【正文】 Reduce the function of processing the surplus , cutting force and internal stress progressively , revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the part finally . Keyword: Connecting rod PowderFing Processing technology Fixture Design 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 1 頁(yè) 第一章 緒論 前言 連桿在發(fā)動(dòng)機(jī)中作為改變力的傳遞方向和方式最重要的零部件之一，用于各種發(fā)動(dòng)機(jī)上，其大頭孔與曲軸連接，小頭孔通過(guò)活塞銷與活塞連接，將作用于活塞的氣體膨脹壓力的直線運(yùn)動(dòng)傳給曲軸轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（圖 ）。在工作過(guò)程中，其承受著較高的周期性沖擊力、慣性力 、壓縮應(yīng)力、縱向彎曲應(yīng)力、拉應(yīng)力、動(dòng)載荷等，因此要求連桿重量要輕，必須有較高的強(qiáng)度、韌性和疲勞性能。 綜上所述，以體現(xiàn)自己大學(xué)四年來(lái)所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系的綜合，鍛煉自己的獨(dú)立思考、自我創(chuàng)新的意識(shí)和能力為目的，在采用脹斷技術(shù)的基礎(chǔ)上，探索和制定出一條能提高連桿的質(zhì)量和減少連桿制造成本，并基本適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)的方案，故選擇該課題作為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目 。 銑連桿結(jié)合面要求其材料塑性變形小、強(qiáng)度好、脆性適中、工藝性好 ，即在保證連桿強(qiáng)韌綜合性能指標(biāo)的前提下，限制連桿的韌性指標(biāo)；而可用于連桿裂解的材料主要有粉末燒結(jié)材料、高碳鋼、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵。 其形狀也比較復(fù)雜，很多表面并不容易加工，不管是在其工作過(guò)程之中還是在加工過(guò)程中也很容易產(chǎn)生變形。方向上的平行度：~ 對(duì)結(jié)合面的垂直度≤ 保證正常承載和軸頸與軸瓦的良好配合 同一組內(nèi)的重量差 177。圖 為某產(chǎn)品上的一個(gè)連桿零件。 （ 5） 對(duì)工人的技術(shù)要求：對(duì)調(diào)整工的技術(shù)水平要求高，對(duì)操作工的技術(shù)水平要求較低。 連桿的材料 選擇 與毛坯 的制造方法 連桿的材料選擇 考慮到在該工藝方案中采用銑結(jié)合面工藝，那么選擇材料也是很重要的。 據(jù)相關(guān)資料報(bào)道， 我國(guó)粉末冶金行業(yè) 與國(guó)外相比有如下差距： （１）產(chǎn)品水平低 在產(chǎn)品精度方面，少數(shù)企業(yè) 尺寸精度可達(dá) is07— 8級(jí)，形位公差可達(dá) 8— 9級(jí)，與國(guó)外水平相比低 1— 2級(jí)，但一般企業(yè)約相差 2— 3級(jí)。 （ 3）買方市場(chǎng)下的產(chǎn)需矛盾 受粉末冶金企業(yè)技術(shù)、設(shè)備及 規(guī)模等諸方面的影響，目前的情況是，低檔產(chǎn)品多、生產(chǎn)過(guò)剩、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，紛紛降低促銷，嚴(yán)重影響整個(gè)行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而高檔產(chǎn)品上不去雖有市場(chǎng)，能夠勝任的廠家太少，市場(chǎng)供不應(yīng)求，不能滿足主機(jī)配套要求。如果用粉末冶金制造連桿，就必須重新設(shè)計(jì)連桿的形狀結(jié)構(gòu)，以減輕連桿的重量。 C70S6材料的力學(xué)性能 : 表 極限抗拉強(qiáng)度/MPa 屈服強(qiáng)度 /MPa 伸長(zhǎng)率 （ %） 壓縮屈服強(qiáng)度/MPa 剪切強(qiáng)度 /MPa 990 580 14 610 655 毛坯的制造方法 由于連桿在發(fā)動(dòng)機(jī)工作中要承受交變載荷以及沖擊性載荷，一次應(yīng) 選用鍛造，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證連桿可靠地工作。 （ 2)輥 鍛（楔橫軋）制坯 —— 錘上模鍛生產(chǎn)線 工藝：下料→加熱→輥鍛→成型（預(yù)鍛，終鍛）→切邊沖孔→熱校正→ BY處理→噴丸處理→探傷處理→精壓處理。在加工起始工序中 ， 只能用毛坯 尚 未曾加工過(guò)的表面作為定位基準(zhǔn)，則該表面 稱為粗基準(zhǔn) ； 利用已加工表面作為定位基準(zhǔn)，則稱為精基準(zhǔn)。 精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)從保證零件加工精度出發(fā)，同時(shí)考慮裝夾方便、夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 （ 4） “互為基準(zhǔn) ”原則 為 了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的原則。在連桿脹斷之前安排一道磁力探傷，在锪螺釘座面、倒角之后安排了去毛刺、清洗，脹斷之后要立即用螺釘套住連桿體與蓋，以免錯(cuò)位，連桿總裝時(shí)時(shí)必須要求清理連桿結(jié)合面之間的塵屑，最后還要來(lái)一道清洗。 （ 1）簡(jiǎn)圖可按 比例縮小，用盡量少的投影視圖表達(dá)。 專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 17 頁(yè) 1） 確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置。 工件的加工精度較高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行工件加工精度分析。 夾具裝配圖繪制方法如下： 1）用雙點(diǎn)劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個(gè)視圖的合適位置上。 定位基準(zhǔn) 精基準(zhǔn)：以桿身對(duì)稱面定位，便于保證對(duì)稱度的要求，而且采用雙面銑，可使部分切削力抵消。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。因此，根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對(duì)提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的。 3）切削速度的選擇： 粗加工時(shí)，切削速度主要受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制。進(jìn)給量增大時(shí)，雖有 利于斷屑，但殘留面積高度增大，切削力上升，表面質(zhì)量下降。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。如超過(guò)了機(jī)床的許用功率，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。在保留半精加工、精加工必要 余量的前提下，應(yīng)當(dāng)盡量將粗加工余量一次切除。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 19 頁(yè) 粗加工時(shí)切削用量的選擇原則 粗加工時(shí)加工精度與表面粗糙度要求不高 ,毛坯余量較大。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。 2）依次繪出定位裝置、夾緊裝置、對(duì)刀或?qū)蜓b置、其它裝置、夾具體及連接元件和安裝基面。當(dāng)有幾種夾具方案時(shí)，可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，選用經(jīng)濟(jì)效益較高的方案。 3） 確定對(duì)刀或?qū)蚍桨?，設(shè)計(jì)對(duì)刀或?qū)蜓b置。 專用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時(shí)可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。 （ 2）被加工表面用粗實(shí)線（或紅線）表示，其余均用細(xì)實(shí)線。 填寫機(jī)械加工工藝過(guò)程卡和機(jī)械加工工序卡 ①工藝過(guò)程綜合卡片。 在該設(shè)計(jì)中大部分工序由組內(nèi)其他同學(xué)做，現(xiàn)在介紹一下我做的兩道工序的基準(zhǔn)選擇： 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 14 頁(yè) 圖 激光開(kāi)應(yīng)力槽工序基準(zhǔn)示意圖 （ 2）脹斷加工工序的基準(zhǔn)、定位與激光開(kāi)應(yīng)力槽加工工序一樣（圖 ）。這一原則稱為基準(zhǔn)重合原則 ?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)，往往會(huì)增加工序，或使工藝路線不合理，或使夾具設(shè)計(jì)困難，甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求 ，造成零件報(bào)廢等情況。 ，錯(cuò)差在 內(nèi)，切邊模 具沒(méi)有氮?dú)飧?，可使模鍛件定位后再切邊，切邊變性很小，精壓尺寸精度可以控制?77。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 11 頁(yè) 脹斷工藝要求連桿鍛件在脹斷過(guò)程之中不能有過(guò)大的塑性變形，因此模鍛連桿性能的合格就是保證連桿達(dá)到理想的脆性斷裂的因素。 C70S6鋼的成分和力學(xué)性能 C70S6 材料中主要各化學(xué)成分質(zhì)量百分比分別為： C為 0. 72 % ， Mn為 0. 5 % ， S為 0. 06 % ， P為 0. 009 % ， V為 0. 04 %；其金相組織為珠光體加斷續(xù)的鐵素體，抗拉強(qiáng)度為： 900MPa～ 1 050 MPa，屈服極限為 520 MPa，最大延伸率為 10 %。大量的共性技術(shù)和新材料、新產(chǎn)品需要進(jìn)行試驗(yàn)。而且高檔粉末冶金零件國(guó)內(nèi)還沒(méi)有辦法生產(chǎn)出來(lái)，即使生產(chǎn)出來(lái)，也是質(zhì)量很差，所以很多高檔的粉末冶金零件還需要進(jìn)口。后來(lái)為了減少機(jī)加工，更進(jìn)一步降低成本，于是開(kāi)發(fā)了 用粉末冶金的方法來(lái)制造連桿，大大減少了機(jī)加工。 （ 7） 成本：較低。設(shè)其備品率為 10%，機(jī)械加工廢品率選擇為 %，每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量為 1 件 N=Qn（ 1+α %）（ 1+β %） =5000 1（ 1+10%）（ 1+%） = 5527 件 /年 連桿零件的年產(chǎn)量為 5000 件，現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于中型機(jī)械，根據(jù)生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系查閱參考文獻(xiàn) ，確定其生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。 零件生產(chǎn)綱領(lǐng)計(jì)算 :N=Qn（ 1+α %）（ 1+β %） 式中 N──零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件 /年） 。為了減少磨損和磨損后便于修理，在連桿小頭孔中壓人青銅材套，大頭孔中裝有薄壁金屬軸瓦（如圖）。 提到粉末冶金， 粉末冶金是 利 用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合以及各種類型制品的工藝技術(shù)。 康明斯 生產(chǎn)線采用 調(diào)質(zhì)鋼毛坯 40MnBH(GB521685),1995 年全面轉(zhuǎn)用非調(diào)質(zhì)鋼材料毛坯 38MnV。 但由于連桿的外形比較復(fù)雜、容易變形、剛性差，尺寸精度、位置精度以及表面質(zhì)量等要求較高，在制造上具有一定難度。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(guò)程時(shí)，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開(kāi)。該技術(shù)是以整體加工代替分體加工，用切口 (用機(jī)械方法或激光技術(shù)等方法制造預(yù)裂紋 ) 斷裂，使大端連桿蓋從連桿體移去，使連桿體與蓋的分離達(dá)到理想的脆性斷裂，并能很容易達(dá)到其連桿使用性能要求的一門先進(jìn)技術(shù) (圖 )。 在加工工藝方面：國(guó)內(nèi)外連桿生產(chǎn)方式大致有：鍛造、鑄造 、粉末冶金等，進(jìn)入 90年代后， 90%以上的連桿制造都采用了模鍛工藝；傳統(tǒng)鍛造有將連桿體和蓋分開(kāi)鍛造、連桿整體鍛造兩種，連桿體與連桿蓋分離方式一般采取鋸斷、銑斷等工藝。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 4 頁(yè) 關(guān)于螺栓裝配，在裝配螺栓過(guò)程 中必須保證切斷后的連桿桿身與連桿蓋完全嚙合、不錯(cuò)位。 連桿的主要技術(shù)要求 連桿精度的參數(shù)主要有五個(gè)： 的對(duì)稱； 精度； ； 尺寸精度、形狀精度； 。 α %──備品率 。毛坯精度高，加工余量小。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 8 頁(yè) 連桿的工 藝 分析 首先連桿的加工表面如下： （ 1）以端面互為基準(zhǔn)加工的兩端面，尺寸為，以其中一加工端面為基準(zhǔn)的小頭孔Φ，大頭孔Φ。實(shí)際上它是一種含 %左右的高碳鋼。在燒結(jié)爐方面也如此，多數(shù)企業(yè)仍采用性能較差的設(shè)備、能耗大、效率低、爐溫均勻性差，質(zhì)量不穩(wěn)定。 （ 5）出口產(chǎn)品創(chuàng)匯方面 粉末冶金制品企業(yè)主要為國(guó)內(nèi)主機(jī)配套，能夠出口創(chuàng)匯的企業(yè)較少。 C70S6為高碳鋼，含 C量提高后，便增加了鋼材的淬透性能，假如保持含 Mn量不變，連桿鍛造空冷后硬度會(huì)提高，而且金相組織中可能會(huì)出現(xiàn)貝氏體，惡化可切削加工性能，須通過(guò)適當(dāng)途徑降低含 Mn量。 設(shè)備配置：下料機(jī)（帶鋸機(jī)）→中頻感應(yīng)加熱爐（ 300KW)→輥鍛機(jī)（Φ 460型）→熱模鍛壓力機(jī)（ 25000KN）→閉式單點(diǎn)壓力機(jī)→ BY控冷設(shè)備→噴丸機(jī)→探傷機(jī)→精壓機(jī) 該生產(chǎn)線比較先進(jìn)，以載貨車連桿為主導(dǎo)產(chǎn)品，其采用了中頻感應(yīng)加熱，輥鍛或楔模軋制坯，在國(guó)內(nèi)被廣泛采用。 該生產(chǎn)線以柴油機(jī)連桿為主，在摩擦壓力機(jī)上進(jìn)行預(yù)鍛、終鍛、熱校正，其工藝過(guò)程較 為穩(wěn)定，生產(chǎn)效率也比較高，適合中小型企業(yè)。 （ 2） 對(duì)于具有較多加工表面的工件，選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)考慮合理分配各加工表面的加工余量。 采用 “基準(zhǔn)統(tǒng)一 ”原則可減少工裝設(shè)計(jì)制造的費(fèi)用，提高生產(chǎn)率，并可避免因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所造成的誤差。那么在 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 15 頁(yè) 精加工之前必須把所有的粗加工都做完，緊接著的粗加工工序都在這樣的一些基準(zhǔn)上進(jìn)行加工了。詳細(xì)說(shuō)明整個(gè)工藝過(guò)程，除寫明工序內(nèi)容外，還應(yīng)填寫工序所采用的切削用量和工裝設(shè)備名稱、代號(hào)等。 工藝文件詳見(jiàn)附件機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和機(jī)械加工工序卡片 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 16 頁(yè) 第四章 指定工序的工裝設(shè)計(jì) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本要求 專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，標(biāo)注合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確 保夾具能滿足工件的加工精度要求。 專用夾具設(shè)計(jì)步驟 夾具設(shè)計(jì)的第一步是在已知生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設(shè)計(jì)任務(wù)書，對(duì)工件進(jìn)行工藝分析。如分度裝置、預(yù)定位裝置及吊裝元件等。繪圖比例盡量采用 1∶ 1。 夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件均要畫零件圖，并按夾具總圖的要求，確定零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。 保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。但是，在這三個(gè)因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量，影響最小的是切削深度。因此，進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度來(lái)確定。 1）切削深度的選擇： 精加工時(shí)的切削深度應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定