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目 錄
摘要 1
第一章 連桿加工工藝 3
1.1 連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1
1.2 連桿的主要技術(shù)要求 4
1.2.1 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度 4
1.2.2 大、小頭孔軸心線在兩個(gè)互相垂直方向的平行度 4
1.2.3 大、小頭孔中心距 4
1.2.4 連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線的垂直度 4
1.2.5 大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求 4
1.2.6 螺栓孔的技術(shù)要求 5
1.2.7 有關(guān)結(jié)合面的技術(shù)要求 5
1.3 連桿的材料和毛坯 5
1.4 連桿的機(jī)械加工工藝過程 6
1.5 連桿的機(jī)械加工工藝過程分析 8
1.5.1 工藝過程的安排 8
1.5.2 定位基準(zhǔn)的選擇 8
1.5.3 確定合理的夾緊方法 9
1.5.4 連桿兩端面的加工 10
1.5.5 連桿大、小頭孔的加工 10
1.5.6 連桿螺栓孔的加工 11
1.5.7 連桿體與連桿蓋的銑開工序 11
1.5.8 大頭側(cè)面的加工 11
1.6 連桿加工工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題 11
1.6.1 工序安排 11
1.6.2 定位基準(zhǔn) 11
1.6.3 夾具使用 12
1.7 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差 12
1.8 工時(shí)定額的計(jì)算 13
1.8.1 銑連桿大小頭平面 13
1.8.2磨大小頭平面 13
1.8.3 加工小頭孔 14
1.8.4擴(kuò)大頭孔 14
1.8.5 銑、磨連桿蓋結(jié)合面 15
1.8.6 鉆2-φ10.5孔 16
1.8.7鏜大頭孔 16
第二章 夾具設(shè)計(jì) 18
2.1 銑剖分面夾具設(shè)計(jì) 18
2.1.1問題的指出 18
2.1.2 夾具設(shè)計(jì) 18
1) 定位基準(zhǔn)的選擇 18
2) 夾緊方案 18
3) 夾具體設(shè)計(jì) 18
4) 切削力及夾緊力的計(jì)算 19
5) 定位誤差分析 19
結(jié)束語： 21
參考文獻(xiàn): 23
致謝 24
摘 要
連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一，它在柴油機(jī)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(dòng)而帶動(dòng)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(dòng)載荷本，文主要論述了連桿的加工工藝規(guī)程的制定、加工工藝路線的選擇及其專用夾具的設(shè)計(jì)。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(shí)，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。
為了方便操作人員裝夾工件以及為了保證零件的帶公差的尺寸的公差，本次設(shè)計(jì)為這些工序設(shè)計(jì)專用夾具，主要是設(shè)計(jì)鉆2-φ10.5孔工序設(shè)計(jì)的鉆床專用夾具，采用一定位銷、一擋銷和一面定位，方便可靠，易于操作，利用壓板壓緊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，減少裝夾時(shí)間，從而提高了加工效率。
關(guān)鍵詞: 連桿 加工工藝 夾具設(shè)計(jì)
Abstract
Connecting rod is one of the main transmission parts of automobile engine, it in diesel engine, the effects on the expansion of the piston top surface pressure is passed to the crankshaft, and driven by the crankshaft and piston compressed gas in the cylinder. Connecting rod under the dynamic load of a sharp change in the work, the article mainly discusses the connecting rod machining process planning formulation, the choice of process route and the design of special fixture. Connecting rod size accuracy, the accuracy requirement of the shape and position precision is very high, and the rigidity of the connecting rod is poorer, prone to deformation, therefore in the arrangement of technological process, you need to separate the rough finish machining process on the surface of the main. 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.
Operators in order to facilitate the clamping workpiece and to ensure the tolerance of the size of the parts with tolerances, the special fixture design for the process design, mainly design 2-10.5 holes working procedure design of special fixture drilling machine, with a pin, a stopper and a positioning, convenient and reliable, easy to operate, use clamp pressure, simple structure, easy operation, reduce the clamping time, so as to improve the machining efficiency.
Keywords: connecting rod machining fixture design process
第一章 連桿加工工藝
1.1 連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一，它在柴油機(jī)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(dòng)而帶動(dòng)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(dòng)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軸瓦金屬。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，用于調(diào)整軸瓦與軸頸簡(jiǎn)的間隙，也可以可以用來補(bǔ)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(shí)便于在磨損后進(jìn)行修理和更換。
在發(fā)動(dòng)機(jī)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(qiáng)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。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。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)稱分布在連桿中截面的兩側(cè)。考慮到裝夾、安放、搬運(yùn)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)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把氣缸體下部的潤(rùn)滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤(rùn)滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副。
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(yùn)動(dòng)變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機(jī)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(gè)：（1）連桿大端中心面和小端中心面相對(duì)連桿桿身中心面的對(duì)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。
1.2 連桿的主要技術(shù)要求
連桿上需進(jìn)行機(jī)械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，連桿體與連桿蓋的結(jié)合面及連桿螺栓定位孔等。
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?zèng)_擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級(jí)為IT6，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于0.4μm；大頭孔的圓柱度公差為0.012 mm，小頭孔公差等級(jí)為IT8，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于3.2μm。小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為0.0025 mm，素線平行度公差為0.04/100 mm。
1.2.2 大、小頭孔軸心線在兩個(gè)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(huì)使活塞在汽缸中傾斜，從而造成汽缸壁磨損不均勻，同時(shí)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(duì)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(zhǎng)度上公差為0.04 mm；在垂直與連桿軸心線方向的平行度在100 mm長(zhǎng)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(dòng)機(jī)的效率，所以規(guī)定了比較高的要求：210±0.036m。
1.2.4 連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線的垂直度
連桿大頭孔兩端面對(duì)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(duì)它也提出了一定的要求：規(guī)定其垂直度公差等級(jí)應(yīng)不低于IT9（大頭孔兩端面對(duì)大頭孔的軸心線的垂直度在100 mm長(zhǎng)度上公差為0.08 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(jí)為IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8μm, 小頭兩端面的尺寸公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3μm。這是因?yàn)檫B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 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(dòng)載荷的作用。這一動(dòng)載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個(gè)螺栓及螺母上。因此除了對(duì)螺栓及螺母要提出高的技術(shù)要求外，對(duì)于安裝這兩個(gè)動(dòng)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(jí)公差等級(jí)和表面粗糙度Ra應(yīng)不大于6.3μm加工；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對(duì)稱度公差為0.25 mm。
1.2.7 有關(guān)結(jié)合面的技術(shù)要求
在連桿受動(dòng)載荷時(shí)，接合面的歪斜使連桿蓋及連桿體沿著剖分面產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)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(duì)于本連桿，要求結(jié)合面的平面度的公差為0.025 mm。
1.3 連桿的材料和毛坯
連桿目前大部分采用45號(hào)鋼鍛造工藝而成。經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理至硬度達(dá)到布氏硬度217-293HB。
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(qiáng)度。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(yīng)用，使粉末冶金件的密度和強(qiáng)度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個(gè)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(duì)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(jìn)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。連桿模鍛形式有兩種，一種是體和蓋分開鍛造，另一種是將體和蓋鍛成—體。整體鍛造的毛坯，需要在以后的機(jī)械加工過程中將其切開，為保證切開后粗鏜孔余量的均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對(duì)于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動(dòng)力大和金屬纖維被切斷等問題，但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時(shí)少、模具少等優(yōu)點(diǎn)，故用得越來越多，成為連桿毛坯的一種主要形式?？傊?，毛坯的種類和制造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。
目前我國(guó)有些生產(chǎn)連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。圖（1-2）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(jī)械強(qiáng)度等方面都可達(dá)到模鍛水平，并且設(shè)備簡(jiǎn)單，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)率較高，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，適于在大批大量生產(chǎn)中應(yīng)用。
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(jìn)入機(jī)械加工生產(chǎn)線。
1.4 連桿的機(jī)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(jī)械加工帶來了很多困難，必須充分的重視。
連桿機(jī)械加工工藝過程如下表(1—1)所示：
表(1—1)
工序
工序名稱
工序內(nèi)容
工藝裝備
1
鑄造
鑄坯
2
銑
銑連桿大、小頭兩平面,每面留磨量0.5mm
X52K
3
磨
磨兩面（下同）
M7350
4
鉆
與基面定位，擴(kuò)、鉸小頭孔
Z3080
5
擴(kuò)
以基面定位，以小頭孔定位，擴(kuò)大頭孔為Φ70mm
Z3080
6
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
X62組合夾具或?qū)Ｓ霉ぱb
7
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
8
鉆
鉆2—10.5mm螺栓孔
Z3050
9
鉗
用專用螺釘，將連桿體和連桿蓋裝成連桿組件
10
鏜
鏜大頭孔
T6 8
11
檢
檢查各部尺寸及精度
12
探傷
無損探傷及檢驗(yàn)硬度
13
入庫(kù)
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(jī)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(gè)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(xiàng)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。
1.5 連桿的機(jī)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(gè)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(shí)將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力，并引起內(nèi)應(yīng)力重新分布。
因此，在安排工藝進(jìn)程時(shí)，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，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：粗銑、精銑、粗磨、精磨
（2）小頭孔：擴(kuò)孔、鉸孔、
（3）大頭孔：擴(kuò)孔、粗鏜、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(zhǔn)的選擇
下列標(biāo)準(zhǔn)以滿足粗糙度的要求
（1）為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應(yīng)選擇該表面為粗基準(zhǔn)。
（2）為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般應(yīng)選擇不加工面為粗基準(zhǔn)。
（3）在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，如果零件上每個(gè)表面都要加工，則應(yīng)選擇其中加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)，
（4）選擇較為平整光潔、加工面積較大的表面、無澆、冒口及飛邊的表面作為粗基準(zhǔn)?，以便工件定位可靠、夾緊方便。
（5）粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上只能使用一次。
根據(jù)以上粗基準(zhǔn)的定位原則，我們選擇38的左面定位，來加工38右平面，作為精基準(zhǔn)。
精基準(zhǔn)的選擇
（1） 用工序基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”，以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。
（2）當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以較方便的加工其他各表面時(shí)，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”，以減少工裝設(shè)計(jì)制造費(fèi)用、提高生產(chǎn)率、避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差。
（3）當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量盡量小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，即遵循“自為基準(zhǔn)”原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。
（4）為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可遵循互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工的原則。
所以我們選擇38右平面中及φ39孔作為精基準(zhǔn)。
1.5.3 確定合理的夾緊方法
既然連桿是一個(gè)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(diǎn)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(jì)人員注意了夾緊力的作用方向和著力點(diǎn)的選擇。在粗銑兩端面的夾具中，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(huì)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(shí)，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。
加緊裝置簡(jiǎn)圖
圖1.1 鉆床夾具裝配體
1.5.4 連桿兩端面的加工
采用粗銑、精銑、粗磨、精磨四道工序，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。粗磨在轉(zhuǎn)盤磨床上，使用砂瓦拼成的砂輪端面磨削。這種方法的生產(chǎn)率較高。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。
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(jī)械加工的重要工序，它的加工精度對(duì)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)過了鉆、擴(kuò)、鉸三道工序。鉆時(shí)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。
小頭孔在鉆、擴(kuò)、鉸后，在金剛鏜床上與大頭孔同時(shí)精鏜，達(dá)到IT6級(jí)公差等級(jí)，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(kuò)、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜和珩磨達(dá)到IT6級(jí)公差等級(jí)。表面粗糙度Ra 為0.4μm，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(jìn)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。
1.5.6 連桿螺栓孔的加工
連桿的螺栓孔經(jīng)過鉆、擴(kuò)、鉸工序。加工時(shí)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(gè)互相垂直方向平行度保持在公差范圍內(nèi)，在擴(kuò)和鉸兩個(gè)工步中用上下雙導(dǎo)向套導(dǎo)向。從而達(dá)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(dòng)部分，能保證承受較大的銑削力。精銑時(shí)，為了保證螺栓孔的兩個(gè)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(gè)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(gè)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。
1.5.7 連桿體與連桿蓋的銑開工序
連桿與連桿蓋是通過模具鍛造成型的在半精車大圓孔后切斷，修正切斷面，然后由鉗工將連桿和連桿蓋用螺栓固定到一起，精加工大圓孔。
1.5.8 大頭側(cè)面的加工
以基面及小頭孔定位，它用一個(gè)圓銷（小頭孔）。裝夾工件銑兩側(cè)面至尺寸，保證對(duì)稱（此對(duì)稱平面為工藝用基準(zhǔn)面）。
1.6 連桿加工工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題
1.6.1 工序安排
連桿加工工序安排應(yīng)注意兩個(gè)影響精度的因素：（1）連桿的剛度比較低，在外力作用下容易變形；（2）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力。因此在連桿加工工藝中，各主要表面的粗精加工工序一定要分開。
1.6.2 定位基準(zhǔn)
精基準(zhǔn)：以桿身38右面與φ39孔定位。
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?yàn)槎嗣娴拿娣e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。
1.6.3 夾具使用
應(yīng)具備適應(yīng)“一面一孔一凸臺(tái)”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(shí)小頭定位銷應(yīng)做成活動(dòng)的，當(dāng)連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進(jìn)行加工。
保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時(shí)，夾具可考慮重復(fù)定位情況，如采用夾具限制6個(gè)自由度（其是長(zhǎng)圓柱銷限制4個(gè)，長(zhǎng)菱形銷限制2個(gè)）。長(zhǎng)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度較高，且采取一定措施，一方面長(zhǎng)圓柱銷削去一邊，另一方面設(shè)計(jì)頂出工件的裝置。
1.7 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差
1.7.1 確定加工余量
用查表法確定機(jī)械加工余量：
（根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第一卷 表3.2—25 表3.2—26 表3.2—27）
（1）、平面加工的工序余量（mm）
單面加工方法
單面余量
經(jīng)濟(jì)精度
工序尺寸
表面粗糙度
毛坯
43
12.5
粗銑
1.5
IT12()
40()
12.5
精銑
0.6
IT10()
38.8()
3.2
粗磨
0.3
IT8()
38.2()
1.6
精磨
0.1
IT7()
38()
0.8
則連桿兩端面總的加工余量為：
A總=
=（A粗銑+A精銑+A粗磨+A精磨）2
=（1.5+0.6+0.3+0.1）2
=mm
1.8 工時(shí)定額的計(jì)算
1.8.1 銑連桿大小頭平面
選用X52K機(jī)床
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jī)床選取n = 500 /min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.67 m/s
銑削工時(shí)為：按表2.5—10
L= 3 mm L1 = +1.5 =50 mm L2 = 3 mm
基本時(shí)間tj = L/fm z = (3+50+3)/(500×0.18×6) = 0.11 min
按表2.5—46 輔助時(shí)間ta = 0.4×0.45 = 0.18 min
1.8.2 磨大小頭平面
選用M7350磨床
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jī)床選取n = 100 r/min
則實(shí)際磨削速度V = Dn/（1000×60） = 0.20 m/s
磨削工時(shí)為：按表2.5—11
基本時(shí)間tj = zbk/nfr0z = (0.3×1)/(100×0.033×8) = 0.01 min
按表3.1—40 輔助時(shí)間ta = 0.21 min
1.8.3 加工小頭孔
(1) 擴(kuò)小頭孔 選用鉆床Z3080
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—53選取數(shù)據(jù)
擴(kuò)刀直徑D = 30 mm 切削速度V = 0.32 m/s
切削深度ap = 1.5 mm 進(jìn)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(jī)床選取n = 250 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.39 m/s
擴(kuò)削工時(shí)為：按表2.5—7
L = 10 mm L1 = 3 mm
基本時(shí)間tj=L/fn=(10+3)/(0.8×250)=0.07 min
按表2.5—41 輔助時(shí)間ta=0.25 min
(2) 鉸小頭孔 選用鉆床Z3080
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—81選取數(shù)據(jù)
鉸刀直徑D = 30 mm 切削速度V = 0.22 m/s
切削深度ap = 0.10 mm 進(jìn)給量f = 0.8 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 140 r/min
根據(jù)表3.1—31 按機(jī)床選取n = 200 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.32 m/s
鉸削工時(shí)為： 按表2.5—7
L=10 mm L1 =0 L2=3 mm
基本時(shí)間tj = L/fn = (10+3)/(0.8×200) = 0.09 min
按表2.5—41 輔助時(shí)間ta = 0.25 min
1.8.4、擴(kuò)大頭孔
選用鉆床床Z3080 刀具:擴(kuò)孔鉆
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—54選取數(shù)據(jù)
擴(kuò)孔鉆直徑D = 60 mm 切削速度V = 1.29 m/s
進(jìn)給量f = 0.50 mm/r 切削深度ap =3.0 mm 走刀次數(shù)I = 1
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D=410 r/min
根據(jù)表3.1—41 按機(jī)床選取n=400 r/min
則實(shí)際切削速度V=Dn/（1000×60）=1.256 m/s
擴(kuò)削工時(shí)為： 按表2.5—7
L = 40 mm L1 = 3 mm L2 =3 mm
基本時(shí)間:
1.8.5銑、磨連桿蓋結(jié)合面
(1) 粗銑連桿上蓋結(jié)合面 選用銑床X62W
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—74（84）選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 75 mm 切削速度V = 0.35 m/s
切削寬度ae = 3 mm 銑刀齒數(shù)Z = 8 af = 0.12 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 89 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機(jī)床選取n = 100 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.39 m/s
銑削工時(shí)為：按表2.5—10
L = 38 mm L1 = +1.5 = 16 mm L2 = 2.5 mm
基本時(shí)間tj = L/fmz=(38+16+2.5)/(100×8) = 0.07 min
按表2.5—46 輔助時(shí)間ta=0.4×0.45=0.18 min
(2) 精銑連桿上蓋結(jié)合面 選用銑床X62W
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—84選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 75 mm 切削速度V = 0.42 m/s
切削寬度ae = 0.5 mm 銑刀齒數(shù)Z = 8 進(jìn)給量f = 0.7 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 107 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機(jī)床選取n = 110 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.43 m/s
銑削工時(shí)為： 按表2.5—10
L = 38 mm L1 = +1.5 = 7.5 mm L2 = 2.5 mm
基本時(shí)間tj = L/fmz = (38+7.5+2.5)/(110×8) = 0.6 min
按表2.5—46 輔助時(shí)間ta=0.4×0.45=0.18 min
(3) 精磨結(jié)合面 選用磨床M7350
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—170選取數(shù)據(jù)
砂輪直徑D = 40 mm 切削速度V = 0.330 m/s
切削深度ap = 0.1 mm 進(jìn)給量fr0 = 0.006 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 157 r/min
根據(jù)表3.1—48 按機(jī)床選取n = 100 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.20 m/s
磨削工時(shí)為： 按表2.5—11
基本時(shí)間tj = = 0.02 min (=0.1 k=1 z=8)
1.8.6鉆2—10.5mm螺栓孔
鉆螺栓孔 選用鉆床Z3025
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jìn)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(jī)床選取n = 910 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.99 m/s
鉆削工時(shí)為： 按表2.5—7
L = 34 mm L1 = 1.5 mm L2 = 2 mm
基本時(shí)間tj = L/fn = (34+1.5+2)/(0.08×1910) = 0.23 min
按表2.5—41 輔助時(shí)間ta = 0.5 min
按表2.5—42 其他時(shí)間tq=0.2 min
1.8.7 鏜大頭孔
粗鏜大頭孔
選用鏜床T68
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jìn)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(jī)床選取n = 800 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.72 m/s
鏜削工時(shí)為： 按表2.5—3
L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm
基本時(shí)間tj = Li/fn = (38+3.5+5)/(0.30×800) = 0.19 min
按表2.5—67 輔助時(shí)間ta = 0.50 min
精鏜大頭孔
選用鏜床T2115
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jìn)給量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 1 mm
根據(jù)表3.1—39 按機(jī)床選取n = 1000 r/min
鏜削工時(shí)為： 按表2.5—3
L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm
基本時(shí)間tj = Li/fn = (38+3.5+5)/(0.20×1000) = 0.23 min
第二章 夾具設(shè)計(jì)
2.1 鉆2-φ10.5孔夾具設(shè)計(jì)
由連桿工作圖可知，工件材料為HT200，年產(chǎn)量20萬件。為了提高成產(chǎn)效率和加工精度，特制作一套鉆2-φ10.5孔的夾具。
2.1.1問題的指出
本夾具主要作來鉆2-φ10.5孔，兩個(gè)孔是在一個(gè)45度斜面上所以傳統(tǒng)的夾具不能保證精度。需要專用夾具來對(duì)其裝夾，設(shè)計(jì)夾具時(shí)候主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工精度。
2.1.2 夾具設(shè)計(jì)
1) 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，在鉆2-φ10.5孔之前，連桿的兩個(gè)端面、小頭孔及大頭孔的兩側(cè)都已加工，且表面粗糙要求較高。為了使定位誤差為零，按基準(zhǔn)重合原則選Φ39小頭孔。連桿上蓋以基面（無標(biāo)記面）與連桿的端面為基準(zhǔn)、凸臺(tái)面及側(cè)面定位，連桿體以基面和小頭孔及側(cè)面定位，均屬于完全定位。
2) 夾緊方案
由于零件小，所以采用壓板的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，裝卸工件方便、迅速。
3) 夾具體設(shè)計(jì)
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(jī)床上，加工時(shí)，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(zhǎng)。
4) 切削力及夾緊力的計(jì)算
切削力的計(jì)算：，由《組合機(jī)床》（表7-24）得：
P===1902.538N
夾緊力的計(jì)算：由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》（表1-2-25）得：
用扳手的六角螺母的夾緊力：M=12mm, 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。
5) 定位誤差分析
① 對(duì)于連桿體中心距2100.036以Φ39的中心線為定位基準(zhǔn)，雖屬“基準(zhǔn)重合”，無基準(zhǔn)不重合誤差，但由于定位面與定位間存在間隙，造成的基準(zhǔn)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(xiàng)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。
② 連桿上蓋剖分面的尺寸要求，螺母座面（工藝基準(zhǔn)）為加工面的工序基準(zhǔn)，同時(shí)亦為第一定位基準(zhǔn)，對(duì)加工剖分面來說，它與工序基準(zhǔn)的距離及相應(yīng)的平行度誤差只取決于基準(zhǔn)在夾具中位置。因?yàn)楣ば蚧鶞?zhǔn)同時(shí)為定位基準(zhǔn)，即基準(zhǔn)重合，沒有基準(zhǔn)不重合誤差。基準(zhǔn)位置誤差為零。所以對(duì)加工剖分面來說，定位誤差為零。即當(dāng)基準(zhǔn)重合時(shí)，造成加工表面定位誤差的原因是定位基準(zhǔn)的基準(zhǔn)位置誤差。
結(jié)束語：
通過對(duì)汽車連桿的機(jī)械加工工藝及對(duì)粗加工大頭孔夾具和銑結(jié)合面夾具的設(shè)計(jì)，使我學(xué)到了許多有關(guān)機(jī)械加工的知識(shí),主要?dú)w納為以下兩個(gè)方面：
第一方面：連桿件外形較復(fù)雜，而剛性較差。且其技術(shù)要求很高，所以適當(dāng)?shù)倪x擇機(jī)械加工中的定位基準(zhǔn),是能否保證連桿技術(shù)要求的重要問題之一。在連桿的實(shí)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(shí)選用大頭孔兩側(cè)面作為一般定位基準(zhǔn)。為保證小頭孔尺寸精度和形狀精度，可采用自為基準(zhǔn)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(zhǔn)原則加工。
對(duì)于加工主要表面，按照“先基準(zhǔn)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體和蓋的結(jié)合面及螺栓孔定位面，次要的加工表面為軸瓦鎖口槽、油孔、大頭兩側(cè)面及連桿體和蓋上的螺栓座面等。
連桿機(jī)械加工路線是圍繞主要加工表面來安排的。連桿加工路線按連桿的分合可以分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段為連桿體和蓋切開之前的加工；第二個(gè)階段為連桿體和蓋的切開加工；第三個(gè)階段為連桿體和蓋合裝后的加工。
第二方面：主要是關(guān)于夾具的設(shè)計(jì)方法及其步驟。
（1）、定位方案的設(shè)計(jì)：主要確定工件的定位基準(zhǔn)及定位基面；工件的六點(diǎn)定位原則；定位元件的選用等。
（2）、導(dǎo)向及對(duì)刀裝置的設(shè)計(jì)：由于本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)的是擴(kuò)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(duì)刀塊的類型，從而確定鉆套和對(duì)刀塊的位置尺寸及公差。
（3）、夾緊裝置的設(shè)計(jì)：針對(duì)連桿的加工特點(diǎn)及加工的批量，對(duì)連桿的夾緊裝置應(yīng)滿足裝卸工件方便、迅速的特點(diǎn)，所以一般都采用自動(dòng)夾緊裝置。
（4）、夾具體設(shè)計(jì)：連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是比較小，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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(jī)床上，加工時(shí)能承受一部分切削力。所以?shī)A具體的材料一般采用鑄鐵。
（5）、定位精度和定位誤差的計(jì)算：對(duì)用于粗加工的夾具，都應(yīng)該進(jìn)行定位誤差和穩(wěn)定性的計(jì)算，以及設(shè)計(jì)的夾具能否滿足零件加工的各項(xiàng)尺寸要求。
（6）、繪制夾具裝備圖及夾具零件圖。
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致謝
首先衷心感謝兩位教授，論文的選題、研究的方向和設(shè)計(jì)內(nèi)容都得到兩位教授的精心指導(dǎo)與熱情的幫助。兩位教授嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的作風(fēng)，豐富的理論知識(shí)給了我很深的啟迪，使我受益匪淺。
我的論文是在你們悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，我的每一點(diǎn)進(jìn)步和提高都得益于兩位老師的指導(dǎo)、鼓勵(lì)、影響和支持；同時(shí)也使我在思維方法、工作作風(fēng)以及學(xué)習(xí)態(tài)度方面得到進(jìn)步。
感謝所有關(guān)心和幫助過我的老師們、同學(xué)們！
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