连杆合件加工工艺及关键工序工装毕业设计

目录

1 绪论 (1)

1.1 毕业设计的目的 (1)

1.2 毕业设计要求 (1)

1.3 解决方案和技术路线 (2)

2 工艺设计 (3)

2.1 主要技术依据 (3)

2.1.1 生产纲领，生产类型 (3)

2.1.2 连杆的功用及主要结构参数 (3)

2.1.3 毛坯的选择及制备 (4)

2.2 工艺分析 (5)

2.3 加工方案 (6)

2.3.1 定位基准的选择 (6)

2.3.2 工艺路线方案的确定 (8)

2.3.3 加工质量的保证措施 (10)

2.4 工序设计 (13)

2.4.1 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 (13)

2.4.2 确定各工序的切削用量、工时定额 (15)

2.5 工艺规程 (20)

2.6 连杆的检验 (24)

2.6.1 观察外表缺陷及目测表面粗糙度 (24)

2.6.2 连杆大、小头孔圆柱度的检验 (24)

2.6.3 连杆体、连杆盖结合面对大头孔中心线的对称度的检验 (24)

2.6.4 连杆大、小头孔平行度的检验 (25)

2.6.5 小头孔R67槽对连杆轴线的对称度的检验 (25)

3 夹具设计 (26)

3.1 夹具设计的要求 (26)

3.2 夹具设计 (26)

4 组合机床设计 (29)

4.1 组合机床设计的要求 (29)

4.2 组合机床总体设计 (29)

4.2.1 被加工零件工序图 (29)

4.2.2 加工示意图 (30)

4.2.3 机床联系尺寸总图 (33)

4.2.4 机床机床生产率计算卡 (35)

结束语 (36)

致谢 (37)

参考文献 (38)

1 绪论

1.1 毕业设计的目的

连杆合件是某企业产品中的关键零件之一，生产量比较大。为了保证产品质量，提高加工效率，需要对其加工工艺进行优化设计，并在关键工序使用组合机床或专用机床进行加工。本课题即以此为背景，要求学生根据企业生产需要和连杆合件零件的加工要求，首先完成零件的加工工艺规程设计，在此基础之上，选择其关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计，并完成必要的设计计算。

通过这样一个典型环节综合训练，达到综合训练学生运用所学知识，解决工程实际问题的能力。

1.2 毕业设计要求

本设计要求学生在对连杆合件的加工要求、零件的结构工艺性进行认真分析的基础上，首先对零件的加工工艺规程做出优化设计，并对其关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计。具体任务及要求如下：

（1）调查研究、查阅及翻译文献资料，撰写开题报告；

（2）连杆合件加工要求、零件的结构工艺性分析；

（3）连杆合件加工工艺规程设计；

（4）连杆合件关键工序的专用夹具设计；

（5）连杆合件关键工序的组合机床设计；

（6）必要的设计计算与分析；

（7）文档整理、撰写毕业设计说明书及使用说明书。

设计技术要求包括：

（1）生产纲领：50000件/年；

（2）夹具采用液压驱动；

（3）组合机床采用液压滑台；

（4）每次加工一个零件。

1.3 解决方案和技术路线

本设计是连杆合件加工工艺及关键工序工装设计，并在此基础上选择关键工序之

一进行专用夹具及加工用组合机床设计，因此需要研究和解决以下几个问题：（1）连杆合件加工工艺及关键工序工装设计；

（2）关键工序之一的专用夹具设计；

（3）关键工序之一的加工用组合机床设计。

进行连杆合件加工工艺及关键工序工装设计时，应首先熟悉连杆合件的零件图，依据“先加工基准面，后加工其他表面”、“先加工平面，后加工孔”、“先加工主要平面，后加工次要平面”、“先安排粗加工，后精加工”[1]，再结合工件的实际情况来安排工艺路线。工艺装备包含：刀具、量具、夹具、辅具。工艺装备的选用及设计得依据工序及工件的实际情况。

进行关键工序之一的专用夹具设计时，应首先熟悉本工序的内容及要求及零件尺寸、表面粗糙度的要求和形位公差的要求，了解夹具设计的原则、夹具的构成，依据工件的实际情况设计本工序的夹具[1]。

进行关键工序之一的加工用组合机床设计时，应首先了解机床的构成，依据机床设计的原则，工件、夹具的具体情况，本工序的加工要求，查阅相关资料来设计机床，并完成三图一卡的制作。

2 工艺设计

2.1 主要技术依据

2.1.1 生产纲领，生产类型

生产纲领为50000件/年，属大批量生产[2]。

大批量生产的工艺特征：

（1）零件的互换性：具有广泛的互换性，少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法；

（2）毛坯的制造方法和加工余：广泛采用金属模机器造型，模锻或其他商效方法。毛坯精度高，加工余量小；

（3）机床设备及其布置形式：广泛采用专用机床及自动机床，按流水线排列设备；

（4）工艺装备：广泛采用专用夹具，专用组合机床，专用刀具，专用量具或自动检验装置，靠调整法达到精度要求；

（5）对工人的技术要求：对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求较低；

（6）工艺文件：有工艺过程卡或工序卡，关键工序要调整卡和检验卡；

（7）成本：较低；

（8）生产率：高；

（9）工人劳动条件：较好。

2.1.2 连杆的功用及主要结构参数

连杆是汽车发动机的主要传动件之一。连杆的功用是将活塞承受的力传给曲轴，从而使得活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。它受到很大的燃气燃烧爆发力和惯性力的作用，因此必须具有足够的强度和刚度[3]。连杆的总成图如图1连杆总成图。连杆主要参数如表1主要参数表。

图1 连杆总成图

表1 主要参数表

2.1.3 毛坯的选择及制备

（1）根据零件用途确定毛坯类型；

（2）根据批量（生产纲领）确定毛坯制造方法；

（3）根据手册确定表面加工余量及余量公差。

根据技术要求，零件材料为QT450—10，即球墨铸铁，表2成分及特性表，表3力学性能表。

表2 成分及特性表[4]

表3 力学性能表[5]

抗拉强度σb/MPa 屈服强度

σ0.2/MPa

伸长率

δ(%)

硬度

HBS

≥450 ≥310 ≥10 160～210 毛坯的制备方法：

根据毛坯的材料，生产类型，生产纲领及零件的复杂程度，连杆毛坯采用金属型铸造成型。

零件并不复杂，因此毛坯可以与零件的形状尽量接近，而且采用连杆体连杆盖整体铸造，之后经加工分离再分别加工。连杆盖、连杆体上的螺栓螺纹孔可不铸造出来而直接加工。大头孔直接铸造，尺寸为Φ75mm。毛坯尺寸可以通过加工余量确定。

（根据《机械加工工艺手册》 (第2版) [6]第一卷表3.2—23）

连杆端面加工总余量：（1.5+1）× 2 = 5；连杆毛坯厚度：48mm。

（根据《机械加工工艺手册》 (第2版) 第二卷）

连杆长度：178mm；连杆大头孔圆形部分：Φ75mm。

2.2 工艺分析

工艺分析的目的：一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程[7]。

（1）零件材料：QT450—10。球墨铸铁切削性能较差，宜采用高速钢（较低切削参数下）、硬质合金钢刀具（较高切削参数下）以降低成本。刀具几何参数可根据不同刀具类型依据相关手册查取；

（2）零件的表面组成：两端面，大小两个通孔，螺纹、螺栓孔，键槽，倒角，连杆体、连杆盖结合面；

（3）主要表面分析：Φ20mm的小头孔表面、Φ81mm的大头孔表面为零件最重要的工作面；

（4）主要技术要求：小头孔精度要求为IT7、粗糙度要求Ra1.6μm，大头孔精度要求为IT6、粗糙度要求Ra1.6μm，大小头孔中心距为1.0

85 mm。大小头孔之一为

零件上的重要基准，两侧端面也为重要基准；

（5）零件总体特点：连杆合件由连杆体和连杆盖两部分组成。

2.3 加工方案

加工零件时应注意以下几个内容：

（1）加工表面的尺寸精度和形状精度；

（2）主要加工表面之间的相对位置精度；

（3）加工表面的粗糙度及其他方面的表面质量要求；

（4）热处理及其他技术要求。

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）连杆是铸件，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。

2.3.1 定位基准的选择

定位基准的选择是拟定零件的机械加工路线，确定加工方案中首先要做的重要工作。基面选择得正确与否、合理与否，将直接影响工件的加工质量和生产率[8]。

在选择定位基准时，需要考虑以下三个问题：

（1）以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准，才能保证加工精度，使整