高速柴油机连杆工艺与夹具设计.doc

宁XX学院毕业设计(论文)105高速柴油机连杆工艺与夹具设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要本文是对105高速柴油机连杆零件加工应用及加工的工艺性分析，重要涉及对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的拟定、加工工艺文献的填写。选择对的的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对填料箱盖零件的两道工序的加工设计了专用夹具.机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的重要内容是设计磨中心孔夹具。关键词：105高速柴油机连杆，加工工艺，加工方法，工艺文献，夹具AbstractThis paper is on the bracket parts processing application and processing technology and analysis, including the parts of the plan, the choice of blank, the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Choose the correct processing methods, design the reasonable process. In addition to the stuffing box cover part two process designing special fixture.Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, specially for a workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of design of fixture for grinding center.Key words: scaffold, processing technology, processing method, process documentation, fixture目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV第1章 绪论11.1 机械加工工艺概述11.2机械加工工艺流程11.3夹具概述21.4机床夹具的功能21.5机床夹具的发展趋势21.5.1机床夹具的现状31.5.2现代机床夹具的发展方向3第2章 柴油机连杆分析52.1 105高速柴油机连杆零件的作用52.2零件的工艺分析6第3章机械加工工艺规程设计83.1 生产大纲的拟定83.2 105高速柴油机连杆的材料选择与毛坯的制造方法93.2.1 105高速柴油机连杆的材料选择93.2.2 C70S6钢的成分和力学性能103.2.3 毛坯的制造方法113.3 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸拟定123.4 指定工序定位基准的选择123.5 加工工艺阶段的划分和加工顺序的安排143.6 105高速柴油机连杆加工工艺过程的拟定153.7 连杆加工工艺设计应考虑的问题153.7.1工序安排153.7.2定位基准153.7.3夹具使用163.8 切削用量的选择原则163.8.1 粗加工时切削用量的选择原则163.8.2 精加工时切削用量的选择原则173.9 计算工艺尺寸链193.9.1 连杆盖的卡瓦槽的计算193.9.2 连杆体的卡瓦槽的计算203.10 工时定额的计算203.10.1 铣连杆大小头平面203.10.2 粗磨大小头平面213.10.3 加工小头孔213.10.4 铣大头两侧面223.10.5、扩大头孔223.10.6 铣开连杆体和盖223.10.7 加工连杆体233.10.8 铣、磨连杆盖结合面243.10.9 铣、钻、镗（连杆总成体）263.10.10 粗镗大头孔273.10.11 大头孔两端倒角273.10.12精磨大小头两平面（先标记朝上）271.10.13 半精镗大头孔及精镗小头孔283.10.14精镗大头孔283.10.16 小头孔两端倒角283.10.17 镗小头孔衬套293.10.18 珩磨大头孔29第4章 铣结合面夹具设计304.1研究原始质料304.2定位基准的选择304.3 切削力及夹紧分析计算304.4 误差分析与计算314.5 零、部件的设计与选用324.5.1定位销选用324.5.2夹紧装置的选用324.5.3 定向键与对刀装置设计324.6 夹具设计及操作的简要说明34总 结36参考文献37致谢38第1章 绪论1.1 机械加工工艺概述机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品 或半成品，是每个环节，每个流程的具体说明，比如，上面说的，粗加工也许涉及毛坯制造，打磨等等，精加工也许分为车，钳工，铣床，等等，每个环节就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达成多少，公差要达成多少。 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，拟定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文献，这种文献就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都也许不太同样，由于实际情况都不同样。 总的来说，工艺流程是大纲，加工工艺是每个环节的具体参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。1.2机械加工工艺流程制订工艺规程的环节 1) 计算年生产大纲，拟定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 拟定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 6) 拟定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7) 拟定切削用量及工时定额。 8) 拟定各重要工序的技术规定及检查方法。 9) 填写工艺文献。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步拟定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，也许会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都规定及时对工艺规程进行修订和完善。1.3夹具概述夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热解决、装配、焊接和检测等工艺过程中。工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。1.4机床夹具的功能在机床上用夹具装夹工件时，其重要功能是使工件定位和夹紧。1机床夹具的重要功能机床夹具的重要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。（1）定位 拟定工件在夹具中占有对的位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。对的的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度规定。（2）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能机床夹具的特殊功能重要是对刀和导向。（1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的对的位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地拟定铣刀相对于夹具的对的位置。（2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地拟定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。1.5机床夹具的发展趋势随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1.5.1机床夹具的现状国际生产研究协会的登记表白，目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产规定公司所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场剧烈的竞争。然而，一般公司仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的公司中，约4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为15%左右。特别是近年来，数控机床（NC）、加工中心（MC）、成组技术（GT）、柔性制造系统（FMS）等新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的规定：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，减少生产成本。2）能装夹一组具有相似性特性的工件。3）合用于精密加工的高精度机床夹具。4）合用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。6）提高机床夹具的标准化限度。1.5.2现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向重要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度规定。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5m；精密心轴的同轴度公差可控制在1m内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达0.20.5m。高效化高效化夹具重要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（实验）转速为2600r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。可变因素重要有：工序特性、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特性的新型夹具种类重要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的重要方向。标准化机床夹具的标准化与通用化是互相联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上，一方面进行夹具元件和部件的通用化，建立类型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的结构。通用化方法涉及夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的进一步，重要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查发明良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有助于夹具的商品化生产，有助于缩短生产准备周期，减少生产总成本。采用二维CAD软件进行设计，它使我们甩掉了图板，解决r使用绘图板带来的诸多弊端。现在，大量三维实体造型软件崛起，如PR0E、UG、3D、SoIidedge等，推动了设计领域的新革命由于这些三维软件不仅仅可创建三维实体模型，还可运用设计出三维模型进行模拟装配和静态干涉检查、机构分析、动态干涉检查、动力学分析、强度分析等，并且与其它软件配合可进行零件的数控加工演示和数控代码的生成。这些功能是以往的二维CAD无法比拟的。结合夹具设计的复杂性、高精度性等特点采用了易学易懂的3D三维实体造型软件来实现设计过程。第2章 柴油机连杆分析2.1 105高速柴油机连杆零件的作用105高速柴油机连杆由105高速柴油机连杆大头、杆身和105高速柴油机连杆小头三部分组成，105高速柴油机连杆大头是分开的，一半与杆身为一体，一半为105高速柴油机连杆盖，105高速柴油机连杆盖用螺栓和螺母与曲轴主轴颈装配在一起。105高速柴油机连杆是较细长的变截面非圆形杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作中承受的急剧变化的动载荷。其形状也比较复杂，很多表面并不容易加工，不管是在其工作过程之中还是在加工过程中也很容易产生变形。为了减少磨损和磨损后便于修理，在105高速柴油机连杆小头孔中压人青铜材套，大头孔中装有薄壁金属轴瓦（如图2.1）。图2.1 衬套、轴瓦位置示意图105高速柴油机连杆是将活塞上下的直线运动转化为曲轴的旋转运动的重要部件，所以规定规定有较高的强度、韧性和疲劳性能之外，对发动机105高速柴油机连杆尚有较高的位置精度和尺寸形状精度规定以及表面质量规定。基本规定如：105高速柴油机连杆杆身不垂直度0.5，小头、大头两端面对称面与杆身相应对称面之间的偏移0.6，杆身横向对称面对大小头孔中心偏移1.一方面必须保证大头中心孔中心线和小头孔中心线之间的平行度，这样才干保证105高速柴油机连杆在工作过程中平稳不刮曲轴和轴瓦；第二个就是保证两个端面的平行度，以及两端面中心线与两孔中心线之间的垂直度，用于保证工作中不会刮伤曲轴平衡块，可以减少噪声，保持平稳；第三个要保证的是105高速柴油机连杆体和盖的分和面之间的配合和吻合，以保证大头孔的圆柱度，以免刮伤轴瓦；第四要保证大小头孔中心线之间的距离，假如其得不到保证，将保证不了发动机在工作时的气体压缩比等。2.2零件的工艺分析由零件图可知。可将其分为三组加工表面。它们互相间有一定的位置规定。现分析如下：一方面105高速柴油机连杆的加工表面如下：（1）以端面互为基准加工的两端面，尺寸为，以其中一加工端面为基准的小头孔，大头孔。（2）以小头孔为中心的加工有：钻两个4的油孔，铣105高速柴油机连杆体卡挖槽，加工侧面工艺凸台。（3）以大头孔为中心的加工表面有：加工105高速柴油机连杆盖卡挖槽，加工M12螺栓孔，和12.5的105高速柴油机连杆盖上螺钉光孔。105高速柴油机连杆精度的参数重要有五个：1.105高速柴油机连杆大端中心面和小端中心面相对于105高速柴油机连杆身中心面的对称；2.105高速柴油机连杆大小头空中心距尺寸精度；3.105高速柴油机连杆大小头孔平行度；4.105高速柴油机连杆大小头孔的 尺寸精度、形状精度；5.105高速柴油机连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。其余技术参数如下表：表2.1技术规定项目具体规定或数值满足的重要性能大、小头孔的椭圆度，锥度椭圆度0.012锥度0.014保证与衬套、轴瓦的良好配合两孔中心距0.030.05气缸气体的压缩比两孔轴线在同一个平面内在105高速柴油机连杆轴线平面内：0.03在垂直105高速柴油机连杆轴线平面内：0.06减少气缸壁和曲轴颈磨损大孔两端面对轴线的垂直度0.015减少曲轴颈边沿磨损两螺孔中心线（定位孔）的位置精度在两个在45方向上的平行度：0.020.04对结合面的垂直度0.015保证正常承载和轴颈与轴瓦的良好配合同一组内的重量差30g保证运转平稳第3章机械加工工艺规程设计3.1 生产大纲的拟定生产大纲的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的限度，以及所选用的工艺方法和工艺装备。零件生产大纲计算:N=Qn（1+%）（1+%）式中 N零件的年生产大纲（件/年）;Q产品的年产量（台/年）; n每台产品中,该零件的数量(件/台);%备品率;%废品率。 根据教材中生产大纲与生产类型及产品大小和复杂限度的关系，拟定其生产类型。图3.1为某产品上的一个105高速柴油机连杆零件。该105高速柴油机连杆用于6105柴油机，年产量为5000台。设其备品率为10%，机械加工废品率选择为0.5%，每台产品中该零件的数量为1件 N=Qn（1+%）（1+%） =50001（1+10%）（1+0.5%） = 5527件/年105高速柴油机连杆零件的年产量为5000件，现已知该产品属于中型机械，根据生产类型与生产大纲的关系查阅参考文献 ，拟定其生产类型为大量生产。图3-1 105高速柴油机连杆零件图大量生产的工艺特性：（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，一般采用模锻。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，按流水线和自动排列设备。（4） 工艺装备：广泛采用高效夹具，复合刀具，专用量具或自动检查装置，靠调整法达成精度规定。（5） 对工人的技术规定：对调整工的技术水平规定高，对操作工的技术水平规定较低。（6） 工艺文献：有工艺过程卡或工序卡，关键工序要调整卡和检查卡。（7） 成本：较低。（8） 生产率：高。（9） 工人劳动条件：较好。3.2 105高速柴油机连杆的材料选择与毛坯的制造方法3.2.1 105高速柴油机连杆的材料选择考虑到在该工艺方案中采用铣结合面工艺，那么选择材料也是很重要的。在过去其发动机105高速柴油机连杆多采用中碳钢或者中碳合金钢，通过淬火和高温回火解决，解决后一般硬度在HBS288HBS269之间.后来为了减低成本研发了非调质钢并用与生产，在锻造后空冷，通过析出强化得到与淬火高温回火同样的力学性能，省去了淬火和高温回火，从而减少了成本。后来为了减少机加工，更进一步减少成本，于是开发了用粉末冶金的方法来制造105高速柴油机连杆，大大减少了机加工。并且粉末冶金105高速柴油机连杆的质量公差小，更适合用于发动机105高速柴油机连杆是的制造。美国就广泛的运用粉末冶金的方法来生产105高速柴油机连杆。事实上它是一种含0.7%左右的高碳钢。105高速柴油机连杆的重要材料为粉末烧结材料、高碳微合金非调质钢、球墨铸铁以及可锻铸铁，其中C70S6 高碳微合金非调质钢和粉末烧结材料应用最广。与粉末冶金105高速柴油机连杆相比，C70S6钢在成本和使用性能上都具有一定优越性，一方面锻造后空冷不需要热解决；装配后105高速柴油机连杆体与105高速柴油机连杆盖的裂解面能紧密地接触并互相锁定，使其不产生错位和移动，提高了与曲轴零件的配合，同时也提高了曲轴的刚度，大大地改善了发动机的性能。减轻105高速柴油机连杆的重量一直都是105高速柴油机连杆制造上讨论的一个主题，假如采用粉末冶金技术，在不改变105高速柴油机连杆形状结构的前提之下会导致105高速柴油机连杆的重量增长15%30%，这样使得105高速柴油机连杆得重量有了很大的增长，那么发动机的重量也会在一定限度的增长，会影响其使用性能。假如用粉末冶金制造105高速柴油机连杆，就必须重新设计105高速柴油机连杆的形状结构，以减轻105高速柴油机连杆的重量。综上所述，考虑了各种因素，并通过组内成员的共同讨论，最后决定采用C70S6钢作为本次设计中105高速柴油机连杆的材料。3.2.2 C70S6钢的成分和力学性能C70S6 材料中重要各化学成分质量比例分别为：C为0. 72 % ，Mn为0. 5 % ，S为0. 06 % ， P为0. 009 % ，V为0. 04 %；其金相组织为珠光体加断续的铁素体，抗拉强度为：900MPa1 050 MPa，屈服极限为520 MPa，最大延伸率为10 %。其中Mn作为强化项而存在，用以提高材料的强度。铣结合面工艺规定105高速柴油机连杆切断后的塑性变形最小，又要保证材料有良好的可切削加工性能。C70S6为高碳钢，含C量提高后，便增长了钢材的淬透性能，假如保持含Mn量不变，105高速柴油机连杆锻造空冷后硬度会提高，并且金相组织中也许会出现贝氏体，恶化可切削加工性能，须通过适当途径减少含Mn量。为了改善可切削加工性，提高了含S量，钢中的Mn和S的亲和力大于Fe和S的亲和力，优先形成MnS，从而减少钢的塑性，防止金相组织中也许会出现的贝氏体；此外FeS会引起钢的“热脆”，促进了铣削时的断裂。Mn和S结合时含Mn量又不能过低，至少要高于S三 倍的含量。C70S6材料的力学性能:表3.1极限抗拉强度/MPa屈服强度/MPa伸长率（%）压缩屈服强度/MPa剪切强度/MPa990580146106553.2.3 毛坯的制造方法由于105高速柴油机连杆在发动机工作中要承受交变载荷以及冲击性载荷，一次应选用锻造，以使金属纤维尽量不被切断，保证105高速柴油机连杆可靠地工作。并且该零件的年产量是5000，已经达成了大量生产的水平，规定其生产率比较高，零件尺寸不是很大，再者为了保证它的尺寸精度、加工精度，故选择模锻。胀断工艺规定105高速柴油机连杆锻件在胀断过程之中不能有过大的塑性变形，因此模锻105高速柴油机连杆性能的合格就是保证105高速柴油机连杆达成抱负的脆性断裂的因素。用于胀断工艺的C70S6系列高碳非调质钢，它的成分特点是低硅，低锰及添加了微量合金元素钒和易切削的S元素，范围窄，纯度高。胀断105高速柴油机连杆工艺现有的模锻工艺重要有以下三种：（1）辊锻（楔横轧）制坯热模锻生产线 工艺：下料加热辊锻成型（预锻，终锻）切边冲孔热校正BY解决喷丸解决探伤解决精压解决。 设备配置：下料机（带锯机）中频感应加热炉（300KW)辊锻机（460型）热模锻压力机（25000KN）闭式单点压力机BY控冷设备喷丸机探伤机精压机 该生产线比较先进，以载货车105高速柴油机连杆为主导产品，其采用了中频感应加热，辊锻或楔模轧制坯，在国内被广泛采用。这种生产线便于实现自动化生产，具有噪声小，劳动环境好等优点。可生产各种类型的发动机105高速柴油机连杆。（2)辊锻（楔横轧）制坯锤上模锻生产线 工艺：下料加热辊锻成型（预锻，终锻）切边冲孔热校正BY解决喷丸解决探伤解决精压解决。 设备配置：下料机（带锯机或棒料剪切机床）中频感应加热炉（300KW）辊锻机（370型）液压精锻锤（2550KJ）开式压力机（1000KN）BY控冷设备抛丸机（6001200kg/h)荧光探伤机600WE型）电动螺旋压力机（400KW） 该生产线重要柴油机105高速柴油机连杆为主，锻件厚度公差基本在0.2mm以内，错差在0.4mm以内，切边模具没有氮气缸，可使模锻件定位后再切边，切边变性很小，精压尺寸精度可以控制在0.1mm以内（3）辊锻制坯摩擦压力机模锻（高能螺旋压力机）生产线 工艺：下料加热辊锻预锻终锻切边冲压热校正BY解决抛丸解决探伤解决精压解决。 设备配置：下料机（带锯机）中频感应加热炉（250W)辊锻机（460型）摩擦压力机（630t）摩擦压力机（1000t）闭式单点压力机（250t）摩擦压力机。 该生产线以柴油机105高速柴油机连杆为主，在摩擦压力机上进行预锻、终锻、热校正，其工艺过程较为稳定，生产效率也比较高，适合中小型公司。3.3 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸拟定根据模锻的基本规定，在零件的基本尺寸上加上加工余量24mm，所以在加工多数表面在基本尺寸的基础上单面加2mm，一些特殊表面如螺钉座面上加2mm，侧面工艺凸台加工精度不是很高，在其表面加1mm。（如图3.2，具体尺寸请查阅105高速柴油机105高速柴油机连杆毛坯图图纸）图3.2 105高速柴油机连杆毛坯图3.4 指定工序定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分。在加工起始工序中，只能用毛坯尚未曾加工过的表面作为定位基准，则该表面称为粗基准；运用已加工表面作为定位基准，则称为精基准。其基准的选择也是工艺规程设计之中的重要问题之一，定位基准的选择合理与否，将直接影响所制订的零件加工工艺规程的质量。基准选择不妥，往往会增长工序，或使工艺路线不合理，或使夹具设计困难，甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）规定，导致零件报废等情况。选择粗基准时重要考虑两个问题：一是保证加工表面与非加工表面之间的互相位置精度规定；二是合理分派各加工面的加工余量。粗、精基准具体选择时参考下列原则： （1） 对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为了保证不加工表面与加工表面之间的位置精度，应选择非加工表面作为粗基准。（2） 对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分派各加工表面的加工余量。（3） 粗基准应避免反复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常只能使用一次，以免产生较大的定位误差。精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简朴。选择精基准一般应考虑如下原则： （1） “基准重合”原则 为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度规定，应选择加工表面的设计基准为其定位基准。这一原则称为基准重合原则 。假如加工表面的设计基准与定位基准不重合，则会增大定位误差。（2 ）“基准统一”原则 当工件以某一组精基准定位可以比较方便地加工其它表面时，应尽也许在多数工序中采用此组精基准定位，这就是“基准统一”原则。采用“基准统一”原则可减少工装设计制造的费用，提高生产率，并可避免因基准转换所导致的误差。 （3） “自为基准”原则 当工件精加工或光整加工工序规定余量尽也许小而均匀时，应选择加工表面自身作为定位基准，这就是“自为基准”原则。例如磨削床身导轨面时，就以床身导轨面作为定位基准。（4） “互为基准”原则 为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可采用互为基准反复加工的原则。 （5 ）精基准选择应保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便。在该设计中大部分工序由组内其他同学做，现在介绍一下我做的两道工序的基准选择：图3.3 激光开应力槽工序基准示意图（2）胀断加工工序的基准、定位与激光开应力槽加工工序同样（图3.4）。图3.4 胀断加工工序基准示意图3.5 加工工艺阶段的划分和加工顺序的安排粗加工阶段：粗磨105高速柴油机连杆两端面，粗、半精镗大小头孔，磨搭子面工艺凸台，枪钻螺纹底孔，铰螺钉光孔，攻丝；锪螺钉座面、倒角，激光开槽、作标记，胀断，铣卡瓦槽，压衬套，钻油孔。一方面要加工其他表面就必须先加工出精基准，端面的加工必须安排所以必须安排在第一，接着再在以端面为基准的基础之上加工其他面或者其他精基准，那么接下来要安排的就是粗镗大小头孔，粗磨搭子面，这样精基准就基本出来了。那么在精加工之前必须把所有的粗加工都做完，紧接着的粗加工工序都在这样的一些基准上进行加工了。精加工阶段：精磨两端面，精镗大小头孔，珩磨大头孔，小头铣落差。在105高速柴油机连杆的加工过程之中，其辅助工艺（去毛刺，倒角，清洗等）必须贯穿整个工艺过程，所以说必须在其中安排辅助工序。在105高速柴油机连杆胀断之前安排一道磁力探伤，在锪螺钉座面、倒角之后安排了去毛刺、清洗，胀断之后要立即用螺钉套住105高速柴油机连杆体与盖，以免错位，105高速柴油机连杆总装时时必须规定清理105高速柴油机连杆结合面之间的尘屑，最后还要来一道清洗。3.6 105高速柴油机连杆加工工艺过程的拟定经组内成员共同探讨和评选（其他方案略），最后得出最优方案如下：粗磨第一端面粗磨第二端面磁力探伤及去磁粗、半精镗大、小头孔粗磨搭子面工艺凸台枪钻螺纹底孔，铰螺钉光孔，攻丝锪螺钉座面、倒角去毛刺、清洗激光开槽、作标记胀断铣卡瓦槽105高速柴油机连杆体、盖装配压衬套钻油孔精磨第一端面精磨第二端面精镗大、小头孔珩磨大头孔小头铣落差倒角、去毛刺称重、去重清洗终检一共23道工序，从105高速柴油机连杆使用性能的基本规定来看，该工艺方案能基本达成规定。3.7 连杆加工工艺设计应考虑的问题3.7.1工序安排连杆加工工序安排应注意两个影响精度的因素：（1）连杆的刚度比较低，在外力作用下容易变形；（2）连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削时会产生较大的残余内应力。因此在连杆加工工艺中，各重要表面的粗精加工工序一定要分开。3.7.2定位基准精基准：以杆身对称面定位，便于保证对称度的规定，并且采用双面铣，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。由于端面的面积大，定位稳定可靠；用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距。3.7.3夹具使用应具有适应“一面一孔一凸台”的统一精基准。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的，当连杆定位装夹后，再抽出定位销进行加工。保证螺栓孔与螺栓端面的垂直度。为此，精铣端面时，夹具可考虑反复定位情况，如采用夹具限制7个自由度（其是长圆柱销限制4个，长菱形销限制2个）。长销定位目的就在于保证垂直度。但由于反复定位装御有困难，因此规定夹具制造精度较高，且采用一定措施，一方面长圆柱销削去一边，另一方面设计顶出工件的装置。3.8 切削用量的选择原则对的地选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的刀具耐用度和经济性，保证加工质量，具有重要的作用。3.8.1 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规定不高,毛坯余量较大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽也许保证较高的单位时间金属切削量（金属切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生产效率和减少加工成本。金属切除率可以用下式计算：Zw V.f.ap.1000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，另一方面是进给量，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：一方面考虑选择一个尽也许大的吃刀深度ap,另一方面选择一个较大的进给量度f，最后拟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t 显然也会下降，但要比V对t的影响小得多，只要稍微减少一下V便可以使t回升到规定的合理数值，因此，能使V、f、ap的乘积较大，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又有助于断屑。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，减少加工成本是比较有利的。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拟定。在保存半精加工、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。只有当总加工余量太大，一次切不完时，才考虑分几次走刀。2）进给量的选择：粗加工时限制进给量提高的因素重要是切削力。因此，进给量应根据工艺系统的刚性和强度来拟定。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，切削速度重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，在拟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，则应适当减少切削速度。3.8.2 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规定较高，加工余量要小且均匀。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。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拟定。通常希望精加工余量不要留得太大，否则，当吃刀深度较大时，切削力增长较显著，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重要因素是表面粗糙度。进给量增大时，虽有助于断屑，但残留面积高度增大，切削力上升，表面质量下降。3）切削速度的选择：切削速度提高时，切削变形减小，切削力有所下降，并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，尽也许提高切削速度。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吃刀深度ap和进给量f，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽也许高的切削速度V，以保证加工精度和表面质量，同时1.8 拟定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差1.8.1 拟定加工余量 用查表法拟定机械加工余量：（根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毛坯412.5粗铣1.5IT12()40()12.5精铣0.6IT10()38.8()3.2粗磨0.3IT8()38.2()1.6 精磨0.1IT7()40()0.8 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=（1.5+0.6+0.3+0.1）2=mm（2）、连杆铸造出来的总的厚度为H=38+=mm1.8.2 拟定工序尺寸及其公差（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珩磨0.0865.565.50.4精镗0.465.465.40.8半精镗165651.6二次粗镗264646.3一次粗镗2