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1、学号:2011年本科毕业论文成绩:妙南昌理工挣醜连杆体机械加工工艺规程与打标记面铣夹具设计院 部: 机电工程学院专业：机械设计制造和其自动化姓 名:招鑫辉指导教师：徐文梅二0一一年五月毕业论文诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文连杆体机械加工工艺规与打标记面铣夹具设计 是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。论文中所引用是 他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式 标明。本声明的法律结果由本人独自承担。毕业论文作者签名：年 月 日# / 26摘要本文介绍了连杆体工艺规程和连杆体铣定位面夹具设计的主要过程。首 先要解决的问题是工艺规程设计的问题，要了解这个问题必须
2、分析的审查产 品图，分析产品图的结构工艺性和毛 坯的选择。熟悉工艺规程的设计原则、 工艺规程设计所需原始资料、表面加工方法的选择、加工阶段划分和作用、 组合工序、工序顺序的排列、刀具的选择、工艺过程的经济技术分析和工序 卡的设计计算。其二要解决的是夹具设计的问题，要解决这个问题必须分析 与本工序有关的、本工序的加工要求、工艺指定的定位基准、加紧部位和生 产类型。夹具的作用和组成，铣床夹具的结构特点，通过分析，阐述了定位 方案的选择，夹夹紧方案的确定，对刀方案的选择、夹具体与定位键、夹具 总图上的尺寸、公差的技术要求机加工精度分析。关键词：连杆体 工艺性 工艺规程 定位 夹紧 铣夹4 / 26目
3、录第1章前言 3第2章工艺规程的制定 42.1连杆和盖图样的分析 42.1.1 连杆的工作情况 42 .1 .2连杆和盖的结构特点 42.1.3 连杆机械加工的主要技术要求 52.1.4 连杆和盖的结构工艺性 62.2 生产批量的确定 62.3毛坯的确定 62.3.1 材料的选择 62.3.2 毛坯制造方法的选择 72.4连杆加工工艺过程的制定 72.4.1 定位基准的选择 72.4.2 加工阶段的划分 82.4.3 连杆主要表面的加工方法 92.4.4 连杆体加工工艺过程 102.4.5铣床夹具 11第3章专用机床夹具设计 133.1机床夹具的分类 133.1.1 按夹具使用特点分类 133
4、.1.2 按使用机床来分类 133.1.3 按加紧动力源分类 133.2夹具的作用 133.2.1保证工件的加工精度 143.2.2提高生产效率 143.2.3 改善工人的劳动条件 143.2.4 降低生产成本 14143.3 夹具的设计方法和步骤331夹具的设计任务 143.3.2定位基准面的分析和定位方案的确定 143.3.3对刀元件和导向元件的选择 143.3.4 夹紧方案的确定 143.3.5 夹具总图的绘制 143.3.6有关夹具和技术要求的标注 153.3.7夹具零件的绘制 153.4工件的夹紧 153.4.1夹紧力的确定 153.4.2加紧方向的确定 153.4.3夹紧力作用点的
5、确定 163.5专用机床夹具设计题目、工序加工要求的分析 163.5.1工序加工要求的分析 173.5.2定位与夹紧方案分析 183.5.3夹具精度的分析 183.6夹具总体结构分析 193.6.1夹具的作用和组成 193.6.2 夹具的设计特点 193.7夹具的经济性评估和使用说明 203.7.1夹具的使用说明 203.7.2夹具的经济性评估 20总结21致谢 22参考文献 22第 1 章 前言机械制造工艺与夹具毕业设计是机械类专业的学生的重要实践环节。 根据教 学要求选择连杆体工艺规程和连杆体铣定位面夹具设计为毕业课题。 生产纲领为 中批量生产。 通过毕业设计可以得到如下锻炼： 一是学会制
6、定中等复杂程度的机 械加工工艺过程。 二是提高结构设计能力。 三是学会编制设计说明书。 四是学会 正确使用设计资料、 图册、手册等。 通过毕业设计的锻炼力争把以前所学的知识 融会贯通， 从而达到温故而知新的目的。 同时将进一步培养和提高独立分析和解 决实际工程课题的能力。 它是机械类学生学习工艺课程的继续， 是培养和提高学 生分析、解决工艺问题和独立处理技术工作不可缺少的实践环节。# / 26第 2 章 工艺过程制定 生产过程中工艺规程是指导工人操作和用于生产、工艺管理工作的主要技 术文件，又是新产品投产前进行生产准备的依据和新建、 扩建车间或工厂的原始 资料。此外先进工艺管理规程还起到交流和
7、推广先进经验的作用。 制定工艺规程原则为：保证以最低的生产成本和最高的生产效率，可靠的 加工出符合设计要求的产品。 因此在制定工艺规程时， 应从工厂的实际条件出发， 充分利用现有的生产条件，尽可能利用国内外的先进技术和经验。 制定工艺规程的原始资料有：产品的零件图和装配图，产品的生产纲领， 有关手册、图册、标准、类似产品的工艺资料，工厂的生产条件（机床设备、工 艺装备、工人技术水平等） ，国内外有关的工艺技术的发展情况等。2.1 连杆和盖图样的分析2.1.1 连杆的工作情况 连杆在发动机的工作行程中将作用于活塞顶部的膨胀气体的压力传给曲轴， 在进气、 排气和压缩行程时， 又受曲轴的驱动而带动活
8、塞。 气体的压力在连杆内 引起很大的压缩应力和纵向弯曲应力， 活塞和连杆本身的惯性力则在连杆横断面 上引起拉伸应力和横向弯曲应力， 而且这些受力的情况是急剧地改变的， 所以连 杆工作条件的特征是承受接近于冲击性质的变动负荷。因此，连杆不但应具有高的疲劳强度， 而且本身的重量应尽量减轻， 以降低 由于连杆本身重量所产生的惯性力。 故制造连杆应使用优质钢材和设计合理的结 构形式，在制造毛坯时应使金属纤维的方向合适排列2.1.2连杆和盖的结构特点 连杆是汽车发动机的重要零件。在发动机内曲柄连杆机构中，连杆大头孔与 曲轴连接， 小头孔和活塞销与活塞连接， 其作用是将活塞的直线往复运动变为曲 轴的旋转运
9、动并输出动力。 连杆承受冲击动态载荷， 因此要求连杆质量小、 强度 高、刚度好。连杆大头为分开是结构， 连杆和连杆盖是通过舌顶和舌槽来定位的， 并用螺旋连接。大头空和小头孔内分别安装轴瓦和村套以减轻连杆大头孔与曲轴 轴颈之间的摩擦， 这种轴瓦是可以互换的。 为了使连杆有足够的强度和刚度而重 量又要尽可能轻， 所以杆身采用工字形断面， 其外表面不需要机械加工。 连杆体 大头和小头端面与杆身对称。 因为连杆体大头和小头端面与杆身对称， 所以连杆 为对称结构连杆盖与连杆体的接合面形式主要有两种：一种是斜剖式的，这种连杆的大 头外形尺寸较小，装配时能从气缸中通过，装配较方便。另一种是直剖式的，即 连杆
10、盖和连杆体的接合面垂直于杆身的轴心线，如解放牌汽车发动机的连杆为直 剖式的。连杆盖和连杆体不能互换，因为是装在一起进行最后加工的。 有些连杆 上有工艺凸台，作为机械加工时的辅助基准。而本次连杆设计采用的是斜剖式， 目的是为了装配时能从气缸中通过，使装配更方便。连杆示意图2.1.3连杆机械加工的主要技术要求连杆的主要加工表面有：大小头孔、上下平面、大头盖体结合面以和连杆螺 栓孔等。杆身的表面一般不进行机械加工。机械加工的主要技术要求如下：（1）大、小头孔精度：a、 大头孔：大头孔镶有薄壁部分轴瓦，底孔尺寸公差为6级，粗糙度0.8。 圆度、圆柱度0.01 ob、 小头孔：小头衬套底孔尺寸公差为79
11、级，粗糙度1.6 o小头衬套孔为5 级，粗糙度 0.4 。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 0.0025 分组。圆度、圆柱度 0.008 。c、大小头孔轴线位于同一平面，其平行度不大于0.06，大小头孔间距尺寸公差 0.05 ，大小头孔对端面的垂直度允差每 100 长度上不大于 0.1 。（2）连杆大小头平面：大头表面粗糙度 1.6，小头表面粗糙度 6.3（3）两螺孔的平行度为 0.15/100 ，两螺孔和定位孔对于接合面的垂直度为0.12/100 ，接合面对于连杆纵向中心线的不垂直度不得大于 0.1/100 。（4）大头孔止口侧面的平行度为 0.015/100
12、 ，其对称度 0.05/100 。 为保证柴油机正常运转平稳， 对于连杆的重量以和装于同一台柴油机中的一组连 杆重量都有要求，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。 2.1.4 连杆和盖的结构工艺性连杆和连杆盖的结构形式，直接影响到机械加工工艺的可靠性和经济性。 连杆盖和连杆大头厚度不一样，改善了加工工艺性。因为连杆盖厚度为40，比连杆大头厚度单边少 2，所以连杆盖两端面精度要求不高， 可一次性加工而成。 由于加工面小， 冷却条件好， 是加工振动不易产生。 连杆盖和连杆大头不存在端 面不一致的问题，二连杆两端面的精磨不需要在装配后进行，可在螺孔加工前。 螺栓孔、轴瓦对端面的
13、位置精度可有加工精度直接保证， 而不会受到精磨加工精 度的影响。所以连杆和连杆盖结构合理，工艺性也较好。2.2 生产批量的确定根据课题任务内容可知，此连杆为中批量生产。2.3 毛坯的确定2.3.1 材料的选择 为了使发动机结构紧凑，连杆的材料大多采用高强度的精选 45 钢、 40 钢等, 并 经调质处理以改善切削性能和提高抗冲击能力 ,硬度要求45钢为217293, 40 钢为223280。也有采用球墨铸铁的。近年来，由于粉末冶金技术的发展，特 别是粉末冶金锻造工艺的出现和应用， 使得机械加工余量在为减少， 这样不公提 高了机械加工的生产率， 也使原材料利用率增加。 国此，采用粉末冶金的连杆是
14、 很有发展前途的。但在性能能够保证和成本分析的情况下，此连杆的材料采用45 钢。2.3.2 毛坯制造方法的选择 机械加工中毛坯的种类很多，如铸件、锻件、焊件等。主要的选择依据是根 据生产批量、连杆的结构、连杆的技术条件等可确定，零件承受重载荷、冲击载 荷或交变载荷时， 其毛坯宜用锻件， 锻造方法有自由锻、 模锻与胎模锻和精密锻 造等几种。由于模锻生产率高、锻件精度高、表面质量好、加工余量小、可锻制 较复杂的锻件， 所以此零件选用模锻。 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，
15、 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。本工艺方案采用毛坯连杆和连杆盖分开锻造。 并用锻造余热淬火加高温回火 调制热处理新工艺，此方法既能获得良好的综合机械性能，又能提高疲劳强度， 还能节省大量的能源。连杆必须经过外观缺陷、 内部探伤、 毛坯尺寸和质量等的全面检查， 方能进 入机械加工生产线。2.4 连杆加工工艺过程的制定2.4.1 定位基准的选择定位基面的选择是拟定零件的机械加工路线， 确定加工方案中首先要做的重 要工作，所以定位基准的选择要遵循粗基准和精基准的选择原则。 基面选择得正 确、合理与否，将直接影响工件的加工质量和生产率。粗基准的选择原则：（ 1） 保证相互位置要求的原则（如果必须保证加工面和非加工面之间的位 置要求，则应选择非加工面为粗基准。 ）（ 2） 保证表面加工余量合理分配的
