柴油机连杆的工艺设计

第1章柴油机连杆分析柴油机连杆零件的作用连杆大头是分开的，一半与杆身为一体，一半为柴油机连杆盖，柴油机连杆盖<1.证柴油机连杆在工作过程中平稳不刮曲轴和轴瓦；第二个就是保证两个端面的平行度，以及两端面中心线与两孔中心线之间的垂直度，用于保证工作中不会刮伤曲轴平衡块，可以减少噪声，保持平稳；第三个要保证的是柴油机连杆体和盖的分和面之间的配合和吻合，以保证大头孔的圆柱度，以免刮伤轴瓦；第四要确保大小头孔中心线之间的距离，如果其得不到保证，将保证不了发动机在工作时的气体压缩比等。零件的工艺分析零件的工艺分析由零件图可知：可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：首先柴油机连杆的加工表面如下：以端面互为基准加工的两端面。以小头孔为中心的加工有：钻两个Φ4M121.柴油机连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。其余技术参数如下表：表1技术要求项目技术要求项目具体要求或数值满足的主要性能大、小头孔的椭圆度，锥椭圆度保证与衬套、轴瓦的良好度锥度配合两孔中心距气缸气体的压缩比两孔轴线在同一个平面在柴油机连杆轴线平面减少气缸壁和曲轴颈磨内内，在垂直柴油机连杆 损轴线平面内：大孔两端面对轴线的垂减少曲轴颈边缘磨损直度两螺孔中心线（定位孔）在两个在45方向上的平 保证正常承载和轴颈与的位置精度行度对结合面的垂直 轴瓦的良好配合度：第2章机械加工工艺规程设计生产纲领的确定生产纲领的确定零件生产纲领计算:N=Qn(1+α%)(1+β%) 式子中N……零件的年生产纲领（件/年；Q……产品的年生产量（台/年；n……每台产品中，该零件的数量（件/台；α%……备品率；β%……废品率。61051000010%，机械加工废品率选择为%，每台产品中1N=Qn(1+α%)(1+β%)10000 件/年10000大量生产的工艺特征：法和调整法。坯精度高，加工余量小。排列设备。调整法达到精度要求。低。工艺文件：有工艺过程卡或工序卡，关键工序要调整卡和检验卡。成本：较低。生产率：高。工人劳动条件：较好。柴油机连杆的材料选择与毛坯的制造方法柴油机连杆的材料选择柴油机连杆的材料选择与毛坯的制造方法柴油机连杆的材料选择HBS288〜HBS269•后来为了减低成本研发了非调质能，省去了淬火和高温回火，从而降低了成本。后来为了减少机加工，更进一工。而且粉末冶金柴油机连杆的质量公差小，更适合用于发动机柴油机连杆是含%左右的尚碳钢。45减轻柴油机连杆的重量一直都是柴油机连杆制造上讨论的一个主题，如果采重量增加15%〜30%，这样使得柴油机连杆得重量有了很大的增加，那么发动机连杆，就必须重新设计柴油机连杆的形状结构，以减轻柴油机连杆的重量。综上所述，考虑了各种因素，并经过组内成员的共同讨论，最后决定采用45钢作为本次设计中柴油机连杆的材料。454545：C%，Mn%，S%，P：900MPa〜1050520MPa，10%Mn材料的强度。45CMnMnSMnSFeSMnS，的贝氏体；另外FeSMnSMnS三倍的含量。45钢的力学性能：表2极限抗拉强度 屈服强度伸长率压缩屈服强度剪切强度/MPa /MPa（%）/MPa/MPa990 58014610655毛坯的制造方法10000,尺寸不是很大，再者为了保证它的尺寸精度、加工精度，故选择模锻。模锻柴油机连杆性能的合格就是保证柴油机连杆达到理想的脆性断裂的因素。45S机械加工余量及毛坯尺寸公差确定锻件公差等级由于功用和技术要求，公差等级为一般精度。材质系数碳质量分数小于%的碳素钢。故该锻件材质系数属M1级。锻件分模线形状零件高度方向的对称平面为分模面，属平直分模线。确定锻件尺寸公差和机械加工余量：表3加工表面小头孔上下端面

零件尺寸 机械加工余4

毛坯尺寸37大头孔上下端面小头孔

2 3714 39根据模锻的基本要求，在零件的基本尺寸上加上加工余量24mm，所以在加工多数表面在基本尺寸的基础上单面加2mm，一些特殊表面如螺钉座面上加2mm，侧面工艺凸台加工精度不是很高，在其表面加1mm。指定工序定位基准的选择工过的表面作为定位基准，则该表面称为粗基准；利用已加工表面作为定位基准，则称为精基准。其基准的选择也是工艺规程设计之中的重要问题之一，定位基准的选择合理与否，将直接影响所制订的零件加工工艺规程的质量。基准选择不当，往往会增加工序，或使工艺路线不合理，或使夹具设计困难，甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求，造成零件报废等情况。粗、精基准具体选择时参考下列原则：精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。选择精基准一般应考虑如下原则：(1)“基准重合〃原则为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度要求，应选择加工表面的设计基准为其定位基准。这一原则称为基准重合原则。如果加工表面的设计基准与定位基准不重合，则会增大定位误差。(2则。采用"基准统一〃原则可减少工装设计制造的费用，提高生产率，并可避免因基准转换所造成的误差。（3）“自为基准〃原则当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而削床身导轨面时，就以床身导轨面作为定位基准。柴油机连杆加工工艺过程的拟定柴油机连杆加工工艺过程的拟定方案如下：铣两平面（）→镗小头孔→粗镗大头孔→车大头外圆→打成套编码→粗铣螺栓孔平面→精铣→→清洗→最后检验29本达到要求。连杆加工工艺设计应考虑的问题连杆加工工艺设计应考虑的问题工序安排工序安排（1)连杆的刚度比较低，在（2)连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削时会产生较大定位基准定位基准精基准：以杆身对称面定位，便于保证对称度的要求，而且采用双面铣，可使部分切削力抵消。统一精基准：以大小头端面，小头孔、大头孔一侧面定位。因为端面的面积大，定位稳定可靠；用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距。夹具使用夹具使用位装夹后，再抽出定位销进行加工。7（4个。长销定位目的就在于保证垂直度。但由于重复定位装御有困难，因此要求顶出工件的装置。切削用量的选择原则切削用量的选择原则正确地选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的刀具耐用度和经济性，保证加工质量，具有重要的作用。确定加工余量确定加工余量用查表法确定机械加工余量：平面加工的工序余量（mm）表4毛坯粗铣

单面余量 经济精度IT12

工序尺寸3735 ）

表面粗糙度精铣 IT10磨 IT8

） 34 ）33大头孔各工序尺寸及其公差5工序名称 工序基本余量

工序经济精度 工序尺寸

最小极限尺寸 表面糙度珩磨精镗半精镗二次粗镗一次粗镗

H6H8H11H12H12

Φ53ΦΦΦΦ

Φ53ΦΦΦΦ小头孔各工序尺寸及其公差表6工序名称 工序基余量

工序经济精度 工序尺寸 最小极限尺寸 表面粗糙度精镗 H8 Φ33 Φ33粗镗 2 H9 Φ30 Φ30扩 2 H10 Φ26 Φ26钻 钻至Φ20 H Φ22 Φ切削用量及工时计算工序1铣（粗铣、精铣）铣两平面，保证尺寸：工步1粗铣上平面，精铣上平面背吃刀量：粗铣 = 精铣 =进给量：X51高速钢套式面铣刀粗铣平面进给量取z切削速度，由工序采用铣刀 =80mm z=10 =z= min查表 取 160r/min实际切削速度 min160r/min,工作台每分钟进给量mm/min128mm/min查表得机床进给量125mm/min由面铣刀对称铣平面，主偏角90查表铣小孔端面：铣大孔：工步2工序2 粗磨二孔端面，保证尺寸选择砂轮，见《工艺手册》磨料选择表 结果WA46KV6P切削用量选择砂轮转速 轴向进给量工件速度径向进给量切削工时，当加工小孔端面一个表面时当加工大孔端时则加工大小孔端面两面时工序3退磁工序4钻、扩小头孔钻至Φ22 扩至Φ26钻孔Φ22mm确定进给量f:根据《切削手册》表当钢的Φ22mm时 本零件在加工孔时为低刚度零件，进给量应乘则Z535切削速度查表得则取实际切削速度切削工时：扩孔Φ26扩孔切削用量f取f取主轴转速切削工时工序5倒角2 双面，采取90 锪钻，为缩短辅助时间，取倒角时主轴转速与扩孔时相同。所以n 68r/min手动进工序6粗镗小头孔，镗后直径Φ30，选用机床T740金刚镗床粗镗孔至Φ30，单边余量Z=4mm一次镗去全部余量进给量f=r

ap＝知v镗床切削速度=100m/minvnw=

TID

=1061r/min因为无级调速取nw=1061r/min-I1::1如m33+3+4坏；；；1061XO1；；；。一37min工序7粗镗大头孔至Φ6粗镗两次，单边余量ap=1.8rrmt1 =

1-t-11+11凡f

=Q_37mintm=Zt1 =0.74min工序8车大头外圆切削深度：单边余量Z=可一次切除进给量：f=r计算切削速度

kv=116m/min切削工时：t

I+11+12nf

=0.17min工序9打成套编号工序10粗铣螺栓孔平面fz=0.08mm/齿切削速度

V=27rn/min采用高速钢镶齿三面刃铣刀

盲＝801ml z：：＂则n:s=107r/min采用X51立式铣床 取nw=100r/min实际切削速度：V

TTd.1000

=25.1m/minnw=100r/mi

每分钟进给量fm=fzznw=80叨min查表，取

fm=80叩min切削工时：I1=I2=4=18.，怎1 =,;-=.mintm；；；牡1；；；1.24min工序11精铣同工序10比：：1.24min工序12钻，铰两螺栓孔根据Z535机床说明书取f=r,V=20rn/minns=

()ov r/min=”[l==530r/min ＂胃min=55_96111ll I1=2 I2=3t1：：

1-1-11+11压f

X：:.min铰工步：

知；；； .m ；；； 知讥in f=.叩r1000V 1000X14ns=

nd..= T'IX1

=371rr/minZ535钻床 取转

"：： 400r/min

nd．八1000＝

TIX12X的01000

=15m/minI+I1+12 71.Oot2=＝

fo 8X400n工序13中间检验工序14半精、精镗大头孔 至Φ半精镗

和；；； 精镗 ap=1.工序15珩磨大头孔工序16中间检验工序17钻小头油孔 钻Φ4mm锪Φ8mm深至3mmf：：。晌r 乍nTTdns=1000V=397r/minTTd

取"：：400r/min 5邺m/min锪孔：

-m I：：1rrmt1 =

I+11介1

=05min tm=2t1=1min工序18去毛刺工序19压入轴套工序20精镗衬套孔单边余量Z=11'1111 ap=叩 于＝n=1016r/minV=nTID=93r/min．I=I1=3mm 12=4．t1=

I-1-11-1-l2~f

=0_min工序21中间检验工序22车小头二端面及孔口倒角切削速度机床主轴转速 取则实际切削速度工序23铣开工序24锪螺栓孔口倒角工序25钻连杆盖定位销孔工序26钻连杆体定位销孔工序27去全部毛刺工序28清洗工序29最后检验夹具设计任务

第三章专用钻扩孔夹具设计4Z535型立式铣床，大批生产类型。工序尺寸和技术要求钻孔Φ22，扩孔Φ26，表面粗糙度 μm生产类型生产类型为大批生产。拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图确定工件定位方案，设计定位装置分析工序简图可知孔O为，中心线间距离为 ，从基准的重合原则和定位稳定可靠出发选择端面为主要定位基准面大头孔为另一定位准面。定位元件采用定位销定位定位销与定位孔配合，限制四个自由度，又端面用螺母通过开口垫圈压紧，实现工件完全定位。定位孔与定位销配合尺寸取定位销尺寸的设计辅助支撑钉衬套与夹具体配合性质一般选H7/r6支撑钉与衬套配合性质选E7/r6活动V形块 A55JB/相配件d为M20设计夹紧装置螺钉AM20 80JB/带肩六角螺母 JB/T垫圈A20 50JB/T确定导向方案，设计导向装置可换钻套22F7 30K6 25JB/T26F7 42K6 25JB/T衬套A30 42JB/T排屑空间（）d 夹具体设计

＝20mm铸造，材料HT200工艺性好，吸振性好，壁厚25mm活动V形块导板：：：5mm ：：n ：：m们n呻A=A1=咖 =