柴油机连杆加工工艺及铣螺栓座面夹具设计毕业论文.doc

H:精品资料建筑精品网原稿ok（删除公文）建筑精品网5未上传百度1前 言跨入二十一世纪, 加入世界贸易组织, 当前的中国作为一个社会持续进步, 经济稳步增长的楷模, 随时迎接着世人或挑剔, 或羡慕的眼光。我们和祖国一起站在新世纪的起点, 面对着迎面而来的机遇和挑战, 除了要不断丰富自己的知识和才干, 更要看清当前世界发展的形势。国家经济政治要强大, 必须有强有力的重工业作为支撑。于是, 振兴东北老工业基地便成了一个摆在我们眼前的鲜明目标。为响应这一要求, 无数工人、 技术人员正在辛勤的抛洒着汗水, 释放着自己的智慧, 贡献着自己的力量。我作为一名吉林农业大学即将毕业的本科生, 当然也希望能尽微薄之力。鉴于此, 在调研一汽大柴二金工车间柴油机连杆机械加工工艺基础上, 对柴油机连杆的机械加工工艺进行一些分析与研究。我只是一个普通的学生, 还没有任何实际经验, 要说马上就能够运用自己的专业知识做什么高深的研究设计是不可能的, 可是我想这次毕业设计的目的重点不是看我这次设计的高瞻远瞩性, 因为毕竟自己经验以及知识非常有限, 做出来的结果不可能尽善尽美; 重点是要我们学会利用校内的大量资源和所能接触到的书籍、 媒体, 更系统地掌握学习和研究问题的方法, 利用毕业设计的机会锻炼自己分析问题与解决问题的能力, 了解工作的大致程序, 也能初步积累工程技术人员需要必备的经验, 以便为日后离开校园的学习和工作打好坚实的基础。而以我们现在的程度需要付出更多的努力才能真正成为一名机械领域的有用之才。这次设计历时三个月, 主要完成的任务有: 在已有的知识基础上, 制定出合理的柴油机连杆加工工艺; 选择其中一道工序铣螺栓座面, 进行夹具设计; 进行说明书的编写工作。在工序编排的过程中, 充分考虑多方面影响因素、 结合中国机械行业现行的技术及装备条件; 在夹具设计过程中使用了当前普遍使用的AutoCAD。中国现在处于飞速发展和向世界市场全面进军的阶段, 需要国人都能以饱满的热情投入到自己的岗位中去。二十一世纪这个知识时代, 各个国家的竞争异常激烈, 归根结蒂是经济上的竞争。一个国家只要综合国力强大, 则其它事业也随之繁荣, 因为政治是为经济服务, 只要经济真正繁荣, 那么国家也就能真正找到适合中国国情的政治方略。而经过历史能够清晰看到, 每当一个朝代经济突飞猛进的时候, 那么这时也是文化走向繁荣的转唳点。总之, 衷心希望中国的机械行业能蒸蒸日上, 引领世界的机械事业共同前进。2绪论 概述2.1柴油机发展概况从18世纪末19世纪初的工业革命的一团蒸汽发展为至今的柴油机, 可谓历程坎坷, 浸有数代科学家及工程师的心血, 而至今仍在发展中。工业革命是以蒸汽机的创造为标志的, 因为它是人类工业发展的一个里程碑, 实现了动力来源的质的飞跃。蒸汽机时代, 设置锅炉, 将燃料置于其内燃烧以产生蒸汽, 再将蒸汽导入蒸汽机中作机械功。这种设计, 因为有锅炉的存在, 因此整个装置体积庞大, 燃料效率低。人们就试想将燃料直接加入发动机内部而进行热功转换这就产生了内燃机。内燃机, 是在机器内部进行燃烧的发动机, 相对于外部燃烧的蒸汽机来说, 而称为内燃机。1878年, 鄂图( Otto) 1继承前人成果, 成功研制了以煤气为燃料、 电火花点燃的四冲程内燃机成为发动机发展历程的里程碑。不久, 有人提出利用气缸内压缩空气的高温度, 去点燃喷射而入的燃料压燃式内燃机。柴油机的创造者是德国工程师鲁道夫迪塞尔2, 她于1897年左右首先制成了柴油机, 即向气缸内充入空气, 并将其压缩到温度高于燃料的自燃点, 随后将燃料喷入汽缸内自燃并推动活塞做功。当前, 柴油机的发展日趋完善, 由于它的热效率高、 适应性好、 功率范围广, 已广泛用于工业、 农业、 交通运输及国防各个领域, 现代工程机械也多以柴油机为动力源。因此, 柴油机工业的发展, 对国民经济和国防建设都具有十分重要的意义。1926年, 瑞士的阿尔弗雷德约贝西设计了利用废气能量来压缩进气的废气涡轮增压器, 并用于柴油机。增压柴油机的功率大幅度增加, 其经济性也大大提高。当前, 增压已成为柴油机的重要发展趋势。20世纪70年代初, 由于石油危机导致原油价格成倍增长, 引起对发动机燃油经济性的重视。为了减少内燃机对日益短缺的石油基燃料的依赖, 各国正在加紧进行内燃机代用燃料的研究工作, 以逐步减少汽油和柴油的用量。当前, 柴油机正朝着提高单机功率, 降低油耗、 污染和噪声以及提高工作可靠性和延长使用寿命的方向不断发展。本次课题研究的CA4-98柴油机属于载重汽车用柴油机的一种, 这类柴油机的设计方面, 下列趋向值得注意。1采用V型结构 由于在中汽车吨位的日益增大和车速的普遍提高, 载重汽车用柴油机的功率也不断增加, 从而发动机缸数就增多。一般六缸以下的发动机均为直列式, 也是这类柴油机的主要形式。由于V型结构综合了尺寸小和平衡好的优点, 六缸以上的柴油机多采用V型。2提高转速 3采用废气涡轮低增压 多数汽车用柴油机采用低增压, 发动机不需要在结构上做大的改变, 就能够得到增压和非增压两种机型, 使用相同的曲轴传动系统, 而不致影响非增压机型的摩擦损失和燃油消耗率, 因此, 采用低增压是简化柴油机系列的一个良好途径。4废气净化和降低噪声 柴油机排气中的有害成分有氮氧化物NOx、 未燃碳氢化合物HC、 一氧化碳CO、 二氧化硫SO2和碳烟等。由于降低NOx比降低其它有害气体更为昆南, 因此, 当前废气净化的主攻方向是降低NOx。当前, 降低NOx的方法有推迟喷油定时、 改变燃烧方式、 采用废气再循环法、 改变进气条件、 使用还原催化剂等。随着柴油机转速的提高和升功率的增大, 噪声也相应加大了。发动机的总的噪声辐射与发动机零部件的噪声传送性能及发动机外表面的设计有关。因此, 噪声的辐射能够经过发动机零部件的设计而得到改进。四冲程柴油机工作原理柴油机参数选择喷油压力: 1015MPa压缩比: 16-22压缩终了空气压力: 3.54.5MPa 发火后6-9MPa温度: 750-1000K 发火后: -2500K 工作原理柴油机是一种压燃式的内燃机, 柴油燃料在气缸中燃烧, 从而产生高温高压的气体, 推动活塞运动, 经过曲柄连杆机构由曲轴对外做功, 从而完成燃料的化学能转化为热能、 热能再转化为机械能的能量转换。汽缸活塞活塞销连杆大头盖曲轴图1 气缸及其附件简图Figure1 Cylinder and accessories柴油机的燃油要经过与空气混合燃烧才能转变为热能。要使燃油燃烧, 有空气仅仅是燃烧的条件之一, 还必须使混合气具有一定的温度。发动机的活塞在缸内向下运动, 将空气吸进气缸内, 此时空气的温度很低。活塞向上运动时, 将空气迅速压缩, 空气的温度和压力都上升, 并达到足够使柴油燃烧的温度。此时再将燃油以雾化状态喷入, 燃油立即在高温高压的空气中燃烧。燃油燃烧后放出大量的热能, 使燃气的压力、 温度急剧增高, 在气缸中膨胀, 经过活塞推动曲柄连杆机构对外做功。膨胀终了即活塞做功行程终了, 活塞将作过功的废气排出。所有工作循环结束, 发动机做好准备, 以便新鲜空气再次进入。 综上所述, 柴油机每作一次功, 都必须经过进气、 压缩、 膨胀作功、 排气等四个过程, 这四个过程称为一个工作循环。循环不断进行, 柴油机即能连续的工作。 在结构上, 柴油机工作循环中的进气、 压缩、 膨胀作功和排气等过程都是经过活塞、 连杆、 曲柄、 配气系统和燃油供给系统等部件相互配合来实现的。四冲程柴油机工作循环四行程汽油机的每个工作循环均经过如下四个行程, 如图2所示图2 四冲程柴油机工作原理Figure2 The four-stroke engine principle1进气行程这一行程的任务是使气缸充满新鲜空气, 行程开始时, 活塞由上止点往下移动, 进气门1打开, 排气门2关闭。由于活塞下行, 气缸容积增大, 气缸压力降到大气压力以下, 依靠气缸内外的压差作用, 新鲜空气不断地进入气缸。在进气过程的大部分时间里, 气缸的压力低于大气压力, 其值约为80-95kPa( 0.8-0.95kgf/cm2) 。由于进气系统的阻力, 故进气终了时气缸压力略低于大气压, 约为78-88kPa; 新鲜空气在进气过程中受气缸壁和活塞顶等高温件的加热, 并与上一循环高温残余废气混合, 因此进气终了时气缸内的气体温度约为320-340K。2压缩行程这一行程的任务是将进气行程吸入气缸中的新鲜空气进行压缩以使之达到足够的温度和压力, 为柴油的燃烧创造条件。当活塞从下止点运动到b时, 进气门1关闭, 空气开始被压缩。随着活塞上行, 气缸容积不断减小, 空气的压力和温度不断升高, 压缩终了时, 缸内气体压力达到2940-4900kPa; 温度达到770-970K。3工作行程当活塞到达上止点稍前, 即压缩过程后期, 柴油经喷油器3以雾状喷入气缸, 并与气缸中高温高压的空气混合形成可燃混合气, 由于此时空气温度超过了柴油的着火点, 因此柴油在喷入的同时就自行着火迅速燃烧。此时进、 排气门是关闭的, 气缸内的压力和温度由于燃烧而急剧上升, 最高压力达到5880-8820kPa; 最高温度达到1770-2770K。在上止点后某一时刻( 点d) , 燃烧基本结束。高温高压气体膨胀, 将活塞推向下止点, 并经过连杆使曲轴旋转对外做功, 从而实现了热能向机械能的转换。随着活塞下行, 气缸内容积不断增大, 气体的温度不断降低, 到e点, 膨胀做功能结束, 作功终了时, 压力降为290-390kPa, 温度降为1070-1170K。4排气行程这一行程的任务是将作过功的废气排出气缸外。因为残留在气缸内的废气是影响下一个工作循环充气质量的一个重要因素, 因此废气排的越干净越好。当活塞越过下止点开始上行时, 气缸压力已降低, 能够减少活塞上行时的背压, 活塞由下止点向上运动, 气缸内的废气在活塞的作用下排出气缸。排气终了时缸内废气压力仍高于大气压力, 约为103-123kPa, 温度约为570-970K。综上所述, 四冲程柴油机有如下特点: 1) 一个工作循环是在曲轴回转两转内完成。2) 在曲轴回转两转过程中进气门、 排气门和喷油器均只启闭一次。3) 每个循环中之有工作行程对外做功, 其余三个行程都是为工作行程做准备, 都需要外界供给能量。3 设计任务书3.1柴油机参数说明表1 CA4-98柴油机参数Table1 CA4-98Diesel engine parameters柴油机型号CA4-98汽缸数4缸径98毫米行程120毫米总排量3.75升12小时功率44马力12小时功率转速1500转/分活塞平均速度6米/秒最大扭矩23.72千克米最大扭矩转速1200转/分12小时功率时的平均有效压力7千克/平方厘米12小时功率时的燃油消耗率185克/马力小时压缩比16:1喷油顺序1-3-4-2重量360千克3.2柴油机曲柄连杆机构作用曲柄连杆机构是将往复活塞是内燃机燃料的化学能经过燃烧放出热能, 在转换为机械能的主要结构, 它由活塞组、 连杆组和飞轮组三个部分组成。其主要任务是经过这套机构把活塞的往复直线运动, 经连杆的摆动变为曲轴的旋转运动, 从而把热能转换为机械能并对外作功; 同时, 经过燃油燃烧时加在活塞顶上的燃气力, 经连杆传给曲轴使曲轴获得转矩, 对外输出功率。3.3曲柄连杆机构的工作条件内燃机是一种热力机械, 在热功转换的过程中, 曲柄连杆机构要受到很高的机械负荷和热负荷。机械负荷主要是指作用在机构上的燃气力, 以及由机构做往复运动和旋转运动所产生的惯性力, 另外还有装配时拧紧螺栓等引起的装配力和相对运动零件间摩擦力。现代发动机的最高燃烧压力对自然吸气的为5-9MPa, 而增压发动机可高达12-18MPa。工程机械发动机转速一般是 r/min左右, 小型发动机转速则为4000-6000r/min, 其惯性力的大小以几乎与燃气力不相上下。这些力直接作用于活塞、 活塞档、 连杆、 曲轴和轴承上。热负荷有两个含意, 一是曲柄连杆机构中与高温燃气直接接触的那些零件, 如活塞顶部、 第一道活塞环等, 由于零件温度很高, 造成材料强度、 硬度下降, 烧损, 间隙破坏以及在高温下润滑油变质引起的零件磨损、 胶结、 密封破坏等; 二是由于受热零件( 如活塞) 形状复杂和冷却状况的差异而造成温差所引起的热应力, 使零件破坏( 如活塞热烈等) 。3.4连杆的结构特点及技术要求3.4.1连杆组的结构特点发动机连杆组一般由连杆体、 连杆大头盖、 连杆螺栓( 及螺母) 、 连杆大头轴瓦等零件组成。如图3所示连杆组在工作中要把活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动, 并作用在活塞组上的力传给曲轴, 因此它要承受气体压力、 活塞组往复运动惯性力、 连杆组自身摆动产生的惯性力, 连干大头旋转运动产生惯性力, 以及连杆螺栓拧紧连杆大头盖时的预紧力等。因此, 连杆组是整个发动机中受力状况最为复杂的一个组件。另外, 连杆小头衬套与活塞销, 连杆轴瓦与曲柄销所构成的两对轴承摩擦副, 也是在极为严酷的条件下工作的。图3 连杆示意图Figure3 Connecting diagram由于连杆组受力情况复杂, 因此要求它们具有足够的强度和刚度, 否则将会造成严重的后果。3.4.2连杆的技术要求技术要求如下: 1、 为使连杆大小头运动副之间配合良好, 大头孔尺寸公差取为IT5, 表面粗糙度Ra不大于0.4m; 小头孔尺寸取为IT6, 表面粗糙度Ra不大于1.6m。同时对她们的圆柱度亦相应地规定了严格地要求。2、 大小头孔的中心距影响到气缸的压缩比, 进而影响发动机的效率, 因此两孔中心尺寸公差等级应不低于IT8。大小头孔中心线在两个相垂直的方向上的平行度误差会使活塞在气缸中倾斜, 致缸壁磨损不均, 缩短发动机的使用寿命, 同时也使曲轴的连杆轴颈磨损加剧。一般规定两孔轴线在连杆轴线平面内的平行度公差不低于7级, 在垂直于该平面内的平行度公差不低于8级。3、 连杆大小头两端面对大头孔中心线的垂直度误差过大, 将加剧连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两端面的磨损, 甚至引起烧伤, 一般规定其垂直度公差等级不低于9级。4、 两螺栓孔轴线对大头接合面的垂直度为0.02/100mm, 否则会使连杆螺栓受力情况恶化, 以致体盖结合不好, 轴瓦与曲轴轴颈产生不均匀磨损。5、 为保证发动机运转平稳, 对连杆小头质量和大头质量差别分别给予较严格规定: 允差1.53g。具体如图所示: 图4 连杆毛坯图-1Figure4 Blank. Connecting-1图5 连杆毛坯图-2Figure5 Blank. Connecting-2图6 局部放大图Figure6 Partial enlargement4 工艺路线的拟定4.1 年产量和批量的确定4.1.1 生产纲领生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。零件的生产纲领需要从产品( 成品即柴油机) 的生产纲领出发。这里柴油机的年生产量是5万台, 由于柴油机为六缸, 故连杆年生产量应为5420万件。计算年生产纲领需用下式: NNn(1+) (1+) (公式1)这里: N 零件生产纲领N 产品年生产纲领( 5万件) n 每一产品中连杆数( 4) 连杆备品率 ( 2) 连杆平均废品率 ( 2) 因此 N541.021.0220.8万件/年月生产量年生产量12月20.8万12月1.73万件/月日生产量( 两班制) 月生产量25.5天680件/天4.1.2生产类型机械加工车间的生产性质和类型取决于既定的产品类型及其年产量。根据车间所生产零件的重量, 机械加工车间分为轻型、 中型、 重型和特重型四种。按产量, 机械加工车间可分为单件生产、 小批生产、 和大批大量生产四种性质。表2轻型( 100Kg以下) 零件的生产性质Table2 100Kg of light (under) produce properties生产类型单间生产小批生产中批生产大批生产大量生产年产量100以下100500500500050005万5万以上故4-98型连杆的生产类别为大批生产。4.1.3平均流水节拍根据中国情况, 机械加工车间和装配车间的工作制度按两班制来计算。全年工作日数, 按306天计算( 即全年日历天数扣除星期天和例假日数) 。工人年时基数, 即工人全年实际工作时数, 要从306天全部工时中扣除一定的缺勤时间。一般, 工作工作时间损失率约以8计算。下表( 2.2) 为设备、 工作位置和工人的年时基数。表3 连杆机械加工年时基数Table3 In mechanical processing base of connecting rod内容工作班次全年工作日第一、 二班工作时数h全年时间损失年时基数h工人( 女工占25以下) 23068, 882250机器设备23068, 884600工作位置23068, 86732 (公式2)其中: 损失系数工作时间内设备修理方面损失工人缺勤和自然需要方面损失清理设备时损失工人休息方面损失4-98型连杆的平均流水节拍4.1.4批量的确定及生产间隔期在一个零件的总加工时间, 及最长工序时间确定的情况下, 批量和生产间隔期越长, 生产率高, 可是资金周转慢, 批量越大, 生产间隔期短, 资金周转快, 可是生产率低, 因此要同时兼顾两者。 (公式3)批量的确定, 除了考虑生产间隔期外, 还要考虑车间毛坯仓库面积的限制, 考虑毛坯贮存期。最小批量大于半个班, 选批量为3000件。已知一个零件总的加工时间为17分( 各道工序定额时间之和) , 最长工序时间为钻小头孔工序。因此, 4.2毛坯的选择由于连杆在工作承受多向交变载荷作用, 要求具有很高的强度和刚度, 因此连杆材料一般都用高强度碳钢或合金钢( 如35, 45, 40Cr等) 并经调质处理以改进切削性能, 提高抗冲击能力。考虑到本柴油机连杆为重要调质件, 故选用40Cr。表4Table 4抗拉强度 (MPa)冲击韧性a(MPa)屈服强度(J/cm)40Cr800100060选用40Cr的主要原因是, 40Cr的强度比同样含碳量的缸高2030, 同时具有良好的塑性和韧性。连杆的硬度要求为HB223280, 在同一副连杆上的硬度差应不大于40个单位。金属宏观组织方面, 其纤维方向应沿着连杆中心线并与连杆外形相符, 而且没有漩涡状和中断现象。不允许有疏松、 气泡、 分层、 裂纹及夹灰。连杆的显微组织应有均匀的索氏体细晶粒结构, 铁素体只允许呈细小夹杂状存在。连杆的不加工表面应光洁, 不允许有飞刺、 裂纹、 结疤、 分层及氧化皮等, 经过修正的痕迹则应具有圆滑的过渡。连杆不允许用焊补的方法来修正缺陷。大批大量生产钢制连杆时多采用模锻法制造毛坯。连杆毛坯形式有两种: 一种是体盖分开锻造, 另一种是体盖锻成一体。整体锻造的毛坯, 需在以后的机械加工中将其切开。为保证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。相对于分体锻造而言, 整体锻造存在所需锻造设备动力大, 金属纤维被切断等问题。但由于该方式具有原材料损耗少、 锻造工时少、 模具少、 管理方式等优点, 故得以广泛应用。本工艺亦采用该方式锻造毛坯。连杆锻件必须经过外观缺陷、 内部探伤、 毛坯尺寸及质量等全面检查, 方能进入机械加工生产线。4.3定位基准的分析4.3.1连杆加工工艺特点及分析连杆作为柴油机重要组件之一, 在与曲轴配合的同时带动活塞在气缸内往复运动从而实现燃油的压燃。其形状复杂, 不宜定位和夹紧; 刚度差, 易变形; 另外它也是发动机精密部件之一, 尺寸精度、 形状精度、 位置精度及表面粗糙度要求都很高, 加工精度不易保证。因此在工艺过程中必须注意以下几个问题: 1尽量减少毛坯的加工余量, 从而降低切削力对工件的变形影响。2与缸体、 曲轴等零件相比, 连杆每车件数要多好几倍, 故生产节拍短, 需采用许多高生产率设备来满足要求。3连杆本身刚性较差, 在外力作用下易变形, 从而影响加工精度。故必须正确确定夹紧力大小、 方向及着力点。夹紧力应尽量作用在连杆大小头孔端面上并垂直于端面。尽量避免直接作用于杆身上, 如需将夹紧力作用于杆身时, 应使夹紧力作用于刚性好的那个方向上, 即连杆水平方向上, 并采用双向浮动夹紧。4毛坯虽经调质处理, 仍会存在残余内应力。对于整体模锻件而言, 毛坯在加工中尚须将体盖切开, 体盖装配成连杆总成后还要继续加工, 由于内应力重新分布而产生的变形不可忽视。为消除或减小内应力变形对连杆加工的影响, 重要表面应进行多次加工, 在粗、 精加工之间穿插一些其它工序, 使内应力有充分时间进行重新分布, 促使变形及早发生, 以便及早修正, 保证最终达到连杆的各项技术要求。5由于连杆主要表面的尺寸精度、 形状精度及表面粗糙度要求都很高, 因此就需要采用许多高精度机床及工装来为其服务。6探伤和去毛刺技术须妥善解决。探伤应贯穿与整个加工过程始末, 去毛刺是为了便于装配和维持必要的配合精度。4.3.2连杆机械加工定位基准的选择由以上分析可知连杆的形状复杂、 刚度较差, 因此加工过程中刀具和工件的相对运动关系及位置关系十分重要, 因此对于加工过程中工件的定位基准的选择就决定着工件最后的加工效果。连杆的加工面主要有大小头及其两端面; 杆体与大头盖结合面; 螺栓定位孔等。分析如下: 1 基准选择原则1) 粗基准选用原则A 保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度; B 合理分配加工余量; C 便于装夹; D 粗基准一般不得重复使用。2) 精基准选用原则A 基准重合原则尽可能使设计基准和原始基准重合; B 统一基准原则尽可能选择同一精基准加工工件尽可能多的表面; C 互为基准原则两个位置精度要求较高的表面互为基准; D 自为基准原则对加工余量小而均匀的表面以加工面自身为基准。2. 具体分析1) 粗基准的选择在柴油机连杆的机械加工中, 选择连杆毛坯锻件的分型面为粗基准对首道工序连杆两端面进行粗加工时, 因此选取毛坯分型面为粗基准, 是为了保证两端面的平行度, 同时也满足粗基准合理分配加工余量的选用原则。2) 精基准的选择由于连杆两端面的加工是第一道工序, 两端面加工完毕即确定了连杆后序机械加工的一个精基准。而连杆的第二个端面是以第一个端面为基准进行定位加工的, 这样, 两个端面的平行精度就能得到良好的保证, 而连杆上的大部分加工表面都与连杆端面有相正确形状、 位置精度要求。因此, 选择连杆的端面为统一基准时的一个精基准。加工好小头孔和连杆定位面以后, 分别与连杆的端面、 小头孔、 定位面为第一、 第二、 第三基准为以后的工序定位, 成为连杆机械加工的统一基准, 对各工序进行定位。4.4工艺路线的拟定4.4.1工艺路线的分析1) 机加工工序的安排原则1 先基准后其它2 先粗后精3 先面后孔4 先主后次2) 拟定的最终工艺路线( 方案一) 零 锻造一 毛坯检查二 热处理三 抛丸四 磁力探伤五 粗铣两端面六 钻镗小头孔七 小头孔倒角八 粗磨两端面九 退磁十 硬度检测十一 车定位十二 一次粗镗大头孔上半圆十三 一次粗镗大头孔下半圆十四 二次粗镗大头孔上半圆十五 二次粗镗大头孔下半圆十六 去镗半圆飞刺十七 铣小端油孔面十八 粗铣盖螺栓面十九 体盖打字二十 精铣盖螺栓面二十一 体盖铣开二十二 磨分开面二十三 铣体盖螺栓座面二十四 钻体盖螺栓孔、 定位孔二十五 镗铰体盖定位孔二十六 精镗体盖定位孔二十七 螺栓孔倒角二十八 一次清洗二十九 体盖组立三十 精磨两端面三十一 半精镗大头孔三十二 大头孔两端倒角三十三 半精镗大小头孔三十四 精镗大小头孔三十五 小头孔衬套压入三十六 钻油孔、 倒角三十七 铣小头斜面三十八 衬套孔倒角三十九 去飞刺四十 珩磨大头孔四十一 镗衬套孔四十二 二次清洗四十三 综合检测四十四 重量分组/打字四十五 体盖卸开四十六 铣体盖止推槽四十七 去毛刺四十八 最终清洗四十九 终检3) 拟定的最终工艺路线( 方案二) 零 锻造一 毛坯检查二 热处理三 抛丸四 磁力探伤五 粗铣两端面六 粗磨两端面七 钻镗小头孔八 小头孔倒角九 退磁十 硬度检测十一 车定位十二 一次粗镗大头孔上半圆十三 一次粗镗大头孔下半圆十四 二次粗镗大头孔上半圆十五 二次粗镗大头孔下半圆十六 去镗半圆飞刺十七 铣小端油孔面十八 粗铣盖螺栓面十九 体盖打字二十 精铣盖螺栓面二十一 体盖铣开二十二 磨分开面二十三 铣体螺栓座面二十四 钻体盖螺栓孔、 定位孔二十五 扩铰体盖定位孔二十六 镗铰体盖定位孔二十七 精镗体盖定位孔二十八 螺栓孔倒角二十九 一次清洗三十 体盖组立三十一 精磨两端面三十二 半精镗大头孔三十三 大头孔两端倒角三十四 半精镗大小头孔三十五 精镗大小头孔三十六 小头孔衬套压入三十七 钻油孔、 倒角三十八 铣小头斜面三十九 衬套孔倒角四十 去飞刺四十一 珩磨大头孔四十二 镗衬套孔四十三 二次清洗四十四 综合检测四十五 重量分组/打字四十六 体盖卸开四十七 铣体盖止推槽四十八 去毛刺四十九 最终清洗五十 终检4) 方案比较( 方案二) 下面列举方案二与方案一的不同之处, 并分析最终选取一的原因: 六 粗磨两端面分析: 本工序是将方案一中第八工序提到前面。优点是: 缩短了生产节拍, 加工工序集中。缺点是: 忽略了实效处理, 又可能导致加工表面失去原有精度。另外, 采用先磨端面后钻小头孔的顺序, 会使后续的钻小头孔一序产生的毛刺残留在已加工的端面表面, 从而导致了后面以系列定位的偏差。影响整个连杆的加工精度。而把磨两端面一序放到钻镗小头孔工序后面, 则可避免上述问题的产生, 使往后的加工工序得到精确的定位。由比较来看, 选择了方案一的安排。二十三 铣体螺栓座面分析: 本工序与方案一的区别是取消了对盖螺栓座面的再次精铣。优点是: 简化了加工步骤; 缺点是: 连杆体盖分开后分开面又经过磨削作用, 无法保证盖螺栓座面与分开面的精度要求。二十五 扩铰体盖定位孔分析: 优点: 工序集中。缺点: 钻、 扩、 铰孔虽然是孔加工的顺序方法, 但扩、 铰孔的步骤均无法纠正钻孔留下的尺寸形状误差。惟有镗孔能够纠正误差, 保证尺寸形状精度要求。使下一序精镗定位孔的加工余量均匀。 综上所述, 最后确定方案一为最终方案。从上面能够看出, 以先基准后其它的工序安排原则, 首先加工出连杆的第一基准连杆端面; 然后加工第二基准连杆小头孔; 再次是连杆加工的第三基准连杆定位面。而当这些重要的定位面加工完毕后, 连杆的后序加工便以它们作为统一基准, 对连杆进行定位。连杆的最终工序安排中先将连杆的端面加工完毕, 然后按照连杆加工面的重要程度对连杆的各孔进行加工。纵观连杆加工工艺安排, 符合了机械加工工序安排的原则。5) 热处理工序及表面处理工序的安排为了改进工件材料切削性能, 安排热处理工序。1. 锻造加工后, 安排调质处理, 作用是使工件具有良好的综合机械性能。2. 粗加工前安排抛丸处理, 目的是使金属内部的空气和孔隙变小, 增加刚度和强度。3. 在镗孔粗加工工序后, 以及加工终了后, 要安排去处表面飞刺, 以保证工件的后续加工精度和总体质量。6) 其它工序的安排1 为了保证零件制造质量, 防止产生废品, 需要在以下场合安排检验: A 加工前安排毛坯检验B 端面粗加工完毕后, 安排硬度检测C 最终工序铣止推槽前, 安排综合检测D 连杆全部加工完毕后, 安排最终检测2 为防止毛坯件有缺陷造成产品报废, 工件加工前需进行毛坯检查和磁力探伤。3 使用磁力吸盘进行定位后, 安排退磁4 在体盖重新组合加工和最终检测前应安排清洗。7) 典型工序加工方法说明1 铣削A. 连杆两端面的铣削连杆两端面作为连杆后续加工中的基准面, 要首先进行加工。然后以其为基准加工其它重要表面。在大量生产中, 连杆两端面的加工一般是在圆台铣床上进行。采用端面铣刀, 实现横向进给。切削力很大, 因此对机床系统的刚度要求很高。连杆的刚度不高, 因此为了减少金属内应力和切削力造成的扭转变形和弯曲变形, 在选择基准面时应当以锻造中心线为基准。以后的精加工应该遵从互为基准的原则进行。如下图所示。图7 连杆端面加工简图Figure7 Connecting rod surface processingB. 连杆体盖螺栓座面的铣削 连杆的加工过程分成了前后三个阶段。分别是毛坯的整体加工、 体盖切开后的分体加工和体盖重新组立后的整体加工。由于连杆螺栓孔相对两端面, 大小头孔中心线都有位置精度要求, 而连杆螺栓是否能正直的把紧又与螺栓座面的精度息息相关。加工时, 连杆盖螺栓座面与体螺栓座面是分别加工的。其中连杆盖螺栓座面加工了三次, 体螺栓座面只加工一次。由于连杆体盖进行分开时, 需要连杆盖螺栓座面作为定位基准, 因此, 在此之前, 连杆盖螺栓座面就需经过粗、 精两次铣削加工。连杆盖螺栓座面的加工一般在万能升降台铣床上进行。使用Ym052可转位两面刃铣刀进行铣削加工。当连杆体盖分开后, 由于分开面分开时的加工误差和接下来对其进行的磨削加工造成的误差。因此在加工连杆体螺栓座面时, 其配对连杆盖螺栓座面也应该一起加工。C. 连杆体盖的铣削分开连杆的铣削分开是在卧式切断专用机床上, 使用锯片铣刀进行加工的。加工时分别以连杆端面作为第一基准, 小头孔作为第二基准, 定位面作为第三基准。2 磨削在连杆的加工过程中, 需要磨削的表面并不多, 但精度要求都比较高。首先是连杆两端面粗加工后需要对其进行磨削。其主要目的是提高连杆两端面表面粗糙度, 以便以后工序的精确定位。由于连杆两端面的粗加工进给量很大, 加工后表面粗糙度极低, 而连杆两端面又是后续加工时的重要精基准之一, 因此为了保证后续加工的精确定位, 需要对连杆两端面进行磨削加工。表面粗糙度达到Ra3.2。其次是在连杆体盖分开后, 要对铣开的体盖分开面进行磨削加工。连杆在分体加工连杆体盖定位孔、 螺栓孔时, 体盖的分开面便成了定位夹紧时的重要基准平面, 因此, 要求其有比较好的表面精度。加工后表面粗糙度达到Ra1.6。在连杆体盖中心组立加工时, 需要再一次对连杆的两端面进行磨削加工。一方面是由于第一次的磨削加工只要求表面粗糙度达到Ra3.2, 距离零件实际要求的粗糙度还有一段差距, 需要进一步精加工; 另一方面, 由于连杆经历了体盖分开的分体加工过程, 虽然体盖依然是严格的按照成组加工的方法进行加工, 但难免在加工和组立时产生偏差, 使精度走失。因此, 体改组立以后要立即对连杆的两端面进行磨削加工, 加工后要求表面粗糙度达到Ra0.8。最后一个重要的磨削表面是大头孔的珩磨。由于连杆大头孔是与柴油机曲轴相配合的孔, 是整个连杆上最重要的加工表面, 精度要求非常高。加工次数也最多。因此, 在最后要对其进行自定位珩磨以提高精度和光洁度。3 连杆上孔的加工作为柴油机动力部分的主要零件, 连杆上需要加工的孔并不算多, 只由连杆的大、 小头孔以及定位孔、 螺栓孔, 但其加工程序和加工工艺却并不简单。连杆大小头孔的加工主要是经过镗孔实现, 但由于连杆小头孔毛坯件很多时候为锻造盲孔, 因此在镗孔之前, 一般安排一道钻通小头孔的工序加以辅助加工。大头孔前后共经历5次不同程度的镗孔加工。小头孔经过4次镗孔加工。连杆定位孔、 螺栓孔的加工相对简单, 但其中定位孔也是经过多次钻、 镗孔加工才最终达到精度要求。4.5工艺卡片的填写在拟定工艺路线时, 必须同时确定各工序所采用的机床, 刀具, 辅助设备及工艺装备, 切削用量的选择和生产节拍的符合设计。机床和工装的选择应尽量做到合理, 经济, 使之与被加工零件的生产类型, 加工精度和零件的形状尺寸相适应。4.5.1机床的选择1 机床的加工规格范围应与零件的外部形状, 尺寸相适应。2 机床的精度应与工序要求的加工精度相适应3 机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应。大批量生产尽量选用生产率高的专用机床, 组合机床或自动机床。4 机床的选择应与现有条件相适应。做到尽量发挥现有设备的作用, 并尽量做到设备负荷平衡。 连杆的尺寸虽然不大, 但结构比较复杂, 又是发动机动力机构的重要组件, 加工精度较高, 因此在加工中部分设备使用数控机床。连杆属于批量生产, 流水作业 , 但自动化程度不高, 因此, 一部分工序也采用了通用机床和专用机床。4.5.2刀具的选择刀具的选择也包括刀具的类型, 构造和材料的选择, 主要应根据加工方法、 工序应达到的加工精度、 粗糙度、 工件的材料形状、 生产率和经济性等因素加以考虑, 原则上尽量采用标准刀具, 必要时采用各种高生产率的专用刀具。本工艺中车、 铣工序都采用YT类硬质合金刀具。硬质合金石制造高速切削刀具