【正文】 目前常規(guī)的機(jī)加工方。 43 圖 2 溫度對脆性斷裂的影響 圖 3 溝槽深度與斷裂強(qiáng)度的關(guān)系 (3)初始溝槽的加工 初始溝槽深度與斷裂強(qiáng)度成反比 (如圖 2 所示 )，即對于一定的應(yīng)力值，存在著一個(gè) 臨界的溝槽裂紋深度。 圖 1所示為溫度對斷口三要素各區(qū)大小的影響，材料為 40Cr。當(dāng)斷面的放射區(qū)較寬時(shí)，表示材料的塑性差，脆性較大。撐斷連桿鍛件在鍛造過程中不需特殊的防范，一般鍛后在保護(hù)坑內(nèi)空冷。例 :一汽的連桿材料 C7056BY 其金相組織為珠光體加斷續(xù)的鐵素體，抗拉強(qiáng)度為 900－ 1050MPa，屈服極限為 520MPa，最大延伸率為10％。而大頭孔采用珩磨加工，珩磨頭與機(jī) 42 床主軸浮動連接，有利于減少主軸回轉(zhuǎn)中心與被加工孔的同軸度誤差的影響 3 連桿撐斷工藝應(yīng)考慮的問題 連桿撐斷技術(shù)的原理是利用材料斷裂理論，為保證連桿產(chǎn)品的性能和切削性，應(yīng)關(guān)注以下幾個(gè)問題 : (1)毛坯材料及毛坯工藝 撐斷連桿要求其材料塑性變形小、強(qiáng)度較好、脆性適中、工藝性好。 (4)提高了連桿大頭孔和小頭銅套孔的光潔度、尺寸精度、形狀精度。一是連桿毛坯為模鍛件，孔加工余量大，內(nèi)應(yīng)力變形大，改進(jìn)后的工藝，由于先鉆兩孔，再粗磨端面，使連桿在鉆孔工序時(shí)，避免了孔端面平面度、平行度被破壞。二是工藝改進(jìn)后，車大頭外圓在粗鏜大頭孔和小頭孔后，更有利于后續(xù)工序回轉(zhuǎn)自由度限制的一致性與穩(wěn)定性。 (2)提高了連桿兩孔中心距尺寸精度。 ④節(jié)省了操作人員。 ②由于結(jié)合面的特殊開口，使蓋的定位準(zhǔn)確，可保證連桿在使用過程中的精度，而不需要定位螺栓 (只需要普通螺栓 )，省去了螺母。 采用撐斷工藝將連桿斷開以后，連桿蓋、桿結(jié)合面具有完全嚙合的犬牙交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，以保證結(jié)合面精確相接、吻介，結(jié)合面不須再進(jìn)行任何加工。 2 連桿加工藝改進(jìn) 分析 (1)采用了連桿撐斷新工藝。就制造工藝而言，連桿屬于較難鍛造與加工的一種零件，為了提高發(fā)動機(jī)的效率，延長其使川壽命，有必要對連桿加工工藝進(jìn)行改進(jìn)。 連桿是發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零件，對強(qiáng)度有較高的要求。大孔的衍磨是一種有切屑的加工 ,去掉波峰 ,提高孔的圓柱度 ,小孔的滾壓則是一種無切屑的加工 ,把波峰壓下去 ,降低表面粗糙度。 組裝后精鏜大小頭孔 ,在專用雙軸鏜床上同時(shí)進(jìn)行。采用整體鍛造大頭孔在半精鏜之后將連桿身蓋銑開 ,并以分開面定位鉆螺紋出孔 ,斜剖式結(jié)構(gòu)連桿剛性不足 ,設(shè)計(jì)時(shí)加浮動支撐 ,然后合鉆擴(kuò) ,攻螺孔保證同軸度 ,修正螺紋孔時(shí) ,可用銑刀擴(kuò)孔 ,不用鉆頭 ,以消除向下的力。 一般先加工小頭孔 ,因尺寸小 ,鍛坯上不鍛出預(yù)孔 ,所以小頭孔首道工序?yàn)殂@削加工 ,加工方案多為 :鉆 — 擴(kuò) (拉 )— 鏜 (鉸 ),采用有三個(gè)爪的浮動夾板 ,自動定心夾緊 ,它的錐度和小頭錐度相同 ,并用大孔心軸定位 ,避免轉(zhuǎn)動。這樣 ,以任一端面、小頭孔及工藝凸臺作為大部分工序的統(tǒng)一定位基準(zhǔn) ,有利于保證連桿的加工精度 ,而且端面面積大 ,定位也比較穩(wěn)定。 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 ,所以大頭端面與同側(cè)小頭端面不在一個(gè)平面上 ,用這樣不等高面作定位基準(zhǔn) ,必定會產(chǎn)生定位誤差。再加工另一端面。連桿的兩端面是連桿加工過程中最主要的定位基準(zhǔn)面 ,而且在許多工 序中使用 ,所以應(yīng)先加工它 ,且隨著工藝過程的進(jìn)行要逐漸精化其基準(zhǔn) ,以提高其定位精度。在車間 ,我們看到過程卡把工序排為 40 多個(gè) ,主要分為粗加工 ,半精加工和精加工三個(gè)階段。 曲軸連桿廠的連桿加工屬于大批量生產(chǎn) ,而連桿剛性差 ,因此工藝路線多為工序分散 ,大部分工序用高生產(chǎn)率的組合機(jī)床和專用機(jī)床 ,并廣泛地使用氣動、液動夾具 ,以提高生產(chǎn)率。工廠中連桿的材料是 40cr,調(diào)質(zhì)處理 ,整體鍛造 ,只需要一套鍛模 ,一次便可鍛成 ,也有利于組織和管理生產(chǎn)。整體鍛造要增加切開連桿的工序 ,但整體鍛造可以提高材料利用率 ,減少結(jié)合面的加工余量。它 的鍛造工藝有兩種方案 ,將連桿體和蓋分開鍛造 ,連桿體和蓋整體鍛造。 連桿材料一般采用 45鋼或 40cr,45Mn2 等優(yōu)質(zhì)鋼或合金鋼。連桿承受的是高交變載荷 ,氣體的壓力在桿身內(nèi)產(chǎn)生很大的壓縮應(yīng)力和縱向彎曲應(yīng)力。有些連桿大頭結(jié)構(gòu)粗大 ,為了使連桿在裝卸時(shí)能 從氣缸孔內(nèi)通過 ,采用斜剖式結(jié)構(gòu) ,即接合面與大、小頭孔軸線形成一定的角度。連桿大頭是分開的 ,一半為連桿蓋 ,另一半與桿身為一體 ,通過連桿螺栓連起來。這也就意味著對連桿的設(shè)計(jì)和加工有更高的要求。 圖 1 連桿立體圖 連桿在承受往復(fù)的慣性力之外，還要承受高壓氣體的壓力，在氣體的壓力和慣性力合成下形成交變載荷，這就要求連桿具有耐疲勞、抗沖擊，并具備足夠的強(qiáng)度、剛度和較好的韌性。 關(guān)鍵詞 :連桿大頭 連桿兩端面加工 整體鍛造 光整加工 工藝改進(jìn) 0 引言 眾所周知，連桿是發(fā)動機(jī)的五大主關(guān)件之一，其在發(fā)動機(jī)中的地位是顯而易見。 在此，向設(shè)計(jì)過程中給予我熱心指導(dǎo)的楊蘭玉老師及所有幫助我的老師、同學(xué)表示衷心的感謝！ 37 參考文獻(xiàn) 1. 李柱主編 .互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) .計(jì)量出版社 .1992 2. 王錫良主編 .機(jī)械計(jì)量測試技術(shù) .東北工業(yè)出版社 .1995 3. 楊黎明主編機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊 .國防工業(yè)出版社 .1996 4. 趙松主編 .機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用 .機(jī)械工業(yè)出版社 .1996 5. 吳宗澤主 編 .機(jī)械設(shè)計(jì)與課程設(shè)計(jì) .高等教育出版社 .1898 6. 鄭樹森主編 .機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 .哈爾濱工業(yè)大學(xué) .1998 7. 林國重主編 .液壓傳動與控制 .北京理工大學(xué)出版社 .1997 8. 梁庚煌主編 .運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊通過自己思考和老師的耐心指導(dǎo) ，終于成功的完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中能夠正確運(yùn)用各種規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊，提高了從事機(jī)械設(shè)計(jì)和工藝裝備設(shè)計(jì)的水平。 在楊蘭玉老師的辛勤指導(dǎo)下，經(jīng)過三個(gè)月的設(shè)計(jì)、制圖、編寫說明書，終于順利完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。相信這些收獲對將來的工作也會有很大的幫助?，F(xiàn)在想想設(shè)計(jì)過程中的困難也不算什么，因?yàn)橹挥邪l(fā)現(xiàn)問題才能解決問題。利用該軟件，不但可建立零件模型，還可輕松建立部件、整機(jī)的裝配模型，還可對設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上預(yù)先進(jìn)行動態(tài)、靜態(tài)分析，裝配干涉檢驗(yàn)，甚至進(jìn)行運(yùn)動仿真，不僅快速高效，而且天衣無縫，一次成功。也使我明白了一個(gè)道理：有些事只有自己親自去做才能真得學(xué)到東西。設(shè)計(jì)過程中我查閱了很多資料，光運(yùn)動仿真相關(guān)書籍就不下十本。機(jī)械系統(tǒng)又涵蓋了液壓部分、電機(jī)部分，還有一些傳動和檢測的知識。 我要設(shè)計(jì)的是一臺連桿平行度測量儀，將它的每一個(gè)零件的立體造型都畫出來，并進(jìn)行裝配和運(yùn)動仿真。等我全身心的投入設(shè)計(jì)當(dāng)中，經(jīng)過老師的指導(dǎo)和查閱大量的資料，我知道了設(shè)計(jì)的一般過程，同時(shí) 也大致了解了我設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 剛開始和楊老師見面定題目的時(shí)候，感覺自己什么都不知道，突然有些手足無措。知道了自己的不足，也知道了自己的一些優(yōu)點(diǎn)。 它的作用還體現(xiàn)在報(bào)廢連桿的修復(fù)上，它不但能提示零件是否合格，還能將檢測結(jié)果顯示出來，供 我們參考，以便我們采取相應(yīng)措施提高產(chǎn)品的合格率。在我國汽車及相關(guān)零部件快速發(fā)展的今天，它一定會受到廣大汽車行業(yè)的歡迎。直線方程為 LZyy yyxx xx ???? ?????? ?? 11 同 理 ， 因 兩 孔 為 同 時(shí) 測 量 ， 則 另 一 孔 也 會 同 樣 通 過 兩 點(diǎn) A ′（ x′ , y? ′ , z? ′） , 33 B′ (x1′ , 1y? ′ ,L)，則另一條軸線的方程為 LZyy yyxx xx ?????? ????????? ??? 11 則兩條直線在空間的夾角為： ? ?? ? ? ?? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? 21121121111???????????????????????????????????????yyyyxxxxLyyyyxxxxa r c t g? 而根據(jù)所要求的平行度所夾的最大角為 Larctg ??? 如所測得的角 ???? 則連桿為合格品，否則為不合格品。 ? ?????? 231 5 7 yyx ? ?? ???????? 3211 23 2 yyyy 則以第一個(gè)所測得的圓面位 X， Y平面建立空間直角坐標(biāo)系，如圖所示。根據(jù)圓與直線交點(diǎn)的關(guān)系得出偏心量 x? ， y? 。 連桿平行度誤差分析與計(jì)算 當(dāng)測頭進(jìn) 入連桿中心孔時(shí)，測頭上的三套傳感器能自動檢測與孔壁之間的距離，即為 y1， y2， y3。 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，選用非接觸測量方式，并使用電容式傳感器，傳感器如圖所示： 圖 51 傳感器結(jié)構(gòu)示意圖 本傳感器的工作原理式以被測連桿圓孔為一極板，另一極板在傳感器上，當(dāng)傳感器在側(cè)頭的帶動下伸入孔內(nèi)時(shí)，由于孔的平行度存在誤差，必然會引起傳感器上的極板和孔的內(nèi)壁之間的距離的變化，從而引起傳感器電容兩極板之間電壓的變化。傳感器就是用來對所測的量產(chǎn)生響應(yīng)并提供可用的電信號器件，即把輸入信號變成不同形式的輸出信號的裝置。 CD4051 的引腳圖如下： 圖 46 CD4051 引腳圖 圖中 INH 為片選信號，低電平有效， C、 B、 A 為通道選擇信號， COM 為公共端，多路輸入信號 S0～ S7被 C、 B、 A 選中者，由 COM 端輸出。 （ 2）多模擬開關(guān) 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，被測回路往往有幾路或幾十路，對這些回路的參數(shù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，常公用模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，利用多路開關(guān)輪流切換被測回路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的通道，以達(dá)到分時(shí)檢測的目的。 AD574 啟動過程： CS=0， CE=1， R/C=0 時(shí)，啟動轉(zhuǎn)換 12位轉(zhuǎn)換， A＝ 1 時(shí)，啟動 8 位轉(zhuǎn)換。 D0～ D11 ：數(shù)據(jù)線輸出。 STS：狀態(tài)輸出。 R/C：讀或轉(zhuǎn)換選擇，高電平為讀數(shù)據(jù)，低電平為啟動轉(zhuǎn)換。 AD574 引腳如下圖： 引腳說明： A 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)長度選擇 A＝ 0時(shí)啟動 12 位轉(zhuǎn)換， A＝ 1時(shí)， 8 位轉(zhuǎn)換。 ③數(shù)據(jù)輸出經(jīng)三態(tài)緩沖，可直接與總線相連。 它有如下幾個(gè)特點(diǎn)： ①三種供電電源， +5V和兩種正負(fù)電源，采用的標(biāo)準(zhǔn)電壓值為 12V 或 15V。 28 模擬通道接口設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中 ，檢測和控制的物理量往往是連續(xù)變化的模擬信號，如溫度、壓力、流量等，由于計(jì)算機(jī)加工處理的是數(shù)字量，因此必須將這些模擬量通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ A/D）轉(zhuǎn)換成模擬量，總之計(jì)算機(jī)模擬通道接口的問題，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用中占有重要的地位。由于脈沖分配器的輸出功率小，必須將其輸出信號放大產(chǎn)生足夠大的功率，才能驅(qū)動電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。光電耦合器由發(fā)光器件和受光器件組成，當(dāng)輸入信號加到輸入端時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通，激發(fā)發(fā)出紅外光，受光三極管受照射后，由于主敏效應(yīng)產(chǎn)生光電流，通過輸出端輸出，從而實(shí)現(xiàn)了以光為媒介的電信號傳輸。本設(shè)計(jì)使用軟件脈沖分配器，軟件脈沖分配器用軟件編程方法來實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電器。 ⑥能根據(jù)不同形式的驅(qū)動電源，提供各種所需的控制信號。 ④能實(shí)現(xiàn)電壓隔離。 ②能按步進(jìn)電機(jī)的工作方式產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，這些控制信號可由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生，并進(jìn)行接口電路送給步進(jìn)電機(jī)。 （ 3）步進(jìn)電機(jī)的接口技術(shù) 27 步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口包括硬件接口和相應(yīng)的軟件接口，這里只設(shè)計(jì)硬件硬件接口。為了防止各位數(shù)碼管同時(shí)顯示一個(gè)字符，需控制顯示位顯示位。 26 圖 44 鍵盤接口原理圖 （ 2） LED 顯示器接口 在微機(jī)控制系統(tǒng)中， LED 顯示控制方法有兩種：一 種是靜態(tài)顯示控制，一種是動態(tài)顯示控制，本設(shè)計(jì)采用動態(tài)顯示控制，因?yàn)閯討B(tài)顯示控制硬件電路一般較為簡單，動態(tài)系統(tǒng)控制是采用掃描方式。我們 用中斷的方式來實(shí)現(xiàn)進(jìn)行掃描，中斷掃描就是當(dāng)有鍵按下鍵盤接口向 CPU 發(fā)出中斷請求， CPU 響應(yīng)中斷后，便調(diào)用鍵盤掃描程序，對鍵盤進(jìn)行掃描識別處理，在沒有鍵按下時(shí)， CPU 不掃描鍵盤，節(jié)省 CPU 時(shí)間，采用中斷掃描。行掃描法的原理是：計(jì)算機(jī)向行線輸出信號使所有行線置低電平“ 0”并由鎖存器存儲，然后輸入列信號，若某列有鍵按下，則該引線必為低電平“ 0”。 8088 的數(shù)據(jù)線通過鎖存器 741S04 及外設(shè)驅(qū)動器與鍵盤 的行線相連，鍵盤的列線通過三態(tài)緩沖器與 CPU 相連。 (4)RESH—— 復(fù)位信號，高電平有效，它清除控制寄存器和置所有端口到輸入方式。 25 (2)RD—— 讀信號，低電平有效，它控制 8255A 送出數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息至 CPU。 8255A 的工作方式可由 CPU 用 I/O 指令輸出一個(gè)控制字到 8255A 的控制字寄存器來選擇這個(gè)控制字，可以分別選擇端口 A 和端口 B 的工作方式，端口 C分成兩部分，上半部分隨端口 A，下半部分隨端口 B，端口 A 有方式 0、 2三種，而端口 B只能工作方式 0 和 1。 (2)方式 1—— 選通輸入輸出。每一個(gè)端口都是 8 位，都可以選擇作為輸入或輸出。本設(shè)計(jì)選用的即是這種芯片。 在接口電路中要有輸入輸出數(shù)據(jù)的鎖存器和緩沖器；要有狀態(tài)和控制命令的寄存器，以便于 CPU 與接口電路之間用應(yīng)答方式來交換信息，也便于接口電