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1、毕业论文题目：柴油机“连杆”零件的机械加工工艺规程的编制及工装设计班 级：机制1103班姓 名：高红岩专 业：机械制造与自动化指导教师：孙卓摘要机械制造工业是国民经济最重要的部门之一，是一个国家或地区经济发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水平和国防实力。机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家或地区国民经济现代化的程度，而机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度，产品性能和质量的好坏则取决于制造过程中工艺水平的高低。连杆作为传递力的主要部件广泛应用于各类动力机车上，是各类柴油机或汽油机的重要部件。连杆在传递力的过程中，承受着很高的周期性冲击力
2、、惯性力和弯曲力。这就要求连杆应具有高的强度、韧性和疲劳性能。同时，因其是发动机重要的运动部件，故要求很高的重量精度。随着汽车行业的发展，连杆的需求量在不断增加，也出现了许多不同的加工制造工艺。关键词：机械制造、机械制造装备、连杆、加工工艺目录绪 论（4）一. 零件的结构工艺分析(4)1.1. 零件的作用及保护措施(4)1.2. 毛坯材料的选用、制造并绘制毛坯图(6)1.3. 连杆工艺规程的设计(9)1.4. 零件的工艺过程分析(13)1.5. 工艺方案的确定(15)1.6. 机械加工余量、切削用量、工序尺寸的确定(16)1.7. 工序工时定额的计算(19)二. 连杆机械加工技术近期发展(22
3、)三. 连杆的修复(24)四. 工装设计(25)五. 总结(33)六. 致谢(34)七. 参考文献(35)八. 毕业设计任务(36)绪论机械制造工业是国民经济最重要的部门之一，是一个国家或地区经济发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水平和国防实力。机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家或地区国民经济现代化的程度，而机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度，产品性能和质量的好坏则取决于制造过程中工艺水平的高低。将设计图样转化成产品，离不开机械制造工艺与夹具，因而它是机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障。离开了它，就不能开发制造出先进的产品和
4、保证产品质量，不能提高生产率、降低成本和缩短生产周期。机械制造工艺技术是在人类生产实践中产生并不断发展的。机械制造工艺的内容极其广泛，它包括零件的毛坯制造、机械加工及热处理和产品的装配等。连杆作为传递力的主要部件广泛应用于各类动力机车上，是各类柴油机或汽油机的重要部件。连杆在传递力的过程中，承受着很高的周期性冲击力、惯性力和弯曲力。这就要求连杆应具有高的强度、韧性和疲劳性能。同时，因其是发动机重要的运动部件，故要求很高的重量精度。随着汽车行业的发展，连杆的需求量在不断增加，也出现了许多不同的加工制造工艺。如何制定一套合理的加工工艺是我这次设计的主要内容。一. 零件的结构工艺分析1.1零件的作用
5、及保护措施1.1.1零件的作用连杆是活塞式发动机内部的一个十分重要的零（部）件，它连接活塞和曲轴，传递力和转矩，从而实现发动机的运转，提供动力源。连杆是柴油发动机的重要零件。它的作用是连接曲轴和活塞，把作用在活塞顶面的膨胀气体所做的功传给曲轴，推动曲轴旋转，从而将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩汽缸中的气体。连杆的工作状态如图1。1.1.2.零件的结构连杆是一种变截面非圆形细长杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作中承受急剧变化的动载荷。连杆是由连杆盖和连杆体两部分组成，连杆盖和连杆体用螺栓和螺母与曲轴主轴颈装配在一起。图2是4125A型柴油发动
6、机的连杆组合件图。为了减少磨损和磨损后便于修理，在连杆小头孔冲压入青铜衬套，大头孔中装有薄壁金属轴瓦。1.2毛坯材料的选用、制造并绘制毛坯图1.2.1毛坯材料的选用连杆材料一般采用45钢或40Cr、45Mn2等优质钢或合金钢。表1 45钢、40Cr和45Mn2化学成分（摘自GB/T699-1999）牌号 材料内所含化学成分（质量分数）%CSiMnPSCrNi45钢0.420.500.170.370.500.800.0350.0350.0250.02540Cr0.370.440.170.370.500.80 0.801.1 45Mn20.420.490.170.371.401.80 表2 45钢
7、、40Cr和45Mn2力学性能（摘自GB/T699-1999）牌号热处理屈服点/MPa 抗拉强度/MPa 伸长率/% 断面收缩率/% 冲击吸收功/J 45钢正火35560016403940Cr淬火回火9807859454745Mn2淬火回火88573594547文献机械工程材料成形及应用中指出：45属于优质非合金结构刚（中碳钢），具有一定的塑性和韧性，较高的强度，切削性良好。经调质处理后具有良好的综合力学性能，用于制造受力较大要求强度、塑性和韧性都较高的机械零件，如机床齿轮、主轴，发动机曲轴、连杆，丝杠等，应用十分广泛。综上，此次设计连杆材料选用45钢，毛坯尺寸精度要求为IT11IT12级。1
8、.2.2.材料的可锻性可锻性是指金属在受到锻压后，可改变自己的形状而又不产生破裂的性能。碳钢随含碳量的增加可锻性下降。45钢的含碳量在0.420.50之间，其热锻工艺特性：塑性高，变形抗力比较低，锻造温度范围宽。模锻件经修整后一般还需要通过热处理，锻件热处理常采用正火（或退火），以消除过热组织或形变强化组织，细化晶粒，改善切削性能，提高锻件的力学性能。1.2.3.毛坯的种类及制造方法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，因此，其毛坯采用模锻制造。考虑其生产类型、经济性、结构工艺性，整体锻造较好。毛坯为整体锻造，其外形精度高，省材料，简化工艺，便于组织生产、加工和运输。
9、文献机械工程材料成形及应用中指出：模锻是使金属坯料在冲压力作用下，在锻模模膛内变形从而获得锻件的工艺方法。在锻造过程中，由于金属塑性变形的结果，使毛坯金属获得较细的晶粒，同时能压合组织内部的缺陷，因而提高了金属的力学性能和使用中的可靠性，一般可使强度提高20%、韧性提高一倍左右。因此，凡承受重载荷、动载荷、高压力的零件多采用锻件作毛坯。与自由锻相比：模锻锻件的尺寸和精度比较高，机械加工余量较小，材料利用率高。可以锻造形状较复杂的锻件，锻件内部流线分布合理，适用于中小型锻件的大批量生产。1.2.4.绘制锻件毛坯图（1）.毛坯尺寸的确定连杆是活塞式发动机内的一个重要零件，确定其材料为45钢。由于产
10、品的形状结构为细长的变截面非圆形杆件，生产类型是大批量生产，所以毛坯选用模锻整体锻造成形。由文献公差配合与测量技术可查，该种锻件的尺寸公差等级CT为IT11IT12级。故取CT为 IT11级。 可用查表法确定各表面的总余量，但是由于用查表法所确定的总余量与生产实际情况有些差距，故还应根据工厂具体情况进行适当的调整。现将调整后的毛坯主要尺寸及公差如表3所示：表3 连杆毛坯主要尺寸及公差 （mm）主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CT大头孔径912891小头孔径552511大头端面高603651小头端面高443501大头侧面宽度12031252连杆长度470104802由此，即可绘制出零件的毛坯
11、图（见图5）。（2）毛坯图1.2.5.锻件的技术要求：（1）热处理：调质217289HBS （2）连杆杆身壁厚不大于2 mm,R42.5处的定位面上不允许有凸台 （3）错差：纵向不大于1 mm，横向不大于0.75 mm （4）杆体弯曲不大于1 mm1.3.连杆工艺规程的设计1.3.1零件图1.3.2.零件的主要技术条件及要求连杆作为传递力的主要部件广泛应用于各类动力机车上，是各类柴油机或汽油机的重要部件。连杆在传递力的过程中，承受着很高的周期性冲击力、惯性力和弯曲力。这就要求连杆应具有高的强度、韧性和疲劳性能。同时，因其是发动机重要的运动部件，故要求很高的重量精度。1连杆小头孔衬套底孔尺寸公差
12、为IT7级，粗糙度Ra1.6,圆柱度公差为0.015mm小头孔衬套孔尺寸公差为IT65级，粗糙度Ra0.4。圆柱度公差为0.005mm。为了保证与活塞销的精密装配间隙，小头衬套孔在加工后，以每组间隔为0.0025mm分组，便于分组装配,保证良好的配合。文献机械制造工艺与夹具中指出：分组装配法是将相关尺寸公差放大若干倍，使其尺寸能够按经济精度加工，然后按零件的实际加工尺寸分为若干组，各对应组进行装配，以达到装配精度要求。因同组零件具有互换性，也称此法为分组互换法。这种方法在大批量生产中可降低零件的加工精度，而不降低装配精度，适用于成批、大量、生产中组成环数少而装配精度要求高的部件装配。2连杆大头
13、孔镶有薄壁剖分轴瓦，底孔尺寸公差为IT6级，粗糙度Ra0.8，圆柱度公差为0.012mm。3连杆小头孔及小头铜套孔中心线对大头孔中心线的平行度在垂直面内的平行度公差为0.04 mm；其在水平面内的平行度公差为0.06 mm。4大小头孔间距尺寸极限偏差为0.05mm。 5连杆大头孔两端面对连杆大头孔中心线的垂直度公差为0.1mm，Ra3.2。6两螺孔（定位孔）中心线对连杆大头孔剖分面的垂直度公差为0.15mm，用两个尺寸为的检验心轴插入连杆体和连杆盖的孔时，剖分面的间隙应小于0.05，目的为保证正常承载能力和大头孔轴瓦与曲轴颈的良好配合；7为保证发动机运转平稳，对于连杆的重量及装于同一台发动机中
14、的一组连杆重量都有要求, 连杆组内的质量差为2%。对连杆大头重量和小头重量都分别规定、涂色分组，供选择装配。1.3.3.零件的机械加工工艺过程及工艺方案连杆的尺寸精度、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、大小头孔两端面、连杆盖与连杆体的接合面和螺栓孔等，次要加工表面为油孔、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。其中检验是主要的辅助工序，是保证产品质量的重要措施。1. 加工工艺过程的安排连杆的加工顺序大致如下：粗磨（铣）上下端面钻、拉小头孔铣大孔两侧面切开磨接合面配对加工螺栓孔装配合件精加工合件大小孔光整加工称重去重检验，标记分组成品入库 连杆小头孔压入衬套后常以金刚镗孔作为最后精加工工序，大头孔常以珩磨作为底孔的最后精加工工序。2加工工艺方案的拟定为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制订合理的加工工艺路线。工艺路线方案一：5. 粗铣连杆大、小头两端面10. 粗铣连杆大、小头两端面15扩连杆小头孔20. 连
