连杆机械加工工艺规划设计说明书

连杆机械加工工艺规划设计说明书目录一、相关背景.........................................................1二、工艺规程设计....................................................12.1设计任务....................................................12.2零件工艺性分析............................................22.2.1零件结构分析..........................................22.2.2零件技术条件分析.....................................32.3确定毛坯.....................................................32.3.1毛坯类型................................................32.3.2毛坯余量确定............................................42.4工艺路线确定................................................42.4.1加工阶段划分...........................................42.4.2定位基准选择...........................................42.4.3设备及刀具、夹具等的选择.............................52.4.4加工工序划分...........................................62.5主要工序设计...............................................82.5.1设备及其工艺装备......................................82.5.2技术要求及检验方法....................................92.5.3加工余量、工序尺寸及公差.............................92.5.4切削用量与工时定额....................................102.5.5工序简图...............................................12三、技术经济分析...................................................12四、设计总结.........................................................15五、机械加工工艺卡片及工序卡片.................................21一、相关背景曲柄连杆机构是汽车发动机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。在工作中，曲柄连杆机构在做功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。二、工艺规程设计2.1设计任务针对连杆大批大量加工，对给定尺寸规格的连杆进行相关工艺规划设计。某型号发动机连杆装配图相关参数表：类型A材料45＃中心距4000.04水平平行度0.05/100垂直平行度0.025/100小孔尺寸76小孔面Ra1.6小孔衬套尺寸68小孔衬套面Ra0.4大孔尺寸136大孔面Ra1.6大孔衬套尺寸128大孔衬套面Ra0.42.2零件工艺性分析2.2.1零件结构分析连杆由连杆体、连杆盖、连杆螺栓、定位销、大、小端轴瓦六部分结构组成，其中连杆体及连杆盖是连杆的主要组成部分。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。连杆的运动形式为连杆使活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体，从而实现活塞的往复运动。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起。为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴氏合金轴瓦金属。在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，可以用来补偿轴瓦的磨损。连杆小头用活塞销与活塞连接。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。在工作过程中，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。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)。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该机构的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。2.2.2零件技术条件分析（1）尺寸精度、形状精度、位置精度以及表面质量的要求：（a）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度为使大头孔与轴瓦及曲轴、小头孔与活塞销能密切配合，减少冲击的不良影响和便于传热。大头孔尺寸为φ136mm，表面粗糙度Ra为1.6μm，大孔衬套尺寸为φ128mm，表面粗糙度Ra为0.4μm；小头孔尺寸为φ76mm，表面粗糙度Ra为1.6μm，小孔衬套尺寸为68，表面粗糙度Ra为0.4μm。（b）连杆大、小头孔中心距大小头孔的中心距影响到气缸的压缩比，即影响到发动机的效率，所以规定了较高的要求：4000.04mm；（c）连杆大、小孔轴线在两个互相垂直方向的平行度两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在气缸中倾斜，从而造成汽缸壁磨损不均匀，同时使曲轴的连杆轴颈产生边缘磨损，所以两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度公差较小；而两孔轴心线在垂直于连杆轴线方向的平行度误差对不均匀磨损影响极小，因而其公差值较大。两空轴心线在连杆方向的平行度在100mm长度上公差为0.025mm，在垂直于连杆轴线方向的平行度在100mm长度上公差为0.05mm（2）其他技术要求：零件表面要进行渗碳，渗碳层深度为0.6mm～0.9mm，同时要求渗碳深度表面淬火，要求硬度大于等于HRC60。2.3确定毛坯2.3.1毛坯类型本次连杆材料为45钢，化学成分均匀，物理性能及工艺性能优良。根据生产纲领，此零件为大批量生产，所以采用锻造。从零件图可知，此零件毛坯要求垂上模锻，且毛坯外形简单只有凸台、凸肩以及两孔，所以适用于模锻。连杆运用模锻制造毛坯形式有两种，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。2.3.2毛坯余量确定根据《机械加工工艺手册》:大头孔直径单边余量：扩孔5mm，粗镗2mm，半精镗1mm，精镗0.4mm，珩磨0.08mm小头孔直径单边余量：钻孔不定，扩孔5mm，铰孔0.2mm，精镗0.2mm端面加工余量：粗铣1.5mm，精铣0.6mm，粗磨0.3mm，精磨0.1mm2.4工艺路线设计2.4.1加工阶段划分连杆是模锻件，孔的加工余量比较大，切削时容易产生残余应力，因此把大小头孔的大部分加工余量在粗加工段去除。粗加工产生的变形在盖体切断至合并前盖体分体加工过程中得到修正，工艺过程大概分为以下几个阶段：（1）、连杆盖、体切断前的加工（端面、基准面、粗镗孔等)（2）、盖体切断至用螺栓装配前的加工。切断、键、槽、螺栓座面等（3）、盖体合并后的半精加工（精磨平面、半精镗等）（4）、精加工段2.4.2定位基准选择连杆件外形较复杂而刚性较差，技术要求又高，恰当的选择机械加工中的定位基准是能否保证连杆技术要求的重要问题之一。在连杆的实际加工过程中，一般都对连杆进行完全定位，即按六点定位原理来限制连杆的六个自由度。粗基准的选择：选择端面，可保证余量均匀。精基准的选择：大部分工序采用统一的定位基准。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。选用连杆端面和小头孔作为定位基准，不仅便于在加工过程中实现基准统一，更重要的是使连杆的重要技术要求（如大、小头孔之间的中心距要求，大、小头孔中心线在两个相互垂直的方向上的平行度要求，端面与大头孔中心线的垂直度要求，两端面之间的距离要求等）在加工过程中实现基准重合，以减小定位误差。由于用小头孔和大头孔外侧面作基面，所以这些表面的加工安排得比较早。在小头孔作为定位基面前的加工工序是钻孔、扩孔和铰孔，这些工序对于铰后的孔与端面的垂直度不易保证，有时会影响到后续工序的加工精度。2.4.3设备及刀具、夹具等的选择铣平面：设备:立式铣床XA6040A夹具:平口钳量具:游标卡尺刀具:圆柱铣刀粗精磨:设备:平面磨床M7120夹具:专用夹具量具:游标卡尺刀具:砂轮钻扩铰孔：设备:摇臂钻床Z3025夹具:专用夹具量具:内径千分尺刀具:硬质合金扩孔钻粗精镗孔：设备:坐标镗床7GX4132B夹具:专用夹具量具:内径千分尺刀具:镗刀珩磨内孔：设备:珩磨机床M425B夹具:专用夹具量具:塞规刀具:珩磨头2.4.4加工工序划分从工艺路线的过程看，先用上下表面为基准加工对应的表面，以保证加工表面能达到预定的加工要求。加工两表面之后进行孔加工，孔的加工进行粗精加工相结合。首先用钻头进行钻孔，加工一定的孔径后用扩钻扩孔，当达到一定的孔径时用铰刀进行精加工，然后进行渗碳，以保证加工表面有一定的韧性和硬度。最后进行最终检验。工序工序名称工序内容5铣铣连杆连杆两端面10粗磨粗磨连杆两端面15钻钻小头孔20扩扩小头孔25铰铰小头孔30拉拉削大头孔两侧面35扩扩大头孔40铣铣开连杆体和盖45粗铣粗铣连杆体结合面50精铣精铣连杆体结合面55铣铣轴瓦锁口槽60锪锪平螺栓座面65精磨精磨连杆结合面70粗铣粗铣连杆上盖结合面75精铣精铣连杆上盖结合面80铣铣轴瓦锁口槽85锪锪平螺母座面90精磨精磨结合面95钻钻螺栓孔100扩扩螺栓孔105铰铰螺栓孔110铣铣连杆盖上方给螺栓孔口倒角115攻丝在螺栓孔中加工出螺纹120钳用专用螺钉，将连杆体和连杆盖装成连杆组件125粗镗粗镗大头孔130铣铣大头孔两端倒角135精磨精磨大小头两平面140半精镗半精镗大头孔145精镗精镗小头孔150精镗精镗大头孔155钳称量不平衡质量、按规定值去重量160钻钻小头油孔165铣铣小头孔两端倒角170磨珩磨大头孔175压铜套180挤压铜套孔185镗半精镗大头铜套孔190镗半精镗小头铜套孔195镗精镗大头铜套孔200镗精镗小头铜套孔205终检检查各部分尺寸及精度210探伤无损探伤及检验硬度215入库入库2.5主要工序设计2.5.1设备及其工艺装备：工序粗磨连杆两端面小头孔的镗削加工侧面、半圆面和结合面的拉削加工螺栓定位孔的加工大头孔的磨削加工（珩磨）设备双头立轴圆台平面磨床立式六轴组合镗床立式外拉床摇臂钻床珩磨机床M425B刀具砂轮镗刀拉刀麻花钻、扩孔钻、铰刀、丝锥珩磨头夹具专用夹具专用夹具专用夹具专用夹具专用夹具量具量块内径千分尺内径千分尺塞规2.5.2技术要求及检验方法连杆在机械加工中要进行中间检验，加工完毕后要进行最终检验，检验