汽车连杆加工工艺及夹具设计.pdf

1、目目录录 摘要.3 第一章第一章汽车连杆加工工艺汽车连杆加工工艺 .4 1.1 连杆的结构特点.4 1.2 连杆的主要技术要求.4 1.2.1 大、小头孔的尺寸精度、形状精度.5 1.2.2 大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度.5 1.2.3 大、小头孔中心距.5 1.2.4 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度.5 1.2.5 大、小头孔两端面的技术要求.5 1.2.6 螺栓孔的技术要求.6 1.2.7 有关结合面的技术要求.6 1.3连杆的材料和毛坯.6 1.4连杆的机械加工工艺过程.7 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

2、基准的选择.10 1.5.3 确定合理的夹紧方法.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.5.4 连杆两端面的加工.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.5.5 连杆大、小头孔的加工.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.5.6 连杆螺栓孔的加工.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.5.7 连杆体与连杆盖的铣开工序.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.5.8 大头侧面的加工.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.6 连杆加工工艺设计应考虑的问题.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.6.1工序安排.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.6.2定位基准.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.6

3、.3夹具使用.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.7 切削用量的选择原则.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.7.1 粗加工时切削用量的选择原则.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.7.2 精加工时切削用量的选择原则.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.8 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.8.1 确定加工余量.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.8.2 确定工序尺寸及其公差.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.9 计算工艺尺寸链.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.9.1 连杆盖的卡瓦槽的计算.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.

4、9.2 连杆体的卡瓦槽的计算.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.10 工时定额的计算.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.10.1 铣连杆大小头平面.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.10.2 粗磨大小头平面.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.10.3 加工小头孔.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.10.4 铣大头两侧面.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.10.5、扩大头孔.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.10.6 铣开连杆体和盖.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.10.7 加工连杆体.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.10.8 铣、磨连杆盖结合面.错误错误

5、！未定义书签未定义书签。 1.10.9 铣、钻、镗连杆总成体.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.10.10 粗镗大头孔.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.10.11 大头孔两端倒角.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.10.12 精磨大小头两平面.错误错误！未未定义书签定义书签。 1.10.13 半精镗大头孔及精镗小头孔.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.10.14 精镗大头孔.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.10.16 小头孔两端倒角.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.10.17 镗小头孔衬套.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.10.18 珩磨大头孔.错误错误！未

6、定义书签未定义书签。 1.11 连杆的检验.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.11.1 观察外表缺陷及目测表面粗糙度.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.11.2 连杆大头孔圆柱度的检验.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.11.3 连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度的检验错误错误！未定义未定义 书签书签。 1.11.4 连杆大小头孔平行度的检验.错误错误！未定义书签未定义书签。 1.11.5 连杆螺钉孔与结合面垂直度的检验.错误错误！未定义书签未定义书签。 第二章第二章夹具设计夹具设计 .错误！未定义书签。 2.1 铣剖分面夹具设计.错误错误！未定义书签未定义书签。 2.1.1

7、问题的指出.错误错误！未定义书签未定义书签。 2.1.2 夹具设计.错误错误！未定义书签未定义书签。 1) 定位基准的选择.错误错误！未定义书签未定义书签。 2) 夹紧方案.错误错误！未定义书签未定义书签。 3) 夹具体设计.错误错误！未定义书签未定义书签。 4) 切削力及夹紧力的计算.错误错误！未定义书签未定义书签。 5) 定位误差分析.错误错误！未定义书签未定义书签。 2.2 扩大头孔夹具.错误错误！未定义书签未定义书签。 2.2.1 问题的指出.错误错误！未定义书签未定义书签。 2.2.2 夹具设计.错误错误！未定义书签未定义书签。 1) 定位基准的选择.错误错误！未定义书签未定义书签。

8、 2) 夹紧方案.错误错误！未定义书签未定义书签。 3) 夹具体设计.错误错误！未定义书签未定义书签。 4) 切削力及夹紧力的计算.错误错误！未定义书签未定义书签。 5) 定位误差分析.错误错误！未定义书签未定义书签。 结束语：.错误错误！未定义书签未定义书签。 参考文献: .错误错误！未定义书签未定义书签。 致谢.错误错误！未定义书签未定义书签。 毕业设计(论文)任务书.39 毕业设计(论文)指导教师评语.41 毕业设计(论文)评阅人评语.42 毕业设计(论文)答辩小组评语.43 外文原文及译文.44 机械加工工艺卡片.59 摘摘 要要 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

9、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。 关键词关键词: 连杆变形加工工艺夹具设计 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

10、 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 superficia

11、l 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 rodDeformination Processing technologyDesign

12、 of clamping device 本设计来自：完美毕业设计网 在毕业设计网注册后联系客服均可获赠您要求的毕业设计资料 客服 QQ：8191040 第一章第一章汽车连杆加工工艺汽车连杆加工工艺 1.1 连杆的结构特点连杆的结构特点 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

13、 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

14、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； （

15、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。 连杆总成图（11） 1.2.1 大大、小头孔的尺寸精度小头孔的尺寸精度、形状精度形状精度 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 0.4m；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

16、应不大 于 3.2m。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 大大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度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 1

17、00 mm 长度上公差为 0.06 mm。 1.2.3 大大、小头孔中心距小头孔中心距 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：1900.05 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 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 大大、小头孔两端面的技术要求小头孔两端面的技术要求 连

18、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 0.8m, 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。 1.2.6 螺栓孔的技术要求螺栓孔的技术要求 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。

19、 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 0.25 mm。 1.2.7 有关结合面的技术要求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。

20、1.3连杆的材料和毛坯连杆的材料和毛坯 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

21、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）为连杆辊 锻示意图毛坯加热

22、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 1200C0， 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

23、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。 1.4连杆的机械加工工艺过程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(11)所示： 表(11) 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

24、，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01. 099 mm 两侧面，保证对称（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60mm 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 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

25、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 10. 0 05. 0 5+ mm8mm 斜槽 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 30 0 12 。 R + mm,R11mm,保 证尺寸25. 022 mm X62W 11钻钻 210mm 螺栓孔Z3050 12扩 先扩 212mm 螺栓孔，再扩 2 13mm 深 19mm 螺栓孔并倒角 Z3050 13铰铰 212.2mm 螺栓孔Z3050 14钳 用专用螺钉，将连杆体和连杆盖装 成连杆组件，其扭力矩为 100120N.m

26、15镗粗镗大头孔T6 8 16倒角大头孔两端倒角X62W 17磨 精磨大小头两端面，保证大端面厚度为 170. 0 232. 0 38 mm M7130 18镗 以基面、一侧面定位，半精镗大头孔， 精镗小头孔至图纸尺寸，中心距为 1 . 0190 mm 可调双轴镗 19镗精镗大头孔至尺寸T2115 20称重称量不平衡质量弹簧称 21钳按规定值去重量 22钻钻连杆体小头油孔6.5mm,10mmZ3025 23压铜套 双面气动压 床 24挤压铜套孔压床 25倒角小头孔两端倒角Z3050 26镗半精镗、精镗小头铜套孔T2115 27珩磨珩磨大头孔珩磨机床 28检检查各部尺寸及精度 29探伤无损探伤及

27、检验硬度 30入库 连杆的主要加工表面为大、 小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆体和 盖的结合面及连杆螺栓孔定位面，次要加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧 面及体和盖上的螺栓座面等。 连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的加工来安排的。 连杆的加工路线按 连杆的分合可分为三个阶段： 第一阶段为连杆体和盖切开之前的加工； 第二阶段 为连杆体和盖切开后的加工； 第三阶段为连杆体和盖合装后的加工。 第一阶段的 加工主要是为其后续加工准备精基准（端面、小头孔和大头外侧面） ；第二阶段 主要是加工除精基准以外的其它表面， 包括大头孔的粗加工， 为合装做准备的螺 栓孔和结合面的粗加工， 以及轴瓦锁口槽

28、的加工等； 第三阶段则主要是最终保证 连杆各项技术要求的加工， 包括连杆合装后大头孔的半精加工和端面的精加工及 大、小头孔的精加工。如果按连杆合装前后来分，合装之前的工艺路线属主要表 面的粗加工阶段，合装之后的工艺路线则为主要表面的半精加工、精加工阶段。 1.5 连杆的机械加工工艺过程分析连杆的机械加工工艺过程分析 1.5.1 工艺过程的安排工艺过程的安排 在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度： （1）连杆本身的刚度比较低，在外力（切削力、夹紧力）的作用下容易变 形。 （2）连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削时将产生较大的残余内应力， 并引起内应力重新分布。 因此，在安排工艺进程时，就要把各主要表面的粗、精加工工序分开，即把 粗加工安排在前，半精加工安