【文章內(nèi)容簡介】 工；第二階段為連桿體和蓋 脹斷 后的加工；第三階段為連桿體和蓋合裝后的加工。第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準備精基準（端面、小頭孔和大頭外側(cè)面）；第二階段主要是加工除精基準以外的其它表面，包括大頭 12 孔的粗加工，為合裝做準備的螺栓孔和結(jié)合面的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第三階段則主要是最終保證連桿各項技術(shù)要求的加工，包括連桿合裝后大頭孔的半精加工和端面的精加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前后來分，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。 連桿的加工工藝過程分析 工藝過程的安排 在連桿加工中有兩個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，切削時將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應力，并引起內(nèi)應力重新分布。 因此，在安排工藝進程時，就要把各主要表面的粗、精加工工序分開，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)應力的作用，逐步修正加工后的變形，就能最后達到零件的技術(shù)條件。 各主要表面的工序安排如下： （ 1）兩端面：粗磨、精磨 （ 2）小頭孔：鉆孔、粗鏜、精鏜、珩磨 （ 3）大頭孔：粗鏜、半精鏜、精鏜、珩磨 一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過程的中間或后面。 定位基準的選擇 在連桿機械加工工藝過程中，大部分工序選用連桿的一個指定的端 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 13 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統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。具體的辦法是，如圖（ 22）所示：在安裝工件時，注意將 有標識標記的一面 與夾具的定位元件接觸 。在精鏜小頭孔 時，也用小頭孔作為基面，這時將定位銷做成活動的稱“假銷”。當連桿用小頭孔定位夾緊后，再從小頭孔中抽出假銷進行加工。 圖（ 22） 連桿定位方向 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比較早。在小頭孔作為定位基面前的加工工序是鉆孔、鏜 孔 ，這 些 工序?qū)τ阽M 后的孔與端面的垂直度不易保證，有時會影響到后續(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，則對加工精度會有很大影響。因此，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇， 14 對于整個工藝過程的加工精度常有深遠的影響。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始前，先 粗磨 兩個端面，其中粗磨端面又是 以毛坯端面定位。因此，粗磨就是關(guān)鍵工序。在粗磨 中工件如何定位呢？ 一個方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，粗 磨一個端面后，翻身以磨好的面定位，磨 另一個毛坯面。 但是由于毛坯面不平整，連桿的剛性差，定位夾緊時工件可能變形，粗磨 后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢復變形，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稱面定位。這種定位方法使工件在夾緊時的變形較小，同時可以 磨 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，由于是以對稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。 確定合理的夾緊方法 既然連桿是一個剛性比較差的工件，就應該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點的選擇，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，可以看出設計人員注意了夾緊力的作用方向和著力點的選擇。在粗磨 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，很少或不會影響端面的平面度。夾緊力通過工件直接作用在 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，并由定位元件承受，以保證所加工孔的圓度。在精鏜大小頭孔時，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。 連桿兩端面的加工 采用粗磨、精磨 兩 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 臥式雙端面專用磨床上，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 15 RV1 型端 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械加工的重要工序，它的加工精度對連桿質(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)過了鉆、 鏜 兩 道工序。鉆時以小頭孔外形定位，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、 鏜 后，在 精 鏜床上與大頭孔同時精鏜，達到 IT6 級公差等級。 大頭孔經(jīng)過粗鏜、半精鏜、精鏜、珩磨達到 IT6 級公差等級。表面粗糙度 Ra 為 m，大頭孔的加工方法是在 脹斷 工 序后，將連桿與連桿體組合在一起，然后進行精鏜大頭孔的工序。這樣，在 脹斷 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。 連桿螺栓孔的加工 連桿的螺栓孔經(jīng)過 銑 、鉆 工序。加工時以大頭端面、小頭孔及大頭一側(cè)面定位。 粗銑螺栓孔端面采用工件翻身的方法，這樣銑夾具沒有活動部分，能保證承受較大的銑削力。精銑時，為了保證螺栓孔的兩個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螺栓孔的兩端面后，夾具上的定位板帶著工件旋轉(zhuǎn) 0180 ，銑另一個螺栓孔的兩端面。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 脹斷 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 激光切槽的位置 來保證。為了保證 脹斷 后的剖分面的平面度不超過規(guī)定的公差 ，并且剖分面與大頭孔端面保證一定的垂直度，對于夾具本身的 制造精度和安裝的位置精度都要求很高，因為 剖分面本身的平面度、 16 粗糙度對連桿蓋、連桿體裝配后的結(jié)合強度有較大的影響。 大頭 孔 兩側(cè)面的加工 以基面及 大小頭孔定位，它用圓銷對大小 頭孔定位， 裝夾工件銑兩側(cè)面至尺寸，保證對稱 ，達到要求的平行度。 連桿加工工藝設計應考慮的問題 （ 1）工序安排：連桿加工工序安排應注意兩個影響精度的因素： a.連桿的剛度比較低，在外力作用下容易變形； ，孔的加工余量大，切削時會產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應力。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。 （ 2）定位基準： ：以桿身對稱面定位，便于保證對稱度的要求，而且采用雙面磨 ，可使部分切削力抵消。 ：以大小頭端面，小頭孔、大頭孔一側(cè)面定位。因為端面的面積大，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。 （ 3）夾具使用：應具備適應“一面一孔一凸臺”的統(tǒng)一精基準。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準”情況，這時小頭定位銷應做成活動的，當連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進行加工。 保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時，夾具可考慮重復定位情況，如采用夾具限制 7 個自由度（其是長圓柱銷限制 4 個，長菱形銷限制 2 個）。長銷定位目的就在于保證垂直度。但由于重復定位裝御有困難，因此要求夾具制造精度較高，且采取一定措施，一方面長圓柱銷削去一邊，另一方面設計頂 出工件的裝置。 切削用量的選擇原則 正確地選擇切削用量，對提高切削效率，保證必要的刀具耐用度和經(jīng)濟性，保證加工質(zhì)量，具有重要的作用。 粗加工時切削用量的選擇原則 粗加工時加工精度與表面粗糙度要求不高 ,毛坯余量較大。因此，選擇 17 粗加工的切削用量時，要盡可能保證較高的單位時間金屬切削量（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算： Zw ≈ V? f?pa ?1000 式中： Zw 單位時間內(nèi)的金屬切除量（ mm/s） V 切削速度（ m/s） f 進給量（ mm/r） pa 切削深度（ mm） 提高切削速度、增大進給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進給量，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：首先考慮選擇一個盡可能大的吃刀深度 pa ,其次選擇一個較大的進給量度 f，最后確定一個合適的切削速度 V. 選用較大的 pa 和 f 以后，刀具耐用度 t 顯然也會下降，但要比 V 對 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、 pa 的乘積較大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大 pa 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： 粗加工時切削深度應根據(jù)工件的加工余量和由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應當盡量將粗加工余量一次切除。只有當總加工余量太大，一次切不完時，才考慮分幾次走刀。 2）進給量的選擇： 粗加工時限制進給量提高的因素主要是切削力。因此，進給量應根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強度來確定。選擇進給量時應考慮到機床進給機構(gòu)的強度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長度等。在工藝系 統(tǒng)的剛性和強度好的情況下，可選用大一些的進給量；在剛性和強度較差的情況下，應適當減小進給量。 18 3）切削速度的選擇： 粗加工時，切削速度主要受刀具耐用度和機床功率的限制。切削深度、進給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時必須考慮到機床的許用功率。如超過了機床的許用功率，則應適當降低切削速度。 精加工時切削用量的選擇原則 精加工時加工精度和表面質(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應先考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎上盡量提高生產(chǎn)效率。 1）切削深度的選擇： 精 加工時的切削深度應根據(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，當吃刀深度較大時，切削力增加較顯著，影響加工質(zhì)量。 2）進給量的選擇： 精加工時限制進給量提高的主要因素是表面粗糙度。進給量增大時，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，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會產(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。只有當切削速度受到工藝條件限制而不能提高時，才選用低速，以避開積屑瘤產(chǎn)生的范 圍。 由此可見，精加工時選用較小的吃刀深度 pa 和進給量 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，同時滿足生產(chǎn)率的要求。 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 確定加工余量 用查表法確定機械加工余量： （根據(jù)《機械加工工藝手冊》第一卷 表 表 表 ） 19 （ 1）、平面加工的工序余量（ mm） 單面加工方法 單面余量 工序公差 工序尺寸 及偏差 表面粗糙度 毛坯 ? 粗磨 ? 精磨 ?? 則連桿兩端面總的加工余量為： A 總 = 21 ???ni iA =（ AA?粗 磨 精 磨 ） ? 2 =（ +） ? 2 = ? mm （ 2）、連桿鑄造出來的總的厚度為 H=+ ? = ? mm 確定工序尺寸及其公差 （根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導教程》 表 2— 29 表 2— 34） （ 1）、大頭孔各工序尺寸及其公差（鑄造出來的大頭孔為 ? 45 mm） 工序名稱 工序基本余量 工序 公差 工序尺寸 及偏差 表面粗 糙度 珩磨 φ ? 精鏜 φ 半精鏜 φ ? 粗鏜 5 φ ? 2）、小頭孔各工序尺寸及其公差 （根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導教程》 表 2— 29 表 2— 30） 工序名稱 工序基 本余量 工序 公差 工序尺寸 及偏差 表面粗糙度 珩磨 φ ?? 精鏜 φ ?? 粗鏜 φ + 鉆孔 鉆孔至φ 16 φ ? 20 第 3 章 部分工序的數(shù)控編程 數(shù)控編程 數(shù)控編程技術(shù) 數(shù)控機床是嚴格按照從機床外部輸入的程序自動完成對被加工工件的