连杆加工工艺及夹具设计模板.doc

摘 要连杆是柴油机关键传动件之一，本文关键叙述了连杆加工工艺及其夹具设计。连杆尺寸精度、形状精度和位置精度要求全部很高，而连杆刚性比较差，轻易产生变形，所以在安排工艺过程时，就需要把各关键表面粗精加工工序分开。逐步降低加工余量、切削力及内应力作用，并修正加工后变形，就能最终达成零件技术要求。关键词: 连杆 变形 加工工艺 夹具设计闰土机械外文翻译成品TB店AbstractsThe 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 Processing technology Design of clamping device第一章 概述1.1 工艺和夹具设计特点及意义1.2 中国外研究现实状况和发展方向1.3 课题研究1.1机床专用夹具分类和组成1.1.1机床夹具分类机床夹具是一个能够使工件按一定技术要求正确定位和夹紧装置，它种类繁多，为了设计、制造和管理方便，能够从不一样角度对机床夹具进行分类。按夹具使用特点分类，机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和随行夹具等五大类：（1）通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且含有一定通用性夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。其特点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内多种工件。这类夹具已商品化，且成为机床附件。采取这类夹具可缩短生产准备周期，降低夹具品种，从而降低生产成本。其缺点是夹具加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂工件，故适适用于单件小批量生产中。（2）专用夹具 专用夹具是针对某一工件某一工序加工要求而专门设计和制造夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。在产品相对稳定、批量较大生产中，常见多种专用夹具，可取得较高生产率和加工精度。专用夹具设计制造周期较长，伴随现代多品种及中、小批生产发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已产生很多问题。（3）可调夹具 可调夹具是针对通用夹具和专用夹具缺点而发展起来一类新型夹具。对不一样类型和尺寸工件，只需调整或更换原来夹具上部分定位元件和夹紧元件便可使用。它通常又分为通用可调夹具和成组夹具两种。通用可调夹具通用范围大，适用性广，加工对象不太固定。成组夹具是专门为成组工艺中某组零件设计，调整范围仅限于本组内工件。可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。（4）组合夹具 组合夹具是一个模块化夹具，并已商品化。标准模块元件含有较高精度和耐磨性，可组装成多种夹具，夹具用毕即可拆卸，留待组装新夹具。因为使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能反复数次使用，并含有可降低专用夹具数量等优点；所以组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一个较经济夹具。（5）随行夹具随行夹具在使用中夹具伴随工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。机床夹具亦可按使用机床分类、或按夹紧动力源分类等。1.1.2机床夹具组成机床夹具即使种类繁多，形状千差万别，其作用关键是确保加工精度，提升生产率，扩大机床工艺范围，减轻工人劳动强度。但它们工作原理基础相同。假如将多种夹具中作用相同元件或机构加以概括，夹具通常是由以下几部分组成, 图1.2所表示：(1) 定位装置 关键包含定位元件及其组合，用于确定工件在夹具中位置，即经过它使工件加工时相对于刀具及切削运动处于正确位置，如定位销、V形块等。(2) 夹紧装置 用于保持工件在夹具中确实定位置，使工件在定位时所占据位置在加工过程中不因受重力、惯性力和切削力等外力作用下而产生位移，如压块、压板、螺钉、螺母等。(3) 导向或对刀装置 用于引导刀具进行加工或确定刀具和夹具之间正确位置，如对刀块、塞尺、钻模、镗套等。(4) 其它装置 依据夹具特殊功效需要而设计部分装置，如定向件、定位键、操作件等。(5) 夹具体 用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体夹具骨架，并和机床相关部位进行连接，使其成为一个整体基础件，以确定夹具相对于机床位置。1.2机床专用夹具设计发展方向夹具是数控机床加工过程中必不可少部件，伴随CAD技术普及应用越来越广和越来越深入，夹具设计已经从传统手工设计发展到利用二维、三维CAD绘图软件集成设计。同时，为了达成现代机床加工对数控技术提出了更高要求，在数控技术向高速、高效、高精度、模块化、智能化、柔性化和集成化方向发展带动下，现代机床夹具设计技术正朝着高效化、精密化、模块化、智能化、柔性化、集成化、标准化等7个方向发展。（1）高效化 高效化夹具关键用来降低加工工件基础时间和辅助时间，以提升劳动生产率，减轻工人劳动强度。如瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具安装和校正、美国Jergens（杰金斯）企业球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上。（2）精密化 伴随机械产品精度日益提升，势必对应提升了对夹具精度要求。精密化夹具结构类型很多，比如用于精密分度多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。（3）模块化 夹具元件模块化是实现组合化基础。利用模块化设计系列化、标准化夹具元件，快速组装成多种夹具，已成为夹具技术开发基点。（4）智能化 智能化夹具最初关键应用是教授系统，利用人工智能技术将多种技术综合应用，有利于提升机床夹具设计效率。（5）柔性化 机床夹具柔性化是指机床夹具经过调整、组合等方法，以适应工艺可变原因能力。工艺可变原因关键有：工序特征、生产批量、工件形状和尺寸等。含有柔性化特征新型夹具目前夹具发展关键方向。（6）集成化 机床夹具设计是生产准备关键部分。确定该工序所使用夹具，给出夹具装配图和零件图是连接设计和加工纽带，实现和CAPP集成。集成化是夹具设计发展肯定方向，是企业信息集成肯定要求。（7）标准化 标准化是提升机床夹具设计系统适应性和促进集成基础。现在中国已经有夹具零件及部件国家标准：GB/T2148T225991和各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具标准化，有利于夹具商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。1.3研究意义夹具设计制造在整个制造生产准备工作中占有很关键地位，它设计和制造质量对确保产品质量有决定性影响，其设计和制造周期在整个生产准备中最长，实际决定着整个生产准备周期。经过调研得悉，通常企业仍习惯于大量采取传统专用夹具，在含有中等生产能力工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具，传统专用夹具设计依靠设计人员设计经验，会造成产生以下关键问题。(1) 生产准备周期长、设计效率低、生产成本高;(2) 极少采取标准件，难以实现对高精度、相同性特征工件设计。针对以上特点，本文着重研究并充足利用己有夹具设计经验，将参数化、模块化技术应用到系统当中，从机床专用夹具可重构性角度出发，建立参数化夹具定位机构、夹紧机构、对定机构和对机床专用夹具建模和虚拟装配，基于UG二次开发对机床专用夹具进行设计，改变传统夹具设计模式，技术革新，创建夹具三维设计新环境，能够大大缩短设计和制造周期，降低反复劳动，提升工作效率，降低生产成本。另外，利用UG二次开发三维参数化技术应用于夹具设计，对夹具标准化、系列化将会起到主动推进作用，有利于夹具设计科学性和系统性管理，有利于企业取得良好经济效益和社会效益。1.3研究内容（课题研究内容）对夹具基础要求就是将工件定位并牢靠夹持在一定位置，并在机床工作台上有一定方位，其次，还要满足其它要求，如确保夹具生产率(轻易装卸工件，采取自动或半自动夹紧装置，切屑轻易排除)，操作简单并安全(如对珍贵工件采取防误功效元件)，有效降低成本(考虑夹具材料和制造过程，优先选择标准件)。所以，夹具设计是一个复杂过程，在传统夹具设计中，这些基础原理应用于具体夹具设计中关键取决于设计者经验。从夹具设计人员经验中搜集表示这些知识是夹具设计关键。夹具通常由定位装置、夹紧装置、对刀引导装置、其它元件及装置和夹具体等基础装置组成：其中定位装置关键包含定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具中位置，即经过它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确位置，如支承钉、支承板、V形架、定位销等；夹紧装置作用是将工件压紧夹牢，确保工件在定位时所占据位置在加工过程中不因受重力、惯性力和切削力等外力作用而产生位移，同时预防或降低振动。它通常是一个机构，包含夹紧元件(如夹爪、压板等)，增力及传动装置(如杠杆、螺纹传动副、斜楔、凸轮等)和动力装置(如气缸、液压缸)等；对刀引导装置作用是确定夹具相对于刀具位置，或引导刀具进行加工，如对刀块、钻套、撞套等；其它元件及装置，如定向件、操作件和依据夹具特殊功用需要设置部分装置，如分度装置、工件顶出装置、上下料装置等；夹具体用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体基础件，并和机床相关部位连接，以确定夹具相对于机床位置。 依据夹具基础组成，能够看出夹具设计关键内容包含： (1)在搜集整理相关产品设计参考资料和技术标准基础上，分析产品零件加工特征和加工车间机床装备情况并提取零件特征信息，确定零件加工方案； (2)切削力计算，依据零件加工方案计算相关切削力； (3)定位装置设计，其中包含定位方案确实定，定位元件选择和定位误差计算等。定位方案和定位元件选择包含定位元件结构、形状、尺寸及部署形式等，关键决定于工件加工要求、工件定位基准和外力作用情况等原因； (4)夹紧装置设计，其中包含夹紧方案确实定，夹紧元件选择和夹紧力计算等；(5)对刀、引导装置和夹具体设计，其它特定要求包含相关元件和装置确实定，比如分度装置、定向键等；(6)完成夹具总体布局和装配图设计绘制，并制订夹具制造工艺。第二章 汽车连杆加工工艺2.1任务分析机械制造业是国民经济基础产业,是国民经济发展支柱产业，国民经济中任何行业发展,全部必需依靠机械制造业支持并提供装备。工艺装备是机械制造系统中一个关键组成部分。伴随世界经济形式不停改变，制造技术不停发展和企业竞争全球化，为了赢得产品上市时间，现代生产要求企业所制造产品更新换代速度越来越快，传统大批量生产模式逐步被中、小批量生产模式所替换。依据国际生产研究协会统计表明，现在中、小批多品种生产工件品种已占工件种类总数85%左右。其次，依据相关资料统计，中国现有工业水平，生产准备周期通常要占整个产品研制周期50%70%，而工艺装备设计制造周期又占生产准备周期50%70%，其中工艺装备准备阶段中有70%80%时间用于夹具设计和制造。所以夹具设计和制造对于产品开发周期、产品上市时间有重大影响。所以，传统夹具设计方法已不能满足现有机械制造行业发展需要。为了适应多品种、中、小批量生产模式对夹具快速设计需求，伴随数控机床不停广泛使用，越来越多机械制造企业采取机床专用夹具。机床专用夹具是为加工某一零件某一工序而专门设计，加工之前，依据工件加工要求、所采取机床和夹具设计标准，选择夹具元件，确定所选元件之间位置关系，设计制造装配得到满足要求夹具。机床专用夹具含有结构紧凑、刚性好、操作快速、方便、应用面广、量大等优点，因为机床专用夹具满足批量生产要求，它将成为制造企业提升生产率和赢得市场竞争关键手段。传统机床专用夹具设计是一个基于经验夹具设计方法，需要经验丰富夹具设计人员来完成，设计周期长，劳动量大，修改不便。效率低，因为传统设计方法通常没有利用CAD技术，给设计和修改带来了很大不便，越来越不能适应该代制造要求。不过，在制造业中依据统计，超出70%夹具设计全部起源于对现有相同夹具修改而成。机床专用夹具设计也不例外。而部分大型三维参数化CAD软件如UG、Pro/E、SoldiEdge等均未提供专用夹具设计模块。为此，很有必需利用CAD软件二次开发出能快速、正确绘制、装配和管理参数化机床专用夹具设计软件，以提升夹具设计效率和规范性，实现夹具设计经验重用，满足快速响应市场需求目标，该项研究有利于企业取得良好经济效益和社会效益。 2.2连杆结构特点连杆是汽车发动机中关键传动部件之一，它在柴油机中，把作用于活塞顶面膨胀压力传输给曲轴，又受曲轴驱动而带动活塞压缩气缸中气体。连杆在工作中承受着急剧改变动载荷。连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆体及连杆盖上大头孔用螺栓和螺母和曲轴装在一起。为了降低磨损和便于维修，连杆大头孔内装有薄壁金属轴瓦。轴瓦有钢质底，底内表面浇有一层耐磨巴氏合金轴瓦金属。在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，能够用来赔偿轴瓦磨损。连杆小头用活塞销和活塞连接。小头孔内压入青铜衬套，以降低小头孔和活塞销磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。在发动机工作过程中，连杆受膨胀气体交变压力作用和惯性力作用，连杆除应含有足够强度和刚度外，还应尽可能减小连杆本身质量，以减小惯性力作用。连杆杆身通常全部采取从大头到小头逐步变小工字型截面形状。为了确保发动机运转均衡，同一发动机中各连杆质量不能相差太大，所以，在连杆部件大、小头两端设置了去不平衡质量凸块，方便在称量后切除不平衡质量。连杆大、小头两端对称分布在连杆中截面两侧。考虑到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头厚度相等(基础尺寸相同)。在连杆小头顶端设有油孔(或油槽)，发动机工作时，依靠曲轴高速转动，把气缸体下部润滑油飞溅到小头顶端油孔内，以润滑连杆小头衬套和活塞销之间摆动运动副。连杆作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞往复直线运动变为曲柄回转运动，以输出动力。所以，连杆加工精度将直接影响柴油机性能，而工艺选择又是直接影响精度关键原因。反应连杆精度参数关键有5个：（1）连杆大端中心面和小端中心面相对连杆杆身中心面对称度；（2）连杆大、小头孔中心距尺寸精度；（3）连杆大、小头孔平行度；（4）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；（5）连杆大头螺栓孔和接合面垂直度。 2.3连杆关键技术要求连杆上需进行机械加工关键表面为：大、小头孔及其两端面，连杆体和连杆盖结合面及连杆螺栓定位孔等。连杆总成关键技术要求（图1-1）以下。图1.1 连杆总成图2.3.1大、小头孔尺寸精度、形状精度为了使大头孔和轴瓦及曲轴、小头孔和活塞销能亲密配合，降低冲击不良影响和便于传热。大头孔公差等级为IT6，表面粗糙度Ra应小于0.4m；大头孔圆柱度公差为0.012 mm，小头孔公差等级为IT8，表面粗糙度Ra应小于3.2m。小头压衬套底孔圆柱度公差为0.0025 mm，素线平行度公差为0.04/100 mm。2.3.2 大、小头孔轴心线在两个相互垂直方向平行度两孔轴心线在连杆轴线方向平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，从而造成汽缸壁磨损不均匀，同时使曲轴连杆轴颈产生边缘磨损，所以两孔轴心线在连杆轴线方向平行度公差较小；而两孔轴心线在垂直于连杆轴线方向平行度误差对不均匀磨损影响较小，所以其公差值较大。两孔轴心线在连杆轴线方向平行度在100 mm长度上公差为0.04 mm；在垂直和连杆轴心线方向平行度在100 mm长度上公差为0.06 mm。 2.3.3大、小头孔中心距大小头孔中心距影响到汽缸压缩比，即影响到发动机效率，所以要求了比较高要求：1900.05 mm。2.3.4 连杆大头孔两端面对大头孔中心线垂直度连杆大头孔两端面对大头孔中心线垂直度，影响到轴瓦安装和磨损，甚至引发烧伤；所以对它也提出了一定要求：要求其垂直度公差等级应不低于IT9（大头孔两端面对大头孔轴心线垂直度在100 mm长度上公差为0.08 mm）。2.3.5大、小头孔两端面技术要求连杆大、小头孔两端面间距离基础尺寸相同，但从技术要求是不一样，大头两端面尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra小于0.8m, 小头两端面尺寸公差等级为IT12，表面粗糙度Ra小于6.3m。这是因为连杆大头两端面和曲轴连杆轴颈两轴肩端面间有配合要求，而连杆小头两端面和活塞销孔座内档之间没有配合要求。连杆大头端面间距离尺寸公差带恰好落在连杆小头端面间距离尺寸公差带中，这给连杆加工带来很多方便。2.3.6螺栓孔技术要求在前面已经说过，连杆在工作过程中受到急剧动载荷作用。这一动载荷又传输到连杆体和连杆盖两个螺栓及螺母上。所以除了对螺栓及螺母要提出高技术要求外，对于安装这两个动力螺栓孔及端面也提出了一定要求。要求：螺栓孔按IT8级公差等级和表面粗糙度Ra应小于6.3m加工；两螺栓孔在大头孔剖分面对称度公差为0.25 mm。2.3.7相关结合面技术要求在连杆受动载荷时，接合面歪斜使连杆盖及连杆体沿着剖分面产生相对错位，影响到曲轴连杆轴颈和轴瓦结合不良，从而产生不均匀磨损。结合面平行度将影响到连杆体、连杆盖和垫片贴合紧密程度，所以也影响到螺栓受力情况和曲轴、轴瓦磨损。对于本连杆，要求结合面平面度公差为0.025 mm。2.4连杆材料和毛坯连杆在工作中承受多向交变载荷作用，要求含有很高强度。所以，连杆材料通常采取高强度碳钢和合金钢；如45钢、55钢、40Cr、40CrMnB等。多年来也有采取球墨铸铁，粉末冶金零件尺寸精度高，材料损耗少，成本低。伴随粉末冶金铸造工艺出现和应用，使粉末冶金件密度和强度大为提升。所以，采取粉末冶金措施制造连杆是一个很有发展前途制造方法。连杆毛坯制造方法选择，关键依据生产类型、材料工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材料组织性能要求，零件形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采取优异毛坯制造方法可能性来确定毛坯制造方法。依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，一个是体和盖分开铸造，另一个是将体和盖锻成体。整体铸造毛坯，需要在以后机械加工过程中将其切开，为确保切开后粗镗孔余量均匀，最好将整体连杆大头孔锻成椭圆形。相对于分体铸造而言，整体铸造存在所需铸造设备动力大和金属纤维被切断等问题，但因为整体铸造连杆毛坯含有材料损耗少、铸造工时少、模具少等优点，故用得越来越多，成为连杆毛坯一个关键形式。总而言之，毛坯种类和制造方法选择应使零件总生产成本降低，性能提升。现在中国有些生产连杆工厂，采取了连杆辊锻工艺。图（1-2）为连杆辊锻示意图毛坯加热后，经过上锻辊模具2和下锻辊模具4型槽，毛坏产生塑性变形，从而得到所需要形状。用辊锻法生产连杆锻件，在表面质量、内部金属组织、金属纤维方向和机械强度等方面全部可达成模锻水平，而且设备简单，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。辊锻需经数次逐步成形。图（1-2）连杆辊锻示意图图(1-3)、图(1-4)给出了连杆铸造工艺过程，将棒料在炉中加热至11401200C0，先在辊锻机上经过四个型槽进行辊锻制坯见图(1-3)，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(1-4)。锻好后连杆毛坯需经调质处理，使之得到细致均匀回火索氏体组织，以改善性能，降低毛坯内应力。为了提升毛坯精度，连杆毛坯尚需进行热校正。连杆必需经过外观缺点、内部探伤、毛坯尺寸及质量等全方面检验，方能进入机械加工生产线。2.5连杆机械加工工艺过程由上述技术条件分析可知，连杆尺寸精度、形状精度和位置精度要求全部很高，不过连杆刚性比较差，轻易产生变形，这就给连杆机械加工带来了很多困难，必需充足重视。连杆机械加工工艺过程以下表(11)所表示： 表(11)工序工序名称工序内容工艺装备1铣铣连杆大、小头两平面,每面留磨量0.5mmX52K2粗磨以一大平面定位，磨另一大平面，确保中心线对称，无标识面称基面。（下同）M73503钻和基面定位，钻、扩、铰小头孔Z30804铣以基面及大、小头孔定位，装夹工件铣尺寸mm两侧面，确保对称（此平面为工艺用基准面）X62W组合机床或专用工装5扩以基面定位，以小头孔定位，扩大头孔为60mmZ30806铣以基面及大、小头孔定位，装夹工件，切开工件，编号杆身及上盖分别打标识。X62W组合机床或专用工装锯片铣刀厚2mm7铣以基面和一侧面定位装夹工件，铣连杆体和盖结合面，保直径方向测量深度为27.5mmX62组合夹具或专用工装8磨以基面和一侧面定位装夹工件，磨连杆体和盖结合面M73509铣以基面及结合面定位装夹工件，铣连杆体和盖mm8mm斜槽X62组合夹具或专用工装10锪以基面、结合面和一侧面定位，装夹工件，锪两螺栓座面mm,R11mm,确保尺寸mmX62W11钻钻210mm螺栓孔Z305012扩先扩212mm螺栓孔，再扩213mm深19mm螺栓孔并倒角Z305013铰铰212.2mm螺栓孔Z305014钳用专用螺钉，将连杆体和连杆盖装成连杆组件，其扭力矩为100120N.m15镗粗镗大头孔T6 816倒角大头孔两端倒角X62W17磨精磨大小头两端面，确保大端面厚度为mmM713018镗以基面、一侧面定位，半精镗大头孔，精镗小头孔至图纸尺寸，中心距为mm可调双轴镗19镗精镗大头孔至尺寸T211520称重称量不平衡质量弹簧称21钳按要求值去重量22钻钻连杆体小头油孔6.5mm,10mmZ302523压铜套双面气动压床24挤压铜套孔压床25倒角小头孔两端倒角Z305026镗半精镗、精镗小头铜套孔T211527珩磨珩磨大头孔珩磨机床28检检验各部尺寸及精度29探伤无损探伤及检验硬度30入库连杆关键加工表面为大、小头孔和两端面，较关键加工表面为连杆体和盖结合面及连杆螺栓孔定位面，次要加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧面及体和盖上螺栓座面等。连杆机械加工路线是围绕着关键表面加工来安排。连杆加工路线按连杆分合可分为三个阶段：第一阶段为连杆体和盖切开之前加工；第二阶段为连杆体和盖切开后加工；第三阶段为连杆体和盖合装后加工。第一阶段加工关键是为其后续加工准备精基准（端面、小头孔和大头外侧面）；第二阶段关键是加工除精基准以外其它表面，包含大头孔粗加工，为合装做准备螺栓孔和结合面粗加工，和轴瓦锁口槽加工等；第三阶段则关键是最终确保连杆各项技术要求加工，包含连杆合装后大头孔半精加工和端面精加工及大、小头孔精加工。假如按连杆合装前以后分，合装之前工艺路线属关键表面粗加工阶段，合装以后工艺路线则为关键表面半精加工、精加工阶段。2.6连杆机械加工工艺过程分析2.6.1 工艺过程安排在连杆加工中有两个关键原因影响加工精度：（1）连杆本身刚度比较低，在外力（切削力、夹紧力）作用下轻易变形。（2）连杆是模锻件，孔加工余量大，切削时将产生较大残余内应力，并引发内应力重新分布。所以，在安排工艺进程时，就要把各关键表面粗、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。这是因为粗加工工序切削余量大，所以切削力、夹紧力肯定大，加工后轻易产生变形。粗、精加工分开后，粗加工产生变形能够在半精加工中修正；半精加工中产生变形能够在精加工中修正。这么逐步降低加工余量，切削力及内应力作用，逐步修正加工后变形，就能最终达成零件技术条件。各关键表面工序安排以下：（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、珩磨部分次要表面加工，则视需要和可能安排在工艺过程中间或后面。2.6.2定位基准选择在连杆机械加工工艺过程中，大部分工序选择连杆一个指定端面和小头孔作为关键基面，并用大头处指定一侧外表面作为另一基面。这是因为：端面面积大，定位比较稳定，用小头孔定位可直接控制大、小头孔中心距。这么就使各工序中定位基准统一起来，降低了定位误差。和夹具定位元件接触（在设计夹具时亦作对应考虑）。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。为了不停改善基面精度，基面加工和关键表面加工要合适配合：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。因为用小头孔和大头孔外侧面作基面，所以这些表面加工安排得比较早。在小头孔作为定位基面前加工工序是钻孔、扩孔和铰孔，这些工序对于铰后孔和端面垂直度不易确保，有时会影响到后续工序加工精度。在第一道工序中，工件各个表面全部是毛坯表面，定位和夹紧条件全部较差，而加工余量和切削力全部较大，假如再遇上工件本身刚性差，则对加工精度会有很大影响。所以，第一道工序定位和夹紧方法选择，对于整个工艺过程加工精度常有深远影响。连杆加工就是如此，在连杆加工工艺路线中，在精加工关键表面开始前，先粗铣两个端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。所以，粗铣就是关键工序。在粗铣中工件怎样定位呢？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，翻身以铣好面定位，铣另一个毛坯面。不过因为毛坯面不平整，连杆刚性差，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，影响后续工序定位精度。其次是以连杆大头外形及连杆身对称面定位。这种定位方法使工件在夹紧时变形较小，同时能够铣工件端面，使一部分切削力相互抵消，易于得到平面度很好平面。同时，因为是以对称面定位，毛坯在加工后外形偏差也比较小。2.6.3确定合理夹紧方法既然连杆是一个刚性比较差工件，就应该十分注意夹紧力大小，作用力方向及着力点选择，避免因受夹紧力作用而产生变形，以影响加工精度。在加工连杆夹具中，能够看出设计人员注意了夹紧力作用方向和着力点选择。在粗铣两端面夹具中，夹紧力方向和端面平行，在夹紧力作用方向上，大头端部和小头端部刚性高，变形小，既使有部分变形，亦产生在平行于端面方向上，极少或不会影响端面平面度。夹紧力经过工件直接作用在定位元件上，可避免工件产生弯曲或扭转变形。在加工大小头孔工序中，关键夹紧力垂直作用于大头端面上，并由定位元件承受，以确保所加工孔圆度。在精镗大小头孔时，只以大平面（基面）定位，而且只夹紧大头这一端。小头一端以假销定位后，用螺钉在另一侧面夹紧。小头一端不在端面上定位夹紧，避免可能产生变形。2.6.4连杆两端面加工采取粗铣、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，方便改善基面平面度，提升孔加工精度。粗磨在转盘磨床上，使用砂瓦拼成砂轮端面磨削。这种方法生产率较高。精磨在M7130型平面磨床上用砂轮周围磨削，这种措施生产率低部分，但精度较高。2.6.5连杆大、小头孔加工连杆大、小头孔加工是连杆机械加工关键工序，它加工精度对连杆质量有较大影响。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，这么能够确保加工后孔和外圆同轴度误差较小。小头孔在钻、扩、铰后，在金刚镗床上和大头孔同时精镗，达成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。因为衬套内孔和外圆存在同轴度误差，这种定位方法有可能使精镗后衬套孔和大头孔中心距超差。大头孔经过扩、粗镗、半精镗、精镗、金刚镗和珩磨达成IT6级公差等级。表面粗糙度Ra 为0.4m，大头孔加工方法是在铣开工序后，将连杆和连杆体组合在一起，然后进行精镗大头孔工序。这么，在铣开以后可能产生变形，能够在最终精镗工序中得到修正，以确保孔形状精度。2.6.6连杆螺栓孔加工连杆螺栓孔经过钻、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相互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。从而达成所需要技术要求。粗铣螺栓孔端面采取工件翻身方法，这么铣夹具没有活动部分，能确保承受较大铣削力。精铣时，为了确保螺栓孔两个端面和连杆大头端面垂直，使用两工位夹具。连杆在夹具工位上铣完一个螺栓孔两端面后，夹具上定位板带着工件旋转1800 ，铣另一个螺栓孔两端面。这么，螺栓孔两端面和大头孔端面垂直度就由夹具确保。2.6.7连杆体和连杆盖铣开工序剖分面（亦称结合面）尺寸精度和位置精度由夹具本身制造精度及对刀精度来确保。为了确保铣开后剖分面平面度不超出要求公差0.03mm ，而且剖分面和大头孔端面确保一定垂直度，除夹具本身要确保精度外，锯片安装精度影响也很大。假如锯片端面圆跳动不超出0.02 mm,则铣开剖分面能达成图纸要求，不然可能超差。但剖分面本身平面度、粗糙度对连杆盖、连杆体装配后结合强度有较大影响。所以，在剖分面铣开以后再经过磨削加工。2.6.8大头侧面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，确保对称（此对称平面为工艺用基准面）。2.7连杆加工工艺设计应考虑问题2.7.1工序安排连杆加工工序安排应注意两个影响精度原因：（1）连杆刚度比较低，在外力作用下轻易变形；（2）连杆是模锻件，孔加工余量大，切削时会产生较大残余内应力。所以在连杆加工工艺中，各关键表面粗精加工工序一定要分开。2.7.2定位基准精基准：以杆身对称面定位，便于确保对称度要求，而且采取双面铣，可使部分切削力抵消。统一精基准：以大小头端面，小头孔、大头孔一侧面定位。因为端面面积大，定位稳定可靠；用小头孔定位可直接控制大小头孔中心距。2.7.3夹具使用应含有适应“一面一孔一凸台”统一精基准。而大小头定位销是一次装夹中镗出，故须考虑“自为基准”情况，这时小头定位销应做成活动，当连杆定位装夹后，再抽出定位销进行加工。确保螺栓孔和螺栓端面垂直度。为此，精铣端面时，夹具可考虑反复定位情况，如采取夹具限制7个自由度（其是长圆柱销限制4个，长菱形销限制2个）。长销定位目标就在于确保垂直度。但因为反复定位装御有困难，所以要求夹具制造精度较高，且采取一定方法，首先长圆柱销削去一边，其次设计顶出工件装置。2.8切削用量选择标准2.8.1粗加工时切削用量选择标准正确地选择切削用量，对提升切削效率，确保必需刀具耐用度和经济性，确保加工质量，含相关键作用。粗加工时加工精度和表面粗糙度要求不高,毛坯余量较大。所以，选择粗加工切削用量时，要尽可能确保较高单位时间金属切削量（金属切除率）和必需刀具耐用度，以提升生产效率和降低加工成本。金属切除率能够用下式计算：Zw V.f.ap.1000式中：Zw单位时间内金属切除量（mm3/s）V切削速度（m/s）f 进给量（mm/r）ap切削深度（mm） 提升切削速度、增大进给量和切削深度，全部能提升金属切除率。不过，在这三个原因中，影响刀具耐用度最大是切削速度，其次是进给量，影响最小是切削深度。所以粗加工切削用量选择标准是：首先考虑选择一个尽可能大吃刀深度ap,其次选择一个较大进给量度f，最终确定一个适宜切削速度V.选择较大ap和f以后，刀具耐用度t 显然也会下降，但要比V对t影响小得多，只要稍微降低一下V便能够使t回升到要求合理数值，所以，能使V、f、ap乘积较大，从而确保较高金属切除率。另外，增大ap可使走刀次数降低，增大f又有利于断屑。所以，依据以上标准选择粗加工切削用量对提升生产效率，降低刀具消耗，降低加工成本是比较有利。1）切削深度选择：粗加工时切削深度应依据工件加工余量和由机床、夹具、刀具和工件组成工艺系统刚性来确定。在保留半精加工、精加工必需余量前提下，应该尽可能将粗加工余量一次切除。只有当总加工余量太大，一次切不完时，才考虑分几次走刀。2）进给量选择：粗加工时限制进给量提升原因关键是切削力。所以，进给量应依据工艺系统刚性和强度来确定。选择进给量时应考虑到机床进给机构强度、刀杆尺寸、刀片厚度、工件直径和长度等。在工艺系统刚性和强度好情况下，可选择大部分进给量；在刚性和强度较差情况下，应合适减小进给量。3）切削速度选择：粗加工时，切削速度关键受刀具耐用度和机床功率限制。切削深度、进给量和切削速度三者决定了切削功率，在确定切削速度时必需考虑到机床许用功率。如超出了机床许用功率，则应合适降低切削速度。2.8.2精加工时切削用量选择标准精加工时加工精度和表面质量要求较高，加工余量要小且均匀。所以，选择精加工切削用量时应先考虑怎样确保加工质量，并在此基础上尽可能提升生产效率。1）切削深度选择：精加工时切削深度应依据粗加工留下余量确定。通常期望精加工余量不要留得太大，不然，当吃刀深度较大时，切削力增加较显著，影响加工质量。2）进给量选择：精加工时限制进给量提升关键原因是表面粗糙度。进给量增大时，虽有利于断屑，但残留面积高度增大，切削力上升，表面质量下降。3）切削速度选择：切削速度提升时，切削变形减小，切削力有所下降，而且不会产生积屑瘤和鳞刺。通常选择切削性能高刀具材料和合理几何参数，尽可能提升切削速度。只有当切削速度受到工艺条件限制而不能提升时，才选择低速，以避开积屑瘤产生范围。由此可见，精加工时选择较小吃刀深度ap和进给量f，并在确保合理刀具耐用度前提下，选择尽可能高切削速度V，以确保加工精度和表面质量，同时满足生产率要求。2.9确定各工序加工余量、计算工序尺寸及公差2.9.1确定加工余量 用查表法确定机械加工余量：（依据机械加工工艺手册第一卷 表3.225 表3.226 表3.227）（1）、平面加工工序余量（mm） 单面加工方法