连杆合件工艺工装设计说明书.doc

滨州学院
专业课程设计说明书

题目：连杆合件工艺工装设计

姓 名：张超超
学 号：1214090431
专业方向：机械制造
指导老师：孙胜伟
完成时间：2016.01.05

1 绪论

1.1 课程设计的目的

连杆合件是企业产品的关键零件之一，要求生产量比较大。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

进行专用夹具和加工用组合机床设计，并完成必要的设计计算。

1.2 课程设计要求

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、查阅文献资料；

（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组合机床设计；

（5）必要的设计计算与分析；

（6）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：40000 件/年；

（2）夹具采用专用夹具；

（3）组合机床采用液压驱动滑台；

（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）连杆合件加工工艺工装设计；

（2）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 40000 件/年，属大批量生产 。

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 。 连杆主要参数如表 如表。

表
主要参数表
项目
技术要求

材料
QT450-10
连杆小头孔尺寸
F 20 0+ 0.023 mm

连杆大头孔尺寸
F 101+0.021 mm

0
厚度
43 -- 0.0.3620 mm
连杆

大小头孔中心距
85 0+ 0.1 mm
连杆体螺纹
2-M12-6H
连杆体
94 0- 0.023 mm
两止口宽度
连杆盖螺栓孔
F12mm
连杆盖
94 0+0.035 mm
两止口宽度

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，主要特性
较普通铸铁韧性和抗拉强度大大提高，又具有铸铁的流动性好，收缩性好。用途不仅能代替铸钢,甚至能代 替锻钢做成曲轴,齿轮等重 要零件.抗蚀性能也优于普 通铸钢,做阀门、减压阀

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（根据《机械加工工艺手册》 (第 2 版) 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：155mm；连杆大头孔圆形部分：Φ70.6mm。

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、Φ70.6mm 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70.6 +0 0.1 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 个机械加工工艺过程顺利地进行；

（2）为加工上述精基面或统一基准，应采用哪一个表面作为粗基面；

（3）是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面。 粗基面的选择：根据粗基面的选择原则及零件的特点来选择。 精基面的选择：选择精基面时，首先应考虑基准重合的问题，即在可能的情况下，

应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准[8] 。

在连杆机械加工工艺过程中，加工小头孔时，工序选用连杆的一侧端面作为主要 基准。加工连杆盖时，选用连杆盖的一个指定的端面、连杆盖上的大头孔及连杆盖侧 面作为基准。加工连杆体时，选用连杆体的一个指定端面、连杆体小头孔及连杆体侧 面作为基准。加工大头孔时，选用连杆体的一个指定端面、连杆体小头孔及连杆侧面 作为基准。这是由于：端面的面积大，定位比较稳定；用连杆盖上的孔定位可直接控 制大小孔的中心距；连杆侧面限制转动。这样就使各工序的定位基准统一起来，减少 定位误差。

（1）根据零件图，连杆零件的两端面都在一个平面上，这对作为定位基准面来
说是有利的；
（2）连杆体上的小头孔作为基面，因此小头孔的加工应安排得比较早。这样宜 于保证大小头孔的中心距要求；

（3）在铣连杆合件端面的工序中，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，因此此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。在本道工序中以毛坯大头端定位，在小头处夹紧，同时铣 削两侧端面。但是由于毛坯表面不平整，连杆的刚性差，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及加工。以连 杆的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 件的两侧端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度较好的平面。毛坯在加工 后的外形偏差也比较小。本连杆的结合面带有止口。连杆结合面结构种类较多，有平 切口和斜切口，还有键槽形、锯齿形和带止口的。从使用性能上看，重复定位精度高， 在拧紧螺钉时，可自动滑移消除止口间隙；从工艺性上看，定位可靠，连杆成品经拆 装后大头孔径圆度变化小。螺栓孔和结合面分别先后加工，为达到互换性装配要求， 加工精度应相应提高。
2.3.2 工艺路线方案的确定

制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段 。

（1）选择加工方法应以零件加工表面的技术条件（主要是加工面的尺寸精度、 形状精度、表面粗糙度）为依据，并综合考虑各个方面工艺因素的影响，一般是根据 主要表面的技术条件先确定终加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然

后再确定其他次要表面的加工方法；

（2）在各表面加工方法选定以后，就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中 的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序；

（3）设计安排加工路线图表。 特别当生产批量不同时零件的工艺路线也会有较大的差别。 方案 1：

工序 I：制备毛坯
工序 II：同时铣连杆大小头孔两侧端面 工序 III：钻、扩、铰连杆小头孔 工序 IV：分离连杆体和连杆盖

工序 V：铣连杆体结合面

工序 VI：铣连杆盖结合面

工序 VII：加工连杆体的螺纹

工序 VIII：加工连杆盖的螺栓孔

工序 IX：人工装配连杆体和连杆盖 工序 X：粗镗、半精镗大头孔

工序 XI：精镗大头孔及大头孔内键槽 工序 XII：镗削小头孔内槽

工序 XIII：铣小头孔 R67mm 的槽 工序 XIV：倒角，检验

方案 2：

工序 I：制备毛坯

工序 II：同时铣连杆大小头孔两侧端面 工序 III：钻、扩、铰连杆小头孔 工序 IV：分离连杆体和连杆盖

工序 V：铣连杆体和连杆盖结合面 工序 VI：加工连杆体的螺纹 工序 VII：加工连杆盖的螺栓孔

工序 VIII：人工装配连杆体和连杆盖 工序 IX：粗镗、半精镗大头孔

工序 X：精镗大头孔及大头孔内键槽 工序 XI：镗削小头孔内槽

工序 XII：铣小头孔 R67mm 的槽 工序 XIII：倒角，检验

方案 1、2 的差别仅仅是连杆端面铣削方式的不同。方案 2 中先粗加工两侧端面， 在连杆体和盖装配好后再进行一次精加工，此方案的不足在于精加工时条件不满足，

难以进行精加工。方案 1 中在连杆体和盖分离之前同时进行两侧端面粗、精加工，虽

然在装配后可能影响到端面平面度，但考虑到连杆为一体铸造，且端面采取两侧同时 加工，力可以相互抵消，同时连杆体和盖的结合面要求也较高，因此可以采用此方案。 通过比较选择方案 1。

2.3.3 加工质量的保证措施

（1）合理定位夹紧方法

连杆是一个刚性比较差的工件，应该十分注意夹紧力的大小、作用力的方向及着 力点的选择，避免因受夹紧力的作用而产生的变形，以免影响加工精度[9] 。铣两端面 时，夹具的夹紧力方向应与端面平行，在夹紧力的作用方向上，大头孔端部与小头孔 端部的刚性高，变形小，既使有一些变形，亦产生在平行于端面的方向上，很少或不

会影响端面的平面度。在加工小头孔工序中，夹紧力垂直作用于端面上，并由定位元

件承受，以保证所加工孔的圆度。在镗孔时，只以大平面（基面）定位，大头这一端

用固定块定位，小头孔以销定位后，用推动块从侧向夹紧。小头一端不能从端面上定

位夹紧，避免可能产生的变形。

（2）零件材料的力学、物理性能及热处理状态对加工后的表面粗糙度、残余应力和冷 硬现象都有影响。在工艺条件允许的范围内，可通过以下途径改善其加工性。

（a）提高毛坯质量 提高毛坯外形的几何精度，保证其硬度及组织的均匀性， 可以减小切削力的波动，使振动及刀具磨损减小，有利于提高表面质量。

（b）通过热处理改善切削加工性 通过热处理提高塑性较大材料的硬度，可改 善表面质量。如对 20 钢在切削前进行正火处理，可改善它的切削加工性。

（3）连杆加工时合理的加工路线

（a）两侧端面采用粗铣、半精铣两道工序。改善基面的平面度，提高孔加工的 精度。

（b）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。小头孔是重要的定位基面，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，再以其内孔定位加工大头孔。大头孔经粗镗、半 精镗、精镗。表面粗糙度 Ra 为 1.6μm，大头孔的加工方法是将连杆盖与连杆体组合 在一起，然后进行镗大头孔的工序。这样，在前几道工序中可能产生的变形，可在最 后精镗工序中得到修正，以保证孔的精度。

（c）连杆的螺栓孔经过钻工序，螺纹经钻、攻丝工序。加工时先以连杆体和连 杆盖配合钻螺纹孔，后分别加工连杆体的螺纹、连杆盖的螺栓孔。加工时以大头端面、 大头孔外圆面、小头孔端面、小头孔外圆面及一侧面定位。为了使两螺栓孔在两个互 相垂直方向上保持平行，在钻孔工序中用上下双导向套导向，从而达到所需要的技术 要求，螺栓孔及螺纹孔的同轴度就能保证。

（4）刀具方面

（a）加强切割作用，减小推挤作用 加强切割作用，减小推挤作用不仅可以降 低切削力与切削温度，而且也是提高表面质量的有效措施。对切割与推挤作用影响较 大的是刀具的前角与刃口圆弧的大小。

① 加大前角。加大前角可以减小推挤作用，使刀刃的切割作用更加突出，并使 被切金属的塑性变形减小；同时，加大前角可以使基本变形区主要分布在切割层内， 对已加工表面以下的金属影响较小。但应注意前角过大会使刀尖的强度降低，影响刀 具的寿.
② 减小刃口圆弧半径。刀具刃口圆弧半径减小，可以缩小刀前变形量，加强刀

刃的切割作用；同时，可以使直接受刃口圆弧挤压的金属层厚度减小。因此，减小刃

口圆弧半径能使表面残余应力、冷硬层深度及冷硬程度降低，从而提高表面质量。

③ 采用斜刃切削。由于斜刃切削时，使切屑流向改变，刀具的实际前角加大， 实际刃口圆弧半径减小，从而加强了刀刃的切割作用，并使推挤作用减小，有利于提

高已加工表面的质量。

（b）提高刃磨质量控制磨损量 降低前、后刀面的粗糙度可以减小刀一屑之间 的摩擦，可以降低切削变形和切削力，并能抑制积屑瘤和鳞刺。因此，合理规定磨损 限度，是保证表面质量的重要环节。

（c）合理选择刀具材料 应根据工件的材料和具体加工条件合理选择刀具材料， 提高加工表面质量。如用金刚石车刀车削超硬铝及无氧铜时，可获得很小的粗糙度； 而采用硬质合金刀具，要获得小的粗糙度就比较困难。

（5）切削用量

（a）粗加工时切削用量的选择原则 粗加工时加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯切削余量较大。因此，选择粗加

工的切削用量时，要尽可能保证较高的单位时间金属切削量（金属切除率）及必要的 刀具耐用度，以提高生产效率和降低加工成本[9]。

金属切除率可以用下式计算：

ZW » 1000Vfap
（2.1）

式中：ZW ——单位时间内的金属切除量（mm3/s）

V——切削速度（m/s） f ——进给量（mm/r） ap ——切削深度（mm）

提高切削速度、增大进给量和切削深度，都能提高金属切除率。但是，在这三个 因素中，影响刀具耐用度最大的是切削速度，其次是进给量，影响最小的是切削深度。 所以粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的切削深度（ap），

其次选择一个较大的进给量度 f，最后确定一个合适的切削速度 V。

选用较大的 ap 和 f 以后，刀具耐用度显然也会下降，但要比 V 对刀具耐用度的影
响小得多，因此，使 V、f、ap 的乘积尽可能大，从而保证较高的金属切除率。此外， 增大 ap 可使走刀次数减少，增大 f 又有利于断屑。因此，根据以上原则选择粗加工切

削用量对提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是比较有利的[9] 。

① 切削深度的选择： 粗加工时切削深度应根据工件的加工余量和由机床、夹具、刀具和工件组成的工

艺系统的刚性来确定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，应当尽量将粗加 工余量一次切除。只有当总加工余量很大，一次不能切完时，应考虑分多次走刀。

② 进给量的选择： 粗加工时限制进给量提高的因素主要是切削力。因此，进给量应根据工艺系统的

刚性和强度来确定。选择进给量时应考虑到机床进给机构的强度、刀杆尺寸、刀片厚 度、工件的直径和长度等。在工艺系统的刚性和强度好的情况下，可选用大一些的进 给量；在刚性和强度较差的情况下，应适当减小进给量。

③ 切削速度的选择： 粗加工时，切削速度主要受刀具耐用度和机床功率的限制。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须考虑到机床的许用功率。如超 过了机床的许用功率，则应适当降低切削速度。

（b）精加工时切削用量的选择原则 精加工时加工精度和表面质量要求较粗加工高，加工余量小且均匀。因此，选择

精加工的切削用量时应先考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产效率
[10]。

① 切削深度的选择： 精加工时的切削深度应根据粗加工留下的余量确定。通常希望精加工余量不要留

得太大，否则，当背吃刀量较大时，切削力显著增加，影响加工质量。

② 进给量的选择： 精加工时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。进给量增大时，虽有利于断

屑，但残留面积高度增大，切削力增大，表面质量下降。

③ 切削速度的选择： 切削速度提高时，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。

一般选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，尽可能提高切削速度。只有当切削速度受到工艺条件限制而不能提高时，才选用低速，以避开积屑瘤产生的范围。

由此可见，精加工时选用较小的背吃刀量 ap 和进给量 f，并在保证合理刀具耐用 度的前提下，选取尽可能高的切削速度 V，以保证加工精度和表面质量，同时满足生

产率的要求。

2.4 工序设计

由此可见，精加工时选用较小的背吃刀量 ap 和进给量 f，并在保证合理刀具耐用 度的前提下，选取尽可能高的切削速度 V，以保证加工精度和表面质量，同时满足生

产率的要求。

2.4.1 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差

用查表法确定机械加工余量：

（1）端面各工序尺寸及其公差（mm）

（根据《机械加工工艺手册》 (第 2 版) 第一卷 表 3.2—23 ，《机械加工工艺基

础》(第 2 版) 表 2—9）得表 端面工序尺寸及其公差表。
单面加工法
单面余量
经济精度
工序尺寸
表面粗糙度
毛坯【粗】

48
12.5
铣【精铣】
1.5
IT12(-- 0.0.2005 )
45(0+ 0.32 )
6.3

1
IT8(-- 0.0.2005 )
43(-- 0.0.2005 )
3.2

则连杆两端面总的加工余量为：A总=(A粗铣+A精铣)^2

=（1.5+1）´2

=5 0+0.47 mm

连杆铸造出来的总的厚度 H = 43+5 0+0.47 =48 0+0.47 mm（2）大头孔各工序尺寸及其公差（铸造出来的大头孔为H=70.6 mm）

（根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》[11]表 2—29 表 2—30）得表 大

头孔各工序尺寸及其公差表。

表 大头孔各工序尺寸及其公差表
工序名称
工序基本余量
工序经济度
工序尺寸
表面粗糙度
精镗
1
H6
F01H6
1.6
半精镗
1.5
H10
F00H10
3.2
粗镗
3.5
H12
F70.5H12
6.3
毛坯

F75
12.5

则连杆大头孔总的加工余量为:
A总 = A粗镗 + A半精镗 + A精镗 （2.3）

= 1+1.5+3.5

= 6 +00.442 mm

（3）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 2—29 表 2—30）得表 6 小头

孔各工序尺寸及其公差表。

则连杆大头孔总的加工余量为：

A总 =
A粗镗+A半精镗+ A精镗

（2.4）

= 2.3+00.285 mm

2.4.2 确定各工序的切削用量、工时定额

（1）铣连杆大小头端面

（a）粗铣

根据《机械加工工艺手册》

铣刀直径 D = 160 mm
铣刀齿数 Z = 10

由表 2.1—73 进给量 af =1.8mm/r

背吃刀量 ap =1.5 mm

切削速度 V=81m/min
则主轴转速 n = 1000 V/ p D = 160 r/min

进给速度 Vf =289mm/min

由表 2.1—100 切入和切出行程长度：23mm 工件铣削部分长度：150mm

切削时间：（150+23）/289=0.60min
辅助时间：0.95min

（b）精铣

铣刀直径 D = 160 mm
铣刀齿数 Z = 10

进给量 af =0.5mm/r
背吃刀量 ap =1mm

切削速度 V =135m/min
则主轴转速 n = 1000 V /p D = 270 r/min

进给速度 Vf =134mm/min

工件铣削部分长度：150mm

切入和切出行程长度：23mm

切削时间：（150+23）/134.5=1.29min
辅助时间：0.90min

（2）钻、扩、铰小头孔

（a）钻

根据《机械加工工艺手册》

钻头直径 D=18mm

进给量 af =0.26mm/r

由表 3.4—13 切削速度 V =18m/min
则主轴转速 n = 1000 V /p D = 310 r/min
进给速度 Vf =82.68mm/min

工件铣削部分长度：45mm
切入和切出行程长度：8mm

切削时间：54/82.68=0.66min
辅助时间：1.20min

（b）扩小孔

扩刀直径 D=19.7mm

进给量 af =0.2mm/r

背吃刀量 ap =（19.7-18）/2=0.85mm
切削速度 V =64m/min

则主轴转速 n = 1000 V /p D = 1000 r/min
进给速度 Vf =200mm/min

工件铣削部分长度： 45mm

切入和切出行程长度：4.5mm
切削时间：49.5/200=0.25min
辅助时间：0.70min
（c）铰

铰刀直径 D=20mm

进给量 af =0.2mm/r

背吃刀量 ap =（20-19.7）/2=0.15mm
切削速度 V =108mm/min
则主轴转速 n = 1000 V /p D = 1730 r/min
进给速度 Vf =346mm/min

工件铣削部分长度： 45mm

切入和切出行程长度：3mm
切削时间：48/346=0.14min

辅助时间：1.00min
（3）连杆体和连杆盖结合面及止口的加工
（a）分离连杆体和连杆盖

根据《机械加工工艺手册》

锯片铣刀直径 D=160mm

铣刀齿数 Z = 100
进给量 af =20mm/r
背吃刀量 ap =4mm
切削速度 V =12m/min

则主轴转速 n = 1000 V /p D = 23 r/min
进给速度 Vf =460mm/min

工件铣削部分长度：140.6mm

切入和切出行程长度：180mm
切削时间：314/460=0.69min

辅助时间：1.45min
（b）粗铣连杆体和连杆盖的端面及止口
根据《机械加工工艺手册》

端铣刀直径 D =50mm

铣刀齿数 Z = 3
进给量 af =0.6mm/r

背吃刀量 ap =1.5mm
切削速度 V =100m/min

则主轴转速 n = 1000 V /p D = 636 r/min
进给速度 Vf =381mm/min

工件铣削部分长度：53mm
切入和切出行程长度：120mm

切削时间：173/381=0.46min
辅助时间：1.25min
（c）精铣连杆体和连杆盖的端面及止口
根据《机械加工工艺手册》

端铣刀直径 D =50mm
铣刀齿数 Z = 3
进给量 af =0.5mm/r
背吃刀量 ap =1mm
切削速度 V =113m/min
则主轴转速 n = 1000 V /p D = 720 r/min
进给速度 Vf =360mm/min

工件铣削部分长度：29mm
切入和切出行程长度：120mm
切削时间：149/360=0.42min
辅助时间：1.00min
（4）连杆体螺纹的加工

（a）钻螺纹孔

根据《机械加工工艺手册》

钻头直径 D =10.2mm
进给量 af =0.2mm/r

由表 3.4—13 切削速度 V =18m/min 则主轴转速 n = 1000 V /p D = 560 r/min

进给速度 Vf =112mm/min

工件铣削部分长度：28mm
切入和切出行程长度：8mm
切削时间：37/112=0.33min
辅助时间：1.25min
（b）攻螺纹

根据《机械加工工艺手册》

丝锥直径 D=12mm
螺距 P=1.75mm
切削速度 V =15m/min
则主轴转速 n = 1000 V /p D = 390 r/min
丝锥退出时的转速：250 r/min
工件铣削部分长度：20mm
丝锥切削锥长度：1mm

攻螺纹时的超切量：2.5x1.75=4.375mm

切削时间：(20+1+4.375) × (1/390+1/250)/1.75=0.1min

辅助时间：1.00min （5）连杆盖螺栓孔的加工

（a）钻螺栓孔 根据《机械加工工艺手册》

钻头直径 D =13.5mm
进给量 af =0.26mm/r

由表 3.4—13 切削速度 V =18m/min
则主轴转速 n = 1000 V /p D = 420 r/min
进给速度 Vf =109.2mm/min

工件铣削部分长度：28mm
切入和切出行程长度：8mm
切削时间：37/109.2=0.34min
辅助时间：1.25min
（b）锪孔

根据《机械加工工艺手册》

锪刀直径 D =20mm
进给量 af =1mm/r

由表 3.4—13 切削速度 V =23m/min
则主轴转速 n = 1000 V /p D = 370 r/min
进给速度 Vf =370mm/min

工件铣削部分长度：1mm

切削时间：1/370=0.0028min
辅助时间：1.00min
（6）连杆大头孔的加工

（a） 粗镗大头孔

根据《机械加工工艺手册》

镗刀直径 D = 78.5 mm

由表 1.2—33 切削速度 V =50m/min

则主轴转速 n = 1000 V /p D = 200 r/min

进给量 af =0.5mm/r
背吃刀量 ap
=1.75 mm
进给速度 Vf =100mm/min
工件镗削部分长度：43mm

切削时间：（43/100）× 2=0.86min
辅助时间：1.29min
（b）半精镗大头孔

根据《机械加工工艺手册》

镗刀直径 D = 80mm

由表 1.2—33 切削速度 V =50m/min

则主轴转速 n = 1000 V /pD = 200 r/min

进给量 af =0.4mm/r
背吃刀量 ap =0.75 mm
进给速度 Vf =80mm/min
工件镗削部分长度：43mm

切削时间：43/80=0.54min
辅助时间：1.051min

（c）精镗大头孔

根据《机械加工工艺手册》

镗刀直径 D = 81 mm

由表 1.2—33 切削速度 V =82.3m/min

则主轴转速 n = 1000 V /p D = 280 r/min

进给量 af =0.12mm/r

背吃刀量 ap =0.5 mm
进给速度 Vf =33.6mm/min
工件镗削部分长度：43mm
切削时间：43/33.6=0.86min
辅助时间：1.25min
（d）连杆大头孔内键槽的加工

根据《机械加工工艺手册》

镗刀直径 D = 25 mm

由表 1.2—33 切削速度 V =130m/min

则主轴转速 n = 1000 V /p D = 200 r/min

进给量 af =0.3mm/r

背吃刀量 ap =2.5 mm

进给速度 Vf =153mm/min

工件镗削部分长度：24mm

切削时间：24 /153=0.16min
辅助时间：1.00min
（7）连杆小头孔内槽的加工

根据《机械加工工艺手册》

镗刀直径 D = 21 mm

由表 1.2—33 切削速度 V =66.6m/min

则主轴转速 n = 1000 V /p D = 600 r/min

进给量 af =0.3mm/r
背吃刀量 ap =0.5 mm
进给速度 Vf =180mm/min
工件镗削部分长度：1.1mm

切削时间：（1.1 /180）× 2=0.012min
辅助时间：1.45min
（8）铣连杆小头孔 R67 的槽

（a）开槽

根据《机械加工工艺手册》

铣刀直径 D = 160 mm
铣刀齿数 Z = 24

进给量 af =1.2mm/r
背吃刀量 ap =1.5 mm
切削速度 V =55.5m/min
则主轴转速 n = 1000 V /p D =600r/min
进给速度 Vf =80.4mm/min

切入和切出行程长度：180mm
工件铣削部分长度：40mm
切削时间：（180+40）/80.4=2.74min
辅助时间：1.25min
（b）精加工

根据《机械加工工艺手册》

铣刀直径 D = 160 mm
铣刀齿数 Z = 24
进给量 af =0.4mm/r
背吃刀量 ap =0.75mm
切削速度 V =215m/min
则主轴转速 n = 1000 V /p D =430r/min
进给速度 Vf =172mm/min

切入和切出行程长度：20mm
工件铣削部分长度：40mm 走刀两次
切削时间：（20+40）/172=0.35min
辅助时间：1.00min

2.5 工艺规程

由于坯料为一体铸造，分离连杆体和连杆盖后，连杆体和连杆盖需分别加工。表7连杆合件机械加工工艺过程卡片表。

2.6

连杆在机械加工中要进行中间检验，加工完毕后要进行最终检验，检验项目按图

纸上的技术要求进行。

2.6.1 观察外表缺陷及目测表面粗糙度

2.6.2 连杆大、小头孔圆柱度的检验

用量缸表，在大、小头孔内分三个断面测量其内径，每个断面测量两个方向，三

个断面测量的最大值与最小值之差的一半即圆柱度。

3 夹具设计

连杆材料为 QT450-10，年产量 5 万件。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降

低劳动强度，需要设计专用夹具。本夹具用于连杆大头孔的镗削加工。

3.1 夹具设计的要求

本夹具主要用来镗Φ81 的大头孔，大头孔轴线相对于小头孔轴线有一定的尺寸精 度要求。由于本工序是粗镗、办精镗，本夹具可用于本工序内的所有工步。设计夹具 主要考虑在满足合理性的条件下，如何提高劳动生产率降低劳动强度。

3.2 夹具设计