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1、编号 XXXXXXXXXX 职业技术学院职业技术学院 毕毕业业论论文文 题 目 汽车连杆的加工工艺及夹具 设计 学生姓名XXXX 学 号XXXXXX 系 部机电工程系 专 业机械制造与自动化 班 级XXXXXX 指导教师XXX 副教授 顾问教师XXX 副教授 摘 要 II 二一三年十月 摘要 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
2、到零件的技术要求。 针对连杆的加工过程，本文还进行了专用夹具的设计。分别是：铣剖分面 夹具设计和扩大头孔夹具。夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期 较长。 关键词关键词: 连杆 变形 加工工艺 夹具设计 Abstract A Abstractbstract 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 conn
3、ecting 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 mach
4、ining 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 . In view of the connecting rod machining process, this article also has carried on t
5、he special fixture design. Respectively is: milling fixture design subdivision surface and expanding hole clamp head. Specific for casting parts, stable installation, good stiffness, but manufacturing cycle is longer than the other. Keywords:Connecting rod Deformination Processing technology Design
6、of clamping device 目 录 I 目目 录录 摘摘 要要I ABSTRACT II 第一章第一章 汽车连杆加工工艺设计汽车连杆加工工艺设计.1 1.1 连杆的结构特点分析1 1.2 连杆的主要技术要求拟定1 1.2.1 大、小头孔的尺寸精度、形状精度2 1.2.2 大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度2 1.2.3 大、小头孔中心距2 1.2.4 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度2 1.2.5 大、小头孔两端面的技术要求2 1.2.6 螺栓孔的技术要求3 1.2.7 有关结合面的技术要求3 1.3 连杆的材料和毛坯选择3 1.4 连杆的机械加工工艺过程设计4 1.5
7、 连杆的机械加工工艺过程分析7 1.5.1 工艺过程的安排7 1.5.2 定位基准的选择7 1.5.3 确定合理的夹紧方法9 1.5.4 连杆两端面的加工9 1.5.5 连杆大、小头孔的加工9 1.5.6 连杆螺栓孔的加工9 1.5.7 连杆体与连杆盖的铣开工序10 1.5.8 大头侧面的加工10 1.6 连杆加工工艺设计应考虑的问题10 1.6.1 工序安排10 1.6.2 定位基准10 1.6.3 夹具使用10 1.7 切削用量的选择原则10 1.7.1 粗加工时切削用量的选择原则11 1.7.2 精加工时切削用量的选择原则11 1.8 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差12 1.8
8、.1 确定加工余量12 1.8.2 确定工序尺寸及其公差13 1.9 计算工艺尺寸链13 1.9.1 连杆盖的卡瓦槽的计算13 1.9.2 连杆体的卡瓦槽的计算14 1.10 工时定额的计算15 1.10.1 铣连杆大小头平面15 1.10.2 粗磨大小头平面16 1.10.3 加工小头孔16 1.10.4 铣大头两侧面17 1.10.5、扩大头孔17 目 录 II 1.10.6 铣开连杆体和盖18 1.10.7 加工连杆体18 1.10.8 铣、磨连杆盖结合面20 1.10.9 铣、钻、镗（连杆总成体）22 1.10.10 粗镗大头孔23 1.10.11 大头孔两端倒角23 1.10.12
9、精磨大小头两平面（先标记朝上）.24 1.10.13 半精镗大头孔及精镗小头孔24 1.10.14 精镗大头孔.24 1.10.16 小头孔两端倒角25 1.10.17 镗小头孔衬套25 1.10.18 珩磨大头孔25 1.11 连杆的检验25 1.11.1 观察外表缺陷及目测表面粗糙度26 1.11.2 连杆大头孔圆柱度的检验26 1.11.3 连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度的检验26 1.11.4 连杆大小头孔平行度的检验26 1.11.5 连杆螺钉孔与结合面垂直度的检验26 第二章第二章 夹具设计夹具设计.27 2.1 铣剖分面夹具设计27 2.1.1 问题的指出.27 2.1.
10、2 夹具设计27 1) 定位基准的选择.27 2) 夹紧方案.27 3) 夹具体设计.27 4) 切削力及夹紧力的计算.27 5) 定位误差分析.28 2.2 扩大头孔夹具.29 2.2.1 问题的指出29 2.2.2 夹具设计29 1) 定位基准的选择.29 2) 夹紧方案.29 3) 夹具体设计.29 4) 切削力及夹紧力的计算.30 5) 定位误差分析.31 第三章第三章 总结与展望总结与展望.32 致谢致谢.33 参考文献参考文献:34 XXXX 职业技术学院毕业设计论文 0 第一章第一章 汽车连杆加工工艺汽车连杆加工工艺设计设计 1.1 连杆的结构特点分析连杆的结构特点分析 连杆是汽
11、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
12、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
13、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的主要技术要求拟定拟定 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。 第一章
14、 汽车连杆加工工艺设计 1 图 1-1 连杆总装配图 1.2.11.2.1 大、小头孔的尺寸精度、形状精度大、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 0.4m； 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 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。 1.2.21.2.2 大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度
15、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。 1.2.31.2.3 大、小头孔中心距大、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：1900.05 mm。 XXXX 职业技
16、术学院毕业设计论文 2 1.2.41.2.4 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） 。 1.2.51.2.5 大、小头孔两端面的技术要求大、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 0.8m, 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。 1.2.61.2.6 螺栓孔的技术要求螺栓孔的技术要求 在前面已经说过
