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緒 論 制造業(yè)是國家或者地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標志著該國家或地區(qū)經(jīng)濟勢力、科技水平、 生活水平和國防勢力。國際市場的競爭歸根到底是各國制造生產(chǎn)能力的競爭。機械制造業(yè)是制造業(yè)的核心，是制造機械產(chǎn)品的工業(yè)部門，也是為國民經(jīng)濟各部門提供裝備的部門。機械制造也的生產(chǎn)能力和發(fā)展水平標志著一個國家或地區(qū)國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的程度。而機械制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于機械制造裝備的先進程度。裝備制造業(yè)是國家國家綜合制造能力的集中體現(xiàn)。重大裝備研制能力是衡量一個國家工業(yè)化水平和綜合國力的重要標準。作為新世紀的大學生，有義務為自己國家社會建設(shè)盡一份力，為制造業(yè)的發(fā)展貢獻一份力量，我們要以高度的責任感和使命感，克服發(fā)展中存在的問題，推動東北老工業(yè)基地的振興 畢業(yè)設(shè)計是對我們四年學習和知識的融匯、運用和貫通，是迅速提高我們實踐經(jīng)驗的一條重要途徑。在實踐中教導我們發(fā)現(xiàn)問題，以及怎樣分析問題并最終解決問題。讓我們的綜合能力有所提高，扎實鞏固專業(yè)基礎(chǔ)知識。畢業(yè)設(shè)計是對學生進行工程師基本訓練的重要環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設(shè)計我們能鞏固，熟悉并綜合運用所學知識；培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的學風；掌握零件機械加工工藝規(guī)程編制，專用工藝裝備及組合機床的基本技能；學會查閱，運用各種技術(shù)資料，手冊。初步掌握對專業(yè)范圍的生產(chǎn)技術(shù)問題進行分析綜合研究的能力；使學生受到比較全面的訓練 就個人而言，我希望通過這次畢業(yè)設(shè)計一方面能進一步培養(yǎng)我獨立思考的能力，另一方面能提高我與同學們互助協(xié)作的能力，為以后工作打下良好基礎(chǔ)，為偉大祖國建設(shè)貢獻我的力量。由于本人能力有限，經(jīng)驗不足，設(shè)計過程中有不足之處，希望各位老師給予指教。 1 連桿加工工藝 1.1 連桿的結(jié)構(gòu)特點 連桿是汽車發(fā)動機中的主要傳動部件之一，它在柴油機中，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)動而帶動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載荷。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。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時便于在磨損后進行修理和更換。 在柴油機工作過程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，連桿除應具有足夠的強度和剛度外，還應盡量減小連桿自身的質(zhì)量，以減小慣性力的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。為了保證柴油機運轉(zhuǎn)均衡，同一柴油機中各連桿的質(zhì)量不能相差太大，因此，在連桿部件的大、小頭兩端設(shè)置了去不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱量后切除不平衡質(zhì)量。連桿大、小頭兩端對稱分布在連桿中截面的兩側(cè)。考慮到裝夾、安放、搬運等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔(或油槽)，柴油機工作時，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動，把氣缸體下部的潤滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動運動副。 連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復直線運動變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運動，以輸出動力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機的性能，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：（1）連桿大端中心面和小端中心面相對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2-Φ15孔與2-Φ15孔端面的垂直度。 1.2 連桿的主要技術(shù)要求 連桿上需進行機械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，連桿大頭2-Φ15孔和2-Φ15孔端面等。連桿零件圖的主要技術(shù)要求（圖1.2-1）如下。 圖1.2-1 連桿零件圖 1.2.1 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度 為了使大頭孔與軸瓦及曲軸、小頭孔與活塞銷能密切配合，減少沖擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級為IT7，表面粗糙度Ra=1.6μm；小頭孔公差等級為IT7，表面粗糙度Ra=3.2μm。 1.2.2 大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度 兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會使活塞在汽缸中傾斜，從而造成汽缸壁磨損不均勻，同時使曲軸的連桿軸頸產(chǎn)生邊緣磨損，所以兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度公差較??；而兩孔軸心線在垂直于連桿軸線方向的平行度誤差對不均勻磨損影響較小，因而其公差值較大。兩孔軸心線在連桿的軸線方向的平行度在100 mm長度上公差為0.015 mm；在垂直與連桿軸心線方向的平行度在100 mm長度上公差為0.06 mm。 1.2.3 大、小頭孔中心距 大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到發(fā)動機的效率，所以規(guī)定了比較高的要求：275±1 mm。 1.2.4 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度，影響到軸瓦的安裝和磨損，甚至引起燒傷；所以對它也提出了一定的要求：規(guī)定其垂直度公差等級應不低于IT9（大頭孔兩端面對大頭孔的軸心線的垂直度在100 mm長度上公差為0.06 mm）。 1.2.5 大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求 連桿大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同，但從技術(shù)要求是不同的，大頭兩端面的尺寸公差等級為IT9，表面粗糙度Ra=3.2μm, 小頭兩端面的尺寸公差等級為IT10，表面粗糙度Ra=12.5μm。這是因為連桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端面間有配合要求，而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內(nèi)檔之間沒有配合要求。連桿大頭端面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面間距離尺寸的公差帶中，這給連桿的加工帶來許多方便。 1.2.6 2-Φ15螺栓孔的技術(shù)要求 在前面已經(jīng)說過，連桿在工作過程中受到急劇的動載荷的作用。這一動載荷又傳遞到連桿的兩個螺栓及螺母上。因此除了對螺栓及螺母要提出高的技術(shù)要求外，對于安裝這兩個動力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。規(guī)定：螺栓孔按IT8級公差等級和表面粗糙度Ra=3.2μm加工。 1.2.7 有關(guān)2-Φ15螺栓孔兩端面的技術(shù)要求 在連桿受動載荷時，2-Φ15螺栓孔兩端面的歪斜使連桿沿著端面產(chǎn)生相對錯位，影響到曲軸的連桿軸頸和軸瓦結(jié)合不良，從而產(chǎn)生不均勻磨損。結(jié)合面的平行度將影響到連桿貼合的緊密程度，因而也影響到螺栓的受力情況和曲軸、軸瓦的磨損。對于本連桿，要求2-Φ15螺栓孔兩端面的垂直度的公差為0.015 mm。 1.3　連桿的材料和毛坯 連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強度。因此，連桿材料一般采用高強度碳鋼和合金鋼；如Cr12、45鋼、55鋼、40CrMnB等。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)和應用，使粉末冶金件的密度和強度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個很有發(fā)展前途的制造方法。 連桿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，由于鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時少、模具少等優(yōu)點，故用得越來越多，成為連桿毛坯的一種主要形式?？傊鞯姆N類和制造方法的選擇應使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。 目前我國有些生產(chǎn)連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。圖（1.3-1）為連桿輥鍛示意圖．毛坯加熱后，通過上鍛輥模具2和下鍛輥模具4的型槽，毛壞產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需要的形狀。用輥鍛法生產(chǎn)的連桿鍛件，在表面質(zhì)量、內(nèi)部金屬組織、金屬纖維方向以及機械強度等方面都可達到模鍛水平，并且設(shè)備簡單，勞動條件好，生產(chǎn)率較高，便于實現(xiàn)機械化、自動化，適于在大批大量生產(chǎn)中應用。輥鍛需經(jīng)多次逐漸成形。 圖1.3-1 連桿輥鍛示意圖 圖(1-3)、圖(1-4)給出了連桿的鍛造工藝過程，將棒料在爐中加熱至1140～1200C0，先在輥鍛機上通過四個型槽進行輥鍛制坯見圖(1-3)，然后在鍛壓機上進行預鍛和終鍛，再在壓床上沖連桿大頭孔并切除飛邊見圖(1-4)。鍛好后的連桿毛坯需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，使之得到細致均勻的回火索氏體組織，以改善性能，減少毛坯內(nèi)應力。為了提高毛坯精度，連桿的毛坯尚需進行熱校正。 連桿必須經(jīng)過外觀缺陷、內(nèi)部探傷、毛坯尺寸及質(zhì)量等的全面檢查，方能進入機械加工生產(chǎn)線。 1.4 連桿的機械加工工藝過程 由上述技術(shù)條件的分析可知，連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，但是連桿的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給連桿的機械加工帶來了很多困難，必須充分的重視。 連桿機械加工工藝過程如下表(1—1)所示： 表1.1 連桿機械加工工藝過程 工序 工序名稱 工序內(nèi)容 工藝裝備 01 備料 鍛造 02 熱處理 調(diào)質(zhì)RC22～28 03 銑 粗銑連桿大小頭上端面 立式銑床 04 銑 粗銑連桿大小頭下端面 立式銑床 05 鏜 粗鏜、半精鏜Φ70H7孔、Φ46H7孔 坐標鏜床 06 銑 精銑連桿大頭Φ70H7孔兩端面 臥式銑床 07 銑 粗銑、精銑Φ15螺栓孔兩端面 臥式銑床 08 銑 銑寬60兩側(cè)面 臥式銑床 09 銑 銑寬64兩側(cè)面 臥式銑床 10 鉆 鉆、擴、鉸2-Φ15H8螺栓孔并倒角C1、C1.5 立式鉆床 11 鉆 鉆2-Φ7孔 搖臂鉆床 12 鉆 鉆2-Φ5孔（頭部Φ10，角度90°） 搖臂鉆床 13 鏜 精鏜大小頭孔至尺寸并倒角 坐標鏜床 14 稱重 稱量不平衡質(zhì)量 彈簧稱 15 鉗工 按規(guī)定值去重量 16 壓銅套 小頭壓入銅套并擠壓銅套孔 17 鏜 半精鏜、精鏜小頭軸套孔 坐標鏜床 18 質(zhì)檢 檢驗至圖紙要求 19 探傷 無損探傷及檢驗硬度 20 入庫 入庫 連桿的主要加工表面為大、小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為大頭孔定位面，次要加工表面為小頭孔、2-Φ15螺栓孔及其兩端面及大頭兩側(cè)面等。連桿的機械加工路線是圍繞著主要表面的加工來安排的。連桿的加工路線可分為三個階段：第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準備精基準（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以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工，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技術(shù)要求的加工，包括連桿端面的精加工及大、小頭孔的精加工。 1.5 連桿的機械加工工藝過程分析 1.5.1 工藝過程的安排 在連桿加工中有兩個主要因素影響加工精度： （1）連桿本身的剛度比較低，在外力（切削力、夾緊力）的作用下容易變形。 （2）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削時將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應力，并引起內(nèi)應力重新分布。 因此，在安排工藝進程時，就要把各主要表面的粗、精加工工序分開，即把粗加工安排在前，精加工安排在后面。這是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夾緊力必然大，加工后容易產(chǎn)生變形。粗、精加工分開后，粗加工產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應力的作用，逐步修正加工后的變形，就能最后達到零件的技術(shù)條件。 各主要表面的工序安排如下： （1）兩端面：粗銑、精銑 （2）小頭孔：粗鏜、半精鏜、精鏜 （3）大頭孔：粗鏜、半精鏜、精鏜 一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過程的中間或后面。 1.5.2 定位基準的選擇 在連桿機械加工工藝過程中，大部分工序選用連桿的一個指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭處指定一側(cè)的外表面作為另一基面。這是由于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、小頭孔的中心距。這樣就使各工序中的定位基準統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。具體的辦法是，在安裝工件時，注意將成套編號標記的一面不與夾具的定位元件接觸（在設(shè)計夾具時亦作相應的考慮）。在精鏜小頭孔時，也用小頭孔作為基面，這時將定位銷做成活動的稱“假銷”。當連桿用小頭孔定位夾緊后，再從小頭孔中抽出假銷進行加工。 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配合：即在粗加工大、小頭孔前，先加工端面，在精鏜大、小頭孔前，先加工端面。 由于用小頭孔和大頭孔外側(cè)面作基面，所以這些表面的加工安排得比較早。在小頭孔作為定位基面前的加工工序是粗鏜、半精鏜和精鏜，這些工序?qū)τ诰M后的孔與端面的垂直度不易保證，有時會影響到后續(xù)工序的加工精度。 在第一道工序中，工件的各個表面都是毛坯表面，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，對于整個工藝過程的加工精度常有深遠的影響。連桿的加工就是如此，在連桿加工工藝路線中，在精加工主要表面開始前，先銑兩個端面。因此，粗銑就是關(guān)鍵工序。在粗銑中工件如何定位呢？一個方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，銑一個端面后，翻身以銑好的面定位，銑另一個毛坯面。但是由于毛坯面不平整，連桿的剛性差，定位夾緊時工件可能變形，銑后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢復變形，影響后續(xù)工序的定位精度。另一方面是以連桿的大頭外形及連桿身的對稱面定位。這種定位方法使工件在夾緊時的變形較小，同時可以銑工件的端面，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，由于是以對稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。 1.5.3 確定合理的夾緊方法 既然連桿是一個剛性比較差的工件，就應該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形，以影響加工精度。在加工連桿的夾具中，可以看出設(shè)計人員注意了夾緊力的作用方向和著力點的選擇。在銑兩端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾緊力的作用方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，既使有一些變形，亦產(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會影響端面的平面度。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。 1.5.4 連桿兩端面的加工 采用粗銑、半精銑、精銑三道工序，并將工序安排在加工大、小頭孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度。 1.5.5 連桿大、小頭孔的加工 連桿大、小頭孔的加工是連桿機械加工的重要工序，它的加工精度對連桿質(zhì)量有較大的影響。 小頭孔是定位基面，在用作定位基面之前，它經(jīng)過了粗鏜、半精鏜、精鏜三道工序。鏜時以小頭孔外形定位，這樣可以保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差較小。 小頭孔在粗鏜、半精鏜、精鏜后，達到IT7級公差等級，然后壓入襯套，再以襯套內(nèi)孔定位粗鏜、半精鏜、精鏜大頭孔。由于襯套的內(nèi)孔與外圓存在同軸度誤差，這種定位方法有可能使精鏜后的襯套孔與大頭孔的中心距超差。 大頭孔經(jīng)過粗鏜、半精鏜、精鏜達到IT7級公差等級。表面粗糙度Ra =為1.6μm。 1.5.6 連桿2-Φ15螺栓孔的加工 連桿的螺栓孔經(jīng)過鉆、擴、鉸工序。加工時以大頭端面、小頭孔及大頭一側(cè)面定位。 為了使兩螺栓孔在兩個互相垂直方向平行度保持在公差范圍內(nèi)，在擴和鉸兩個工步中用上下雙導向套導向。從而達到所需要的技術(shù)要求。 粗銑螺栓孔端面采用工件翻身的方法，這樣銑夾具沒有活動部分，能保證承受較大的銑削力。精銑時，為了保證螺栓孔的兩個端面與連桿大頭端面垂直，使用兩工位夾具。連桿在夾具的工位上銑完一個螺栓孔的兩端面后，夾具上的定位板帶著工件旋轉(zhuǎn)1800 ，銑另一個螺栓孔的兩端面。這樣，螺栓孔兩端面與大頭孔端面的垂直度就由夾具保證。 1.6 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 用查表法確定機械加工余量： 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2—25（已知工件重2.85+0.085范圍內(nèi)） 1、連桿大頭兩端面的加工余量 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.2mm,鍛件尺寸公差為CT7級，表面粗糙度Ra為3.2，加工余量為MA-E級。根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8，兩步銑削即粗銑——精銑方可滿足其精度要求。 粗銑 單邊余量Z=2.0mm 精銑 單邊余量Z=0.2mm 2.連桿小頭兩端面的加工余量 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為CT9級，表面粗糙度Ra為12.5，加工余量為MA-E級。根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8，一步銑削即可滿足其精度要求。 3.連桿大頭Φ70H7孔的加工余量 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為CT7級，表面粗糙度Ra為1.6，加工余量為MA-E級。根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8，三步鏜削即粗鏜——半精鏜——精鏜方可滿足其精度要求。 4.連桿小頭Φ46H7孔的加工余量 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為CT7級，表面粗糙度Ra為1.6，加工余量為MA-E級。根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-7，三步鏜削即粗鏜——半精鏜——精鏜方可滿足其精度要求。 粗鏜 單邊余量Z=1.5mm 半精鏜 單邊余量Z=0.4mm 精鏜 單邊余量Z=0.1mm 5. 2-Φ15螺栓孔兩端面的加工余量 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.2mm,鍛件尺寸公差為CT7級，表面粗糙度Ra為3.2，加工余量為MA-E級。根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8，二步銑削即粗銑——精銑方可滿足其精度要求。 粗銑 單邊余量Z=2.0mm 精銑 單邊余量Z=0.2mm 6. 2-Φ15螺栓孔兩端面的加工余量 因孔的尺寸比較小，故采用實心鍛造，孔的表面粗糙度分別為Ra6.3、Ra3.2，根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-7，三步加工即鉆——擴——鉸方可滿足其精度要求。 鉆孔 Φ14 擴孔 Φ14.8 鉸孔 Φ15H8 7.寬60兩側(cè)面的加工余量 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為CT9級，表面粗糙度Ra為12.5，加工余量為MA-E級。根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8，一步銑削即可滿足其精度要求。 8.寬64兩側(cè)面的加工余量 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-25得鍛件的單邊加工余量Z=2.0mm,鍛件尺寸公差為CT9級，表面粗糙度Ra為12.5，加工余量為MA-E級。根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8，一步銑削即可滿足其精度要求。 9. 2-Φ7孔的加工余量 因孔的尺寸比較小，故采用實心鍛造，孔的表面粗糙度沒有特別要求，一步鉆削即可滿足其精度要求。 10. 2-Φ5孔（頭部Φ10，角度90）的加工余量 因孔的尺寸比較小，故采用實心鍛造，孔的表面粗糙度沒有特別要求，一步鉆削即可滿足其精度要求。 11.其他不加工表面，鍛造即可滿足其精度要求。 1.7 工時定額的計算 1.7.1粗銑連桿大小頭上端面 選用X52K立式銑床 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—81選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 100 mm 切削速度Vf = 200 m/min 切削寬度 ae= 85 mm 銑刀齒數(shù)Z = 6 切削深度ap = 2.0 mm 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 637 r/min 根據(jù)表3.1—31 按機床選取n = 600 /min 則實際切削速度V = Dn/1000=188.4 m/min 銑削工時為：按表2.5—10 L= 1.0 mm L1 = +1.5 =37.2mm L2 = 3 mm 基本時間tj = L/fm z = (1.0+37.2+3)2/(600×0.18×6) = 0.064min=7.68s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×7.68 = 3.1s 1.7.2粗銑連桿大小頭下端面 選用X52K立式銑床 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—81選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 100 mm 切削速度Vf = 200 m/min 切削寬度 ae=85mm 銑刀齒數(shù)Z = 6 切削深度ap = 2.0 mm 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D=637 r/min 根據(jù)表3.1—31 按機床選取n = 600 /min 則實際切削速度V =Dn/1000=188.4 m/min 銑削工時為：按表2.5—10 L= 1.0 mm L1 = +1.5 =37.2mm L2 = 3 mm 基本時間tj = L/fm z = (1.0+37.2+3)2/(600×0.18×6) = 0.064min=7.68s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×7.68 = 3.10s 1.7.3粗鏜、半精鏜Φ70H7孔、Φ46H7孔 1.粗鏜Φ66孔至Φ69 選用坐標鏜床 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑D = 69mm 切削速度V = 12 m/min 進給量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 1.5 mm 根據(jù)表3.1—39 按機床選取n = 1000 r/min 鏜削工時為： 按表2.5—3 L = 40 mm L1 = 1.5 mm L2 = 5 mm 基本時間tj= Li/fn = (40+1.5+5)/(0.2×1000) = 0.233 min=13.95s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×13.95s= 5.58s 2.半精鏜Φ69孔至Φ69.8 選用坐標鏜床 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑D = 69.8mm 切削速度V = 12 m/min 進給量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 0.4 mm 根據(jù)表3.1—39 按機床選取n = 1000 r/min 鏜削工時為： 按表2.5—3 L = 40 mm L1 = 0.4 mm L2 = 5 mm 基本時間tj= Li/fn = (40+0.4+5)/(0.20×1000) = 0.227 min=13.62s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×13.62s=5.45s 3.粗鏜Φ42孔至Φ45 選用坐標鏜床 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑D = 45mm 切削速度V = 12 m/min 進給量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 1.5 mm 根據(jù)表3.1—39 按機床選取n = 1000 r/min 鏜削工時為： 按表2.5—3 L = 40 mm L1 = 1.5 mm L2 = 5 mm 基本時間tj= Li/fn = (40+1.5+5)/(0.2×1000) = 0.233 min=13.95s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×13.95s= 5.58s 4.半精鏜Φ45孔至Φ45.8 選用坐標鏜床 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑D = 45.8mm 切削速度V = 12 m/min 進給量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 0.4 mm 根據(jù)表3.1—39 按機床選取n = 1000 r/min 鏜削工時為： 按表2.5—3 L = 40 mm L1 = 0.4 mm L2 = 5 mm 基本時間tj= Li/fn = (40+0.4+5)/(0.20×1000) = 0.227 min=13.62s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×13.62s=5.45s 1.7.4精銑連桿大頭Φ70H7孔兩端面 選用X52K立式銑床 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—81選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 100 mm 切削速度Vf = 200 m/min 切削寬度 ae= 85 mm 銑刀齒數(shù)Z = 6 切削深度ap = 0.4 mm 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 637 r/min 根據(jù)表3.1—31 按機床選取n = 600 /min 則實際切削速度V = Dn/1000 = 188.4 m/min 銑削工時為：按表2.5—10 L= 0.2 mm L1 = +1.5 =37.2mm L2 = 0 mm 基本時間tj = L/fm z = (0.2+37.2+0)/(600×0.18×6) = 0.058 min=3.46s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×3.46s =1.39s 1.7.5、粗銑、精銑2-Φ15螺栓孔兩端面 1. 粗銑2-Φ15螺栓孔兩端面 選用銑床X62W 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—77(88)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 200 mm 切削速度V = 500m/min 銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 2.0 mm af = 0.35mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 796 r/min 根據(jù)表3.1—74 按機床選取n=800 r/min 則實際切削速度V = Dn/1000 =502.4m/min 銑削工時為：按表2.5—10 L=40 mm L1=+1.5=81.5mm L2=2.0 mm 基本時間tj = L/fmz = (40+81.5+2.0)2/(800×0.35)=0.882 min=52.93s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×52.93s= 21.17s 2. 精銑2-Φ15螺栓孔兩端面 選用銑床X62W 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—77(88)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 200 mm 切削速度V = 500m/min 銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 0.2 mm af = 0.35mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 796 r/min 根據(jù)表3.1—74 按機床選取n=800 r/min 則實際切削速度V = Dn/1000 =502.4m/min 銑削工時為：按表2.5—10 L=40 mm L1=+1.5=81.5mm L2=0.2mm 基本時間tj = L/fmz = (40+81.5+0.2)2/(800×0.35)=0.869 min=52.16s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×52.16s= 20.86s 1.7.6銑寬60兩側(cè)面 選用銑床X62W 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—77(88)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 100 mm 切削速度V = 200m/min 銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 2.0 mm af = 0.35mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D =637 r/min 根據(jù)表3.1—74 按機床選取n=600 r/min 則實際切削速度V = Dn/1000 =18.8m/min 銑削工時為：按表2.5—10 L=40 mm L1=+1.5=50.5mm L2=2.0 mm 基本時間tj = L/fmz = (40+50.5+2.0) /(600×0.35)=0.440 min=26.43s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×26.43s= 10.57s 1.7.7銑寬64兩側(cè)面 選用銑床X52K 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—77(88)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑D = 20 mm 切削速度V = 50m/min 銑刀齒數(shù)Z = 4 切削深度ap = 2.0 mm af = 0.35mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D =796r/min 根據(jù)表3.1—74 按機床選取n=800 r/min 則實際切削速度V = Dn/1000 =50.2m/min 銑削工時為：按表2.5—10 L=30 mm L1=+1.5=29.8mm L2=2.0 mm 基本時間tj = L/fmz = (30+29.8+2.0)2/(800×0.35)=0.441 min=26.49s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×26.49s= 10.59s 1.7.8鉆、擴、鉸2-Φ15H8螺栓孔并倒角C1、C1.5 1.鉆2-Φ15H8螺栓底孔Φ14 選用立式鉆床Z525 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—38（41）選取數(shù)據(jù) 切削速度V = 35 m/min 切削深度ap = 85mm 進給量f = 0.25 mm/r 鉆頭直徑D = 14 mm 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 796 r/min 根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 800 r/min 則實際切削速度V = Dn/1000 = 35.2 m/min 鉆削工時為： 按表2.5—7 L = 85 mm L1 = 7 mm L2 = 5 mm 基本時間tj = L/fn = (85+7+5)2/(0.25×800) = 0.97 min=58.2s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×58.2s= 23.28s 2. 擴螺栓孔Φ14至Φ14.8 選用立式鉆床Z525 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—53選取數(shù)據(jù) 擴刀直徑D = 14.8 mm 切削速度V = 35 m/min 切削深度ap = 0.4 mm 進給量f = 0.15 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 753r/min 根據(jù)表3.1—30 按機床選取n=800 r/min 則實際切削速度V = Dn/1000 = 37.2m/min 擴削工時為： 按表2.5—7 L = 85 mm L1 = 0.4 mm L2 = 5 mm 基本時間tj = L/fn = (85+0.4+5)2/(0.15×800) =1.507 min=90.4s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×90.4s= 36.16s 3.鉸螺栓孔Φ14.8至Φ15H7 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—81選取數(shù)據(jù) 鉸刀直徑D = 15 mm 切削速度V = 35 m/min 切削深度ap = 0.10 mm 進給量f = 0.15mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 743 r/min 根據(jù)表3.1—31 按機床選取n = 800 r/min 則實際切削速度V =Dn/1000 =37.7m/min 鉸削工時為： 按表2.5—7 L = 85 mm L1 = 0.1 mm L2 = 5 mm 基本時間tj = L/fn = (85+0.1+5)2/(0.15×800) = 1.502min=90.1s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×90.1s= 36.04s 4.倒角C1 5.倒角C1.5 1.7.9鉆2-Φ7孔 選用搖臂鉆床Z3025 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—38（41）選取數(shù)據(jù) 切削速度V = 20 m/min 切削深度ap = 15mm 進給量f = 0.25 mm/r 鉆頭直徑D = 7mm 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D =910 r/min 根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 1000 r/min 則實際切削速度V = Dn/1000 = 22.0 m/min 鉆削工時為： 按表2.5—7 L = 15 mm L1 = 3.5 mm L2 = 3 mm 基本時間tj = L/fn = (15+3.5+3)2/(0.25×1000) = 0.172min=10.32s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×10.32s=4.13s 1.7.10鉆2-Φ5孔（頭部Φ10，角度90°） 選用搖臂鉆床Z3025 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—38（41）選取數(shù)據(jù) 切削速度V = 15 m/min 切削深度ap = 11mm 進給量f = 0.25 mm/r 鉆頭直徑D = 5mm 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D =955r/min 根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 1000 r/min 則實際切削速度V = Dn/1000 = 15.7 m/min 鉆削工時為： 按表2.5—7 L = 11 mm L1 = 2.5 mm L2 = 3 mm 基本時間tj = L/fn = (11+2.5+3)2/(0.25×1000) = 0.132min=7.92s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×7.92s=3.17s 1.7.11精鏜Φ70H7孔、Φ46H7孔 1.精鏜Φ69.8孔至Φ70H7 選用坐標鏜床 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑D = 70mm 切削速度V = 20m/min 進給量f = 0.1 mm/r 切削深度ap = 0.1 mm 根據(jù)表3.1—39 按機床選取n = 1000 r/min 鏜削工時為： 按表2.5—3 L = 40 mm L1 = 0.1 mm L2 = 5 mm 基本時間tj= Li/fn = (40+0.1+5)/(0.10×1000) = 0.451 min=27.06s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×27.06s=10.82s 2.精鏜Φ45.8孔至Φ46H7 選用坐標鏜床 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑D = 46mm 切削速度V = 20m/min 進給量f = 0.1 mm/r 切削深度ap = 0.1 mm 根據(jù)表3.1—39 按機床選取n = 1000 r/min 鏜削工時為： 按表2.5—3 L = 40 mm L1 = 0.1 mm L2 = 5 mm 基本時間tj= Li/fn = (40+0.1+5)/(0.10×1000) = 0.451 min=27.06s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×27.06s=10.82s 3.倒角C1 1.7.12半精鏜、精鏜Φ40H7銅套孔 1.半精鏜Φ39.5孔至Φ39.8H7 選用坐標鏜床 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑D = 39.8mm 切削速度V = 12m/min 進給量f = 0.1 mm/r 切削深度ap = 0.1 mm 根據(jù)表3.1—39 按機床選取n = 1000 r/min 鏜削工時為： 按表2.5—3 L = 40 mm L1 = 0.15 mm L2 = 5 mm 基本時間tj= Li/fn = (40+0.15+5)/(0.10×1000) = 0.452 min=27.09s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×27.09s=10.84s 2.精鏜Φ39.8孔至Φ40H7 選用坐標鏜床 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù) 鏜刀直徑D = 40mm 切削速度V = 12m/min 進給量f = 0.1 mm/r 切削深度ap = 0.1 mm 根據(jù)表3.1—39 按機床選取n = 1000 r/min 鏜削工時為： 按表2.5—3 L = 40 mm L1 = 0.1 mm L2 = 5 mm 基本時間tj= Li/fn = (40+0.1+5)/(0.10×1000) = 0.451 min=27.06s 按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×27.06s=10.82s 1.8 連桿的檢驗 連桿在機械加工中要進行中間檢驗，加工完畢后要進行最終檢驗，檢驗項目按圖紙上的技術(shù)要求進行。 1.8.1 觀察外表缺陷及目測表面粗糙度 1.8.2 連桿大頭孔圓柱度的檢驗 用量缸表，在大頭孔內(nèi)分三個斷面測量其內(nèi)徑，每個斷面測量兩個方向，三個斷面測量的最大值與最小值之差的一半即圓柱度。 1.8.3 連桿體、連桿上蓋對大頭孔中心線的對稱度的檢驗 采用圖（1－6）所示專用檢具（用一平尺安裝上百分表）。用結(jié)合面為定位基準分別測量連桿體、連桿上蓋兩個半圓的半徑值，其差為對稱度誤差。 1.8.4 連桿大小頭孔平行度的檢驗 如圖（1—7）所示,將連桿大小頭孔穿入專用心軸，在平臺上用等高V形鐵支撐連桿大頭孔心軸，測量小頭孔心軸在最高位置時兩端面的差值，其差值的一半即為平行度。 圖1.7 大小頭孔平行度的檢驗圖 2 夾具設(shè)計 由連桿工作圖可知，工件材料為45鋼，屬于中大批量生產(chǎn)。根據(jù)設(shè)計任務的要求，需設(shè)計一套銑結(jié)合面的夾具，刀具為硬質(zhì)合金端面銑刀。 2.1問題的指出 本夾具主要作來銑結(jié)合面，結(jié)合面與小頭孔軸心線有尺寸精度要求，結(jié)合面本身有平面度要求。在設(shè)計夾具時應該考慮在內(nèi)。 2.2 夾具設(shè)計 1) 定位基準的選擇 由零件圖可知，在精銑連桿大頭Φ70H7孔兩端面之前，連桿的大小頭孔及小頭孔的兩側(cè)都已加工，且表面粗糙度要求較高。為了使定位誤差盡量減小，按基準重合原則選半精加工之后的46H7小頭孔與其端面為定位主基準，螺栓孔端面為定位輔助基準。 2) 夾緊方案 由于零件小，所以采用開口墊圈、螺母、心軸等組成的螺旋夾緊機構(gòu)，為了防止工件大頭在裝夾與銑削時偏位，在大頭端采用鉸鏈壓板輔助夾緊工件。 3) 夾具體設(shè)計 夾具體的作用是將定位、夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時，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算 切削力的計算：，由《立式銑床X52K》（表7-24）得： P= = =1902.538N 夾緊力的計算：由《機床夾具設(shè)計手冊》（表1-2-25）得： 用扳手的六角螺母的夾緊力：M=20mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夾緊力：W0=5380N 由于夾緊力大于切削力，即本夾具可安全使用。 定位誤差的計算: 由加工工序知，加工面為連桿大頭孔兩端面。兩端面對連桿大頭孔中心線有0.06垂直度要求，兩面之間的距離為40C8.，而大頭孔中心線到小頭孔中心線的距離為2751，所以本工序的工序基準：連桿小頭孔及其端面，其設(shè)計計算如下： ①確定定位心軸中心與大頭孔中心的距離及其公差。此公差取工件相應尺寸的平均值，公差取相應公差的三分之一（通常取1/5~1/3）。故此尺寸為2750.010。 ②確定定位心軸尺寸及公差 本夾具的主要定位元件為一心軸，結(jié)構(gòu)簡單，但不便于更換。該定位心軸的基本尺寸取工件孔下限尺寸Φ46。公差與本零件在工作時與其相配孔的尺寸與公差相同，即為Φ46k5。 5) 定位誤差分析 ① 定位元件尺寸及公差的確定： 本夾具的主要定位元件為一心軸，結(jié)構(gòu)簡單，但不便于更換。該心軸尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時與其相配孔的尺寸公差相同，即為 Φ46k5. ② 對于連桿大小頭孔中心距2751的要求，以Φ46k5的中心線為定位基準，雖屬“基準重合”，無基準不重合誤差，但由于定位面與定位間存在間隙，造成的基準位置誤差即為定位誤差，其值為： ΔDw=δD+δd+Δmin =0.033+0.012+0 =0.045 mm ΔDw－－剖分面的定位誤差 δD――工件孔的直徑公差 δd――定位銷的直徑公差 Δmin――孔和銷的最小保證間隙 此項中心距加工允差為0.2mm,因此工件在加工過程中能夠保證加工精度要求。 結(jié) 論 通過對連桿的機械加工工藝及對粗加工大頭孔夾具和銑結(jié)合面夾具的設(shè)計，使我學到了許多有關(guān)機械加工的知識,主要歸納為以下兩個方面： 第一方面：連桿件外形較復雜，而剛性較差。且其技術(shù)要求很高，所以適當?shù)倪x擇機械加工中的定位基準,是能否保證連桿技術(shù)要求的重要問題之一。在連桿的實際加工過程中，選用連桿的大小頭端面及小頭孔作為主要定位基面，同時選用大頭孔兩側(cè)面作為一般定位基準。為保證小頭孔尺寸精度和形狀精度，可采用自為基準的加工原則；保證大小頭孔的中心距精度要求，可采用互為基準原則加工。 對于加工主要表面，按照“先基準后一般”的加工原則。連桿的主要加工表面為大小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿大小頭孔及螺栓孔定位面，次要的加工表面為軸瓦鎖口槽、油孔、大頭兩側(cè)面及連桿螺栓孔側(cè)面等。 第二方面：主要是關(guān)于夾具的設(shè)計方法及其步驟。 （1）、定位方案的設(shè)計：主要確定工件的定位基準及定位基面；工件的六點定位原則；定位元件的選用等。 （2）、導向及對刀裝置的設(shè)計：由于本設(shè)計主要設(shè)計的是擴大頭孔夾具和銑結(jié)合面夾具，所以主要考慮的是選用鉆套的類型及排屑問題，以及對刀塊的類型，從而確定鉆套和對刀塊的位置尺寸及公差。 （3）、夾緊裝置的設(shè)計：針對連桿的加工特點及加工的批量，對連桿的夾緊裝置應滿足裝卸工件方便、迅速的特點，所以一般都采用自動夾緊裝置。 （4）、夾具體設(shè)計：連桿的結(jié)構(gòu)特點是比較小，設(shè)計時應注意夾具體結(jié)構(gòu)尺寸的大小。夾具體的作用是將定位及夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時能承受一部分切削力。所以夾具體的材料一般采用鑄鐵。 （5）、定位精度和定位誤差的計算：對用于粗加工的夾具，都應該進行定位誤差和穩(wěn)定性的計算，以及設(shè)計的夾具能否滿足零件加工的各項尺寸要求。 （6）、繪制夾具裝備圖及夾具零件圖。 致 謝 這次畢業(yè)設(shè)計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。 這次畢業(yè)設(shè)計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參考文獻 1， 鄒青 主編 機械制造技術(shù)