连杆零件加工工艺设计 毕业设计.doc

揭阳职业技术学院毕 业 论 文（设计） 题 目： 连杆零件加工工艺设计学生姓名 指导教师 系（部）机电与电子工程系 专 业 模具设计与制造班级 模具081 学号 08445112 提交日期 2010年4月25日 答辩日期 2010年 月 日2010年 月 日17 摘 要连杆是活塞式发动机的重要零件，其大头孔和曲轴连接，小头孔通过活塞销和活塞连接，将作用于活塞的气体膨胀压力传给曲轴，又受曲轴驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。连杆承受的是高交变载荷，气体的压力在杆身内产生很大的压缩应力和纵向弯曲应力，由活塞和连杆重量引趄的。惯性力，使连杆承受拉应力。所以连杆承受的是冲击性质的动载荷。因此要求连杆重量轻、强度要好关键词：连杆、车、铣、刨、磨、钻 目 录摘 要I目 录II第一章：车床1第一节：车床的简单介绍1第二节：车床的操作规程2第三节：车床的工作原理3第二章：铣床3第一节：铣床的简单介绍3第二节：铣床的操作规程5第三节：铣床的工作原理5第三章：刨床5第一节：刨床的简单介绍6第二节：刨床的操作规程7第三节：刨床的工作原理7第四章：磨床8第一节：磨床的简单介绍8第二节：磨床的操作规程9第三节：磨床的工作原理10第五章：钻床10第一节：钻床的简单介绍10第二节：钻床的操作规程11第三节：钻床的工作原理12第六章、连杆零件的加工12第一节、分析连杆的结构和技术要求121、结构122、连杆的主要技术要求133、连杆的工艺特点：14第二节、拟定工艺路线141、明确毛坯状况142、加工阶段的划分和加工顺序的安排153、连杆加工的工艺流程15第三节、选择设备工装16第七章：心得体会16谢辞17参 考 文 献18第一章：车床第一节：车床的简单介绍1、车床：做进给直线运动的车刀对做旋转主运动的工件进行切削加工的机床。2、 车床加工范围主要有；车外圆、车端面、切槽、钻孔、镗孔、车锥面、车螺纹、车成形面、钻中心孔及滚花等。如图11：图113、 车床的结构：普通车床由三箱（主轴箱、进给箱、溜板箱）、两杠（光杠、丝杠）、两架（刀架、尾架）、一床身组成。如图12所示：1主轴箱 2夹盘 3刀架 4后顶尖 5尾座 6床身 7光杠 8丝杠 9溜板箱 10底座 11进给箱图124、车床各部分的作用：主轴箱：主轴箱是用来带动车床主轴及卡盘转动，并能使主轴得到不同的转速。进给箱：将主轴传来的旋转运动传给丝杠或光杠，并使丝杠或光杠得到不同的转速。丝杠：用来车螺纹，它能通过溜板箱使车刀做直线运动。溜板箱：将丝杠或光杠的转动传给溜板使车刀做纵向或横向运动。刀架：用来装夹车刀。尾架：装夹细长工件和安装钻头、铰刀等。床身：支持和安装车床各部件用。床身导轨供纵溜板和尾架移动用。第二节：车床的操作规程1、 操作人员进入车间必须穿好工作服，并扎紧袖口，女生须戴安全帽，加工硬脆工件或高速切削时，须戴眼镜。 2、 操作人员必须熟悉车床性能，掌握操作手柄的功用，否则不得动用车床。 3、 车床启动前要检查手柄位置是否正常，手动操作各移动部件有无碰撞或不正常现象，润滑部位要加油润滑。 4、 工件、刀具和夹具都必须装夹牢固才能切削。 5、 主轴变速、装夹工件、紧固螺钉、测量工作、清除切屑或离开机床等都必须停车。 6、 装卸卡盘或装夹重工件，要有人协助，床面上必须垫木板。 7、 工件转动中不准手摸工件，不准用棉纱擦拭工件，不得用手去清除切屑，不得用手强行刹车。 8、 车床运转不正常、有异声或异常现象，轴承温度过高，要立即停车，报告指导师傅。9、 工作场地保持整洁，刀具、工具、量具要放在规定地方。床面上禁止放任何物品。 10、工作结束后应擦净车床，并在导轨面上加油，关闭车床电门，拉下墙壁上的电闸。第三节：车床的工作原理车床是由电动机带动主轴，由三爪卡盘夹紧工件，带动工件做旋转运动，由装在刀架上的硬质合金刀具对比其硬度小的工件进行切削加工。车床只加工回转体例如轴，销，轮，球，圆弧面等。第二章：铣床第一节：铣床的简单介绍1、 铣床：是指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床；如图21。铣刀旋转为主运动加工各种表面，工件或铣刀的移动为进给运动。2、 铣床的加工范围：铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面。3、 铣削特点: 每个刀齿不均匀,不连续切削,切入与切离时均会硬气冲突与振动；铣削时切削层参数及切削力是变化的,也易引起振动,影响加工质量；同时参加切削的刀齿较多,生产率较高。4、 铣床的加工范围：铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面。铣刀的种类如图22所示5、 铣削特点: 每个刀齿不均匀,不连续切削,切入与切离时均会硬气冲突与振动；铣削时切削层参数及切削力是变化的,也易引起振动,影响加工质量；同时参加切削的刀齿较多,生产率较高。铣削加工铣床1底座 2床身 3悬梁 4主轴 5支架 6工作台 7回转盘 8床鞍 9升降台图21图22第二节：铣床的操作规程操作者必须熟悉机床操作顺序和性能，严禁超性能使用设备。操作者必须经过培训、考试或考核合格后，持证上岗。开机前，按设备润滑图表注油，检查各手柄是否放在规定的位置上。检查油标油位。调整档块。选择低速档，选定进给量，启动主电机空转10分钟，检查油路是否畅通，即可进行各种自动循环。关闭机床电控总开关，关闭电控柜空气开关。清洁机床，按设备润滑图表注油。第三节：铣床的工作原理1、床身床身用来固定和支承铣床各部件。顶面上有供横梁移动用的水平导轨。前壁有燕尾形的垂直导轨，供升降台上下移动。内部装有主电动机，主轴变速机构，主轴，电器设备及润滑油泵等部件。2、横梁横梁一端装有吊架，用以支承刀杆,以减少刀杆的弯曲与振动。横梁可沿床身的水平导轨移动，其伸出长度由刀杆长度来进行调整。 3、主轴是用来安装刀杆并带动铣刀旋转的。主轴是一空心轴，前端有7:24的精密锥孔，其作用是安装铣刀刀杆锥柄。 4、纵向工作台纵向工作台由纵向丝杠带动在转台的导轨上作纵向移动, 以带动台面上的工件作纵向进给。台面上的 T形槽用以安装夹具或工件。 5、横向工作台横向工作台位于升降台上面的水平导轨上，可带动纵向工作台一起作横向进给。 6、转台转台可将纵向工作台在水平面内扳转一定的角度(正、反均为045o)，以便铣削螺旋槽等。具有转台的卧式铣床称为卧式万能铣床。 7、升降台升降台可以带动整个工作台沿床身的垂直导轨上下移动, 以调整工件与铣刀的距离和垂直进给。 8、底座底座用以支承床身和升降台，内盛切削液。 第三章：刨床第一节：刨床的简单介绍1、牛头刨床：滑枕带着刨刀，作直线住复运动的刨床，因滑枕前端的刀架形似牛头而得名。刨床由：1横梁 2进刀机构 3变速机构 4摆杆机构 5床身 6滑枕 7刀架 8工作台等组成，如图31所示图312、牛头刨床的各作用如下：床身 用于支承和连接刨床的各部件，其顶面导轨供滑枕6作往复运动，侧面导轨供横梁1和工作台8升降。床身内部装有传动机构。滑枕 用于带动刨刀作直线往复运动(即主运动)，其前端装有刀架7。刀架 如图32所示，刀架用以夹持刨刀，并可作垂直或斜向进给。扳转刀架手柄9时，滑板7即可沿转盘6上的导轨带动刨刀作垂直进给。滑板需斜向进给时，松开转盘6上的螺母，将转盘扳转所需角度即可。滑板7上装有可偏转的刀座1，刀座中的抬刀板2可绕轴5向上转动。刨刀安装在刀夹3上。在返回行程时，刨刀绕轴5自由上抬，可减少刀具后刀面与工件的摩擦。工作台 用于安装工件，可随横梁上下调整，并可沿横梁导轨横向移动或横向间歇进给。横梁 可带动工作台沿床身垂直导轨作升降运动，其空腔内装有工作台进给丝杆。图321刀座 2抬刀板 3刀夹 4紧固螺钉 5轴 6刻度转盘 7滑板 8刻度环 9手柄第二节：刨床的操作规程1、开机前必须先检查刀架、刀排与床身是否会碰撞，上紧牛头定位螺丝防止导扎滑动发生撞击。 2、工作台升降必须松动支架固定螺丝，工作时上紧，牛头运动长度不得超过规定范围，以免损坏摇臂、手轮，甚至牛头冲击伤人。龙门刨工作台变向装置的档铁应装牢防止滑下发生人身设备事故。 3、开车时操作人员应站在工作台的侧面，不准站在机床正面，观看刨削情况，铁屑不能用手清除，一定要用刷子。 4、工作台上不准堆放其他物件，工件上台要注意轻放，压卡牢固，压板垫铁要平稳牢固。 5、工作时应注意工件卡具位置与刀架或刨刀的高度，防止发生碰撞，刀架螺丝要随时紧固，以防刀具突然脱落，工作中发现工件松动，必须立即停车，紧固后再进行加工，禁止边用手推着加工，边进行紧固工作。 6、工作中如发生机床发生故障，应立即停车并及时报告领导，派机修工修理。 7、工作完毕，应将工作台移置中心，切断总电源，做好清洁工作。第三节：刨床的工作原理滑枕带着刨刀，作直线住复运动的刨床，因滑枕前端的刀架形似牛头而得名。牛头刨床主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。中小型牛头刨床的主运动(见图31)大多采用曲柄摇杆机构传动，故滑枕的移动速度是不均匀的。大型牛头刨床多采用液压传动，滑枕基本上是匀速运动。滑枕的返回行程速度大于工作行程速度。由于采用单刃刨刀加工，且在滑枕回程时不切削，牛头刨床的生产率较低。牛头刨床主要有普通牛头刨床、仿形牛头刨床和移动式牛头刨床等。普通牛头刨床(见图31)由滑枕带着刨刀作水平直线住复运动，刀架可在垂直面内回转一个角度，并可手动进给，工作台带着工件作间歇的横向或垂直进给运动，常用于加工平面、沟槽和燕尾面等。第四章：磨床第一节：磨床的简单介绍1、 磨床是用磨具或磨料加工工件各种表面的精密加工机床，使用砂轮的机床称之为磨床。通常，磨具旋转为主运动2、 磨床的加工范围：磨床主要用来磨削工件的平面。3、 磨床的结构：主要由床身、工作台、立柱、滑座、砂轮架等部件组成。如图41；工作台一般是电磁工作台，工件安放在电磁工作台上，靠电磁吸力吸住工件。 图41磨削加工 1床身 2头架 3砂轮 4主轴 5尾架 6导轨 7工件 8工作台 第二节：磨床的操作规程1、磨床属贵重仪器设备，由专职人员负责管理，任何人员使用该设备及其工具、量具等必须服从该设备负责人的管理。未经设备负责人允许，不能任意开动机床。2、任何人使用本机床时，必须遵守本操作规程，服从工作人员安排。在车间内禁止大声喧哗、嬉戏追逐；禁止吸烟；禁止从事一些未经工作人员同意的工作；不得随意触摸、启动各种开关。3、砂轮是易碎品，在使用前须经目测检查有无破裂和损伤。安装砂轮前必须核对砂轮主轴的转速，不准超过砂轮允许的最高工作速度。4、直径大于或等于200mm的砂轮装上砂轮卡盘后应先进行静平衡试验。砂轮经过第一次整形修整后或在工作中发现不平衡时，应重复进行静平衡试验。5、砂轮安装在砂轮主轴上后，必须将砂轮防护罩重新装好，将防护罩上的护板位置调整正确，紧固后方可运转。6、安装的砂轮应先以工作速度进行空运转。空运转时间为：直径400mm 空运转时间大于5min；直径400mm 空运转时间大于2min。空运转时操作者应站在安全位置，即砂轮的侧面，不应站在砂轮的前面或切线方向。7、砂轮与工件托架之间的距离应小于被磨工件最小外形尺寸的1/2，最大不准超过3mm，调整后必须紧固。8、磨削前必须仔细检查工件是否装夹正确、紧固是否牢靠、磁性吸盘是否失灵，用磁性吸盘吸高而窄的工件时，在工件前后应放置挡铁块，以防工件飞出。9、磨床操作时进给量不能过大。磨削细长工件的外圆时应装中心支架。不准开车时测量工件。严禁在砂轮旋转和砂轮架横向进给的工作范围内放置杂物。10、用圆周表面做工作面的砂轮不宜使用侧面进行磨削，以免砂轮破碎。11、砂轮磨损后，允许调节砂轮主轴转速以保持砂轮的工作速度，但不准超过该砂轮上标明的速度。12、采用磨削液时，不允许砂轮局部浸入磨削液中，当磨削工作停止时应先停止加磨削液，砂轮继续旋转至磨削液甩净为止。13、工作结束或工间休息时，应将磨床的有关操纵手柄放在“空挡”位置上。当操作时突然发生故障，操作者应立即按带自锁的急停按钮。14、要保持工作环境的清洁，每天下班前15分钟，要清理工作场所；以及必须每天做好防火、防盗工作，检查门窗是否关好，相关设备和照明电源开关是否关好。第三节：磨床的工作原理平面磨床首先利用矩形电磁工作台将工件吸附在工作台上。滑座和砂轮在立柱作用下上下移动，工作台左右移动，形成了磨削。根据磨削方法和机床布局不同，平面磨床要有以下四种类型：卧轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、立轴矩台平面磨床和立轴圆台平面磨床第五章：钻床第一节：钻床的简单介绍1、 钻床的特点是加工中工件不动，而让刀具移动，将刀具中心对正待加工孔中心，并使刀具转动（主运动）、刀具移动（进给运动）来加工孔。2、 钻床加工的范围：钻孔、扩孔、铰孔、攻丝等等；如图51图51第二节：钻床的操作规程1、工作必须夹紧在工作台或虎钳上，在任何情况下均不准用手拿着件钻孔。 2、开始钻孔和孔将要钻通时，用力不宜过大；钻通孔时，工件下面一定要加垫，以免钻伤工作台或虎钳；用机动进给钻通孔，当接近钻透时，必须停止机动改用手动进给。 3、使用接杆钻头钻深孔时，必须勤排切屑；钻孔后需要锪（铣）平面时，须用手扳动手轮微动锪（铣）削，不准机动进给。 4、拆卸钻头、钻套、钻夹头等工具时，须用标准楔铁冲下或用钻卡扳手松开，不准用其他工具随着敲打。 图52摇臂钻床（如图52） 1、 钻孔前，须将摇臂及主轴箱调到需要位置并夹紧后，方可工作。 2、 改变主轴回转方向时，要先停主轴后换向，不准突然改变主轴回转方向。 3、 用移动式摇臂钻床钻孔时，须将钻床放平、放稳、固定牢靠后，方可工作。 4、 工作后，将主轴箱放在靠近立柱一边，摇臂降到立柱下部位置。立式钻床：工作后，将工作台降到最低位置。第三节：钻床的工作原理台式钻床的工作原理:就是用220V或380V电机运转通过皮带或者齿轮传动带动主轴运转从面带动钻头如图52主轴箱可在摇臂上移动，并随摇臂绕立柱回转的钻床。摇臂还可沿立柱上下移动，以适应加工不同高度的工件。较小的工件可安装在工作台上，较大的工件可直接放在机床底座或地面上。摇臂钻床广泛应用于单件和中小批生产中，加工体积和重量较大的工件的孔。摇臂钻床的主要变型有滑座式和万向式两种。滑座式摇臂钻床是将基型摇臂钻床的底座改成滑座而成，滑座可沿床身导轨移动，以扩大加工范围，适用于锅炉、桥梁、机车车辆和造船等行业。万向摇臂钻床的摇臂除可作垂直和回转运动外,并可作水平移动,主轴箱可在摇臂上作倾斜调整，以适应工件各部位的加工。第六章、连杆零件的加工第一节、分析连杆的结构和技术要求1、结构连杆是较细长的变截面非圆形杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作中承受的急剧变化的动载荷。连杆是由连杆大头、杆身和连杆小头三部分组成，连杆大头是分开的，一半与杆身为一体，一半为连杆盖，连杆盖用螺栓和螺母与曲轴主轴颈装配在一起。为了减少磨损和磨损后便于修理，在连杆小头孔中压人青铜材套，大头孔中装有薄壁金属轴瓦。为方便加工连杆，可以在连杆的大头侧面或小头侧面设置工艺凸台或工艺侧面。2、连杆的主要技术要求技术要求项目具体要求或数值满足的主要性能大、小头孔精度尺寸公差IT6级，圆度、柱度0.0040.006保证与轴瓦的良好配合两孔中心距0.030.05气缸的压缩比两孔轴线在同一个平面内在连杆轴线平面内：0.020. 04：100在垂直连杆轴线平面内：0.040.06：100减少气缸壁和曲轴颈磨损大孔两端对轴线的垂直度0.1:100减少曲轴颈边缘磨损两螺孔子（定位孔）的位置精度在两个垂直方向上的平行度：0.020.04/100对结合面的垂直度：0.10.3/100保证正常承载和轴颈与轴瓦的良好配合同一组内的重量差2%保证运转平稳3、连杆的工艺特点：1）连杆体和盖厚度不一样，改善了加工工艺性。连杆盖厚度为31mm，比连杆杆厚度单边小3.8mm，盖两端面精度产品要求不高，可一次加工而成。由于加工面小，冷却条件好，使加工振动和磨削烧伤不易产生。连杆杆和盖装配后不存在端面不一致的问题，故连杆两端面的精磨不需要在装配后进行，可在螺栓孔加工之前。螺栓孔、轴瓦对端面的位置精度可由加工精度直接保证，而不会受精磨加工精度的影响。2)连杆小头两端面由斜面和一段窄平面组成。这种楔形结构的设计可增大其承压面积，以提高活塞的强度和刚性。在加工方面，与一般连杆相比，增加了斜面加工和小头孔两斜面上倒角工序；用提高零件定位及压头导向精度来避免衬套压偏现象的发生，但却增加了压衬套工序加工的难度。3)带止口斜结合面。连杆结合面结构种类较多，有平切口和斜切口，还有键槽形、锯齿形和带止口的。从使用性能上看，重复定位精度高，在拧紧螺钉时，可自动滑移消除止口间隙。从工艺性上看，定位可靠，连杆成品经拆装后大头孔径圆度变化小。由于连杆由多面组成且结构复杂，精度要求较高，所以加工难度增大；结合面和螺孔不垂直，呈72角，螺栓孔只好在切断工序后、拉结合面工序前加工。螺栓孔和结合面分别先后加工，为达到互换性装配要求，加工精度相应提高。第二节、拟定工艺路线连杆的尺寸精度、形状精度和位置精度的要求都很高，但刚度又较差，容易产生变形。连杆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等。次要表面为油孔、锁口槽、供作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。1、明确毛坯状况连杆材料一般采用45钢或40Cr、45Mn2等优质钢或合金钢，近年来也有采用球墨铸铁的。钢制连杆都用模锻制造毛坯。连杆毛坯的锻造工艺有两种方案：将连杆体和盖分开锻造；连杆体和盖整体锻造。整体锻造或分开锻造的选择决定于锻造设备的能力，显然整体锻造需要有大的锻造设备。2、加工阶段的划分和加工顺序的安排连杆本身的刚度比较低，在外力作用下容易变形；连杆是模锻件，孔的加工余量较大，切削加工时易产生残余应力。因此，在安排工艺过程时，应把各主要表面的粗、精加工工序分开。这样，粗加工产生的变形就可以在半精加工中得到修正；半精加工中产生的变形可以在精加工中得到修正，最后达到零件的技术要求，同时在工序安排上先加工定位基准。连杆工艺过程可分为以下三个加工阶段）粗加工阶段粗加工阶段也是连杆体和盖合并前的加工阶段：主要是基准面的加工，包括辅助基准面加工；准备连杆体及盖合并所进行的加工，如两者对口面的铣、磨等。）半精加工阶段半精加工阶段也是连杆体和盖合并后的加工，如精磨两平面，半精楼大头孔及孔口倒角等。总之，是为精加工大、小头孔作准备的阶段。）精加工阶段精加工阶段主要是最终保证连杆主要表面大、小头孔全部达到图纸要求的阶段，如珩磨大头孔、精镗小头轴承孔等。连杆的加工顺序连杆的加工顺序大致如下：粗磨上下端面钻、拉小头孔拉侧面切开拉半圆孔、接合面、螺栓孔配对加工螺栓孔装成合件精加工合件大小头孔光整加工一去重分组、检验。3、连杆加工的工艺流程常用的工艺流程是：拉大小头两端面粗磨大小头两端面拉连杆大小头侧定位面拉连杆盖两端面及杆两端面倒角拉小头两斜面粗拉螺栓座面，拉配对打字面、去重凸台面及盖定位侧面粗镗杆身下半圆、倒角及小头孔粗镗杆身上半圆、小头孔及大小头孔倒角清洗零件零件探伤、退磁精铣螺栓座面及圆弧铣断杆、盖小头孔两斜端面上倒角精磨连杆杆身两端面加工螺栓孔拉杆、盖结合面及倒角去配对杆盖毛刺清洗配对杆盖检测配对杆盖结合面精度人工装配扭紧螺栓打印杆盖配对标记号粗镗大头孔及两侧倒角半精镗大头孔及精镗小头衬套底孔检查大头孔及精镗小头衬套底孔精度压入小头孔衬套称重去重精镗大头孔、小头衬套孔清洗最终检查成品防锈。第三节、选择设备工装连杆加工中，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。双轴立式平面磨床的型号是：M7740立式六轴钻床的型号是：Z232；立式内拉床的型号是：L5120；立式外拉床的型号是：L5110；金刚镗床的型号是：T7032第七章：心得体会时至今日，我的毕业设计终于可以画上一个句号了，但是现在回想起来做毕业设计的整个过程，颇有心得，其中有苦也有甜，不过乐趣尽在其中呀！没有接受任务以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面、太偏激了。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。 从毕业设计中，才发现理论知识和实践动手方面存在着较大的差异，使得在设计中困难重重。不过也在当中学到了很多以前没有的知识。这段时间当中我发现我对专业的认识还不够，很多关于制造和工艺的知识有待我们提高，更多的是需要我们自己去观察、实践、学习。不具备这项能力就很难以胜任未来的挑战。随着科学的迅猛发展，新技术的广泛应用。会有很多领域是我们未曾接触的。只有勇于去尝试才能有所突破，有所创新。在这个过程中，对机械加工工艺和夹具设计有关的知识有了更深的理解，增强了对本专业综合知识运用的能力，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。 人就是在困难中慢慢的成长的。从一开始有些茫然到现在初有成就的喜悦，相信未来的结果一旦是令人满意的。这个毕业设计充实了我的知识，也为我以后走上工作岗位奠定了基础，期盼收获的那一天！ 不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。还