K027-连杆体加工工艺和铣宽度94的夹具设计【三维SW模型、CAD图纸】.zip

1 目目 录录 1.1 连杆的用途及其特点.3 1.2连杆的的材料及毛坯制造.4 1.3连杆的加工工艺过程.5 1.4 连杆的加工工艺过程分析.6 1.4.1 定位基准的选择 .6 1.4.2 加工阶段的划分和加工顺序的安排 .7 1.4.3 确定合理的夹紧方法 .8 1.4.4 连杆主要面的加工方法 .8 1.4.5 连杆主要孔的加工方法 .8 1.5 夹具使用.9 1.6 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差.9 1.6.1 确定加工余量 .9 1.6.2 确定工序尺寸及其公差 .10 1.7 各项加工数据的计算.11 2、专用夹具设计、专用夹具设计.15 2.1 问题的指出.15 2.2 定位基准的选择.15 4.3 夹具方案的设计.16 4.4.切削力和夹紧力计算.17 4.5 夹紧力的计算.18 五五.定位误差分析定位误差分析.19 七、确定夹具体结构尺寸和总体结构七、确定夹具体结构尺寸和总体结构.22 八、本章小结八、本章小结.23 九、总结九、总结.24 十、参考文献十、参考文献.25 第一章 连杆的加工工艺 2 1.1 连杆的连杆的用途及其特点用途及其特点 在发动机工作过程中，连杆受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用， 连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的质量，以减小 惯性力的作用。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形 状。为了保证发动机运转均衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大， 因此，在连杆部件的大、小头两端设置了去不平衡质量的凸块，以便在称量 后切除不平衡质量。连杆大、小头两端对称分布在连杆中截面的两侧。考虑 到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等(基本尺寸相同)。在 连杆小头的顶端设有油孔(或油槽)，发动机工作时，依靠曲轴的高速转动， 把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头衬套与活 塞销之间的摆动运动副。 连杆的作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄 的回转运动，以输出动力。因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能， 而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有 5 个：（1）连杆大端中心面和小端中心面相对连杆杆身中心面的对称度； （2）连杆大、小头孔中心距尺寸精度；（3）连杆大、小头孔平行度； （4）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；（5）连杆大头螺栓孔与接合面 的垂直度。 1.2连杆的连杆的的材料及毛坯制造的材料及毛坯制造 连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。因此， 连杆材料一般采用高强度碳钢和合金钢；如 45 钢、55 钢、40Cr、40CrMnB 等。近年来也有采用球墨铸铁的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料损耗少， 成本低。随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用，使粉末冶金件的密度和强度 大为提高。因此，采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造 方法。 连杆毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性， 3 可锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车 间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。 根据生产纲领为大量生产，连杆多用模锻制造毛坯。连杆模锻形式有两种， 一种是体和盖分开锻造，另一种是将体和盖锻成体。整体锻造的毛坯，需 要在以后的机械加工过程中将其切开，为保证切开后粗镗孔余量的均匀，最 好将整体连杆大头孔锻成椭圆形。相对于分体锻造而言，整体锻造存在所需 锻造设备动力大和金属纤维被切断等问题，但由于整体锻造的连杆毛坯具有 材料损耗少、锻造工时少、模具少等优点，故用得越来越多，成为连杆毛坯 的一种主要形式。总之，毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成 本降低，性能提高。 1.3连杆的加工工艺过程连杆的加工工艺过程 由上述技术条件的分析可知，连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度 的要求都很高，但是连杆的刚性比较差，容易产生变形，这就给连杆的机械 加工带来了很多困难，必须充分的重视。 (连杆机械加工工艺过程见加工工艺卡片) 连杆的主要加工表面为大、小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆 体和盖的结合面及连杆螺栓孔定位面，次要加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、 大头两侧面及体和盖上的螺栓座面等。 连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的加工来安排的。连杆的加工路 线按连杆的分合可分为三个阶段：第一阶段为连杆体和盖切开之前的加工； 第二阶段为连杆体和盖切开后的加工；第三阶段为连杆体和盖合装后的加工。 第一阶段的加工主要是为其后续加工准备精基准（端面、小头孔和大头外侧 面） ；第二阶段主要是加工除精基准以外的其它表面，包括大头孔的粗加工， 为合装做准备的螺栓孔和结合面的粗加工，以及轴瓦锁口槽的加工等；第三 阶段则主要是最终保证连杆各项技术要求的加工，包括连杆合装后大头孔的 半精加工和端面的精加工及大、小头孔的精加工。如果按连杆合装前后来分， 合装之前的工艺路线属主要表面的粗加工阶段，合装之后的工艺路线则为主 要表面的半精加工、精加工阶段。 4 加工过程如下： 1.4 连杆的加工工艺过程分析连杆的加工工艺过程分析 1.4.1 定位基准的选择定位基准的选择 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，定位比较稳定，用小头孔定位可直接控制大、小头孔的 中心距。这样就使各工序中的定位基准统一起来，减少了定位误差。具体的 办法是，如图 1 所示：在安装工件时，注意将成套编号标记的一面不 5 图 1 连杆 与夹具的定位元件接触（在设计夹具时亦作相应的考虑） 。在精镗小头 孔（及精镗小头衬套孔）时，也用小头孔（及衬套孔）作为基面，这时将定 位销做成活动的称“假销” 。当连杆用小头孔（及衬套孔）定位夹紧后，再 从小头孔中抽出假销进行加工。 1.4.2 加工阶段的划分和加工顺序的安排加工阶段的划分和加工顺序的安排 再工序安排上先加工定位基准，如端面加工的铣、磨工序防在加工过程的前面，然 后再加工孔，符合符合先面后孔的加工工序安装原则。 连杆工艺加工过程可分为以下几个方面： 1）粗加工阶段 粗加工阶段也是连杆体和连杆盖合之前的加工阶段：基准面的加工，包括辅助基准 面加工：准备连杆体及连杆盖合并所进行的加工，如两者对口面的铣、磨等 2）半精加工阶段 半精加工阶段也是连杆体和连杆盖合并之后的加工，如精磨两平面，半精镗大头孔 及孔口倒角等。总之是为精加工大、小头孔做准备的阶段。 3）精加工阶段 精加工阶段主要是最终保证连杆主要表面大、小头孔全部达到图样要求的阶段， 6 如珩磨大头孔，精镗小头活塞销轴承孔。 1.4.3 确定合理的夹紧方法确定合理的夹紧方法 既然连杆是一个刚性比较差的工件，就应该十分注意夹紧力的大小，作 用力的方向及着力点的选择，避免因受夹紧力的作用而产生变形，以影响加 工精度。在加工连杆的夹具中，可以看出设计人员注意了夹紧力的作用方向 和着力点的选择。在粗铣两端面的夹具中，夹紧力的方向与端面平行，在夹 紧力的作用方向上，大头端部与小头端部的刚性高，变形小，既使有一些变 形，亦产生在平行于端面的方向上，很少或不会影响端面的平面度。夹紧力 通过工件直接作用在定位元件上，可避免工件产生弯曲或扭转变形。 在加工大小头孔工序中，主要夹紧力垂直作用于大头端面上，并由定位 元件承受，以保证所加工孔的圆度。在精镗大小头孔时，只以大平面（基面） 定位，并且只夹紧大头这一端。小头一端以假销定位后，用螺钉在另一侧面 夹紧。小头一端不在端面上定位夹紧，避免可能产生的变形。 1.4.4 连杆主要面的加工连杆主要面的加工方法方法 采用粗铣、精铣工序，并将精磨工序安排在精加工大、小头孔之前，以 便改善基面的平面度，提高孔的加工精度，这种方法的生产率较高。以基面 及小头孔定位，它用一个圆销（小头孔） 。装夹工件铣两侧面至尺寸，保证 对称（此对称平面为工艺用基准面） 。 1.4.5 连杆主要孔的加工方法连杆主要孔的加工方法 连杆大、小头孔的加工是连杆机械加工的重要工序，它的加工精度对连 杆质量有较大的影响。 小头孔是定位基面，在用作定位基面之前，它经过了钻、铰两道工序。 钻时以小头孔外形定位，这样可以保证加工后的孔与外圆的同轴度误差较小。 小头孔在钻、铰后，在金刚镗床上与大头孔同时精镗，达到 IT6 级公差 7 等级，然后压入衬套，再以衬套内孔定位精镗大头孔。由于衬套的内孔与外 圆存在同轴度误差，这种定位方法有可能使精镗后的衬套孔与大头孔的中心 距超差。 大头孔经过扩、粗镗、精镗、金刚镗和珩磨达到 IT6 级公差等级。表面 粗糙度 Ra 为 1.6m，大头孔的加工方法是在铣开工序后，将连杆与连杆体 组合在一起，然后进行精镗大头孔的工序。这样，在铣开以后可能产生的变 形，可以在最后精镗工序中得到修正，以保证孔的形状精度。 连杆的螺栓孔经过钻、铰工序。加工时以大头端面、小头孔及大头一侧 面定位。 为了使两螺栓孔在两个互相垂直方向平行度保持在公差范围内，在扩和 铰两个工步中用上下双导向套导向。从而达到所需要的技术要求。 1.5 夹具使用夹具使用 应具备适应“一面一孔一凸台”的统一精基准。而大小头定位销是一次 装夹中镗出，故须考虑“自为基准”情况，这时小头定位销应做成活动的， 当连杆定位装夹后，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，如采用夹具限制 7 个自由度（其是长圆柱销限制 4 个，长菱形销 限制 2 个） 。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，且采取一定措施，一方面长圆柱销削去一边， 另一方面设计顶出工件的装置。 1.6 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 1.6.1 确定加工余量确定加工余量 用查表法确定机械加工余量： （根据机械加工工艺手册第一卷 表 3.225 表 3.226 表 3.2 27） 8 （1） 、平面加工的工序余量（mm） 单面加 工方法 单面 余量 经济精度工序尺寸表面粗 糙度 毛坯54812.5 粗铣4.4IT12() 320 . 0 0 43.6() 320 . 0 0 12.5 精铣 0.6IT10() 100 . 0 0 43() .20 . 0 36 . 0 3.2 则连杆两端面总的加工余量为： A总= 2 1 n i i A =（A粗铣+A精铣+A粗磨+A精磨） 2 =（1.5+0.6+0.3+0.1） 2 =mm 0 55 . 0 5 （2） 、连杆铸造出来的总的厚度为 H=43+=mm 0 55 . 0 5 0 55 . 0 48 1.6.2 确定工序尺寸及其公差确定工序尺寸及其公差 （根据机械制造技术基础课程设计指导教程 表 229 表 234） 1） 、大头孔各工序尺寸及其公差（锻造出来的大头孔为81 mm） 工序名称 工序基本 余量 工序经济 精度 工序尺寸极限尺寸表面粗糙度 精镗0.4 )(8 046 . 0 0 H 81+0.0 21/ 0 81 )(8 046 . 0 0 H 1.6 粗镗2 )(12 30 . 0 0 H 80.6 80.6 )(12 30 . 0 0 H 12.5 扩孔578.6 78.6 ) 1( 2） 、小头孔各工序尺寸及其公差 （根据机械制造技术基础课程设计指导教程 表 229 表 230） 9 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 精镗0.2)(8 033 . 0 0 H.20)(20 033 . 0 0 1.6 铰0.2)(9 052 . 0 0 H8 .19)( 8 . 19 052 . 0 0 6.4 钻 钻至 6 .19 33 . 0 0 13H6 .19 33 . 0 0 6 . 19 12.5 1.7 各项加工数据的计算各项加工数据的计算 1、 加