2022年汽车连杆加工工艺及夹具设计方案 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 河南师范高校新联学院学号： 1032374033本科毕业论文汽车连杆加工工艺及夹具设计专业名称： 材料成型机掌握工程年级班别： 2022 级 2 班姓 名：李鑫指导老师：赵建国2022 年 05 月名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 摘 要 0Abstract0第一章 汽车连杆加工工艺 01.1 汽车连杆的结构特点 01.2 汽车连杆的主要技术要求 11.2.1 小、大头孔的尺寸精度、外形精度 11.2.2 小、大头孔轴心线在两个相互垂直方向的平行度 11.2.3 小

2、、大头孔中心距 11.2.4 小、大头孔两端面的技术要求311.2.5 有关结合面的技术要求21.3汽车连杆的材料和毛坯21.4汽车连杆的机械加工工艺过程21.5 汽车连杆的机械加工工艺过程分析1.5.1 工艺过程的支配 31.5.2 定位基准的挑选 41.5.3 确定合理的夹紧方法 51.5.4 汽车连杆两端面的加工 51.5.5 汽车连杆小、大头孔的加工 51.5.6 汽车连杆螺栓孔的加工 51.5.7 汽车连杆体与连杆盖的铣开工序 61.6 汽车连杆加工工艺设计应考虑的问题 61.6.1 工序支配 61.6.2 定位基准 61.6.3 夹具使用 6其次章 汽车连杆加工工艺零件的尺寸运算处

3、理 72.1 切削用量的挑选原就 72.1.1 粗加用时切削用量的挑选原就 72.1.2 精加用时切削用量的挑选原就 82.2 确定各工序的加工余量、运算工序尺寸及的公差 82.2.1 确定加工余量 80 / 36 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.2.2 确定工序尺寸及其的公差 92.3 运算工艺尺寸链 102.3.1 连杆盖的卡瓦槽的运算 102.3.2 汽车连杆体的卡瓦槽的运算 112.4 用时定额的运算 122.4.1 铣连杆大小头平面 122.4.2 粗磨大小头平面 122.4.3 加工小头孔 132

4、.4.4 铣大头两侧面 142.4.5、扩大头孔 142.4.6 铣开连杆体和盖 152.4.7 加工连杆体 152.4.8 铣、磨连杆盖结合面 182.4.9 铣、钻、镗 202.4.10 粗镗大头孔 212.4.11 大头孔两端倒角 222.4.12精磨大小头两平面 222.4.13 半精镗大头孔及精镗小头孔 222.4.14精镗大头孔 232.4.15钻小头油孔 232.4.16 小头孔两端倒角 232.4.17 镗小头孔衬套 242.4.18 珩磨大头孔 242.5 汽车连杆的检验 242.5.1 观看外表缺陷及目测表面粗糙度 242.5.2 汽车连杆大头孔圆柱度的检验 242.5.3

5、 连杆,连杆盖大头孔中心线对称测试；252.5.4 汽车连杆大小头孔平行度的检验 252.5.5 汽车连杆螺钉孔与结合面垂直度的检验 25第三章 夹具设计 251 / 36 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.1 扩大头孔夹具 25 3.1.1 问题的指出 263.1.2 夹具设计 26 3.2 铣剖分面夹具设计 28 3.2.1 问题的指出 28 3.2.2 夹具设计 28 致谢 302 / 36 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - -

6、摘 要连杆是汽车的主要传动件之一,本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计；连杆的尺寸精度、外形精度以及位置精度的要求都很高,而连杆的刚性比较差,简洁 产生变形；由于连杆是汽车发动机和压缩机的主要零件之一,其大头孔与曲轴连接,小头孔通过活塞销与活塞连接,其作用是将活塞的气体压力传送给曲轴,又受曲轴驱 动而带动活塞压缩汽缸中的气体；在夹具设计方面也要针对连杆结构比较小的特点,设计时应留意夹详细结构尺寸的大小等,因此在支配工艺过程时,就需要把各主要表 面的粗精加工工序分开；逐步削减加工余量、切削力及内应力的作用,并修正加工后 的变形,就能最终达到零件的技术要求；关键词 :连杆变形加工工艺夹具设计A

7、bstract One of connecting rod is the main driving a car,this paper mainly discusses the processing technology and fixture design of connecting rod. Connecting rod size precision,the accuracy requirement of the shape and position precision is very high,and the rigidity of the connecting rod is poorer

8、, prone to deformation. Because of the connecting rod is one of the main parts of the automobile engine and compressor,the big hole connected to the crankshaft,small head hole through the piston pin and piston connection,its role is to gas pressure of piston to the crankshaft,and collect the cranksh

9、aft drives and drives the piston compressed gas in the cylinder. In fixture design is according to the characteristics of the connecting rod structure is small ,the design of the clamp should be paid attention to the size of the concrete structure size,etc.,so when arranging process,you need to sepa

10、rate the rough finish machining process on the surface of the major. Gradually reduce machining allowance, cutting force and the role of internal stress, and correct processing after deformation,can finally achieve the technical requirements of parts. Keyword: Connecting rod Deformation Processing t

11、echnology Design of clamping device 第一章 汽车连杆加工工艺1.1 汽车连杆的结构特点0 / 36 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 连杆是汽车发动机的主要传动部件之一,在发动机中,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；连杆包括连杆体和盖；工作时,连杆工作在动态荷载作用下的急剧变化的条件下；连杆大头孔的体和 盖用垫片相连,连杆用螺栓和螺母和曲轴装在一起；发动机工作时,依靠高速曲轴润滑油飞溅在缸体小头的底部的油孔顶部油孔内,来润滑连杆衬

12、套和活塞销之间摇摆运动副；连杆的主要功能是连接活塞和曲轴并将活塞的往复直线运动转换为曲轴的旋转运 动,输出功率；就连杆加工精度将直接影响发动机的性能,直接影响精度的主要因素是工艺挑选的过程；有五个主要反映连杆参数的精确性:1连杆大头和小头中心表面相对表面的连杆轴中心对称度；2的精度连杆很小,大头孔平行度；3小,大头孔中心距尺寸的精度 4大螺栓孔和结合面垂直度；度精确；1.2 汽车连杆的主要技术要求5连杆小,大的孔隙大小,外形精连杆加工主要表面上需要是 :小,大头孔以及两端面,仍有结合连杆体、连杆体与盖的结合面及连杆螺栓定位孔等；等等；1.2.1 小、大头孔的尺寸精度、外形精度为了使大头孔与轴瓦

13、及曲轴、小头孔与活塞销能亲密协作,以削减冲击不良影响和传热的影响；公差顶级：大头孔 IT6,小头孔 IT8；表面粗糙度：大头孔 Ra 应不小于或等于 0.4 m,小头孔 Ra 应当不小于或等于 3.2 m；圆柱度公差：大头孔是0.012mm,小头孔衬套 0.0025mm；且小头孔素线平行度公差是 0.04/100mm；1.2.2 小、大头孔轴心线在两个相互垂直方向的平行度两孔轴心线在连杆平行度误差会导致气缸中的活塞倾斜,而气缸壁引起的不匀称磨损,同时使曲轴连杆轴颈产生边缘磨损,所以两个孔轴心线在轴连杆平行度公差较小；而两孔轴心线在垂直于连杆轴线方向的平行度误差对不匀称磨损影响较小,所以它的公差

14、值应更大；两孔轴心线在连杆的轴线方向的平行度在 100 mm 长度上公差为0.04 mm；在垂直与连杆轴心线方向的平行度在 1.2.3 小、大头孔中心距100mm 长度公差是 0.06mm 大小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比,即影响到发动机的效率,所以规定了比 较高的要求： 1900.1 mm；1.2.4 小、大头孔两端面的技术要求 1 / 36 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 连杆大、小头孔两端面间距离的基本尺寸相同,但技术要求是不同的：尺寸公差 等级：大头两端面为 IT9 ,小头两端面为 IT12 ,表面粗糙

15、度：大头孔 Ra 不大于 0.8 m,小头孔 Ra不大于 6.3 m；这是由于连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两轴肩端 面间有协作要求,而连杆小头两端面与活塞销孔座内档之间没有协作要求；连杆大头 端面间距离尺寸的公差带正好落在连杆小头端面间距离尺寸的公差带中,这给连杆的 加工带来很多便利；1.2.5 有关结合面的技术要求 当连杆动态荷载作用下,接合面的歪斜使头连杆盖及连杆体沿着剖分面产生相对 错位,使曲轴的连杆轴颈和轴瓦结合不良,导致不匀称磨损；结合面的平行度会影响 连杆体,连杆盖和垫片紧密程度的结合密度,也影响螺栓的受力情形和曲轴、轴瓦的 磨损；就连杆结合面平面度公差是 0.025mm；1.3

16、汽车连杆的材料和毛坯连杆在循环荷载的作用下,需要有高强度；因此,连杆的材料一般采纳高强度碳 钢和合金钢； 45 钢、55 钢、 40CrMnB 等；近年来也有使用球墨铸铁,粉末冶金零件 的尺寸精度高,不铺张材料,成本低；随着粉末冶金锻造工艺的实现,粉末冶金零件 的工业性能大大提高；因此,采纳粉末冶金制造连杆的实践是一个很有前途的方法；言之简而,毛坯的种类和制造方法的挑选应使零件总生产成本的降低,性能改 进；1.4 汽车连杆的机械加工工艺过程从上述技术条件的分析,连杆的尺寸精度、外形精度和位置精度要求很高,但连 杆的刚性较差,简洁变形,它带来了很多困难为连杆加工,必需充分留意；连杆机械加工工艺过

17、程如下表 11所示：表11连杆机械加工工艺过程工序 工序名称工序内容工艺装备1 铣铣连杆小、大头两平面,每面留磨量0.5mm X52K 2 粗磨以一大平面定位,磨另一大平面,保证中心线对称,无标记M7350 面称基面； 下同）3 钻与基面定位,钻、扩、铰小头孔Z3080 4 铣以基面及小、大头孔定位,装夹工件铣尺寸990.01mm 两X62W 组合机床或侧面,保证对称 连杆机械加工工艺过程5 扩以基面定位,以小头孔定位,扩大头孔为 60mmZ3080 2 / 36 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - X62W 组6

18、铣以基面及小、大头孔定位,装夹工件,切开工件,编号杆身合机床或专用工装及上盖分别打标记；锯片铣刀厚 2mm 7 铣以基面和一侧面定位装夹工件,铣连杆体和盖结合面,保直X62 组合夹具或专径方向测量深度为27.5mm 用工装8 磨以基面和一侧面定位装夹工件,磨连杆体和盖的结合面M7350 9 铣以基面及结合面定位装夹工件,铣连杆体和盖X62 组合夹具或专50.10mm8mm 斜槽.005用工装10 锪以基面、结合面和一侧面定位,装夹工件,锪两螺栓座面X62W R 1200；mm,R11mm,保证尺寸220 .25mm 11 钻钻 210mm 螺栓孔Z3050 12 扩先扩 212mm 螺栓孔,再

19、扩 213mm 深 19mm 螺栓孔Z3050 并倒角13 铰铰 212.2mm螺栓孔Z3050 14 钳用专用螺钉,将连杆体和连杆盖装成连杆组件,其扭力矩为T6 8 100120N.m 15 镗粗镗大头孔16 倒角大头孔两端倒角X62W 17 磨精磨大小头两端面,保证大头面厚度为38.0 170mm M7130 .023218 镗以基面、一侧面定位,半精镗大头孔,精镗小头孔至图纸尺可调双轴寸,中心距为1900.1mm 镗19 镗精镗大头孔至尺寸T2115 20 称重称量不平稳质量弹簧称21 钳按规定值去重量Z3025 22 钻钻连杆体小头油孔6.5mm,10mm 23 压铜套小头孔两端倒角双

20、面气动压床24 挤压铜套 孔压床Z3050 25 倒角26 镗半精镗、精镗小头铜套孔T2115 27 珩磨珩磨大头孔珩磨机床28 检检查各部尺寸及精度29 探伤无损探伤及检验硬度30 入库1.5 汽车连杆的机械加工工艺过程分析1.5.1 工艺过程的支配影响加工精度的主要因素有两种 : 3 / 36 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1连杆模锻,而孔机械加工余量,切割时将会产生较大的残余应力,并导致一 个内部应力再分布；2连杆本身的刚度较低,在外力的作用下,简洁变形；主要加工表面的流程支配如下 : 1两端面：粗铣、精

21、铣、粗磨、精磨 2小头孔：钻孔、扩孔、铰孔、精镗、压入衬套后再精镗 3:大扩孔：扩孔、粗镗、半精镗、精镗、金刚镗、珩磨 有的次要表面的加工,就视需要和可能支配在工艺过程的中间或后面；1.5.2 定位基准的挑选 在连杆机械加工工艺过程中,大部分工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作 为主要基面,并用大头处指定一侧的外表面作为另一基面；这是由于：端面的面积大,定位比较稳固,用小头孔定位可直接掌握大、小头孔的中心距；这样就使各工序中的定位基准统一起来,削减了定位误差；图:在 安装工件时,留意到一个完整的序列号标签不会接触夹具定位元件；在精镗小头孔时,也用小头孔作为基面,定位销做成活动的称“ 假销”

22、；当当连杆用小头孔连杆的硬度较低,简洁在外力变形； 2连杆模锻件,孔机械加工余量大,切割将产生较大的残余内应力；所以在 连杆加工时,各主要表面的粗精加工工序肯定要分开；1.6.2 定位基准 精基准：以杆身对称面定位,便于保证对称度的要求,而且采纳双面铣,可使部 分切削力抵消；统一精基准：以大小头端面,小头孔、大头孔一侧面定位；由于端面的面积大,定位稳固牢靠；用小头孔定位可直接掌握大小头孔的中心距；1.6.3 夹具使用 应当适应 ”一个洞一个凸平台 ”的统一基准的本质；而大小头定位销是一次装夹中 镗出,故须考虑 “自为基准 ”情形,小头定位销应活动在这一时刻,小头定位销应做成 活动的,当连杆定位

23、装夹后,再抽出定位销进行加工；保证螺栓孔与螺栓端面的垂直度；为此,精铣端面时,夹具可考虑重复定位情 况,如采纳夹具限制 7 个自由度；长销定位目的就在于保证垂直度；但由于重复定位 装御有困难,因此要求夹具制造精度较高,且实行肯定措施,一方面长圆柱销削去一 边,另一方面设计顶出工件的装置；6 / 36 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章 汽车连杆加工工艺零件的尺寸运算处理2.1 切削用量的挑选原就正确挑选切削参数,提高切削效率,保证必要的刀具寿命和经济性,保证加工的 质量,起着重要的意义；2.1.1 粗加用时

24、切削用量的挑选原就 粗加用时,加工精度和表面粗糙度要求不高,毛坯余量较大；因此,粗加工切削 用量的挑选,为了提高生产效率,降低加工成本,尽可能保证较高的单位时间金属切 削量和必要的刀具寿命,金属切除率可以用下式运算：Zw V.f.ap.1000.00 式中： Zw 单位用时内的金属切除量mm3/s）V-切削的速度 m/s F-进给量 mm/r ap 切削的深度 mm 切削速度增加,增大进给量和切削深度,可以提高金属去除率；然而,在这三个 因素中,影响刀具耐用度最大的是切削速度,其次是进给量,影响最小是切削深度；所以粗加工切削参数挑选的原就是 :第一,考虑挑选吃刀深度 a 尽可能大,然后挑选一

25、个较大的进给量度 f,最终确定一个合适的切割速度 V；挑选较大的吃刀深度 ap 和 f,刀具寿命 t 明显将会下降,但比 V 对 t 的影响小得 多,只要能削减一点 V 便可使 t 回升到规定的合理数值,因此,可以使 V,f,ap 较大 的乘积,以保证金属切削率高；此外,增大 ap可使走刀次数削减,增大 f 又有利于断 屑；以上挑选的原就,因此,粗加工切削用量的挑选对提高生产效率,削减工具消 耗,降低处理成本是更有利的；1）切削的深度的挑选：粗加工时切削深度应依据工件的加工余量和由机床、夹具、刀具和工件组成的工 艺系统的刚性来确定；在保留半精加工、精加工必要余量的前提下,应当尽量将粗加 工余量

26、一次切除；只有当总加工余量太大,一次切不完时,才考虑分几次走刀；2）进给量的挑选：粗加用工时限制进给量提高的因素主要是切削力；因此,进给量应依据工艺系统 的刚性和强度来确定；挑选进给量时应考虑到机床进给机构的强度、刀杆尺寸、刀片7 / 36 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 厚度、工件的直径和长度等；在工艺系统的刚性和强度好的情形下,可选用大一些的 进给量；在刚性和强度较差的情形下,应适当减小进给量；3）切削的速度的挑选：粗加工,切削速度主要受刀具耐用度和机床功率的限制；切削深度、进给量和切 削速度三者打算了切削

27、功率,在确定切削速度时必需考虑到机床的许用功率；如超过 了机床的许用功率,就应适当降低切削速度；2.1.2 精加用时切削用量的挑选原就 精加工时加工精度和表面质量要求较高,加工余量要小且匀称；因此,挑选精加 工的切削用量时应先考虑如何保证加工质量,并在此基础上尽量提高生产效率；1）切削的深度的挑选：精加工时的切削深度应依据粗加工留下的余量确定；通常期望精加工余量不要留得太大,否就,当吃刀深度较大时,切削力增加较显著,影响加工质量2）进给量的挑选：精加工时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度；进给量增大时,虽有利于断 屑,但残留面积高度增大,切削力上升,表面质量下降；3）切削的速度的挑选：切削速

28、度提高时,切削变形减小,切削力有所下降,而且不会产生积屑瘤和鳞 刺；一般选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数,尽可能提高切削速度；只有 当切削速度受到工艺条件限制而不能提高时,才选用低速,以躲开积屑瘤产生的范 围；由此可见,精加工时选用较小的吃刀深度ap 和进给量 f,并在保证合理刀具耐用度的前提下,选取尽可能高的切削速度 V,以保证加工精度和表面质量,同时满意生 产率的要求；2.2 确定各工序的加工余量、运算工序尺寸及的公差2.2.1 确定加工余量 用查表法确定机械加工余量：由机械加工工艺手册第一卷表 3.225 表 3.226 表 3.227）（1）平面加工的工序余量 连杆加工过程单面

29、加工方法单面余量经济精度.0320工序尺寸表面粗糙度毛坯1.5 IT1243 12.5 4000. 320 12.5 粗铣0 精铣0.6 IT10.010038.800.100 3.2 0 粗磨0.3 IT800. 050 38.200.050 1.6 精磨IT700. 025 380. 170 0.8 0.1 . 0. 232就连杆两端面总的加工余量为：nA 总=i1iA252 =430.055mm =A 粗铣 +A 精铣+A 粗磨 +A 精磨）=1.5+0.6+0.3+0.1）2 0=50.0 55mm 2）连杆铸造出来的总的厚度为H=38+0. 552.2.2 确定工序尺寸及其的公差大头

30、孔各工序尺寸及其的公差工序名称工序基本余量工序经济精度工序尺寸最小极限尺寸表面粗糙度珩磨0.08 H6 0.001965.5 65.5H6 0.00190.4 精镗0.4 H8 00. 04665.4 65.4H8 0.00460.8 半精镗1 H11 0.1965 65H11 0.0191.6 0二次粗镗2 H12 0.03064 64H12 0.0306.3 一次粗镗2 H12 0.03062 62H12 0.03012.5 扩孔5 60 591 9 / 36 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2）、小头孔各

31、工序尺寸及其的公差小头孔各工序尺寸及其的公差工序工序基本余量工序经济精度工序尺寸最小极限尺寸表面粗糙度名称精镗0.2 H8 00. 03329. 4929 . 49 00.0331.6 铰0.2 H9 00.05229. 2929 .29 0.00526.4 扩9 H10 00. 08429 . 129 1. 0.008412.5 钻钻至20H130.03320 00. 332012.5 2.3 运算工艺尺寸链 2.3.1 连杆盖的卡瓦槽的运算减环为：A 3；封闭环为：A ；增环为：A 21）、A 极限尺寸为：图2-1）mn1A 0maxi1A imaximA i1min=30.199-4.9

32、49=25.25 mmmn1A 0minA iminA imaxi1im1=29.81-5.11=24.70 mm 2）、A 上、下偏差为 : A iESA 0mn1ESA iEIi1im1=0.20+0.05=0.25 mm EIA0imEIA iin1ESA i1m1=-0.20-0.10=-0.30 mm 3）、A 的公差为 : 10 / 36 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 36 页精选学习资料 - - - - - - - - - T 0ESA 0EIA0=0.25-/500 0.18 6=0.110 min 由表 2.546 帮助用时 ta=0.4 0.45=0.180 min 2.4.2 粗磨大小头平面选用 M7350 磨床由机械制造工艺设计手册表 2.4170 可得砂轮的直径 D=40.00 mm 磨削的速度 V=0.33 m/s 切削的深度 ap= 0.30 mm fr0=0.033 mm/r Z= 8 就主轴的转速 n=v/0.001 D=158.8 r/min 按表 3.148