【正文】 800MPa 以上，沖擊韌度在 60J/cm2 以上；合金調質鋼抗拉強度可達到900MPa 以上，沖擊韌度在 80J/cm2 以上。 小型汽油機連桿多采用可鍛鐵或者球鐵，前者硬度應于 210260HBS，抗拉強度不低于 619MPa；后者硬度 240280HBS，抗拉強度不低于 690MPa。冶金粉末鍛造工藝在歐美國家 30 年代就已經(jīng)應用于實際生產(chǎn)，隨之技術的不斷改進，冶金粉末零件成為了一種新興的金屬零件成形工藝。 連桿使用的材料與毛坯 工作時，連 桿 承受大小、方向為周期性變化的 交變 載荷。而且，交變應力值在很寬的范圍內急劇變化，彎曲應力引起彎曲變形，導致產(chǎn)生疲勞破壞，從而導致整個曲柄連桿機構失常，加劇 零件損壞，因而連桿除了具有符合要求的幾何精度、尺寸精度和裝配精度外，還應有足夠的剛度和強度。 低碳合金鋼，又稱低合金高強度鋼（ High Strength ,Low Alloy steel） ,它是在碳素結構鋼（ω (C)%） 基礎上，加入少量合金元素（一般合金元素ω (Me)3%） 而發(fā)展起來的、具有較高強度的工程結構用鋼。 由于低碳合金鋼有上述特點，我們此次設計的連桿就是用 低碳合金鋼 制造，毛坯整體溶模，滲碳淬火處理，加工中間采用調質處理，提高強度和抗沖擊能力。滲碳是向鋼的表面層滲入碳原子的過程，其目的是使工件在繼續(xù)經(jīng)過相應熱處理后表面具有高硬度和耐磨性，而心部仍保持一定的強度和較高的韌性。習慣上將淬火加高溫回火相結合的熱處理稱作“調質處理”，簡稱“調質”。一般的情況是尺寸精度高，其幾何形狀和相互位置精度也高。通常零件的形狀誤差約占相應尺寸公差的30%50%；位置誤差約為有關尺寸公差的 65%85%。 加工精度與加工誤差 加工精度是指零件經(jīng)加工后，其幾何參數(shù)（尺寸、形狀、表面相互位置）的實際值與理想值的符合程度。實際值與理想值之差，稱為加工誤差。生產(chǎn)中所謂保證和提高加工精度，就是指控制和減 少加工誤差。 連桿需加工表面有：大、小頭孔，大、小頭端面。噴丸處理 就是把鐵砂通過機器打在需要處理的產(chǎn)品上，使其表面的氧化皮、銹跡等被處理掉。 ② 大頭孔采用 6 級公差等級 Φ25 ?? ,表面粗糙度 Ra 為 ，采用精鏜加工。 ④ 大 、 小頭中心距 L=? 。 (3)位置精度 大、小頭孔軸線的平行度誤差會使活塞在汽缸中傾斜，造成汽缸壁磨損不均勻，并使曲 胡?。盒⌒推蜋C連桿的加工工藝分析及倒內角夾具設計 6 圖 Figure the original machining error 柄銷產(chǎn)生邊緣磨損，所以要求平行度的允許公差較嚴，一般規(guī)定為 。由于工件和刀具安裝在夾具和機床上，因此，機床、夾具、刀具和工件構成了一個完整的工 藝系統(tǒng)。加工中可能出現(xiàn)的原始誤差，可列舉如下： 工藝過程是指生產(chǎn)過程中，直接改變對象的形狀、尺寸、相對位置和性質，使其成為成品或半成品的過程。機械產(chǎn)品的工藝過程主要包括鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機械加工、熱處理、裝配、油漆等工藝過程。機械加工工藝過程直接決定零件及產(chǎn)品的質量和性能，對產(chǎn)品的成本、生產(chǎn)周 期都有較大的影響，是整個工藝過程的重要組成部分。 機械加工工藝過程卡片，是說明零件加工工藝過程的工藝文件，由于各工序的內容規(guī)定得不夠具體，因此不能直接指導工人操作，只能作為生產(chǎn)管理用的技術文件。 機械加工工藝過程的組成 組成機械加工工藝過程的基本單元是工序。 (1)工序 工序是指一個或一組工人，在同一個工作地對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。連續(xù)作業(yè)是指在該工序內的全部工作要不間斷地接連完成。因此，工序是制定勞動定額、配備工人及機床設備、安裝作業(yè)計劃和進行質量檢驗的基本單元。在一個工序中，有的工件只需裝夾一次，也有需要多 次裝夾的。 (3)工位 當應用轉位（或移位）加工的機床（或夾具）進行加工時，在一次裝夾中，工件（或刀具）相對于機床要經(jīng)過幾個位置依次進行加工，在每一個工作位置上所完成的那一部分工序，稱為工位。 (4)工步 工步是加工表面、切削刀具和切削用量（僅指主軸轉速和進給量）都不變的情況下所完成的那一部分工藝過程。 (5)走刀 在一個工步中，如果要切掉的金屬層很厚，可分幾次切削 。 連桿加工的工藝性分析 (1)連桿的工藝特點 外形復雜，定位較難；細長桿身，剛度較差，受夾緊力、切削力容易變形；尺寸精度、形狀精度、位置精度及表面粗糙度要求較高，是加工難度較大的桿類零件。 (3)制定機械加工工藝規(guī)程的步驟 ①根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領決定生產(chǎn)類型； ②分析零件加工的工藝性； ③選擇毛坯的種類和制造方法； ④擬訂工藝 過程（包括選擇定位基準，選擇零件表面加工方法，劃分加工階段，安排加工順序和組合工序等）； ⑤工序設計（包括確定加工余量，計算工序尺寸及其公差，確定切削用量，計算工時定胡?。盒⌒推蜋C連桿的加工工藝分析及倒內角夾具設計 8 額及選擇機床和工藝裝備等）； ⑥編制工藝文件 ［ 4］ 。連桿加工時最難達到的技術要求是大、小頭孔軸線的平行度和扭曲度。 (2)精加工 包括 精鏜小頭底孔，精磨大、小孔。 基準的選擇 (1)加工時基準的選擇應符合下列要求： ①應符合“基準統(tǒng)一” 原則，盡量避免基準的更換，以減少定位誤差。 ③設計工藝用定位凸臺作為輔助基準。在毛坯制造時往往在桿身的一側作出定位標記（凸起球面），以大、小頭 端面定位時就能區(qū)別兩個端面。這樣可以保證兩端面的厚度和兩端面的平行度，并使作為精基準的端面有較好的表面質量。 ③其它基準的確定 大、小頭孔精加工時，往往是大、小頭孔互為基準。坯上留作加工用的材料層，稱為 加工余量 。某一表面毛坯尺寸與零件設計尺寸之差稱為 總余量 ，以 Zo表示。總余量 Z0與工序余量 Zi的關系可用下式表示： 畢業(yè)設計 9 ???niiZZ10 影響機械加工余量的因素： ①工序留下的表面粗糙度值 Ry(表面輪廓最大高度 )和表面缺陷層深度； ②上工序的尺寸公差 Ta； ③ Ta值沒有包括的上工 序留下的空間位置誤差 ea ； ④本工序的裝夾誤差ε b［ 5］ 。 鏜小孔 Ф 18 ?? ，倒角 45176。 鏜大孔Ф 25 ?? ，倒角 45176。 厚度 16 ?? 內徑百分表 塞規(guī) 內徑百分表 千分表 千分表 千分表 千分表 三坐標檢查儀 卡規(guī) 10 轉熱處理滲碳淬火回火 滲碳厚度 — HRC58— 64 11 校直 平行度 鉗臺 杠桿百分表 12 精磨兩平面 臥式雙面磨床 磨夾具 13 磨削大孔 內圓磨床 內孔磨夾具 14 磨削大孔 內圓磨床 磨夾具 15 磨削小孔 內圓磨床 內孔磨夾具 16 珩磨大孔 珩磨機 珩磨內孔夾具 17 珩磨小孔 珩磨機 珩磨內孔夾具 18 校正 校正平行度 19 清洗防銹 HRC5864 終檢 檢查項目： 20 大孔Ф 25?? 氣動測量儀 終檢 小孔Ф 18?? 氣動測量儀 厚度 16 ?? 卡規(guī) 中心距 ? 三坐標測量儀 圓度 氣動測量儀 畢業(yè)設計 11 圓柱度 氣動測量儀 平行度 千分表 端面跳度 千分表 連桿部分 加工工藝卡片 連桿的大頭由于與曲軸相連，在汽油機工作時大頭與曲軸產(chǎn)生強烈的震動和摩擦，因此需要在連桿的大頭上開油槽保證潤滑。先從連桿左側加工，在加工右側。為了便于潤滑油進入油槽，需在連桿大頭兩側以油槽為中心線倒外角。角度銑刀，主軸轉速 157 轉 /分，切削速度 27 米 /分。用 3mm 厚的細齒鋸片銑刀，刀具直徑要小于連桿內孔直徑φ 22mm。加工時，銑刀的運動軌跡為先銑左側油槽內角，再銑右側油槽內角（其工藝過程及加工簡圖見附圖），連桿的左、右兩側油槽內角都加工完畢后，將連桿從夾具體上卸下。 (1)高精 隨著 機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度對夾具的制造精度要求 也相應的提 高 ， 高精度夾具的定位孔距精度高達 177。德國 demmeler（戴美樂）公司制造的 4m 長、 2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為 177。5μm ；瑞士 EROWA 柔性夾具的重復定位精度高達 2～5μm 。誠然，為了適應不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。為了縮短在機床上安裝與調整夾具的時間，瑞典 3R 夾具僅用 1分鐘，即可完成線切割機 床夾具的安裝與校正。 (3)模塊 、組合 夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。 (4)通用 、經(jīng)濟 夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。德國 demmeler（戴美樂）公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。 夾具是 機械制造廠里使用的一種工藝裝備，分為機床夾具、焊接夾具、沖壓夾具、熱處理夾具、裝配夾具及檢驗夾具等。根據(jù)上述 的定義，機床夾具可分為兩大類：一類是用來安裝并夾緊工件的附屬裝置，一般通稱為夾具；另一類是用來安裝并夾緊刀具附屬裝置，一般通稱為輔助工具。 機床夾具一般都按其使用特點和使用機床進行分類。按使用的機床可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具和鏜床夾具等。 、夾緊和 裝夾 工 件在加工之前必須安放在夾具中，使其得到一個正確位置和方向，并使其在加工過程中雖然受到切削力及其外力的影響，仍能保證正確位置和方向，這就涉及到定位及夾緊的問題。在使用夾具的情況下，就要使機床、刀具、夾具和工件之間保持正確的加工位置。 確定工件在機床上或夾具中相對刀具及其切削成形運動占有正確位置的過程，稱為定位； 規(guī)定工件在夾具內位置的元件以及夾具在機床上位置的元件 稱為定位元件。 將工件在機床上或夾具中定位、夾緊的過程，稱為裝夾 ［ 6］ 。因此，定位元件上的限位基面應有足夠的精度。 (3)耐磨性好 工件的裝卸會磨損定位元件的限位基面，為此要求限位基面要耐磨以便長期保持定位精度。 胡巍：小型汽油機連桿的加工工藝分析及倒內角夾具設計 24 夾緊裝置的基本要求 夾緊裝置的設計或選用是否正確合理，直接影響到加工質量與生產(chǎn)率。 (2)夾緊可靠、適當。同時，工件不產(chǎn)生過大的夾 緊變形和表面損傷。 (4)夾緊動作迅速，操作方便、安全、省力。 (2)能提高勞動生產(chǎn)率 使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要劃線找正，可顯著地減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性。 (3)能降低成本 在批量生產(chǎn)中使用夾具后，由于勞動生產(chǎn)率的提高、不需要高技術等級的工人以及廢品率下降等原因，明顯地降低了生產(chǎn)成本。 (5)用夾具裝夾工件方便、快速、當采用氣動液壓等夾緊裝置時，可減輕工人的勞動強度。 畢業(yè)設計 25 本次設計的夾具是倒內角的專用夾具。由于銑削時切削力較大，且為斷續(xù)切削，設計銑床夾具時，應注意工件的裝夾剛性和夾具的安裝穩(wěn)定性。 (1)夾具的結構方案 明確設計要求和生產(chǎn)條件；擬訂夾具結構方案，繪制夾具草圖。在總圖上工件可看作透明體，不遮擋后面的線條。③標出必要的尺寸、公差和技術要求。 (3)工件在夾具上的精度 ① 影響加工精度的因素 用夾具裝夾工 件進行機械加工時，其工藝系統(tǒng)中影響工件的因素很多。在機械加工工藝過程中，影響加工精度的其他因素稱為加工方法誤差。上述各項誤差均導致刀具相對工件的位置不精確，而形成總的加工誤差。較為實用的方法有兩種：互換法 、組合加工法、臨床加工法及臨床調整法。 (4)夾具零件圖 機床夾具常用的零件與少量小部件已經(jīng)標準化，不需要繪制零件圖。 對于夾具中的非標準零件，需繪制夾具零件圖，其公差與技術要求可依據(jù)夾具總圖中已確定的配合與技術要求并參照同類標準零件決定 ［ 9］ 。 在具體研究夾具設計胡?。盒⌒推蜋C連桿的加工工藝分析及倒內角夾具設計 26 問題時，需要將夾具分成幾個既相互獨立，又彼此聯(lián)系 的組成部分。 (1)定位裝置 定位裝置