毕业设计连杆加工工艺

毕业设计连杆加工工艺（精选8篇）

毕业设计连杆加工工艺 篇1

毕业设计（论文）柴油机连杆加工工艺设计说明书

毕业设计论文任务书

专业 机械设计制造及其自动化 班级 机械051 姓名 下发日期 200-3-10 题目 12V180C柴油机加工工艺设计

艺设计

要 内 容 及 要

求 设计内容首先仔细分析所要加工零件的结构技术要求生产纲领等内容从而制定一套该零件的加工工艺规程认真分析该加工工艺规程的优点进而绘制出各个主要工序的工序卡片设计主要工序的机床夹具分析计算定位误差设计机床夹具的主要零件

要求根据给定的12V180系列柴油机零件图制定出符合加工技术要求的加工工艺工艺规程并对所制定的加工工艺规程进行可行性和优化性比较从而制定出较好的加工工艺设计重要工序的工艺装备要求的图纸量折合为零号图后不少于四张设计说明书不少于三万字

度

主要技术参数 进 主

专题

12V180柴油机加工工及 完 成 日 期

3月30日至4月10日2周 根据设计任务书要求查阅资料完成外文翻译工作

4月13日至4月24日2周 绘制连杆零件图熟悉连杆的结构初步确定连杆的加工工艺过程

4月27日至5月8日2周确定连杆机械加工工艺过程设计部分工序的工艺过程

5月11日至5月22日2周了解机床夹具设计的基本原则绘制重要工序夹具简图

5月25日至5月29日 1周 绘制重要工序的夹具图 6月1日至6月12日2周 编写设计说明书 6月15日至6月21日1周 修改整理资料打印资料 6月22日至6月23日2天 答辩

任签字 日 期 指导教师签字 日 期

导 教 师 评 语

教学院长签字 日 期 教研室主

指

指导教师 年 月 日 指 定 论 文 评 阅 人 评 语

评阅人

年 月 日

定 成

绩 指导教师给定 成绩 30 评阅人给定 成绩 30 答辩成绩 40 总 评 答辩委员会主席 签字

答 辩 委 员 会 评 语 评

连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件例如在往复活塞式动力机械和压缩机中用连杆来连接活塞与曲柄连杆多为钢件其主体部分的截面多为圆形或工字形两端有孔孔内装有青铜衬套或滚针轴承供装入轴销而构成铰接连杆是汽车发动机中的重要零件它连接着活塞和曲轴其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率连杆在工作中除承受燃烧室燃气产生的压力外还要承受纵向和横向的惯性力因此连杆在一个复杂的应力状态下工作它既受交变的拉压应力又受弯曲应力连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能又要求具有足够的钢性和韧性连杆是柴油机的主要传动件之一本文主要论述了连杆的加工工艺及其部分工序夹具设计确定加工的生产纲领及生产类型确定的毛坯材料及尺寸确定毛坯加工余量设计加工工艺确定部分重要工序所用的工艺装备和设备计算部分重要工序的切削用量和基本时间设计重要工序所用的夹具连杆的尺寸精度形状精度以及位置精度的要求都很高而连杆的工作环境恶劣刚性比较差容易产生变形因此在安排工艺过程时就需要把各主要表面的粗精加工工序分开逐步减少加工余量切削力及内应力的作用并修正加工后的变形才能最后达到零件的技术要求

关键词 连杆变形加工工艺夹具设计Abstract At both ends of linkage with the active and passive components in order to convey movement and the hinged edge of the bar For example in reciprocating piston compressor and power machinery to connect the piston with connecting rod and crank Connecting rod for steel parts the main part of the cross section for the round or shaped both ends have a hole or holes with needle bearing bronze bushing for the pin into and constitute a hinged axis Linkage is an important automotive engine parts it is connected to the piston and the crankshaft its role is to the reciprocating piston movement into rotary movement of the crankshaft and the role of the force in the piston to the crankshaft to the output power Link at work in addition to gas produced by the combustion chamber under pressure also have to face the vertical and horizontal inertia force Therefore the connecting rod in a complex work under the stress state It is subject to alternating stress of tension and compression but also by the bending stress Link the main form of fatigue damage and excessive deformation Usually the site of fatigue fracture in the connecting rod on the three regions of high stress Requirements of the working conditions of connecting rod connecting rod has higher strength and fatigue performance also requires adequate and toughness of steelThe connecting rod is one of the main driving medium of diesel engine this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod The precision of size the precision of profile and the precision of position of the connecting rod is demanded highly and the rigidity of the connecting rod is not enough easy to deform so arranging the craft course need to separate the each main and superficial thick finish machining process Reduce the function of processing the surplus cutting force and internal stress progressively revise the deformation after processing can reach the specification requirement for the part finally Keyword Connecting rod Deformination Working environment Processing technology Design of clamping device 目录 摘要 I Abstract II 目录 III 第1章 绪论 1 11机车柴油机简介 1 com 柴油机概述 com油机简介 2 12连杆简介及连杆加工工艺分析 4 com作用 4 com械加工工艺技术关键分析 4 com要研究内容 第2章 连杆加工工艺规程 21机械加工工艺规程简介 6 com工工艺规程的作用 6 com工工艺规程的制定程序 6 22计算产品生产纲领确定生产类型 6 23审查零件图样工艺性 24选择毛坯 7 25工艺过程设计 8 com准的选择 8 com段的划分与工序顺序的安排 10 com艺路线 11 26 确定毛坯加工余量及毛坯尺寸 13 com算连杆机械加工余量的方法 13 com 设计毛坯图 27 部分重要工序设计 15 com分重要工序介绍 com分重要工序工序尺寸 16 com削用量及基本时间 17 第3章 夹具设计 28 31机床夹具的分类基本组成及功能 28 31 1机床夹具的分类 28 com具的基本组成 28 com用夹具的主要功能 28 com用夹具设计的基本要求 29 32 12V180C 系列柴油机连杆铣剖分面夹具设计 com指出 29 com 夹具设计 30 33 12V180C系列柴油机连杆镗大小头孔夹具设计29

com 问题的指出 com 夹具设计 32 结论 34 参考文献 35 致谢 36 附件1 37 附件2 62

第1章 绪论 11机车柴油机简介 com 柴油机概述

柴油机是一种动力机械它以柴油为燃料将柴油燃烧而产生的热能转化为机械能柴油机广泛应用在工农业交通运输国防及人民日常生活中柴油机的型式很多一般可按下述几种方式分类

①按工作方式二冲程四冲程 ②按汽缸数单缸多缸

③按汽缸直径95105135 mm 等

柴油的特点是自燃温度低所以柴油发动机无需要火花塞之类的点火装置它采用压缩空气的办法提高空气温度使空气温度超过柴油的自燃测试这时再喷入柴油柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧从性能上说国内传统柴油机一直给人以体积笨重振动噪声大以及排放污染严重的印象因此国产轿车基本都采用汽油发动机然而近年来国外知名车商开始将一些最新的柴油机技术引入到中国大大改善了国人对柴油机的偏见譬如一汽大众刚刚推出宝来TDI柴油发动机其环保性动力性以及平顺性都不逊于汽油机同时又具有柴油机特有的巨大扭力和超低油耗市场前景十分看好

2柴油机结构及工作原理

结构柴油机由燃烧室组件动力传递组件机体和主轴承配气机构燃油系统和调速器润滑系统冷却系统起动系统构成

工作原理柴油机工作时一般分为吸气压缩爆发排气等步骤开始时活塞从上止点下行到下止点将新鲜空气吸入气缸然后从下止点上行到上止点将吸入的气体压缩使其压力及温度升高当接近上止点时气体温度已超过柴油燃点此时由喷油嘴将柴油喷入迅速燃烧高温高压燃气推动活塞下行做功之后活塞再次从下止点上行将废气排出气缸完成一个循环活塞往复不停地工作带动连杆使曲轴转动就从曲轴上把动能传输出来1机车柴油机概述

机车柴油机locomotive diesel engine是指用于内燃机车内燃车组或内燃动车的柴油机机车柴油机具有高功率强化柴油机的典型特征一般为四冲程V型机以12缸16缸最为普遍也有直列式6810缸的柴油机的宽度和高度受铁路机车车辆限界标准的限制机车的允许轴重对柴油机重量也有一定的限制现代机车柴油机不断提高增压度见内燃机增压同时加大气缸排量大功率柴油机的单机功率已达5000千瓦平均有效压力为13～20兆帕燃料消耗率为200～225克千瓦²时柴油机的附件如冷却水散热器风扇和空气滤清器等均布置在机车厢内机油滤清器机油换热器一般也布置在机车厢内柴油机几乎都采用电起动方式只有个别的采用空气起动调速系统大多采用液压全速调速器并装有超速停机油压保护和超温卸载等自动安全保护装置

2对机车柴油机的性能要求

机车在铁路上运行时线路状况不时变化又需要按计划时间运行因而要求机车柴油机的转速和功率在相当宽的范围内变化从运行工况的时间比例来看部分负荷约占50％空转占40％左右而标定工况的使用时间很少铁路分布地区广泛列车运行时的自然环境条件也在改变这就要求柴油机具有广泛的适应能力

对机车柴油机的性能要求是不仅在标定工况下而且更重要的是在部分负荷和空转时燃油和机油的消耗量小经济性应与机车牵引特性相适应有一个经济性最好的最低空载稳定转速性能指标随环境条件的变化小噪声低排气烟尘和有害成分少冷机或热机均能连续可靠起动一般在5℃气温时起动时间不超过10秒

2机车柴油机在中国的发展历程

柴油机发明后屡经研究试图将柴油机用于铁路牵引1913年瑞典最先制造了以55千瓦 75马力 柴油机为动力的第一台电力传动内燃动车但在1950年以前铁路车辆的牵引动力主要仍是蒸汽机车50年代内燃机车因有较好的能源利用率可以改善列车牵引经济性而获得了广泛的应用并逐步取代了蒸汽机车到80年代初世界上内燃机车已占机车总数的23 中国于1958年自行制造内燃机车 长辛店机车车辆厂制成了国产第一台内燃机车---建设型直流电力传动调车内燃机车机车装有2台B2-300型柴油机总装车功率为2³300马力最高速度80kmh该机车基本上是按从匈牙利进口的ND1型内燃机车仿造试制的

1969年1970年和1977年四方厂戚墅堰厂和资阳内燃机车厂以下简称资阳厂先后制造了6台4500马力等级的东方红4型货运液力传动内燃机车机车装用2台16V200ZL型柴油机最高速度100kmh 1970年四方厂开始生产援助坦-赞铁路和越南等国的装用12V180ZJ型柴油机的1000马力的DFH1345型和2000马力的DFH2型液力传动内燃机车总数达163台这是最早走出国门的国产内燃机车本文所研究就是12V180ZJ型柴油机气缸盖的加工工艺过程

1999年8月戚墅堰厂和浦镇车辆厂合作制成了M9T双M编组的新曙光号电力传动双层内燃车组媒介动力车机车装用1台12V280ZJ型柴油机车组总功率为2³3750马力席位1140个最高速度180kmh试验时达到1904kmh其他工厂的内燃动车也正在试制开发当中 内燃动车组的发展不仅提高了铁路在国内运输市场的竞争能力还提高了在国际市场上的竞争能力也为21世纪初叶我国铁路客运提供了新的运输工具

3机车柴油机发展方向

机车柴油机发展重点是在机车车辆限界和机车轴重允许的条件下不断提高功率一个重要的趋势是采用低压缩比与二级增压相配合的方法提高功率提高可靠性和耐久性以延长柴油机寿命提高经济性特别是改善部分负荷过渡工况和空转时的经济性应用电子技术实现运行工况优化和故障自动监控降低噪声和减少排气中的有害成分防止污染改善机车用柴油机增压器的跟随性等

内燃机车可靠性与可维修性设计也是国外大功率内燃机车的一个发展方向经验表明大功率交流传动内燃机车无故障运行能力要比传统的直流传动内燃机车大４０％左右可靠性提高除通过结构方面的改进外一个显著的特点是叫可靠性技术的应用提高内燃机车可靠性问题不只是通过对薄弱零件改进来解决而且要将可靠性技术贯穿于内燃机车设计试验制造使用维修和管理等各个环节中形成一个系统工程在设计中除采用概率统计方法把影响应力和强度的各因素视为随机变量运用可靠性理论保证所设计的零部件具有规定的可靠度外还要进行可靠性规划与设计主要包括建立可靠性模型将系统可靠性指标分配给各级组成部分进行可靠性分配根据设计方案进行可靠性预测按照设计方案进行故障模式影响及危害性分析ＦＭＥＣＡ及故障树分析ＦＴＡ等找出影响可靠性安全性的关键部件及薄弱环节国产第４代内燃机车应具有可靠性维修性及模块化设计

图1-1活塞连杆组

连杆是将活塞的往复运动转变成曲轴旋转运动的中间构件

连杆由连杆小头杆身连杆大头三部分组成连杆小头承受着活塞组产生的往复惯性力杆身承受着气缸内燃机气压力所产生的压应力以及往复惯性力产生的拉应力由制造误差产生的杆身断面偏移也会在杆身上形成附加弯曲应力连杆大头承受着往复惯性力和不包括连杆盖在内的连杆离心惯性力

对连杆的基本要求是

1连杆小头应具有足够的强度和刚度并使连杆小头轴承比压控制在合理范围内

2杆身应具有足够的疲劳强度尽可能小的质量良好的锻造工艺性 3连杆大头应具有足够的刚度以减小运转时的变形防止轴承热熔接连焊轴承应具有足够的承载面积

4连杆螺栓应具有足够的疲劳强度和一定的超转速工作能力

本论文主要研究大内容主要有 确定加工的生产纲领及生产类型

确定的毛坯材料及尺寸确定毛坯加工余量 设计加工工艺

确定部分重要工序所用的工艺装备和设备 计算部分重要工序的切削用量和基本时间 设计重要工序所用的夹具 第2章 连杆加工工艺规程 21机械加工工艺规程简介 com工工艺规程的作用

1机械加工工艺规程是组织车间生产的主要技术文件机械加工工艺规程是车间中一切从事生产的人员都要严格认真贯彻执行的工艺技术文件按照它组织生产就能做到个工序科学的衔接实现优质高产和低消耗

2机械加工工艺规程是生产准备和计划调度的主要依据有了机械加工工艺规程在产品投入生产之前就可以根据它进行一系列的准备工作如原材料和毛坯的供应机床的调整专用工艺装备如专用夹具刀具和量具的设计制造生产作业计划的编排劳动力的组织以及生产成本的核算等有了机械加工工艺规程就可以制所生产产品的进度计划和相应的调度计划使生产均衡顺利的进行

3机械加工工艺规程是新建或扩建工厂车间的基本技术文件在新建或扩建工厂车间时只有根据机械加工工艺规程和生产纲领才能准确确定生产所需机床的种类和数量工厂和车间的面积机床的平面布置生产工人的工种等级数量以及个辅助部门的安排等

制定机械加工工艺规程的原始资料主要是产品图样生产纲领生产类型现场加工设备及生产条件等设计机械加工工艺规程的程序一般为

1分析加工零件的工艺性主要包括审查零件结构的工艺性及了解零件的各项技术要求分析产品的装配图和零件的工作图熟悉该产品的用途性能及工作条件明确被加工零件在产品中的位置和作用等

2熟悉和确定毛坯 3拟定加工工艺路线 4工序设计 5 编制工艺文件

180C柴油机的该产品年产量为150台设其备品率为10机械加工废品率为1现制定该活塞的机械加工工艺规程

N Qn 1αβ 150 1101 166件年

连杆的年产量为166件现已知该产品属于轻型机械根据《机械制造工艺设计简明手册》表11-2生产类型与生产纲领的关系可确定其生产类型为中批生产

零件图样的视图正确完整尺寸公差及技术要求齐全 24选择毛坯

连杆在工作中承受多向交变载荷的作用要求具有很高的强度因此连杆材料一般采用高强度碳钢和合金钢如45钢55钢40Cr40CrMnB等近年来也有采用球墨铸铁的粉末冶金零件的尺寸精度高材料损耗少成本低随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用使粉末冶金件的密度和强度大为提高因此采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造方法

连杆毛坯制造方法的选择主要根据生产类型材料的工艺性可塑性可锻性及零件对材料的组织性能要求零件的形状及其外形尺寸毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法根据生产纲领为大量生产连杆多用模锻制造毛坯连杆模锻形式有两种一种是体和盖分开锻造另一种是将体和盖锻成体整体锻造的毛坯需要在以后的机械加工过程中将其切开为保证切开后粗镗孔余量的均匀最好将整体连杆大头孔锻成椭圆形相对于分体锻造而言整体锻造存在所需锻造设备动力大和金属纤维被切断等问题但由于整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少锻造工时少模具少等优点故用得越来越多成为连杆毛坯的一种主要形式总之毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成本降低性能提高

目前我国有些生产连杆的工厂采用了连杆辊锻工艺图1-2为连杆辊锻示意图．毛坯加热后通过上锻辊模具2和下锻辊模具4的型槽毛坏产生塑性变形从而得到所需要的形状用辊锻法生产的连杆锻件在表面质量内部金属组织金属纤维方向以及机械强度等方面都可达到模锻水平并且设备简单劳动条件好生产率较高便于实现机械化自动化适于在大批大量生产中应用辊锻需经多次逐渐成形

图连杆辊锻示意图

图给出了连杆的锻造工艺过程将棒料在炉中加热至1140～1200C0先在辊锻机上通过四个型槽进行辊锻制坯见图然后在锻压机上进行预锻和终锻再在压床上冲连杆大头孔并切除飞边见图锻好后的连杆毛坯需经调质处理使之得到细致均匀的回火索氏体组织以改善性能减少毛坯内应力为了提高毛坯精度连杆的毛坯尚需进行热校正

连杆必须经过外观缺陷内部探伤毛坯尺寸及质量等的全面检查方能进入机械加工生产线

辊锻制坯

在连杆机械加工工艺过程中大部分工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作为主要基面并用大头处指定一侧的外表面作为另一基面这是由于端面的面积大定位比较稳定用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距这样就使各工序中的定位基准统一起来减少了定位误差具体的办法是如图15所示在安装工件时注意将成套编号标记的一面不

图连杆的定位方向

与夹具的定位元件接触在设计夹具时亦作相应的考虑在精镗小头孔及精镗小头衬套孔时也用小头孔及衬套孔作为基面这时将定位销做成活动的称假销当连杆用小头孔及衬套孔定位夹紧后再从小头孔中抽出假销进行加工 为了不断改善基面的精度基面的加工与主要表面的加工要适当配合即在粗加工大小头孔前粗磨端面在精镗大小头孔前精磨端面

由于用小头孔和大头孔外侧面作基面所以这些表面的加工安排得比较早在小头孔作为定位基面前的加工工序是钻孔扩孔和铰孔这些工序对于铰后的孔与端面的垂直度不易保证有时会影响到后续工序的加工精度

在第一道工序中工件的各个表面都是毛坯表面定位和夹紧的条件都较差而加工余量和切削力都较大如果再遇上工件本身的刚性差则对加

工精度会有很大影响因此第一道工序的定位和夹紧方法的选择对于整个工艺过程的加工精度常有深远的影响连杆的加工就是如此在连杆加工工艺路线中在精加工主要表面开始前先粗铣两个端面其中粗磨端面又是以毛坯端面定位因此粗铣就是关键工序在粗铣中工件如何定位呢一个方法是以毛坯端面定位在侧面和端部夹紧粗铣一个端面后翻身以铣好的面定位铣另一个毛坯面但是由于毛坯面不平整连杆的刚性差定位夹紧时工件可能变形粗铣后端面似乎平整了一放松工件又恢复变形影响后续工序的定位精度另一方面是以连杆的大头外形及连杆身的对称面定位这种定位方法使工件在夹紧时的变形较小同时可以铣工件的端面使一部分切削力互相抵消易于得到平面度较好的平面同时由于是以对称面定位毛坯在加工后的外形偏差也比较小

com段的划分与工序顺序的安排

连杆的主要加工部位是大小头端面大小头孔次要加工部位是各种螺纹孔及倒角除机械加工外还有调质处理划螺纹孔线探伤等另外在机械加工过程后还安排了钳工倒角去毛刺并对连杆进行喷丸处理为连杆的组装做好准备

加工阶段的划分 连杆机械加工工艺过程

连杆的机械加工工艺过程大致可以分为加工基准面粗钻铣大小头平面及大小头孔调质处理半精钻铣大小头平面及大小头孔分离连杆和连杆盖精铣基准面并进行磨削钻铰锪各种孔精钻铣大小头平面及小头孔和大头轴瓦研磨重要孔的支撑面钳工倒角去毛刺探伤后钳工清洗组装

连杆的大小头平面及大小头孔的技术要求都很严格所以对于这些端面安排了粗铣半精铣精车铣对于180C柴油机连杆进行粗加工时以大小头两端面作为精基准所以先粗加工大小头端面然后再加工其他各主要表面各种孔的加工集中在连杆与连杆盖连接处所以将各种孔加工完之后再精铣大小头端面以保证重要加工表面不被破坏或划伤

连杆盖机械加工工艺过程

连杆盖的机械加工工艺过程大致可以分为半精铣对接面划孔线车孔精铣对接面钻铰各孔磨螺钉面修正圆角钳工组装划瓦槽铣瓦槽钳工组装

对于连杆盖进行粗加工时以连杆盖一侧的一端面作为粗基准然后以对接端面作为精基准加工其他的重要表面

二工序安排

在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度

1连杆本身的刚度比较低在外力切削力夹紧力的作用下容易变形

2连杆是模锻件孔的加工余量大切削时将产生较大的残余内应力并引起内应力重新分布

因此在安排工艺进程时就要把各主要表面的粗精加工工序分开即把粗加工安排在前半精加工安排在中间精加工安排在后面这是由于粗加工工序的切削余量大因此切削力夹紧力必然大加工后容易产生变形粗精加工分开后粗加工产生的变形可以在半精加工中修正半精加工中产生的变形可以在精加工中修正这样逐步减少加工余量切削力及内应力的作用逐步修正加工后的变形就能最后达到零件的技术条件

各主要表面的工序安排如下 1两端面粗铣精铣粗磨精磨

2小头孔钻孔扩孔铰孔精镗压入衬套后再精镗 3大头孔扩孔粗镗半精镗精镗金刚镗珩磨

一些次要表面的加工则视需要和可能安排在工艺过程的中间或后面 制定工艺路线即工序设计其主要内容包括机床与工艺装备的选择加工余量的确定工序尺寸的确定切削用量的确定时间定额的确定等在此先确定工艺路线再在后面详细论述机床与工艺装备的选择加工余量的确定工序尺寸的确定切削用量的确定时间定额的确定等内容

制定柴油机加工工艺路线的出发点应当是使其能够合理保证气缸盖的几何形状尺寸精度及位置精度等技术要求在小批量生产的生产纲领下可以考虑广泛采用技术水平较高的数控机床及加工中心并尽量使工序集中来提高生产率除此之外还应当综合考虑零件特点和技术要求工艺设备与装备的具体使用条件及经济因素等可初步确定其加工工艺路线为

制定180C柴油机连杆工艺路线的出发点应当使连杆的几何形状尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证在中批生产的生产条件下可以考虑采用通用夹具和部分专用夹具等并尽量使工序集中来提高生产率除此之外还应当考虑经济因素以降低生产成本 因此经过综合考虑最终确定180C柴油机连杆加工工艺过程如下表2-1连杆盖的加工工艺过程如下表2-2 表2-1 180C柴油机连杆加工工艺过程 序号 工序名称 定位基准

面

面 铣一步大平面及小平面 大小头平铣二步小头平面

大小头平2 铣二步大平面 大小头平面钻小头孔66

大小头平面 铣小头孔至695上偏差01 大铣另一侧面188±

9小头平面铣工艺面94±01 大小头孔

01 基面和一侧面粗镗大头孔134 基面和一侧面以及小头孔 铣工字型副板

铣落刀槽14两侧 基面和一侧面精铣外形 基面和一侧面精铣盖顶面及螺钉面 锯开 精铣一14 半精铣对接面钻扩铰各孔攻丝

步大平面 基面和一侧面精铣另一大平面及小平面 基面和一侧面半精镗大小孔 基面和铣R25R5818 精铣另一小头平面 基面和一侧面

一侧面以及大小头孔 基面和一侧面 铣两面肋 基面和一侧面 铣R75 基面和一侧面 车1795下偏差-02车185 侧面 24 车大端156165及148 25 磨两平面 基面和一铣瓦槽 基

3026 精镗大小头孔 基面和一侧面以及大小头孔 钻2-6油孔

面和一侧面以及小头孔 铣小孔倒角 铣7°斜

配重

钢质锻模件的机械加工余量按JB3835-85确定根据估算的锻件质量加工精度及锻件形状复杂系数由《机械制造工艺简明手册》表22-25可查得除孔以外各内外表面的加工余量孔的加工余量由《机械制造工艺简明手册》表22-24查得表中余量值为单面余量

1锻件质量 根据零件成品质量估算锻件质量为1352kg 2加工精度 零件表面均为精加工和磨削加工精度 3机械加工余量 用查表法确定机械加工余量 根据《机械加工工艺手册》第一卷 表3225 表3226 表3227平面加工的工序余量mm 平面加工的工序余量mm 单面加工方法 单面余量 经济精度 工序尺寸 表面粗糙度

125

粗铣 IT12 69

125

精铣

毛

坯

06 IT10 678 32 08 粗磨 03 IT8 672 16

精磨 01 IT7 67 则连杆两端面总的加工余量为

A总

A粗铣A精铣A粗磨A精磨2 150603012 mm 2连杆铸造出来的总的厚度为H 67 72mm 一确定毛坯尺寸公差

连杆的锻件质量1352kg形状复杂系数S242CrMoA中合金元素含量大于30按《机械制造工艺设计简明手册》表22-11锻件的材质系数为M2采取平直分模线锻件为精密精度等级则毛坯的公差可从《机械制造工艺设计简明手册》表22-1422-17查得

连杆毛坯的尺寸公差如表2-2毛坯的同轴度误差允许值为12mm残留飞边为12mm 毛坯图表2-连杆锻件尺寸公差mm 零件尺寸 单面加工余量 锻件尺寸 偏差

Φ137 15 Φ134 1795 425

188

Φ77

Φ66 70 1 72

1 65

com分重要工序介绍

一连杆两端面的加工

采用粗铣精铣粗磨精磨四道工序并将精磨工序安排在精加工大小头孔之前以便改善基面的平面度提高孔的加工精度粗磨在转盘磨床上使用砂瓦拼成的砂轮端面磨削这种方法的生产率较高精磨在M7130型平面磨床上用砂轮的周边磨削这种办法的生产率低一些但精度较高

连杆大小头孔的加工

连杆大小头孔的加工是连杆机械加工的重要工序它的加工精度对连杆质量有较大的影响

小头孔是定位基面在用作定位基面之前它经过了钻扩铰三道工序钻时以小头孔外形定位这样可以保证加工后的孔与外圆的同轴度误差较小

小头孔在钻扩铰后在金刚镗床上与大头孔同时精镗达到IT6级公差等级然后压入衬套再以衬套内孔定位精镗大头孔由于衬套的内孔与外圆存在同轴度误差这种定位方法有可能使精镗后的衬套孔与大头孔的中心距超差

大头孔经过扩粗镗半精镗精镗金刚镗和珩磨达到IT6级公差等级表面粗糙度Ra 为04μm大头孔的加工方法是在铣开工序后将连杆与连杆体组合在一起然后进行精镗大头孔的工序这样在铣开以后可能产生的变形可以在最后精镗工序中得到修正以保证孔的形状精度 连杆螺栓孔的加工

连杆的螺栓孔经过钻扩铰工序加工时以大头端面小头孔及大头一侧面定位 为了使两螺栓孔在两个互相垂直方向平行度保持在公差范围内在扩和铰两个工步中用上下双导向套导向从而达到所需要的技术要求

粗铣螺栓孔端面采用工件翻身的方法这样铣夹具没有活动部分能保证承受较大的铣削力精铣时为了保证螺栓孔的两个端面与连杆大头端面垂直使用两工位夹具连杆在夹具的工位上铣完一个螺栓孔的两端面后夹具上的定位板带着工件旋转1800 铣另一个螺栓孔的两端面这样螺栓孔两端面与大头孔端面的垂直度就由夹具保证

连杆体与连杆盖的铣开工序

剖分面亦称结合面的尺寸精度和位置精度由夹具本身的制造精度及对刀精度来保证为了保证铣开后的剖分面的平面度不超过规定的公差003mm 并且剖分面与大头孔端面保证一定的垂直度除夹具本身要保证精度外锯片的安装精度的影响也很大如果锯片的端面圆跳动不超过002 mm则铣开的剖分面能达到图纸的要求否则可能超差但剖分面本身的平面度粗糙度对连杆盖连杆体装配后的结合强度有较大的影响因此在剖分面铣开以后再经过磨削加工

大头侧面的加工

以基面及小头孔定位它用一个圆销小头孔装夹工件铣两侧面至尺寸保证对称此对称平面为工艺用基准面

确定工序尺寸的一般方法是由加工表面的最后工序往前推算最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注当无基准转换时同一表面多次加工的工序尺寸与工序或工步的加工余量有关当基准不重合时工序尺寸应用工序尺寸链解算 确定各主要面的工序尺寸

圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关前面根据有关资料已经查出本零件各圆柱面的总加工余量毛坯余量应将总加工余量分为各工序加工余量然后由后往前计算工序尺寸中间工序尺寸的公差按加工方法的经济加工精度确定

根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》 表229 表234 1大头孔各工序尺寸及其公差铸造出来的大头孔为55 mm 工序名称 工序基 本余量 工序经济

精度 工序尺寸 最小极限尺寸 表面粗糙度

1375 16 半精镗 1

137 16 134 134 125

精镗

04

1375136

二次粗镗 2 扩孔 136 63 一次粗镗 2 132 132 2小头孔各工序尺寸及其公差

根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》 表229表230 工序

名称 工序基本余量 工序经济 精度 工序

尺寸 最小极限尺寸 表面 粗糙度

精镗

02

Φ7749 Φ7749 16

半精镗 02

Φ7729Φ7729 64

Φ68 二次粗镗 9 Φ68

125

Φ771 Φ771 125 一次粗镗 锻至Φ68 1铣连杆大小头平面 选用X52K机床

根据《机械制造工艺设计手册》表2481选取数据

铣刀直径D 100 mm 切削速度Vf 247 ms 切削宽度 ae 80 mm 铣刀齿数Z 6 切削深度ap 3 mm 则主轴转速n 1000vD 475 rmin 根据表3131 按机床选取n 500 min 则实际切削速度V Dn1000³60 267 ms 铣削工时为按表2510 L 3 mm L1 15 50 mm L2 3 mm 基本时间tj Lfm z 32003 500³018³6 038 min 按表2546 辅助时间ta 04³045 018 min 粗磨大小头平面 选用M7350磨床

根据《机械制造工艺设计手册》表24170选取数据 砂轮直径D 40 mm 磨削速度V 033 ms 切削深度ap 03 mm fr0 0033 mmr Z 8 则主轴转速n 1000vD 1588 rmin 根据表3148 按机床选取n 100 rmin 则实际磨削速度V Dn1000³60 020 ms 磨削工时为按表2511 基本时间tj zbknfr0z 03³1 100³0033³8 001 min 按表3140 辅助时间ta 021 min 铣大头两侧面

选用铣床X62W 根据《机械制造工艺设计手册》表2477 88 选取数据

铣刀直径D 50 mm 切削速度V 064 ms 铣刀齿数Z 3 切削深度ap 4 mm af 010 mmr 则主轴转速n 1000vD 611 rmin 根据表3174 按机床选取n 750 rmin 则实际切削速度V Dn1000³60 078 ms 铣削工时为按表2510 L 40 mm L1 15 85 mm L2 25 mm 基本时间tj Lfmz 408525 750³010³3 023 min 按表2546 辅助时间ta 04³045 018 min 粗镗大头孔 选用镗床T68 根据《机械制造工艺设计手册》表2466选取数据

铣刀直径D 135m 切削速度V 016 ms 进给量f 030 mmr 切削深度ap 30 mm 则主轴转速n 000vD 47 rmin 根据表3141 按机床选取n 800 rmin 则实际切削速度V Dn1000³60 272 ms 镗削工时为 按表253 L 38 mm L1 35 mm L2 5 mm 基本时间tj Lifn 38355 030³800 019 min 按表2567 辅助时间ta 050 min 铣开连杆体和盖 选用铣床X62W 根据《机械制造工艺设计手册》表2479 90 选取数据

铣刀直径D 63 mm 切削速度V 034 ms 切削宽度ae 3 mm 铣刀齿数Z 24 切削深度ap 2 mm af 0015 mmr d 40 mm 则主轴转速n 1000vD 103 rmin 根据表3174 按机床选取n 750 rmin 则实际切削速度V Dn1000³60 247 ms 铣削工时为 按表2510 L 17 mm L1形容词节点甲 飞机 3 节点乙 鱼片 形容词节点丙 飞机 3 节点乙 鱼片 形容词节点甲 飞机-1 节点丙 飞机 A C not_a_blind_slot 甲乙丙

图4 步骤 图5 盲步骤 图6 焊盘 图7 洞 图8 盲孔

一种原始的功能是通过合并形成的边界面孔的原根的功能突变的成员根本特点和成员的边界将面临着一个家庭的一个原始的特征[ 16 ] 原始功能中可能存在三个礼仪 一独立 二与另一原始功能形成一个复杂的功能或 iii 与其他复杂的功能形成一个高层次复杂的功能下一水平的塑料制品的特点是复杂的功能这是所形成的相互作用的两个原始的塑料产品功能

有四种类型的功能互动边界脸边界面临 bb 段的相互作用根面临边界面临经常预算的相互作用根面临根面居民的相互作用和边界面临根面巴西的相互作用在BB心跳的互动这两个功能有一个共同的边界脸在经常预算的互动边界面对的一

毕业设计连杆加工工艺 篇2

关键词：连杆,镗孔,设备

1 引言

连杆是发动机的八大核心部件之一。连杆承受活塞销传来的气体作用力以及连杆本身摆动和活塞组往复运动时的惯性力, 这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此, 连杆受到压缩、拉伸和弯曲等交变载荷的作用, 这要求连杆的质量尽可能小并具有足够的刚度和强度。如强度不足, 会发生连杆螺栓、大头盖及杆身断裂, 造成严重事故。如刚度不足, 会使连杆大头变形失圆, 导致连杆大头轴瓦因油膜破坏而烧损;还会使连杆杆身弯曲, 造成活塞与气缸偏磨、活塞环漏气和窜油等。因而其加工质量的好坏, 对发动机各方面性能有非常大的影响。对康明斯B系列连杆来说, 半精加工和精加工是其最关键的工序, 工艺及设备也较复杂, 其工序中有八项要求CPK值大于1.33, 因此本工序是整个连杆加工中最关键的和最重要的工序, 本工序控制不好将直接导致零件废品率上升, 同时也使零件的成本居高不下, 降低了市场的竞争力。本文主要针对我公司使用的BW多工位连杆加工设备的加工工艺及设备的特点进行介绍。

2 连杆的结构及特点

由于连杆要承受周期性往复惯性力, 就需要有足够的强度和刚度, 而强度和刚度与重量及外形尺寸是相矛盾的, 因此康明斯B系列连杆的设计在确保刚性的同时, 力求减轻重量, 并对连杆的加工工序进行有效控制。在考虑连杆小头受到的爆发压力及惯性力影响, 将小头侧面加工成斜面形, 杆身截面采用“I”字形, 大头采用台阶形平切口, 以减少螺栓受到的剪切力, 防止螺栓松动等。因而对其加工尺寸及形位公差要求更苛刻。连杆结构如图1。

3 BW多工位连杆加工设备的加工工艺及设备动作简介

BW多工位连杆加工设备是由德国BURKHARDT+WEBER GRUPPE公司制造的 (下面简称BW) , 是SLP连杆自动线中的OP60工序, 该设备采用五个工位, 可实现一次装夹完成上下料、半精镗、压衬套、精镗及自动检测5个工序, 减少了加工过程中连杆的重复定位, 提高了加工质量和效率。

(1) 上下料工位。采用手动上下料, 用液压销、液压钉和液压手臂夹紧限位, 确保装夹可靠;上料时限制小头内孔的液压销缩回, 连杆用五个液压定位钉进行初步定位, 关上防护门后, 液压定位销伸出, 将零件的上下位置限制住, 同时液压手臂伸出压紧连杆大头孔四周, 确保零件准确定位并牢靠。

(2) 对大头孔进行半精镗, 并对大头孔两端面倒角。其动作顺序如下:滑台向前快速前进→滑台工进 (压行程阀) 镗完内孔, 同时挡铁油缸带电, 伸出 (起缓冲滑台) →行程开关发迅→倒角油缸前进倒完前角→挡铁油缸失电→滑台快进 (行程约2mm即挡铁油缸行程) →倒角油缸快进到最前面 (伸刀) →挡铁油缸带电, 伸出推动滑台快退 (行程约2mm) →倒角油缸带电退回倒完后角 (外圆半径由大到小) →滑台快速退回, 挡铁油缸失电。如果加工中动作顺序出现差错, 将会出现严重的打刀现象。其中值得注意的是:滑台在整个加工过程中前进一侧始终带电, 直至滑台后退, 电磁阀才反向带电返回, 这个过程非常重要, 曾经因为该动作的一个换向阀的电磁铁接线不可靠, 出现频繁的打刀, 电气监控各阀的动作顺序没有一点问题, 从各方面查找没有发现异常, 用手捅阀机床动作正常, 经过反复检查, 发现控制滑台换向的电磁铁带电 (电磁铁上的指示灯亮) , 可是阀芯没有动作, 即该信号不可靠, 后更换了该电磁铁的接头, 故障消除。由于对整体过程的动作顺序清楚了, 再也没有出现加工过程中倒角刀频繁打刀现象。另外, 该挡铁油缸为单腔缸, 只能伸出, 返回靠滑台前进中的力量顶回, 行程约2mm。

(3) 压装衬套工位。通过滑道将衬套滑到气缸手爪上, 气缸将衬套送到位, 用液压压头将衬套压入连杆小头中。衬套位置由压头的定位套来保证其压入深度。

(4) 精镗连杆大、小头孔。保证连杆所有的关键尺寸的公差及CPK值。这是一个要求非常严格的工序, 其中镗大头孔利用了气液转换装置, 保证精镗刀准确地加工尺寸, 并自动缩回不留刀痕。小头孔采用比较常用的推杆机构控制精镗刀的伸张及回缩。

(5) 对零件的大、小头孔径进行检测, 并将检测结果反馈给精镗工位, 实现自动补偿, 保证加工尺寸长期稳定 (由于该设备使用时间较长, 该工位的功能失效, 已失去自动检测功能, 因而第四工位的自动补偿也暂且没有使用, 但其设计理念是非常先进的, 值得借鉴) 。

4 机床主要部件结构、功能及维护方法

4.1 半精镗镗刀结构

半精镗镗刀是由四把刀组成, 四把刀的安装位置分别成90°, 其中两个刀片安装于镗刀体上, 位置相差180°, 位于同一截面上, 作用是对大头孔半精镗, 另两个刀片安装于斜面滑动体上, 通过油缸推动滑动体在固定的斜面上前进、后退, 实现对大头孔的两端面进行倒角。其镗头结构如图2。

1.镗刀主体2.油缸推杆机构3.斜面滑块4.可调刀体

只要调整好各行程开关的位置及各管路的压力, 系统按上面介绍的顺序动作, 就不会出现异常的打刀现象, 并且倒角大小也很均匀。

4.2 精镗大小头主轴结构及精镗大小头的镗刀结构

精镗工位分别对连杆的大、小头孔进行精密镗孔, 公差要求大头孔径:±0.013mm;小头孔径:±0.007mm;大小头孔中心距:±0.025mm;两孔中心平行度0.15mm;大头孔对定位端面的垂直度0.07;大头孔的圆度0.013, 直线度0.013;小头孔表面粗糙度Ra0.6;大头孔表面粗糙度Ra0.4, 并且前面的八项都要求CPK值>1.33, 因而对设备的自身精度及加工过程控制非常关键。

大、小头主轴结构是采用高精度角接触球轴承和双列圆柱滚子轴承支承, 能使机床中主轴的刚性达到很高, 采用角接触轴承可以实现对轴承的预紧, 使主轴能承受更大的轴向和径向的负荷, 并且装配后主轴能达到很高的精度, 一般主轴的径向跳动精度都可控制在0.002mm以内。BW精镗工位大、小头的主轴具体结构见图3。

如图4, 小头镗刀采用推杆式镗刀机构, 通过调整油缸行程控制刀尖的伸缩量, 控制小头孔径尺寸。精镗小头孔的镗刀由两把刀组成, 两刀安装位置成90°, 相距约40mm, 第一把刀在镗刀本体4上, 初镗内孔, 第二把刀在可调刀体3上, 自动伸张精镗小头孔, 精镗后第二把刀自动缩回, 使精镗后不留下退刀痕。

1.小头镗刀油缸拉杆机构2.小头孔镗头3.大头孔镗头4.大头镗刀自动伸缩机构5.小头气液转化装置

1.油缸活塞推杆2.楔形导柱3.可调刀体4.镗刀本体

大头镗刀采用SAMSOMATIC刀具径向尺寸补偿机构 (ATC) , 该装置是将气压转化为液压, 以油压作为动力使补偿头部位发生弹性变形来实现自动伸缩和补偿, 该机构由驱动刀座位移的补偿头和控制压力的控制器组成, 控制器上装有控制压力功能的气动伺服阀门, 其基本结构见大头主轴结构, 具体控制过程如图5。

1.可换刀体2.镗刀壳体3.弹性变形体4.动力组件

其补偿头的结构原理如图6。

这种结构的突出特点是具有装有动力组件并可发生弹性变形的补偿头, 该补偿头是一种刚性整体结构, 在其内部装有由液压活塞和气缸组成的动力组件系统, 而由气液压变换器产生的液压则被传递过来, 并被转变为使动力组件发生强制性扩张的力, 同时在补偿头的外壳装有一个带有平行平板型弹性部的S状切槽, 是一个整体结构, 但通过油压产生的张力, 通过平行弹簧的作用, 使其作用于补偿头外壳的受压部件上, 使补偿头发生强制性补偿位移。其补偿头的位移量与液压系统的压力成正比, 如要控制位移量或补偿量, 只需对其施加的压力进行控制即可。由于采用可压缩气体作为介质的气动伺服机构, 使刚性体发生弹性变形的动力在气液压变换器处转换为巨大的压力, 并且动力源的压力具有可控性, 使本系统具备微米级的控制精度。这种系统在解除液压后瞬间即可使刀体恢复到原来的位置, 实现自动退刀, 确保刀具退刀时不留下退刀痕, 达到较高的表面加工质量, 当再次施加液压时, 立即可回归到弹性变形的状态, 进行精密镗削加工, 并可对刀具的磨损进行补偿调节。由于该结构本身不存在机械间隙, 驱动补偿作用的压力传递在毛细管内进行, 不存在结合部位的磨损, 并可获得稳定的作用力输出, 因而可实现长期的高精度及稳定性。此外, 该机构还可通过接收检测装置的补偿信号来进行自动补偿, 系统将输入的补偿量指令通过控制器内的逻辑处理转变为输出电流从而来控制气压, 实现自动补偿功能。

该机构的维护方法是:一般在气压0.4MPa时, 将表打在刀尖处, 指针能快速移动到全行程, 如果指针在一定范围内摆动或不稳定, 则说明油腔中有气体, 需要进行排气。排气时拧松螺钉, 重复进刀动作即可;如发现有退刀痕时, 需要给油室加油, 将重约30g、清洁的液压油放入加油器中, 再将加油器插入充油单向阀中给系统供油, 慢慢将油加入到油室中直到加满为止;检查有无油泄漏, 可在0.4MPa下, 让补偿装置进刀, 并保持该状态约15min。指针如有任何下降动作, 表明系统存在泄漏点, 需及时对该系统检查并更换相应的密封等。

4.3 液压回转工作台工作原理

该回转工作台是采用液压缸推动齿条, 齿条再带动齿轮旋转来实现的。当转台抬起油缸落下时, 齿条油缸向右移动, 带动转台顺时针旋转。当转台旋转到位后, 转台抬起油缸上升, 齿条油缸向左移动, 为下一循环作准备, 同时转台锁紧插销油缸上升将转台锁往, 使转台准确定位于每一个工位, 确保加工质量的可靠性。

转台转不到位的故障维护方法:先将转台抬起, 让齿轮轴与齿条油缸脱开, 松螺母, 让齿条油缸前进到位, 然后再将齿轮轴啮合, 拧紧螺母, 转台落下即可使转台到位, 即可进行自动循环。

总之, 只有对其整个结构进行深入的分析, 了解其结构与原理, 掌握机床工作的每一个动作顺序, 相信没有什么解决不了的故障。

5 结语

经过对该设备的深入分析及日常维护, 发现该设备有许多值得我们工程人员学习和借鉴的地方, 其中很多结构都是比较精典的。同时也为今后对设备进行有针对性的维护和保养, 并及时排除设备故障提供有益的帮助。

参考文献

毕业设计连杆加工工艺 篇3

关键词：连杆零件；机械加工工艺规程；专用夹具及其设计

1.引言

近年来，我国机械制造业随着科学技术的不断进步，得到了飞快的发展，也取得了较好的成效。机械制造是制造具有操作功能的零件和产品，其产品和零件在生活生产中可以直接被人们所使用，在社会中占据着举足轻重的地位，为国家的生活生产活动作出了巨大的贡献。连杆零件经常运用于我们的生活中，是活塞式压缩机、发动机重要的零件之一，其力学性能较好，使得机器在运行过程中，有足够的强度和刚度，能保证机器运行的效率。本文就连杆零件的机械加工工艺的规程和专用夹具的设计进行讨论分析。

2.连杆零件的机械加工工艺规程

2.1机械加工工艺规程设计

一般来讲，连杆零件的机械加工工艺规程包括：分析零件工艺性、选择毛坯的制造方法、选择基面的水位和高程的起始面、制定相关的工艺制造路线、确定各工艺的制造设备、刀具和夹具等、确定工序的切削用量，最后完整的填写工艺文件。这些步骤和环节紧紧相扣，缺一不可，为工艺生产奠定了坚实的基础。

2.2连杆的工艺性分析及生产类型的确定

连杆是机构中两端分别与主动和从动构件衔接，达到传递运动和力的目的，连杆工作的条件要求连杆具有较高的力学性能。这就对连杆机械加工工艺有了严格的要求。在连杆机械工艺性方面，应从其焊接性能、成型性能、铸造性能、热处理性等方面考虑，以保证连杆的强度、硬度、刚度和韧度，同时，还应该注意反映连杆进度的参数，如连杆大小头孔中心距尺寸进度、连杆大小头孔平行度等。由于连杆使用的比较广泛，生产类型一般为大批生产，因此在生产中，可以根据生产类型和生产条件，采用先进的制造方法，对此进行机械制造。

2.3拟定连杆工艺路线

连杆的工艺路线是描述机械制造中的操作顺利的技术。一般来说，连杆的机械制造的一项集很多工序为一体的制造工艺，为了完成连杆制造，需要进行一串的连续动作。制定出科学完善的工艺路线，对机械制造的有序进行有着重要的意义。对于连杆工艺路线，可拟定设计为：铸造—时效处理—铣上下2端面—铣下面侧面—钻孔—镗孔—钻孔—沟槽—铣宽槽—质检—入库。制造工艺却不是一层不变的，企业可根据自身的实际特点，对其中的环节进行增加、减少、交换和改变等。

2.4加工余量、工序尺寸和公差的确定

连杆机械制造工序的加工余量应该选择最小的加工余量，其目的是为了缩短加工时间，降低制造成本。加工余量必须保证能达到规定标准的精度和表面粗糙度。当然，加工连杆零件的尺寸越大，加工余量就越大，切削力、内应力引起的形变也会随之增大。因此，在选择加工余量和工序尺寸时，可以引入工序尺寸公差来进行经济加工精度范围的判断，以保证选择最佳的连杆零件的加工余量和工序尺寸。

2.5切削用量、时间定额的计算

切削用量是连杆零件机械制造过程中所采用的切削速度、切削深度和进给量等参数。可利用公式：vf=f.n=ɑf·z·n（n为工件或刀具的转速（转/分）或每分钟行程数（双行程/分）；z为多齿刀具的齿数），对其参数进行计算。针对时间定额的计算，可以根据粗铣槽底面和两侧面、半精铣槽底面和两侧面的时间计算公式：tj=（1+1a+1b）/fmz计算出基本时间。当然，每道工序时间还包括布置时间、休息与生理需要时间等，由于连杆零件机械生产类型为大量生产，其时间可以忽略不计。

3.连杆零件机械制造工序专用夹具的设计

3.1定位方案及定位误差分析

定位基准的选择应该尽量符合基准重合原则，但是对于工件槽深的要求来说，选择所加工槽相对的另一端面为定位基准，不重合的误差为ΔB，ΔB为两端面间的尺寸公差0.1mm，加工的槽深公差为0.4mm。槽角度位置为45±30’，工序要求的是大孔中心为基准，与两孔连线为45±30’。这样的定位方案，完全符合基准重合，使其定位精度比较高。

3.2夹紧机构

设计加紧机构时，应该充分考虑动作迅速可靠，加紧点接近被加工部位，提高生产效率，保证加工质量。因此，可以采用两个手动螺旋压板，夹紧点选择在大孔端面，同时把防转销设置在压板外侧，使其使用方便，进一步满足加工需求。

3.3对刀及夹具的安装方案的确定

在夹具设计安装方案时，可以拟定夹具机构方案或者绘制夹具草图，这对于设计定位装置，确定工具安装位置有很大的作用。由于槽的加工要保证刀具方向的位置，为了快速准确的对刀，必须使用直角对刀块。夹具在安装时，采用一对定位键定向，用螺母加紧两端耳座的T形螺栓，以保证对刀块的方向和工作台纵向方向一致，进一步提高槽深进度，使得加工质量得到保证。

3.4夹具体

夹具是机械制造过程中用来固定加工对象，让其能占有正确的位置，以接受施工或者检测。夹具体一般夹具上较为复杂的元件，不仅要考虑安置在夹具中所需要的各种元件，还要考虑工件的装卸和机床的固定较为方便。因此在设计夹具体的时候，应该满足一些基本要求：1）重量较轻，便于操作；2）有良好的强度、刚度等力学性能；3）应吊装方便，安全使用；4）结构和尺寸都较为稳定，有一定的精度；5）排屑方面，保证机器性能。

3.5方案综合评价和总结

在连杆零件专用夹具设计方案进行综合评价，该夹具结构比较简单，操作方面，不仅可以提高加工效率，还可以保证加工质量。采用手动加紧装置，直角对刀块可以使夹具在连杆零件加工前很好的对刀；同时，两对定位键可以使整个夹具在机床工作台有正确的安装位置，装卸比较方便，保证了加工精度，提高生产效率，扩大机床使用范围，减少成本投入，进一步提高了加工质量，达到了加工的目的。

4.总结

总而言之，连杆零件设计加工，包括了加工工艺规程和夹具设计。因为连杆工作条件要求比较高，在连杆的设计时，应该选择合适的机械定位基准，分析连杆的工艺性，拟定工艺制造路线，较准确的确定加工余量和切削用量；对夹具进行专业的设计，严格的考虑夹具定位的误差，进一步提高加工精度，减少成本，降低劳动力，确保连杆零件制造的质量。（作者单位：重庆市凯喆机械配件厂）

参考文献：

[1]贾会会.数控加工工艺规程与夹具设计的问题研究[J].机电产品开发与创新，2012，05：175-177.

[2]徐晋之.“钻床夹具设计”零件的机械加工工艺过程及工艺装备[J].科技传播，2013，03：169+120.

[3]许自英.车床专用夹具设计的分析与加工[J].硅谷，2012，12：130-131.

柴油机曲轴的加工工艺毕业设计 篇4

曲轴是发动机上的一个重要的旋转机件，装上连杆后，可承接活塞的上下(往复)运动变成循环运动。曲轴主要有两个重要加工部位：主轴颈和连杆颈。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。发动机工作过程就是：活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。而曲轴加工的好坏将直接影响着发动机整体性能的表现。曲轴的材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈。本次采用球墨铸铁QT600-2.设计的主要就是这两方面的在数控机床的加工。集合多种的曲轴加工后，深入分析了曲轴的加工工艺。

关键词：曲轴

主轴劲

连杆劲

数控加工。

一

曲轴的根底信息

1.1曲轴的作用

曲轴是汽车发动机中的重要零件，它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构，同时，驱动配气机构和其它辅助装置。

曲轴在工作时，受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。

1.2曲轴的结构及其特点

图1-1

曲轴的结构图

曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机)；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。

主轴颈是曲轴的支承局部，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。

连杆轴颈是曲轴与连杆的连接局部，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。

曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接局部，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有(或紧固有)平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一局部往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。

曲轴前端装有齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成挡油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。

1.3曲轴的主要技术要求分析

〔1〕.主轴颈、连杆轴颈本身的精度，即尺寸公关等级IT6，外表粗糙度Ra值为1.25～0.63μm。轴颈长度公差等级为IT9～IT10。轴颈的形状公差，如圆度、圆柱度控制在尺寸公差之半。

〔2〕.位置精度，包括主轴颈与连杆轴颈的平行度：一般为100mm之内不大于0.02mm；曲轴各主轴颈的同轴度：小型高速曲轴为0.025mm，中大型低速曲轴为0.03～0.08mm。

〔3〕.各连杆轴颈的位置度不大于±20′。

1.4曲轴的材料和毛坯确实定

曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力，容易门生扭振、折断及轴颈磨损，因此要求用材应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性。常用材料有：一般曲轴为35、40、45钢或球墨铸铁QT600-2；对于高速、重载曲轴，可采用40Cr、42Mn2V等材料。

1.5曲轴的机械加工工艺过程

曲轴的尺寸精度、加工外表形状精度以及位置精度的要求都很高，但刚性比拟差，容易产生变形，这就给曲轴的机械加工带来了很多困难，必须予以充分的重视。

曲轴需要加工的外表有：主轴颈、连杆轴颈、键槽、外圆。由于使用了工艺搭子，铣键槽安排在切除工艺搭子后，磨削外圆安排在保存工艺搭子前。

根据曲轴的结构特点及机械加工的要求，加工顺序大致可归纳为：铣两端面；车工艺搭子和钻中心孔；粗、精车三连杆轴颈；粗、精车各处外圆；精磨连杆轴颈、主轴颈和外圆；切除工艺搭子、车端面、铣键槽等。

1.6曲轴机械加工工艺根本路线

（1）

根底锻造

（2）

热处理

（3）

铣两端面

（4）

车两端工艺搭子外圆

（5）

钻主轴颈中心孔

（6）

钻连杆轴颈中心孔

（7）

检验

（8）

粗车连杆轴颈

（9）

精车连杆轴颈

（10）

车工艺搭子两端面

（11）

粗车各处外圆

（12）

精车各处外圆

（13）

检验

（14）

磨削连杆轴颈外圆

（15）

磨削主轴颈

（16）

磨削外圆

（17）

磨削φ20

0

-00.021mm外圆

（18）

检验

（19）

车掉两端工艺搭子

（20）

车两端面

（21）

铣键槽

（22）

倒角

（23）

去毛刺

（24）

最后检验

二

曲轴的机械加工工艺过程分析

2.1曲轴的机械加工工艺特点

三拐曲轴除了具有轴的一般加工规律外，也有它的工艺特点，主要包括形状复杂，刚性差及技术要求高，针对这些特点应采取相应的措施

2.2曲轴的机械加工工艺特点分析

〔1〕该零件是多拐小型曲轴，生产批量不大，应选用中心孔定位，它是辅助基准，装夹方便，节省找正时间，又能保证三处连杆轴颈的位置精度。但轴两端的轴颈比例不再统一圆周上，故不能直接在轴端面上钻三对中心孔。于是，在曲轴毛坯制造时，预先铸造两端的工艺搭子，这样就可以在工艺搭子上钻出四对中心孔，到达用中心孔定位的目的。

〔2〕在工艺搭子端面上钻四对中心孔，先以两主轴颈为粗基准，钻好主轴颈的一对中心孔；然后以这一对中心孔定位，以连杆轴颈为粗基准划线，再将曲轴放到回转工作台上，加工φ32mm、圆周120°均布的三个连杆轴颈的中心孔，这样就保证了它们之间的位置精度。

〔3〕该零件刚性较差，应按先粗后精的原那么安排加工顺序，逐步提高加工精度。对于主轴颈与连杆轴颈的加工顺序是，先加工三个连杆轴颈，然后再加工主轴颈及其他各处的外圆，这样安排可以防止一开始就降低工件刚度，减少受力变形，有利于提高曲轴加工精度。

〔4〕由于使用了工艺搭子，铣键槽工序安排在切除中心孔后进行，故磨外圆工序必须提前在还保存工艺搭子中心孔时进行，同时要注意防止已磨好的外表被碰伤。

2.3曲轴主要加工工序分析

〔1〕铣曲轴两端面,钻中心孔

本工序在钻铣车组合车床上完成，主要保证曲轴总长及中心孔的质量，假设端面不平那么中心钻上的两切削刃的受力不均，钻头可能引偏而折断，因此采用先面后孔的原那么。中心孔除影响曲轴质量分布外，它还是曲轴加工的重要基准贯穿整个曲轴加工始终。因而直接影响曲轴加工精度。打中心孔在本次工艺设计中因考虑设备因素，采用找出曲轴的几何中心代替质量中心。打中心孔以毛坯的外外表作为基准，因而毛坯外外表质量好坏直接影响孔的位置误差。

〔2〕曲轴主轴颈的车削

由于曲轴年产量不大，主轴颈加工采用车削，在刚度较强的普通车床上进行。曲轴安装在前、后顶尖上线一端用大盘夹住而另一端用顶尖顶住，用硬质合金车几道工序上完成主轴颈的车削。由于加工余大且不均匀，旋转不平衡，加工时产生冲击，因此工件要夹牢固。车床、刀具、夹具要有足够的刚性。主轴颈车削顺序是先精车一端主轴颈及轴肩，然后以车好的主轴颈定位。另一侧用顶尖以中心孔定位。车另一端主轴颈、肩及各个轴颈，半精度及精车都按此顺序进行，逐渐提高主轴颈及其他轴颈的加工精度。

〔3〕曲轴连杆轴颈的车削

主轴颈及其它外圆车好后，以主轴颈作为加工连杆轴颈的基准，采用专用的车夹具、车削连杆轴颈，车削同样在普通车床上进行。车削连杆轴颈需要解决的是角度定位〔两连杆轴颈轴线需要控制在180度+30度或180度—30度〕以及曲轴旋转的不平衡问题。这些都由专用夹具来保证，夹具体为一对用以定位的V型块组成，装在接盘上。接盘与车床过渡接盘靠中间的定位销定位并连接，接盘在过渡接盘上靠棱形定位销可转180度，依次车削两个连杆轴颈。V型块中心与车床主轴线距离一个曲轴半径。车削过程中，一端与曲轴主轴颈定位并夹紧，另一端靠偏中心座夹紧，中心座上钻有中心孔，中心孔偏心距同样为一个曲轴半径。用顶尖顶紧中心孔，这样就能保证连杆轴颈轴线与车床主轴线一致。安装夹具体的接盘上有平衡块，消除曲轴旋转时不平衡力矩的生。曲轴加工时由于受到离心力和两顶尖的轴向压紧偏心力的作用，容易发生弯曲变形，为了加强工件刚度，用撑杆来撑住另一个曲拐的开移。车削连杆轴颈时为了使切削力不致于太大，每次车削余量控制在1~1.5mm内，同时车床旋转不能太高，刀具采用高速钢。

〔4〕键槽加工

这个键槽主要用于飞轮，加工此键槽应安排在主轴颈精车工序之后，这样能保证定位精度及控制键槽的深度以及对称度。键槽加工是以两主轴颈定位，同样用专用夹具在普通铣床上进行。

〔5〕轴颈的磨削

由于主轴颈及连杆轴颈精度较高，尺寸精度为IT6级，外表粗糙度1.6~0.8μm，并且具有较高的形状精度及位置精度。因此主轴颈与连杆轴颈精车后要进行磨削，以提高精度外表粗糙度。

在工艺设计中，首先磨主轴颈然后磨连杆轴颈。中间主轴颈磨好后才能磨其余轴颈，磨主轴颈和连杆轴颈的安装方法根本上与车轴颈相同，磨主轴颈是以中心孔定位，在外圆磨床上进行，磨连杆轴颈那么以经过精磨的两端主轴颈定位，以保证与主轴颈的轴线距离及平行度要求，磨连杆轴颈是在曲轴磨床上进行的。

由于轴颈宽度不大，采用横向进给磨削法，生产率较高，磨轮的外形需仔细地修整，因为直接影响轴颈与圆角的形状，磨削余量根据车削后的精度而定，粗磨余量值每边0.2~0.3mm，精磨余量控制在0.1~0.15

mm内。

在横向进给磨削中，磨轮对工件的压力很大，为防止曲轴弯曲，采用可以调节的中心架，否那么就不能去掉上道工序留下的弯曲度，最好待这个轴颈的摆差减小才开始使用中心架。

磨削主轴颈时应把两顶尖孔倒角处抹干净，去砂粒及油泥，确保加工基准——中心孔的精度，磨削工序之前必须修研中心孔。

三

机械加工余量、工序尺寸及公差确实定

3.1曲轴主要加工外表的工序安排

曲轴的主要加工外表为主轴颈、连杆轴颈、各外圆；次要加工外表为两端面、键槽。此外，还有还有检验、清洗、去毛刺等工序。

连杆各主要外表的工序安排如下：

〔1〕、主轴颈：粗车、精车、磨削；

〔2〕、连杆轴颈：粗车、精车、磨削；

3.2确定工时定额

粗车七个连杆轴颈至φ。

〔1〕

被吃刀量：取=1mm，〔2〕

进给量f：取。

〔3〕

机床主轴转速:

取n=600r/min

〔4〕

切削速度：

〔5〕

计算切削工时：被切削层长度=3×22=66mm，因为粗车走刀两次，故tm=0.44min

精车三个连杆轴颈至φ24.50-0.033。

〔1〕

被吃刀量：取=0.65mm，〔2〕

进给量f：取f=0.3mm/r

〔3〕

机床主轴转速:

取n=800r/min

〔4〕

切削速度：

〔5〕

计算切削工时：被切削层长度=3×22=66mm，因为粗车走刀两次，故tm=0.55min

四

附录设备刀具

工序号

工序名称

设备名称型号

夹具、刀检具及辅具

005

铣端面

双面铣床

010

划线

可调V型架

015

打中心孔

中心孔钻床

可调中心架

020

粗车法兰外圆

C630

025

粗车主四

C630

030

粗磨主四

MQ8260

P900x38x305A46#P5V

035

车主颈及大小头

S1-206

卡瓦、成型车刀

040

粗磨主颈及小头

MQ8260

砂轮

045

精车大头

CA6140

050

车小头平端面

C3180

锥柄钻花

055

钻大头孔

C3180

锥柄麻花钻

060

铣定位面

065

车外端连颈

S1-217

卡瓦、成型车刀

070

车第二区连颈

S1-217

卡瓦、成型车刀

075

车中心区连颈

S1-217

卡瓦、成型车刀

080

粗磨连颈

MQ8260

三等分夹具、砂轮

085

半精磨小头

MQ8260

090

钻直油孔

Z35A

钻直油孔钻模

095

钻斜油孔

油孔钻床

钻斜油孔钻模

精磨主颈

MQ8260

砂轮、修整器、中心架、千分尺、卡板

精磨法兰

MQ8260

砂轮、修整器、中心架、千分尺、卡板

精磨连颈

MQ8260

砂轮、修整器、中心架、三等分夹具、中心高检具

115

探伤及退磁

JDC-900

120

氮化前抛光

砂纸150#

125

检验

130

校直

Y41-63

V型块

135

氮化

140

修中心孔、倒角

CA6140

145

精磨小头

MQ8260

表架、主一长度检具

150

精车轴承孔

CA6140

内径量缸表、校对规

155

钻法兰孔

Z35A

钻模、钻花、丝攻

160

铣键槽

X62W

铣键槽夹具

165

去毛刺

电开工具

170

油孔口抛光

橡胶锥及砂纸180#

175

动平衡及去重

动平衡机、Z35A

钻花

180

氮化后抛光

砂纸180#

185

检验

190

清洗、上蜡、包装

清洗机

柴油、清洗液、蜡

五

工序分析

〔1〕铣端面工序有两个作用：保证曲轴的总长；保证中心孔的质量。假设端面不平，那么中心钻上两个切削刃的受力不均，钻头引偏而折断。这也是“先面后孔〞原那么的具体应用。

〔2〕中心孔的重要性：中心孔除影响曲轴的质量分布外，它的重要性还在于它是曲轴加工的重要精基准，直接影响曲轴的加工精度，因此中心孔必须满足其质量要求。但工件经过粗加工后，中心孔的精度往往不可防止地受到影响，所以在精加工之前，必须对中心孔进行修研，确保符合其技术要求。可用油石或橡胶砂轮修研。

〔3〕打中心孔是采用找出曲轴的几何中心来代替质量中心，是以毛坯的外表作为基准。毛坯外表光洁圆整，那么打出的中心孔位置误差就小。

〔4〕按照S1-206车床的工装结构，必须先粗车和粗磨主颈四。主颈四是加工长度尺寸的一个基准，其两侧扇板的厚度应分均匀，否那么极易使整根曲轴的轴向尺寸发生偏移，即单边，致使曲轴各扇板厚度不一而致废。

〔5〕因曲轴刚度差，故车主轴颈的工序，采用前后刀架同时横向进给的S1-206一次加工成型的机床，必须注意刀排分布应合理，车刀应常换常磨，进刀量应适中。

〔6〕车小头孔、平端面工序不容无视。因为小头是与起动爪相连的部位，在用人力起动发动机时,小头传递大力矩,所以首先要保证小头的有效深度，其次小头孔倒角应圆整光滑,角度正确,以保证精磨小头时外圆跳动合格,否那么就应重新精修小头孔倒角。

〔7〕钻大头孔工序。孔太深会影响第七主轴颈及法兰的强度,太浅会影响内装黄油的空间和装轴承的轴向位置。

〔8〕铣定位面。为了使车连颈时角度分布均匀，按照铸造毛坯六缸曲轴的角度均布原理去掉铸造余量,故必须铣好定位面。不管定位面向那边有所偏移,都会严重改变铸件曲轴工序余量的均匀分布,严重偏移的致使连颈加工缺乏而致废。

〔9〕车连颈S1-217是成型车床，刀排分布合理、车刀的成型正确、进刀量适中、定位面紧靠都直接影响到产品能否到达工艺技术要求。故中心距、长度、宽度尺寸和圆弧、外圆尺寸等的调整必须在车床进入稳定加工状态后才可进行，防止工艺系统热变形影响太大。

〔10〕粗磨连颈是一道重要工序。粗磨连颈要进行曲轴120°的三等分,保证中心高尺寸。磨床首尾两端偏心夹具的移动会引起主连轴颈中心高的变化，应仔细调整至适宜之处反锁固定。此外假设中心架调整不恰当会引起曲轴变形而致中心高超差，而砂轮进刀太快那么会引起角度偏移,甚至曲轴断裂。

致谢

我本次的毕业设计，得到邹竹青老师的亲切关心和精心指导，使得本设计得以顺利完成，其中无不饱含着老师的汗水和心血。首先要感谢的是我的指导老师邹竹青老师，在整个过程中他给了我很大的帮助。在完成初稿后，老师认真查看了我的设计内容和格式，指出了我存在的很多问题，让后我回去在查看资料，在反复的修改中我学到了不少知识，同时在请教别人的过程中我也增加了和同学老师之间的感情，使我们的友谊更进一步加深了，在此十分感谢邹老师的细心指导，才能让我顺利完成毕业设计。同时感谢所有任课老师三年来对我的培养。如果没有你们的精心培育我不可能有今天的没好时光，是你们在我有困难的时候帮我们解决困难，就包括这次的毕业设计有许多老师都给与了我们很大的帮助，不管是从材料的来源还是格式的指导都非常认真细心地给我们指引。同时也要感谢我的同学和朋友们，在设计过程中也得到了许多朋友的关心，不管是学哥学姐，都给予我们帮助，我将永远记得你们伴我走过的每一个有欢笑有泪水的日子，是你们的关心和帮助，让我感受到了家的温暖。

数控加工工艺设计及步骤分析论文 篇5

在数控技工的过程中，要十分注重数控加工工序的集中性，最大限度地将机床加工的全部工序或大部分工序在一次加工过程中完成，以减少工件夹装次数和机床的使用数量，减少机床加工过程中的工序误差，提高数控加工生产率。并且，在数控加工中，应在一次安装之后再处理孔系加工，并采用连续换刀的方式来完成全部的孔系加工，消除加工过程中重复定位的现象。

3.2先粗后精原则

在数控加工过程中应根据零件的刚度、精度等因素来对加工工序进行划分，先进行较为粗略的加工工序，再进行较为细致的加工工序，将粗略的加工工序和细致的加工工序分开。并且，数控加工人员应再处理完全部粗略加工工序之后再对细致加工工序进行精加工。另外，数控加工应该按照由表及里的顺序进行，先进行表面的数控加工，再进行内部结构的数控加工。

3.3由远及近原则

根据加工刀点和加工部位之间的距离来计算，在加工过程中一般先加工离刀点较近的距离，以减少刀具的空间移动。并且，在车削的过程中要遵循先近后远的原则，保持半成品和坯件的刚性，进而优化其切削条件。另外，在对于镗孔和铣平面的零件加工，需要先对铣平面进行加工，再对镗孔进行加工，以避免铣平面加工过程中较大的切削力度对零件的损害，进而保证零件的功能性。

3.4最少用刀原则

在数控加工过程中为了减少数控加工的时间和数控加工的换刀次数，需要遵循最少用刀的原则，按照所用的刀具来确定加工的步骤和加工顺序。并且，数控加工技术人员需要集中同一刀具的工序进行加工，使用同一刀具来完成加工零件的编面切削部门，减少换刀时间，避免同一把刀具的多次使用。另外，在装夹过程中，数控加工人员应再加工完一种刀具工序之后，再换其他刀具进行加工。

3.5附件最少调用原则

在保证数控加工质量的基础上，数控加工人员应坚持附件最少调用原则，将涉及同一附件的程序一次性完成，并且在每次使用附件的过程中最大限度地对加工零件进行切削，减少同一附件的多次安装和调用。

3.6走刀最少原则

在保证数控加工质量的基础上，数控加工人员应坚持走刀最少原则，以节省数控加工的时间，减少数控加工过程中的资源消耗和刀具磨损。而数控加工过程中走刀路径需要根据零件的`轮廓确定，选择最合理的换刀点和起刀点，合理安排走刀路线的空间衔接，最大限度地缩短走刀行程。

3.7程序段最少原则

在数控加工工艺设计的过程中，大多数设计人员都希望运用最少的程序段来实现对数控加工零件的控制，简化数控加工程序，在保证数控加工误差的同时，保证数控编程效率，减少数控加工程序输入的时间和数控加工计算机设备的内存量。

毕业设计连杆加工工艺 篇6

摘要：本文主要介绍的就是特型柱销加工工艺和夹具设计分析。首先对零件特征以及相关尺寸进行分析，之后分析特型柱销加工中的难点，其直径为20mm半圆柱面和半径R10mm半圆柱面所结合的圆柱面做出分析，从而制定出可行的技术方案，对其进行简单的设计分析，在车床上加工完成，不仅保证加工质量，同时还能进一步提高加工效率。

关键词：加工工艺;设计;分析;

某设备机械行走的部分中，存在2个特型柱销，如下图1所示。该零件在一定程度上是批量进行生产的，且对加工质量有着严格的要求，同时还要对生产过程中的效率进行保证，所以要加强分析以及探究加工工艺，只有这样才能设计出相对较为简单可靠的专业夹具，在一定程度上利于该零件的加工。

1浅析特型柱销尺寸和存在特征

如图1所示，针对特型柱销来说，主要是直径在φ20mm半圆柱面和半径R10mm半圆柱面进行结合，从而形成圆柱面，在这之中，R10mm圆柱面轴线和直径φ20mm圆柱面轴线为一个角度，其中过渡段中的直径属于0-0.11014mm，重点尺寸可以进一步的表示为0-0.07016.9mm以及0.100065+mm，其加工过程中的等级相对来说不是很高，与此同时对于粗糙度而言，通常情况下主要是为Ra6.3m，在对该零件进行加工的过程中其难点主要为R10mm圆柱面[1-5]。

2有效拟定加工工艺方案

主要对该零件加工中的关键部位进行结合，并且对其R10mm圆柱面特点进行结合，从而制定出以下加工方案。加工R10mm圆柱面，主要以外螺纹为定位基准，在一定程度上通过车床三爪卡盘定位及夹紧[6-9]。尾座顶尖支撑R10mm圆柱面轴心，(R10mm圆柱面轴心和φ20mm圆柱面轴心在零件B段断面上的偏差比较小，可以共用)，完成一次加工后，需要控制好尺寸0-0.07016.9mm和长度0.100065+mm。如图2所示。

3针对于专用的夹具设计分析

3.1零件定位基准选择分析下面对倾角δ进行计算，首先需要正确的计算出16.9mm的尺寸处两轴线偏心距离主要Y，并且根据相关尺寸的分析，进一步得出Y=(3.1±0.2)mm。之后经过Y值计算出倾斜角δ的角度。δmax=arctan3.3/65=29°δmin=arctan3.1/65=2.5°取δ=2.7°±12′，该角度在一定程度上为加工零件中的`倾斜角。然而螺纹端面的两个轴线距离X=(65+50)×tan2.7°=5.7mm，取Y值精度，X=(5.7±0.5)mm，如下图3所表示：3.2专用夹具设计分析针对φ20mm的圆柱端面上R10mm的圆柱面轴线中心位置和车床尾座弹性顶尖做好接触工作，进而对零件两个自由度进行相应的限制，在对两点定位实现的同时也能够在一定程度上实现五点定位。针对夹具上的螺纹孔轴线而言，它与回转中心质检的倾角为2.7°，公差取零件公差的1/4，也就是.7°±3′，然而在两个轴中，其最大偏心距为5.7mm，公差取零件公差的1/4，即为(5.7±0.05)mm。应用过程中，把斜垫铁固定在钻床的工作台上，与此同时也要保证圆形夹具固定在斜垫铁上，最后在一定程度上保证钻头对准夹具体的中心，开始钻螺纹底孔，对螺纹进行相应的加工[10-13]，如下图5所表示。

4总结

毕业设计连杆加工工艺 篇7

关键词：液压支架,连杆,机器人,焊接

0 引言

液压支架在煤矿井下支撑和控制工作面采区顶板的同时, 还能利用自身推移千斤顶向前自移并实现按固定步距向前推动可弯曲刮板输送机, 再加上采煤机进行采煤时是在刮板输送机上移动, 它们三者的配套使用就是目前我国所使用的综合机械化采煤工艺。所以液压支架在工作面上与刮板输送机、采煤机配套的适应性和可靠性是决定工作面能否安全、高效生产的关键因素。

我国自20世纪70年代初期大规模引进欧洲发达国家的综采设备, 在经过国内众多煤矿机械厂家多年的学习、利用并结合我国煤矿对实际使用中对设备的要求, 已形成了比较完善的设计、制造和科研体系。综采技术的推广很好地满足了我国经济飞速发展对能源的庞大需求, 目前全国综采工作面数量众多, 这就要求液压支架的发展能适应不同的采区条件, 使得液压支架的使用性能、技术参数、稳定性和可靠性得到了明显提高, 支架的类型也应不断丰富。而连杆作为液压支架四连杆机构的关键部件, 其焊接质量的好坏决定了液压支架的使用质量。

1 项目背景

大同煤矿集团机电装备中央机厂 (以下简称我厂) 于2014年7月承揽制造大同煤矿集团塔山矿综采工作面ZF15000/27.5/42型放顶煤液压支架127架。由于矿方要货时间紧, 所以必须对液压支架的结构件生产工艺进行优化设计, 故决定使用焊接机器人对作为ZF15000/27.5/42型放顶煤液压支架四连杆主要机构的前连杆、后连杆进行焊接, 机器人焊接不仅可以提高劳动效率, 降低施工成本, 而且能更好地保证焊接质量。本文主要对ZF15000/27.5/42型放顶煤液压支架的前连杆、后连杆焊接所用焊接机器人的专用卡具及机器人手臂抬高装置的设计, 进而达到机器人加工能力改造的目的。

2 专用卡具的设计

我厂于2008年购买的此台焊接机器人, 主要用于对刮板输送机的左右导轨座与槽身进行焊接。现在利用原机器人工作台, 设计专用卡具对连杆进行焊接, 卡具如图1所示。

原机器人工作台是在动力侧固定两个伸出的平面, 把工件放上去焊接即可, 而连杆的焊接工艺必须是要求连杆在焊接时进行回转运动, 机器人的焊接手臂在二维平面运动, 这样就可以保证焊接为多层多道连续焊缝, 确保焊接质量。现在通过两条M30螺栓将连接板与机器人工作台伸出的一个平面固定 (另一个平面制作同样的卡具, 后文不赘述) , 在竖直方向的连接板上穿过螺杆, 右侧用M60螺母固定并保持不动, 在左侧把需要焊接的连杆安装上即可。中间的两个衬套的作用是对连杆的铰接孔进行精确定位并限制其自由度, 所以要求衬套的外径经过机加工降低粗糙度并使得尺寸为准181h12 (连杆铰接孔尺寸准181H12) , 这样以后焊接不同的连杆时可以通过更换不同的衬套, 使得衬套外径与所需要焊接的连杆铰接孔内径一致来保障此卡具的通用性。图1中右侧衬套先与连接板贴紧固定 (衬套内径为内螺纹) , 然后将需要焊接的连杆安装上, 安左侧衬套 (无内螺纹, 方便快速装卸工件) , 上挡圈后用M60的螺母压紧即可。

3 机器人手臂抬高装置的设计;

由于ZF15000/27.5/42型放顶煤液压支架的前连杆长度为2 100 mm, 在焊接时机器人手臂的回转半径不够, 需要对其进行改造, 而机器人手臂有复杂的电路系统, 对其改造不仅成本高, 而且费时费力, 所以决定通过提高机器人手臂运动导轨的办法确保其回转半径。故应设计制作抬高装置, 如图2所示。

经过周密计算, 确定了需要设计高度为290 mm的抬高装置就可以达到对连杆焊接的目的。首先测绘机器人原手臂轨道支撑座, 利用其原来调高螺栓的螺纹孔, 设计了用M42螺栓把制作的抬高装置与轨道座联接, 利用原来机器人轨道座的可调高螺栓对安装上的抬高装置进行微调, 进而确保了机器人手臂的运动精度。同时需要对抬高装置上下平面进行铣削加工且保证上下两平面的平行度, 中间承重部用准377×33的27Si Mn无缝钢管焊接连接来确保其强度。

4 实施效果

通过分别对专用卡具的设计及机器人手臂抬高装置的设计, 达到了提升机器人焊接能力, 同时达到了ZF15000/27.5/42型放顶煤液压支架连杆的焊接要求。经过批量焊接之后统计, 发现经过此次改造, 机器人的焊接速度为原来人工焊接的3倍, 且焊接质量得到大幅度提升, 达到我厂按时向矿方交货的目的。

此次的设计装卡简单快捷可靠, 不仅可以应用于单一型号液压支架的连杆, 还可以在今后的加工中全部使用。为液压支架的制造工艺向高端化、精细化、专业化迈进了更坚实的一步。

参考文献

[1]闻邦椿.机械设计手册[M].5版.北京:机械工业出版社, 2010.

典型壳体零件加工工艺及夹具设计 篇8

关键词：壳体零件；装夹设计；加工工艺

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1005-1422（2015）06-0089-02

在机械加工中，由机床、夹具、刀具与被加工工件一起构成了这一加工过程的一个整体，这一整体称为机械加工工艺系统。因而，分析机械加工精度的过程，也就是分析这一工艺系统在各种不同的工作条件下以各种不同方式反映工件的加工误差，而机床、夹具又是这一工艺系统的重要组成部分，复杂的零件常用数控加工以达到其各种技术要求，在加工零件之前必须进行工艺规划分析和设计，目的是希望得到使用数控机床后的最佳工艺制造流程，最大限度地提高生产效率。

对于壳体零件，采用数控加工，可有效提高零件质量，安装容易，改善传动性能，延长产品使用寿命，以下图典型零件为例介绍壳体零件的加工过程中的部分工艺。

一、壳体零件的技术要求分析

（1）如图一所示零件，要确保主视图位置公差26±0.02、55±0.02、9.5±0.02，主视图B面与￠15沉孔平面距离31.6±0.02，平行度0.02符合图纸要求。

（2）右视图￠18+0.02孔与￠11+0.02轴承孔有垂直度要求，所以二次装夹所用基准要保持相互垂直关系。

（3）右视图平面与￠11+0.02轴承孔中心有67±0.02位置公差要求。

（4）后视图孔位置与主视图孔位置有同位度要求。

二、在安排工艺流程中主要考虑的因素

（1） 选择最短的加工工艺流程。

（2） 尽量发挥机床的各种工艺特点，追求最大限度地发挥数控机床的综合加工能力特长（多工序集中的工艺特点），应在生产流程中配置最少的机床数量、最少的工艺装备和夹具。

（3）工序集中与工艺加工渐精原则的矛盾。

（4） 在对典型工件族工艺流程的安排中，应妥善安排各台机床和生产线的手工调整和检测等工作，即人工干预的影响。

三、关键装夹工具的解决方案

夹具的作用是使工件相对于机床和刀具具有一个正确的安装位置，因此，夹具的制造误差对工件的加工精度影响很大。一是基准不重合误差，在零件图上确定某一表面尺寸、形状、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置所依据的基准称为工序基准。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准，如果所选用的定位基准与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。二是定位副制造不准确产生的误差，夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，其实际尺寸（或位置）都允许在规定的公差范围内变动。

加工此零件，首先要解决装夹问题，这是加工的前题和准备工作，必须要做好，也就是要制作一套工装夹具，是用来确保￠18+0.02孔与各位置公差达到图纸要求，下面对夹具进行设计。

夹具如图二所示（已省略安装螺丝及零件压紧螺丝），在夹具上设置了两个工位01和02，工位01的定位基准为图示的A、B、C三个平面，三平面于空间构成工位01的坐标标系。此工位的作用：一是用于加工主视图上螺孔，轴承孔，定位孔，通孔和台阶，二是用于加工后视图上的螺孔，定位及沉孔，工位02的定位基准是图示的A1、B1、C1三个平面，同样此平面于空间亦构成工位02的坐标系，其作用是用于加工上视图尺寸￠18+0.02孔，M5螺纹孔，平面到￠11+0.02轴承孔中心距离67±0.02，此夹具的制造关键在于保证两坐标系的平行与垂直关系，夹具制造完后，须经严格检验，方向投入生产加工使用。

四、主要加工工艺规划

（1）利用普通车床和普通铣床分别加工图三所示的件A和B，并组装成图三所示的毛坏。其中外圆￠132.mm车至尺寸，内圆为￠98. mm车至尺寸，壳体高度为55.3mm（图纸要求是55mm，留0.3mm余量），内圆￠125. mm台阶深16.3mm （图纸要求￠124.5+0.3+0.0，深度16. mm，分别留0.5 mm和0.3 mm余量），￠11+0.02孔在车床钻孔至￠10，此孔未精加工之前作为加工4个￠11工艺沉孔时压紧零件用。67±0.02尺寸留1-2mm余量。

（2）加工主视图所需尺寸，在机床上校正夹具的坐标方向并压紧夹具，把模板放置在01工位上压紧，再把壳体放置于模板上，以壳体外圆￠132 mm和镶件80mm尺寸定位工件，用一支M10内六角螺丝穿过壳体￠10通孔压紧零件（见图四），找出内圆￠125. mm中心为加工零点值X1Y1，并把其输入到数控机床内，首先加工4个￠11工艺沉孔，加工￠7通孔时，由于孔较深，为防止钻头拆断，必须采用G83啄钻方式。加工完4个￠11工艺沉孔后，用4支M6内六角螺丝穿过￠11沉孔压紧零件，拆去原先M10压紧螺丝。用中心钻分别定位M4螺纹孔，￠3+0.02孔￠9+0.02孔，中心钻选用英寸中心钻，选用该中心钻的特点是，定位孔时通过深度控制，一次把定位和孔口倒角加工完，减少孔口倒角工序。M4螺纹孔按钻底孔￠3.3后用M4丝攻攻牙，￠3+0.02￠9+0.02孔分别采用钻孔、粗镗、精镗，￠11+0.02孔已有￠10底孔，采用粗镗、精镗。粗镗时单边留0.15余量精镗，这样既可保证加工精度，亦能充分发挥加工中心的高效率性，在加工过程中，为防止铝屑粘刀，提高加工表面粗糙度，必须加冷却液，具体的切削参数，粗镗主轴1500r/m，进给速度50mm/m，精镗主轴转速2000 r/m，进给速度40 mm/m，完成孔的加工后，精铣B面与￠15沉孔平面，B面只有0.3 mm余量，采用￠20平刀一次精铣到尺寸，为避免在B面上留下进退刀痕迹，必须采用切线进退刀方式，切削参数主轴转速S1000 r/m，进给速度为200 mm/m，￠15沉孔平面加工采用￠8平刀一次精加工到尺寸，进刀和退刀也采用切线进刀和退刀方式，加工程式见附表程式0001。完成主视图所需加工尺寸后，利用加工中心Y方向读数测量出67±0.02的实际距离，计算出加工余量，为在02工件加工67±0.02作准备，测量方法是用￠10零位棒，在01工位的加工零点，也是￠11+0.02孔的中心Y向读数为零，再移动Y向工作台，使零位棒接触67±0.02侧面，Y向读数会显示实际距离，这样的测量方法只需用于首件加工，以后加工就不需要。

（3） 上视图尺寸的加工，把零件与模板构成的整体从工位01移置于工位02上（见图四），压紧后，X方向加工零点与01工位数值相同，Y方向加工零点定在￠18+0.02孔中心上。首先用￠16平刀粗铣67±0.02尺寸，加工时根据在01工位测量出67±0.02余量是多少，留0.3 mm余量精铣，粗铣完后用中心钻定位￠18+0.02孔和M5螺纹孔，M5螺纹孔的加工按钻底孔￠4.2后用M5丝攻攻牙，￠18+0.02孔的加工过程，分别采用￠12钻头钻孔，￠16平刀扩孔，￠17.7镗刀粗镗，￠18镗刀精镗，要注意的是，由于￠18+0.02孔较深，钻孔必须采用G83啄钻方式，以方便铝屑排出而防止钻头拆断。镗孔时，要采用刚性好的镗刀，镗孔完后用￠16平刀精铣67±0.02到尺寸。

（4）最后加工后视图面各孔，从02工位拆下模板和零件，把模板重新装夹在01工位上，用壳体外圆￠132和￠9+0.02孔定位后压紧。加工零点和主视图加工零点数值相同，首先用中心钻定位M6螺纹孔，￠5.5+0.02孔，￠11沉孔已加工￠7通孔，直接用￠11平刀扩孔，M6螺纹孔的加工按钻底孔￠5.1后用M6丝攻攻牙，￠5.5+0.02孔按钻底孔￠5.1后用￠5.5镗刀精镗到尺寸。

参考文献：

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