【正文】 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 1 摘 要 本畢業(yè)設(shè)計課題是制訂 S195 型柴油機發(fā)動機連桿零件的機械制造工藝規(guī)程及粗鏜小頭孔夾具設(shè)計，目的是希望能在降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本的同時又可以制造出品質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品，在最少的工序或加工時間中制造出滿足形狀、尺寸、精度、表面粗糙度等要求的產(chǎn)品。設(shè)計應(yīng)在保證加工精度的同時，又利用工件裝卸的合理夾具結(jié)構(gòu)，并有一定實用價值。由于理論知識與實踐經(jīng)驗的有限。我將考慮采用普遍性強的加工方法，但該零件的機械加工工藝規(guī)程可以適當采用較為先進的制造工藝方法和專用機床設(shè)備，刀具和量具。本課題的主要內(nèi)容是分析零件的技術(shù)條件畫 出零件圖及毛坯圖。擬定合理的工藝路線，粗鏜小頭孔夾具草圖及夾具圖。本設(shè)計采用了連桿體與連桿蓋分離鍛造，并制定相對合理的工藝路線。在夾具設(shè)計部分，以大小頭孔端面、大頭孔工藝凸臺及大頭孔為定位基準，符合定位原理并達到定位目的，夾緊機構(gòu)則采用螺紋夾緊機構(gòu)，亦即達到夾緊效果。 關(guān)鍵詞 : 連桿；工藝規(guī)程；夾具設(shè)計； CAD圖 全套圖紙，加 153893706 連桿加工工藝規(guī)程及粗鏜連桿小頭孔夾具設(shè)計 2 Abstract The graduation design topic is formulating S195 diesel engine connecting parts manufacturing procedure and boring head hole fixture design, want to reduce production cost in the also can produce good quality products at least, the process of manufacturing and processing time meet the shape, size, accuracy and surface roughness and requirements of the product. Design should guarantee the machining accuracy of workpiece loading and unloading, and use of reasonable fixture structure, and has certain practical value. Due to the theoretical knowledge and practical experience. I will consider using universal stronger processing method, but the machining procedure can appropriate USES advanced manufacturing technology and special machine equipment, tools and measuring tool. The main content of this project is to analyze the technical conditions of the parts and painted parts blank. The plan was reasonable process route, big hole clamp sketches and boring fixture. This design USES the connecting rod body and connecting separated, and formulate relative reasonable fing process. In part, the size of fixture design with head big hole hole surface, small head for convex and locating datum, and achieve the goal orientation positioning principle, clamping mechanism using spiral clamping institutions, . reached clamping effect. 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 Key words: Connecting rod, Procedure, Fixture design, CAD drawings 引 言 畢業(yè)設(shè)計，是我們在學完了大學的所有基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及全部專業(yè)課程之后進行的一次綜合性設(shè)計，因此它跟以往的課程設(shè)計有著本質(zhì)的不同。不僅因為畢業(yè)設(shè)計的時間長，而且因為畢業(yè)設(shè)計涉及的內(nèi)容面廣。作為我們在畢業(yè)后踏入社會之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，它在我們四年的大學生活有重要的地位。趁此機會，我希望能夠通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來從事的工作進行一次適應(yīng)性訓練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力。 由于缺乏經(jīng)驗，導致設(shè)計能力有所限制，設(shè)計水平很難達到標準化，所以設(shè)計當中難免會有許多不足之處，懇請各位老師給予指正。 （一）畢業(yè)設(shè)計的程序 畢業(yè)設(shè)計的一般程序為： 查找相關(guān)資料準備畢業(yè)設(shè)計 —— 完成開題報告 —— 繪制零件圖及毛坯圖 —— 設(shè)計工藝路線，并填寫工序卡片 —— 設(shè)計夾具，畫夾具裝配圖及拆畫重要零件圖 —— 編寫設(shè)計說明書。 （二）畢業(yè)設(shè)計的目的 機械加工工藝規(guī)程及其工藝準備的設(shè)計是機械制造及其自動化專業(yè)學生在連桿加工工藝規(guī)程及粗鏜連桿小頭孔夾具設(shè)計 4 完成了機械制圖、機械原理、機械設(shè)計、機械制造工藝學及公差與測量技術(shù)、金屬工藝學、金屬切削原理、切削刀具、機床等專業(yè)課程，并進行了生產(chǎn)實習、專業(yè)課程設(shè)計后進行的一次大型實踐設(shè)計過程，也是最后一個教與學的環(huán)節(jié)，其主要目的是： （ 1）綜合運用所學專業(yè) 基礎(chǔ)課及專業(yè)課程的理論和實際知識，使這些知識進一步鞏固、深化發(fā)展，并使理論知識與生產(chǎn)實踐結(jié)合起來。 （ 2）初步樹立正確的設(shè)計思想，掌握一般機械設(shè)計的基本方法，訓練設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新意識。 （ 3）通過計算、繪圖、查閱手冊和設(shè)計資料，熟悉有關(guān)國家標準，部頒標準和規(guī)范。 （ 4）熟練運用機械制圖軟件及制作表格、文件。 （三） 設(shè)計內(nèi)容 （ 1）設(shè)計零件： S195 柴油機連桿 （ 2）生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批大量生產(chǎn) （ 3）完成 S195 柴油機連桿的毛坯設(shè)計，機械加工工藝規(guī)程設(shè)計及指定工序的工藝準備。 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 1 零件分析 連桿是柴油機的主要零件之一。 連桿的作用是將活塞的往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動 ,并把作用在活塞組上的燃氣壓力傳給曲軸 .所以 ,連桿除上下運動外 ,還左右擺動作復雜的平面運動 . 連桿工作時 ,主要承受氣體壓力和往復慣性力所產(chǎn)生的交變載荷 ,要求它應(yīng)有足夠的疲勞強度和結(jié)構(gòu)剛度 .同時 ,由于連桿既是傳力零件 ,又是運動件 ,不能單靠加大連桿尺寸來提高其承載能力 ,須綜合材料選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱處理及表面強化等因素來確保連桿的可靠性 。 在發(fā)動機處于工作行程時，它把作 用于活塞頂部膨脹氣體的壓力傳給曲軸，推動曲軸旋轉(zhuǎn)；在進氣、排氣和壓縮行程時，又受曲軸的驅(qū)動，帶動活塞壓縮汽缸中的氣體，整個過程連桿受到很大的壓應(yīng)力和縱向彎曲應(yīng)力。而連桿往復運動產(chǎn)生的慣性力，又使連桿承受拉應(yīng)力。因此，連桿在工作中承受著急劇變化的動載荷。 為了減少慣性力的影響，在保證連桿具有足夠的強度和剛度的前提下，要盡可能減輕其重量，所以連桿采用了從大到小逐步變小的“工”字型截面形狀。 連桿加工工藝規(guī)程及粗鏜連桿小頭孔夾具設(shè)計 6 各類連桿主要技術(shù)條件基本類似，僅在數(shù)值上有差別。下面具體介紹 S195 柴油機連桿的主要技 術(shù)條件。 1. 大、小頭孔精度 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。大頭孔表面粗糙度 ，大頭孔的圓度公差為 ，直線平行度為 。小頭孔表面粗糙度 。小頭孔的圓度公差為 。 2. 大小頭孔軸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汽缸中傾斜，從而造成汽缸壁磨損，所以兩孔軸心線在連桿軸方向的平行度公差較小，而兩孔軸心線在垂直于連桿軸成方向的平行度在 100mm 長度上公差為 ；在垂 直于連桿軸線方向的平行度在 100mm 長度上為 . 3. 大小頭孔的中心距 大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到柴油機的效率，所以規(guī)定了比較高的要求： ? 4. 大頭孔兩端面對大頭孔軸心線的垂直度 大頭孔兩端面對大頭孔軸心線的垂直度影響到軸瓦的安裝和磨損；同時，這個垂直度在加工過程中將影響到加工小頭孔兩端時的定位精度，所以對它提出了一定的要求：大頭孔兩端面對大頭孔軸心線的垂直度在 100mm 長度上公差為。 5. 有關(guān)螺栓孔的技術(shù) 要求 對 S195 型柴油機連桿，規(guī)定螺栓孔按 8 級公差等級和 表面粗糙度加工，兩螺栓孔在互相垂直的兩個方向的平行度在 100mm 長度為 。 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 7 2 工藝規(guī)程的編制及參數(shù)的確定 確定毛坯的制造形式 連桿材料一般采用 45 鋼或 40Cr 鋼，近年來也有采用球墨鑄鐵。 鋼制連桿都用模鍛制造毛坯，連桿毛坯的鍛造工藝有兩種方案：將連桿體和蓋分開鍛造或整體鍛造。因為連桿蓋中間有凹坑，這樣就不能采用整體鍛造工藝。因為整體鍛造是總以桿身對稱面為分模面，此 時連桿蓋兩端的筋就無法鍛出，所以必須分開鍛造。 從鍛造后材料的組織來看，分開鍛造的連桿蓋金屬纖維是連續(xù)的，因此具有較高的強度，而整體鍛造的連桿，經(jīng)切開后，連桿蓋的金屬纖維是斷裂的，因而削弱了強度。當然整體鍛造要增加切開連桿的工序。 但是，整體鍛造可以提高材料利用率，減少結(jié)合面的加工余量。機械加工的裝夾比較方便，而且只需要一套模鍛，一次便可鍛成，毛坯也只有一只，便于組織和管理生產(chǎn)。所以一般只要不受連桿蓋形狀和鍛造設(shè)備的限制，盡可能采用連桿的整體鍛造工藝 。 基準面的選擇 連桿機械加工工藝過程的大部分 工序都采用統(tǒng)一的定位基準 —— 一個指定的端面，小頭孔及工藝凸臺。這樣不就有利于保證連桿的加工精度。特別是作為連桿加工工藝規(guī)程及粗鏜連桿小頭孔夾具設(shè)計 8 技術(shù)要求的關(guān)鍵項目 —— 連桿大；小頭孔的尺寸精度。幾何形狀精度和相互位置精度，而且端面的面積大，定位比較穩(wěn)定。 由于連桿的外行不規(guī)則，為了定位需要，在連桿大頭處作出工藝凸臺（俗稱工藝搭子而）作為輔助基面。 連桿大，小頭端面對稱分布在桿身的兩側(cè)，由于大，小頭孔厚度不等，所以大頭端與同側(cè)小頭端面不在一個平面上，這樣的端面作為定位基準顯然是不利的。為了避免用階梯面定位產(chǎn)生的定位誤差，一定工藝規(guī)程時，先把大，小 頭作成一樣的厚度，這樣不僅避免了上述缺點，而且加大了定位面積，增加了定位穩(wěn)定性。在加工的最后階段才銑出這個階梯面。用端面定位安裝工件時，注意將廠標號及件號標記的一面不與夾的定位元件接觸。 在精鏜小頭孔及小頭活塞銷軸軸承孔時，也用小頭孔（軸承孔）作為定位基準，這是精加工中自身定位的典型例子。將定位銷做成活動的，當連桿定位夾緊后，定位銷從小頭孔中抽出。精鏜大，小頭孔時，用大頭端面起主要定位作用，有利于保證大頭孔與端面的垂直度要求，而精鏜小頭軸承孔時，大頭孔用可心軸起主要定位作用，有利于保證大，小頭孔軸線的平行度 。 粗基準的選擇： 1. 選擇兩端為粗基準其理由如下： A 該加工表面為連桿的重要表面，為保證其余量均勻。 B 毛坯該兩端面較光潔。 2. 工藝凸臺由于其加工余量較小，且與加工面的位置精度要求高，故也可以做粗基準。 精基準的選擇： 因盡量遵守基準重合原則，以減少因基準不重合而引起的定位誤差。應(yīng)盡量選擇工序基準。因此，兩端面和半精加工后的大小頭孔。工藝凸臺以作為精基準。 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀，尺寸精度幾位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定 為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 ： 連桿體的加工工藝過程 工序 10 粗，精銑兩平面 工序 20 粗磨兩平面 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 工序 30 退磁處理 工序 40 鉆，擴小頭孔及倒角 工序 50 粗，精銑工藝凸臺 工序 60 半精鏜小頭孔 工序 70 粗，精銑結(jié)