连杆加工的数控编程

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1、连杆加工的数控编程摘要连杆是发动机的关键零件，主要承受高温气体压力和往复惯性力所产生的拉 伸、压缩、弯曲等高频交变载荷，服务条件恶劣，运动状态复杂，疲劳、磨损、 高温、振动等影响连杆的使用寿命。因此连杆必须具有足够的疲劳强度、刚度与 综合机械性能，制造精度要求很高，且连杆零件小而型面复杂、空间尺寸不便测 量，加工部位多，形位公差部位多且要求严格，加工中难以控制。针对零件结构 特点、精度要求及加工的难易程度，采用数控加工的方法。数控加工不但可以极 大地提高精度，包括加工质量精度及加工时间误差精度，而且可以稳定加工质量 保持加工零件质量的一致。数控技术在制造业的广泛运用，使当今的制造业生产 面貌焕

2、然一新。本文根据连杆的结构特点和加工要求，阐述了连杆的工艺设计及 其具体内容，通过对被加工零件的工艺分析，运用所学数控技术知识，对某些工 步进行了数控编程。前言第1章1.11.21.31.4第2章2.12.22.32.42.52.6目录数控加工的概述 3数控加工 3数控加工技术的发展 3数控加工工艺的内容 4数控加工工艺的特点 4连杆加工工艺 6连杆的结构特点 6连杆的主要技术要求 72.2.1 大、小头孔的尺寸精度、形状精度 72.2.2 大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度 . 72.2.3 大、小头孔中心距及两端面对大头孔中心线的垂直度 82.2.4 大、小头孔两端面的技术要求 8

3、2.2.5 螺栓孔的技术要求 82.2.6 有关结合面的技术要求 9毛坯的选择和加工余量的确定原则 9连杆的加工工序 10连杆的加工工艺过程分析 122.5.1 工艺过程的安排 122.5.2 定位基准的选择 122.5.3 确定合理的夹紧方法 142.5.4 连杆两端面的加工 142.5.5 连杆大、小头孔的加工 152.5.6 连杆螺栓孔的加工 152.5.7 连杆体与连杆盖的胀断工序 15II2.5.8 大头孔两侧面的加工 16连杆加工工艺设计应考虑的问题 162.7 切削用量的选择原则 162.7.1 粗加工时切削用量的选择原则 162.7.2 精加工时切削用量的选择原则 182.8

4、确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 182.8.1 确定加工余量 182.8.2 确定工序尺寸及其公差 19第 3 章 部分工序的数控编程 203.1 数控编程 203.1.1 数控编程技术 203.1.2 数控编程的方法 203.2 部分工序的数控程序 21结 论 27谢 辞 28参考文献 29-LX.1前言随着科技的进步，对机械产品各方面的要求越来越严格，特别是在加 工精度方面。为了保证产品的精度要求，必须协调产品加工中的每一个方 面，因为任一方面的误差累积起来，将对产品的精度产生间接的影响。在 产品生产过程中按照特定工艺，不论其生产规模如何，都需要种类繁多的 工艺装备，而产品的质量

5、、生产率、成本无不与工艺装备有关。随着不规 则形状零件在现代机器中的广泛应用，如何保证这类零件的加工精度就显 得尤为重要。连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，其小头经活塞销与活塞连 接，大头与曲轴轴颈连接。燃烧室中受压缩的油气混合气体经点火燃烧后 急剧膨胀， 以很大的压力压向活塞顶面， 连杆则将活塞所受的力传给曲轴， 推动曲轴旋转。连杆部件一般是由连杆体、连杆盖和螺栓、螺母等组成。 在发动机工作过程中，连杆要承受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作 用，因此其应具有足够的强度和刚性外，还应尽量减少自身的质量。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。在小头孔中压 入青铜衬套，大

6、头孔内衬有具有钢质基底的耐磨巴氏合金轴瓦，以减少磨 损和便于维修。高效率、高精度加工是数控机床加工最主要特点之一。数控加工取代 传统加工占据生产制造的主导地位已成为一种趋势，但由于历史的原因， 传统的加工设备与先进的数控机床并存，是目前乃至今后很长一段时期内 大多数制造企业的设备现状。如何从工艺的角度根 据各企业的设备现状1产品生产规模、零件结构形式与加工精度要求等方面来合理地进行产品工 艺方案设计，充分发挥企业现有数控设备与传统设备的加工效率，使企业设备资源与人力资源得到充分利用，需要从多个方面来探讨。其中数控编 程系统正向集成化，网络化和智能化方向发展。伴随着汽车工业的发展，我国的发动机连

7、杆生产得到较大的发展，总 量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、 生产方式都有很大的发展。连杆在发动机中是承受载荷传递动力的重要零 部件，也是发动机五大零部件中最难以保证加工质量的零部件，其性能、 水平直接影响整机的性能水平及可靠性。因此，各工业发达国家十分重视 连杆的生产，不断改进其材质及加工手段， 以提高其性能水平，满足发动 机行业的需要。近几年来， 国内连杆加工发展十分迅速，尤其是大功率柴 油机连杆，而先进的加工工艺加工出的连杆质量好、效率高且稳定。第 1 章 数控加工的概述1.1 数控加工数控是数字控制的简称，英文为 Numerical Control ,简称

8、NC。是近代 发展起来的一种自动控制技术、是用数字化的信息实现机床控制的一种方 法。数控机床既是数字控制机床，也是一种装有程序控制系统的机床，该 系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令规定的程序。它 是一种灵活通用能够适应产品频繁变化的柔性自动机床。数控加工，也称之为NC(Numerical Control )加工，是以数值与符号 构成的信息，控制机床实现自动运转。数控加工经历了半个世纪的发展已 成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术。数控加工的最大特征有两 点：一是可以极大地提高精度，包括加工质量精度及加工时间误差精度； 二是加工质量的重复性，可以稳定加工质量，保持加工零件质量

9、的一致。 也就是说加工零件的质量及加工时间是由数控程序决定而不是由机床操作 人员决定的。1.2 数控加工技术的发展 数控加工的发展趋势是高速和精密，另一个发展趋势是完整加工，即 在一台机床上完成复杂零件的全部加工工序。数控加工中的程序编制也随着数控机床的更新而改变。50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为 APT(Automatically Programmed Tool )。其后，APT 几经发展，形成了诸如 APTII、APTIII (立体切削用)、APT (算法改进，增加多坐标曲面加工编程 功能)、APTAC (Advanced con to uring )

10、(增加切削数据库管理系统)和APT/SS (Sculptured Surface ) (增加雕塑曲面加工编程功能 )等先进版。采用APT语言编制数控程序具有程序简练，走刀控制灵活等优点，使 数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，3上升到面向几何元素.APT仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的 几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段； 难以和 CAD 数据库和 CAPP 系统有效连接； 不 容易作到高度的自动化，集成化。针对 APT 语言的缺点， 1978 年，法国达 索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化

11、的系统，称为CATIA。 随后很快出现了像 EUCLID ， UGII ， INTERGRAPH ， Master C A M， Pro/Engineering 及 NPU/GNCP 等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、 零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真 显示、验证等问题，推动了 CAD 和 CAM 向一体化方向发展。到了 80 年代， 在 CAD/CAM 一体化概念的基础上， 逐步形成了计算机集成制造系统 （CIMS） 及并行工程（CE）的概念。目前，为了适应CIMS及CE发展的需要，数控 编程系统正向集成化，网络化和智能化方向发展。1.3 数控加工工艺的

12、内容（1）选择适合在数控上加工的零件，确定工序内容。（2）分析加工零件的图纸， 明确加工内容及技术要求、 确定加工方案、 制定数控加工路线，如工艺的划分、加工顺序的安排，非数控加工工序的 衔接等。设计数控加工工序，如工序的划分，刀具的选择，夹具的定位与安装偿。1.4切削用量的确定，走刀路线的确定。3）调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择，刀具的补4）进行数控编程。5）自动运动使至程序结束。数控加工工艺的特点数控加工工艺具有以下特点：（1）数控机床加工精度高。一般只需一次加工即能达到加工部位的精 度，而不需分粗加工、精加工。（2）在数控机床上工件一次装夹，可以进行多个部位的加工，有时甚

13、至可完成工件的全部加工内容。4（3）由于刀具库或刀架上装有几把甚至更多的备用刀具，因此，在数 控机床上加工工件时刀具的配置、安装与使用不需要中断加工过程，使加工过程连续。（4）根据数控机床加工时工件装夹特点与刀具配置、使用的特点区别 于普通机床加工时的情况，工件的各部位的数控加工顺序可能与普通、机 床上加工工件的顺序也有很大的区别。此外根据数控机床高速、高效、高精度、高自动化等特点，数控加工 还具有以下工艺特点：（1）提高生产率。（2）切削量用比普通机床大。（3）工序相对集中。（4）提高加工精度并且保持加工质量。（5）较多地使用自动换刀 （ATC） 。（6）容易进行加工过程管理。（7）首件需试

14、切削。（8）可以降低废、次品率。（9）工艺内容更具体更详细，工艺要求更严密更精确。（10）操作容易，极大减轻体力劳动强度。 高效率、高精度加工是数控机床加工最主要特点之一。利用数控机床 加工，其产品加工的质量一致性好，加工精度和效率均比普通机床高出很 多，尤其是在轮廓不规则、复杂空间曲面、 多工艺复合化加工和高精度要 求的产品加工时，其优点是传统机床所无法比拟的。数控加工另一个特点 是产品装夹定位灵活，同一产品零件可能有多种加工方案。然而正是其灵 活性和高精度要求对其高效应用带来了的局限性， 如存在数控程序的编制、 刀具工装夹具的准备周期长等不利因素。数控工艺的合理性与高质量数控 程序的快速编

15、制是限制数控加工的瓶颈问题之一。数控加工的成本相对较 高也是制约其广泛应用的一个因素。数控加工对技术人员的水平要求相当 高，数控工艺和程序的质量是保证产品加工质量合格最主要和最关键的因 素。数控加工时，产品的质量完全靠数控工艺和数控程序来保证。产品加 工的具体细节在进行工艺设计和程序编制时必须全5面考虑，只有设计正确才能保证产品加工的质量要求。在数控加工朝高速、超高速和复合化加工 方向发展的趋势下，对技术人员就提出了更高的要求。第 2 章 连杆加工工艺2.1 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。在发动机工作过程中