【正文】 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿，其斷裂率為 。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各科、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機(jī)械制造工藝正在搞質(zhì)量、搞生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。切削力進(jìn)行切削加 工的范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。特別是計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，大大推進(jìn)了機(jī)械加工工藝的進(jìn)步，使工藝工程的自動(dòng)化達(dá)到了一個(gè)新的階段。加工循環(huán)控制雖可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)加工工序的自動(dòng)化，但不同的工序中道具的更換及工件的重新裝夾，仍需仍 人工來(lái)完成。因此他可以顯著縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，適應(yīng)控制數(shù)控機(jī)床是一種具有“隨機(jī)應(yīng)變”功能的機(jī)床，他能在加工中，根據(jù)切削條 件的變化。 近年發(fā)展起來(lái)的以計(jì)算機(jī)為行動(dòng)中心，完成加工、裝卸、運(yùn)輸、管理的柔性制造系統(tǒng)，具有監(jiān)視、診斷、修復(fù)、自動(dòng)轉(zhuǎn)位加工產(chǎn)品的功能，使多品種、中小批量生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了加工自動(dòng)化，大大促進(jìn)了自動(dòng)化進(jìn) 程，尤其是將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造結(jié)合起來(lái)而形成的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，是加工自動(dòng)化向智能化方向的發(fā)展的又一關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)一步朝著網(wǎng)路化、集成化和智能化的方向發(fā)展。 夾具設(shè)計(jì)與制造是機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的一項(xiàng)重要步驟，傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)制造時(shí)需大量的工時(shí)消耗和金屬材料的消耗。而且，為了適應(yīng)我國(guó)迅速加入 WTO后機(jī)電產(chǎn)品的創(chuàng)新能力和盡快機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的全程仿真，快速組合夾具的發(fā)展正是適應(yīng)了這種需求。 本次設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)連桿工藝及鉆孔夾具的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，設(shè) 計(jì)的主要思路是用于工件以加工端面為定位基準(zhǔn)，夾具體的凸臺(tái)和大端面孔為定位面，工件以氣動(dòng)夾緊，這樣設(shè)計(jì)主要是為了解決了手動(dòng)夾緊是夾緊力不一致、誤差大、精度低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)：氣動(dòng)夾緊采用空氣作為動(dòng)力源，資源豐富并且干凈、清潔，對(duì)周?chē)h(huán)境沒(méi)有污染：不足是噪音比較大。在本次設(shè)計(jì)中采用的是手動(dòng)夾緊方式：然后進(jìn)行誤差分析、夾緊力的計(jì)算對(duì)夾具的 主要零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此連桿器將受到壓縮力，縱向彎曲應(yīng)力和拉應(yīng)力，故要求此桿有較輕的重量、較高的強(qiáng)度，同時(shí)大小孔還有較高的耐磨性和互換性。 ⑶大 小頭兩孔的軸線的平行度有較高的要求，中心距有絕對(duì)的要求，其精度主要有機(jī)加工機(jī)床本身來(lái)保證，平行度要求為 ，中心度為 280177。 ⑷大頭孔的表面粗糙度要求為 ，小頭孔的表面粗糙度要求為 ，連桿端面的表面粗糙度為 ，身蓋配合的表面精度為 . ⑸為了便于加工和保證加工精度，大頭設(shè)置工藝凸臺(tái)。 小頭兩端面間的尺寸公差等級(jí)為 IT5，表面粗糙度 Ra不大于 。 ⑶體和蓋的結(jié)合面 表面粗糙度 。102mm， ⑵小頭孔 鉆、擴(kuò)、粗鏜達(dá)尺寸 162。連桿總成的主要要求如圖 ： 圖 連桿總成 ⑴ 為了 使連桿大、小頭運(yùn)動(dòng)副之間配合良好，大頭孔的尺寸公差等級(jí)取為IT6，表面粗糙度 Ra應(yīng)不大于 ；小頭孔的尺寸公差等級(jí)應(yīng)取為 IT5（加工后再按 ），表面粗糙度 Ra應(yīng)不大于 。大、小頭孔中心線在兩個(gè)相互垂直的方向上的平行度誤差會(huì)使活塞在氣缸中傾斜，致使氣缸壁磨損不均勻，縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，同時(shí)也使曲軸的連桿頸磨損加劇。 ⑷連桿大、小頭兩端面間距離基本尺寸相同，但技術(shù)要求是不同的。這是因?yàn)檫B桿大 頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端面間有配合要求，而連桿小頭兩端面與活塞銷(xiāo)孔座內(nèi)檔之間沒(méi)有配合要求。 ⑸為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對(duì)連桿小頭 (約占連桿全長(zhǎng) 2/3)質(zhì)量差和大頭 (約占連桿全長(zhǎng) 1/3)質(zhì)量差給以較嚴(yán)格的規(guī)定。兩孔軸心線在連桿的軸線方向的平行度在 100 mm 長(zhǎng)度上公差為 mm；在垂直與連桿軸心線方向的平行度在100 mm 長(zhǎng)度上公差為 mm。 mm。這一動(dòng)載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個(gè)螺栓及螺母上。規(guī)定：螺栓孔按 IT8 級(jí)公差等級(jí)和表面粗糙度 Ra 應(yīng)不大于 m加工；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對(duì)稱度公差為 mm。結(jié)合面的平行度將影響到連桿體、連桿蓋和墊片貼合的緊密程度，因而也影響到螺栓的受力情況和曲軸、軸瓦的磨損。 。通常情況下，主要以生產(chǎn)類型來(lái)決定。 有關(guān)設(shè)計(jì)條件的說(shuō)明 大批量生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)：⑴零件的互換性：具有廣泛的互換性，少數(shù)裝配精度較高處，采用分組裝配法和調(diào)整法：⑵毛坯的制造方法和加工余量：廣泛采用金屬模機(jī)器造型、模鍛或其他高效方法，毛坯精度高，加工余量?。虎菣C(jī)床設(shè)備及 布置形式：廣泛采用高效專用機(jī)床及自動(dòng)機(jī)床，按流水線和自動(dòng)線排列設(shè)備：⑷工藝工裝：廣泛采用專用高效夾具、復(fù)合刀具、專用量具或 自動(dòng)檢驗(yàn)裝置，靠調(diào)整法到達(dá)精度要求：⑸對(duì)工人技術(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)水平要求低；⑹工藝文件：要有工藝過(guò)程卡和工序卡，關(guān)鍵工序要調(diào)整卡和檢驗(yàn)卡：⑺成本：較低。 45鋼 一般為中碳的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼與合金結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制造承受很大變動(dòng)載荷與沖擊載荷或各種復(fù)合 應(yīng)力的零件﹙如機(jī)器中傳遞力的軸、連桿、齒輪等﹚。連桿需要承受多向交變載荷的作用，對(duì)材料的綜合力學(xué)性能要求高， 45鋼可以滿足這一要求，最終選定 45鋼作為毛坯材料。 這影響著毛坯的制造費(fèi) 用及勞動(dòng)量，與機(jī)械加工費(fèi)用及勞動(dòng)量。 連桿鍛坯形式有兩種，一種是體和蓋分開(kāi)鍛造，另外一種是將體和蓋鍛成一體。相對(duì)于分體鍛造能夠減少一定的工序，加工效率高。 鍛造的工藝過(guò) 程如下：將棒料在爐中加熱至 11401200℃，現(xiàn)在輥鍛機(jī)上通過(guò)四個(gè)型槽進(jìn)行輥鍛制坯，然后在鍛壓機(jī)上進(jìn)行預(yù)鍛和終鍛，再在壓床上沖連桿大頭孔并切除飛邊。為了提高毛坯的精度，連桿毛坯還需要進(jìn)行熱校正。連桿的縱剖面的金屬宏觀組織，其纖維方向應(yīng)沿著連桿中心線，并與外形相符，不得間斷。 連桿工件的定位基準(zhǔn)和定位方案分析 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。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(xiāo)做成活動(dòng)的稱“假銷(xiāo)”。再?gòu)男☆^孔中抽出假銷(xiāo)進(jìn)行加工。 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。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。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。另一方面是以連桿的大頭外形及連桿身的對(duì)稱面定位。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。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。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。小頭桿外形比較復(fù)雜而 剛性較差，它的技術(shù)要求高，恰當(dāng)?shù)剡x擇繼續(xù)加工中的定位基準(zhǔn)是能否保證連桿技術(shù)要求夫人重要問(wèn)題之一。多數(shù)情況下，選用連桿的大、小端面作為主要定位基準(zhǔn)，使零件的支持面積大、定位穩(wěn)定、裝夾方面。選用連桿端面和小頭孔作為定位基準(zhǔn)，不僅便于在加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一，更重要的是使連桿夫人重要技術(shù)要求（如大、小頭孔之間的中心距要求，大、小頭孔中心線在 兩個(gè)相互垂直方向上平行度要求，端面與大頭孔中心線夫人垂直度要求，兩端面間的距離要求等）在加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差。 按照“先加工基面后加工其他表面”的加工原則，作為連桿主要定位基準(zhǔn)的兩端面的加工，一般都是安排在工藝過(guò)程最初工序進(jìn)行，即以 未加工過(guò)的第一個(gè)端面在、為粗基準(zhǔn)定位，加工第二個(gè)端面，緊接著以已加工的第二個(gè)端面作為基準(zhǔn)，定位加工第一個(gè)端面。但由于連桿外形的對(duì)稱性，后續(xù)工序操作者不易分清哪個(gè)端面是第一個(gè)端面，為此連桿和連桿蓋的零件圖上特意設(shè)計(jì)一個(gè)加工和一個(gè)裝配用的工藝標(biāo)記，并在連桿工藝規(guī)程中，規(guī)定無(wú)工藝標(biāo)記的一側(cè)端面為主要定位精基準(zhǔn)，在后續(xù)的各個(gè)加工工序中盡可能的用它來(lái)定位。精度不是越高越好，滿足要求就行了，因?yàn)樯a(chǎn)中控制生產(chǎn)成本對(duì)企業(yè)很重要的，加工精度得愈高，表面粗糙度減少得愈小，則所消耗的時(shí)間與成本也會(huì)愈大。 連桿加工主要加工表面的工序安排 連桿的主要加工表面為大、小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體和蓋的結(jié)合面及連桿螺栓孔定位面，次要加工表面為軸瓦鎖口槽、油孔、大頭兩側(cè)面及體和蓋上的螺栓座面等。連桿的加工路線按連桿的分合可分為三個(gè)階段：第一階段為連桿體的加工，第二階段為連桿蓋的加工，第三階段為連桿體和蓋合裝后的加工。如果按主要表面的粗、精加工來(lái)劃分連桿的加工階段 的話，可以按連桿合裝前后來(lái)分，合裝之前的工藝路線屬于主要表面的粗加工階段，合裝之后的工藝路線則為表面的半精加工、精加工階段。 典型表面的加工方法 連桿的主要加工表面為大、小頭孔和兩端面，這幾種表面在加工的過(guò)程中最大且典型，它們的加工方法分別有一下幾種選擇： ⑴兩端面加工方法 的選擇： 端面的加工通常有銑、刨、磨三種，其中銑和磨的加工精度較高，刨的加工精度較低，由于兩端面在后續(xù)加工過(guò)程中會(huì)多次被用作定位基準(zhǔn)，所以為了保證零件的整體加工精度，選用銑和磨兩種加工方式，其中銑為粗加工，磨用于精加工。 連桿加工工藝過(guò)程的確定 在擬訂工藝路線時(shí)，正確的處理粗、精加工工序的安排是 最重要的。 因?yàn)檫B桿的大、小頭孔的精度要求比較高，所以應(yīng)安排粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段，其它部位也應(yīng)根據(jù)精度要求合理劃分加工階段。 ⑵精基準(zhǔn)的選擇 以加工過(guò)的兩端面，大小頭孔和工藝凸臺(tái)作為精基準(zhǔn)。 工藝路線的擬定 ⑴ 兩端面的加工 ⑵ 身蓋分開(kāi)面加工 ⑶ 小頭孔加工 ⑷ 大頭孔加工 其中工藝過(guò)程設(shè)計(jì)大致采用：鍛造→調(diào)制→粗加工→檢驗(yàn)→入庫(kù) 通過(guò)對(duì)連桿零件圖以及其技術(shù)要求進(jìn)行認(rèn)真分析后，得到了連桿工藝過(guò)程的最后方案： 連桿體的加工： 工序 1 粗銑兩端面 工序 2 精銑兩端面 工序 3 磨兩端面 工序 4 鉆小頭孔 工序 5 粗鏜小頭孔 工序 6 小頭孔倒角及去毛刺 工序 7 粗銑工藝凸臺(tái)及結(jié)合面 工序 8 精銑工藝凸臺(tái)及結(jié)合面 工序 9 粗鏜大頭孔、倒角 工序 10 磨結(jié)合面 工序 11 鉆攻螺紋孔 工序 12 鉆定位孔 工序 13 鉸定位孔及去毛刺 連桿蓋的加工： 工序 1 粗銑兩端面 工序 2 精銑兩端面 工序 3 磨兩端面 工序 4 粗銑結(jié)合面 工序 5 粗銑結(jié)合面 工序 6 錯(cuò)鏜大頭孔及倒角 工序 7 磨結(jié)合面 工序 8 鉆、擴(kuò)沉頭孔 工序 9 鉆鉸定位孔 工序 10 鉸定位孔 工序 11 去毛刺 工序 12