计433.2.5. 装置的设计433.2.6. 绘制装配图453.2.7. 切削

4、力及夹紧力的计算453.2.8. 定位误差的分析与计算464. 总结和反思48参考文献49引言机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业课（如机械设计、互换性与测量技术以及机械工程材料等），并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题。初步具备了设计一个中等复杂程度零件连杆的工艺规程、工艺卡片以及装配图的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，也是熟悉和运用有关手册，如切削加工实用手册、机械制造工艺手册和实用加工工艺手册等，图表等技术资料及编写技术文件技能的

5、一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的与工艺相关的工作打下良好的基础，提高解决问题的能力和动手能力。1零件的分析1.1. 零件的结构和功用分析连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，它在柴油机中，把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。连杆在工作中承受着急剧变化的动载荷。连杆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。

6、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。在发动机工作过程中，连杆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，还应尽量减小连杆自身的质量，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，在连杆部件的大、小头两端设置了去不平衡质量的凸型块，以便在称量后切除不平衡质量。连杆大、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

7、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柴油机的性能，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）连杆大端中心面和连杆小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；（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。1.2. 零件的工艺分析1.2.1. 连杆的加工要求：（1）年生产纲领：50万件。（2）废品率

8、：0.02%o（3）毛坯材料：粉末冶金。（4） 毛坯硬度：2130HRC0（5） 生产环境：26（恒温）。（6）加工连杆两孔夹具的定位方式是定大小孔中心压紧平面。由于我们采用的是粉末冶金锻造的方法加工，因此我们毛坯的表面的粗糙度可以达到Ra3.2,表面的尺寸的精度可以到IT9E0,为了提高加工的效率，我们可以适当的减小加工余量。主“口nw*茂阡小集施J1尺寸mIT7O.OII.C尺寸mmin-inBttKZmm0.0080.S建仔大火霰孔尺寸ntIT57T6BSa电/不Ui1R1公*Km0.8康朴小冬TI中4Jg士ag703)o2oo-o-o.i/io厚度公簌公603d0SH/|.m68平虎/

9、0.05土38图1加工的要求项目汇总图1.2.2.加工时的工艺分析与技术要求1.2.2.1.大、小头孔的尺寸精度、形状精度工艺要求为了使大头孔与轴瓦及曲轴、小头孔与活塞销能密切配合，减少冲击的不良图2连杆总成图大头孔的圆柱度公差为0012mm,小头孔公差等级为IT8,表面粗糙度Ra应不大于3.2Um。小头压衬套的底孔的圆柱度公差为0.0025mm,两条素线平行度公差为0.04/100mm。1.2.2.2.大小孔轴线的位置要求大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度：两孔轴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，所以两孔轴

10、心线在连杆轴线方向的平行度公差较小;而两孔轴心线在垂直于连杆轴线方向的平行度误差对不均匀磨损影响较小，因而其公差值较大。两孔轴心线在连杆的轴线方向的平行度在IOomm长度上公差为0.04mm；在垂直与连杆轴心线方向的平行度在IOomm长度上公差为0.06mm。大、小头孔中心距：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，所以规定了比较高的要求：2170.05mm0连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度：连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度，影响到轴瓦的安装和磨损，甚至引起烧伤；所以对它也提出了一定的要求：规定其垂直度公差等级应不低于1T9（大头孔两端面对大头孔的轴心线的垂直度在

11、IoOmm长度上公差为0.08mm）。1.2.2.3.大小孔表面的技术要求连杆大、小头孔两端面间距离的基本尺寸相同，但从技术要求是不同的，大头两端面的尺寸公差等级为9,表面粗糙度Ra不大于0.8m,小头两端面的尺寸公差等级为IT12,表面粗糙度Ra不大于6.3m。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。1.2.2.4.螺栓孔的技术要求在前面己经说过，连杆在工作过程中受到急剧的动载荷的作用。这一动载荷又传递到连杆体和连杆盖的两个

12、螺栓及螺母上。因此除了对螺栓及螺母要提出高的技术要求外，对于安装这两个动力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。规定：螺栓孔按IT8级公差等级和表面粗糙度Ra应不大于6.3m加工；两螺栓孔在大头孔剖分面的对称度公差为0.25mm。1.2.2.5.相关结合面的技术要求在连杆受动载荷时，接合面的歪斜使连杆盖及连杆体沿着剖分面产生相对错位，影响到曲轴的连杆轴颈和轴瓦结合不良，从而产生不均匀磨损。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程度，因而也影响到螺栓的受力情况和曲轴、轴瓦的磨损。对于本连杆，要求结合面的平面度的公差为0.025mm。2.机械加工工艺规程制定2.1. 确定生产类型设计任务书

13、可知：Q=50万件/年，废品率取0.02%o查表知连杆属轻型零件，该零件生产类型为大批生产。2. 2.确定材料与毛坯制造方式2.1.1. 材料的选择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，连杆材料一般采用高强度碳钢和合金钢；如45钢、55钢、40Cr.40CrMnB等。近年来也有采用球墨铸铁的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料损耗少，成本低。随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用，使粉末冶金件的密度和强度大为提高。因此，采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造方法。粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料

14、、复合材料以及各种类型制品的工业技术。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。2.1.2. 毛坯的制作方法连杆毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。根据生产纲领为大量生产，连杆多用模锻制造毛坯。连杆模锻形式有两种，一种是体和盖分开锻造，另一种是将体和盖锻造成一体。整体锻造的毛坯

15、，需要在以后的机械加工过程中将其切开，为保证切开后粗镣孔余量的均匀，最好将整体连杆大头的孔锻造成椭圆形。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，但由于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，故用得越来越多，成为连杆毛坯的一种主要形式。图3模锻示意图模锻用的锻模，由上下两个模块组成，模膛是锻模的工作部分，上下模各一半。用燕尾和楔固定在锤砧和工作台上；并以锁扣或导柱导向，防止上下模块错位。金属坯料按模膛的形状变形。模锻的工序为制坯、预锻和终锻。终锻模的模膛是按锻件的尺寸、形状，并加上余量和偏差确定的。模锻一般分开口模锻和闭口模锻两种：开口模锻的模膛周围有毛边槽，成形后多余的金属流入槽内，最后将毛边切除；闭口模锻只在端部有很小的毛边，如果坯料精确，也可以不出毛边。综上，我们选