内燃机连杆工艺规程设计及工艺装备设计

1、·编号毕业设计(论文题目:内燃机连杆工艺规程设计及工艺装备设计学号:学生姓名:指导教师:(职称:高级工程师(职称:诚信承诺书本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文内燃机连杆工艺规程设计及工艺装备设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果,其内容除了在毕业设计(论文中特别加以标注引用,表示致谢的内容外,本毕业设计(论文不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级:学号:作者姓名:系机械工程及其自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题:1、题目内燃机车连杆工艺规程设计和工艺装备设计2、专题连杆的工艺规程制定、夹具设计二、课题来源及选题依据课题来源:戚墅堰机车集团委托无锡特润

2、冶金机械有限公司加工2500马力柴油机车发动机的配件。依据: 1、零件生产用图2、零件材料3、生产量(1500件/年4、该厂生产条件状况三、本设计(论文或其他应达到的要求:要求: 1、工艺规程的制定(工艺过程卡片和工序卡片2、夹具设计(总图,主要零件图夹具不少于三套3、设计说明书一份(不少于一万字4、外文资料翻译(不少于一万字符四、接受任务学生:五、开始及完成日期:自2011 年11 月7 日至2012年5 月25 日六、设计(论文指导(或顾问:指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长签名研究所所长系主任签名摘要本设计主要包括两方面的内容。一方面,连杆加工工艺规程设计以及连杆加工工序的夹具设计

3、。在对产品的特点进行分析,例如运动和受力的情况、常见的疲劳破坏以及结构特点。在此基础上对零件加工要求进行分析,最终确定毛坯的材料,选定定位基准,并留下设当的加工余量。之后,制定出零件加工工艺路线。制作出零件的加工工艺路线后对工艺路线中的具体参数进行计算,比如切削用量的计算等。根据计算结果选择合适的机床。另一方面,进行专业夹具的设计,这样可以很好地提高加工效率,生产率也会有一定的提高,降低劳动强度,更能有效的提高产品精度,减少废品。所以夹具设计的好坏影响到产品质量的优劣。在设计夹具的时候要做到切合实际,减少成本,有利于产品的生产等,用最少的代价制作出最好的夹具。根据现有的机床在不影响产品精度和生

4、产率的前提下设计出适合机床的专用夹具来对产品进行生产。在进行上述设计的同时,绘制出夹具图、零件图,编写了工序卡片。关键词:机械制造;连杆;夹具;设计VIAbstractThis design mainly includes two aspects of content. On one hand, the connecting rod processing process planning and connecting rod of processing operations fixture design. In the analysis of the product characteristi

5、cs, such as movement and force the situation, the common fatigue damage and structure characteristics. On the basis of the parts processing requirements analysis, with a final determination of blank materials, select the locating datum, and leave the set when machining allowance. Later, work out the

6、 parts processing process line. Making the machining process of the part of the route process route concrete parameters calculation, such as cutting the amount of computation, etc. According to the calculation result choose appropriate machine tools.On the other hand, specialized fixture design, thi

7、s can be a very good improve machining efficiency and productivity will also have certain enhancement, the reduction of labor intensity, more effectively improve product precision, reduce waste. So the stand or fall of fixture design affects the quality of the products quality. In the design of fixt

8、ure to do practical, reduce cost, be helpful for the production of products, with the least amount of price making the best fixture. According to the existing machine tool has no impact on the precision and productivity products under the premise of the suitable design of the machine tool, special j

9、ig to product production. In the above design at the same time, rendering the fixture figure, parts graph, write process card.Keywords: mechanical manufacturing; Connecting rod; Fixture; designVII目录摘要 (ABSTRACT (目录 (1 绪论 (11.1本课题的研究内容及意义 (11.2国内外的发展情况 (11.3本课题应达到的要求 (22 零件的分析 (42.1零件的作用 (42.2零件的机械分析

10、 (42.3零件的材料分析 (42.4零件的工艺分析 (43 工艺规程设计 (63.1确定毛坯的制造形式 (63.2定位基准的选择 (63.3拟定工艺路线 (63.4加工余量的确定 (83.5连杆工艺计算 (8V4 夹具设计 (444.1机床夹具的分类 (474.2确定定位方案 (474.3夹具结构设计 (474.4定位误差的分析和计算 (484.5夹紧力的分析与计算 (505 结论与展望 (525.1结论 (525.2不足之处及展望未来 (52致谢 (53参考文献 (54附录 (55VI内燃机车连杆工艺规程设计和工艺装备设计1 绪论1.1本课题研究的内容及意义本课题研究的内容是:K2500内

11、燃机车发动机NDS5主连杆工艺规程设计和系列夹具设计,其中包括了工艺流程的设计、工序的编写、系列夹具的设计,并有相关计算和说明书。连杆的作用是将活塞承受的力传给曲轴,并使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等零件组成,连杆体与连杆盖为连杆小头、杆身和连杆大头。连杆小头用来安装活塞销,以链接活塞。连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连。一般做成分开式,与杆身切开的一半称为连杆盖,二者靠连杆螺栓链接为一题。连杆轴瓦安装在连杆大头孔座中,与曲轴上的连杆轴颈装和在一起,是发动机中最重要的配合副之一。常用的减磨合金主要有白合金、铜铅合金和铝基合金。1不难看出,连杆对于内燃机

12、来说是不可或缺并且起到关键性作用的零件。所以本课题的研究对于生产出优秀耐用的连杆起到至关重要的作用。同时对内燃机的安全性也起到关键作用。1.2国内外发展情况从80年代以来粉末冶金注射成型(PIM成功的得到应用,大多数连杆制造使用中碳钢和低合金钢。2国内传统工艺连杆毛坯材料一般采用42CrMo,35CrMo,40MnVB,45CrMnB,40Cr,40CrMnBS40C等调质钢和S43CVS1(进口,35MnV,40MnS等非调质钢。康明斯生产线采用调质钢毛坯40MnBH(GB5216-85,1995年全面转用非调质钢材料毛坯38MnV。在加工工艺方面:国内外连杆生产方式大致有:锻造,铸造,粉末

13、冶金等,进入90年代后,90%以上的连杆制造都采用了模锻工艺。3中国汽车产业在“十五”期间发生了天翻地覆的变化,汽车产量5年翻了一番多,汽车市场由卖方市场转为买方市场,一举由2001年的世界第七大汽车生产国跃升为世界第三大汽车生产国和消费国。随着汽车产业的快速发展,对于汽车发动机的动力性能及可靠性要求越来越高,而连杆强度、刚度对提高发动机的动力性及可靠性至关重要,因此国内外各大汽车公司对发动机连杆用材料及制造技术的研究都非常重视。4十五期间,国内企业普遍采取裂解连杆体和连杆盖分界面技术,可以大幅度地减少机械加工工序,由此开发了高强度低韧性的高碳非调质钢和粉末冶金锻件,以满足工艺的需要。中国在调

14、质钢应用方面与国外差距不大,但在锻造技术方面与国外比还有一些差距。图1-1:中国发动机连杆材料及热处理硬度材料热处理硬度45 调质229-255HBS55 余热淬火226-271HBS40Cr 调质229-269HBS40MnB 调质223-262HBS53CaS 调质229-269HBS45Mn2 调质229-269HBS42CrMo 调质28-2HRCHBS国外连杆毛坯的加热大多采用电加热或感应加热,加热时间短,加热温度控制稳定,采用辊锻制坯,液压模锻成形,锻件尺寸精度高,避免了锻件表面的脱碳。国内多数连杆生产厂采用的是空气锤制坯,蒸汽锤成形,连杆锻件普遍存在的问题是尺寸精度差、锻件表面状

15、态不好、锻件表面脱碳严重等问题。“十一五”期间,国内很多企业与外国合资采用裂解连杆大头接合面(裂解法的生产技术。设计出强度均在900MPa以上的发动机连杆,代表企业有一汽与德国合资生产的捷达轿车发动机连杆、上海与德国合资生产的桑塔纳轿车发动机连杆、一汽技术引进的道依兹柴油机连杆和开发的CA6DL系列柴油机连杆。3裂解法工艺要求连杆锻件在裂解的过程不能有过大的塑性变形,因此对连杆材料的要求是,在保证其强韧综合性能指标的前提下,限制连杆的韧性指标,使其断口呈脆性断裂状态。材料多是从德国进口的C70S6系列高碳非调质钢。5国内发动机连杆制造企业在锻造加热和锻后控制方面近年已经取得长足的进步,具备了应

16、用非调质钢生产连杆的条件。国内烧结锻造技术还很落后,专用的粉末冶金压机及烧结炉的应用还不普遍。金属粉末的品种少,质量差且不稳定。另外,烧结保护气体还需进一步地研究改进,这些都影响着国内超高密度粉末冶金零件的发展。“十一五”期间,国内大多数连杆生产厂家仍沿用传统的连杆加工工艺,其加工精度及加工后装配质量难以控制,生产效率低,制造成本高,是阻碍中国高速、高精度、高性能发动机制造的“技术瓶颈”之一。一汽大众公司耗资亿元以上引进了德国EX-CELL-OMachineTools公司生产的一条连杆裂解自动化生产线,现正用于捷达轿车门多点电控燃油喷射发动机连杆的批量生产;上海大众公司引进德国Alfing公司

17、生产的连杆裂解自动化生产线,用于帕萨特轿车发动机连杆的生产;上海通用公司也引进了连杆裂解自动化生产线,用于粉末锻造连杆的生产。目前国内还有许多家连杆生产企业都在积极准备采用连杆裂解技术对原有的传统连杆生产线进行技术改造。6图1-2:国外部分厂家发动机连杆剖析结果生产厂家钢号相当国内牌号处理工艺硬度日本丰田S53C 55 正火229HBSS55C 55 调质29-30HRCS58C 60 锻造控冷235HBS波罗乃兹45 调质207HBS太脱拉45 调质229-252HBS斯柯达40Mn 调质263-269HBS福特300 SAE1141 40Mn2 调质223HBS1.3本课题应达到的要求满足

18、零件设计的加工精度;零件机械加工的工艺过程卡片,各工序的工序卡片;主要机械加工工序的夹具总装配图及主要零件图;内燃机车连杆工艺规程设计和工艺装备设计设计说明书(不少于一万字;必须有相关的计算和说明;专业外语文献翻译(不少于一万字符。2 零件的分析2.1零件的作用概括为:将气体的压力变为曲轴的转矩将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动2.2零件的机械分析连杆是内燃机的重要运动部件之一,它连接活塞与曲轴,把作用于活塞顶面的膨胀气体压力传给曲轴,使活塞的往复直线运动变为曲轴的回旋运动,从而输出功率。7在工作时,连杆承受大小、方向为周期性变化的动载荷。连杆主要受力方式为:气缸内的燃气压力;活塞连杆组的往复

19、运动惯性力;连杆告诉摆动时的所产生的横向惯性力。所以连杆的常见疲劳破坏有:连杆小头与杆身圆弧过渡处产生裂纹;大头杆身与螺栓平面直角处产生应力集中;连杆螺栓断裂。因此,要求连杆的重量轻且有足够的强度、足够的疲劳强度和冲击韧性。2.3零件的材料分析在前面的零件机械分析中,可以看出连杆受到的疲劳破坏比较严重。因此,选择材料为35CrMo。这样既能保证连杆的重量比较轻又能保证连杆拥有足够的强度。2.4零件的工艺分析根据零件图可以看出,对连杆加工面的精度要求很高,设计工艺也比较复杂。主要加工有一下几个方面:加工两侧面。,这一组加工包括:小头宽112±0.025,大头宽152.6±0.025,两端面落差20.3002.0表面粗糙度为Ra0.8。加工两孔。这一组加工包括:大头上194、94的两个圆和小头上75的圆弧,表面粗糙度Ra1.6。加工连杆与连杆盖的对接面。这一组加工包括:对界面到94圆中心距为153.5±0.05,表面粗糙度要求Ra0.8。加工对接面。这一组加工包括:对接面上的四个23的螺纹孔和两个油孔。加工连杆内部的深油孔。参考文献1孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理M.第七版.西安:西北工业大学出版社,2006:109-139.2C.St C.Davison Bearings since the Stone AgeJ .Engeering,l