柴油機連桿加工工藝規(guī)程及專用鉆床夾具的設(shè)計摘要連桿是柴油機的主要傳動件之一,本文主要論述了連桿的加工工藝及其夾具設(shè)計。連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高,而連桿的剛性比較差,容易產(chǎn)生變形,因此在安排工藝過程時,就需要把各主要表面的粗精加工工序分開。逐步減少加工余量、切削力及內(nèi)應(yīng)力的作用,并修正加工后的變形,就能最后達(dá)到零件的技術(shù)要求。關(guān)鍵詞連桿粉末鍛造加工工藝夾具設(shè)計DIESELENGINECONNECTINGRODMACHININGPROCESSANDTHEEXCLUSIVEDESIGNOFDRILLINGJIGABSTRACTTHECONNECTINGRODISONEOFTHEMAINDRIVINGMEDIUMOFDIESELENGINE,THISTEXTEXPOUNDSMAINLYTHEMACHININGTECHNOLOGYANDTHEDESIGNOFCLAMPINGDEVICEOFTHECONNECTINGRODTHEPRECISIONOFSIZE,THEPRECISIONOFPROFILEANDTHEPRECISIONOFPOSITION,OFTHECONNECTINGRODISDEMANDEDHIGHLY,ANDTHERIGIDITYOFTHECONNECTINGRODISNOTENOUGH,EASYTODEFORM,SOARRANGINGTHECRAFTCOURSE,NEEDTOSEPARATETHEEACHMAINANDSUPERFICIALTHICKFINISHMACHININGPROCESSREDUCETHEFUNCTIONOFPROCESSINGTHESURPLUS,CUTTINGFORCEANDINTERNALSTRESSPROGRESSIVELY,REVISETHEDEFORMATIONAFTERPROCESSING,CANREACHTHESPECIFICATIONREQUIREMENTFORTHEPARTFINALLYKEYWORDCONNECTINGRODPOWDERFORGINGPROCESSINGTECHNOLOGYFIXTUREDESIGN目錄第1章前言111連桿的結(jié)構(gòu)特點112連桿生產(chǎn)的工藝方法1第2章柴油機加工工藝規(guī)程221連桿的技術(shù)要求2211大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度2212大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度2213大、小頭孔中心距3214連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度3215大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求3216螺栓孔的技術(shù)要求3217對口面的技術(shù)要求322連桿的材料和毛坯423工藝過程設(shè)計7231基準(zhǔn)的選擇7232制定工藝路線824連桿的機械加工工藝過程分析12241工藝過程的安排12242定位基準(zhǔn)的選擇12243確定合理的夾緊方法13244連桿兩端面的加工13245連桿大、小頭孔的加工13246連桿螺栓孔的加工14247連桿體與連桿蓋的銑開工序1425切削用量的選擇原則14251粗加工時切削用量的選擇原則14252精加工時切削用量的選擇原則1626確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差16261確定加工余量16262確定工序尺寸及其公差1727工時定額的計算18271銑連桿兩側(cè)面18272加工小頭孔18273粗鏜大頭孔19274精銑螺栓座面19275銑開連桿體和蓋20276加工連桿體20277加工連桿蓋21278螺栓孔的加工22279精磨結(jié)合面232710銑軸瓦鎖口槽242711精磨大頭兩平面先標(biāo)記朝上242712半精鏜大頭孔及精鏜小頭孔252713大頭孔兩端倒角262714鉆小頭油孔262715精鏜大頭孔262716鏜小頭孔襯套262717珩磨大頭孔27第3章擴小頭孔鉆床夾具的設(shè)計2831定位基準(zhǔn)的選擇2832夾緊方案的確定2833切削力及夾緊力的計算2834夾具體設(shè)計2935定位誤差分析30結(jié)論31致謝32參考文獻33第1章前言11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。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。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。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片,可以用來補償軸瓦的磨損。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。在發(fā)動機工作過程中,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(yīng)具有足夠的強度和剛度外,還應(yīng)盡量減小連桿自身的質(zhì)量,以減小慣性力的作用。為了保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)平衡,同一發(fā)動機中各連桿的質(zhì)量不能相差太大?？紤]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,發(fā)動機工作時,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摩擦運動副。12連桿生產(chǎn)的工藝方法當(dāng)今全球汽車發(fā)動機連桿大批量生產(chǎn)中傳統(tǒng)的期造連桿和模鍛連桿仍占主導(dǎo)地位,但正面臨著其它新制造方法或新工藝、新材料的挑戰(zhàn)與競爭粉末鍛造鋼連桿及鋁合金連桿與燒結(jié)鋼連桿以及連桿的裂解剖分工藝都是頗具競爭力新技術(shù),粉末鍛造的工件物理性能及工藝性能優(yōu)良,從而使經(jīng)粉末鍛造制成的高強度連桿零件的綜合性能,特別是沖擊韌性及疲勞性能顯著提高。斷裂剖分工藝的應(yīng)用,大大簡化了連桿的生產(chǎn)工藝流程。傳統(tǒng)的連桿生產(chǎn)工藝流程一般需14道切削加工工序,而應(yīng)用斷裂剖分工藝,只需6道切削加工工序就夠了。預(yù)計21世紀(jì)這些新技術(shù)將大量取代目前傳統(tǒng)工藝方法。第2章柴油機加工工藝規(guī)程21連桿的技術(shù)要求連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來,使活塞的往復(fù)直線運動變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運動,以輸出動力,同時又壓縮汽缸內(nèi)氣體。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連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。圖21連桿的技術(shù)要求211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IT6,表面粗糙度RA應(yīng)不大于08M大頭孔的圓柱度公差為0012MM,小頭孔公差等級為IT8,表面粗糙度RA應(yīng)不大于32M。小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為00025MM,素線平行度公差為004/100MM。212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小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100MM長度上公差為004MM在垂直與連桿軸心線方向的平行度在100MM長度上公差為006MM。213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190005MM。214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(yīng)不低于IT9大頭孔兩端面對大頭孔的軸心線的垂直度在100MM長度上公差為008MM。215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不大于08M,小頭兩端面的尺寸公差等級為IT12,表面粗糙度RA不大于63M。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。216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體和連桿蓋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應(yīng)不大于63M加工兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對稱度公差為025MM。217對口面的技術(shù)要求在連桿受動載荷時,對口面的歪斜使連桿蓋及連桿體沿著剖分面產(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體、連桿蓋和墊片貼合的緊密程度,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,要求結(jié)合面的平面度的公差為0025MM。22連桿的材料和毛坯粉末鍛造技術(shù)是常規(guī)的粉末冶金工藝和精密鍛造有機結(jié)合而發(fā)展起來的一項頗具有市場、競爭力的少、無切削金屬加工方法,以金屬粉末為原料,經(jīng)過預(yù)成形壓制,在保護氣氛中進行加熱燒結(jié)及作為鍛造毛坯,然后在壓力機上一次鍛造成形和實現(xiàn)無飛邊精密模鍛,獲得了與普通模鍛件相同密度、形狀復(fù)雜的精密鍛件。它既有粉末冶金成形性能較好的優(yōu)點,又發(fā)揮鍛造變形有效地改變金屬材料組織和性能作用的特點,使粉末冶金和鍛造工藝在生產(chǎn)上取得了新的突破,特別適宜大批量生產(chǎn)高強度、形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)零件,因此在各工業(yè)部門中有較大推廣應(yīng)用的發(fā)展前途。汽車發(fā)動機連桿是承受強烈沖擊及動態(tài)應(yīng)力最高的典型動力學(xué)負(fù)荷零件,其負(fù)荷與其自身質(zhì)量成比例,因此桿的輕量化對發(fā)動機具有特別的重要意義。如減輕發(fā)動機質(zhì)量,可導(dǎo)致發(fā)動機上所有擺動體質(zhì)量的減少,對發(fā)動機的運轉(zhuǎn)噪聲、震動、燃料消耗等將產(chǎn)生良好的作用。更重要的是,由于粉末鍛造采用粉末坯料的稱量法,使每根連桿得到同一重量,因此,連桿聯(lián)接曲軸旋轉(zhuǎn)時,明顯減輕了動平衡所引起的影響。粉末鍛造工藝是一種可以精減工藝、減少公害和節(jié)約資源的合乎時代要求的技術(shù),是一項跨世紀(jì)的先進的高新技術(shù)。連桿的材料參考了德國KREBSOGE公司為寶馬公司生產(chǎn)的美洲虎發(fā)動機AJV8型粉末鍛造連桿,所用預(yù)合金鋼粉的牌號為AIS14200,其化學(xué)成分W為025035MN、025045MO、025035NI、0101CR、065C、其余為FE。由于這種低合金鋼粉的化學(xué)成分均勻,物理性能及工藝性能優(yōu)良,從而使經(jīng)粉末鍛造制成的高強度連桿零件的綜合性能,特別是沖擊韌性及疲勞性能顯著提高。毛坯的生產(chǎn)工序如下1配料及混料將低合金鋼粉,經(jīng)配料計算和準(zhǔn)確稱取粉重后,置于混料機內(nèi)混和30MIN左右,至分布均勻。2壓預(yù)成形坯在壓制機上將粉料壓制成連桿預(yù)成形坯。對預(yù)成形坯的形狀及尺寸設(shè)計應(yīng)合理,對其密度、質(zhì)量、質(zhì)量變化和尺寸要嚴(yán)格精確控制,以避免超負(fù)荷而損壞模具。3燒結(jié)在通有還原性保護氣氛的燒結(jié)電爐中進行,其溫度為11001130,至完全合金化。然后,將燒結(jié)體移入無氧化性氣氛的保溫爐約1000中進行保溫。4閉式模鍛圖21粉末鍛造過程示意圖為了節(jié)約能源,將粉末預(yù)成形壓坯直接從保溫爐內(nèi)送人壓力機模具中進行閉式模鍛。燒結(jié)體經(jīng)致密化封閉鍛造時,可將80理論密度的燒結(jié)體鍛造直至接近100理論密度。必須指出,粉末鍛造連桿的變形溫度對其性能的影響很大,燒結(jié)預(yù)成形坯經(jīng)L000保溫出爐時,應(yīng)盡量縮短停留時間,立即投人模鍛工序。若模鍛溫度過低,在連桿表層的殘留微孔隙增多,則使連桿的密度下降若停留時間過長,則連桿內(nèi)部易被氧化。這兩種情況都能導(dǎo)致連桿的沖擊韌性和疲勞強度降低。粉末鍛造連桿除了要求粉末性能一致、粉末的流動性和填充性要好及合理的預(yù)制坯形狀及尺寸設(shè)計外,還需要較復(fù)雜的工藝設(shè)備和嚴(yán)格的質(zhì)量控制。為提高模具使用壽命與保證粉末鍛造連桿質(zhì)量的一致,其關(guān)鍵是實現(xiàn)生產(chǎn)工藝過程的計算機自動化。從國外長期生產(chǎn)實踐證明,發(fā)動機連桿用粉末鍛造工藝代替普通模鍛,據(jù)統(tǒng)計資料可得如下明顯的優(yōu)點1成形性能高由于粉體顆粒較細(xì),倒入模具型腔時,象流體一樣充填型腔各處,成形性能極高,所以對各種形狀復(fù)雜的鍛件都能順利成形。毛坯對零件的材料利用率已達(dá)100,即不留任何的金屬加工余量及輔料。2機械性能高如美國賽車連桿的疲勞強度從普通模鍛件1290MPA增加到粉末鍛件1340MPA,經(jīng)金相分析指出,這是由于基體中晶粒較細(xì)、無偏析,且呈連續(xù)纖維方向的情況下等原因所致。由此可見,粉末鍛造連桿零件的機械性能明顯超過了普通模鍛件。3鍛件精度高由于鍛造的加熱溫度較低,且又在防氧化的保護氣氛中進行,沒有氧化皮,故可以獲得較高尺寸精度和較低表面粗糙度的鍛件,制件表面在高壓下受到模具型腔光滑表面的熨平、光澤。4材料利用率高由于合理的制坯技術(shù),再在較低溫度下進行無飛邊、無余量的精密閉式模鍛,大大提高了材料利用率,從普通模鍛的材料利用率50左右增加到95以上。5模具壽命高困粉末坯料的加熱溫度較低及無氧化皮的情況下進行閉式模鍛,減少對模具表面的摩擦,更重要的是,單位壓力僅是普通模鍛的L/3L/4,甚至更低,這對模具的受壓條件大為改善,故其模具壽命可提高L020倍以上。6生產(chǎn)率高如汽車發(fā)動機連桿的生產(chǎn)工藝,普通模鍛把加熱后的毛坯進行多道制坯輥鍛,又在壓力機上進行預(yù)鍛及終鍛,然后再進行切邊、大小頭沖孔、熱校正冷精壓等多道工序。而粉末鍛造首先是省去了切邊、大、小頭沖孔、熱校正、冷精壓工序。7產(chǎn)品成本低與普通模鍛加工方法相比,首先因為加工精度高,可以大幅度地節(jié)省機械加工,提高材料利用率,對節(jié)省工時和降低成本有很大的經(jīng)濟效果。因為原材料粉末在成本中所占的比例高,從生產(chǎn)中證明,越能節(jié)省機械加工的零件采用粉末鍛造就越有利。也就是說,原來機械加工工時越多的零件,改為粉末鍛造后,在節(jié)省工時和降低成本方面就越能獲得更大的效果。表21粉末鍛造后毛坯的參數(shù)參數(shù)粉末鍛造尺寸波動每L00MMMM02零件重量波動05尺寸精度IT6IT9表面粗糙度M0832因為鍛造后大大改善了工件的表面粗糙度和表面精度,求因此粉末鍛造毛坯可以減少大量表面加工工序,提高生產(chǎn)率。連桿的鍛造毛坯圖見附圖123工藝過程設(shè)計231基準(zhǔn)的選擇統(tǒng)一精基準(zhǔn)以大小頭端面,小頭孔、大頭孔一側(cè)面定位。因為端面的面積大,定位穩(wěn)定可靠用小頭孔定位可直接控制大小頭孔的中心距同時可以消除基準(zhǔn)不重合誤差。232制定工藝路線一般的連桿工藝路線是拉大小頭兩端面粗磨大小頭兩端面拉連桿大小頭側(cè)定位面拉連桿蓋兩端面及桿兩端面倒角拉小頭兩斜面粗拉螺栓座面,拉配對打字面、去重凸臺面及蓋定位側(cè)面粗鏜桿身下半圓、倒角及小頭孔粗鏜桿身上半圓、小頭孔及大小頭孔倒角精銑螺栓座面銑斷桿、蓋小頭孔兩斜端面上倒角加工螺栓孔拉桿、蓋結(jié)合面及倒角去配對桿蓋毛刺清洗配對桿蓋檢測配對桿蓋結(jié)合面精度人工裝配扭緊螺栓打印桿蓋配對標(biāo)記號精磨連桿桿身兩端面粗鏜大頭孔及兩側(cè)倒角半精鏜大頭孔及精鏜小頭襯套底孔檢查大頭孔及精鏜小頭襯套底孔精度壓入小頭孔襯套稱重去重精鏜大頭孔、小頭襯套孔清洗最終檢查成品防銹。對于粉末鍛造的毛坯由于具有較高的表面質(zhì)量所以工藝粗鏜桿身下半圓、倒角及小頭孔之前的工藝都可以省略因此連桿的工藝如以下方案方案一精銑連桿兩端面擴鉸小頭孔粗鏜桿身上半圓粗鏜大頭孔下半圓小頭孔及小頭孔倒角鉆階梯油孔銑斷精磨連桿桿身兩端面加工螺栓孔精磨桿、蓋結(jié)合面沿對口面處大頭孔內(nèi)測倒角擴鉸桿蓋螺栓孔銑瓦槽去配對桿蓋毛刺清洗配對桿蓋檢測配對桿蓋結(jié)合面精度人工裝配扭緊螺栓打印桿蓋配對標(biāo)記號粗鏜大頭孔及兩側(cè)倒角半精鏜大頭孔及精鏜小頭襯套底孔檢查大頭孔及精鏜小頭襯套底孔精度壓入小頭孔襯套稱重去重鉆階梯油孔精鏜大頭孔、小頭襯套孔去毛刺退磁總成清洗終檢自動打流水號成品防銹。方案二精銑連桿兩端面擴鉸小頭孔粗鏜桿身上半圓粗鏜大頭孔下半圓小頭孔及小頭孔倒角拉螺栓螺母座面鉆階梯油孔銑斷粗磨斷口面鉆螺栓孔擴桿蓋螺栓座面沉孔并倒角精磨連桿連桿蓋對口面沿對口面處大頭孔內(nèi)測倒角擴鉸桿蓋螺栓孔銑瓦槽清洗連桿配對并裝配自動擰緊精磨兩端面精鏜小頭底座粗鏜大頭孔大頭孔倒角壓襯套稱重去重去毛刺精鏜大頭孔精鏜襯套孔去毛刺退磁總成清洗終檢自動打流水號成品防銹方案分析方案一于銑斷后馬上精磨兩端面由于連桿體和連桿蓋是分離的裝配后斷面就不一定位于同一平面因此不應(yīng)該在裝配前精磨兩端面。方案二螺栓孔的加工不是一次成形需要重復(fù)裝夾,工藝設(shè)計不合理。兩個方案的鉆階梯油孔可以安排在小頭孔壓入襯套之后,這樣襯套可以省去鉆孔工藝節(jié)約成本。所以綜合以上分析可以得出以下工藝流程精銑連桿兩端面擴鉸小頭孔粗鏜桿身上半圓粗鏜大頭孔下半圓精銑螺栓座面銑斷粗、精銑對口面鉆、鉸桿、蓋螺栓孔精磨連桿連桿蓋對口面銑瓦槽清洗連桿配對并裝配自動擰緊精磨兩端面精鏜小頭孔半精鏜大頭孔大頭孔倒角壓襯套鉆油孔稱重去重去毛刺精鏜大頭孔精鏜襯套孔研磨大頭孔去毛刺退磁總成清洗終檢自動打流水號成品防銹連桿的主要表面為大兩端面,較重要的表面為連桿體和蓋的結(jié)合面及連桿螺栓孔定位面,次要表面為軸瓦鎖口槽及體和蓋上的螺栓座面等。連桿的機械加工路線是圍繞著主要表面的來安排的。連桿的加工路線按連桿的分合可分為三個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)第二階段主要是加工除精基準(zhǔn)以外的其它表面,包括為合裝做準(zhǔn)備的螺栓孔和結(jié)合面的加工,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精加工階段。24連桿的機械加工工藝過程分析241工藝過程的安排在安排工藝進程時,就要把各主要工序的粗、精加工工序分開,即把粗加工安排在前,半精加工安排在中間,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)生的變形可以在半精加工中修正半精加工中產(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(yīng)力的作用,逐步修正加工后的變形,就能最后達(dá)到零件的技術(shù)條件。各主要表面的工序安排如下1兩端面先精銑后精磨2小頭孔擴孔、鉸孔、精鏜、壓入襯套后再精鏜3大頭孔粗鏜、半精鏜、精鏜、研磨。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。242定位基準(zhǔn)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(zhǔn)統(tǒng)一起來,減少了定位誤差。具體的辦法是,如圖15所示在安裝工件時,注意將成套編號標(biāo)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(yīng)的考慮。在精鏜小頭孔及精鏜小頭襯套孔時,也用小頭孔及襯套孔作為基面,這時將定位銷做成活動的稱“假銷”。當(dāng)連桿用小頭孔及襯套孔定位夾緊后,再從小頭孔中抽出假銷進行加工。243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(yīng)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,應(yīng)注意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。在加工大小頭孔工序中,主要夾緊力垂直作用于大頭端面上,并由定位元件承受,以保證所加工孔的圓度。在精鏜大小頭孔時,只以大平面基面定位,并且只夾緊大頭這一端。小頭一端以假銷定位后,用螺釘在另一側(cè)面夾緊。小頭一端不在端面上定位夾緊,避免可能產(chǎn)生的變形。244連桿兩端面的加工連桿兩端面在擴粗鏜大小頭孔之前先進行精銑以保證兩端面的平行。而之后采用精磨工序,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。精磨在M7130型平面磨床上用砂輪的周邊磨削,這種辦法的生產(chǎn)率低一些,但精度較高。245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先進行了擴孔、鏜孔。加工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。小頭孔在粗鏜后,在金剛鏜床上與大頭孔同時精鏜,達(dá)到IT6級公差等級,然后壓入襯套,再以襯套內(nèi)孔定位精鏜大頭孔。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)過擴孔、粗鏜、半精鏜、精鏜、研磨達(dá)到IT6級公差等級。表面粗糙度RA為04M,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。246連桿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。精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度,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。247連桿體與連桿蓋的銑開工序剖分面亦稱結(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003MM,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不超過002MM,則銑開的剖分面能達(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)合強度有較大的影響。因此,在剖分面銑開以后再經(jīng)過磨削加工。25切削用量的選擇原則正確地選擇切削用量,對提高切削效率,保證必要的刀具耐用度和經(jīng)濟性,保證加工質(zhì)量,具有重要的作用。251粗加工時切削用量的選擇原則粗加工時加工精度與表面粗糙度要求不高,毛坯余量較大。因此,選擇粗加工的切削用量時,要盡可能保證較高的單位時間金屬切削量金屬切除率和必要的刀具耐用度,以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。金屬切除率可以用下式計算ZW/01000式中ZW單位時間內(nèi)的金屬切除量MM3/SV切削速度M/SF進給量MM/RAP切削深度MM提高切削速度、增大進給量和切削深度,都能提高金屬切除率。但是,在這三個因素中,影響刀具耐用度最大的是切削速度,其次是進給量,影響最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的選擇原則是首先考慮選擇一個盡可能大的吃刀深度AP,其次選擇一個較大的進給量度F,最后確定一個合適的切削速度V選用較大的AP和F以后,刀具耐用度T顯然也會下降,但要比V對T的影響小得多,只要稍微降低一下V便可以使T回升到規(guī)定的合理數(shù)值,因此,能使V、F、AP的乘積較大,從而保證較高的金屬切除率。此外,增大AP可使走刀次數(shù)減少,增大F又有利于斷屑。因此,根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對提高生產(chǎn)效率,減少刀具消耗,降低加工成本是比較有利的。1切削深度的選擇粗加工時切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下,應(yīng)當(dāng)盡量將粗加工余量一次切除。只有當(dāng)總加工余量太大,一次切不完時,才考慮分幾次走刀。2進給量的選擇粗加工時限制進給量提高的因素主要是切削力。因此,進給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強度來確定。選擇進給量時應(yīng)考慮到機床進給機構(gòu)的強度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強度好的情況下,可選用大一些的進給量在剛性和強度較差的情況下,應(yīng)適當(dāng)減小進給量。3切削速度的選擇粗加工時,切削速度主要受刀具耐用度和機床功率的限制。切削深度、進給量和切削速度三者決定了切削功率,在確定切削速度時必須考慮到機床的許用功率。如超過了機床的許用功率,則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。252精加工時切削用量的選擇原則精加工時加工精度和表面質(zhì)量要求較高,加工余量要小且均勻。因此,選擇精加工的切削用量時應(yīng)先考慮如何保證加工質(zhì)量,并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率。1切削深度的選擇精加工時的切削深度應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定。通常希望精加工余量不要留得太大,否則,當(dāng)吃刀深度較大時,切削力增加較顯著,影響加工質(zhì)量。2進給量的選擇精加工時限制進給量提高的主要因素是表面粗糙度。進給量增大時,雖有利于斷屑,但殘留面積高度增大,切削力上升,表面質(zhì)量下降。3切削速度的選擇切削速度提高時,切削變形減小,切削力有所下降,而且不會產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù),盡可能提高切削速度。只有當(dāng)切削速度受到工藝條件限制而不能提高時,才選用低速,以避開積屑瘤產(chǎn)生的范圍。由此可見,精加工時選用較小的吃刀深度AP和進給量F,并在保證合理刀具耐用度的前提下,選取盡可能高的切削速度V,以保證加工精度和表面質(zhì)量,同時滿足生產(chǎn)率的要求。26確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差261確定加工余量用查表法確定機械加工余量根據(jù)機械加工工藝手冊第一卷表3225表3226表3227表22平面加工的工序余量MM工藝名稱單面余量經(jīng)濟精度工序尺寸尺寸公差表面粗糙度精磨01IT7383808精銑1IT938238263則連桿兩端面總的加工余量為A總A精銑A精磨2101222MM2、連桿鑄造出來的的厚度為H3822402MM4021000200804所以毛坯尺寸為402008262確定工序尺寸及其公差根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程表229表234表23大頭孔各工序尺寸及其公差鑄造出來的大頭孔為55MM工序名稱直徑余量工序經(jīng)濟精度工序尺寸尺寸公差表面粗糙度珩磨01IT664564504精鏜04IT864464408半精鏜1IT11646416二次粗鏜2IT126462125一次粗鏜2IT126260125根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程表229表230表24小頭孔各工序尺寸及其公差工序名稱工序基本余量工序經(jīng)濟精度工序尺寸公稱尺寸表面粗糙度精鏜0216鉸0263擴4125柴油機連桿的零件圖見附圖227工時定額的計算271銑連桿兩側(cè)面選用銑床X62W根據(jù)切削用量簡明手冊表選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D100MM由于采用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼圓柱銑刀所以齒數(shù)Z8切削速度V064M/S銑削寬度AE1MMFM08MM/R則主軸轉(zhuǎn)速N100060V/D1223R/MIN根據(jù)表3174按機床選取N750R/MIN則實際切削速度VDN/100060065M/S銑削工時為按表2510L2585MML12119MML22MM基本時間TJL/FM21281192/FMN20908MIN272加工小頭孔2721擴小頭孔選用鉆床Z3025根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2453選取數(shù)據(jù)擴刀直徑D29MM切削速度V035M/S切削深度AP15MM進給量F08MM/R則主軸轉(zhuǎn)速N1000V/D60223R/MIN根據(jù)表3130按機床選取N250R/MIN則實際切削速度VDN/100060039M/S擴削工時為按表257L382MML1DD1/2COTKR23MMKR60L23MM基本時間TJL/FM238233/08250044MIN2722鉸小頭孔選用鉆床Z3080根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2481選取數(shù)據(jù)鉸刀直徑D292MM切削速度V022M/S切削深度AP010MM進給量F08MM/R則主軸轉(zhuǎn)速N1000V/D140R/MIN根據(jù)表3131按機床選取N200R/MIN則實際切削速度VDN/100060032M/S鉸削工時為按表257L382MML121KR15L23MM基本時間TJL/FN382213/08200055MIN273粗鏜大頭孔選用鏜床T68根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2466選取數(shù)據(jù)鏜刀直徑D65MM切削速度V016M/S進給量F030MM/R切削深度AP30MM則主軸轉(zhuǎn)速N1000V/D47R/MIN根據(jù)表3141按機床選取N800R/MIN則實際切削速度VDN/100060272M/S鏜削工時為按表253L382MML13732MML25MM基本時間TJ4LI/FN38237325/0308004078MIN274精銑螺栓座面選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2490選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D63MM切削速度V047M/S銑刀齒數(shù)Z24切削深度AP2MM切削寬度AE20MMAF015MM/Z則主軸轉(zhuǎn)速N1000V/D142R/MIN根據(jù)表3131按機床選取N750R/MIN則實際切削速度VDN/100060247M/S銑削工時為按表2510L382MML12313MML22MM基本時間TJL/FMZ43823132/7502401540106MIN275銑開連桿體和蓋選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表247990選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D63MM切削速度V034M/S切削寬度AE38MM銑刀齒數(shù)Z24切削深度AP2MMAF015MM/Z則主軸轉(zhuǎn)速N1000V/D103R/MIN根據(jù)表3174按機床選取N750R/MIN則實際切削速度VDN/100060247M/S銑削工時為按表2510L95MML12333MML22MM基本時間TJLI/FM953332/750240150048MIN276加工連桿體2761粗銑連桿體結(jié)合面選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表247484選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D75MM切削速度V035M/S切削寬度AE2MM銑刀齒數(shù)Z8切削深度AP62MMAF015MM/R則主軸轉(zhuǎn)速N1000V/D89R/MIN根據(jù)表3174按機床選取N750R/MIN則實際切削速度VDN/100060294M/S銑削工時為按表2510L382MML12155MML22MM基本時間TJL/FMZ3821552/0157508006MIN2762精銑連桿體結(jié)合面選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2484選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D75MM切削速度V042M/S銑刀齒數(shù)Z8切削深度AP31MMAZ07MM/R切削寬度AE1MM則主軸轉(zhuǎn)速N1000V/D107R/MIN根據(jù)表3174按機床選取N750R/MIN則實際切削速度VDN/100060294M/S銑削工時為按表2510L38MML1281MML22MM基本時間TJL/FMZ38812/75007009MIN277加工連桿蓋2771粗銑連桿上蓋結(jié)合面選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表247484選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D75MM切削速度V035M/S切削寬度AE2MMAP31MM銑刀齒數(shù)Z8AF015MM/R則主軸轉(zhuǎn)速N100060V/D89R/MIN根據(jù)表3174按機床選取N750R/MIN則實際切削速度VDN/100060294M/S銑削工時為按表2510L38MML12155MML22MM基本時間TJL/FMZ381552/7508015006MIN2772精銑連桿上蓋結(jié)合面選用銑床X62W根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2484選取數(shù)據(jù)銑刀直徑D75MM切削速度V042M/S切削寬度AE1MMAP31銑刀齒數(shù)Z8進給量F07MM/R則主軸轉(zhuǎn)速N1000V/D107R/MIN根據(jù)表3174按機床選取N750R/MIN則實際切削速度VDN/100060294M/S銑削工時為按表2510L38MML128MML22MM基本時間TJL/FMZ31812/75007009MIN278螺栓孔的加工2781鉆螺栓孔選用鉆床Z3025根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表243841選取數(shù)據(jù)切削速度V099M/S切削深度AP49MM進給量F008MM/R鉆頭直徑D98MM則主軸轉(zhuǎn)速N100060V/D1930R/MIN根據(jù)表3130按機床選取N1930R/MIN則實際切削速度VDN/100060099M/S鉆削工時為按表257L34MML115MML22MM基本時間TJL/FN434152/00819104092MIN2782擴螺栓孔選用鉆床Z3025根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表2453選取數(shù)據(jù)擴刀直徑D1075MM切削速度V040M/S切削深度AP10MM進給量F06MM/R則主軸轉(zhuǎn)速N1000V/D764R/MIN根據(jù)表3130按機床選取N764R/MIN則實際切削速度VDN/100060040M/S擴削工時為按表257L34MML12MM基本時間TJL/FN4342/067644028M