工藝夾具-連桿加工工藝及夾具設計

工藝夾具-連桿加工工藝及夾具設計,工藝,夾具,連桿,加工,設計 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 緒?? 論 機械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟中一個十分重要的產業(yè)，它為國民經(jīng)濟各部門科學研究、國防建設和人民生活提供各種技術裝備，在社會主義建設事業(yè)中起著中流砥柱的作用。從農業(yè)機械到工業(yè)機械，從輕工業(yè)機械到重工業(yè)機械，從航空航天設備到機車車輛、汽車、船舶等設備，從機械產品到電子電器、儀表產品等，都必須有機械及其制造。連桿也是有些設備中所不可缺少的，我們應該了解連桿的機械制造工藝過程才能把產品制造出來。 連桿廣泛運用于汽車、壓縮機中，其作用是把活塞和曲軸連接起來，使活塞的往復直線運動變?yōu)榍S的回轉運動，以輸出動力。在設計連桿機械加工工藝過程時要合理選擇加工刀具，進給量，切削速度、功率，扭矩提高加工精度，來提連桿加工精度，保證加工質量。 35 第1章 零件的分析 1.1 零件的結構特點及其材料 1.1.1連桿的工作條件 (1)運動 連桿是柴油機以及空壓機等機器的主要傳動構件之一，其作用是把活塞和曲軸連接起來，使活塞的往復直線運動變?yōu)榍S的回轉運動，以輸出動力。 (2)受力 工作時,連桿承受大小、方向為周期性變化的動載荷.在做功沖程,燃氣壓力在連桿軸線上的分力S產生壓縮應力;在進氣沖程上止點,活塞組和連桿本身的慣性力在橫斷面內造成拉伸應力;燃氣壓力在水平方向的分力引起縱向彎曲應力;擺動時的橫向慣性力造成橫向彎曲應力.而且,交變應力值在很寬的范圍內急劇變化,彎曲應力引起彎曲變形,導致產生疲勞破壞。 (3)連桿的結構特點 連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。桿身多為工字形斷面,大頭孔用連桿螺母和螺栓與曲柄軸頸裝配在一起,孔內裝有薄壁軸瓦。鋼質瓦背表面澆有一層耐磨合金;大頭結合面多為平切口,為便于從汽缸中裝卸,大頭結合面也有做成斜切口的。定位方式有銷釘定位、套筒定位、齒形定位和凸肩定位。小頭孔一內般壓入銅套,用以補償磨損,以便更換,也有壓裝軸瓦的。小頭、大頭與 桿身采用較大圓弧過度,逐漸變化,以獲得足夠的強度和剛度。 1.1.2連桿的材料 (1)對連桿材料的要求 ①具有較高的機械強度和剛度 ②具有較高的抗疲勞強度 ③為減小慣性力,盡量減輕桿身重量 (2)材料 通常采用相同的材料,對于本連桿采用45號鋼,毛坯整體模鍛,正火處理,加工中間采用調質處理,提高強度和抗沖擊能力。 1.2 零件的工藝分析 連桿的加工精度將直接影響柴油機等的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因數(shù)，反映連桿精度的參數(shù)主要有5個： 1. 連桿大端中心面和小端中心面相對與連桿桿身中心面的對稱度。 2. 連桿大小頭孔中心距尺寸精度。 3. 連桿大小頭孔平行度。 4. 連桿大小頭孔尺寸精度、形狀精度。 5. 連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。 1.3連桿裂紋主要原因剖析 連桿是柴油機、壓縮機等的主要零件，所選用的材質為45#鋼。它的工藝流程為：鍛造成型—正火—粗加工—調質處理—精加工—組裝。 為了保證連桿的使用性能，要求它具有較高的強度，較好的耐磨性，足夠的塑性、韌性以及相應的抗疲勞性等。多年實踐表明，通過調質處理，可以滿足以上的要求。因為調質處理可以細化晶粒，獲得均勻的具有一定彌散度和綜合機械性能的細密球狀珠光體—回火索氏體。 但是，連桿在調質過程中，有時產生裂紋，其廢品率最多可達12%，裂紋的位置分別在小頭部、桿側面、槽內圓角處。為了保證連桿的質量，下面從熱處理工藝的選擇和鋼的原材料等幾個方面進行剖析。 1.3.1技術要求 (1)化學成份 C:0.42～0.50%；Si:0.17～0.37%;Mn:0.50～0.80%;P≤0.04%;S≤0.04%；Cr≤0.25%;Ni≤0.25% (2)機械性能　HB217～293 (3)金相組織　為較均勻的索氏體，允許有少量斷續(xù)、網(wǎng)狀分布的鐵素體。 1.3.2熱處理工藝參數(shù)的影響 在現(xiàn)實生產中，選擇連桿的調質工藝如圖1所示。 圖1　45#鋼連桿調質工藝曲線 （1）加熱溫度 45#鋼是低淬透性鋼，且由于它的MS點較高，淬火后，組織應力很大。而且，淬火時片狀馬氏體也占了相當?shù)臄?shù)量，所以，很容易淬裂。如果熱處理不當，極易有裂紋產生。但是，淬火開裂的原因是多種多樣的，過熱是主要原因之一，所以選擇淬火溫度很主要。 制定淬火加熱規(guī)范的主要依據(jù)是材料 的AC3點溫度。我們將《熱處理手冊》第四分冊中各中碳鋼的AC3點聯(lián)成曲線，即AC3線如圖2所示。我們又選用了35鋼、40鋼、45鋼、50鋼、55鋼加熱，5～10%鹽水淬火做試驗，然后用金相法結合硬度值確定相應鋼種的AC3溫度，見圖2。從圖2中看出：含碳量從0.45～0.50%范圍內出現(xiàn)了一個陡降的低谷，最低點在0.48%C處。此時，AC3約為750～760℃，而0.42%C鋼AC3=780℃，所以45#鋼含碳量在下限時選用840℃加熱淬火，而含碳量在上限時仍選用840℃加熱淬火，就容易因過熱而產生淬火裂紋。 圖2 部分鋼的線 加熱溫度過低，奧氏體晶粒均勻化程度不好，而且部分鐵素體不能溶解于奧氏體，淬火后得到馬氏體加塊狀鐵素體混合組織，硬度不高，機械性能不好，達不到淬火的目的。 　　由以上分析我們可以看出，同樣是45#鋼，由于批次不同，其含碳量有差異。所以，同為45#鋼的零部件，在淬火前要進行化學成份分析，根據(jù)其變化，選擇最為適當?shù)募訜釡囟?。我們把這種做法稱之為連桿淬火工藝的跟蹤分析，通過采用這種方法，使連桿的裂紋大大減少。 （2）保溫時間 　　淬火是為了得到均勻一致的組織和所要求的機械性能，除了嚴格控制加熱溫度外，正確地確定保溫時間也是一個極為重要的問題，它取決于工件的大小、形狀、鋼的化學成份，原始組織及裝爐情況等，但保溫時間的選擇應能保證組織轉變的完成并能使奧氏體成份均勻。因此，保溫時間要足夠長，保溫時間過短，奧氏體晶粒均勻化程度不好，影響淬火質量。不過，保溫時間又不能過長，否則，零件表面氧化脫碳程度加大，同樣影響了淬火質量。實際生產中，連桿保溫時間我們選擇為60～90min。 （3）冷卻速度 　　熱處理工序有兩個重要的組成環(huán)節(jié)，即加熱與冷卻。工件冷卻時所采用的冷卻介質及冷卻方式對熱處理后的工件質量起著重要作用。許多熱處理缺陷如：變形、開裂、硬度不足等，往往因冷卻介質和冷卻方式選擇不當所致。因此，冷卻介質的選擇也是連桿產生裂紋的重要因素。 由于加熱至奧氏體狀態(tài)的工件必須在冷速大于臨界淬火速度情況下，才能得到預期馬氏體組織，即希望在C曲線鼻子附近的冷速越大越好。但在MS點以下，為了減少因馬氏體形成而造成組織應力，又希望冷卻小些，圖3為幾個淬火介質的淬火冷卻曲線，其中A為理想淬火冷卻曲線，它既能保持工件淬火，又不致于引起太大的變形，能減少淬火裂紋的產生。 圖3　幾種介質淬火冷卻曲線 A為理想淬火介質冷卻曲線；　B為水的淬火冷卻曲線；　C為油的淬火冷卻曲線 在連桿調質處理中我們選用的是40℃，5～10%的鹽水溶液，這種淬火介質，在鼻子附近的冷卻速度較大，完全滿足理想要求。但在低溫200～300℃之間的冷速大些(大于理想要求)，由于實際生產的一些原因，沒有改變。在此，建議用114淬火劑為宜。 1.3.3原材料的影響 　　為了分析原材料的影響，我們首先回顧一下淬透性的內容，所謂鋼的淬透性，是鋼經(jīng)過加熱奧氏體化后，接受淬火的能力，它表示鋼淬火后從表面到心部的硬度分布情況，鋼的淬透性是鋼本身所固有的屬性，它與鋼的化學成份、原始組織、晶粒度以及零件的尺寸等有關，但主要與鋼的化學成份有關。 鋼的淬透性已成為選用鋼材及生產上制訂工藝規(guī)程的主要依據(jù)之一，這是因為鋼淬火時完全淬透，則沿其截面的性能將是一致的，如果淬火時不能完全淬透則自表面向中心的性能就會不同，但是鋼的淬透性愈大，轉變?yōu)轳R氏體的體積變化也愈大，即在淬火時工件發(fā)生的變形及應力也愈大。當淬火應力超過其斷裂極限時，就會產生裂紋。 （1）化學成份的影響 　　我們生產的L195柴油機連桿的材質為45#鋼、45#鋼屬優(yōu)質碳素結構鋼，實際生產中，化學成份超標現(xiàn)象也偶有發(fā)生，其中起主要作用的元素有Si.Mn.P.S.Cr.Ni。合金元素基本上不影響馬氏體的硬度，對于強度的影響也不大，合金元素對馬氏體的主要作用是明顯地提高馬氏體的塑性。實踐表明，碳鋼馬氏體中碳的分布是不均勻的，這會引起應力的不均勻分布，從而降低塑性，加入合金元素以后，可以使馬氏體中的碳分布均勻化，因此，改善塑性。但大多數(shù)合金元素(Cr.Mn.Si)只是在含量不超過一定的極限時，才增加馬氏體的塑性，超過極限后，將降低馬氏體的均勻性，使塑性和斷裂強度降低［1］，所以我們既希望鋼中有合金元素，但又不可過多。 　　Si.Mn.Cr.Ni都能增加鋼的淬透性，對淬透性的作用依次為：Mn.Cr.Si.Ni。不過，越提高鋼的淬透性，鋼的淬裂危險性越大，并且，當合金元素含量超過一定量時，則會降低鋼的淬透性。S.P是鋼中有害雜質，鋼中含有這兩種元素要盡可能降低。 （2）顯微組織的影響 　　這里主要探討鋼的晶粒度、魏氏組織及帶狀組織的影響。 　　從馬氏體形成原理看出，顯微裂紋主要是在粗大的馬氏體中形成的，而當馬氏體非常細小時，則很少出現(xiàn)顯微裂紋，細小奧氏體晶?？蓽p少鋼的顯微裂紋。在奧氏體比較均勻的情況下，初期形成的馬氏體片的長度和奧氏體的晶粒大小有關，粗大的奧氏體晶粒形成粗大馬氏體，易促成顯微裂紋形成。 　　生產中，我們要求連桿在調質處理之前的預備處理為正火，這樣做的目的是在調質處理前獲得比較均勻、細小的原始組織，減少甚至避免顯微裂紋的產生。 　　在亞共析鋼中分布特殊而呈片狀的鐵素體稱為魏氏組織，魏氏組織及與其伴生的粗晶組織會使鋼的機械性能，尤其是塑性和沖擊韌性顯著降低，所以我們要求魏氏組織不大于2級。 　　另外，鋼中顯微缺陷—帶狀組織、非金屬夾雜物的存在是淬火裂紋的根源，所以生產中連桿調質之前，不希望存在這些缺陷。 （3）宏觀缺陷的影響 　　工藝要求連桿縱剖面的宏觀組織中，纖維方向應沿著連桿中心線并與外形相符，不得有紊亂及間斷，但實際生產中，有許多連桿從桿側面形成橫向裂紋，出現(xiàn)這種裂紋的連桿其落刺量很大。正常正火、淬火后，落刺部位的纖維流向出現(xiàn)的紊亂、間斷不能消除。以此可見淬火過程中，有較大應力而產生裂紋。 　　因此，工藝上要求連桿的纖維流向外，還不允許連桿有折疊、裂紋、分層、夾渣等缺陷，以消除淬火裂紋源。 （4）外觀形狀的影響 　　連桿槽內圓角要求為R5，但我們對產生裂紋的連桿進行實際檢測，槽內有裂紋的連桿，其圓角基本不符合要求，也就是說，外形槽內無圓滑過渡的圓角，在淬火中，產生很大的淬火應力，而易產生淬火裂紋。這是由于外形尺寸影響鋼的淬透性。棱角、無圓滑過渡圓角的零件，淬火后淬火應力增強，故易在槽內圓角處出現(xiàn)裂紋。 1.3.4結論 　　連桿的調質處理在淬火過程中，產生裂紋主要因素有：加熱溫度、材料的晶粒度、纖維流向、外形尺寸等。防止措施為： 　　(1)45#鋼，當含碳量0.48%時，AC3陡降現(xiàn)象，我們根據(jù)每批連桿的化學成份不同，制定不同的加熱溫度。 　　(2)確保連桿在調質前的供貨組織為正火組織，晶粒度不大于3級。 　　(3)確保連桿纖維方向沿著連桿中心線并與外形相符，不得有紊亂及間斷，不允許有折疊、裂紋、分層、夾渣等缺陷。 第2章 工藝規(guī)程設計 2.1確定毛坯的制造形式 零件材料為45鋼，考慮到連桿在工作過程中經(jīng)常受到交變載荷及沖擊載荷等，因此應該選用鍛件以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。 2.2基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證生產率得以提高，否則，加工工藝過程中會問題百出。更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。對于連桿來說，粗基準及精基準都是連桿的端面。 2.3工藝路線制定 2.3.1工藝特點分析 制定工藝路線的出發(fā)點應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理保證，在生產綱領已確定為大批生產的條件下可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具并盡量使工序集中來提高生產率，除此以外還應當考慮經(jīng)濟效果以便生產成本盡量下降。 在連桿的外行復雜不易定位和夾緊，剛度差容易變形，因而連桿機械加工工藝過程有如下幾個特點： 1.被加工連桿數(shù)量大，生產節(jié)拍短，需要采用多高效率的機床來滿足這種特殊要求。 2.由于連桿主要工作面的尺寸精度，形狀精度，位置精度及邊面粗糙度要求很高，其加工設備多，用高精度的機床（或加工中心）和工裝。 3.同組連桿質量及質量差有嚴格要求需要特殊稱重去重和分組打印設備。 4.必須有探傷和去毛刺。 2.3.2工藝方案確定 以下我便初擬兩個工藝方案： 方案一： 1. 粗銑連桿兩端面。 2. 銑連桿兩側定位面。 3. 鉆擴大小頭孔，擴大都孔。 4. 半精鏜、精鏜小頭孔，半精鏜、精鏜大頭孔，兩端倒角。 5. 鉆連桿油孔。 6. 粗精銑螺栓座面，鉆擴螺栓孔倒角。 7. 去毛刺。 8. 激光加工大頭解裂槽脹斷連桿，裝配螺栓。 9. 粗精車連桿兩側面。 10. 壓裝銅套。 11. 粗銑連桿小頭兩斜面。 12. 精磨連桿兩端面。 13. 精銑連桿小頭兩斜面。 14. 小頭銅套孔倒角。 15. 半精鏜、精鏜大頭孔且兩面倒角，精鏜小頭銅套孔。 16. 銑軸瓦鎖口槽。 17. 探傷。 18. 清洗。 19. 檢驗。 方案二： 1. 模鍛。 2. 粗銑連桿兩端面。 3. 粗磨兩平面，退磁。 4. 鉆擴小頭孔。 5. 擴大頭孔。 6. 半精鏜小頭孔。 7. 精鏜小頭孔、倒角。 8. 半精鏜大頭孔。 9. 鉆油孔。 10. 粗銑螺栓座面。 11. 精銑螺栓座面。 12. 鉆螺栓孔、倒角。 13. 去毛刺。 14. 銑開連桿大頭。 15. 精銑體蓋分開面。 16. 鉆連桿蓋Φ9.5孔及M5螺紋孔并攻絲。 17. 鉆連桿體Φ9.5孔及M5螺紋孔并攻絲。 18. 精磨體蓋分開面。 19. 體蓋裝合。 20. 精車連桿兩側面。 21. 壓裝銅套。 22. 粗銑連桿小頭兩斜面。 23. 精磨連桿兩端面。 24. 精銑連桿小頭兩斜面。 25. 小頭銅套孔倒角。 26. 半精鏜大頭孔。 27. 精鏜大頭孔、兩面倒角。 28. 精鏜小頭銅套孔。 29. 探傷。 30. 清洗。 31. 檢驗入庫。 工藝方案的比較與分析： 方案一工藝過程較為粗略，很多工序（比如粗精鏜大小頭孔）本應分為幾個工序來寫，而它卻列在一個工序中，這是不合理的。因為粗加工、精加工的機床也許就不同，或者加工大頭或小頭孔的夾具也許不同，這樣就應當分開來寫。還有就是，它的一些加工工序的安排不太合理。就拿鉆油孔來說，在連桿大頭還未銑開前是無法加工的，應當在大頭銑開后再加工。再者，連桿的頭每必要用激光加工來使其斷開，從實際出發(fā)，這樣不節(jié)約成本，反而大大提高了成本，直接在銑床上銑開就好。 就方案二來說許多方面都比方案一好，它避開了高成本，工序粗糙等一些問題，但還是存在三大問題： 1． 鉆油孔的問題仍未解決，和方案一一樣。 2． 在剛開始的時候用粗磨來加工兩端面，而在體蓋裝合后又用了精車兩端面，這便成了精加工后又粗加工，違背了先粗后精的原則。 3． 在鉆擴大小頭孔后，便直接半精鏜、精鏜大小頭孔等。這也是錯誤的，因為未粗鏜便直接半精鏜或精鏜會使工時等增加，變相的提高了成本，不符合實際加工方法。在銑開連桿后，還會再半精鏜，精鏜大小頭孔，在這里就沒有必要進行這些加工。 通過以上兩個方案的比較，最終確定方案如下： 1． 模鍛。 2． 正火。 3． 粗銑連桿兩端面。 4． 粗磨兩平面退磁。 5． 擴小頭孔。 6． 粗鏜小頭孔。 7． 擴大頭孔。 8． 粗鏜大頭孔。 9． 調質。 10． 粗銑螺栓座面。 11． 精銑螺栓座面。 12． 鉆擴螺栓孔、倒角。 13． 銑開連桿大頭。 14． 鉆連桿油孔。 15． 去毛刺。 16． 精銑體蓋分開面。 17.鉆連桿蓋Φ9.5及M5螺紋孔并攻絲。 18.鉆連桿體Φ9.5及M5螺紋孔并攻絲。 19.精磨體蓋分開面。 20.體蓋裝合，加墊片。 21.粗磨連桿兩側面。 22.精磨連桿兩側面。 23.半精鏜小頭孔。 24.精鏜小頭孔，倒角。 25.半精鏜大頭孔。 26.精鏜大頭孔，倒角。 27.鏜小頭油槽。 28.小頭壓入軸瓦。 29.精鏜小頭軸瓦孔。 30.超聲波探傷。 31.清洗。 32.檢驗入庫。 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定 2.4.1機械加工余量的分析 1.機械加工余量的概念： 總余量：在由毛坯變?yōu)槌善返倪^程中，在某加工表面上切除的金屬層的總厚度。 工序余量：完成一個工序中某一個表面所需要切除的金屬層厚度。 公稱余量：前工序的基本尺寸與本工序基本尺寸之差，通常所說的加工余量及查表所得加工余量均是指公稱余量。 工序余量公差：本工序最大余量與最小余量之差。 2.影響機械加工余量的因素： 前工序（或毛坯）加工后的表面粗糙幅及表面缺陷層。 前工序（或毛坯）的尺寸公差。 前工序（或毛坯）個表面相互位置的空間偏差，如彎曲度、軸心線偏移及平行度、垂直度和同軸度誤差等。 本工序的安裝誤差包括定位誤差和夾緊誤差。 2.4.2工序余量及工時的確定 1.工序余量可以通過查表確定其要點有： 應考慮前道工序的加工精度和表面質量，加工精度和表面質量較好 ，應取得較小的余量，反之應取較大的余量。 應考慮前道工序 的加工方法、設備、安裝以及加工過程中變形所引起的個表面間相互位置的空間偏差，空間偏差大，應取較大的余量。 應考慮本工序的定位和夾緊所造成的安裝誤差，尤其是對剛度小的零件，安裝誤差大，工件變形大應取得較大的余量。 應考慮熱處理工序引起的零件變形。 2.毛坯余量： 根據(jù)年產量確定鍛件形式為：錘上模鍛件。查《機械加工工藝手冊》表2.3-13得連桿毛坯端面余量為5mm。根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3-48確定孔的毛坯余量為6mm。 3.工序余量及工時的確定： （1）粗銑端面： 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表3.1-73選機床為X52K 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3-59兩端面留余量3mm 由《機械加工工藝手冊》表2.4-73得粗銑每齒進給量為:0.06～0.1mm 再由《機械加工工藝手冊》表2.4-96得： 切削速度 其中=1.5mm 《機械加工工藝手冊》表2.4-72得：T=180 刀具選鑲齒套式面銑刀，直徑=100mm Z=10《機械加工工藝手冊》表4.4-4 銑削寬度=192mm 切削速度修正系數(shù)=0.87《機械加工工藝手冊》表2.4-94 ∴ =50.8m/min 確定機床主軸轉速： 161.8r/min 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表3.1-75：161.8r/min與150r/min及190r/min相近，為防止速度的損失現(xiàn)選取190r/min。 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-10 《機械加工工藝手冊》表2.5-10 《機械加工工藝手冊》表2.5-10 《機械加工工藝手冊》表2.5-10 《機械加工工藝手冊》表2.5-10 ∴ （2）粗磨端面： 選機床為M7130臥軸矩臺平面磨床《機械加工工藝手冊》表3.1-47 粗磨平面進給量為0.032mm/r 《機械加工工藝手冊》表2.4-170 本工序加工余量為0.8mm 《機械加工工藝手冊》表2.3-59 工件運動速度為0.2m/s 《機械加工工藝手冊》表2.4-171 確定機床主軸轉速： 《機械加工工藝手冊》表3.1-49 切削工時：小頭 《機械加工工藝手冊》表2.5-11 L=100+20 b=100 =0.1 k=1《機械加工工藝手冊》表2.5-13 40mm/r 同時磨削工件數(shù)量z=1 =0.39min 大頭 《機械加工工藝手冊》表2.5-11 L=213 b=192 k=1《機械加工工藝手冊》表2.5-13 40mm/r 同時磨削工件數(shù)量z=1 =1.33min ∴=3.44min （3）擴小頭孔： 機床選為Z5163A立式鉆床 《機械加工工藝手冊》表3.1-35 進給量為1.8～2.2mm/r 《機械加工工藝手冊》表2.4-52 本工序加工余量為4mm 《機械加工工藝手冊》表2.3-48 切削速度 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 其中套式擴孔鉆 T=120《機械加工工藝手冊》表2.4-37 《機械加工工藝手冊》表2.4-55 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 ∴0.68m/s 確定機床主軸轉速： 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表3.1-36現(xiàn)選取轉速 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-7 其中 《機械加工工藝手冊》表2.5-7 =2.6mm mm 《機械加工工藝手冊》表2.5-7 ∴ （4）粗鏜小頭孔： 機床選為T4613B坐標鏜床 《機械加工工藝手冊》3.1-表39 進給量《機械加工工藝手冊》表2.4-66 本工序加工余量為：1mm《機械加工工藝手冊》表2.3-48 切削速度《機械加工工藝手冊》表2.4-66 確定機床主軸轉速： 現(xiàn)選取轉速 切削工時 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 其中 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 ∴ （5）擴大頭孔： 機床選為Z5163A立式鉆床 《機械加工工藝手冊》表3.1-35 進給量 《機械加工工藝手冊》表2.4-52 本工序加工余量為4mm 《機械加工工藝手冊》表2.3-48 切削速度 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 其中套式擴孔鉆 T=120 《機械加工工藝手冊》表2.4-37 《機械加工工藝手冊》表2.4-55 確定機床主軸轉速： 根據(jù)表3.1-34現(xiàn)選取轉速 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-7 其中 《機械加工工藝手冊》表2.5-7 =2.58mm mm 《機械加工工藝手冊》表2.5-7 ∴ （6）粗鏜大頭孔： 選為T4163B坐標鏜床 《機械加工工藝手冊》表3.1-39 量 《機械加工工藝手冊》表2.4-66 本工序加工余量為1mm 《機械加工工藝手冊》表2.3-48 切削速度 《機械加工工藝手冊》表2.4-66 機床主軸轉速： 取 《機械加工工藝手冊》表3.1-39 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 其中 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 ∴ （7）粗銑螺栓座面： 選機床為X62W《機械加工工藝手冊》表3.1-73 粗銑每齒進給量為0.09～0.18mm 《機械加工工藝手冊》表2.4-74 本工序留加工余量為4mm 切削速度 《機械加工工藝手冊》表2.4-96 其中mm T=120《機械加工工藝手冊》表2.4-72 圓柱形銑刀mm 齒數(shù)z=6 《機械加工工藝手冊》表4.4-3 銑削寬度mm 確定機床主軸轉速： 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表3.1-74現(xiàn)選取 切削工時：《機械加工工藝手冊》表2.5-10 其中 ∴ （8）精銑螺栓座面： 選機床為X62W 《機械加工工藝手冊》表3.1-73 精銑每轉進給量為0.5～1.0mm 《機械加工工藝手冊》表2.4-74 本工序留加工余量為1mm 切削速度 《機械加工工藝手冊》表2.4-96 其中 T=120 《機械加工工藝手冊》表2.4-72 圓柱形銑刀 齒數(shù)z=6 《機械加工工藝手冊》表4.4-3 銑削寬度 確定機床主軸轉速： 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表3.1-74現(xiàn)取 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-10 其中 ∴ （9）鉆擴螺栓孔： 選機床為Z3025搖臂鉆床 《機械加工工藝手冊》表3.1-35 鉆頭為錐柄長麻花鉆，鉆頭直徑為25mm，切削部分mm 《機械加工工藝手冊》表2.4-38 鉆進給量 《機械加工工藝手冊》表2.4-38 切削速度： 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 其中 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 T=50 《機械加工工藝手冊》表2.4-37 ∴=1.1m/s 確定機床主軸轉速： 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表3.1-336現(xiàn)取 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-7 《機械加工工藝手冊》表2.5-7 由于是鉆通孔，所以 ∴ 擴進給量為0.8～1.0mm/r 《機械加工工藝手冊》表2.4-52 切削速度 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 其中 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 T=30 《機械加工工藝手冊》表2.4-51 mm mm ∴ 確定機床主軸轉速： 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表3.1-36現(xiàn)取750r/min 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-7 《機械加工工藝手冊》表2.5-7 mm ∴ 倒角：采用忽孔鉆倒角 進給量f為0.1～0.5mmm/s 《機械加工工藝手冊》表2.4-67 切削速度 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 確定機床主軸轉速： 現(xiàn)取轉速195r/min ∴ ∴ （10）銑開連桿大頭： 選機床為X62W《機械加工工藝手冊》表3.1-73 本工序留加工余量為3. mm 銑刀選為粗齒鋸片銑刀，直徑D=200，厚度L=3mm,齒數(shù)z=40 《機械加工工藝手冊》表4.4-10 每齒進給量為0.01～0.02mm/z《機械加工工藝手冊》表2.4-79 切削速度《機械加工工藝手冊》表2.4-96 其中 《機械加工工藝手冊》表2.4-96 《機械加工工藝手冊》表2.4-95 T=150 《機械加工工藝手冊》表2.4-72 ∴ 確定機床主軸轉速： 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表3.1-74 現(xiàn)取190r/min 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-10 （11）鉆連桿油孔： 機床選為Z5132A立式鉆床 《機械加工工藝手冊》表3.1-35 鉆頭選為錐柄超長麻花鉆，型式為：Ⅷ型。 進給量為0.22～0.28mm/r 《機械加工工藝手冊》表2.4-38 切削速度 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 其中 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 T=15 《機械加工工藝手冊》表2.4-37 ∴ 確定機床主軸轉速： 2197r/min為理論值，而實際所用轉速不需要這么大，一般的鉆床也沒這么大的轉速，因此選取190r/min 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-7 ∴ （12）精銑體蓋分開面： 選機床為X52K 本工序留加工余量為0.4mm 銑刀進給量為0.5～1.0mm/r 切削速度 《機械加工工藝手冊》表2.4-96 其中圓柱形銑刀直徑63mm 《機械加工工藝手冊》表4.4-3 T=120 《機械加工工藝手冊》表2.4-72 ∴=0.77m/s 確定機床主軸轉速： 現(xiàn)取轉速為r/min 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-10 ∴ （13）連桿蓋鉆9.5孔及螺紋孔加工： 選機床為Z525B立式鉆床 鉆Φ9.5孔：進給量為0.22～0.28mm/r 《機械加工工藝手冊》表2.4-38 切削速度 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 其中 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 T=15 《機械加工工藝手冊》表2.4-37 ∴=1.14m/s 確定機床主軸轉速： 根據(jù)實際情況鉆孔不可能這么大轉速，所以現(xiàn)選取=265r/min 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-7 當鉆中心孔和鉆盲孔時 ∴ 鉆螺紋孔：進給量為0.08～0.1mm/r 《機械加工工藝手冊》表2.4-38 切削速度 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 其中 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 T=8 《機械加工工藝手冊》表2.4-37 ∴ 確定機床主軸轉速： 實際中不可能有這么大的鉆孔速度，所以根據(jù)實際需要選取=265r/min 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-7 當鉆中心孔和鉆盲孔時 ∴ （14）連桿體鉆孔： 選機床為Z535立式鉆床 《機械加工工藝手冊》表 3.1-35 鉆Φ9.5孔：進給量為0.22～0.28mm/r 《機械加工工藝手冊》表2.4-38 切削速度 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 其中 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 T=15 《機械加工工藝手冊》表2.4-37 ∴=1.14m/s 確定機床主軸轉速： 根據(jù)實際情況鉆孔不可能這么大轉速，所以現(xiàn)選取=265r/min 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-7 當鉆中心孔和鉆盲孔時 ∴ 鉆螺紋孔：進給量為0.08～0.1mm/r 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 切削速度切削速度 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 其中 《機械加工工藝手冊》表2.4-68 T=8 《機械加工工藝手冊》表2.4-37 ∴ 確定機床主軸轉速： 實際中不可能有這么大的鉆孔速度，所以根據(jù)實際需要選取=275r/min 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-7 當鉆中心孔和鉆盲孔時 ∴ （15）精磨體蓋分開面： 選機床為M7150A臥軸矩臺平面磨床 《機械加工工藝手冊》表3.1-47 本工序留加工余量為0.1mm 進給量為0.016mm/r 《機械加工工藝手冊》表2.4-170 工件速度為0.2m/s 轉速=1450r/min 《機械加工工藝手冊》表3.1-47 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-11 L=32+20=52 b=60 =0.2 k=1《機械加工工藝手冊》表2.5-13 =0.016 20 z=1 =0.4min (16)粗磨連桿兩側面： 選機床為7130臥軸矩臺平面磨床 《機械加工工藝手冊》表3.1-47 本工序留加工余量為0.8mm 粗磨進給量為0.032mm/r 《機械加工工藝手冊》表2.4-170 工件運動速度為0.2m/s 機床主軸轉速為1500r/min 《機械加工工藝手冊》表3.1-49 切削工時：小頭 《機械加工工藝手冊》表2.5-11 L=100+20=120 b=100 k=1《機械加工工藝手冊》表2.5-13 z=1 ∴ 大頭 《機械加工工藝手冊》表2.5-11 L=213 b=192 k=1 《機械加工工藝手冊》表2.5-13 z=1 ∴ ∴ （17）精磨連桿兩側面： 選機床為M1730臥軸矩臺平面磨床 《機械加工工藝手冊》表3.1-47 本工序留加工余量為0.2mm 進給量為0.015mm/r 《機械加工工藝手冊》表2.4-168 工件運動速度為0.4m/s 《機械加工工藝手冊》表2.4-167 機床主軸轉速為1500r/min 《機械加工工藝手冊》表3.1-49 切削工時：小頭 《機械加工工藝手冊》表2.5-11 L=120 b=100 k=1《機械加工工藝手冊》表2.5-13 z=1 ∴0.74min 大頭 《機械加工工藝手冊》表2.5-11 L=120 b=100 k=1《機械加工工藝手冊》表2.5-13 z=1 大頭 《機械加工工藝手冊》表2.5-11 L=213 b=192 k=1 《機械加工工藝手冊》表2.5-13 z=1 ∴ ∴min (18)半精鏜小頭孔： 機床選為T4163B坐標鏜床 《機械加工工藝手冊》表3.1-39 進給量為0.15～0.3mm/r 《機械加工工藝手冊》表2.4-66 本工序加工余量留為0.7mm 切削速度為0.25～0.5m/s 《機械加工工藝手冊》表2.4-66 確定機床主軸轉速： 現(xiàn)選取轉速為200r/min 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 ∴ （19）精鏜小頭孔： 機床選為T4163B坐標鏜床 《機械加工工藝手冊》表3.1-39 刀具選為浮動鏜刀 進給量為0.1～0.2mm/r 《機械加工工藝手冊》表2.4-66 本工序余量留為0.3mm 切削速度為0.15～0.25m/s 《機械加工工藝手冊》表2.4-66 確定機床主軸轉速： 現(xiàn)選取轉速為80r/min 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 ∴ （20）半精鏜大頭孔： 機床選為T4163B坐標鏜床 《機械加工工藝手冊》表3.1-39 進給量為0.15～0.3mm/r 《機械加工工藝手冊》表2.4-66 本工序加工余量留為0.7mm 切削速度為0.25～0.5m/s 《機械加工工藝手冊》表2.4-66 確定機床主軸轉速： 現(xiàn)選取轉速為80r/min 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 ∴ （21）精鏜大頭孔： 機床選為T4163B坐標鏜床 《機械加工工藝手冊》表3.1-39 刀具選為浮動鏜刀 進給量為0.1～0.2mm/r 《機械加工工藝手冊》表2.4-66 本工序余量留為0.3mm 切削速度為0.15～0.25m/s 《機械加工工藝手冊》表2.4-66 確定機床主軸轉速： 現(xiàn)選取轉速為40r/min 切削工時： 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 《機械加工工藝手冊》表2.5-3 ∴ 第3章 夾具設計 正確設計和合理使用機床夾具，對保證機械加工質量、提高生產效率、擴大機床使用范圍及降低產品成本都具有重要意義。 3.1夾具的基本概 3.1.1機床夾具的定義和組成 1.機床夾具的定義 夾具是在機床上用來裝夾工件的工藝裝備。在機床上加工工件時，為了保證加工表面的尺寸精度、形狀精度和位置精度的要求，在工件加工以前先要確定工件相對于機床或刀具占有正確的加工位置，即定位，然后迅速地將工件緊固在這個確定的位置上，即夾緊。這個過程稱為裝夾（安裝）。 機床夾具是將工件進行定位、夾緊，將刀具進行導向或對刀，一保證工件和刀具間的相對位置關系的附加裝置，簡稱為夾具。 2.機床夾具的組成 （1）定位元件 （2）夾緊元件 （3）導向元件和對刀裝置 （4）連接元件 （5）夾具體 （6）其他元件及裝置 3.1.2機床夾具的作用 （1）保證加工質量 （2）提高生生產率 （3）擴大機床的工藝范圍 （4）減輕勞動強度 （5）保持生產的節(jié)奏性及平衡流水加工的節(jié)拍 3.1.3工件在夾具中加工的加工誤差 1.工件的加工誤差 （1）安裝誤差 工件在夾具中的定位誤差和夾緊誤差。 （2）對定誤差 刀具的導向或對刀誤差，即夾具與刀具的相對位置誤差；夾具在機床是行的定位和夾緊誤差，即夾具與機床的相對位置誤差。 （3）加工過程誤差 如加工方法的原理誤差，工藝系統(tǒng)的受力變形、受熱變形、工藝系統(tǒng)組成部分的靜精度和磨損等。 2.誤差植的估算 （1）一般夾具的制造精度等于工件尺寸公差的1/5～1/3； （2）安裝誤差和對定位誤差都是和夾具有關的誤差，一般約占加工誤差的1/3。 3.2定位及夾緊 3.2.1問題的提出 本夾具主要用來鉆兩個螺栓孔，對于螺栓孔的要求不是很高。因此，在本道工序加工使，主要應考慮如何 勞動生產率，降低勞動強度，而精度則不是主要的問題。 3.2.2 工件的定位 ?1.定位基準的選擇 由零件圖可知，螺栓孔端面對其軸線有垂直度要求，在這道工序前，連桿兩端面已粗磨過，精度相對較高，則可以用連桿端面作為定位基面，再用連桿大小頭孔作為另一定位基面。 2.定位元件的選擇 本夾具利用一面兩銷定位，在配以開口墊圈夾緊。 3.定位誤差 ∵螺孔有垂直度要求 ∴ 定位誤差偏角 3.2.3工件的夾緊 1.夾緊的方式 本夾具的夾緊是用開口墊圈放在夾具體上的螺栓柱使其靠在連桿側面，然后旋緊螺母從而夾緊工件。 2.夾緊力的計算 切削力　《機床夾具設計手冊》表1－2－7 其中鉆頭直徑Ｄ＝25mm 每轉進給量mm/r 《機床夾具設計手冊》表1－2－8 ∴ 夾緊力　《機床夾具設計手冊》表1－2－11 其中 ?。?.2 =1.0～1.9 =1.0 =1.3 =1.0 =1.0《機床夾具設計手冊》表1－2－1 L=30mm H=60mm =95mm 夾緊元件與工件間的摩檫系數(shù)＝0.16《機床夾具設計手冊》表1－2－12 ∴ 3.2.4夾具的使用 采用一面（夾具體端平面）兩銷（大小頭孔銷）使連桿定位，這樣在鉆螺栓孔時，連桿只有可能水平往外移動，所以為防止起向外移動，則在夾具體上裝螺栓柱，使其從連桿大頭孔中伸出，再配以開口墊圈及螺母便能防止其移動。開口墊圈的好處是當螺母旋松以后，便可以將其拿出，取出工件，螺母則不必完全旋掉。 結 論 本次畢業(yè)設計論文所選的題目是連桿工藝，在設計過程中，通過文獻檢索、綜合分析、報告編寫、書面及口頭表達等能力的練習，從而加強了我們獲取新知識能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高了學習他人經(jīng)驗和借鑒其他學科研究方法的悟性，提高了處理新情況、解決性問題的應變能力。從分連桿零件圖到完成成品的三個月的時間里，遇到了不少的問題；比如：如何確定毛坯的外形尺寸，如何合理的選用連桿的加工工藝，在零件的加工過程中怎樣能夠既保證了加工精度又能夠更好的節(jié)約工件材料，提高生產效率等等。如： （1）對于金屬材料的選用方面：應選用具有較高的機械強度和剛度、具有較高的抗疲勞強度的材料，45#鋼的選擇非常適合本設計材料要求。 （2）熱處理：為了保證連桿的使用性能，要求它具有較高的強度，較好的耐磨性，足夠的塑性、韌性以及相應的抗疲勞性等。多年實踐表明，通過調質處理，可以滿足以上的要求。因為調質處理可以細化晶粒，獲得均勻的具有一定彌散度和綜合機械性能的細密球狀珠光體—回火索氏體。 （3）加工連桿應注意的問題：連桿端面的精度以及孔的位置精度都是有較高的要求的，這些就要通過合理地安排工序以及合理地選擇機床和刀具來滿足它的要求。 這些問題的 發(fā)現(xiàn)和解決對于我而言，既增長了專業(yè)知識，又學會了另外一種考慮問題的新視角，使我受益非淺。我相信，通過這次的畢業(yè)設計，我所學到的東西將伴隨著我在以后的人生道路上越走越遠。 參考文獻 1． 李洪，機械加工工藝手冊.北京出版社，1990年12月 2． 成大先，機械設計手冊. 哈爾濱工業(yè)出版社，2004年1月 3． 王啟平，機床夾具設計.哈爾濱工業(yè)大學出版社，1996年 4． 龔定安 蔡建國，機床夾具設計原理.陜西科學技術出版社，1981年 5． 金屬切削機床夾具設計手冊.上海柴油機廠工藝設備研究所.機械工業(yè)出版社，1984年12月 6. 天津大學機械零件教研室，機械零件手冊.人民教育出版社.1975年9月 7． 廖念釗 莫雨松 李碩根 楊興駿等，互換性與技術測量.中國計量出版社，2000年1月 8． 吳宗澤 羅圣國，機械設計課程設計手冊.高等教育出版社，1999年6月2版 9． 傅水根，機械制造工藝基礎.清華大學出版社，1998年12月 10. 東北重型機械學院，洛陽工學院，第一汽車制造廠職工大學，機床夾具設計手冊.第二版 致 謝 時間轉瞬即過，一眨眼，我便要踏入社會的大家庭。大學四年里，我與學校建立了很深的感情。學校給了我很大的培養(yǎng)，他使我不斷地成熟、長大。對于這次的畢業(yè)設計，能夠完成，不單是自己的努力，在我遇到技術問題不能解決的時候，我的指導教師林老師都能給予我耐心的指導，讓我在迷霧之中豁然開朗；我設計中細小的錯誤以及粗心的地方，我的林老師都能給我指出，這種一絲不茍的精神深深地感動了我，在此，我對我的指導老師表示深深的感謝。其次不得不感謝我的同學，他們在本次設計中也給了我不少的幫助。而校圖書館、CAD機房給我們提供了大量的做設計所必需的文獻、資料以及做設計的場所，使我最終能完成本次畢業(yè)設計，在此表示感謝！