汽车连杆加工工艺及夹具设计毕业论文

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1、汽车连杆加工工艺及夹具设计毕业论文莱芜职业技术学院毕业论文汽车连杆加工工艺及夹具设计系 别 机电系专 业 汽车电子技术学生姓名 指导教师 入学日期 2007 年 9 月 论文完成日期 2010 年 4 月 目 录摘要 3 第一章 汽车连杆加工工艺 4 11 连杆的结构特点 4 12 连杆的主要技术要求 5 com 大小头孔的尺寸精度形状精度 5 com 大小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度 5 com 大小头孔中心距 5 com 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度 6 com 大小头孔两端面的技术要求 6 com 螺栓孔的技术要求 6 com 有关结合面的技术要求 6 13 连杆的材料

2、和毛坯 6 14 连杆的机械加工工艺过程 8 15 连杆的机械加工工艺过程分析 11 com 工艺过程的安排 11 com 定位基准的选择 11 com 确定合理的夹紧方法 13 com 连杆两端面的加工 13 com 连杆大小头孔的加工 13 com 连杆螺栓孔的加工 14 com 连杆体与连杆盖的铣开工序 14 com 大头侧面的加工 14 16 连杆加工工艺设计应考虑的问题 15 com 工序安排 15 com 定位基准 15 com 夹具使用 15 17 切削用量的选择原则 15 com 粗加工时切削用量的选择原则 16 com 精加工时切削用量的选择原则 17 18 确定各工序的加工

3、余量计算工序尺寸及公差 18 com 确定加工余量 18 com 确定工序尺寸及其公差 18 19 计算工艺尺寸链 19 com 连杆盖的卡瓦槽的计算 19 com 连杆体的卡瓦槽的计算 21 110 工时定额的计算 22 com 铣连杆大小头平面 22 com 粗磨大小头平面 23 com 加工小头孔 23 com 铣大头两侧面 24 com 扩大头孔 25 com 铣开连杆体和盖 25com 加工连杆体 26 com 铣磨连杆盖结合面 28 com 铣钻镗连杆总成体 30 com 粗镗大头孔 32 com 大头孔两端倒角 32 com 精磨大小头两平面 33 com 半精镗大头孔及精镗小头

4、孔 33 com 精镗大头孔 34com 钻小头油孔 34com 小头孔两端倒角 34 com 镗小头孔衬套 35 com 珩磨大头孔 35 111 连杆的检验 35com 观察外表缺陷及目测表面粗糙度 35 com 连杆大头孔圆柱度的检验 35com 连杆体连杆上盖对大头孔中心线的对称度的检验 36 com 连杆大小头孔平行度的检验 36 com 连杆螺钉孔与结合面垂直度的检验 36 第二章 夹具设计 37 21 铣剖分面夹具设计 37 com 问题的指出 37 com 夹具设计 371 定位基准的选择 37 2 夹紧方案 37 3 夹具体设计 37 4 切削力及夹紧力的计算 38 5 定位

5、误差 38 22 扩大头孔夹具 39com 问题的指出 39 com 夹具设计 39 1 定位基准的选择 392 夹紧方案 40 3 夹具体设计 40 4 切削力及夹紧力的计算 40 5 定位误差分析 41 结束语 42 参考文献 43 摘 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到零件的技术要求 关键词 连杆 变形 加工工艺 夹具设计第一章 汽车连杆加工工艺11 连杆的

6、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

7、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

8、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 12 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 com 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

9、4m 大头孔的圆柱度公差为 0012 mm 小头孔公差等级为 IT8 表面粗糙度 Ra 应不大于 32m小头压衬套的底孔的圆柱度公差为 00025 mm 素线平行度公差为 004100 mm com 大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 004 mm 在垂直与连杆轴心线方向的平行度在 100

10、mm长度上公差为 006 mm com 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 190005 mm com 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 008 mm com 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 08m 小头两端面的尺寸公

11、差等级为 IT12 表面粗糙度 Ra 不大于 63m 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 com 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 63m 加工两螺栓孔在大头孔剖分面的对称度公差为 025 mm

12、com 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 0025 mm 13 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 40Cr40CrMnB 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

13、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

14、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 11401200C0 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

15、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图 13 连杆辊锻制坯示意图 图 14 连杆预锻终锻冲孔示意图a 预锻 b 终锻 c 冲孔14 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 05mm X52K 2 粗磨 以一大平面定位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 铣以基面及大小头孔定位装夹工件铣尺寸 01 0 99 mm 两侧面保证对称此平面