【正文】 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 摘 要 本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是制訂 S195 型柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿零件的機(jī)械制造工藝規(guī)程及 粗銑連桿蓋結(jié)合面 夾具設(shè)計(jì)，目的是希望能在降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本的同時(shí)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(shí)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(jì)應(yīng)在保證加工精度的同時(shí)，又利用工件裝卸的合理夾具結(jié)構(gòu)，并有一定實(shí)用價(jià)值。由于理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的有限。我將考慮采用普遍性強(qiáng)的加工方法，但該零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程可以適當(dāng)采用較為先進(jìn)的制造工藝方法和專用機(jī)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，粗鏜大頭孔夾具草圖及夾具圖。本設(shè)計(jì)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(jì)部分，以大小頭孔端面、大頭孔工藝凸臺(tái)及小頭孔為定位基準(zhǔn)，符合定位原理并達(dá)到定位目的，夾緊機(jī)構(gòu)則采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，亦即達(dá)到夾緊效果。 關(guān)鍵詞 : 連桿；工藝規(guī)程；夾具設(shè)計(jì)； CAD圖 連桿加工工藝規(guī)程及精銑連桿蓋結(jié)合面夾具設(shè)計(jì) 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. Key words: Connecting rod, Procedure, Fixture design, CAD drawings 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 引 言 這次設(shè)計(jì)是我們在學(xué)校的最后一次設(shè)計(jì)了。它跟以往的課程設(shè)計(jì)有所不同，這次的設(shè)計(jì)規(guī)模大，時(shí)間長，是我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)。這也是我們在畢業(yè)后踏入社會(huì)之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活有重要的地位。就我一個(gè)而言，我希望能夠通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對自己未來從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)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(yàn)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)能力 有所限制，設(shè)計(jì)水平很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，所以設(shè)計(jì)當(dāng)中難免會(huì)有許多不足之處，懇請各位老師給予指正。將人們頭腦中思考的物體變成實(shí)際體形，為此而作出的全部信息數(shù)據(jù)的工作就是設(shè)計(jì)。 （一）畢業(yè)設(shè)計(jì)的程序 畢業(yè)設(shè)計(jì)的一般程序?yàn)椋? 收集相關(guān)資料及手冊，規(guī)劃整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)程 —— 分析零件的技術(shù)條件及零件的功用，畫出零件圖 —— 翻譯外文資料、畫毛坯圖 —— 編寫多種制造工藝路線方案并擬定最終工藝路線 —— 填寫工序卡、工藝過程卡、夾具設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備 —— 確定零件的定位與夾緊方案，畫出夾具草圖 —— 畫出夾具圖及拆畫夾具零件圖—— 編寫設(shè)計(jì)說明書。 （二）畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 機(jī)械加工工藝規(guī)程及其工藝準(zhǔn)備的設(shè)計(jì)是機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生在完成了機(jī)械制圖、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝學(xué)及公差與測量技術(shù)、金屬工藝學(xué)、金屬切削原理、切削刀具、機(jī)床等專業(yè)課程，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)、專業(yè)課程設(shè)計(jì)后進(jìn)行的一次大型實(shí)踐設(shè)計(jì)過程，也是最后一個(gè)教與學(xué)的環(huán)節(jié)，其主要目的是： （ 1）綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)課程的理論和實(shí)際知識(shí)，使這些知識(shí)進(jìn)一步鞏固、深化發(fā)展，并使理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合起來。 （ 2）初步樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握一般機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法，訓(xùn)練設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新意識(shí)。 （ 3）通過計(jì)算、繪圖、查閱手冊和設(shè)計(jì)資料，熟悉有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，部頒標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 （ 4）熟練運(yùn)用機(jī)械制圖軟件及制作表格、文件。 （三） 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （ 1）設(shè)計(jì)零件： S195柴油機(jī)連桿 （ 2）生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批大量生產(chǎn) （ 3）完成 S195柴油機(jī)連桿的毛坯設(shè)計(jì)，機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及指定工序的工藝準(zhǔn)備。 連桿加工工藝規(guī)程及精銑連桿蓋結(jié)合面夾具設(shè)計(jì) 4 1 零件分析 零件的功用 連桿是柴油機(jī)的主要零件之一，其功用是將作用于活塞頂面的膨脹氣體傳給曲軸，從而使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮汽缸中的氣體。 連桿承受活塞銷傳來的氣 體作用力及其本身擺動(dòng)和活塞組往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間的慣性力。這些力的大小和方向都是周期性變化的。因此，連桿受到的是壓縮、拉伸和彎曲等交變載荷。這就要求連桿在質(zhì)量盡可能小的條件下，有足夠的剛度和溫度。若連桿的剛度不夠，則可能產(chǎn)生的后果是：其大頭孔失圓，導(dǎo)致連桿大頭軸瓦因油膜破壞而燒損，連桿桿身彎曲，造成活塞與汽缸偏差等。 零件的技術(shù)分析 在發(fā)動(dòng)機(jī)處于工作行程時(shí)，它把作用于活塞頂部膨脹氣體的壓力傳給曲軸，推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)；在進(jìn)氣、排氣和壓縮行程時(shí)，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)活塞壓縮汽缸中的氣體，整個(gè)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(fù)運(yùn)動(dòng)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(dòng)載荷。 為了減少慣性力的影響，在保證連桿具有足夠的強(qiáng)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。 零件的工藝分析 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(jī)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?zèng)_擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔與小頭孔的襯套孔均為 IT6公差等 級，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(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(jī)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(shí)，這華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 個(gè)垂直度在加工過程中將影響到加工小頭孔兩端時(shí)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(jī)連桿，規(guī)定螺栓孔按 8 級公差等級和 ，兩螺栓孔在互相垂直的兩個(gè)方向的平行度在 100mm長度為 。 連桿加工工藝規(guī)程及精銑連桿蓋結(jié)合面夾具設(shè)計(jì) 6 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?yàn)檫B桿蓋中間有凹坑，這樣就不能采用整體鍛造工藝。因?yàn)檎w鍛造是總以桿身對稱面為分模面，此時(shí)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(qiáng)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(qiáng)度。當(dāng)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(jī)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(zhǔn)面的選擇 連桿機(jī)械加工工藝過程的大部分工序都采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn) —— 一個(gè)指定的端面，小頭孔及工藝凸臺(tái)。這樣不久有利于保證連桿的加工精度。特別是作為技術(shù)要求的關(guān)鍵項(xiàng) 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(tái)（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(gè)平面上，這樣的端面作為定位基準(zhǔn)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(shí)，先把大，小頭作成一樣的厚度，這樣不僅避免了上述缺點(diǎn)，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(gè)階梯面。用端面定位 安裝工件時(shí)，注意將廠標(biāo)號及件號標(biāo)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(shí)，也用小頭孔（軸承孔）作為定位基準(zhǔn)，這是精加工中自身定位的典型例子。將定位銷做成活動(dòng)的，當(dāng)連桿定位夾緊后，定位銷從小頭孔中抽出。精鏜大，小頭孔時(shí)，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(shí)，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(zhǔn)的選擇： 1. 選擇兩端為粗基準(zhǔn)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。 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 2. 工藝凸臺(tái)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(zhǔn)。 精基準(zhǔn)的選擇： 因盡量遵守基準(zhǔn)重合原則，以減少因基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差。應(yīng)盡量選擇工序基準(zhǔn)。因此，兩端面和半精加工后的大小頭孔。工藝凸臺(tái)以作為精基準(zhǔn)。 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)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(jī)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(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)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 工序 30 退磁處理 工序 40 鉆，擴(kuò)小頭孔及倒角 工序 50 粗，精銑工藝凸臺(tái) 工序 60 半精鏜小頭孔 工序 70 粗，精銑結(jié)合面 工序 80 鉆，擴(kuò)螺紋孔及孔口倒角 工序 90 粗鏜大頭孔 工序 100 粗磨結(jié)合面 工序 110 粗，精鏜導(dǎo)桿孔及孔口倒角 工序 120 中間檢驗(yàn) 工序 130 攻絲 連桿蓋的加工工藝過程