09某柴油發(fā)動機連桿工藝與工裝設計

09某柴油發(fā)動機連桿工藝與工裝設計,09,柴油發(fā)動機,連桿,工藝,工裝,設計 目錄 第一章 連桿的結構特點及技術條件分析………………………………………1 1.1連桿的結構特點………………………………………………………… 1 1.2連桿的技術要求………………………………………………………… 1 第二章 連桿的材料和毛坯………………………………………………………2 2.1毛坯材料選擇…………………………………………………………… 3 2.2毛坯加工方法選擇………………………………………………………3 第三章 機械加工工藝過程分析…………………………………………………5 3.1工藝過程的安排…………………………………………………………5 3.2定為基準的選擇………………………………………………………… 5 3.3毛坯余量的選擇………………………………………………………… 6 3.4 初擬加工工藝路線……………………………………………………… 6 第四章 加工設備及刀、夾、量具的選擇 …………………………………… 8 第五章 工序設計計算………………………………………………………… 10 5.1 小頭孔工序尺寸的計算……………………………………………… 10 5.2 大小頭兩端面的加工………………………………………………… 12 5.3 鉆鉸連桿蓋上螺栓孔并倒角………………………………………… 13 5.4 大頭孔定位誤差分析及工余尺寸計算…………………………………16 5.5 銑對口臺階面………………………………………………………… 18 5.6 銑槽………………………………………………………………………19 第六章 夾具設計……………………………………………………………… 20 6.1 粗銑大小兩端面的設計……………………………………………… 20 6.2 鉆擴鉸小頭孔夾具設計……………………………………………… 20 結論………………………………………………………………………………22 致謝………………………………………………………………………………23 參考文獻…………………………………………………………………………24 摘 要 連桿是柴油發(fā)動機主要傳力部件之一.不同發(fā)動機連桿基本一樣，主要是尺寸和局部是不同的。本次設計的題目是《某柴油發(fā)動機連桿工藝及工裝設計》，在這次設計中主要設計了連桿的工藝規(guī)程、工序卡、每道工序的工裝選擇、粗銑連桿連桿兩端面和鉆擴鉸小頭孔的夾具。設計時綜合運用了機械制造工藝中學的知識，是對我們三年來所學知識的綜合考驗，通過設計既讓我們復習了所學知識，又讓我們對連桿有了深入的認識，更重要的是培養(yǎng)了我們查閱資料、綜合分析、比較優(yōu)化、邏輯思維團結協作等能力。 關鍵詞： 發(fā)動機 連桿 工藝規(guī)程 工序卡 工裝 夾具 前 言 畢業(yè)設計是我們每個畢業(yè)生離開高校之前的一個必修課題，它對我們既是一個挑戰(zhàn)也是一個機遇，是立足于三年所學知識的基礎上對其進行的綜合運用，是對畢業(yè)大學生能力的一種綜合體現，也是一個極重要的實踐教學環(huán)節(jié)。也是工科院校機械類專業(yè)學生的一次比較全面的機械設計訓練。它要求我們對三年來所學的知識進行有機的結合，設計的過程是理論和相結合的具體表現。通過實際訓練使所學理論知識得以鞏固和提高，培養(yǎng)獨立設計能力。 在此之前，我們所學的知識比較零散，在大腦里沒有理順，綜合運用知識的能力比較差，在這次畢業(yè)設計中，通過教材的復習和資料的查閱，使我們加深了對理論知識的深刻理解和熟練操作的掌握，初步鍛煉了自己獨立解決問題的能力，而且我們在這個過程中也學到了不少的知識，特別是在圖書館查閱各種資料的過程中，掌握了許多課堂學不了的知識。 連桿是柴油機主要的零件之一.有連桿蓋,連桿體,螺栓,螺母等零件組成.其小頭徑活塞銷與活塞連接，大頭與曲軸連桿軸徑連接，氣缸燃燒室中受壓縮的油氣混和氣體經點火燃燒后急劇膨脹，以很大的壓力向活塞頂開，連桿則將活塞所受的力傳給曲軸，推動曲軸傳動。 發(fā)動機在工作過程中，連桿體要求承受膨脹氣體交變的壓力和慣性力作用。連桿除有足夠的強度和剛度外，還應盡量減小連桿自身的重量，以減小慣性力。連桿身的橫截面最好采用工字形，但考慮到連桿所要求的材料為QT450-10,鑄造成型,故截面為平板形。 作為柴油機重要的機件之一。連桿的尺寸參數在很大程度上不僅影響著發(fā)動機的整體尺寸和重量，而且也在很大程度上影響著發(fā)動機的可靠性與壽命。設計連桿時必須正確選擇連桿的尺寸參數，結構型式、材料與工藝，以求獲得經濟合理的效果。在結構設計和加工工藝正確合理的條件下，主要是材料強度決定著連桿的體積，重量和壽命。作為連桿的材料，除了具有優(yōu)良的機械性能以外，還要求有高度的耐磨性，耐疲勞性和沖擊韌性。同時也要使連桿的加工容易和造價低廉。 最后我們十分感謝在設計中給予我們大力指導的陳老師和圖書館老師的熱忱幫助，由于我們的經驗不足在設計中難免有一定的不足和失誤之處。望老師給予指正，以便以后進一步提高。 由于水平有限和時間倉促，設計有誤漏及不妥之處敬請老師批評指正。 第一章 連桿的結構特點及技術條件分析 1.1連桿的結構特點 連桿是柴油機主要的零件之一.有連桿蓋,連桿體,螺栓,螺母等零件組成.其小頭徑活塞銷與活塞連接，大頭與曲軸連桿軸徑連接，氣缸燃燒室中受壓縮的油氣混和氣體經點火燃燒后急劇膨脹，以很大的壓力向活塞頂開，連桿則將活塞所受的力傳給曲軸，推動曲軸傳動。 發(fā)動機在工作過程中，連桿體要求承受膨脹氣體交變的壓力和慣性力作用。連桿除有足夠的強度和剛度外，還應盡量減小連桿自身的重量，以減小慣性力。連桿身的橫截面最好采用工字形，但考慮到連桿所要求的材料為QT450-10,鑄造成型,故截面為平板形。 1.2 連桿的技術要求 作為柴油機重要的機件之一。連桿的尺寸參數在很大程度上不僅影響著發(fā)動機的整體尺寸和重量，而且也在很大程度上影響著發(fā)動機的可靠性與壽命。設計連桿時必須正確選擇連桿的尺寸參數，結構型式、材料與工藝，以求獲得經濟合理的效果。在結構設計和加工工藝正確合理的條件下，主要是材料強度決定著連桿的體積，重量和壽命。作為連桿的材料，除了具有優(yōu)良的機械性能以外，還要求有高度的耐磨性，耐疲勞性和沖擊韌性。同時也要使連桿的加工容易和造價低廉。 為減小磨損和便于維修，在連桿小頭孔中壓入襯套，大頭孔內襯套具有鋼質基體的耐磨巴氏合金軸瓦。 為了保證發(fā)動機運轉平穩(wěn)均衡，同一發(fā)動機中連桿質量不能相差太大，因此在加工完以后應稱重分組。 連桿大小頭兩端面對稱分布在連桿中截面的兩側，考慮到裝夾、安放、搬運等要求，連桿大小頭端厚度應相等。 連桿小頭開有15mm的槽和1.1mm的溝槽，大頭開有鎖瓦槽，便于油液潤滑。 連桿上需要機械加工的主要表面有大小頭孔、連桿蓋與連桿體接合面、兩端面。連桿總成的技術要求如下： （1）為了保證連桿大小頭孔運動副之間有良好的配合，大小頭孔表面粗糙度Ra值為1.6兩孔的圓柱度也應該有較高的技術要求。 （2）連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度過大，將加劇連桿大頭面與曲軸連桿軸徑磨損，因此應該有一定的要求。 （3）大小頭孔中心距的變化將會使氣缸的壓縮比發(fā)生變化，從而影響發(fā)動機的效率。因此中心距應有較高公差等級要求取IT9級，大小頭孔中心現在兩個相互垂直方向上的平行度誤差會使活塞在氣缸中傾斜，致使氣缸壁磨損不均勻，縮短發(fā)動機壽命，同時也使曲軸的連桿軸徑磨損加劇，因此對其平行度提出了要求，取0.01mm. （4）連桿大小頭兩端面厚度的基本尺寸要相同，便于定位、安裝、加工，但技術要求不同。大頭兩端面表面粗糙度為3.2，小頭兩端面表面粗糙度為1.6，這是因為連桿大頭兩端面與曲軸連桿軸徑兩軸肩面間有配合要求，而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內擋之間沒有配合要求。 （5）為了保證發(fā)動機運轉平穩(wěn)，對連桿小頭質量差和大頭質量差提出了要求。 （6）為了保證連桿體與于連桿蓋接觸面間有良好配合要求，在連桿體連桿蓋上都開了相互配合的臺階槽，而且接觸面有較高的技術要求，表面粗糙度為1.6，同時連桿體連桿蓋上的螺栓孔也有較高的技術要求，螺栓孔取公差等級IT9級和表面粗糙度Ra<6.3，兩螺栓孔在相互垂直方向上也有平行度要求。 （7）小頭孔長度15的槽在發(fā)動機工作過程中要與活塞接觸，因而要有較高表面粗糙度要求和對稱度要求，Ra<1.6，對稱度要求0.2mm，以減小連桿蓋和活塞銷得磨損。 第二章 連桿的材料和毛坯 2.1連桿的材料選擇 連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，因此連桿材料一般都用高強度的碳鋼或合金鋼，如45鋼、65鋼、40Gr、40MnB，近年來也有采用球墨鑄鐵和粉末壓金材料的，本次設計采用QT450-10。球墨鑄鐵的靜載荷和機械性能及耐磨性、吸振性等優(yōu)于碳鋼，而其動載荷機械性能則接近于鋼，具有良好的綜合機械性能。 2.2毛坯加工方法選擇 連桿10000件/年，采用大批量生產，材料QT450-10，故采用機械砂型鑄造，精度等級IT9。鑄造分型面沿大小孔中心線并垂直端面。 鑄造時將連桿體，連干蓋整體鑄造，在以后的機械加工中切開，為了保證切開孔機械加工余量均勻，一般將連桿大頭孔鑄成橢圓形，相對分體鑄造而言，整體鑄造具有材料損耗少，所用工時少，模腔少，對工人技術水平要求低等優(yōu)點。缺點是機械加工中要增加一到切斷工序，增加了一臺設備以及金屬纖維被切斷等問題。 毛坯在鑄造車間鑄出以后要經過人工實效處理，以減少毛坯的內應力。此外，為提高毛皮的精度還需要毛坯外觀缺陷的檢查內部探傷毛坯尺寸檢查等工序。最后獲得合格毛坯。合格毛坯要求沒有裂縫碰傷結巴腐蝕毛孔疏松和氧化皮。在加工表面上允許有修整后的分模面痕跡和深度不大于0.5 mm的局部缺陷。 參考文獻《工藝手冊》表3.1-24,砂型機器造型的尺寸公差等級CT為8-10級.參考文獻《工藝手冊》表3.1-27機器造型金屬模型鑄鐵件機械加工余量選擇為6～8級,但是為了減少鑄件加工的難度及機械加工中的某些工藝的要求,可在某些局部范圍內選用不同登等級的加工余量. 毛坯公差等級8－10，取9級。 如圖為毛坯簡圖，技術要求如下： 1鑄件經人工實效處理。 2鑄件不允許有夾渣、毛刺、氣孔、疏松等缺陷。 3桿體彎曲部不大于1mm。 4錯差?？v橫向錯差均不大于1mm。 5起模斜度7。 6材料QT450-10。 第三章 機械加工工藝過程分析 3.1 工藝過程的安排： 連桿加工中兩個主要的因素影響加工精度 （1） 連桿本身的鋼度比較差，在外力（切削力、夾緊力）作用下容易變形。 （2） 連桿是鑄造件，孔的加工余量較大，切削時會產生較大的殘余應力，并引起內應力的重新分布。因此在安排工藝過程中，就需要把各主要加工表面的粗精加工工序分開。這樣，粗加工產生的變形就可以在半精加工中得到修整，半精加工產生的變形可在精加工中得到修整，最后得到零件技術要求。 確定連桿的工藝過程時應注意以下幾點： （1）應符合基準統(tǒng)一的原則，盡量避免基準的更換，以減小定位誤差。 （2）工件夾緊點應選在工件剛性較好的部位，盡可能減小工件的變形。 （3）要求較高的表面可按粗加工，半精加工，精加工等階段來進行，在粗精加之間安排其他表面的加工，以消除應力。 各主要表面工序安排如下： （1） 兩端面：粗銑－粗磨－半精磨 （2） 大頭孔：粗鏜－半精鏜－精鏜 （3） 小頭孔：鉆擴鉸 （4） 螺栓孔：鉆孔－鉸孔－攻絲 （5） 臺階面：銑斷－精銑臺階面 一些次要加工表面的加工，可視需要安排工藝過程的中間或后邊。 3.2 定為基準的選擇 定位基準的選擇影響到連桿個工序加工的精度，在各工序中要盡量做到基準統(tǒng)一，基準重合。在加工過程中大部分工序都采用統(tǒng)一的定位基準：一個端面、小頭孔及工藝凸臺，這樣容易保證連桿的加工精度，而且端面面積大，定位比較平穩(wěn)。其中端面、小頭孔作為定位基準，也符合基準重合的原則。本次零件設計沒有小凸臺。 連桿大小頭端面對稱分布在桿身的兩側，有時大小頭端面厚度不等，所以大小頭端面補在同一個平面上，用這樣不等高面做定位基準，必然產生定位誤差，因而零件設計時大小頭兩端面厚度相等。端面方向粗基準選擇有兩種方案：一是選中間不加工的毛面，可保證對稱，有利于夾緊。二是選要加工的端面，可保證余量均勻。 3.3 毛坯余量的選擇 根據各表面加工要求和各種加工方法所能得到的經濟精度，確定毛坯的機械加工余量。查《機械加工工藝設計手冊》表2－70鑄件加工余量（HBO－7－67）毛坯公差等級8－10，取9級。 毛坯主要尺寸及公差（mm） 主要表面 零件尺寸 加工余量 毛坯尺寸 公差 CT 厚度43 43 4 47 2 9 長度145.5 145.5 6.5 152 2.5 9 孔81 81 4 77 2.2 9 孔20 20 20 16 1.8 9 3.4 初擬加工工藝路線 根據先面后孔的原則，先加工端面，并以其中一個端面作為基準，鉆擴拉孔加工其他表面。 初擬加工工藝路線如下： 工序號 名稱 工序內容 鑄造 鑄造成形經時效處理。 05 粗銑 專用夾具粗銑大小頭兩端面，銑完一面銑另一面。 10 半精磨 磁力吸盤上磨完一面后，翻身磨另一面保證尺寸43.4 mm 15 鉆擴鉸小頭孔 以非標記面定位，專用夾具鉆擴鉸小頭孔保證尺寸 mm 20 兩端孔口倒角 在專用夾具上， mm兩端孔口倒0.5倒角。 25 锪2-平面 以小頭孔以和一個端面定位，專用夾具上锪2-平面。 30 鉆鉸2-M12螺紋底孔 以小頭孔以和一個端面定位，在專用鉆床夾具上鉆鉸2-M12螺紋底孔。 35 打成套標號 避免連桿后續(xù)工序中連桿體連桿蓋誤配。 40 銑斷 銑斷連桿保證連桿體上尺寸28.5 mm，連桿蓋上尺寸24.5 mm。 45 磨剖分面 保證連桿體上尺寸28 mm，連桿蓋上尺寸24 mm。 50 精銑連桿體臺階面 以2-平面為定位面，夾緊兩個端面精銑。保證尺 mm。 55 精銑連桿蓋臺階面 以小頭孔和非標記面定位，夾緊另一端面和螺孔外圓。保證尺寸mm。 60 去毛刺 去臺階面毛刺。 65 攻2-M12螺紋 在專用鉆床上攻2-M12螺紋。 70 擴2- 以2-平面為定位面，夾緊兩個端面用專用夾具擴孔。 75 清洗裝配 煤油清洗。用螺釘裝配。 80 精磨兩端面 磁力吸盤上磨完一面后，翻身磨另一面保證尺寸43 mm 85 粗鏜大頭孔 專用鏜夾具粗鏜大孔保證尺寸 mm。 90 兩端孔口倒角 專用夾具上兩端孔口倒角。 95 半精鏜大頭孔 專用鏜夾具半精鏜大孔保證尺寸 mm。 100 金鋼鏜大頭孔 專用鏜夾具精鏜大孔保證尺寸 mm。 105 銑15槽 以一面兩孔定位銑槽保證尺寸15 mm。 110 拆開連桿體連桿蓋 用螺母扳手機拆開連桿體連桿蓋。 115 車槽（2處） 車小頭孔內槽保證尺寸 mm。 120 銑鎖瓦槽 專用銑夾具銑鎖瓦槽保證尺寸要求。 125 終檢 1.檢查各加工部位形位公差要求。 2.外觀檢驗。 130 清洗稱重入庫 1用煤油清洗。 2用壓縮空氣吹凈。 3稱重并分組。 第四章 加工設備及刀、夾、量具的選擇 該產品的生產類型為大批量生產，加工設備以通用機床為主，輔以少量的專用機床。其生產方式為通用機床加專用刀具，輔以少量專用機床的流水生產線。工件在各機床上的裝卸以及不同工序之間工件的傳遞，各工序間應該根據具體情況而定。 （1）粗銑兩端面。 考慮到工件的定位夾緊及夾具結構設計等問題，采用X52K立式銑床，（參考文獻《機械加工工藝手冊》表3.1-73），機床功率取=7.5KW，采用專用夾具。選用直徑為150mm的盤類銑刀和A型游標卡尺。 （2）半精磨兩端面。 考慮到加工生產效率及工件精度和安裝方便，選用M7350A型圓臺平面磨床，磨床功率=8.595KW，粗糙度可達，用磁力吸盤吸緊工件，選直徑為150mm的代號為B的坯形砂輪和A型游標卡尺。 （3）精磨兩端面。 選用M7350A型圓臺平面磨床，磨床功率=8.595KW，粗糙度可達，用磁力吸盤吸緊工件，選直徑為150mm的代號為B的棕剛玉坯形砂輪，磨料粒度為80，組織號為5。A型游標卡尺。 （4）锪2-平面. 直徑為22mm的,帶可換柱的錐柄平底锪鉆，導柱直徑為13mm。（參考文獻《機械加工工藝手冊》表4.3-38）。 （5）鉆鉸攻2-M12-6H的螺栓孔。 最大鉆孔直徑為10mm，鉸孔直徑為10.2mm，參考《工藝手冊》表3.1-30，采用立式鉆床Z5061，鉆10mm孔時采用錐柄階梯麻花鉆，鉸10.2mm孔采用專用刀具。參考《工藝手冊》表4.6-3，攻絲采用機用絲錐及絲錐夾頭，采用專用夾具。10mm，10.2mm孔徑用游標卡尺來測量，2-M12-6H螺紋用螺紋塞規(guī)來檢驗。 （6）鉆擴鉸小頭孔。 加工的最大鉆孔直徑為18mm，擴鉸孔直徑為 mm，參考《工藝手冊》表3.1-30，采用立式鉆床Z5163，該鉆床的最大進給抗力為30000N，最大扭轉力矩為800N.m, 參考《工藝手冊》表4.6-3,鉆18mm孔時采用錐柄麻花鉆，擴鉸mm孔采用專用刀具。夾具采用專用夾具。選用A型游標卡尺和塞規(guī)來檢驗孔徑。 （7）切斷連桿蓋連桿體。 選用《機械制造工藝簡明手冊》表4.2-36，選用雙面切斷機床X53T，夾具采用專用銑斷夾具，選直齒三面刃銑刀和A型游標卡尺。 （8）大小頭孔81mm。 根據大頭孔加工技術要求和精度要求，粗鏜采用臥式雙面組合鏜床T68，參考文獻《工藝手冊》表3.2-44，選擇功率為1.5KW的鏜銷頭，選擇鏜通孔的鏜刀，專用夾具和A型游標卡尺。 半粗鏜時仍采用臥式雙面組合鏜床T68，選擇功率為1.5KW的鏜銷頭1TA20M，選擇半精鏜刀和專用夾具。 精鏜時采用金剛鏜床，參考文獻《簡明手冊》表4.2-28金剛鏜床的主要技術參數，選T740K型的，主軸頭型號為2號，夾具為專用夾具。通過定位誤差分析，要保證大小兩孔的軸心線平行度要求，小頭孔定位采用可漲心軸定位?？讖綑z驗用A型游標卡尺和塞規(guī)。 （9）銑15mm槽 ,銑槽. 銑15槽，根據槽的位置及導軌運動方向，槽形位工差要求。參考文獻《工藝手冊》表10-33臥式銑床，選X52，刀具采用定尺寸的三面刃銑刀，槽內兩個端面管于連桿縱向中心線對稱度要求有夾具和刀具共同來保證。A型游標卡尺。 銑鎖瓦槽，選用臥式銑床X62，專用夾具和定尺寸的切口銑刀。 （10）精磨對口面，銑對口臺階面。 精磨對口面，選用M7350A型圓臺平面磨床，磨床功率=8.595KW，代號為B的坯形砂輪。專用夾具和A型游標卡尺。 銑對口臺階面，參考文獻《工藝手冊》表10-33選X62型臥式銑床。表11-45選齒形槽銑刀，專用夾具和分度值為0.02mm的A型游標卡尺。 第五章 工序設計計算 5．1 小頭孔工序尺寸的計算 5.1.1 工序余量的計算 零件小頭孔尺寸較小，采用大批量生產時在毛坯上鑄造成實體，在前面工序中加工完成，可作為后面工序的定位基準。 孔直徑方向加工余量參考《金屬機械加工工藝人員手冊》表8－16基孔制7級精度的加工鉸孔余量。 =0.2㎜ Z擴=1.8㎜ Z鉆=20-1.8-0.2=18㎜ 各工步余量和工序尺寸如下：（㎜） 加工表面 加工方法 公差等級CT 工序尺寸 余量（雙邊） 鉸 H7 0.2 擴 H10 1.8 鉆 ―― 18 18 5.1.2 機床功率的校核 取鉆孔的進給量f=0.04㎜/r 參考文獻《工藝手冊》表10.4-9鉆擴鉸孔時切削速度的計算公式 v=min 式中=6.1 m=0.2 m/min 由此計算出轉速為N==239.7r/min 按機床實際轉速取n=272 r/min,則實際切削速度為 m/min=15.37 m/min 參考文獻得 分別求出鉆孔的 M =9.81 M=9.81 它們均小于機床的最大進給力30000N和機床最大扭轉力矩800N/m，故鉆床強度足夠。 參考文獻，擴孔的切削速度為 f=0.4㎜ = m/min=7.685 m/min 由此算出轉速 按機床實際轉速取 n=160r/min 參考文獻鉸孔的進給量 f=0.3mm/r 鉸孔的切削速度為 v=0.3m/s=18m/min 由此求出轉速 按機床實際轉速取 n=272r/min 則實際切削速度為: 5.1.3 時間定額的計算 鉆擴鉸小頭孔時間定額的計算 （1）機動時間 參考文獻工藝手冊2.5－7得鉆孔的計算公式鉆盲孔時 鉆孔時 參考文獻擴孔時 將以前所求數值及所選f n代入公式得 參考文獻鉸孔時 總機動時間就是基本時間 =0.505+0.797+0.632=1.934 ㎜ （2）參考鉆螺栓輔助時間取 （3）作業(yè)時間=+=1.934+2=3.934min （4）布置工作地時間=3%=0.118 min 休息和生理需要時間== 0.118 min 準備和終結時間 /n=0.00762 min （5）單件時間=+/n=4.17+0.00762=4.178 min （6）但單件計算時間=+++=1.934+0.118+0.118=4.17 min 5．2 大小頭兩端面的加工 5.2.1 工序余量的計算 查《典型零件機械加工生產實例》表4－31銑平面加工余量，根據零件厚度和平面長度取1.5 ㎜。查表4－32磨平面加工余量，半精磨取0.3㎜。精磨取0.2㎜，此處所指余量都是單邊余量。查表4－33銑及磨平面時厚度偏差取粗銑時-0.25~-0.39，半精磨時-0.16~0，精磨時-0.039~-0.062。很明顯每次加工余量足夠，故不用求解尺寸鏈。 各工序加工余量及公差如表： 加工方法 加工余量 等級 偏差 粗銑 1.5 12 - 0.25~-0.39 半精磨 0.3 11 -0.16~0 精磨 0.2 9 -0.039~-0.062 5.2.2機床功率的校核 查《工藝手冊》表9－68銑刀的進量取每齒進給量 。 參考文獻取粗銑主軸轉速為150r/min,銑刀直徑150mm,粗加工切削速度為: 校核機床功率: 參考文獻《工藝手冊》表2.4－96得切削功率為 取 代入公式得： 機床功率為7.5kw,若取效率為0.85，則故機床效率足夠。 5．3 鉆鉸連桿蓋上螺栓孔并倒角 5.3.1 工序余量的計算 參考《典型零件機械加工生產實例》表4－21內孔加工余量及偏差，取精鉸孔直徑方向上余量0.4mm,粗鉸直徑方向上余量0.16mm，則鉆孔余量為 mm. 各工步機械加工余量和公差如下 加工表面 加工方法 余量（雙邊） 公差等級 工序尺寸 鉆 10 ―― 10 粗鉸 0.16 ―― 10.16 精鉸 0.04 H6 10.2 5.3.2 機床功率的校核 參考文獻表10－1臺式鉆床型號及技術參數，選Z5163A,.取孔的進給量f=0.4mm/r，取鉸孔進給量為f=0.3mm/r. 參考文獻《工藝手冊》表10.4-9鉆擴鉸孔時切削速度的計算公式 式中=6.1 m=0.2 m/min 由此算出轉速為 n= 按機床實際轉速取n=320r/min. 由n=320r/min，求實際切削速度為: 參考文獻得 分別求出鉆孔時M 的如下 =9.81 M=9.81 它們均小于機床的最大進給抗力30000N和機床的最大扭轉力800N·m,故鉆床強度足夠。 鉸孔時的切削速度V=0.3m/s=18mm/min, 由此求出轉速 按機床實際轉速取n=560r/min，則實際鉆削速度為 5.3.1時間定額的計算 鉸孔時間定額的計算 （1）機動時間 參考文獻工藝手冊2.5－7得鉆孔的計算公式 鉆盲孔時 鉆2-孔時 參考文獻擴鉸孔的計算公式 擴盲孔或鉸盲孔時 鉸孔 總機動時間就是基本時間 =0.350+0.350+0.298=0.998 min （2）輔助時間 參考文獻《工藝設計手冊》鉆床的輔助時間 操作內容 每次需用時間 鉆 粗鉸 精鉸 操作次數 時間 操作次數 時間 操作次數 時間 主軸變換 0.02 1 0.02 1 0.02 1 0.02 變換進給量 0.025 1 0.025 1 裝卸刀具 0.06 1 0.06 2 0.12 2 0.12 裝卸鉆模板 0.06 1 0.06 1 開關冷卻液 0.02 1 0.02 2 0.02 1 0.02 塞規(guī)測量 0.25 1 2 0.5 2 0.5 開停車 0.015 主軸運轉 0.02 清除鐵屑 0.06 （3） 參考鉆螺栓輔助時間 各工步的輔助時間為：鉆孔0.435 min，粗鉸孔0.675 min，精鉸孔所用時間0.657 min。 裝卸工件時間參考文獻2.5－42取1.2 min。 所用輔助時間為 =0.435+0.675+0.675+0.015+0.02+0.06=1.88 min （4）作業(yè)時間 =+=0.998+1.88=2.878 min （5）布置工作地時間：參考文獻《工藝手冊》立式鉆床的準備-終結時間，工作地服務時間及自然需要時間，取a=%3. =%3=2.8780.03=0.086 min （6）休息和生理需要時間 =%3=2.8780.03=0.086 min （7）準備和終結時間 參考《工藝設計手冊》表7－35 中等件： 33 min 使用夾具：8 min 試鉸刀： 7 min 旋轉工作臺到一定角度： 2.2 min 安裝多軸頭： 25 min 安裝一個定位器: 1.0 min 由題目知生產批量為10000件/年，則 /n（33+7+2.2+25+1）/1000=0.00762 min 單件時間 =+++= 0.998+1.88+0.086+0.086=3.05 min 單件計算時間 =+/n=3.05+0.00762=3.058 min 5．4 大頭孔定位誤差分析及工余尺寸計算 5.4.1 定位誤差分析計算 大頭孔的加工在裝配連桿體連桿蓋后，以小頭孔來定位加工的。加工時既要保證大頭孔的尺寸精度，還要保證兩孔軸心線平行度及孔軸線與端面的垂直度要求。為此，機床采用雙面臥式金鋼鏜床，它具有下列特點： A：金鋼鏜床的主偏角角較大，刀尖圓弧半徑比較小，鏜削時的徑向切削力較小，鏜桿徑向變形小，鏜刀前后面經過研磨，能減小鏜孔的表面粗糙度;金鋼鏜床采用高切削速度，小進給量和鏜削深度，切削力及發(fā)熱變形小，從而不但能獲得良好加工精度，而且具有較高的生產率。 B：金鋼鏜床的剛性好，其主電機用防震墊隔震，主傳動采用帶傳動，帶輪及主軸徑經過動平衡，有利于減小主軸的震動，機床主軸采用高強度的徑向推力軸承，并預加載荷以消除間隙，因此機床有較高的回轉精度。 現擬定小頭孔用定位銷，在壓緊兩個斷面來鏜大頭孔，取與小頭孔配合的定位銷直徑 該工序定位基準為小頭孔的軸心線，設計基準也是小頭孔的中心線。定位基準和設計基準重合，基準不重合誤差為 限位基準為銷釘軸心線，定位副誤差造成基準位移誤差。 定位誤差 因為 所以該方案對大頭孔尺寸精度足夠。 平行度0.01的定位誤差的分析 同理 則平行度定位誤差 所以平行度誤差不能保證。 該選小頭孔用可漲心軸定位，基準不重合誤差，基準位移誤差。 即可保證尺寸精度要求，又可保證平行度要求。 5.4.2 工序余量的計算 參考文獻《工藝手冊》表9－52鏜刀加工孔的進給量、切削速度及表11.4－3 鑄鐵的精密鏜削余量。粗鏜后孔的直徑，粗鏜直徑方向上余量為79.2-77=2.2 mm 粗鏜、半精鏜和精鏜工序尺寸及公差如下： 加工表面 加工方法 余量（雙邊） 精度等級 工序尺寸及公差 金鋼鏜 0.2 H7 半精鏜 1.6 H8 粗鏜 2.2 H10 5.4.3 校核粗鏜孔時機床功率 粗鏜孔時余量。 參考文獻《機械加工工藝手冊》表11.4－1取f=0.4mm/r v=20m/min 參考文獻《工藝設計實用手冊》表2.4－21得 取 則 取機床效率為0.85，則，故機床效率足夠。 半精鏜孔時，因雙邊余量為1.6 mm，故. 查表2.4－180，取 V=50m/min, f=0.2mm/r. 金鋼鏜削時，查表2.4－180，取 f=0.04mm/r, v=120m/min. 5．5 銑對口臺階面 銑連桿蓋臺階面尺寸，在保證的頭孔尺寸前提下，要保證尺寸，直接測量不能保證兩邊尺寸相等，會影響連桿蓋與連桿體結合面的配合，故要換算尺寸鏈，尺寸間接保證，直接測量小凸臺尺寸。 尺寸鏈建立如右圖，尺寸A為封閉環(huán)，尺寸47為增環(huán)，40.5為減環(huán)。 A=47-40.5=6.5mm EsA=0mm ei=-0.0115-0.0105=-0.022mm 所以mm 5．6 銑15mm槽，銑槽 用已經加工過的大頭孔，小頭孔和非標記面定位，盡量做到基準統(tǒng)一，并在標記面上以可轉動的壓板夾緊，槽內兩側面關于連桿縱向中心線的對稱度有夾具和刀具來保證。 銑連桿蓋上鎖瓦槽，用小孔和兩螺栓定位，螺栓孔與接觸面的垂直度要求有夾A具來保證，銑連桿體上鎖瓦槽，用兩個螺栓孔來定位，夾緊兩個斷面來銑。 六.夾具設計 6..1.粗銑大小兩端面的設計 （1）.確定設計方案 作為連桿加工的第一道工序，粗銑兩斷面的精度對后續(xù)工序的加工有深遠的影響。 方案一：加工時兩個斷面互為基準?？煞譃閮蓚€工位進行。第一工位以沒有標記的一側端面為粗基準，并用V形塊夾緊外圓表面，來加工另一側的大小頭端面。夾緊工件時要先以較小的力夾緊，用銅棒輕壓連桿上斷面，盡量使連桿下斷面與支承板接觸。第二工位，以粗銑過的一側端面定位，來粗銑另一斷面（未標記過的），因此未標記過的一側端面的精度較高，以后的工序都用此端面定位，以保證基準的統(tǒng)一和加工精度。 對工件形狀分析，工件有鑄造成型，，端面與支承板接觸，定位夾緊都比較穩(wěn)定可靠，也容易實現。夾具一夾具體安裝面和定位孔定位銷，用T形螺栓孔連接。 方案二： 同時銑削大小頭兩個端面。這種方案的特點是生產率較高，可在專用的四軸龍門銑床上進行。以大小外形及桿身要腰部的端面定位，這是用夾具來保證兩端面對稱于連桿縱向中心線。為保證連桿毛坯大小頭外形正確，大小頭的四個定位點與大頭中心半徑的距離應有一定的公差要求.由于桿身是不加工表面，用作粗基準是容易保證兩端面對稱于連桿縱向中心線的，但其夾具復雜，而且要用專門的四軸銑床。 比較兩種方案，鑄造毛坯9級精度，大小頭端面和桿身的對稱性，平行性都較好，以兩端面互為基準來加工，其夾具結構簡單，安裝可靠，生產成本可大大減低，故采用第一種方案。 （2）.定位精度的分析 初夾緊工件時，用銅棒把工件壓實，使其定位良好，避免連桿懸空或傾斜。同時因為兩個端面加工采用互為基準加工，故粗加工時可獲得較好的精度和表面平行度要求。 夾緊時采用一個固定V型塊和一個活動V型塊，活動V型塊在導軌內通過偏心機構來壓緊工件，夾具上大小頭孔的支承面應位于同一個平面上。固定V型塊應固定良好，活動V型塊與導軌配合良好，壓緊彈簧應具有較高的剛度。 6.2 鉆擴鉸小頭夾具的設計 本夾具使用于立式鉆床上鉆擴鉸小頭孔。 設計是采用大小頭一側端面做為定位基準，在相應的兩個支撐套上定位，另選擇工件小頭孔外形兩端圓弧在固定V形塊中定位，并利用可移動壓板不工件夾緊。為防止工件在安裝的時候轉動，在直徑為24的外圓表面設置一個擋銷。安裝工件時將向可移動壓板向右拉，工件以一側端面放在支撐套上，并以小頭孔外端對準固定V形塊，然后移動壓板壓住工件，擰緊壓緊螺釘，從而壓緊工件。 由于直徑20的孔需要鉆擴鉸，故采用快換鉆套。 本夾具結構簡單，操作方便，使用于小型連桿零件的成批生產。 定位精度的分析 初夾緊工件時，以一側端面為定位基準，在相應的支撐套上定位，以固定V形塊確定小頭孔的位置，加工時可獲得較好的精度和表面平行度要求。 定位時采用一個固定V型塊和兩個支撐平面，以及一個擋銷。夾緊時采用一個移動壓板。夾具上大小頭孔的支承面應位于同一個平面上。固定V型塊應固定良好，可移動壓板壓緊效果良好。 參考文獻，取 襯套與夾具體模板的配合為; 鉆套，擴孔套和鉸套與襯套的配合為; 此外，夾具上還應標注下列技術要求： 鉆套軸線與定位面的垂直度?0.1㎜； 定位面的平面度0.05㎜；定位面與夾具安裝的垂直度0.08㎜。 參考文獻 1.寇世瑤主編 《機械制圖》北京：航空工業(yè)出版社，2001。 2.薛彥成主編 《公差配合和技術測量》北京：機械工業(yè)出版社。 3.成大先主編 《實用機械設計手冊》 4.孟少農主編 《機械加工工藝手冊》第一、二、三卷。北京：機械工業(yè)出版社，1991 5.趙如福主編 《金屬機械加工工藝人員手冊》上海：上?？茖W工業(yè)出版社，1990 6.徐圣群主編 《簡明機械加工工藝人員手冊》上海：上海科學工業(yè)出版社，1991 7.孟憲棟主編 《機床夾具圖冊》北京：機械工業(yè)出版社，1991 8.肖繼德主編 《機床夾具設計》北京：機械工業(yè)出版社，1992 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