連桿蓋機(jī)械課程設(shè)計(jì)工藝說明書_(1)

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目錄 第一章 連桿 蓋 的加工工藝 桿 蓋 的用途及其特點(diǎn) ................... 2 桿 蓋 的的材料及毛坯制造 ............... 2 桿 蓋 的加工工藝過程 .................. 3 桿 蓋 的加工工藝過程分析 ............... 3 位基準(zhǔn)的選擇 ........................................ 4 工階段的劃分和加工順序的安排 .......................... 4 定合理的夾緊方法 .................................... 4 桿 蓋 主要面的加工方法 ................................. 4 桿 蓋 主要孔的加工方法 ................................. 4 桿蓋的銑開工序 ...................................... 5 設(shè)計(jì) ......................... 5 定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差 . 5 定加工余量 .......................................... 5 定工序尺寸及其公差 ................................... 6 項(xiàng)加工數(shù)據(jù)的計(jì)算 ..................... 6 桿的檢驗(yàn) ............................ 8 查主要表面的尺寸精度 ................................. 8 驗(yàn)主要表面的位置精度 ................................. 8 第二章 工裝設(shè)計(jì) ........................................... 9 削夾具設(shè)計(jì) .......................... 9 具的問題注意 ........................................ 9 具設(shè)計(jì) ............................................. 9 槽 夾具 設(shè)計(jì) ......................... 10 具的注意問題 ....................................... 10 具設(shè)計(jì) ............................................ 10 參考文獻(xiàn) : ........................................................ 12 第一章 連桿蓋的加工工藝 桿蓋的用途及其特點(diǎn) 連桿蓋主要和連桿組合成一體，作為組合機(jī)件來使用，連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一，它在柴油機(jī)中，把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿在工作中承受著急劇變化的動(dòng)載荷。連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。連桿體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。連桿蓋是其中一個(gè)重要的部分，為了減少磨損和便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦有鋼質(zhì)的底，底的內(nèi)表面澆有一層耐磨巴氏合金軸瓦金屬。連桿蓋的加工精度將直接影響柴油機(jī)的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要 因素。反映連桿精度的參數(shù)主要有 5 個(gè)：（ 1）連桿蓋的圓柱度，粗糙度；（ 2）兩個(gè)Φ 中心距尺寸精度；（ 3）平面臺(tái)的尺寸精度，粗糙度等 桿蓋的的材料及毛坯制造 連桿蓋在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強(qiáng)度。因此，連桿材料一般采用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼；如 45 鋼、 55 鋼、 4040。近年來也有采用球墨鑄鐵的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料損耗少，成本低。隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應(yīng)用，使粉末冶金件的密度和強(qiáng)度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個(gè)很有發(fā)展前途的制 造方法。 連桿蓋毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進(jìn)的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)，連桿多用模鍛制造毛坯。連桿模鍛形式有兩種，一種是體和蓋分開鍛造，另一種是將體和蓋鍛成 — 體。整體鍛造的毛坯，需要在以后的機(jī)械加工過程中將其切開，為保證切開后粗鏜孔余量的均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動(dòng)力大和金屬纖維被切斷等問題， 但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時(shí)少、模具少等優(yōu)點(diǎn)，故用得越來越多，成為連桿毛坯的一種主要形式。總之，毛坯的種類和制造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。 桿蓋的加工工藝過程 由上述技術(shù)條件的分析可知，連桿蓋的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，但是連桿蓋的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給連桿的機(jī)械加工帶來了很多困難，必須充分的重視。 (連桿蓋機(jī)械加工工藝過程見加工工藝卡片 ) 連桿蓋的主要加工表面為 Φ 81 頭孔和兩端面及長為 22重要的加工為Φ ，及 94有Φ 81 圓孔內(nèi)德槽。 連桿的機(jī)械加工路線是圍繞著主要表面的加工來安排的。連桿的加工路線按連桿的分合可分為三個(gè)階段：第一階段為連桿體和蓋切開之前的加工；第二階段為連桿體和蓋切開后的加工；第三階段為連桿體和蓋合裝后的加工。第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準(zhǔn)備精基準(zhǔn)（端面、小頭孔和大頭外側(cè)面）；第二階段主要是加工除精基準(zhǔn)以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工，為合裝做準(zhǔn)備的螺栓孔和結(jié)合面的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第三階段則主要是最終保證連桿各項(xiàng)技術(shù)要求的加工，包括連桿合裝后大頭孔的半精加 工和端面的精加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前后來分，合裝之前的工藝路線屬主要表面的粗加工階段，合裝之后的工藝路線則為主要表面的半精加工、精加工階段。 桿蓋的加工工藝過程分析 位基準(zhǔn)的選擇 在連桿蓋機(jī)械加工工藝過程中，首先以Φ 101 的外圓表面為粗基準(zhǔn)，加工前后端面，為后續(xù)加工提供基準(zhǔn)，這是由于端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，之后加工邊緣的上下平面，也為后續(xù)的工藝提供精基準(zhǔn)，這樣整工序加工過程中就主要以這樣兩個(gè)精基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，把基準(zhǔn)統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。 為了不斷改善基面的精 度，基面的加工與主要表面的加工要適當(dāng)配合：即在粗加孔時(shí)，粗銑端面，在精鏜孔前，精銑端面。 在第一道工序中，工件的各個(gè)表面都是毛坯表面，定位和夾緊的條件都較差，而加工余量和切削力都較大，如果再遇上工件本身的剛性差，則對加 工精度會(huì)有很大影響。因此，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對于整個(gè)工藝過程的加工精度常有深遠(yuǎn)的影響。在連桿蓋加工工藝路線中，在精加工主要表面前，先粗銑兩個(gè)端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此，粗銑就是關(guān)鍵工序。在粗銑中工件如何定位呢？一個(gè)方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，粗銑一 個(gè)端面后，翻身以銑好的面定位，銑另一個(gè)毛坯面。但是由于毛坯面不平整，連桿的剛性差，定位夾緊時(shí)工件可能變形，粗銑后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢復(fù)變形，影響后續(xù)工序的定位精度。另一方面是以連桿蓋的對稱面定位。這種定位方法使工件在夾緊時(shí)的變形較小，同時(shí)可以銑工件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度較好的平面。同時(shí)，由于是以對稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。 工階段的劃分和加工順序的安排 由于連桿蓋本身的剛性差，切削加工時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，易產(chǎn)生變形。因此，在安排工藝過程時(shí)，應(yīng) 把各主要表面的的粗，精加工工序分開。這樣，粗加工產(chǎn)生的變形就可以在半精加工中得到修；半精加工中產(chǎn)生的形變可以在精加工中得到修正，最終達(dá)到零件的技術(shù)要求。 工序安排上先加工定位基準(zhǔn)，如端面加工的銑，然后再加工孔，符合符合先面后孔的加工工序安裝原則。 連桿蓋工藝加工過程可分為以下幾個(gè)方面： 1）粗加工階段 粗加工階段也是連桿體和連桿蓋合之前的加工階段：基準(zhǔn)面的加工，包括輔助基準(zhǔn)面加工。 2）半精加工階段 半精加工階段也是連桿蓋進(jìn)一步加工階段，為精加工階段準(zhǔn)備。 3）精加工階段 精加工階段主要是最終保證連 桿蓋的尺寸精度，加工精度，形狀精度，以達(dá)到圖紙的要求。 定合理的夾緊方法 既然連桿蓋是一個(gè)剛性比較差的工件，就應(yīng)該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點(diǎn)的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形，以影響加工精度。在夾具體的設(shè)計(jì)中必須注意夾緊力通過工件直接作用在定位元件上，可避免工件產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。 桿主要面的加工方法 采用粗銑、精銑工序，并將精磨工序安排在精加工大、小頭孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度，這種方法的生產(chǎn)率較高。以保證精度要求。 桿蓋主要孔的加工方法 連桿蓋孔的加工是連桿機(jī)械加工的重要工序，它的加工精度對連桿質(zhì)量有較大的影響。 大頭孔經(jīng)過擴(kuò)、粗鏜、精鏜、金剛鏜和珩磨達(dá)到 公差等級(jí)。表面粗糙度 m，大頭孔的加工方法是在銑開工序后，將連桿與連桿體組合在一起，然后進(jìn)行精鏜大頭孔的工序。這樣，在銑開以后可能產(chǎn)生的變形，可以在最后精鏜工序中得到修正，以保證孔的形狀精度。 桿蓋的銑削工序 剖分面（亦稱結(jié)合面）的尺寸精度和位置精度由夾具本身的制造精度及對刀精度來保證。為了保證銑開后的剖分面的平面度不超過規(guī)定的公 差 并且剖分面與大頭孔端面保證一定的垂直度，除夾具本身要保證精度外，鋸片的安裝精度的影響也很大。如果鋸片的端面圓跳動(dòng)不超過 銑開的剖分面能達(dá)到圖紙的要求，否則可能超差。但剖分面本身的平面度、粗糙度對連桿蓋、連桿體裝配后的結(jié)合強(qiáng)度有較大的影響。 具使用及設(shè)計(jì) 應(yīng)具備適應(yīng)“一面一孔一凸臺(tái)”的統(tǒng)一精基準(zhǔn)。注意定位夾具過程中的過約束，欠約束等影響加工的原因。 定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差 定加工余量 用查表法確定機(jī)械加工余量： （根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》第一卷 表 25 表 26 表 27） （ 1）、平面加工的工序余量（ 單面加工方法 單面余量 經(jīng)濟(jì)精度 工序尺寸 表面粗糙度 毛坯 3 銑 ) ) 銑 ) 43( ) 連桿兩端面總的加工余量為： A 總 = 21 ???ni =（ A 粗銑 +A 精銑 +A 粗磨 +A 精磨 ） ? 2 =（ ? 2 = 2）、連桿蓋鑄造出來的總的厚度為 H=43+定工序尺寸及其公差 （根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》 表 2— 29 表 2— 34） 1）、大頭孔各工序尺寸及其公差（鍛造出來的大頭孔為 ? 81 工序名稱 工序基本余量 工序經(jīng)濟(jì) 精度 工序尺寸 極限尺寸 表面粗糙度 精鏜 (8 ( 鏜 2 )(12 ( 孔 5 1(? 項(xiàng)加工數(shù)據(jù)的計(jì)算 1 、銑大頭兩側(cè)面 選用銑床 據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》表 77(88)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑 D = 20 切削速度 V = m/s 銑刀齒數(shù) Z = 3 切削深度 2.5 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/? D = 611 r/據(jù)表 74 按機(jī)床選取 n=750 r/實(shí)際切削速度 V = ? 1000× 60） = m/s 2 、銑開連桿體和蓋 選用銑床 據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》表 79(90)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑 D = 63 切削速度 V = m/s 切削寬度 3 銑刀齒數(shù) Z = 24 切削深度 2 mm/r d = 40 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/? D = 103 r/據(jù)表 74 按機(jī)床選取 n=750 r/實(shí)際切削速度 V = ? 1000× 60） = m/s 3 銑 15 槽 選用銑床 據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》表 90 選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑 D = 63 切削速度 V = m/s 銑刀齒數(shù) Z = 24 切削深度 2 切削寬度 0.5 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/? D = 94 r/據(jù)表 74 按機(jī)床選取 n=100 r/實(shí)際切削速度 V = ? 1000× 60） = m/s 4、磨連桿蓋結(jié)合面 選用磨床 據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》表 170 選取數(shù)據(jù) 砂輪直徑 D = 40 切削速度 V = m/s 切削深度 0.1 給量 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/? D = 157 r/據(jù)表 48 按機(jī)床選取 n = 100 r/實(shí)際切削速度 V = ? 1000× 60） = m/s 5 鉆 鉸 ? 選用鉆床 a)鉆 鉸 螺栓孔 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》表 38（ 41）選取數(shù)據(jù) 切削速度 V = m/s 切削深度 5 給量 f = mm/r 鉆頭直徑 D = 11.8 主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/? D = 1910 r/據(jù)表 30 按機(jī)床選取 n = 910 r/實(shí)際切削速度 V = ? 1000× 60） = m/s b）鉸螺栓孔 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》表 81選取數(shù)據(jù) 鉸刀直徑 D = 12 切削速度 V = m/s 切削深度 進(jìn)給量 f = 0.2 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/? D = 140 r/據(jù)表 31 按機(jī)床選取 n = 200 r/實(shí)際切削速度 V =? 1000× 60） = m/s (3) 從連桿蓋上方給螺栓孔口倒角 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》表 67 選取數(shù)據(jù) 切削速度 V = 0.2 m/s 切削深度 3 進(jìn)給量 f = mm/r Z = 8 根據(jù)表 30 按機(jī)床選取 n = 750 r/、粗鏜大頭孔 選用鏜床 據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》表 66 選取數(shù)據(jù) 鏜 刀直徑 D = 80.6 切削速度 V = m/s 進(jìn)給量 f = mm/r 切削深度 3.0 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 000v/? D = 47 r/據(jù)表 41 按機(jī)床選取 n = 800 r/實(shí)際切削速度 V = ? 1000× 60） = m/s 7 、大頭孔兩端倒角 選用機(jī)床 據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》表 67 選取數(shù)據(jù) 切削速度 V = 0.2 m/s 切削深度 3 給量 f = mm/r Z = 8 根據(jù)表 30 按機(jī)床選取 n = 750 r/、精磨大頭兩平面（先標(biāo)記朝上） 選用磨床 據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》表 170 選取數(shù)據(jù) 切削速度 V = m/s 切削深度 進(jìn)給量 f = mm/r 13 、精鏜大頭孔 選用鏜 床 據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》表 66 選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑 D = 65.4 切削速度 V = m/s 進(jìn)給量 f = 0.2 mm/r 切削深度 1 據(jù)表 39 按機(jī)床選取 n = 1000 r/桿蓋的檢驗(yàn) 連桿在蓋機(jī)械加工中要進(jìn)行中間檢驗(yàn)，加工完畢后要進(jìn)行最終檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目按圖紙上的技術(shù)要求進(jìn)行。 查主要表面的尺寸精度 用量缸表，在大頭孔內(nèi)分三個(gè)斷面測量其內(nèi)徑，每個(gè)斷面測量兩個(gè)方向，三個(gè)斷面測量的最大值與最小值之差的一半即圓柱度。 驗(yàn) 主要表面的位置精度 孔軸心線在兩個(gè)互相平行垂直的方向的平行度用專用量具進(jìn)行檢測。 第二章 工裝設(shè)計(jì) 削分面夾具設(shè)計(jì) 由連桿工作圖可知，工件材料為 產(chǎn)量 20 萬件。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，需設(shè)計(jì)一套銑剖分面夾具，刀具為硬質(zhì)合金端銑刀。 具的問題注意 本夾具主要作來銑剖分面，剖分面與孔軸心線有尺寸精度要求，剖分面與 ?有垂直度要求和剖分面的平面度要求。由于本工序是粗加工，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 具設(shè)計(jì) 1) 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，在銑剖分面之前，連桿的兩個(gè)端面及孔都已加工，且表面粗糙要求較高。為了使定位誤差為零，按基準(zhǔn)重合原則連桿上蓋以基面（無標(biāo)記面）、凸臺(tái)面及側(cè)面定位。 2) 夾緊方案 由于零件小，所以采用壓板壓緊機(jī)構(gòu)，裝卸工件方便、迅速。 3) 夾具體設(shè)計(jì) 夾具體的作用是將定位、夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機(jī)床上，加工時(shí)，能承受一部分切削力。 夾具體為鑄造件，安裝穩(wěn)定，剛度好，但制造周期較長。 4) 切削力及夾緊力的計(jì)算 切削力的計(jì)算：，由《組合機(jī)床》（表 7： P= 緊力的計(jì)算：由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》（表 1： 用扳手的六角螺母的夾緊力： M=12P=L=140用力：F=70N，夾緊力： 380N 由于夾緊力大于切削力，即本夾具可安全使用。 5) 定位誤差分析 ① 雖屬“基準(zhǔn)重合”，無基準(zhǔn)不重合誤差，但由于定位面與定位元件存在間隙造成基準(zhǔn)位置誤差即為定位誤差，其值為Δ D+δ d+Δ = 剖分面的定位誤差 δ D――工件孔的直徑公差 δ d――定位銷的直徑公差 Δ 孔和銷的最小保證間隙 槽夾具設(shè)計(jì) 本夾具主要用于銑寬度為 8 的槽。 連桿蓋材料為 產(chǎn)量為 20 萬件，根據(jù)指導(dǎo)老師的要求，需設(shè)計(jì)一套銑寬度為 8 的槽，為了提高生效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 夾緊方案： 夾具體為鑄造件，安裝穩(wěn)定，剛度好，但制造周期較長。 4) 銑削力及夾緊力的計(jì)算 由于本工序主要是銑槽，所以只對夾具的定位穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，及夾緊力和銑削力的計(jì)算。 擴(kuò)孔時(shí)的切削力計(jì)算： 銑槽時(shí)的切削力為： ? ???? 緊力的計(jì)算： 根據(jù)（《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》 4/200 ? 4/ ??? =90526 N 在計(jì)算切削力時(shí)，必須考慮安全系數(shù)。 安全系數(shù) 4321 式中： 1K — 基本安全系數(shù)；取 K — 加工性質(zhì)系數(shù)；取 K— 刀具鈍化系數(shù)；取 4K— 斷續(xù)切削系數(shù)；取 ' 1 3 9 ???? N 銑削力 'F 小于夾緊力0Q，所以該夾緊裝置可靠。 5) 定位誤差分析 由于基準(zhǔn)重合，無基準(zhǔn)不重合誤差，但是由于定位面與定位件存在間隙，造成的基準(zhǔn)位置誤差即為定位誤差，其值為： Δ D+δ d+Δ = 剖分面的定位誤差 δ D――工件孔的直徑公差 δ d――定位銷的直徑公差 Δ 孔和銷的最小保證間隙 此項(xiàng)中心距加工允差為 此工件在加工過程中能夠保證加工精度要求。 參考文獻(xiàn) : [1] 機(jī)械制造工藝學(xué) . 鄭本修主編 機(jī)械工業(yè)出版社， [2] 先進(jìn)制造技術(shù) 王隆太主編 機(jī)械工業(yè)出版社 [3] 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊 李益民主編 機(jī)械工業(yè)出版社 [4] 機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)基礎(chǔ) 呂明主編 武漢理工大學(xué)出版社 ``