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XX 學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(論文)
拖拉機發(fā)動機連桿加工大小頭孔夾具設(shè)計
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學(xué) 號
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘 要
本文是對拖拉機發(fā)動機連桿零件加工應(yīng)用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。選擇正確的加工方法，設(shè)計合理的加工工藝過程。此外還對拖拉機發(fā)動機連桿零件的一道工序的加工設(shè)計了專用夾具.
機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標(biāo)準(zhǔn)化，并且有專業(yè)的工廠進行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專為某工件加工工序服務(wù)的專用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設(shè)計制造。本論文夾具設(shè)計的主要內(nèi)容是設(shè)計加工孔夾具。
關(guān)鍵詞：拖拉機發(fā)動機連桿，加工工藝，加工方法，工藝文件，夾具
32
Abstract
This paper is the analysis of technology of automobile connecting parts processing application and processing, mainly including the parts diagram analysis, the choice of blank, parts of the clamping, the craft route formulation, tool selection, the determination of cutting conditions, process documents. Choose the correct methods for processing, processing process design reasonable. In addition, processing of two processes of automobile connecting rod parts of the design of the fixture.
Many types of machine tool fixture, wherein, universal fixture used the most widely, size has been standardized, and professional factory production. But widely uses in the volume production, specially for a special fixture workpiece machining process service, then needs various manufacturing plant according to the workpiece processing technology to design and manufacture. The main content of this paper is the design of fixture design processing Kong Jiaju.
Key Words: connecting rod, processing technology, processing method, process documents, fixture
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
第1章 緒論 6
第2章 拖拉機發(fā)動機連桿分析 6
2.1 拖拉機發(fā)動機連桿零件的作用 6
2.2零件的工藝分析 7
第3章 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 9
3.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)的確定 9
3.2 拖拉機發(fā)動機連桿的材料選擇與毛坯的制造方法 10
3.2.1 拖拉機發(fā)動機連桿的材料選擇 10
3.2.2 45的成分和力學(xué)性能 11
3.2.3 毛坯的制造方法 11
3.3 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸確定? 13
3.4 指定工序定位基準(zhǔn)的選擇? 13
3.5 加工工藝階段的劃分和加工順序的安排? 14
3.6 拖拉機發(fā)動機連桿加工工藝過程的擬定? 14
3.7 拖拉機發(fā)動機連桿加工工藝設(shè)計應(yīng)考慮的問題 17
3.7.1 工序安排 17
3.7.2 定位基準(zhǔn) 17
3.7.3 夾具使用 17
3.8 工時定額的計算 17
4 加工拖拉機發(fā)動機連桿大小頭孔夾具設(shè)計 23
4.1 問題的提出 23
4.2定位基準(zhǔn)的選擇 23
4.3夾具方案的設(shè)計 23
4.4.切削力和夾緊力計算 23
4.5夾緊力的計算 25
4.6定位誤差分析 26
4.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 27
4.8 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 28
總 結(jié) 29
參考文獻 30
致謝 31
第1章 緒論
機械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細(xì)說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細(xì)的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。
技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣。
總的來說，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個步驟的詳細(xì)參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)實際情況編寫的特定的加工工藝。
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。
工具是人類文明進步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。
第2章 拖拉機發(fā)動機連桿分析
2.1 拖拉機發(fā)動機連桿零件的作用
圖2-1 拖拉機發(fā)動機連桿
拖拉機發(fā)動機連桿由拖拉機發(fā)動機連桿大頭、桿身和拖拉機發(fā)動機連桿小頭三部分組成，拖拉機發(fā)動機連桿大頭是分開的，一半與桿身為一體，一半為拖拉機發(fā)動機連桿蓋，拖拉機發(fā)動機連桿蓋用螺栓和螺母與曲軸主軸頸裝配在一起。
拖拉機發(fā)動機連桿是較細(xì)長的變截面非圓形桿件，其桿身截面從大頭到小頭逐步變小，以適應(yīng)在工作中承受的急劇變化的動載荷。
其形狀也比較復(fù)雜，很多表面并不容易加工，不管是在其工作過程之中還是在加工過程中也很容易產(chǎn)生變形。
拖拉機發(fā)動機連桿是將活塞上下的直線運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動的重要部件，所以要求要求有較高的強度、韌性和疲勞性能之外，對發(fā)動機拖拉機發(fā)動機連桿還有較高的位置精度和尺寸形狀精度要求以及表面質(zhì)量要求。
基本要求如：拖拉機發(fā)動機連桿桿身不垂直度≤0.5，小頭、大頭兩端面對稱面與桿身相應(yīng)對稱面之間的偏移≤0.6，桿身橫向?qū)ΨQ面對大小頭孔中心偏移≤1.
首先必須保證大頭中心孔中心線和小頭孔中心線之間的平行度，這樣才能保證拖拉機發(fā)動機連桿在工作過程中平穩(wěn)不刮曲軸和軸瓦；第二個就是保證兩個端面的平行度，以及兩端面中心線與兩孔中心線之間的垂直度，用于保證工作中不會刮傷曲軸平衡塊，可以減少噪聲，保持平穩(wěn)；第三個要保證的是拖拉機發(fā)動機連桿體和蓋的分和面之間的配合和吻合，以保證大頭孔的圓柱度，以免刮傷軸瓦；第四要確保大小頭孔中心線之間的距離，如果其得不到保證，將保證不了發(fā)動機在工作時的氣體壓縮比等。
2.2零件的工藝分析
由零件圖可知。
可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：
首先拖拉機發(fā)動機連桿的加工表面如下：
（1） 以端面互為基準(zhǔn)加工的兩端面，尺寸為，
（2）以小頭孔為中心的加工有：加工側(cè)面工藝凸臺。
（3）以大頭孔為中心的加工表面有：加工拖拉機發(fā)動機連桿蓋卡挖槽，加工螺栓孔，和拖拉機發(fā)動機連桿蓋上螺釘光孔。
拖拉機發(fā)動機連桿精度的參數(shù)主要有五個：1.拖拉機發(fā)動機連桿大端中心面和小端中心面相對于拖拉機發(fā)動機連桿身中心面的對稱；2.拖拉機發(fā)動機連桿大小頭空中心距尺寸精度；3.拖拉機發(fā)動機連桿大小頭孔平行度；4.拖拉機發(fā)動機連桿大小頭孔的 尺寸精度、形狀精度；5.拖拉機發(fā)動機連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。
其余技術(shù)參數(shù)如下表：
表2.1
技術(shù)要求項目
具體要求或數(shù)值
滿足的主要性能
大、小頭孔的橢圓度，錐度
橢圓度≤0.012
錐度≤0.014
保證與襯套、軸瓦的良好配合
兩孔中心距
±0.03～0.05
氣缸氣體的壓縮比
兩孔軸線在同一個平面內(nèi)
在拖拉機發(fā)動機連桿軸線平面內(nèi)：≤0.03
在垂直拖拉機發(fā)動機連桿軸線平面內(nèi)：≤0.06
減少氣缸壁和曲軸頸磨損
大孔兩端面對軸線的垂直度
≤0.015
減少曲軸頸邊緣磨損
兩螺孔中心線（定位孔）的位置精度
在兩個在45°方向上的平行度：0.02~0.04
對結(jié)合面的垂直度≤0.015
保證正常承載和軸頸與軸瓦的良好配合
同一組內(nèi)的重量差
±30g
保證運轉(zhuǎn)平穩(wěn)
第3章 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計
3.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)的確定
生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對生產(chǎn)組織和零件加工工藝過程起著重要的作用，它決定了各工序所需專業(yè)化和自動化的程度，以及所選用的工藝方法和工藝裝備。
零件生產(chǎn)綱領(lǐng)計算:N=Qn（1+α%）（1+β%）
式中 N──零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）;
Q──產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺/年）;
n──每臺產(chǎn)品中,該零件的數(shù)量(件/臺);
α%──備品率;
β%──廢品率。
根據(jù)教材中生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型及產(chǎn)品大小和復(fù)雜程度的關(guān)系，確定其生產(chǎn)類型。假設(shè)某拖拉機發(fā)動機連桿零件。該拖拉機發(fā)動機連桿用于6105柴油機，年產(chǎn)量為5000臺。設(shè)其備品率為10%，機械加工廢品率選擇為0.5%，每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量為1件
N=Qn（1+α%）（1+β%）
=5000×1（1+10%）（1+0.5%）
= 5527件/年
假設(shè)拖拉機發(fā)動機連桿零件的年產(chǎn)量為5000件，現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于中型機械，根據(jù)生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系查閱參考文獻 ，確定其生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。
大量生產(chǎn)的工藝特征：
（1） 零件的互換性：具有廣泛的互換性，少數(shù)裝配精度較高處，采用分組裝配法和調(diào)整法。
（2） 毛坯的制造方法和加工余：廣泛采用金屬模機器造型，一般采用模鑄。毛坯精度高，加工余量小。
（3） 機床設(shè)備及其布置形式：廣泛采用專用機床及自動機床，按流水線和自動排列設(shè)備。
（4） 工藝裝備：廣泛采用高效夾具，復(fù)合刀具，專用量具或自動檢驗裝置，靠調(diào)整法達到精度要求。
（5） 對工人的技術(shù)要求：對調(diào)整工的技術(shù)水平要求高，對操作工的技術(shù)水平要求較低。
（6） 工藝文件：有工藝過程卡或工序卡，關(guān)鍵工序要調(diào)整卡和檢驗卡。
（7） 成本：較低。
（8） 生產(chǎn)率：高。
（9） 工人勞動條件：較好。
3.2 拖拉機發(fā)動機連桿的材料選擇與毛坯的制造方法
3.2.1 拖拉機發(fā)動機連桿的材料選擇
考慮到在該工藝方案中采用銑結(jié)合面工藝，那么選擇材料也是很重要的。在過去其發(fā)動機拖拉機發(fā)動機連桿多采用中碳鋼或者中碳合金鋼，經(jīng)過淬火和高溫回火處理，處理后一般硬度在HBS288～HBS269之間.后來為了減低成本研發(fā)了非調(diào)質(zhì)鋼并用與生產(chǎn)，在鑄造后空冷，通過析出強化得到與淬火高溫回火一樣的力學(xué)性能，省去了淬火和高溫回火，從而降低了成本。后來為了減少機加工，更進一步降低成本，于是開發(fā)了用粉末冶金的方法來制造拖拉機發(fā)動機連桿，大大減少了機加工。而且粉末冶金拖拉機發(fā)動機連桿的質(zhì)量公差小，更適合用于發(fā)動機拖拉機發(fā)動機連桿是的制造。美國就廣泛的運用粉末冶金的方法來生產(chǎn)拖拉機發(fā)動機連桿。實際上它是一種含0.7%左右的高碳鋼。
拖拉機發(fā)動機連桿的主要材料為粉末燒結(jié)材料、高碳微合金非調(diào)質(zhì)鋼、球墨鑄鐵以及可鑄鑄鐵，其中45和粉末燒結(jié)材料應(yīng)用最廣。
與粉末冶金拖拉機發(fā)動機連桿相比，ZG45在成本和使用性能上都具有一定優(yōu)越性，首先鑄造后空冷不需要熱處理；裝配后拖拉機發(fā)動機連桿體與拖拉機發(fā)動機連桿蓋的裂解面能緊密地接觸并相互鎖定，使其不產(chǎn)生錯位和移動，提高了與曲軸零件的配合，同時也提高了曲軸的剛度，大大地改善了發(fā)動機的性能。
減輕拖拉機發(fā)動機連桿的重量一直都是拖拉機發(fā)動機連桿制造上討論的一個主題，如果采用粉末冶金技術(shù)，在不改變拖拉機發(fā)動機連桿形狀結(jié)構(gòu)的前提之下會導(dǎo)致拖拉機發(fā)動機連桿的重量增加15%～30%，這樣使得拖拉機發(fā)動機連桿得重量有了很大的增加，那么發(fā)動機的重量也會在一定程度的增加，會影響其使用性能。如果用粉末冶金制造拖拉機發(fā)動機連桿，就必須重新設(shè)計拖拉機發(fā)動機連桿的形狀結(jié)構(gòu)，以減輕拖拉機發(fā)動機連桿的重量。
綜上所述，考慮了各種因素，并經(jīng)過組內(nèi)成員的共同討論，最后決定采用ZG45作為本次設(shè)計中拖拉機發(fā)動機連桿的材料。
3.2.2 ZG45的成分和力學(xué)性能
45 材料中主要各化學(xué)成分質(zhì)量百分比分別為：C為0. 72 % ，Mn為0. 5 % ，S為0. 06 % ， P為0. 009 % ，V為0. 04 %；其金相組織為珠光體加斷續(xù)的鐵素體，抗拉強度為：900MPa～1 050 MPa，屈服極限為520 MPa，最大延伸率為10 %。其中Mn作為強化項而存在，用以提高材料的強度。
銑結(jié)合面工藝要求拖拉機發(fā)動機連桿切斷后的塑性變形最小，又要保證材料有良好的可切削加工性能。45為高碳鋼，含C量提高后，便增加了鋼材的淬透性能，假如保持含Mn量不變，拖拉機發(fā)動機連桿鑄造空冷后硬度會提高，而且金相組織中可能會出現(xiàn)貝氏體，惡化可切削加工性能，須通過適當(dāng)途徑降低含Mn量。
為了改善可切削加工性，提高了含S量，鋼中的Mn和S的親和力大于Fe和S的親和力，優(yōu)先形成MnS，從而降低鋼的塑性，防止金相組織中可能會出現(xiàn)的貝氏體；另外FeS會引起鋼的“熱脆”，促進了銑削時的斷裂。Mn和S結(jié)合時含Mn量又不能過低，至少要高于S三 倍的含量。
45材料的力學(xué)性能:
表3.1
極限抗拉強度/MPa
屈服強度
/MPa
伸長率
（%）
壓縮屈服強度/MPa
剪切強度
/MPa
990
580
14
610
655
3.2.3 毛坯的制造方法
由于拖拉機發(fā)動機連桿在發(fā)動機工作中要承受交變載荷以及沖擊性載荷，一次應(yīng)選用鑄造，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證拖拉機發(fā)動機連桿可靠地工作。而且該零件的年產(chǎn)量是5000，已經(jīng)達到了大量生產(chǎn)的水平，要求其生產(chǎn)率比較高，零件尺寸不是很大，再者為了保證它的尺寸精度、加工精度，故選擇模鑄。
脹斷工藝要求拖拉機發(fā)動機連桿鑄件在脹斷過程之中不能有過大的塑性變形，因此模鑄拖拉機發(fā)動機連桿性能的合格就是保證拖拉機發(fā)動機連桿達到理想的脆性斷裂的因素。
用于脹斷工藝的45系列高碳非調(diào)質(zhì)鋼，它的成分特點是低硅，低錳及添加了微量合金元素釩和易切削的S元素，范圍窄，純度高。
脹斷拖拉機發(fā)動機連桿工藝現(xiàn)有的模鑄工藝主要有以下三種：
（1）輥鑄（楔橫軋）制坯——熱模鑄生產(chǎn)線
工藝：下料→加熱→輥鑄→成型（預(yù)鑄，終鑄）→切邊沖孔→熱校正→BY處理→噴丸處理→探傷處理→精壓處理。
設(shè)備配置：下料機（帶鋸機）→中頻感應(yīng)加熱爐（300KW)→輥鑄機（Φ460型）→熱模鑄壓力機（25000KN）→閉式單點壓力機→BY控冷設(shè)備→噴丸機→探傷機→精壓機
該生產(chǎn)線比較先進，以載貨車拖拉機發(fā)動機連桿為主導(dǎo)產(chǎn)品，其采用了中頻感應(yīng)加熱，輥鑄或楔模軋制坯，在國內(nèi)被廣泛采用。這種生產(chǎn)線便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，具有噪聲小，勞動環(huán)境好等優(yōu)點。可生產(chǎn)各種類型的發(fā)動機拖拉機發(fā)動機連桿。
（2)輥鑄（楔橫軋）制坯——錘上模鑄生產(chǎn)線
工藝：下料→加熱→輥鑄→成型（預(yù)鑄，終鑄）→切邊沖孔→熱校正→BY處理→噴丸處理→探傷處理→精壓處理。
設(shè)備配置：下料機（帶鋸機或棒料剪切機床）→中頻感應(yīng)加熱爐（300KW）→輥鑄機（Φ370型）→液壓精鑄錘（25～50KJ）→開式壓力機（1000KN）→BY控冷設(shè)備→拋丸機（600～1200kg/h)→熒光探傷機600WE型）→電動螺旋壓力機（400KW）
該生產(chǎn)線主要柴油機拖拉機發(fā)動機連桿為主，鑄件厚度公差基本在±0.2mm以內(nèi)，錯差在0.4mm以內(nèi)，切邊模具沒有氮氣缸，可使模鑄件定位后再切邊，切邊變性很小，精壓尺寸精度可以控制在±0.1mm以內(nèi)
（3）輥鑄制坯——摩擦壓力機模鑄（高能螺旋壓力機）生產(chǎn)線
工藝：下料→加熱→輥鑄→預(yù)鑄→終鑄→切邊沖壓→熱校正→BY處理→拋丸處理→探傷處理→精壓處理。
設(shè)備配置：下料機（帶鋸機）→中頻感應(yīng)加熱爐（250W)→輥鑄機（Φ460型）→摩擦壓力機（630t）→摩擦壓力機（1000t）→閉式單點壓力機（250t）→摩擦壓力機。
該生產(chǎn)線以柴油機拖拉機發(fā)動機連桿為主，在摩擦壓力機上進行預(yù)鑄、終鑄、熱校正，其工藝過程較為穩(wěn)定，生產(chǎn)效率也比較高，適合中小型企業(yè)。
3.3 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸確定?
根據(jù)模鑄的基本要求，在零件的基本尺寸上加上加工余量2～4mm，所以在加工多數(shù)表面在基本尺寸的基礎(chǔ)上單面加2mm，一些特殊表面如螺釘座面上加2mm，側(cè)面工藝凸臺加工精度不是很高，在其表面加1mm。（如圖3.2，詳細(xì)尺寸請查閱柴油機拖拉機發(fā)動機連桿毛坯圖圖紙）
3.4 指定工序定位基準(zhǔn)的選擇?
定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分。在加工起始工序中，只能用毛坯尚未曾加工過的表面作為定位基準(zhǔn)，則該表面稱為粗基準(zhǔn)；利用已加工表面作為定位基準(zhǔn)，則稱為精基準(zhǔn)。其基準(zhǔn)的選擇也是工藝規(guī)程設(shè)計之中的重要問題之一，定位基準(zhǔn)的選擇合理與否，將直接影響所制訂的零件加工工藝規(guī)程的質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)，往往會增加工序，或使工藝路線不合理，或使夾具設(shè)計困難，甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求，造成零件報廢等情況。
選擇粗基準(zhǔn)時主要考慮兩個問題：一是保證加工表面與非加工表面之間的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。
粗、精基準(zhǔn)具體選擇時參考下列原則：
（1） 對于同時具有加工表面和不加工表面的零件，為了保證不加工表面與加工表面之間的位置精度，應(yīng)選擇非加工表面作為粗基準(zhǔn)。
（2） 對于具有較多加工表面的工件，選擇粗基準(zhǔn)時，應(yīng)考慮合理分配各加工表面的加工余量。
（3） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用。在同一尺寸方向上，粗基準(zhǔn)通常只能使用一次，以免產(chǎn)生較大的定位誤差。
精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)從保證零件加工精度出發(fā)，同時考慮裝夾方便、夾具結(jié)構(gòu)簡單。選擇精基準(zhǔn)一般應(yīng)考慮如下原則：
（1） “基準(zhǔn)重合”原則 為了較容易地獲得加工表面對其設(shè)計基準(zhǔn)的相對位置精度要求，應(yīng)選擇加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)為其定位基準(zhǔn)。這一原則稱為基準(zhǔn)重合原則 。
如果加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，則會增大定位誤差。
（2 ）“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以比較方便地加工其它表面時，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準(zhǔn)定位，這就是“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。
采用“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則可減少工裝設(shè)計制造的費用，提高生產(chǎn)率，并可避免因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所造成的誤差。
（3） “自為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)工件精加工或光整加工工序要求余量盡可能小而均勻時，應(yīng)選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，這就是“自為基準(zhǔn)”原則。例如磨削床身導(dǎo)軌面時，就以床身導(dǎo)軌面作為定位基準(zhǔn)。
（4） “互為基準(zhǔn)”原則 為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的原則。
（5 ）精基準(zhǔn)選擇應(yīng)保證工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、操作方便。
3.5 加工工藝階段的劃分和加工順序的安排?
粗加工階段：粗磨拖拉機發(fā)動機連桿兩端面，粗、半精鏜大小頭孔，磨搭子面工藝凸臺，槍鉆螺紋底孔，鉸螺釘光孔，攻絲；锪螺釘座面、倒角，激光開槽、作標(biāo)記，脹斷，銑卡瓦槽，壓襯套，鉆油孔。首先要加工其他表面就必須先加工出精基準(zhǔn)，端面的加工必須安排所以必須安排在第一，接著再在以端面為基準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上加工其他面或者其他精基準(zhǔn)，那么接下來要安排的就是粗鏜大小頭孔，粗磨搭子面，這樣精基準(zhǔn)就基本出來了。那么在精加工之前必須把所有的粗加工都做完，緊接著的粗加工工序都在這樣的一些基準(zhǔn)上進行加工了。
精加工階段：精磨兩端面，精鏜大小頭孔，珩磨大頭孔，小頭銑落差。
在拖拉機發(fā)動機連桿的加工過程之中，其輔助工藝（去毛刺，倒角，清洗等）必須貫穿整個工藝過程，所以說必須在其中安排輔助工序。在拖拉機發(fā)動機連桿脹斷之前安排一道磁力探傷，在锪螺釘座面、倒角之后安排了去毛刺、清洗，脹斷之后要立即用螺釘套住拖拉機發(fā)動機連桿體與蓋，以免錯位，拖拉機發(fā)動機連桿總裝時時必須要求清理拖拉機發(fā)動機連桿結(jié)合面之間的塵屑，最后還要來一道清洗。
3.6 拖拉機發(fā)動機連桿加工工藝過程的擬定?
工藝方案
工序
工序名稱
工序內(nèi)容
工藝裝備
1
銑
銑連桿大、小頭兩平面,每面留磨量0.5mm
X52K
2
粗磨
以一大平面定位，磨另一大平面，保證中心線對稱，無標(biāo)記面稱基面。（下同）
M7350
3
鉆
與基面定位，鉆、擴、鉸小頭孔
Z3080
4
銑
以基面及大、小頭孔定位，裝夾工件銑尺寸mm兩側(cè)面，保證對稱（此平面為工藝用基準(zhǔn)面）
X62W組合機床或?qū)Ｓ霉ぱb
5
擴
以基面定位，以小頭孔定位，擴大頭孔為Φ60mm
Z3080
6
銑
以基面及大、小頭孔定位，裝夾工件，切開工件，編號桿身及上蓋分別打標(biāo)記。
X62W組合機床或?qū)Ｓ霉ぱb鋸片銑刀厚2mm
7
銑
以基面和一側(cè)面定位裝夾工件，銑連桿體和蓋結(jié)合面，保直徑方向測量深度為27.5mm
X62組合夾具或?qū)Ｓ霉ぱb
8
磨
以基面和一側(cè)面定位裝夾工件，磨連桿體和蓋的結(jié)合面
M7350
9
銑
以基面及結(jié)合面定位裝夾工件，銑連桿體和蓋mm8mm斜槽
X62組合夾具或?qū)Ｓ霉ぱb
10
锪
以基面、結(jié)合面和一側(cè)面定位，裝夾工件，锪兩螺栓座面mm,R11mm,保證尺寸mm
X62W
11
鉆
鉆2—10mm螺栓孔
Z3050
12
擴
先擴2—12mm螺栓孔，再擴2—13mm深19mm螺栓孔并倒角
Z3050
13
鉸
鉸2—12.2mm螺栓孔
Z3050
14
鉗
用專用螺釘，將連桿體和連桿蓋裝成連桿組件，其扭力矩為100—120N.m
15
鏜
粗鏜大頭孔
T6 8
16
倒角
大頭孔兩端倒角
X62W
17
磨
精磨大小頭兩端面，保證大端面厚度為mm
M7130
18
鏜
以基面、一側(cè)面定位，半精鏜大頭孔，精鏜小頭孔至圖紙尺寸，中心距為mm
可調(diào)雙軸鏜
19
鏜
精鏜大頭孔至尺寸
T2115
20
稱重
稱量不平衡質(zhì)量
彈簧稱
21
鉗
按規(guī)定值去重量
22
鉆
鉆連桿體小頭油孔6.5mm,10mm
Z3025
23
壓銅套
雙面氣動壓床
24
擠壓銅套孔
壓床
25
倒角
小頭孔兩端倒角
Z3050
26
鏜
半精鏜、精鏜小頭銅套孔
T2115
27
珩磨
珩磨大頭孔
珩磨機床
28
檢
檢查各部尺寸及精度
29
探傷
無損探傷及檢驗硬度
30
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連桿體和蓋的結(jié)合面及連桿螺栓孔定位面，次要加工表面為軸瓦鎖口槽、油孔、大頭兩側(cè)面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加工來安排的。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)（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(zhǔn)以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工，為合裝做準(zhǔn)備的螺栓孔和結(jié)合面的粗加工，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半精加工、精加工階段。
3.7 拖拉機發(fā)動機連桿加工工藝設(shè)計應(yīng)考慮的問題
3.7.1 工序安排
拖拉機發(fā)動機連桿加工工序安排應(yīng)注意兩個影響精度的因素：（1）拖拉機發(fā)動機連桿的剛度比較低，在外力作用下容易變形；（2）拖拉機發(fā)動機連桿是模鑄件，孔的加工余量大，切削時會產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力。因此在拖拉機發(fā)動機連桿加工工藝中，各主要表面的粗精加工工序一定要分開。
3.7.2 定位基準(zhǔn)
精基準(zhǔn)：以桿身對稱面定位，便于保證對稱度的要求，而且采用雙面銑，可使部分切削力抵消。
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。
3.7.3 夾具使用
應(yīng)具備適應(yīng)“一面一孔一凸臺”的統(tǒng)一精基準(zhǔn)。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準(zhǔn)”情況，這時小頭定位銷應(yīng)做成活動的，當(dāng)拖拉機發(fā)動機連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進行加工。
保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時，夾具可考慮重復(fù)定位情況，如采用夾具限制7個自由度（其是長圓柱銷限制4個，長菱形銷限制2個）。長銷定位目的就在于保證垂直度。但由于重復(fù)定位裝御有困難，因此要求夾具制造精較高，且采取一定措施，一方面長圓柱銷削去一邊，另一方面設(shè)計頂出工件的裝置。
3.8 工時定額的計算
3.8.1 銑拖拉機發(fā)動機連桿大小頭一側(cè)端面
選用X52K機床
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 = 2.47 m/s
切削寬度 ae= 60 mm 銑刀齒數(shù)Z = 6 切削深度ap = 3 mm
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 475 r/min
根據(jù)表3.1—31 按機床選取n = 500 /min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.67 m/s
銑削工時為：按表2.5—10
L= 3 mm L1 = +1.5 =50 mm L2 = 3 mm
基本時間tj = L/fm z = (3+50+3)/(500×0.18×6) = 0.11 min
按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×0.45 = 0.18 min
3.8.2銑拖拉機發(fā)動機連桿大小頭另外一側(cè)端面
選用X52K機床
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 = 2.47 m/s
切削寬度 ae= 60 mm 銑刀齒數(shù)Z = 6 切削深度ap = 3 mm
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 475 r/min
根據(jù)表3.1—31 按機床選取n = 500 /min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.67 m/s
銑削工時為：按表2.5—10
L= 3 mm L1 = +1.5 =50 mm L2 = 3 mm
基本時間tj = L/fm z = (3+50+3)/(500×0.18×6) = 0.11 min
按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×0.45 = 0.18 min
3.8.3 以一大平面定位，磨另一大平面
選用M7350磨床
根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—170選取數(shù)據(jù)
砂輪直徑D = 40 mm 磨削速度V = 0.33 m/s
切削深度ap = 0.3 mm fr0 = 0.033 mm/r Z = 8
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 158.8 r/min
根據(jù)表3.1—48 按機床選取n = 100 r/min
則實際磨削速度V = Dn/（1000×60） = 0.20 m/s
磨削工時為：按表2.5—11
基本時間tj = zbk/nfr0z = (0.3×1)/(100×0.033×8) = 0.01 min
按表3.1—40 輔助時間ta = 0.21 min
鉆擴拖拉機發(fā)動機連桿大小頭孔
(1) 鉆小頭孔 選用鉆床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)
鉆頭直徑D = 20 mm 切削速度V = 0.99 mm
切削深度ap = 10 mm 進給量f = 0.12 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 945 r/min
根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 1000 r/min
則實際鉆削速度V = Dn/（1000×60） = 1.04 m/s
鉆削工時為：按表2.5—7
L = 10 mm L1 = 1.5 mm L2 = 2.5mm
基本時間tj = L/fn = (10+1.5+2.5)/(0.12×1000) = 0.12 min
按表2.5—41 輔助時間ta = 0.5 min
按表2.5—42 其他時間tq = 0.2 min
(2) 擴小頭孔 選用鉆床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 = 30 mm 切削速度V = 0.32 m/s
切削深度ap = 1.5 mm 進給量 f = 0.8 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n =1000v/D = 203 r/min
根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 250 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.39 m/s
擴削工時為：按表2.5—7
L = 10 mm L1 = 3 mm
基本時間tj=L/fn=(10+3)/(0.8×250)=0.07 min
按表2.5—41 輔助時間ta=0.25 min
3.8.6 銑開拖拉機發(fā)動機連桿體和蓋
選用銑床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—79(90)選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.34 m/s
切削寬度ae = 3 mm 銑刀齒數(shù)Z = 24
切削深度ap = 2 mm af = 0.015 mm/r d = 40 mm
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 103 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機床選取n=750 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.47 m/s
銑削工時為： 按表2.5—10
L = = 17 mm
L1 = - +2 = 6 mm
L2 = 2 mm
基本時間tj= Li/FM = (17+6+2)/(148) = 0.17 min
按表2.5—46 輔助時間ta=0.4×0.45=0.18 min
(3) 粗锪拖拉機發(fā)動機連桿兩螺栓底面 選用鉆床Z3025
根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—67選取數(shù)據(jù)
锪刀直徑D = 28 mm 切削速度V = 0.2 m/s
锪刀齒數(shù)Z = 6 切削深度ap = 3 mm 進給量f = 0.10 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 50.9 r/min
根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 750 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.94 m/s
锪削工時為： 按表2.5—7
L = 28 mm L1 = 1.5 mm
基本時間tj = L/fn = (28+1.5)/(0.10×750×8) = 0.04 min
(4) 銑軸瓦鎖口槽 選用銑床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—90選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.31 m/s
銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 2 mm
切削寬度ae = 0.5 mm af = 0.02 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 94 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機床選取n=100 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.33 m/s
銑削工時為： 按表2.5—10
L = 5 mm L1=0.5×63+1.5 = 33 mm L2 = 1.5 mm
基本時間tj=L/fmz=(5+33+1.5)/(100×24)=0.02 min
按表2.5—46 輔助時間ta=0.4×0.45=0.18 min
(4) 銑軸瓦鎖口槽 選用銑床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—90選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.31 m/s
銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 2 mm
切削寬度ae = 0.6 mm af = 0.02 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 94 r/min
根據(jù)表3.1—74按機床選取n = 100 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.33 m/s
銑削工時為： 按表2.5—10
L = 5 mm L1 = 0.5×63+1.5 = 33 mm L2 = 1.5 mm
基本時間tj =L/fmz = (5+33+1.5)/(100×24) = 0.02 min
按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×0.45 = 0.18 min
3.8.9 銑、鉆、鏜（拖拉機發(fā)動機連桿總成體）
(1) 精銑拖拉機發(fā)動機連桿蓋上兩螺母座面 選用銑床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—90選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.47 m/s
切削寬度ae = 5 mm 銑刀齒數(shù)Z = 24
切削深度ap = 2 mm af = 0.015 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 142 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機床選取n = 150 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.49 m/s
銑削工時為： 按表2.5—10
L = 28 mm L1 = +1.5 = 17.5 mm L2 = 2.5 mm
基本時間tj = L/fmz = (28+17.5+2.5)/(150×24) = 0.02 min
按表2.5—46 輔助時間ta = 0.4×0.45 = 0.18 min
方鉆、擴、鉸螺栓孔
a) 鉆螺栓孔 選用鉆床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 = 0.99 m/s 切削深度ap = 5 mm
進給量f = 0.08 mm/r 鉆頭直徑D = 10 mm
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 1910 r/min
根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 910 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.99 m/s
鉆削工時為： 按表2.5—7
L = 34 mm L1 = 1.5 mm L2 = 2 mm
基本時間tj = L/fn = (34+1.5+2)/(0.08×1910) = 0.23 min
按表2.5—41 輔助時間ta = 0.5 min
按表2.5—42 其他時間tq=0.2 min
b) 擴螺栓孔 選用鉆床Z3025
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 = 10 mm 切削速度V = 0.40 m/s
切削深度ap = 1.0 mm 進給量f = 0.6 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 764 r/min
根據(jù)表3.1—30 按機床選取n=764 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.40 m/s
擴削工時為： 按表2.5—7
L = 34 mm L1 = 2 mm
基本時間tj = L/fn = (34+2)/(0.6×764) = 0.07 min
按表2.5—41 輔助時間ta=0.25 min
c）鉸螺栓孔
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 = 12.2 mm 切削速度V = 0.22 m/s
切削深度ap = 0.10 mm 進給量f = 0.2 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 140 r/min
根據(jù)表3.1—31 按機床選取n = 200 r/min
則實際切削速度V =Dn/（1000×60） = 0.127 m/s
鉸削工時為： 按表2.5—7
L = 34 mm L1 = 2 mm L2 = 3 mm
基本時間tj = L/fn = (34+2+3)/(0.8×200) = 0.23 min
(3) 從拖拉機發(fā)動機連桿蓋上方給螺栓孔口倒角
根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—67選取數(shù)據(jù)
切削速度V = 0.2 m/s 切削深度ap = 3 mm
進給量f = 0.10 mm/r Z = 8
根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 750 r/min
切削工時為： 按表2.5—7
基本時間tj = L/fn = （0.5+1.5）/750×0.10 = 0.03 min
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2.4—66選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 65 mm 切削速度V = 0.16 m/s
進給量f = 0.30 mm/r 切削深度ap = 3.0 mm
則主軸轉(zhuǎn)速n = 000v/D = 47 r/min
根據(jù)表3.1—41 按機床選取n = 800 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.72 m/s
鏜削工時為： 按表2.5—3
L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm
基本時間tj = Li/fn = (38+3.5+5)/(0.30×800) = 0.19 min
按表2.5—67 輔助時間ta = 0.50 min
3.8.11 大頭孔兩端倒角
選用機床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》表2.4—67選取數(shù)據(jù)
切削速度V = 0.2 m/s 切削深度ap = 3 mm
進給量f = 0.10 mm/r Z = 8
根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 750 r/min
切削工時為： 按表2.5—7
基本時間tj = L/fn = （0.5+1.5）/750×0.10 = 0.03 min
3.8.13 半精鏜大頭孔及精鏜小頭孔
選用鏜床T2115
（1）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 = 65.5 mm 切削速度V = 0.20 m/s
進給量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 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 = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm
基本時間tj= Li/fn = (38+3.5+5)/(0.20×1000) = 0.23 min
（2）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 = 30 mm 切削速度V = 3.18 m/s
進給量f = 0.10 mm/r 切削深度ap = 1.0 mm
根據(jù)表3.1—39 按機床選取n = 2000 r/min
鏜削工時為： 按表2.5—3
L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm
基本時間tj = Li/fn = (38+3.5+5)/(0.10×2000) = 0.23 min
3.8.14精鏜大頭孔
選用鏜床T2115
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 = 65.4 mm 切削速度V = 0.20 m/s
進給量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 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 = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm
基本時間tj = Li/fn = (38+3.5+5)/(0.20×1000) = 0.23 min
4 加工拖拉機發(fā)動機連桿大小頭孔夾具設(shè)計
4.1 問題的提出
在本次夾具設(shè)計中，設(shè)計拖拉機發(fā)動機連桿大小頭孔的夾具，在工件夾緊方面要求手動夾緊。這類夾具的特點是：針對性強，剛性好，容易操作，裝夾速度較快以及生產(chǎn)效率高和定位精度高，但是設(shè)計制造周期長，產(chǎn)品更新?lián)Q代時往往不能繼續(xù)使用適應(yīng)性差，費用較高。
,4.2定位基準(zhǔn)的選擇
該工序要求中心線與端面（有位置要求，因此可以得出該孔在兩個側(cè)面的正中心上，并且還要求其孔為通孔，由于端面經(jīng)過精銑，精度比較高，因而工序基準(zhǔn)為端面A，為了便于加工，選取適當(dāng)?shù)亩ㄎ换鶞?zhǔn)，保證其加工要求。夾具設(shè)計應(yīng)首先滿足這些要求，在保證較高的生產(chǎn)效率的前提下，還應(yīng)考慮夾具體制造工藝性和生產(chǎn)經(jīng)濟性。加工過程中夾具的操作應(yīng)方便，定位夾緊穩(wěn)定可靠，并且夾具體應(yīng)具有較好的剛性。
據(jù)《夾具手冊》知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進行加工。擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出