【正文】 I 連桿加工的數(shù)控編程 摘 要 連桿是發(fā)動機的關(guān)鍵零件，主要承受高溫氣體壓力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的拉伸、壓縮、彎曲等高頻交變載荷，服務(wù)條件惡劣，運動狀態(tài)復(fù)雜，疲勞、磨損、高溫、振動等影響連桿的使用壽命。因此連桿必須具有足夠的疲勞強度、剛度與綜合機械性能， 制造精度要求很高，且連桿零件小而 型面復(fù)雜、空間尺寸不便測量，加工部位多，形位公差部位多且要求嚴 格 ，加工中難以控制。針對零件結(jié)構(gòu)特點 、 精度要求 及加工的難易程度 ，采用數(shù)控加工的方法。 數(shù)控加工不但可以極大地提高精度，包括加工質(zhì)量精度及加工時間誤差精度，而且可以穩(wěn)定加 工質(zhì)量，保持加工零件質(zhì)量的一致。 數(shù)控技術(shù)在制造業(yè)的廣泛運用，使當今的制造業(yè)生產(chǎn)面貌煥然一新 。本文 根據(jù) 連桿的結(jié)構(gòu)特點和加工要求 ，闡述了 連桿 的工藝設(shè)計及其具體內(nèi)容， 通過對被加工零件的工藝分析， 運用所學(xué)數(shù)控技術(shù)知識，對某些工步進行了數(shù)控編程。 II 目 錄 前 言 ....................................................................................................... 1 第 1 章 數(shù)控加工的概述 ........................................................................ 3 數(shù)控加工 .................................................................................... 3 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展 ............................................................... 3 數(shù)控加工工藝的內(nèi)容 ............................................................... 4 數(shù)控加工工藝的特點 ............................................................... 4 第 2 章 連桿加工工藝 ............................................................................ 6 連桿的結(jié)構(gòu)特點 ........................................................................ 6 連桿的主要技術(shù)要求 ............................................................... 7 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度 ............................ 7 大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度 ... 7 大、小頭孔中心距及兩端面對大頭孔中心線的垂直度 ................................................................................................. 8 大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求 .................................... 8 螺栓孔的技術(shù)要求 ......................................................... 8 有關(guān)結(jié)合面的技術(shù)要求 ................................................. 9 毛坯的選擇和加工余量的確定原則 ....................................... 9 連桿的加工工序 ...................................................................... 10 連桿的加工工藝過程分析 ..................................................... 12 工藝過程的安排 ........................................................... 12 定位基準的選擇 ........................................................... 12 確定合理的夾緊方法 ................................................... 14 連桿兩端面的加工 ....................................................... 14 連桿大、小頭孔的加工 ............................................... 15 連桿螺栓孔的加工 ....................................................... 15 連桿體與連桿蓋的脹斷工序 ....................................... 15 大頭孔兩側(cè)面的加工 ................................................... 16 連桿加工工藝設(shè)計應(yīng)考慮的問題 .......................................... 16 III 切削用量的選擇原則 ............................................................. 16 粗加工時切削用量的選擇原則 .................................. 16 精加工時切削用量的選擇原則 .................................. 18 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 ................ 18 確定加工余量 ............................................................... 18 確定工序尺寸及其公差 ............................................... 19 第 3 章 部分工序的數(shù)控編程 ............................................................. 20 數(shù)控編程 .................................................................................. 20 數(shù)控編程技術(shù) ............................................................... 20 數(shù)控編程的方法 ........................................................... 20 部分工序的數(shù)控程序 ............................................................. 21 結(jié) 論 ..................................................................................................... 27 謝 辭 ....................................................................................................... 28 參考文獻 ................................................................................................. 29 1 前 言 隨著科技的進步，對機械產(chǎn)品各方面的要求 越來越 嚴格，特別是在加工精度方面。為了保證產(chǎn)品的精度要求，必須協(xié)調(diào)產(chǎn)品加工中的每一個方面，因為任一方面的誤差累積起來，將 對產(chǎn)品的精度產(chǎn)生間接的影響。在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中按照特定工藝，不論其生產(chǎn)規(guī)模如何，都需要種類繁多的工藝裝備，而產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率、成本無不與工藝裝備有關(guān)。隨著不規(guī)則形狀零件在現(xiàn)代 機器 中的廣泛應(yīng)用，如何保證這類零件的加工精度就顯得尤為重要。 連桿是汽車發(fā)動機中的主要傳動部件之一， 其小頭經(jīng)活塞銷與活塞連接，大頭與曲軸軸頸連接。燃燒室中受壓縮的油氣混合氣體經(jīng)點火燃燒后急劇膨脹，以很大的壓力壓向活塞頂面，連桿則將活塞所受的力傳給曲軸，推動曲軸旋轉(zhuǎn)。連桿部件一般是由連桿體、連桿蓋和螺栓、螺母等組成。在發(fā)動機工作過程中，連 桿要承受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，因此其應(yīng)具有足夠的強度和剛性外，還應(yīng)盡量減少自身的質(zhì)量。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。在小頭孔中壓入青銅襯套，大頭孔內(nèi)襯有具有鋼質(zhì)基底的耐磨巴氏合金軸瓦，以減少磨損和便于維修。 高效率、高精度加工是數(shù)控機床加工最主要特點之一。數(shù)控加工取代傳統(tǒng)加工占據(jù)生產(chǎn)制造的主導(dǎo)地位已成為一種趨勢，但由于歷史的原因，傳統(tǒng)的加工設(shè)備與先進的數(shù)控機床并存，是目前乃至今后很長一段時期內(nèi)大多數(shù)制造企業(yè)的設(shè)備現(xiàn)狀。如何從工藝的角度根 據(jù)各企業(yè)的設(shè)備現(xiàn)狀、產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī) 模、零件結(jié)構(gòu)形式與加工精度要求等方面來合理地進行產(chǎn)品工藝方案設(shè)計，充分發(fā)揮企業(yè)現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備的加工效率，使企業(yè) 2 設(shè)備資源與人力資源得到充分利用，需要從多個方面來探討。其中 數(shù)控編程系統(tǒng)正向集成化 ，網(wǎng)絡(luò)化 和智能化方向發(fā)展 。 伴隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，我國的發(fā)動機連桿 生產(chǎn)得到較大的發(fā)展，總量已具相當?shù)囊?guī)模，無論是設(shè)計水平，還是產(chǎn)品品種、質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方式都有很大的發(fā)展。 連桿 在發(fā)動機中是承受載荷傳遞動力的重要零部件，也是發(fā)動機五大零部件中最難以保證加工質(zhì)量的零部件，其性能、水平直接影響整機的性能水平及可靠性 。因此，各工業(yè)發(fā)達國家十分重視連桿 的生產(chǎn)，不斷改進其材質(zhì)及加工手段， 以提高其性能水平，滿足發(fā)動機行業(yè)的需要。近幾年來， 國內(nèi) 連桿加工發(fā)展十分迅速， 尤其是大功率柴油機 連桿 ， 而 先進的加工工藝加工出的 連桿質(zhì)量好、效率高且穩(wěn)定。 3 第 1 章 數(shù)控加工的 概述 數(shù)控 加工 數(shù)控是數(shù)字控制的簡稱，英文為 Numerical Control,簡稱 NC。是近代發(fā)展起來的一種自動控制技術(shù)、是用數(shù)字化的信息實現(xiàn)機床控制的一種方法。數(shù)控機床既是數(shù)字控制機床，也是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機床，該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號碼 ，或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。它是一種靈活通用能夠適應(yīng)產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動機床。 數(shù)控加工，也稱之為 NC(Numerical Control）加工，是以數(shù)值與符號構(gòu)成的信息，控制機床實現(xiàn)自動運轉(zhuǎn)。數(shù)控加工經(jīng)歷了半個世紀的發(fā)展已成為應(yīng)用于當代各個制造領(lǐng)域的先進制造技術(shù)。數(shù)控加工的最大特征有兩點：一是可以極大地提高精度，包括加工質(zhì)量精度及加工時間誤差精度；二是加工質(zhì)量的重復(fù)性，可以穩(wěn)定加工質(zhì)量，保持加工零件質(zhì)量的一致。也就是說加工零件的質(zhì)量及加工時間是由數(shù)控程序決定而不是由機床操作人員決定的。 數(shù) 控加工技術(shù)的發(fā)展 數(shù)控加工的發(fā)展趨勢是高速和精密，另一個發(fā)展趨勢是完整加工，即在一臺機床上完成復(fù)雜零件的全部加工工序。 數(shù)控加工中的程序編制 也隨著數(shù)控機床的更新而改變。 50 年代， MIT設(shè)計了一種專門用于機械零件數(shù)控加工程序編制的語言，稱為 APT（ Automatically Programmed Tool）。其后， APT 幾經(jīng)發(fā)展，形成了諸如APTII、 APTIII（立體切削用）、 APT（算法改進，增加多坐標曲面加工編程功能）、 APTAC（ Advanced contouring） (增加切削數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) )和 APT/SS（ Sculptured Surface） (增加雕塑曲面加工編程功能 )等先進版。 采用 APT 語言編制數(shù)控程序具有程序簡 練 ，走刀控制靈活等優(yōu)點，使數(shù)控加工編程從面向機床指令的 “ 匯編語言 ” 級， 上 升 到 面 向 幾 何 元素 .APT 仍有許多不便之處：采用語言定義零件幾何形狀，難以描述復(fù)雜的幾何形狀，缺乏幾何直觀性；缺少對零件形狀、刀具運動軌跡的直觀圖形 4 顯示和刀具軌跡的驗證手段；難以和 CAD 數(shù)據(jù)庫和 CAPP 系統(tǒng)有效連接；不容易作到高度的自動化，集成化。針對 APT 語言的缺點， 1978 年，法國達索飛機公司開始開發(fā)集三 維設(shè)計、分析、 NC 加工一體化的系統(tǒng)，稱為 CATIA。隨 后 很 快 出 現(xiàn) 了 像 EUCLID， UGII， INTERGRAPH ， Master C A M ， Pro/Engineering 及 NPU/GNCP 等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都有效的解決了幾何造型、零件幾何形狀的顯示，交互設(shè)計、修改及刀具軌跡生成，走刀過程的仿真顯示、驗證等問題，推動了 CAD