【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前后來(lái)分，合裝之前的工藝路線屬主要表面的粗加工階段，合裝之后的工藝路線則為主要表面的半精加工、精加工階段。 連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析 工藝過(guò)程的安排 在連桿加工中有兩個(gè)主要因素影響加工精度： （ 1）連桿本身的剛度比較低，在外力（切削力、夾緊力）的作用下容易變形。 （ 2）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削時(shí)將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力，并引起內(nèi)應(yīng)力重新分布。 因此，在安排工藝進(jìn)程時(shí)，就要把各主要表面的粗、精加工工序分開(kāi)，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在后面。這是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夾緊力必然大，加工后容易產(chǎn)生變形。粗、精加工分開(kāi)后，粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精加工中 修正；半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應(yīng)力的作用，逐步修正加工后的變形，就能最后達(dá)到零件的技術(shù)條件。 各主要表面的工序安排如下： （ 1）兩端面：粗銑、精銑、粗磨、精磨 （ 2）小頭孔：鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、精鏜、壓入襯套后再精鏜 （ 3）大頭孔：擴(kuò)孔、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜、珩磨 一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過(guò)程的中間或后面。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 16 定位基準(zhǔn)的選擇 在連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程中，大部分工序選用連桿的一個(gè)指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭處指定一側(cè)的 外表面作為另一基面。這是由于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、小頭孔的中心距。這樣就使各工序中的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來(lái)，減少了定位誤差。具體的辦法是，如圖（ 1— 5）所示：在安裝工件時(shí)，注意將成套編號(hào)標(biāo)記的一面不 圖（ 15）連桿的定位方向 與夾具的定位元件接觸（在設(shè)計(jì)夾具時(shí)亦作相應(yīng)的考慮）。在精鏜小頭孔（及精鏜小頭襯套孔）時(shí)，也用小頭孔（及襯套孔）作為基面，這時(shí)將定位銷做成活動(dòng)的稱“假銷”。當(dāng)連桿用小頭孔（及襯套孔）定位夾緊后，再?gòu)男☆^孔中抽出假銷進(jìn)行加工。 為了不斷改善基面的精度，基面 的加工與主要表面的加工要適當(dāng)配合：即在粗加工大、小頭孔前，粗磨端面，在精鏜大、小頭孔前，精磨端面。 由于用小頭孔和大頭孔外側(cè)面作基面，所以這些表面的加工安排得蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 17 比較早。在小頭孔作為定位基面前的加工工序是鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔，這些工序?qū)τ阢q后的孔與端面的垂直度不易保證，有時(shí)會(huì)影響到后續(xù)工序的加工精度。 在第一道工序中，工件的各個(gè)表面都是毛坯表面，定位和夾緊的條件都較差，而加工余量和切削力都較大，如果再遇上工件本身的剛性差，則對(duì)加工精度會(huì)有很大影響。因此，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對(duì)于整個(gè)工藝過(guò)程的加工精度常 有深遠(yuǎn)的影響。連桿的加工就是如此，在連桿加工工藝路線中，在精加工主要表面開(kāi)始前，先粗銑兩個(gè)端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此，粗銑就是關(guān)鍵工序。在粗銑中工件如何定位呢？一個(gè)方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，粗銑一個(gè)端面后，翻身以銑好的面定位，銑另一個(gè)毛坯面。但是由于毛坯面不平整，連桿的剛性差，定位夾緊時(shí)工件可能變形，粗銑后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢復(fù)變形，影響后續(xù)工序的定位精度。另一方面是以連桿的大頭外形及連桿身的對(duì)稱面定位。這種定位方法使工件在夾緊時(shí)的變形較小，同時(shí)可以銑工件的端面， 使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度較好的平面。同時(shí)，由于是以對(duì)稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。 確定合理的夾緊方法 既然連桿是一個(gè)剛性比較差的工件，就應(yīng)該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點(diǎn)的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形，以影響加工精度。在加工連桿的夾具中，可以看出設(shè)計(jì)人員注意了夾緊力的作用方向和著力點(diǎn)的選擇。在粗銑兩端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾緊力的作用方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，既使有一些變形，亦產(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會(huì)影響端面的平面度。夾緊力通過(guò)工件直接作用在定位元件上，可避免工件產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。 在加工大小頭孔工序中，主要夾緊力垂直作用于大頭端面上，并 定蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 18 位元件承受，以保證所加工孔的圓度。在精鏜大小頭孔時(shí)，只以大平面（基面）定位，并且只夾緊大頭這一端。小頭一端以假銷定位后，用螺釘在另一側(cè)面夾緊。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形 。 由 連桿兩端面的加工 采用粗銑、精銑、粗磨、精磨四道工序，并將精磨工序安排在精加工大、小頭孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度。粗磨在轉(zhuǎn)盤(pán)磨床上，使用砂瓦拼成 的砂輪端面磨削。這種方法的生產(chǎn)率較高。精磨在 M7130 型平面磨床上用砂輪的周邊磨削，這種辦法的生產(chǎn)率低一些，但精度較高 。 連桿大、小頭孔的加工 連桿大、小頭孔的加工是連桿機(jī)械加工的重要工序，它的加工精度對(duì)連桿質(zhì)量有較大的影響。 小頭孔是定位基面，在用作定位基面之前，它經(jīng)過(guò)了鉆、擴(kuò)、鉸三道工序。鉆時(shí)以小頭孔外形定位，這樣可以保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差較小。 小頭孔在鉆、擴(kuò)、鉸后，在金剛鏜床上與大頭孔同時(shí)精鏜，達(dá)到 IT6級(jí)公差等級(jí)，然后壓入襯套，再以襯套內(nèi)孔定位精鏜大頭孔。由于襯套的內(nèi)孔與外圓 存在同軸度誤差，這種定位方法有可能使精鏜后的襯套孔與大頭孔的中心距超差。 大頭孔經(jīng)過(guò)擴(kuò)、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜和珩磨達(dá)到 IT6 級(jí)公差等級(jí)。表面粗糙度 Ra 為 m，大頭孔的加工方法是在銑開(kāi)工序后，將連桿與連桿體組合在一起，然后進(jìn)行精鏜大頭孔的工序。這樣，在銑開(kāi)以后可能產(chǎn)生的變形，可以在最后精鏜工序中得到修正，以保證孔的形狀精度。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 19 連桿螺栓孔的加工 連桿的螺栓孔經(jīng)過(guò)鉆、擴(kuò)、鉸工序。加工時(shí)以大頭端面、小頭孔及大頭一側(cè)面定位。 為了使兩螺栓孔在兩個(gè)互相垂直方向平行度保持在公差范圍內(nèi)，在擴(kuò)和鉸兩 個(gè)工步中用上下雙導(dǎo)向套導(dǎo)向。從而達(dá)到所需要的技術(shù)要求。 粗銑螺栓孔端面采用工件翻身的方法，這樣銑夾具沒(méi)有活動(dòng)部分，能保證承受較大的銑削力。精銑時(shí)，為了保證螺栓孔的兩個(gè)端面與連桿大頭端面垂直，使用兩工位夾具。連桿在夾具的工位上銑完一個(gè)螺栓孔的兩端面后，夾具上的定位板帶著工件旋轉(zhuǎn) 1800 ，銑另一個(gè)螺栓孔的兩端面。這樣，螺栓孔兩端面與大頭孔端面的垂直度就由夾具保證 。 連桿體與連桿蓋的銑開(kāi)工序 剖分面（亦稱結(jié)合面）的尺寸精度和位置精度由夾具本身的制造精度及對(duì)刀精度來(lái)保證。為了保證銑開(kāi)后的剖分面的平面度 不超過(guò)規(guī)定的公差 ，并且剖分面與大頭孔端面保證一定的垂直度，除夾具本身要保證精度外，鋸片的安裝精度的影響也很大。如果鋸片的端面圓跳動(dòng)不超過(guò) mm,則銑開(kāi)的剖分面能達(dá)到圖紙的要求，否則可能超差。但剖分面本身的平面度、粗糙度對(duì)連桿蓋、連桿體裝配后的結(jié)合強(qiáng)度有較大的影響。因此，在剖分面銑開(kāi)以后再經(jīng)過(guò)磨削加工。 大頭側(cè)面的加工 以基面及小頭孔定位，它用一個(gè)圓銷（小頭孔）。裝夾工件銑兩側(cè)面至尺寸，保證對(duì)稱（此對(duì)稱平面為工藝用基準(zhǔn)面） 。 連桿加工工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題 工序安排 連桿加工工序安排應(yīng)注意兩個(gè)影響精度的因素：（ 1）連桿的剛度比較低，在外力作用下容易變形；（ 2）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 20 切削時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力。因此在連桿加工工藝中，各主要表面的粗精加工工序一定要分開(kāi)。 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。 統(tǒng)一精基準(zhǔn)：以大小頭端面，小頭孔、大頭孔一側(cè)面定位。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 。 夾具使用 應(yīng)具備適應(yīng)“一面一孔一凸臺(tái)”的統(tǒng) 一精基準(zhǔn)。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準(zhǔn)”情況，這時(shí)小頭定位銷應(yīng)做成活動(dòng)的，當(dāng)連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進(jìn)行加工。 保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時(shí)，夾具可考慮重復(fù)定位情況，如采用夾具限制 7 個(gè)自由度（其是長(zhǎng)圓柱銷限制 4 個(gè)，長(zhǎng)菱形銷限制 2 個(gè)）。長(zhǎng)銷定位目的就在于保證垂直度。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。 切削用量的選擇原則 正確地選擇切削用量，對(duì)提高切削效率，保證必要的刀具耐用 度和經(jīng)濟(jì)性，保證加工質(zhì)量，具有重要的作用。 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。因此，選擇粗加工的切削用量時(shí)，要盡可能保證較高的單位時(shí)間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。 金屬切除率可以用下式計(jì)算： Zw ≈ 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 21 式中： Zw 單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量（ mm3/s） V 切削速度（ m/s） f 進(jìn)給量（ mm/r） ap 切削深度（ mm） 提高切削速度、增大進(jìn)給量和切削深度，都能提高金屬切除率。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。所以粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的吃刀深度 ap,其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量度 f，最后確定一個(gè)合適的切削速度 V. 選用較大的 ap 和 f 以后，刀具耐用度 t 顯然也會(huì)下降，但要比 V 對(duì)t的影響小得多，只要稍微降低一下 V 便可以使 t回升到規(guī)定的合理數(shù)值，因此，能使 V、 f、 ap 的乘積較大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大 ap 可使走刀次數(shù)減少，增大 f 又有利于斷屑。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。 1）切削深度的選擇： 粗加工時(shí)切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來(lái)確定。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。只有當(dāng)總加工余量太大，一次切不完時(shí)，才考慮分幾次走刀。 2）進(jìn)給量的選擇： 粗加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的因素主要是切削力。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。選擇進(jìn)給量時(shí)應(yīng)考慮到機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長(zhǎng)度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度好的情況下，可選用大一些的進(jìn) 給量；在剛性和強(qiáng)度較差的情況下，應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn)給量。 3）切削速度的選擇： 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 22 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。切削深度、進(jìn)給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時(shí)必須考慮到機(jī)床的許用功率。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。 精加工時(shí)切削用量的選擇原則 精加工時(shí)加工精度和表面質(zhì)量要求較高，加工余量要小且均勻。因此，選擇精加工的切削用量時(shí)應(yīng)先考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率。 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。 通常希望精加工余量不要留得太大，否則，當(dāng)吃刀深度較大時(shí)，切削力增加較顯著，影響加工質(zhì)量。 2）進(jìn)給量的選擇： 精加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度。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。 3）切削速度的選擇： 切削速度提高時(shí)，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。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。只有當(dāng)切削速度受到工藝條件限制而不能提高時(shí)，才選用低速，以避開(kāi)積屑瘤產(chǎn)生的范圍。 由此可見(jiàn)，精加工時(shí)選用較小的吃刀深度 ap 和進(jìn)給量 f，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度 V，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)滿足生產(chǎn)率的要求。 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差 確定加工余量 用查表法確定機(jī)械加工余量： 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 23 （根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第一卷 表 — 25 表 — 26 表— 27） （ 1）、平面加工的工序余量（ mm） 單面加工方法 單面余量 經(jīng)濟(jì)精度 工序尺寸 表面粗糙度 毛坯 43 粗銑 IT12( ? ) 40( ? ) 精銑 IT10( 0? ) ( ? ) 粗磨 IT8( 0? ) ( ? ) 精磨 IT7( 0? ) 38( ?? ) 則連桿 兩端面總的加工余量為： A 總 = 21 ???ni iA =（ A 粗銑 +A 精銑 +A 粗磨 +A 精磨 ） ? 2 =（ +++） ? 2 = ? mm （ 2）、連桿鑄造出來(lái)的總的厚度為 H=38+ ? = 0 ? mm 確定工序尺寸及其公差 （根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課 程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》 表 2— 29 表 2— 34） 1）、大頭孔各工序尺寸及其公差（鑄造出來(lái)的大頭孔為 ? 55 mm） 工序名稱 工序基 本余量 工序經(jīng)濟(jì) 精度 工序