毕业论文(设计)开题报告 学生姓名 毛艳林 专业 机械设计制造及其自动化 班级 11 机械 4 班 拟选题目 连杆体机械加工工艺过程与螺孔专机夹具设计 一、选题依据及研究意义 连杆是汽车发动机中的主要传动机构之一，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.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。 在机械制造工艺中，为了达到保证产品质量，改善劳动条件，提高劳动生产效 率及降低成本的目的，在工艺过程中，除机床等设备外还大量使用着各种工艺装备。 它包括夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等。因此，广义地说，夹具是一种 保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。不同的夹具，其结构形式、 工作情况、设计原则都不同，但就其数量和在生产中所占的地位来说，应以机床夹 具为首。为此我们提出钻连杆小头孔夹具设计的课题。设计宗旨是在确保质量的前 提下，改善加工条件，提高工作效率。 机械加工工艺规程的制员极其重要，工序卡尤为重要，上道序关系到本道序及 后续工序是否能进行。工艺规程是工人加工工件的加工要求的指导文件。工艺规程 制定后，夹具的设计至关重要。所以要将零件设计图样转化为产品，离不开机械制 造工艺与夹具，它是机械制造业的基础。 二、选题研究现状 21 世纪，世界机械连杆加工工艺进入前所未有的高速发展阶段，对比其他行业， 连杆工业的发展具有呈现出一下这些主要的特点： （1）随着信息技术革命，管理思想与方法的根本性变化，企业组织形式也发生了 变化，这些变化发生在跨国公司，并将成为新型全球化方式而发展下去。这种变化 的主要特征是：广泛利用别国的生产设施与技术力量。在自己可以不拥有生产设施 与制造技术所有权的情况，制造出最终产品，并进行全球销售。 传统的全球化方式 有两种：一是以母国为生产基地，将产品销往其他国家；二是在海外投资建立生产 制造基地，在国外制造产品，销售到东道国或其他国家。特点是：自己拥有制造设 施与技术，产品完全由自己制造；在资源的利用上，仅限于利用东道国的原材料、 人员或资金等。 （2）经济规模化。全球化的规模生产已经成为各大跨国公司发展的主流。在不断 联合重组，扩张竞争实力的同时，各大企业也纷纷加强对其主干业务的投资与研发， 不断提高系统成套能力和个性化，多样化市场适应能力。 （3）地位基础化。发达国家重视装备制造业的发展，不仅在本国工业中所占比重、 积累、就业、贡献均占前列，更在于装备制造业为新技术、新产品的开发和生产提 供重要的物质基础，是现代化经济不可缺少的战略性产业，即使是迈进“信息化社 会”的工业化国家，也无不高度重视机械制造业的发展。 （4）发展极为不平衡区域性加剧。以 2003 年为例，销售额名列世界前 500 位的 企业几乎来自北美洲、亚洲、欧洲，所占比例高达 99%，显示了三大洲在世界机械 工业发展中无与伦比的统治地位。 连杆加工的主要加工表面为大小头孔，两端面，连杆盖与连杆体的接合面和螺 栓孔等。次要表面为油孔、锁口槽、螺栓孔、供作工工艺基准的工艺凸台等。还有 称重去重、检验、清洗和去毛刺等工序。连杆的加工工序多，采用多种加工方法， 主要有：磨削，钻削，拉削，镗削等。 连杆加工中，主要采用了以下几种机床，分别是：双轴立式平面磨床、立式六 轴钻床、立式内拉床，双面卧式组合铣床，双面卧式钻孔组合机床，金刚镗床。其 中双轴立式平面磨床的型号是：M77；立式六轴钻床的型号是：Z2；立式内拉床的型 号是：L51；立式外拉床的型号是：L71；双面卧式组合铣床的型号是：双面卧式钻 孔组合机床：金刚镗床的型号是：T70 工艺设计以保证质量稳定、生产可靠为原则。有的生产线基本上由半自动单机 组成，只有螺栓孔的加工和称重去重采用了自动线。在设备选型上，立足国内，力 求经济合理，除半精镗、精镗大小头孔引进德国 EX-CELL-O 公司的精密镗床外，其 余设备均为国内制造。 中国连杆产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产 业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素 决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破 坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。 在吸取国内外连杆加工经验的基础上，开始采用诸多新型设备，形成了自己的工艺 特点。如连杆外部平面的加工采用五台大行程、单溜板、转台式立式拉床，大小头 毛坯孔的粗加工，采用两台大刚性双面八轴镗床，切断采用双面卧式圆盘铣床，螺 栓孔部分的粗、精加工采用十一工位托盘式自动线；带止口斜结合面的加工采用一 台卧式大拉床，平衡去重部分采用电子天平八工位称重去重自动线。机床的设计力 求高精度、大刚性、大流量冷却、自动排屑、机外换刀。电气上采用程控、监控系 统等。 三、研究内容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等） 1、原始数据；连杆体产品图一张，生产类型；中批生产。 2、为了提高劳动生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，要求设计连杆体机 械加工工艺过程与螺孔专机夹具设计 3、按图纸要求制定正确的工艺方案 4、选择合理的刀具和切削工艺参数 5、本课题主要研究连杆体的机械加工工艺及其螺孔专机夹具设计。连杆体的尺 寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆体的刚性比较差，容易产生 变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减 少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的 技术要求。 6、夹具设计 加工连杆体钻螺孔工序图如图一所示。 图一 设计连杆体钻螺孔夹具主要根据上述工序图的要求来设计。在连杆体钻螺孔工 序用夹具进行设计中：预期需要涉及到的技术有以下几个方面： （1）定位方法与定位元件的选择； （2）夹具定位误差分析计算； （3）夹紧装置和夹紧力的确定； （4）钻床夹具的设计要点。 Ra12.5 四、论文纲(含论文选题、论文主体框架) 一、绪论 （一）本课题设计的目的 （二）机械加工工艺与夹具设计的必要性 （三）工艺与夹具设计的现状及发展趋势 1、机械制造工艺的发展现状 2、机械制造工艺的整体发展趋势 3、夹具设计的现状 4、现代机床夹具的发展方向 （四）质量、生产率和经济生的辩证关系 （五）工艺与夹具设计的方案 二、工艺规程设计 . （一）概述 1、机械加工工艺规程的作用 2、机械加工工艺规程的类型 3、制定加工工艺规程的原则、步骤和内容 （二）连杆体图样的分析 1、连杆体的结构特点 2、连杆体的结构工艺性 （三）生产批量的确定 （四）连杆体毛坯的选择和确定 （五）连杆体加工工艺路线的制定 1、定位基准的选择 2、加工经济精度和加工方法的选择 3、工序顺序的安排 4、工序集中与工序分散 5、加工阶段的划分 6、最终工艺方案的确定 （六）确定机械加工工序卡内容 1、机械加工余量、毛坯尺寸 2、工序尺寸的确定 3、工艺装备的确定 4、切削用量计算 三 、钻螺孔夹具设计 （一） 概述. 1、机床夹具的功能. 2、机床夹具的组成 （二）夹具设计准备阶段 1、夹具设计的基本要求 2、钻螺孔夹具设计工序加工要求的分析 3、钻夹具的设计要点 （三）工件定位方案的确定 1、工件定位方案 2、定位误差分析与计算 （四）工件夹紧方案的确定 1、工件达到正确夹紧的原则 2、夹紧力的作用方向和作用点 3、选择夹紧机构 4、估算夹紧力的大小 （五）夹具体的设计 （六）夹具总体方案设计分析 1、夹具总体结构设计 2、夹具总体结构分析 （七）夹具的使用说明 （八）夹具的技术经济性概述 总结 参考文献 附卡 致谢 五、主要参考文献 [1] 陈明主编．机械制造工艺学[M]．北京：机械工业出版社，2008.2. [2] 杨叔子主编．机械加工工艺师手册[M]．北京：机械工业出版社，2008.1. [3] 邓文英主编.金属工艺学上下册[M].北京：高等教育出版社，2008.4 [4] 贾亚洲主编．金属切削机床概论[M]．机械工业出版社 2008.4. [5] 陆剑中、孙家宁主编．金属切削原理与刀具[M]．北京：机械工业出版社， 2005，第四版. [6] 吴拓主编．现代机床夹具设计[M]．北京：化学工业出版社, 2009. [7] 薛源顺主编．机床夹具图册[M]．北京：机械工业出版社，1999 年. [8] 李昌年主编．机床夹具设计与制造[M]．北京：机械工业出版社,2006. [9] 陈立德主编．机械设计基础[M]．北京：高等教育出版社，2007. [10] 任嘉卉主编．公差与配合[M]．北京：机械工业出版社，2000.4. [11]王伯平主编．互换性与测量技术基础[M].北京：机械工业出版社，2008，第二 版. [12] 郭纪林、余桂英主编．机械制图（应用本科）[M]．大连：大连理工大学 六、研究进程安排(包括提纲、一稿、二稿、定稿起讫时间) 1、2014.11.16~2014.12.15 学生完成资料收集、阅读，并按学校要求撰写文献综述、 和开题报告，交指导教师审阅 2、2014.12.16~2015.01.15 完成论文初稿，交指导老师审阅 3、2015.01.16~2015.03.06 完成论文二稿 4、2015.03.07~2015.04.05 二稿交指导老师审阅，完成论文三稿及图纸 5、2015.04.06~2015.04.16 论文交叉评阅及毕业设计资料填写 6、2015.04.18~2015.04.19 组织论文答辩 其它说明 指导教师是否同意开题 签名: 年 月 日 院（系）教学负责人签署 签名: 年 月 日 0 产品型号 零件图号南昌理工学院 机械加工工艺过程卡片 产品名称 连杆 零件名称 连杆 共 1 页 第 1 页 材 料 牌 号 45# 毛 坯 种 类 锻件 毛坯外形尺寸 302x50 每毛坯件数 每 台 件 数 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 备注 1 锻造 锻造，清理 2 热处理 调质热处理 3 粗铣 粗铣连杆大小头面 X52K 游标卡尺、铣刀盘 4 磨 粗磨大小头平面 M7350 磨砂轮 5 钻 钻、扩、铰小头孔 留余量 3mm743H Z3025 钻孔夹具，∮40 麻花钻头，∮43机用铰刀 6 铣 铣大头孔两侧面 X52K 游标卡尺、铣刀盘 7 扩 钻扩大头孔∮75H6，留余量 3mm Z3025 内径千分尺、游标卡尺，镗刀 10 铣 铣开连杆体和盖 X62W 锯片铣刀，游标卡尺 11 铣 粗铣连杆体结合面 X62W 面铣刀，游标卡尺 12 铣 精铣连杆体结合面 X62W 面铣刀，游标卡尺 13 铣 铣轴瓦锁扣槽 6x2.5 X62W 立铣刀，游标卡尺 14 铣 精铣螺栓座面 X62W 键槽铣刀，游标卡尺 15 磨 精磨连杆结合面 M7130 磨砂轮 16 铣 粗铣连杆上盖结合面 X62W 面铣刀，游标卡尺 17 铣 精铣连杆上盖结合面 X62W 面铣刀，游标卡尺 18 钻 钻、扩、铰螺栓孔 2-M14 Z3025 ∮12 钻头，∮14 机用铰刀 19 镗 粗镗大头孔 φ75 留余量 1,mm T68 镗刀，内径千分尺 20 镗 粗镗小头孔 φ38 留余量 1mm T68 镗刀，内径千分尺 1 21 镗 精镗大头孔 φ75H6 T68 镗刀，内径千分尺 22 镗 精镗小头孔 φ43H7 T68 镗刀，内径千分尺 23 钻 钻小头油孔 2-φ5 Z3025 ∮5 麻花钻头 24 探伤 无损探伤及检验硬度 25 检验 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 产品型号 零件图号南昌理工学院 机械加工工序卡片 产品名称 连杆体 零件名称 连杆体 共 11 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 20 铣 45# 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 X2035 夹具编号 夹具名称 切削液 工序工时 (分) 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时工步 号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助 1 粗铣连杆大小平面，表面见光即可 游标卡尺， 面铣刀 500 1.8 20 1.00 2 0.42 0.1 2 产品型号 零件图号南昌理工学院 机械加工工序卡片 产品名称 连杆体 零件名称 连杆体 共 11 页 第 2 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 30 磨 45# 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 磨床 M7350 夹具编号 夹具名称 切削液 工序工时 (分) 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时工步 号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助 1 粗磨大小头平面 磨砂轮 400 50 0.5 0.5 1 1.2 1.5 2 产品型号 零件图号南昌理工学院 机械加工工序卡片 产品名称 连杆体 零件名称 连杆体 共 11 页 第 3 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 40 钻 45# 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 钻床 Z3025 夹具编号 夹具名称 切削液 工序工时 (分) 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时工步 号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助 1 钻、扩、铰小头孔 φ43，留余量 3mm Φ40 钻头、Φ43 机用铰刀 500 50 1.0 0.4 1 0.3 0.5 产品型号 零件图号南昌理工学院 机械加工工序卡片 产品名称 连杆体 零件名称 连杆体 共 11 页 第 4 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 50 铣 45# 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 X2035 夹具编号 夹具名称 切削液 工序工时 (分) 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时工步 号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助 1 铣大头孔两侧面 面铣刀，游标卡尺 500 60 2.0 1.0 2 0.42 1.0 2 3 产品型号 零件图号南昌理工学院 机械加工工序卡片 产品名称 连杆体 零件名称 连杆体 共 11 页 第 5 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 60 钻 45# 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 钻床 Z2035 夹具编号 夹具名称 切削液 通用夹具 工序工时 (分) 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时工步 号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助 1 钻、扩大头孔 φ75H6，留余量 3mm 内孔镗刀 600 80 0.5 3 1 0.2 0.1 产品型号 零件图号南昌理工学院 机械加工工序卡片 产品名称 连杆体 零件名称 连杆体 共 11 页 第 6 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 70 铣 45# 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 X62W 夹具编号 夹具名称 切削液 切开夹具 工序工时 (分) 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时工步 号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助 1 铣开连杆体和盖 锯片铣刀 600 80 1.00 1.0 3.0 2.0 产品型号 零件图号南昌理工学院 机械加工工序卡片 产品名称 连杆体 零件名称 连杆体 共 11 页 第 7 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 90 铣 45# 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 X62W 1 夹具编号 夹具名称 切削液 铣面夹具 工序工时 (分) 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时工步 号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助 1 粗铣连杆体结合面 面铣刀 800 80 0.27 1.0 1 0.2 1.3 2 精铣连杆体结合面 面铣刀 450 30 0.5 0.2 5 0.3 0.1 产品型号 零件图号南昌理工学院 机械加工工序卡片 产品名称 连杆体 零件名称 连杆体 共 11 页 第 8 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 90 铣 45# 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 X62W 夹具编号 夹具名称 切削液 铣面夹具 工序工时 (分) 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时工步 号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助 1 铣轴瓦锁扣槽 立铣刀 400 40 0.27 1.0 1 0.2 1.34 2 产品型号 零件图号南昌理工学院 机械加工工序卡片 产品名称 连杆体 零件名称 连杆体 共 11 页 第 9 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 100 钻 45# 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 钻床 Z2035 夹具编号 夹具名称 切削液 钻孔夹具 工序工时 (分) 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时工步 号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助 1 钻、攻连杆螺栓座孔 2-M14 钻头 φ12、M14 丝 攻 560 50 0.15 0.2 2 3.5 2.3 产品型号 零件图号南昌理工学院 机械加工工序卡片 产品名称 连杆体 零件名称 连杆体 共 11 页 第 10 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 110 钻床 45# 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 钻床 Z3050 夹具编号 夹具名称 切削液 钻斜孔夹具 工序工时 (分) 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 1.6 62.63 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时工步 号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助 1 钻连杆小头两油孔 2-φ5 钻头 φ5 750 80 1.5 2 3 0.35 0.1 1 学 科 类：工科 学 号： 学校代码： 密 级： 2015 届本科生毕业论文 连杆体机械加工工艺过程与螺孔专机夹具 设计 院 系： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 指导教师： 答辩日期： 二〇一五年 月 2 毕业论文诚信声明 本人郑重声明： 所呈交的毕业论文《连杆体机械加工工艺过程与螺孔专机夹 具设计》是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。 论文中引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均 在论文以明确方式标明。 本声明的法律结果由本人独自承担。 毕业论文作者签名： 年 月 日 3 摘 要 连杆是柴油机的主要传动件之一，本文主要论述了连杆的加工工艺及其 夹具设计。连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆 的刚性比较差，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表 面的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修 正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。 【关键词】连杆 变形 加工工艺 夹具设计 4 Abstract The connecting rod is one of the main driving medium of diesel engine, this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod. The precision of size, the precision of profile and the precision of position , of the connecting rod is demanded highly , and the rigidity of the connecting rod is not enough, easy to deform, so arranging the craft course, need to separate the each main and superficial thick finish machining process. Reduce the function of processing the surplus , cutting force and internal stress progressively , revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the part finally . 【Keyword】 Connecting rod Deformination Processing technology Design of clamping device 5 目 录 摘要 .3 Abstract.4 第一章 柴油机连杆加工工艺 .5 1.1 连杆的结构特点 5 1.2 连杆的主要技术要求 .5 1.2.1 大、小头孔的尺寸精度、形状精度 .6 1.2.2 大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度 .6 1.2.3 大、小头孔中心距 .6 1.2.4 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度 .6 1.2.5 大、小头孔两端面的技术要求 .6 1.2.6 螺栓孔的技术要求 .7 1.2.7 有关结合面的技术要求 .7 1.3 连杆的材料和毛坯 .6 1.4 连杆的机械加工工艺过程 .8 1.5 连杆的机械加工工艺过程分析 .10 1.5.1 工艺过程的安排 .10 1.5.2 定位基准的选择 .11 1.5.3 确定合理的夹紧方法 .12 1.5.4 连杆两端面的加工 .12 1.5.5 连杆大、小头孔的加工 .12 1.5.6 连杆螺栓孔的加工 .13 1.5.7 连杆体与连杆盖的铣开工序 .13 1.5.8 大头侧面的加工 .13 1.6 连杆加工工艺设计应考虑的问题 .13 6 1.6.1 工序安排 .13 1.6.2 定位基准 .13 1.6.3 夹具使用 .13 1.7 切削用量的选择原则 .14 1.7.1 粗加工时切削用量的选择原则 .14 1.7.2 精加工时切削用量的选择原则 .15 1.8 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 .15 1.8.1 确定加工余量 .15 1.8.2 确定工序尺寸及其公差 .16 1.9 计算工艺尺寸链 .17 1.9.1 连杆盖的卡瓦槽的计算 .17 1.9.2 连杆体的卡瓦槽的计算 .18 1.10 工时定额的计算 .19 1.10.1 铣连杆大小头平面 .19 1.10.2 粗磨大小头平面 .19 1.10.3 加工小头孔 .20 1.10.4 铣大头两侧面 .21 1.10.5、扩大头孔 .21 1.10.6 铣开连杆体和盖 .21 1.10.7 加工连杆体 .22 1.10.8 铣、磨连杆盖结合面 .24 1.10.9 铣、钻、镗连杆总成体 .26 1.10.10 粗镗大头孔 .27 1.10.11 大头孔两端倒角 .27 1.10.12 精磨大小头两平面 28 1.10.13 半精镗大头孔及精镗小头孔 .28 1.10.14 精镗大头孔 28 1.10.16 小头孔两端倒角 .29 1.10.17 镗小头孔衬套 .29 7 1.10.18 珩磨大头孔 .29 第二章 连杆的检验 30 2.1 观察外表缺陷及目测表面粗糙度 30 2.2 连杆大头孔圆柱度的检验 30 2.3 连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度的检验 30 2.4 连杆大小头孔平行度的检验 30 2.5 连杆螺钉孔与结合面垂直度的检验 31 第三章 夹具设计 .31 3.1 加工螺孔夹具 .33 3.1.1 问题的指出 .33 3.1.2 夹具设计 .33 1) 定位基准的选择 33 2) 夹紧方案 33 3) 夹具体设计 34 4) 切削力及夹紧力的计算 34 5) 定位误差分析 35 参考文献: .37 致 谢 38 南昌理工学院本科生毕业论文 8 第一章 柴油机连杆加工工艺 1.1 连杆的结构特点 连杆是柴油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。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 连杆的主要技术要求 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 与连杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等。连杆总成的主要技术要求（图 1- 1）如下。 南昌理工学院本科生毕业论文 9 连杆总成图（1—1） 1.2.1 大、小头孔的尺寸精度、形状精度 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 不良影响和便于传热。大头孔公差等级为 IT6，表面粗糙度 Ra 应不大于 0.4μm；大头孔的圆柱度公差为 0.012 mm，小头孔公差等级为 IT8，表面粗 糙度 Ra 应不大于 3.2μm。小头压衬套的底孔的圆柱度公差为 0.0025 mm， 素线平行度公差为 0.04/100 mm。 1.2.2 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 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 100 mm 长度上公差为 0.04 mm；在垂直与连杆 轴心线方向的平行度在 100 mm 长度上公差为 0.06 mm。 1.2.3 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：190±0.05 mm。 1.2.4 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 IT9（大头孔两端面对大头孔的轴心线的垂直度在 100 mm 长度上公差 为 0.08 mm） 。 1.2.5 大、小头孔两端面的技术要求 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 IT9，表面粗糙度 Ra 不大于 0.8μm, 小头两端 南昌理工学院本科生毕业论文 10 面的尺寸公差等级为 IT12，表面粗糙度 Ra 不大于 6.3μm。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。 1.2.6 螺栓孔的技术要求 在前面已经说过，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 6.3μm 加 工；两螺栓孔在大头孔剖分面的对称度公差为 0.25 mm。 1.2.7 有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 0.025 mm。 1.3 连杆的材料和毛坯 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。 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成—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。总之，毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成 本降低，性能提高。 目前我国有些生产连杆的工厂，采用了连杆辊锻工艺。图（1-2）为连杆 南昌理工学院本科生毕业论文 11 辊锻示意图．毛坯加热后，通过上锻辊模具 2 和下锻辊模具 4 的型槽，毛坏 产生塑性变形，从而得到所需要的形状。用辊锻法生产的连杆锻件，在表面 质量、内部金属组织、金属纤维方向以及机械强度等方面都可达到模锻水平， 并且设备简单，劳动条件好，生产率较高，便于实现机械化、自动化，适于 在大批大量生产中应用。辊锻需经多次逐渐成形。 图（1-2 ）连杆辊锻示意图 图(1-3)、图(1-4)给出了连杆的锻造工艺过程，将棒料在炉中加热至 1140～1200C 0，先在辊锻机上通过四个型槽进行辊锻制坯见图(1-3)，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见图(1-4)。 锻好后的连杆毛坯需经调质处理，使之得到细致均匀的回火索氏体组织，以 改善性能，减少毛坯内应力。为了提高毛坯精度，连杆的毛坯尚需进行热校 正。 连杆必须经过外观缺陷、内部探伤、毛坯尺寸及质量等的全面检查，方 能进入机械加工生产线。 南昌理工学院本科生毕业论文 12 1.4 连杆的机械加工工艺过程 由上述技术条件的分析可知，连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度 的要求都很高，但是连杆的刚性比较差，容易产生变形，这就给连杆的机械 加工带来了很多困难，必须充分的重视。 连杆机械加工工艺过程如下表(1—1)所示： 表(1—1) 工序 工序名称 工序内容 工艺装备 1 铣 铣连杆大、小头两平面,每面留磨量 0.5mm X52K 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 3 钻 与基面定位，钻、扩、铰小头孔 Z3080 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01.9 （此平面为工艺用基准面） X62W 组合 机床或专用 工装 5 扩 以基面定位，以小头孔定位，扩大头孔 为 Φ60mm Z3080 6 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 南昌理工学院本科生毕业论文 13 工装锯片铣 刀厚 2mm 7 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 27.5mm X62 组合夹 具或专用工 装 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 9 铣 以基面及结合面定位装夹工件，铣连杆 体和盖 mm 8mm 斜槽10.5 X62 组合夹 具或专用工 装 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,302。R 保证尺寸 mm5. X62W 11 钻 钻 2— 12mm 螺栓孔Z3050 12 扩 先扩 2— 12mm 螺栓孔，再绞 2—M14mm 深 19mm 螺栓孔并倒角 Z3050
