第一篇：畢業(yè)設計(論文)柴油機連桿加工工藝設計說明書

畢業(yè)設計（論文）柴油機連桿加工工藝設計說明書

畢業(yè)設計論文任務書

專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 機械051 姓名 下發(fā)日期 200-3-10 題目 12V180C柴油機加工工藝設計

藝設計

要 內 容 及 要

求 設計內容首先仔細分析所要加工零件的結構技術要求生產(chǎn)綱領等內容從而制定一套該零件的加工工藝規(guī)程認真分析該加工工藝規(guī)程的優(yōu)點進而繪制出各個主要工序的工序卡片設計主要工序的機床夾具分析計算定位誤差設計機床夾具的主要零件

要求根據(jù)給定的12V180系列柴油機零件圖制定出符合加工技術要求的加工工藝工藝規(guī)程并對所制定的加工工藝規(guī)程進行可行性和優(yōu)化性比較從而制定出較好的加工工藝設計重要工序的工藝裝備要求的圖紙量折合為零號圖后不少于四張設計說明書不少于三萬字

度

主要技術參數(shù) 進 主

專題

12V180柴油機加工工及 完 成 日 期

3月30日至4月10日2周 根據(jù)設計任務書要求查閱資料完成外文翻譯工作

4月13日至4月24日2周 繪制連桿零件圖熟悉連桿的結構初步確定連桿的加工工藝過程

4月27日至5月8日2周確定連桿機械加工工藝過程設計部分工序的工藝過程

5月11日至5月22日2周了解機床夾具設計的基本原則繪制重要工序夾具簡圖

5月25日至5月29日 1周 繪制重要工序的夾具圖 6月1日至6月12日2周 編寫設計說明書 6月15日至6月21日1周 修改整理資料打印資料 6月22日至6月23日2天 答辯

任簽字 日 期 指導教師簽字 日 期

導 教 師 評 語

教學院長簽字 日 期 教研室主

指

指導教師 年 月 日 指 定 論 文 評 閱 人 評 語

評閱人

年 月 日

定 成

績 指導教師給定 成績 30 評閱人給定 成績 30 答辯成績 40 總 評 答辯委員會主席 簽字

答 辯 委 員 會 評 語 評

連桿機構中兩端分別與主動和從動構件鉸接以傳遞運動和力的桿件例如在往復活塞式動力機械和壓縮機中用連桿來連接活塞與曲柄連桿多為鋼件其主體部分的截面多為圓形或工字形兩端有孔孔內裝有青銅襯套或滾針軸承供裝入軸銷而構成鉸接連桿是汽車發(fā)動機中的重要零件它連接著活塞和曲軸其作用是將活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動并把作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率連桿在工作中除承受燃燒室燃氣產(chǎn)生的壓力外還要承受縱向和橫向的慣性力因此連桿在一個復雜的應力狀態(tài)下工作它既受交變的拉壓應力又受彎曲應力連桿的主要損壞形式是疲勞斷裂和過量變形通常疲勞斷裂的部位是在連桿上的三個高應力區(qū)域連桿的工作條件要求連桿具有較高的強度和抗疲勞性能又要求具有足夠的鋼性和韌性連桿是柴油機的主要傳動件之一本文主要論述了連桿的加工工藝及其部分工序夾具設計確定加工的生產(chǎn)綱領及生產(chǎn)類型確定的毛坯材料及尺寸確定毛坯加工余量設計加工工藝確定部分重要工序所用的工藝裝備和設備計算部分重要工序的切削用量和基本時間設計重要工序所用的夾具連桿的尺寸精度形狀精度以及位置精度的要求都很高而連桿的工作環(huán)境惡劣剛性比較差容易產(chǎn)生變形因此在安排工藝過程時就需要把各主要表面的粗精加工工序分開逐步減少加工余量切削力及內應力的作用并修正加工后的變形才能最后達到零件的技術要求

關鍵詞 連桿變形加工工藝夾具設計Abstract At both ends of linkage with the active and passive components in order to convey movement and the hinged edge of the bar For example in reciprocating piston compressor and power machinery to connect the piston with connecting rod and crank Connecting rod for steel parts the main part of the cross section for the round or shaped both ends have a hole or holes with needle bearing bronze bushing for the pin into and constitute a hinged axis Linkage is an important automotive engine parts it is connected to the piston and the crankshaft its role is to the reciprocating piston movement into rotary movement of the crankshaft and the role of the force in the piston to the crankshaft to the output power Link at work in addition to gas produced by the combustion chamber under pressure also have to face the vertical and horizontal inertia force Therefore the connecting rod in a complex work under the stress state It is subject to alternating stress of tension and compression but also by the bending stress Link the main form of fatigue damage and excessive deformation Usually the site of fatigue fracture in the connecting rod on the three regions of high stress Requirements of the working conditions of connecting rod connecting rod has higher strength and fatigue performance also requires adequate and toughness of steelThe 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 Working environment Processing technology Design of clamping device 目錄 摘要 I Abstract II 目錄 III 第1章 緒論 1 11機車柴油機簡介 1 com 柴油機概述 com油機簡介 2 12連桿簡介及連桿加工工藝分析 4 com作用 4 com械加工工藝技術關鍵分析 4 com要研究內容 第2章 連桿加工工藝規(guī)程 21機械加工工藝規(guī)程簡介 6 com工工藝規(guī)程的作用 6 com工工藝規(guī)程的制定程序 6 22計算產(chǎn)品生產(chǎn)綱領確定生產(chǎn)類型 6 23審查零件圖樣工藝性 24選擇毛坯 7 25工藝過程設計 8 com準的選擇 8 com段的劃分與工序順序的安排 10 com藝路線 11 26 確定毛坯加工余量及毛坯尺寸 13 com算連桿機械加工余量的方法 13 com 設計毛坯圖 27 部分重要工序設計 15 com分重要工序介紹 com分重要工序工序尺寸 16 com削用量及基本時間 17 第3章 夾具設計 28 31機床夾具的分類基本組成及功能 28 31 1機床夾具的分類 28 com具的基本組成 28 com用夾具的主要功能 28 com用夾具設計的基本要求 29 32 12V180C 系列柴油機連桿銑剖分面夾具設計 com指出 29 com 夾具設計 30 33 12V180C系列柴油機連桿鏜大小頭孔夾具設計29

com 問題的指出 com 夾具設計 32 結論 34 參考文獻 35 致謝 36 附件1 37 附件2 62

第1章 緒論 11機車柴油機簡介 com 柴油機概述

柴油機是一種動力機械它以柴油為燃料將柴油燃燒而產(chǎn)生的熱能轉化為機械能柴油機廣泛應用在工農(nóng)業(yè)交通運輸國防及人民日常生活中柴油機的型式很多一般可按下述幾種方式分類

①按工作方式二沖程四沖程 ②按汽缸數(shù)單缸多缸

③按汽缸直徑95105135 mm 等

柴油的特點是自燃溫度低所以柴油發(fā)動機無需要火花塞之類的點火裝置它采用壓縮空氣的辦法提高空氣溫度使空氣溫度超過柴油的自燃測試這時再噴入柴油柴油噴霧和空氣混合的同時自己點火燃燒從性能上說國內傳統(tǒng)柴油機一直給人以體積笨重振動噪聲大以及排放污染嚴重的印象因此國產(chǎn)轎車基本都采用汽油發(fā)動機然而近年來國外知名車商開始將一些最新的柴油機技術引入到中國大大改善了國人對柴油機的偏見譬如一汽大眾剛剛推出寶來TDI柴油發(fā)動機其環(huán)保性動力性以及平順性都不遜于汽油機同時又具有柴油機特有的巨大扭力和超低油耗市場前景十分看好

2柴油機結構及工作原理

結構柴油機由燃燒室組件動力傳遞組件機體和主軸承配氣機構燃油系統(tǒng)和調速器潤滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)起動系統(tǒng)構成

工作原理柴油機工作時一般分為吸氣壓縮爆發(fā)排氣等步驟開始時活塞從上止點下行到下止點將新鮮空氣吸入氣缸然后從下止點上行到上止點將吸入的氣體壓縮使其壓力及溫度升高當接近上止點時氣體溫度已超過柴油燃點此時由噴油嘴將柴油噴入迅速燃燒高溫高壓燃氣推動活塞下行做功之后活塞再次從下止點上行將廢氣排出氣缸完成一個循環(huán)活塞往復不停地工作帶動連桿使曲軸轉動就從曲軸上把動能傳輸出來1機車柴油機概述

機車柴油機locomotive diesel engine是指用于內燃機車內燃車組或內燃動車的柴油機機車柴油機具有高功率強化柴油機的典型特征一般為四沖程V型機以12缸16缸最為普遍也有直列式6810缸的柴油機的寬度和高度受鐵路機車車輛限界標準的限制機車的允許軸重對柴油機重量也有一定的限制現(xiàn)代機車柴油機不斷提高增壓度見內燃機增壓同時加大氣缸排量大功率柴油機的單機功率已達5000千瓦平均有效壓力為13～20兆帕燃料消耗率為200～225克千瓦2時柴油機的附件如冷卻水散熱器風扇和空氣濾清器等均布置在機車廂內機油濾清器機油換熱器一般也布置在機車廂內柴油機幾乎都采用電起動方式只有個別的采用空氣起動調速系統(tǒng)大多采用液壓全速調速器并裝有超速停機油壓保護和超溫卸載等自動安全保護裝置

2對機車柴油機的性能要求

機車在鐵路上運行時線路狀況不時變化又需要按計劃時間運行因而要求機車柴油機的轉速和功率在相當寬的范圍內變化從運行工況的時間比例來看部分負荷約占50％空轉占40％左右而標定工況的使用時間很少鐵路分布地區(qū)廣泛列車運行時的自然環(huán)境條件也在改變這就要求柴油機具有廣泛的適應能力

對機車柴油機的性能要求是不僅在標定工況下而且更重要的是在部分負荷和空轉時燃油和機油的消耗量小經(jīng)濟性應與機車牽引特性相適應有一個經(jīng)濟性最好的最低空載穩(wěn)定轉速性能指標隨環(huán)境條件的變化小噪聲低排氣煙塵和有害成分少冷機或熱機均能連續(xù)可靠起動一般在5℃氣溫時起動時間不超過10秒

2機車柴油機在中國的發(fā)展歷程

柴油機發(fā)明后屢經(jīng)研究試圖將柴油機用于鐵路牽引1913年瑞典最先制造了以55千瓦 75馬力 柴油機為動力的第一臺電力傳動內燃動車但在1950年以前鐵路車輛的牽引動力主要仍是蒸汽機車50年代內燃機車因有較好的能源利用率可以改善列車牽引經(jīng)濟性而獲得了廣泛的應用并逐步取代了蒸汽機車到80年代初世界上內燃機車已占機車總數(shù)的23 中國于1958年自行制造內燃機車 長辛店機車車輛廠制成了國產(chǎn)第一臺內燃機車---建設型直流電力傳動調車內燃機車機車裝有2臺B2-300型柴油機總裝車功率為23300馬力最高速度80kmh該機車基本上是按從匈牙利進口的ND1型內燃機車仿造試制的

1969年1970年和1977年四方廠戚墅堰廠和資陽內燃機車廠以下簡稱資陽廠先后制造了6臺4500馬力等級的東方紅4型貨運液力傳動內燃機車機車裝用2臺16V200ZL型柴油機最高速度100kmh 1970年四方廠開始生產(chǎn)援助坦-贊鐵路和越南等國的裝用12V180ZJ型柴油機的1000馬力的DFH1345型和2000馬力的DFH2型液力傳動內燃機車總數(shù)達163臺這是最早走出國門的國產(chǎn)內燃機車本文所研究就是12V180ZJ型柴油機氣缸蓋的加工工藝過程

1999年8月戚墅堰廠和浦鎮(zhèn)車輛廠合作制成了M9T雙M編組的新曙光號電力傳動雙層內燃車組媒介動力車機車裝用1臺12V280ZJ型柴油機車組總功率為233750馬力席位1140個最高速度180kmh試驗時達到1904kmh其他工廠的內燃動車也正在試制開發(fā)當中 內燃動車組的發(fā)展不僅提高了鐵路在國內運輸市場的競爭能力還提高了在國際市場上的競爭能力也為21世紀初葉我國鐵路客運提供了新的運輸工具

3機車柴油機發(fā)展方向

機車柴油機發(fā)展重點是在機車車輛限界和機車軸重允許的條件下不斷提高功率一個重要的趨勢是采用低壓縮比與二級增壓相配合的方法提高功率提高可靠性和耐久性以延長柴油機壽命提高經(jīng)濟性特別是改善部分負荷過渡工況和空轉時的經(jīng)濟性應用電子技術實現(xiàn)運行工況優(yōu)化和故障自動監(jiān)控降低噪聲和減少排氣中的有害成分防止污染改善機車用柴油機增壓器的跟隨性等

內燃機車可靠性與可維修性設計也是國外大功率內燃機車的一個發(fā)展方向經(jīng)驗表明大功率交流傳動內燃機車無故障運行能力要比傳統(tǒng)的直流傳動內燃機車大４０％左右可靠性提高除通過結構方面的改進外一個顯著的特點是叫可靠性技術的應用提高內燃機車可靠性問題不只是通過對薄弱零件改進來解決而且要將可靠性技術貫穿于內燃機車設計試驗制造使用維修和管理等各個環(huán)節(jié)中形成一個系統(tǒng)工程在設計中除采用概率統(tǒng)計方法把影響應力和強度的各因素視為隨機變量運用可靠性理論保證所設計的零部件具有規(guī)定的可靠度外還要進行可靠性規(guī)劃與設計主要包括建立可靠性模型將系統(tǒng)可靠性指標分配給各級組成部分進行可靠性分配根據(jù)設計方案進行可靠性預測按照設計方案進行故障模式影響及危害性分析ＦＭＥＣＡ及故障樹分析ＦＴＡ等找出影響可靠性安全性的關鍵部件及薄弱環(huán)節(jié)國產(chǎn)第４代內燃機車應具有可靠性維修性及模塊化設計

圖1-1活塞連桿組

連桿是將活塞的往復運動轉變成曲軸旋轉運動的中間構件

連桿由連桿小頭桿身連桿大頭三部分組成連桿小頭承受著活塞組產(chǎn)生的往復慣性力桿身承受著氣缸內燃機氣壓力所產(chǎn)生的壓應力以及往復慣性力產(chǎn)生的拉應力由制造誤差產(chǎn)生的桿身斷面偏移也會在桿身上形成附加彎曲應力連桿大頭承受著往復慣性力和不包括連桿蓋在內的連桿離心慣性力

對連桿的基本要求是

1連桿小頭應具有足夠的強度和剛度并使連桿小頭軸承比壓控制在合理范圍內

2桿身應具有足夠的疲勞強度盡可能小的質量良好的鍛造工藝性 3連桿大頭應具有足夠的剛度以減小運轉時的變形防止軸承熱熔接連焊軸承應具有足夠的承載面積

4連桿螺栓應具有足夠的疲勞強度和一定的超轉速工作能力

本論文主要研究大內容主要有 確定加工的生產(chǎn)綱領及生產(chǎn)類型

確定的毛坯材料及尺寸確定毛坯加工余量 設計加工工藝

確定部分重要工序所用的工藝裝備和設備 計算部分重要工序的切削用量和基本時間 設計重要工序所用的夾具 第2章 連桿加工工藝規(guī)程 21機械加工工藝規(guī)程簡介 com工工藝規(guī)程的作用

1機械加工工藝規(guī)程是組織車間生產(chǎn)的主要技術文件機械加工工藝規(guī)程是車間中一切從事生產(chǎn)的人員都要嚴格認真貫徹執(zhí)行的工藝技術文件按照它組織生產(chǎn)就能做到個工序科學的銜接實現(xiàn)優(yōu)質高產(chǎn)和低消耗

2機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備和計劃調度的主要依據(jù)有了機械加工工藝規(guī)程在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前就可以根據(jù)它進行一系列的準備工作如原材料和毛坯的供應機床的調整專用工藝裝備如專用夾具刀具和量具的設計制造生產(chǎn)作業(yè)計劃的編排勞動力的組織以及生產(chǎn)成本的核算等有了機械加工工藝規(guī)程就可以制所生產(chǎn)產(chǎn)品的進度計劃和相應的調度計劃使生產(chǎn)均衡順利的進行

3機械加工工藝規(guī)程是新建或擴建工廠車間的基本技術文件在新建或擴建工廠車間時只有根據(jù)機械加工工藝規(guī)程和生產(chǎn)綱領才能準確確定生產(chǎn)所需機床的種類和數(shù)量工廠和車間的面積機床的平面布置生產(chǎn)工人的工種等級數(shù)量以及個輔助部門的安排等

制定機械加工工藝規(guī)程的原始資料主要是產(chǎn)品圖樣生產(chǎn)綱領生產(chǎn)類型現(xiàn)場加工設備及生產(chǎn)條件等設計機械加工工藝規(guī)程的程序一般為

1分析加工零件的工藝性主要包括審查零件結構的工藝性及了解零件的各項技術要求分析產(chǎn)品的裝配圖和零件的工作圖熟悉該產(chǎn)品的用途性能及工作條件明確被加工零件在產(chǎn)品中的位置和作用等

2熟悉和確定毛坯 3擬定加工工藝路線 4工序設計 5 編制工藝文件

180C柴油機的該產(chǎn)品年產(chǎn)量為150臺設其備品率為10機械加工廢品率為1現(xiàn)制定該活塞的機械加工工藝規(guī)程

N Qn 1αβ 150 1101 166件年

連桿的年產(chǎn)量為166件現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于輕型機械根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表11-2生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領的關系可確定其生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)

零件圖樣的視圖正確完整尺寸公差及技術要求齊全 24選擇毛坯

連桿在工作中承受多向交變載荷的作用要求具有很高的強度因此連桿材料一般采用高強度碳鋼和合金鋼如45鋼55鋼40Cr40CrMnB等近年來也有采用球墨鑄鐵的粉末冶金零件的尺寸精度高材料損耗少成本低隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應用使粉末冶金件的密度和強度大為提高因此采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個很有發(fā)展前途的制造方法

連桿毛坯制造方法的選擇主要根據(jù)生產(chǎn)類型材料的工藝性可塑性可鍛性及零件對材料的組織性能要求零件的形狀及其外形尺寸毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法根據(jù)生產(chǎn)綱領為大量生產(chǎn)連桿多用模鍛制造毛坯連桿模鍛形式有兩種一種是體和蓋分開鍛造另一種是將體和蓋鍛成體整體鍛造的毛坯需要在以后的機械加工過程中將其切開為保證切開后粗鏜孔余量的均勻最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形相對于分體鍛造而言整體鍛造存在所需鍛造設備動力大和金屬纖維被切斷等問題但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少鍛造工時少模具少等優(yōu)點故用得越來越多成為連桿毛坯的一種主要形式總之毛坯的種類和制造方法的選擇應使零件總的生產(chǎn)成本降低性能提高

目前我國有些生產(chǎn)連桿的工廠采用了連桿輥鍛工藝圖1-2為連桿輥鍛示意圖．毛坯加熱后通過上鍛輥模具2和下鍛輥模具4的型槽毛壞產(chǎn)生塑性變形從而得到所需要的形狀用輥鍛法生產(chǎn)的連桿鍛件在表面質量內部金屬組織金屬纖維方向以及機械強度等方面都可達到模鍛水平并且設備簡單勞動條件好生產(chǎn)率較高便于實現(xiàn)機械化自動化適于在大批大量生產(chǎn)中應用輥鍛需經(jīng)多次逐漸成形

圖連桿輥鍛示意圖

圖給出了連桿的鍛造工藝過程將棒料在爐中加熱至1140～1200C0先在輥鍛機上通過四個型槽進行輥鍛制坯見圖然后在鍛壓機上進行預鍛和終鍛再在壓床上沖連桿大頭孔并切除飛邊見圖鍛好后的連桿毛坯需經(jīng)調質處理使之得到細致均勻的回火索氏體組織以改善性能減少毛坯內應力為了提高毛坯精度連桿的毛坯尚需進行熱校正

連桿必須經(jīng)過外觀缺陷內部探傷毛坯尺寸及質量等的全面檢查方能進入機械加工生產(chǎn)線

輥鍛制坯

在連桿機械加工工藝過程中大部分工序選用連桿的一個指定的端面和小頭孔作為主要基面并用大頭處指定一側的外表面作為另一基面這是由于端面的面積大定位比較穩(wěn)定用小頭孔定位可直接控制大小頭孔的中心距這樣就使各工序中的定位基準統(tǒng)一起來減少了定位誤差具體的辦法是如圖15所示在安裝工件時注意將成套編號標記的一面不

圖連桿的定位方向

與夾具的定位元件接觸在設計夾具時亦作相應的考慮在精鏜小頭孔及精鏜小頭襯套孔時也用小頭孔及襯套孔作為基面這時將定位銷做成活動的稱假銷當連桿用小頭孔及襯套孔定位夾緊后再從小頭孔中抽出假銷進行加工 為了不斷改善基面的精度基面的加工與主要表面的加工要適當配合即在粗加工大小頭孔前粗磨端面在精鏜大小頭孔前精磨端面

由于用小頭孔和大頭孔外側面作基面所以這些表面的加工安排得比較早在小頭孔作為定位基面前的加工工序是鉆孔擴孔和鉸孔這些工序對于鉸后的孔與端面的垂直度不易保證有時會影響到后續(xù)工序的加工精度

在第一道工序中工件的各個表面都是毛坯表面定位和夾緊的條件都較差而加工余量和切削力都較大如果再遇上工件本身的剛性差則對加

工精度會有很大影響因此第一道工序的定位和夾緊方法的選擇對于整個工藝過程的加工精度常有深遠的影響連桿的加工就是如此在連桿加工工藝路線中在精加工主要表面開始前先粗銑兩個端面其中粗磨端面又是以毛坯端面定位因此粗銑就是關鍵工序在粗銑中工件如何定位呢一個方法是以毛坯端面定位在側面和端部夾緊粗銑一個端面后翻身以銑好的面定位銑另一個毛坯面但是由于毛坯面不平整連桿的剛性差定位夾緊時工件可能變形粗銑后端面似乎平整了一放松工件又恢復變形影響后續(xù)工序的定位精度另一方面是以連桿的大頭外形及連桿身的對稱面定位這種定位方法使工件在夾緊時的變形較小同時可以銑工件的端面使一部分切削力互相抵消易于得到平面度較好的平面同時由于是以對稱面定位毛坯在加工后的外形偏差也比較小

com段的劃分與工序順序的安排

連桿的主要加工部位是大小頭端面大小頭孔次要加工部位是各種螺紋孔及倒角除機械加工外還有調質處理劃螺紋孔線探傷等另外在機械加工過程后還安排了鉗工倒角去毛刺并對連桿進行噴丸處理為連桿的組裝做好準備

加工階段的劃分 連桿機械加工工藝過程

連桿的機械加工工藝過程大致可以分為加工基準面粗鉆銑大小頭平面及大小頭孔調質處理半精鉆銑大小頭平面及大小頭孔分離連桿和連桿蓋精銑基準面并進行磨削鉆鉸锪各種孔精鉆銑大小頭平面及小頭孔和大頭軸瓦研磨重要孔的支撐面鉗工倒角去毛刺探傷后鉗工清洗組裝

連桿的大小頭平面及大小頭孔的技術要求都很嚴格所以對于這些端面安排了粗銑半精銑精車銑對于180C柴油機連桿進行粗加工時以大小頭兩端面作為精基準所以先粗加工大小頭端面然后再加工其他各主要表面各種孔的加工集中在連桿與連桿蓋連接處所以將各種孔加工完之后再精銑大小頭端面以保證重要加工表面不被破壞或劃傷

連桿蓋機械加工工藝過程

連桿蓋的機械加工工藝過程大致可以分為半精銑對接面劃孔線車孔精銑對接面鉆鉸各孔磨螺釘面修正圓角鉗工組裝劃瓦槽銑瓦槽鉗工組裝

對于連桿蓋進行粗加工時以連桿蓋一側的一端面作為粗基準然后以對接端面作為精基準加工其他的重要表面

二工序安排

在連桿加工中有兩個主要因素影響加工精度

1連桿本身的剛度比較低在外力切削力夾緊力的作用下容易變形

2連桿是模鍛件孔的加工余量大切削時將產(chǎn)生較大的殘余內應力并引起內應力重新分布

因此在安排工藝進程時就要把各主要表面的粗精加工工序分開即把粗加工安排在前半精加工安排在中間精加工安排在后面這是由于粗加工工序的切削余量大因此切削力夾緊力必然大加工后容易產(chǎn)生變形粗精加工分開后粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精加工中修正半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正這樣逐步減少加工余量切削力及內應力的作用逐步修正加工后的變形就能最后達到零件的技術條件

各主要表面的工序安排如下 1兩端面粗銑精銑粗磨精磨

2小頭孔鉆孔擴孔鉸孔精鏜壓入襯套后再精鏜 3大頭孔擴孔粗鏜半精鏜精鏜金剛鏜珩磨

一些次要表面的加工則視需要和可能安排在工藝過程的中間或后面 制定工藝路線即工序設計其主要內容包括機床與工藝裝備的選擇加工余量的確定工序尺寸的確定切削用量的確定時間定額的確定等在此先確定工藝路線再在后面詳細論述機床與工藝裝備的選擇加工余量的確定工序尺寸的確定切削用量的確定時間定額的確定等內容

制定柴油機加工工藝路線的出發(fā)點應當是使其能夠合理保證氣缸蓋的幾何形狀尺寸精度及位置精度等技術要求在小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)綱領下可以考慮廣泛采用技術水平較高的數(shù)控機床及加工中心并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率除此之外還應當綜合考慮零件特點和技術要求工藝設備與裝備的具體使用條件及經(jīng)濟因素等可初步確定其加工工藝路線為

制定180C柴油機連桿工藝路線的出發(fā)點應當使連桿的幾何形狀尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理保證在中批生產(chǎn)的生產(chǎn)條件下可以考慮采用通用夾具和部分專用夾具等并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率除此之外還應當考慮經(jīng)濟因素以降低生產(chǎn)成本 因此經(jīng)過綜合考慮最終確定180C柴油機連桿加工工藝過程如下表2-1連桿蓋的加工工藝過程如下表2-2 表2-1 180C柴油機連桿加工工藝過程 序號 工序名稱 定位基準

面

面 銑一步大平面及小平面 大小頭平銑二步小頭平面

大小頭平2 銑二步大平面 大小頭平面鉆小頭孔66

大小頭平面 銑小頭孔至695上偏差01 大銑另一側面188±

9小頭平面銑工藝面94±01 大小頭孔

01 基面和一側面粗鏜大頭孔134 基面和一側面以及小頭孔 銑工字型副板

銑落刀槽14兩側 基面和一側面精銑外形 基面和一側面精銑蓋頂面及螺釘面 鋸開 精銑一14 半精銑對接面鉆擴鉸各孔攻絲

步大平面 基面和一側面精銑另一大平面及小平面 基面和一側面半精鏜大小孔 基面和銑R25R5818 精銑另一小頭平面 基面和一側面

一側面以及大小頭孔 基面和一側面 銑兩面肋 基面和一側面 銑R75 基面和一側面 車1795下偏差-02車185 側面 24 車大端156165及148 25 磨兩平面 基面和一銑瓦槽 基

3026 精鏜大小頭孔 基面和一側面以及大小頭孔 鉆2-6油孔

面和一側面以及小頭孔 銑小孔倒角 銑7°斜

配重

鋼質鍛模件的機械加工余量按JB3835-85確定根據(jù)估算的鍛件質量加工精度及鍛件形狀復雜系數(shù)由《機械制造工藝簡明手冊》表22-25可查得除孔以外各內外表面的加工余量孔的加工余量由《機械制造工藝簡明手冊》表22-24查得表中余量值為單面余量

1鍛件質量 根據(jù)零件成品質量估算鍛件質量為1352kg 2加工精度 零件表面均為精加工和磨削加工精度 3機械加工余量 用查表法確定機械加工余量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》第一卷 表3225 表3226 表3227平面加工的工序余量mm 平面加工的工序余量mm 單面加工方法 單面余量 經(jīng)濟精度 工序尺寸 表面粗糙度

125

粗銑 IT12 69

125

精銑

毛

坯

06 IT10 678 32 08 粗磨 03 IT8 672 16

精磨 01 IT7 67 則連桿兩端面總的加工余量為

A總

A粗銑A精銑A粗磨A精磨2 150603012 mm 2連桿鑄造出來的總的厚度為H 67 72mm 一確定毛坯尺寸公差

連桿的鍛件質量1352kg形狀復雜系數(shù)S242CrMoA中合金元素含量大于30按《機械制造工藝設計簡明手冊》表22-11鍛件的材質系數(shù)為M2采取平直分模線鍛件為精密精度等級則毛坯的公差可從《機械制造工藝設計簡明手冊》表22-1422-17查得

連桿毛坯的尺寸公差如表2-2毛坯的同軸度誤差允許值為12mm殘留飛邊為12mm 毛坯圖表2-連桿鍛件尺寸公差mm 零件尺寸 單面加工余量 鍛件尺寸 偏差

Φ137 15 Φ134 1795 425

188

Φ77

Φ66 70 1 72

1 65

com分重要工序介紹

一連桿兩端面的加工

采用粗銑精銑粗磨精磨四道工序并將精磨工序安排在精加工大小頭孔之前以便改善基面的平面度提高孔的加工精度粗磨在轉盤磨床上使用砂瓦拼成的砂輪端面磨削這種方法的生產(chǎn)率較高精磨在M7130型平面磨床上用砂輪的周邊磨削這種辦法的生產(chǎn)率低一些但精度較高

連桿大小頭孔的加工

連桿大小頭孔的加工是連桿機械加工的重要工序它的加工精度對連桿質量有較大的影響

小頭孔是定位基面在用作定位基面之前它經(jīng)過了鉆擴鉸三道工序鉆時以小頭孔外形定位這樣可以保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差較小

小頭孔在鉆擴鉸后在金剛鏜床上與大頭孔同時精鏜達到IT6級公差等級然后壓入襯套再以襯套內孔定位精鏜大頭孔由于襯套的內孔與外圓存在同軸度誤差這種定位方法有可能使精鏜后的襯套孔與大頭孔的中心距超差

大頭孔經(jīng)過擴粗鏜半精鏜精鏜金剛鏜和珩磨達到IT6級公差等級表面粗糙度Ra 為04μm大頭孔的加工方法是在銑開工序后將連桿與連桿體組合在一起然后進行精鏜大頭孔的工序這樣在銑開以后可能產(chǎn)生的變形可以在最后精鏜工序中得到修正以保證孔的形狀精度 連桿螺栓孔的加工

連桿的螺栓孔經(jīng)過鉆擴鉸工序加工時以大頭端面小頭孔及大頭一側面定位 為了使兩螺栓孔在兩個互相垂直方向平行度保持在公差范圍內在擴和鉸兩個工步中用上下雙導向套導向從而達到所需要的技術要求

粗銑螺栓孔端面采用工件翻身的方法這樣銑夾具沒有活動部分能保證承受較大的銑削力精銑時為了保證螺栓孔的兩個端面與連桿大頭端面垂直使用兩工位夾具連桿在夾具的工位上銑完一個螺栓孔的兩端面后夾具上的定位板帶著工件旋轉1800 銑另一個螺栓孔的兩端面這樣螺栓孔兩端面與大頭孔端面的垂直度就由夾具保證

連桿體與連桿蓋的銑開工序

剖分面亦稱結合面的尺寸精度和位置精度由夾具本身的制造精度及對刀精度來保證為了保證銑開后的剖分面的平面度不超過規(guī)定的公差003mm 并且剖分面與大頭孔端面保證一定的垂直度除夾具本身要保證精度外鋸片的安裝精度的影響也很大如果鋸片的端面圓跳動不超過002 mm則銑開的剖分面能達到圖紙的要求否則可能超差但剖分面本身的平面度粗糙度對連桿蓋連桿體裝配后的結合強度有較大的影響因此在剖分面銑開以后再經(jīng)過磨削加工

大頭側面的加工

以基面及小頭孔定位它用一個圓銷小頭孔裝夾工件銑兩側面至尺寸保證對稱此對稱平面為工藝用基準面

確定工序尺寸的一般方法是由加工表面的最后工序往前推算最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標注當無基準轉換時同一表面多次加工的工序尺寸與工序或工步的加工余量有關當基準不重合時工序尺寸應用工序尺寸鏈解算 確定各主要面的工序尺寸

圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關前面根據(jù)有關資料已經(jīng)查出本零件各圓柱面的總加工余量毛坯余量應將總加工余量分為各工序加工余量然后由后往前計算工序尺寸中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟加工精度確定

根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 表229 表234 1大頭孔各工序尺寸及其公差鑄造出來的大頭孔為55 mm 工序名稱 工序基 本余量 工序經(jīng)濟

精度 工序尺寸 最小極限尺寸 表面粗糙度

1375 16 半精鏜 1

137 16 134 134 125

精鏜

04

1375136

二次粗鏜 2 擴孔 136 63 一次粗鏜 2 132 132 2小頭孔各工序尺寸及其公差

根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 表229表230 工序

名稱 工序基本余量 工序經(jīng)濟 精度 工序

尺寸 最小極限尺寸 表面 粗糙度

精鏜

02

Φ7749 Φ7749 16

半精鏜 02

Φ7729Φ7729 64

Φ68 二次粗鏜 9 Φ68

125

Φ771 Φ771 125 一次粗鏜 鍛至Φ68 1銑連桿大小頭平面 選用X52K機床

根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2481選取數(shù)據(jù)

銑刀直徑D 100 mm 切削速度Vf 247 ms 切削寬度 ae 80 mm 銑刀齒數(shù)Z 6 切削深度ap 3 mm 則主軸轉速n 1000vD 475 rmin 根據(jù)表3131 按機床選取n 500 min 則實際切削速度V Dn1000360 267 ms 銑削工時為按表2510 L 3 mm L1 15 50 mm L2 3 mm 基本時間tj Lfm z 32003 500301836 038 min 按表2546 輔助時間ta 043045 018 min 粗磨大小頭平面 選用M7350磨床

根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表24170選取數(shù)據(jù) 砂輪直徑D 40 mm 磨削速度V 033 ms 切削深度ap 03 mm fr0 0033 mmr Z 8 則主軸轉速n 1000vD 1588 rmin 根據(jù)表3148 按機床選取n 100 rmin 則實際磨削速度V Dn1000360 020 ms 磨削工時為按表2511 基本時間tj zbknfr0z 0331 1003003338 001 min 按表3140 輔助時間ta 021 min 銑大頭兩側面

選用銑床X62W 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2477 88 選取數(shù)據(jù)

銑刀直徑D 50 mm 切削速度V 064 ms 銑刀齒數(shù)Z 3 切削深度ap 4 mm af 010 mmr 則主軸轉速n 1000vD 611 rmin 根據(jù)表3174 按機床選取n 750 rmin 則實際切削速度V Dn1000360 078 ms 銑削工時為按表2510 L 40 mm L1 15 85 mm L2 25 mm 基本時間tj Lfmz 408525 750301033 023 min 按表2546 輔助時間ta 043045 018 min 粗鏜大頭孔 選用鏜床T68 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2466選取數(shù)據(jù)

銑刀直徑D 135m 切削速度V 016 ms 進給量f 030 mmr 切削深度ap 30 mm 則主軸轉速n 000vD 47 rmin 根據(jù)表3141 按機床選取n 800 rmin 則實際切削速度V Dn1000360 272 ms 鏜削工時為 按表253 L 38 mm L1 35 mm L2 5 mm 基本時間tj Lifn 38355 0303800 019 min 按表2567 輔助時間ta 050 min 銑開連桿體和蓋 選用銑床X62W 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2479 90 選取數(shù)據(jù)

銑刀直徑D 63 mm 切削速度V 034 ms 切削寬度ae 3 mm 銑刀齒數(shù)Z 24 切削深度ap 2 mm af 0015 mmr d 40 mm 則主軸轉速n 1000vD 103 rmin 根據(jù)表3174 按機床選取n 750 rmin 則實際切削速度V Dn1000360 247 ms 銑削工時為 按表2510 L 17 mm L1形容詞節(jié)點甲 飛機 3 節(jié)點乙 魚片 形容詞節(jié)點丙 飛機 3 節(jié)點乙 魚片 形容詞節(jié)點甲 飛機-1 節(jié)點丙 飛機 A C not_a_blind_slot 甲乙丙

圖4 步驟 圖5 盲步驟 圖6 焊盤 圖7 洞 圖8 盲孔

一種原始的功能是通過合并形成的邊界面孔的原根的功能突變的成員根本特點和成員的邊界將面臨著一個家庭的一個原始的特征[ 16 ] 原始功能中可能存在三個禮儀 一獨立 二與另一原始功能形成一個復雜的功能或 iii 與其他復雜的功能形成一個高層次復雜的功能下一水平的塑料制品的特點是復雜的功能這是所形成的相互作用的兩個原始的塑料產(chǎn)品功能

有四種類型的功能互動邊界臉邊界面臨 bb 段的相互作用根面臨邊界面臨經(jīng)常預算的相互作用根面臨根面居民的相互作用和邊界面臨根面巴西的相互作用在BB心跳的互動這兩個功能有一個共同的邊界臉在經(jīng)常預算的互動邊界面對的一

第二篇：柴油機曲軸的加工工藝畢業(yè)設計

摘要

曲軸是發(fā)動機上的一個重要的旋轉機件，裝上連桿后，可承接活塞的上下(往復)運動變成循環(huán)運動。曲軸主要有兩個重要加工部位：主軸頸和連桿頸。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個典型的曲柄滑塊機構。發(fā)動機工作過程就是：活塞經(jīng)過混合壓縮氣的燃爆，推動活塞做直線運動，并通過連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線運動轉變?yōu)樾D運動。而曲軸加工的好壞將直接影響著發(fā)動機整體性能的表現(xiàn)。曲軸的材料是由碳素結構鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個重要部位：主軸頸，連桿頸。本次采用球墨鑄鐵QT600-2.設計的主要就是這兩方面的在數(shù)控機床的加工。集合多種的曲軸加工后，深入分析了曲軸的加工工藝。

關鍵詞：曲軸

主軸勁

連桿勁

數(shù)控加工。

一

曲軸的根底信息

1.1曲軸的作用

曲軸是汽車發(fā)動機中的重要零件，它與連桿配合將作用在活塞上的氣體壓力變?yōu)樾D的動力，傳給底盤的傳動機構，同時，驅動配氣機構和其它輔助裝置。

曲軸在工作時，受氣體壓力，慣性力及慣性力矩的作用，受力大而且受力復雜，同時，曲軸又是高速旋轉件，因此，要求曲軸具有足夠的剛度和強度，具有良好的承受沖擊載荷的能力，耐磨損且潤滑良好。

1.2曲軸的結構及其特點

圖1-1

曲軸的結構圖

曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。一個主軸頸、一個連桿軸頸和一個曲柄組成了一個曲拐，曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù)(直列式發(fā)動機)；V型發(fā)動機曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。

主軸頸是曲軸的支承局部，通過主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。主軸承的數(shù)目不僅與發(fā)動機氣缸數(shù)目有關，還取決于曲軸的支承方式。

連桿軸頸是曲軸與連桿的連接局部，在連接處用圓弧過渡，以減少應力集中。

曲柄是主軸頸和連桿軸頸的連接局部，斷面為橢圓形，為了平衡慣性力，曲柄處鑄有(或緊固有)平衡重塊。平衡重塊用來平衡發(fā)動機不平衡的離心力矩，有時還用來平衡一局部往復慣性力，從而使曲軸旋轉平穩(wěn)。

曲軸前端裝有齒輪，驅動風扇和水泵的皮帶輪以及起動爪等。為了防止機油沿曲軸軸頸外漏，在曲軸前端裝有一個甩油盤，在齒輪室蓋上裝有油封。曲軸的后端用來安裝飛輪，在后軸頸與飛輪凸緣之間制成擋油凸緣與回油螺紋，以阻止機油向后竄漏。

1.3曲軸的主要技術要求分析

〔1〕.主軸頸、連桿軸頸本身的精度，即尺寸公關等級IT6，外表粗糙度Ra值為1.25～0.63μm。軸頸長度公差等級為IT9～IT10。軸頸的形狀公差，如圓度、圓柱度控制在尺寸公差之半。

〔2〕.位置精度，包括主軸頸與連桿軸頸的平行度：一般為100mm之內不大于0.02mm；曲軸各主軸頸的同軸度：小型高速曲軸為0.025mm，中大型低速曲軸為0.03～0.08mm。

〔3〕.各連桿軸頸的位置度不大于±20′。

1.4曲軸的材料和毛坯確實定

曲軸工作時要承受很大的轉矩及交變的彎曲應力，容易門生扭振、折斷及軸頸磨損，因此要求用材應有較高的強度、沖擊韌度、疲勞強度和耐磨性。常用材料有：一般曲軸為35、40、45鋼或球墨鑄鐵QT600-2；對于高速、重載曲軸，可采用40Cr、42Mn2V等材料。

1.5曲軸的機械加工工藝過程

曲軸的尺寸精度、加工外表形狀精度以及位置精度的要求都很高，但剛性比擬差，容易產(chǎn)生變形，這就給曲軸的機械加工帶來了很多困難，必須予以充分的重視。

曲軸需要加工的外表有：主軸頸、連桿軸頸、鍵槽、外圓。由于使用了工藝搭子，銑鍵槽安排在切除工藝搭子后，磨削外圓安排在保存工藝搭子前。

根據(jù)曲軸的結構特點及機械加工的要求，加工順序大致可歸納為：銑兩端面；車工藝搭子和鉆中心孔；粗、精車三連桿軸頸；粗、精車各處外圓；精磨連桿軸頸、主軸頸和外圓；切除工藝搭子、車端面、銑鍵槽等。

1.6曲軸機械加工工藝根本路線

（1）

根底鍛造

（2）

熱處理

（3）

銑兩端面

（4）

車兩端工藝搭子外圓

（5）

鉆主軸頸中心孔

（6）

鉆連桿軸頸中心孔

（7）

檢驗

（8）

粗車連桿軸頸

（9）

精車連桿軸頸

（10）

車工藝搭子兩端面

（11）

粗車各處外圓

（12）

精車各處外圓

（13）

檢驗

（14）

磨削連桿軸頸外圓

（15）

磨削主軸頸

（16）

磨削外圓

（17）

磨削φ20

0

-00.021mm外圓

（18）

檢驗

（19）

車掉兩端工藝搭子

（20）

車兩端面

（21）

銑鍵槽

（22）

倒角

（23）

去毛刺

（24）

最后檢驗

二

曲軸的機械加工工藝過程分析

2.1曲軸的機械加工工藝特點

三拐曲軸除了具有軸的一般加工規(guī)律外，也有它的工藝特點，主要包括形狀復雜，剛性差及技術要求高，針對這些特點應采取相應的措施

2.2曲軸的機械加工工藝特點分析

〔1〕該零件是多拐小型曲軸，生產(chǎn)批量不大，應選用中心孔定位，它是輔助基準，裝夾方便，節(jié)省找正時間，又能保證三處連桿軸頸的位置精度。但軸兩端的軸頸比例不再統(tǒng)一圓周上，故不能直接在軸端面上鉆三對中心孔。于是，在曲軸毛坯制造時，預先鑄造兩端的工藝搭子，這樣就可以在工藝搭子上鉆出四對中心孔，到達用中心孔定位的目的。

〔2〕在工藝搭子端面上鉆四對中心孔，先以兩主軸頸為粗基準，鉆好主軸頸的一對中心孔；然后以這一對中心孔定位，以連桿軸頸為粗基準劃線，再將曲軸放到回轉工作臺上，加工φ32mm、圓周120°均布的三個連桿軸頸的中心孔，這樣就保證了它們之間的位置精度。

〔3〕該零件剛性較差，應按先粗后精的原那么安排加工順序，逐步提高加工精度。對于主軸頸與連桿軸頸的加工順序是，先加工三個連桿軸頸，然后再加工主軸頸及其他各處的外圓，這樣安排可以防止一開始就降低工件剛度，減少受力變形，有利于提高曲軸加工精度。

〔4〕由于使用了工藝搭子，銑鍵槽工序安排在切除中心孔后進行，故磨外圓工序必須提前在還保存工藝搭子中心孔時進行，同時要注意防止已磨好的外表被碰傷。

2.3曲軸主要加工工序分析

〔1〕銑曲軸兩端面,鉆中心孔

本工序在鉆銑車組合車床上完成，主要保證曲軸總長及中心孔的質量，假設端面不平那么中心鉆上的兩切削刃的受力不均，鉆頭可能引偏而折斷，因此采用先面后孔的原那么。中心孔除影響曲軸質量分布外，它還是曲軸加工的重要基準貫穿整個曲軸加工始終。因而直接影響曲軸加工精度。打中心孔在本次工藝設計中因考慮設備因素，采用找出曲軸的幾何中心代替質量中心。打中心孔以毛坯的外外表作為基準，因而毛坯外外表質量好壞直接影響孔的位置誤差。

〔2〕曲軸主軸頸的車削

由于曲軸年產(chǎn)量不大，主軸頸加工采用車削，在剛度較強的普通車床上進行。曲軸安裝在前、后頂尖上線一端用大盤夾住而另一端用頂尖頂住，用硬質合金車幾道工序上完成主軸頸的車削。由于加工余大且不均勻，旋轉不平衡，加工時產(chǎn)生沖擊，因此工件要夾牢固。車床、刀具、夾具要有足夠的剛性。主軸頸車削順序是先精車一端主軸頸及軸肩，然后以車好的主軸頸定位。另一側用頂尖以中心孔定位。車另一端主軸頸、肩及各個軸頸，半精度及精車都按此順序進行，逐漸提高主軸頸及其他軸頸的加工精度。

〔3〕曲軸連桿軸頸的車削

主軸頸及其它外圓車好后，以主軸頸作為加工連桿軸頸的基準，采用專用的車夾具、車削連桿軸頸，車削同樣在普通車床上進行。車削連桿軸頸需要解決的是角度定位〔兩連桿軸頸軸線需要控制在180度+30度或180度—30度〕以及曲軸旋轉的不平衡問題。這些都由專用夾具來保證，夾具體為一對用以定位的V型塊組成，裝在接盤上。接盤與車床過渡接盤靠中間的定位銷定位并連接，接盤在過渡接盤上靠棱形定位銷可轉180度，依次車削兩個連桿軸頸。V型塊中心與車床主軸線距離一個曲軸半徑。車削過程中，一端與曲軸主軸頸定位并夾緊，另一端靠偏中心座夾緊，中心座上鉆有中心孔，中心孔偏心距同樣為一個曲軸半徑。用頂尖頂緊中心孔，這樣就能保證連桿軸頸軸線與車床主軸線一致。安裝夾具體的接盤上有平衡塊，消除曲軸旋轉時不平衡力矩的生。曲軸加工時由于受到離心力和兩頂尖的軸向壓緊偏心力的作用，容易發(fā)生彎曲變形，為了加強工件剛度，用撐桿來撐住另一個曲拐的開移。車削連桿軸頸時為了使切削力不致于太大，每次車削余量控制在1~1.5mm內，同時車床旋轉不能太高，刀具采用高速鋼。

〔4〕鍵槽加工

這個鍵槽主要用于飛輪，加工此鍵槽應安排在主軸頸精車工序之后，這樣能保證定位精度及控制鍵槽的深度以及對稱度。鍵槽加工是以兩主軸頸定位，同樣用專用夾具在普通銑床上進行。

〔5〕軸頸的磨削

由于主軸頸及連桿軸頸精度較高，尺寸精度為IT6級，外表粗糙度1.6~0.8μm，并且具有較高的形狀精度及位置精度。因此主軸頸與連桿軸頸精車后要進行磨削，以提高精度外表粗糙度。

在工藝設計中，首先磨主軸頸然后磨連桿軸頸。中間主軸頸磨好后才能磨其余軸頸，磨主軸頸和連桿軸頸的安裝方法根本上與車軸頸相同，磨主軸頸是以中心孔定位，在外圓磨床上進行，磨連桿軸頸那么以經(jīng)過精磨的兩端主軸頸定位，以保證與主軸頸的軸線距離及平行度要求，磨連桿軸頸是在曲軸磨床上進行的。

由于軸頸寬度不大，采用橫向進給磨削法，生產(chǎn)率較高，磨輪的外形需仔細地修整，因為直接影響軸頸與圓角的形狀，磨削余量根據(jù)車削后的精度而定，粗磨余量值每邊0.2~0.3mm，精磨余量控制在0.1~0.15

mm內。

在橫向進給磨削中，磨輪對工件的壓力很大，為防止曲軸彎曲，采用可以調節(jié)的中心架，否那么就不能去掉上道工序留下的彎曲度，最好待這個軸頸的擺差減小才開始使用中心架。

磨削主軸頸時應把兩頂尖孔倒角處抹干凈，去砂粒及油泥，確保加工基準——中心孔的精度，磨削工序之前必須修研中心孔。

三

機械加工余量、工序尺寸及公差確實定

3.1曲軸主要加工外表的工序安排

曲軸的主要加工外表為主軸頸、連桿軸頸、各外圓；次要加工外表為兩端面、鍵槽。此外，還有還有檢驗、清洗、去毛刺等工序。

連桿各主要外表的工序安排如下：

〔1〕、主軸頸：粗車、精車、磨削；

〔2〕、連桿軸頸：粗車、精車、磨削；

3.2確定工時定額

粗車七個連桿軸頸至φ。

〔1〕

被吃刀量：取=1mm，〔2〕

進給量f：取。

〔3〕

機床主軸轉速:

取n=600r/min

〔4〕

切削速度：

〔5〕

計算切削工時：被切削層長度=3×22=66mm，因為粗車走刀兩次，故tm=0.44min

精車三個連桿軸頸至φ24.50-0.033。

〔1〕

被吃刀量：取=0.65mm，〔2〕

進給量f：取f=0.3mm/r

〔3〕

機床主軸轉速:

取n=800r/min

〔4〕

切削速度：

〔5〕

計算切削工時：被切削層長度=3×22=66mm，因為粗車走刀兩次，故tm=0.55min

四

附錄設備刀具

工序號

工序名稱

設備名稱型號

夾具、刀檢具及輔具

005

銑端面

雙面銑床

010

劃線

可調V型架

015

打中心孔

中心孔鉆床

可調中心架

020

粗車法蘭外圓

C630

025

粗車主四

C630

030

粗磨主四

MQ8260

P900x38x305A46#P5V

035

車主頸及大小頭

S1-206

卡瓦、成型車刀

040

粗磨主頸及小頭

MQ8260

砂輪

045

精車大頭

CA6140

050

車小頭平端面

C3180

錐柄鉆花

055

鉆大頭孔

C3180

錐柄麻花鉆

060

銑定位面

065

車外端連頸

S1-217

卡瓦、成型車刀

070

車第二區(qū)連頸

S1-217

卡瓦、成型車刀

075

車中心區(qū)連頸

S1-217

卡瓦、成型車刀

080

粗磨連頸

MQ8260

三等分夾具、砂輪

085

半精磨小頭

MQ8260

090

鉆直油孔

Z35A

鉆直油孔鉆模

095

鉆斜油孔

油孔鉆床

鉆斜油孔鉆模

精磨主頸

MQ8260

砂輪、修整器、中心架、千分尺、卡板

精磨法蘭

MQ8260

砂輪、修整器、中心架、千分尺、卡板

精磨連頸

MQ8260

砂輪、修整器、中心架、三等分夾具、中心高檢具

115

探傷及退磁

JDC-900

120

氮化前拋光

砂紙150#

125

檢驗

130

校直

Y41-63

V型塊

135

氮化

140

修中心孔、倒角

CA6140

145

精磨小頭

MQ8260

表架、主一長度檢具

150

精車軸承孔

CA6140

內徑量缸表、校對規(guī)

155

鉆法蘭孔

Z35A

鉆模、鉆花、絲攻

160

銑鍵槽

X62W

銑鍵槽夾具

165

去毛刺

電開工具

170

油孔口拋光

橡膠錐及砂紙180#

175

動平衡及去重

動平衡機、Z35A

鉆花

180

氮化后拋光

砂紙180#

185

檢驗

190

清洗、上蠟、包裝

清洗機

柴油、清洗液、蠟

五

工序分析

〔1〕銑端面工序有兩個作用：保證曲軸的總長；保證中心孔的質量。假設端面不平，那么中心鉆上兩個切削刃的受力不均，鉆頭引偏而折斷。這也是“先面后孔〞原那么的具體應用。

〔2〕中心孔的重要性：中心孔除影響曲軸的質量分布外，它的重要性還在于它是曲軸加工的重要精基準，直接影響曲軸的加工精度，因此中心孔必須滿足其質量要求。但工件經(jīng)過粗加工后，中心孔的精度往往不可防止地受到影響，所以在精加工之前，必須對中心孔進行修研，確保符合其技術要求。可用油石或橡膠砂輪修研。

〔3〕打中心孔是采用找出曲軸的幾何中心來代替質量中心，是以毛坯的外表作為基準。毛坯外表光潔圓整，那么打出的中心孔位置誤差就小。

〔4〕按照S1-206車床的工裝結構，必須先粗車和粗磨主頸四。主頸四是加工長度尺寸的一個基準，其兩側扇板的厚度應分均勻，否那么極易使整根曲軸的軸向尺寸發(fā)生偏移，即單邊，致使曲軸各扇板厚度不一而致廢。

〔5〕因曲軸剛度差，故車主軸頸的工序，采用前后刀架同時橫向進給的S1-206一次加工成型的機床，必須注意刀排分布應合理，車刀應常換常磨，進刀量應適中。

〔6〕車小頭孔、平端面工序不容無視。因為小頭是與起動爪相連的部位，在用人力起動發(fā)動機時,小頭傳遞大力矩,所以首先要保證小頭的有效深度，其次小頭孔倒角應圓整光滑,角度正確,以保證精磨小頭時外圓跳動合格,否那么就應重新精修小頭孔倒角。

〔7〕鉆大頭孔工序。孔太深會影響第七主軸頸及法蘭的強度,太淺會影響內裝黃油的空間和裝軸承的軸向位置。

〔8〕銑定位面。為了使車連頸時角度分布均勻，按照鑄造毛坯六缸曲軸的角度均布原理去掉鑄造余量,故必須銑好定位面。不管定位面向那邊有所偏移,都會嚴重改變鑄件曲軸工序余量的均勻分布,嚴重偏移的致使連頸加工缺乏而致廢。

〔9〕車連頸S1-217是成型車床，刀排分布合理、車刀的成型正確、進刀量適中、定位面緊靠都直接影響到產(chǎn)品能否到達工藝技術要求。故中心距、長度、寬度尺寸和圓弧、外圓尺寸等的調整必須在車床進入穩(wěn)定加工狀態(tài)后才可進行，防止工藝系統(tǒng)熱變形影響太大。

〔10〕粗磨連頸是一道重要工序。粗磨連頸要進行曲軸120°的三等分,保證中心高尺寸。磨床首尾兩端偏心夾具的移動會引起主連軸頸中心高的變化，應仔細調整至適宜之處反鎖固定。此外假設中心架調整不恰當會引起曲軸變形而致中心高超差，而砂輪進刀太快那么會引起角度偏移,甚至曲軸斷裂。

致謝

我本次的畢業(yè)設計，得到鄒竹青老師的親切關心和精心指導，使得本設計得以順利完成，其中無不飽含著老師的汗水和心血。首先要感謝的是我的指導老師鄒竹青老師，在整個過程中他給了我很大的幫助。在完成初稿后，老師認真查看了我的設計內容和格式，指出了我存在的很多問題，讓后我回去在查看資料，在反復的修改中我學到了不少知識，同時在請教別人的過程中我也增加了和同學老師之間的感情，使我們的友誼更進一步加深了，在此十分感謝鄒老師的細心指導，才能讓我順利完成畢業(yè)設計。同時感謝所有任課老師三年來對我的培養(yǎng)。如果沒有你們的精心培育我不可能有今天的沒好時光，是你們在我有困難的時候幫我們解決困難，就包括這次的畢業(yè)設計有許多老師都給與了我們很大的幫助，不管是從材料的來源還是格式的指導都非常認真細心地給我們指引。同時也要感謝我的同學和朋友們，在設計過程中也得到了許多朋友的關心，不管是學哥學姐，都給予我們幫助，我將永遠記得你們伴我走過的每一個有歡笑有淚水的日子，是你們的關心和幫助，讓我感受到了家的溫暖。

借此，感謝大學三年中我的班主任和任課老師們給予的教誨，你們的教誨，不僅讓我學到了書本的根底知識，更重要的是讓我學會了如何做一名優(yōu)秀的大學生，如果沒有你們的辛勤教誨，也不會有我今天的成長。也感謝學院為我們提供了一次這樣好的時機，使自己在學習的同時也鍛煉了自己的實踐能力。

第三篇：連桿加工夾具設計說明書

目錄

1、前言···································································· 2

2、設計任務及工況要求················································ 2

3、連桿零件分析························································ 2

4、設計條件······························································ 3

5、專用夾具的設計······················································ 4

5.1、本夾具的功用······················································· 4

5.2、設計方案分析比較·················································· 4

5.3、夾具工作原理······················································· 6

6、定位誤差計算························································ 6

7、夾緊力的計算與強度校核············································ 7

7.1、夾緊力的計算······················································ 7

7.2、強度校核··························································

8、夾具特點及使用說明················································ 8

9、心得體會····························································· 9

10、參考文獻···························································· 9

銑連桿小頭油槽夾具設計說明書

1、前言

連桿在工作過程中，連桿小頭油槽收集飛濺的潤滑油，并通過連桿小頭孔襯套上的小孔將潤滑油引導到活塞銷上，起到潤滑、冷卻活塞銷和活塞小頭孔襯套的作用。因此要求連桿小頭油槽不僅要位于連桿小頭頂部并銑穿，而且要有一定的對稱度；但在整個連桿加工過程中，銑連桿小頭油槽并不是一道非常重要的工序。連桿小頭油槽加工后形成的表面，在后續(xù)的工序中，不會用其做定位或夾緊使用，所以銑連桿小頭油槽的加工精度要求不高。

2、設計任務及工況要求

運用所學機械制造工程學等基本理論知識，正確解決連桿在加工時的定位和夾緊問題，選擇合理的方案，進行必要的計算，為492Q汽油機連桿的機械加工中的“銑連桿小頭油槽”這一工序設計一套專用夾具，努力做到使其具有質優(yōu)、高效、低成本的特點。

連桿作為汽車發(fā)動機的關鍵零部件，使用量很大，在連桿加工工廠通常采用中批量或大批量生產(chǎn)，實行生產(chǎn)流水線作業(yè)。因此加工連桿小頭油槽可以選用臥式銑床X51，液壓夾緊。

3、連桿零件分析

連桿是汽車發(fā)動機的主要傳動機構之一，在發(fā)動機缸體內將活塞與曲軸連接起來，實現(xiàn)活塞與曲軸之間力的傳遞，將活塞的往復直線運動可逆地轉化為曲軸的旋轉運動，并實現(xiàn)功率的輸出。

連桿通常是一種細長的變截面非圓桿件，由從大頭到小頭逐步變小的工字型截面的連桿體、連桿蓋、螺栓及螺母等組成。不同結構的發(fā)動機，連桿的結構略有差異，但基本上都是由活塞銷孔端（小頭）、連桿身、曲柄銷孔端（大頭）三部分組成。連桿大頭孔套在曲軸連桿軸徑上，為了便于安裝，連桿一般自大頭孔處分開成連桿體和連桿蓋兩部分，然后用連桿螺栓連接。為了減少磨損，大頭孔內裝有上下兩片軸瓦；連桿小頭孔與活塞銷相連，小頭孔內壓入銅襯套，孔內設有油槽，小頭頂部設有油孔，通過飛濺潤滑實現(xiàn)。為了減少慣性力，并有一定的剛度，連桿身采用工字型斷面。因此連桿工藝特點：外形復雜，不易定位；連桿的大、小頭是由細長的桿身相連，故剛性差，易彎曲、變形；尺寸精度、形位精度和表面質量要求高。

連桿在工作過程中主要受三個方向的作用力：活塞頂上壓縮氣體力、活塞桿 2 組的往復運動慣性力，連桿高速擺動時產(chǎn)生的橫向慣性力

連桿的主要加工表面：連桿大、小頭孔；連桿大、小頭端面；連桿大頭剖分面及連桿螺栓孔等。

（1）大小端孔的精度要求：為了使大端孔與軸瓦及曲軸、小端孔與活塞銷能密切配合，減少沖擊的不良影響和便于傳熱，采用分組裝配法。（2）大小端孔中心線在兩個互相垂直方向的平行度：兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會使活塞在汽缸中傾斜，增加活塞與汽缸的摩擦力，從而造成汽缸壁損加劇。

（3）大小端孔的中心距：大小端孔的中心距影響汽缸的壓縮比，所以對其要求很高。

（4）大端孔兩端面對大端孔軸線的垂直度：此參數(shù)影響軸瓦的安裝和磨

損。

（5）連接螺栓孔：螺栓孔中心線對蓋體結合面與螺栓及螺母坐面的不垂直，會增加連桿螺栓的彎曲變形和扭轉變形，并影響螺栓伸長量而削弱螺栓強度。

（6）連桿螺栓預緊力要求：連桿螺栓裝配時的預緊力如果過小，工作時一旦脫開，則交變載荷能迅速導致螺栓斷裂。

（7）對連桿重量的要求：為了保證發(fā)動機運轉平穩(wěn)，連桿大、小頭重量和整臺發(fā)動機上的一組連桿的重量按圖紙的規(guī)定嚴格要求。

（8）軸瓦槽：對槽頭的要求非常高。

由于連桿在工作中承受多種急劇變化的動載荷，所以要求其材料具有足夠的疲勞強度及剛度要求，而且還要使其縱剖面的金屬宏觀組織纖維方向應沿連桿中心線并與連桿外形相符合，不得有裂紋、斷裂、疏松、扭曲、氣泡、氣孔、分層和雜質等缺陷。

連桿成品的金相顯微組織應為均勻的細晶結構，不允許有片狀鐵素體。

4、設計條件

加工工序中，在“銑連桿小頭油槽”工序之前，已經(jīng)完成了對連桿雙端面和側面的精加工，并且完成了連桿鉆擴小頭孔的加工工藝，因此在定位夾緊時可以選擇已加工表面作為定位基準。

而連桿的加工在工廠實行生產(chǎn)流水線作業(yè)，進行大批量的生產(chǎn)，要求生產(chǎn)效率高，并且盡量降低工人勞動強度和生產(chǎn)成本。通用機床X51可以滿足本工序的加工要求，因此可設計與X51工作臺配套使用的夾具，并選用液壓自動夾緊的方式以降低勞動強度，提高生產(chǎn)效率。

5、專用夾具的設計

5.1、本夾具的功用

在機床上進行加工工件工程中，為了使工件的表面以及各項指標能夠達到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術要求，在加工前必須將工件定位、夾緊。本夾具主要用于銑連桿小頭油槽，它采用通用的定位元件，使被加工的連桿在夾具的安裝過程能夠迅速實現(xiàn)定位夾緊。夾具只有安裝到機床的工作臺上才能實現(xiàn)被加工工件的加工工序，因此本夾具的另一功用是連接安裝到臥式銑床X51的工作臺上。

5.2、設計方案比較分析

根據(jù)本工序“銑連桿小頭油槽”的加工工藝要求，選用臥式銑床X51，3mm盤狀銑刀進行銑削加工。故被加工零件——連桿的定位夾緊，根據(jù)加工工藝方法，可以有多種方案。方案

一、定位元件：支撐板、圓柱銷、削邊銷；

夾緊裝置：液壓自動夾緊，直壓板；

定位夾緊原理如下圖：

1、小頭支撐板

2、削邊銷

3、加緊壓板

4、大頭支撐板

5、圓柱銷

方案

二、定位元件：支撐板、圓柱銷、定位塊；

夾緊裝置：液壓自動夾緊，直壓板；

定位夾緊原理圖如下：

1、小頭支撐板

2、可換定位銷

3、夾緊壓板

4、定位塊

5、大頭支撐板

方案一中采用“一面雙銷”的定位方式，能夠限制使得夾具結構簡單，但由于在本道工序之前，連桿大頭孔還是毛坯面，沒有進行加工，因此基準精度很低；且考慮到鍛造連桿時的模型錐度，用圓柱銷定位連桿大頭孔，還存在定位可靠性差的缺點。

方案二采用大小頭支撐板、定位銷和定位塊作為定位元件。在本道工序之前，連桿大小頭雙端面和側面及連桿小頭孔已經(jīng)進行了精加工，選用上述已加工表面為定位面，基準精度較高，定位準確，可靠性高且安裝方便，只是夾具夾具結構與方案一相比稍顯復雜。

綜上所述，方案二優(yōu)點明顯，好于方案一，故選用方案二作為本道工序“銑連桿小頭油槽”的夾具設計方案。

5.3、夾具工作原理

本工序“銑連桿小頭油槽”夾具設計原理方案如下圖所示。大小頭的支撐板支撐連桿端面，限制連桿的3個自由度；可換定位銷套在連桿小頭孔內，限制2個自由度；定位塊與連桿大頭側面相連，限制1個自由度；因此本夾具可以實現(xiàn)“銑連桿小頭油槽”工藝的完全定位。

1、小頭支撐板

2、可換定位銷

3、夾緊壓板

4、定位塊

5、大頭支撐板

6、定位誤差計算

由于位于小頭頂部的定位面的定位尺寸為6.2±0.05，因此基準不重合誤差ΔB為δ差

D/2。定位孔與軸可以在任意方向上接觸，此種情況下，定位基準可以在任意方向上變動，其最大變動量為孔徑最大與軸頸最小時的間隙，所以基準位移誤

?Y?Dmax?dmin??D??d??式中，δD、δd、Δ分別為定位孔、軸的尺寸公差和孔軸配合的最小間隙。

由于ΔB和ΔY變化方向相反，所以定位誤差 ?D??Y??B??D??d??2 6 帶入數(shù)據(jù)：δD=0.012，δd=0.03，Δ=0.01，得到：ΔD=0.046mm。

7、夾緊力的計算和強度校核

7.1、夾緊力的計算

由【1】知：銑削切削力計算公式為：

P = Cp·t 0.86·Sz

0.7

2·D

-0.86

·B·z·kp

由于本工序“銑連桿小頭油槽”使用臥式銑床X51，盤狀銑刀，直徑D為75mm,寬度B為3mm，模數(shù)m 為3.50；連桿材料為40Cr，屬于中碳合金結構鋼，σ為980MPa；

故由【1】知：

bCp = 808 N Sz = 0.01 mm D = 75 mm

0.8B = 3 mm z =12 kp =(σb/736)由連桿加工工藝圖可知：t = 8.3 mm 所以可以得出：

P = Cp·t·Sz·D·B·z·kp

0.860.72-0.860.8 = 808×8.3×0.01×75×3×12×(980/736)N

= 200 N

由【2】知：鋼與鋼的摩擦因數(shù)μ=0.3，理論夾緊力F: 0.860.72-0.86F = F·μ 即 F = P/μ

所以可以得出：

F = P/μ = 200/0.3 = 667 N

由【1】知：夾緊力計算公式為：

Fk = F·K K = Ko·K1·K2·K3·K4·K5·K6

由工藝規(guī)程可知Ko = 1.4 K1=1.2 K3 = 1.0 K4 = 1.0 K5 = 1.0 K6 = 1.0

故可知實際所需夾緊力Fk:

Fk = F·K = F·Ko·K1·K2·K3·K4·K5·K6 = 667×1.4×1.2×1×1×1×1 = 1120 N 7.2、強度校核

壓板強度校核：

由理論力學知識，對壓板受力分析可知，壓板所受的最大力矩M

M = Fk·L = 1120×0.86 N·m = 963.2 N·m

由于壓板厚度厚度H 為20mm，壓板寬度B2為50mm。所以彎曲應力σp為：

σp = M/S = M/(H·B2)= 963.2÷0.2÷0.5 = 9632 Pa

而壓板材料為45鋼材，【σp】 為600 MPa，故壓板強度足夠。

壓板螺釘強度校核：

有理論力學知識可知，壓板螺釘為M16，所受的拉力同為5880 N ,所以壓板螺釘所受的拉應力σp為：

σp = Fk /(πr)= 1120÷π÷0.16 = 13926 Pa

而壓板螺釘?shù)牟牧?Q235 的【σb】為375—500 MPa，故壓板螺釘?shù)膹姸茸銐颉?28、夾具特點及其使用說明

本工序“銑連桿小頭油槽”所用的夾具，定位元件由大小頭支撐板、可換定位銷、大頭定位塊組成，定位精確可靠，結構比較簡單，安裝使用方便；且由于使用液壓自動夾緊，降低了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。夾具在使用過程中，要注意定期維護檢測

9、心得體會

伴隨著機械制造工程學課程設計的開始，我們也踏入了大學的最后一年。雖然我們進入了大四，雖然我們在開學時僅僅有這一項學習任務，雖然我們課程設計的要求不如機械設計制作系的高，但由于種種的原因，我還是感覺到時間的緊迫。還好這一切幾乎都在計劃中進行，雖不能說是忙而不亂，有條不紊，但還是漸漸地完成了各項任務。而這其中機械制造工程學課程設計則是其中一項比較有意義的收獲。

我課程設計的任務是“銑連桿小頭油槽”加工工序的夾具設計，雖然是較為簡單的一項，但麻雀雖小，五臟俱全。從方案的設計制定，到定位元件、夾緊機構的選用，再到定位誤差與夾緊力的計算與校核，每一個步驟都認真地查閱資料，從中收獲頗豐。

這次課程設計不僅是對學過知識的復習與鞏固，也是一種實踐的檢查和聯(lián)系，更是一種對設計研究的探索和嘗試。我們的大學生活，快要結束了，很快就要走上工作崗位或從事研究工作。我相信經(jīng)過大學這樣一次又一次的課程設計，未來的路雖然很漫長，但我們有能力克服前進路上的一切困難，迎來勝利的曙光！

10、參考文獻

【1】 《機床夾具設計手冊》 中國農(nóng)業(yè)大學工學院機械設計制造系

【2】 《機械零件手冊》 周開勤 主編 高等教育出版社 【3】 《機械制造工程學》 李偉、譚豫之 主編 機械工業(yè)出版社 【4】 《切削用量簡明手冊》 艾興、肖詩 主編 機械工業(yè)出版社

第四篇：連桿設計說明書

連桿設計說明書

課程設計要求：

1.了解活塞、連桿、曲軸的設計基準、工藝基準、和加工基準。2.正確的表達零件的形狀，合理布置試圖。3.正確理解和標注尺寸公差和形位公差。4.能讀懂圖樣上的技術要求。5.正確編寫課程設計說明書。

6.熟練掌握AutoCAD繪制工程圖紙。連桿的作用

連桿的作用是將活塞承受的力傳給曲軸，并使活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動。連桿由連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸瓦等零件組成，連桿體與連桿蓋分為連桿小頭、桿身和連桿大頭。連桿小頭用來安裝活塞銷，以連接活塞。連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連。一般做成分開式，與桿身切開的一半稱為連桿蓋，二者靠連桿螺栓連接為一體。連桿軸瓦安裝在連桿大頭孔座中，與曲軸上的連桿軸頸裝和在一起，是發(fā)動機中最重要的配合副之一。常用的減磨合金主要有白合金、銅鉛合金和鋁基合金。

連桿機構中兩端分別與主動和從動構件鉸接以傳遞運動和力的桿件。例如在往復活塞式動力機械和壓縮機中，用連桿來連接活塞與曲柄。連桿多為鋼件，其主體部分的截面多為圓形或工字形，兩端有孔，孔內裝有青銅襯套或滾針軸承，供裝入軸銷而構成鉸接。連桿是汽車發(fā)動機中的重要零件，它連接著活塞和曲軸，其作用是將活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動，并把作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率。連桿在工作中，除承受燃燒室燃氣產(chǎn)生的壓力外，還要承受縱向和橫向的慣性力。因此，連桿在一個復雜的應力狀態(tài)下工作。它既受交變的拉壓應力、又受彎曲應力。連桿的主要損壞形式是疲勞斷裂和過量變形。通常疲勞斷裂的部位是在連桿上的三個高應力區(qū)域。連桿的工作條件要求連桿具有較高的強度和抗疲勞性能；又要求具有足夠的鋼性和韌性。傳統(tǒng)連桿加工工藝中其材料一般采用45鋼、40Ｃr或40MnB等調質鋼。

連桿組

連桿組包括連桿體、連桿蓋、小頭襯套、連桿瓦、連桿螺栓、連桿螺母等。在三維造型時，可以將連桿體、蓋、螺栓等作為一體，因小頭襯套材料為銅鉛合金，可以分開造型，然后組裝成一體進行分析。

一般認為連桿小頭隨活塞組作往復運動，連桿大頭作隨曲拐作旋轉運動，連桿桿身作復雜的平面運動。

將連桿組件的質量轉換成集中于活塞銷中心的往復質量m1和集中于曲柄銷的旋轉質量m2。根據(jù)力學原理：質量轉換必須滿足下列3個條件： ① 質量不變：簡化前后的質量不變； ② 質心位置不變：系統(tǒng)質心與連桿組質心重合。

③ 系統(tǒng)對質心的轉動慣量不變：簡化的質量對質心的轉動慣量之和應等于原來的轉動慣量； 連桿的受力

連桿是汽車發(fā)動機中的重要零件，它連接著活塞和曲軸，其作用是將活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動，并把作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率。連桿在工作中，除承受燃燒室燃氣產(chǎn)生的壓力外，還要承受縱向和橫向的慣性力。因此，連桿在一個復雜的應力狀態(tài)下工作。它既受交變的拉壓應力、又受彎曲應力。

連桿螺栓

連桿螺栓是連接連桿大端與軸承座的至關重要的連接螺栓。連桿螺栓的受力：

二沖程柴油機的連桿螺栓：預緊力。

四沖程柴油機的連桿螺栓：預緊力，慣性力拉伸，大端變形產(chǎn)生附加彎矩； 材料：選用韌性好，強度高的優(yōu)質碳鋼或合金鋼；

結構：耐疲勞的柔性結構(增加螺栓長度，減小螺栓桿部直徑以增加螺栓柔 度)；精細加工螺栓螺紋；斷面變化處及螺紋處采用大圓角過渡；保證螺 栓 頭與螺母支承平面與螺紋中心線垂直。

連桿螺栓的類型：用螺帽連接與不用螺帽連接兩類。

連桿螺栓的安裝：必須嚴格按照說明書規(guī)定（安裝預緊力的大小、預緊方法、預緊次序等）。

連桿損壞形式

連桿的主要損壞形式是疲勞斷裂和過量變形。通常疲勞斷裂的部位是在連桿上的三個高應力區(qū)域。連桿的工作條件要求連桿具有較高的強度和抗疲勞性能；又要求具有足夠的鋼性和韌性。傳統(tǒng)連桿加工工藝中其材料一般采用45鋼、40Ｃr或40MnB等調質鋼，但現(xiàn)在國外所廣泛采用的先進連桿裂解（conrod fracture splitting）的加工技術要求其脆性較大，硬度更高，因此，德國汽車企業(yè)生產(chǎn)的新型連桿材料多為C70S6高碳微合金非調質鋼、SPLITASCO系列鍛鋼、frACTIM鍛鋼和S53CV-FS鍛鋼等(以上均為德國din標準)。合金鋼雖具有很高強度，但對應力集中很敏感。所以，在連桿外形、過渡圓角等方面需嚴格要求，還應注意表面加工質量以提高疲勞強度，否則高強度合金鋼的應用并不能達到預期果。

對連桿的要求：

①連桿應耐疲勞、抗沖擊，具有足夠的強度和剛度。②連桿長度應盡量短，以降低發(fā)動機的高度和總重量。

③要求連桿軸承工可靠壽命長重量加工容易拆裝維修方便。

連桿的工藝特點

(1)連桿體和蓋厚度不一樣，改善了加工工藝性。連桿蓋厚度為31mm，比連桿桿厚度單邊小3.8mm，蓋兩端面精度產(chǎn)品要求不高，可一次加工而成。由于加工面小，冷卻條件好，使加工振動和磨削燒傷不易產(chǎn)生。連桿桿和蓋裝配后不存在端面不一致的問題，故連桿兩端面的精磨不需要在裝配后進行，可在螺栓孔加工之前。螺栓孔、軸瓦對端面的位置精度可由加工精度直接保證，而不會受精磨加工精度的影響。

(2)連桿小頭兩端面由斜面和一段窄平面組成。這種楔形結構的設計可增大其承壓面積，以提高活塞的強度和剛性。在加工方面，與一般連桿相比，增加了斜面加工和小頭孔兩斜面上倒角工序；用提高零件定位及壓頭導向精度來避免襯套壓偏現(xiàn)象的發(fā)生，但卻增加了壓襯套工序加工的難度。

(3)帶止口斜結合面。連桿結合面結構種類較多，有平切口和斜切口，還有鍵槽形、鋸齒形和帶止口的。該連桿為帶止口斜結合面。

精加工基準采用了無間隙定位方法，在產(chǎn)品設計出定位基準面。在連桿桿和總成的加工中，采用桿端面、小頭頂面和側面、大頭側面的加工定位方式；在螺栓孔至止口斜結合面加工工序的連桿蓋加工中，采用了以其端面、螺栓兩座面、一螺栓座面的側面的加工定位方法。這種重復定位精度高且穩(wěn)定可靠的定位、夾緊方法，可使零件變形小，操作方便，能通用于從粗加工到精加工中的各道工序。由于定位基準統(tǒng)一，使各工序中定位點的大小及位置也保持相同。這些都為穩(wěn)定工藝、保證加工精度提供了良好的條件。

連桿加工的工藝流程

連桿加工的工藝流程是：拉大小頭兩端面——粗磨大小頭兩端面→拉連桿大小頭側定位面→拉連桿蓋兩端面及桿兩端面倒角→拉小頭兩斜面→粗拉螺栓座面，拉配對打字面、去重凸臺面及蓋定位側面→粗鏜桿身下半圓、倒角及小頭孔→粗鏜桿身上半圓、小頭孔及大小頭孔倒角→清洗零件→零件探傷、退磁→精銑螺栓座面及R5圓弧→銑斷桿、蓋→小頭孔兩斜端面上倒角→精磨連桿桿身兩端面→加工螺栓孔→拉桿、蓋結合面及倒角→去配對桿蓋毛刺→清洗配對桿蓋→檢測配對桿蓋結合面精度→人工裝配→扭緊螺栓→打印桿蓋配對標記號→粗鏜大頭孔及兩側倒角→半精鏜大頭孔及精鏜小頭襯套底孔→檢查大頭孔及精鏜小頭襯套底孔精度→壓入小頭孔襯套→稱重去重→精鏜大頭孔、小頭襯套孔→清洗→最終檢查→成品防銹。

設計小結

本次設計是我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。它在我們大學四年的大學生活中占有重要的地位，因此，我對本次課程設計非常重視。

我們這次的設計、學習是分階段進行的，還不能做到全局把握，面面俱到，因而不可避免地會出現(xiàn)一些問題和缺點。通過對本次課程設計過程及老師指點的回顧和總結，可以系統(tǒng)地分析一下整個設計、學習過程中所存在的問題。通過總結，還可以把平時聽課時還沒有弄懂、弄透的問題加以學習鞏固，以獲得更多的收獲，更好的達到課程設計的預期目的和意義。

此次課程設計對給定的零件圖分析并進行CAD繪圖，考查了我們對零件圖的讀圖能力以及CAD的使用能力，利用近兩個星期的課程設計，加深了對所學知識的理解，有助于今后工作。本次課程設計使我更加熟練的掌握了AUTOCAD的使用方法，并獲得了很多以前沒有學到的使用技巧。

第五篇：發(fā)動機連桿設計說明書

發(fā)動機連桿設計說明書

學

院：

機電工程學院

專業(yè)年級：

交通班

姓

名：

學

號：

指導教師：

2011

年X月

X日

連桿的設計

1.1

連桿的工作情況、設計要求和材料選用

1、工作情況

連桿小頭與活塞銷相連接，與活塞一起做往復運動，連桿大頭與曲柄銷相連和曲軸一起做旋轉運動。因此，連桿體除有上下運動外，還左右擺動，做復雜的平面運動。

2、設計要求

連桿主要承受氣體壓力和往復慣性力所產(chǎn)生的交變載荷，因此，在設計時應首先保證連桿具有在足夠的疲勞強度和結構鋼度。如果強度不足，就會發(fā)生連桿螺栓、大頭蓋或桿身的斷裂，造成嚴重事故。

所以設計連桿的一個主要要求是在盡可能輕巧的結構下保證足夠的剛度和強度。為此，必須選用高強度的材料；合理的結構形狀和尺寸。

3、材料的選擇

為了保證連桿在結構輕巧的條件下有足夠的剛度和強度，采用精選含碳量的優(yōu)質中碳結構鋼45模鍛，表面噴丸強化處理，提高強度。

1.2

連桿長度的確定

設計連桿時首先要確定連桿大小頭孔間的距離，即連桿長度它通常是用連桿比來說明的，通常0.3125，取，則。

1.3

連桿小頭的結構設計與強度、剛度計算

1、連桿小頭的結構設計

連桿小頭主要結構尺寸如圖1所示。

為了改善磨損，小頭孔中以一定過盈量壓入耐磨襯套，襯套大多用耐磨錫青銅鑄造，這種襯套的厚度一般為，取，則小頭孔直徑，小頭外徑，取。

2、連桿小頭的強度校核

以過盈壓入連桿小頭的襯套，使小頭斷面承受拉伸壓力。若襯套材料的膨脹系數(shù)比連桿材料的大，則隨工作時溫度升高，過盈增大，小頭斷面中的應力也增大。此外，連桿小頭在工作中還承受活塞組慣性力的拉伸和扣除慣性力后氣壓力的壓縮，可見工作載荷具有交變性。上述載荷的聯(lián)合作用可能使連桿小頭及其桿身過渡處產(chǎn)生疲勞破壞，故必須進行疲勞強度計算。

圖1

連桿小頭主要結果尺寸

（1）襯套過盈配合的預緊力及溫度升高引起的應力

計算時把連桿小頭和襯套當作兩個過盈配合的圓筒，則在兩零件的配合表面，由于壓入過盈及受熱膨脹，小頭所受的徑向壓力為：

（1）

式中：—襯套壓入時的過盈，；

一般青銅襯套，取，其中：—工作后小頭溫升,約；

—連桿材料的線膨脹系數(shù)，對于鋼；

—襯套材料的線膨脹系數(shù)，對于青銅；、—連桿材料與襯套材料的伯桑系數(shù)，可取；

—連桿材料的彈性模數(shù)，鋼[10]；

—襯套材料的彈性模數(shù)，青銅；

計算小頭承受的徑向壓力為：

由徑向均布力引起小頭外側及內側纖維上的應力，可按厚壁筒公式計算，外表面應力

（2）

內表面應力

（3）的允許值一般為，校核合格。

（2）連桿小頭的疲勞安全系數(shù)

連桿小頭的應力變化為非對稱循環(huán)，最小安全系數(shù)在桿身到連桿小頭的過渡處的外表面上為：

（4）

式中：—材料在對稱循環(huán)下的拉壓疲勞極限，（合金鋼），取；

—材料對應力循環(huán)不對稱的敏感系數(shù)，取=0.2；

—應力幅，；

—平均應力，；

—工藝系數(shù)，取0.5；

則

連桿小頭的疲勞強度的安全系數(shù)，一般約在范圍之內[4]。

3、連桿小頭的剛度計算

當采用浮動式活塞銷時，必須計算連桿小頭在水平方向由于往復慣性力而引起的直徑變形，其經(jīng)驗公式為:

（5）

式中：—連桿小頭直徑變形量，；

—連桿小頭的平均直徑，；

—連桿小頭斷面積的慣性矩，則

對于一般發(fā)動機，此變形量的許可值應小于直徑方向間隙的一半，標準間隙一般為，則校核合格。

1.4

連桿桿身的結構設計與強度計算

1、連桿桿身結構的設計

連桿桿身從彎曲剛度和鍛造工藝性考慮，采用工字形斷面，桿身截面寬度約等于(為氣缸直徑)，取，截面高度，取。

為使連桿從小頭到大頭傳力均勻，在桿身到小頭和大頭的過渡處用足夠大的圓角半徑。

2、連桿桿身的強度校核

連桿桿身在不對稱的交變循環(huán)載荷下工作，它受到位于計算斷面以上做往復運動的質量的慣性力的拉伸，在爆發(fā)行程，則受燃氣壓力和慣性力差值的壓縮，為了計算疲勞強度安全系數(shù)，必須現(xiàn)求出計算斷面的最大拉伸、壓縮應力。

（1）最大拉伸應力

由最大拉伸力引起的拉伸應力為：

（6）

式中：—連桿桿身的斷面面積，汽油機，為活塞投影面積，取。

則最大拉伸應力為：

（2）桿身的壓縮與縱向彎曲應力

桿身承受的壓縮力最大值發(fā)生在做功行程中最大燃氣作用力時，并可認為是在上止點，最大壓縮力為：

（7）

連桿承受最大壓縮力時，桿身中間斷面產(chǎn)生縱向彎曲。此時連桿在擺動平面內的彎曲，可認為連桿兩端為鉸支，長度為；在垂直擺動平面內的彎曲可認為桿身兩端為固定支點，長度為，因此在擺動平面內的合成應力為：

（8）

式中：—系數(shù)，對于常用鋼材，取；

—計算斷面對垂直于擺動平面的軸線的慣性矩。；

將式（8）改為：

（9）

式中

—連桿系數(shù)，；

則擺動平面內的合成應力為：

同理，在垂直于擺動平面內的合成應力為：

（10）

將式（10）改成（11）

式中：—連桿系數(shù)。

則在垂直于擺動平面內的合成應力為：

和的許用值為，所以校核合格。

（3）連桿桿身的安全系數(shù)

連桿桿身所受的是非對稱的交變循環(huán)載荷，把或看作循環(huán)中的最大應力，看作是循環(huán)中的最小應力，即可求得桿身的疲勞安全系數(shù)。

循環(huán)的應力幅和平均應力，在連桿擺動平面為：

（12）

（13）

在垂直擺動平面內為：

（14）

連桿桿身的安全系數(shù)為：

（15）

式中：—材料在對稱循環(huán)下的拉壓疲勞極限，（合金鋼），取；

—材料對應力循環(huán)不對稱的敏感系數(shù)，取=0.2；

—工藝系數(shù)，取0.45。

則在連桿擺動平面內連桿桿身的安全系數(shù)為：

在垂直擺動平面內連桿桿身的安全系數(shù)為：

桿身安全系數(shù)許用值在的范圍內，則校核合格。

1.5

連桿大頭的結構設計與強度、剛度計算

1、連桿大頭的結構設計與主要尺寸

連桿大頭的結構與尺寸基本上決定于曲柄銷直徑、長度、連桿軸瓦厚度和連桿螺栓直徑。其中大頭寬度，軸瓦厚度，取，大頭孔直徑。

連桿大頭與連桿蓋的分開面采用平切口，大頭凸臺高度，取，取，為了提高連桿大頭結構剛度和緊湊性，連桿螺栓孔間距離，取，一般螺栓孔外側壁厚不小于2毫米，取3毫米，螺栓頭支承面到桿身或大頭蓋的過渡采用盡可能大的圓角。

2、連桿大頭的強度校核

假設通過螺栓的緊固連接，把大頭與大頭蓋近似視為一個整體，彈性的大頭蓋支承在剛性的連桿體上，固定角為，通常取，作用力通過曲柄銷作用在大頭蓋上按余弦規(guī)律分布，大頭蓋的斷面假定是不變的，且其大小與中間斷面一致，大頭的曲率半徑為。

連桿蓋的最大載荷是在進氣沖程開始的，計算得：

作用在危險斷面上的彎矩和法向力由經(jīng)驗公式求得：

（16）

由此求得作用于大頭蓋中間斷面的彎矩為：

（17）

作用于大頭蓋中間斷面的法向力為：

（18）

式中：，—大頭蓋及軸瓦的慣性矩，，—大頭蓋及軸瓦的斷面面積，，在中間斷面的應力為：

式中：—大頭蓋斷面的抗彎斷面系數(shù)，計算連桿大頭蓋的應力為：

一般發(fā)動機連桿大頭蓋的應力許用值為，則校核合格。

連桿螺栓的設計

2.1

連桿螺栓的工作負荷與預緊力

根據(jù)氣缸直徑初選連桿螺紋直徑，根據(jù)統(tǒng)計，取。

發(fā)動機工作時連桿螺栓受到兩種力的作用：預緊力和最大拉伸載荷，預緊力由兩部分組成：一是保證連桿軸瓦過盈度所必須具有的預緊力；二是保證發(fā)動機工作時，連桿大頭與大頭蓋之間的結合面不致因慣性力而分開所必須具有的預緊力[15]。

連桿上的螺栓數(shù)目為2，則每個螺栓承受的最大拉伸載荷為往復慣性力和旋轉慣性力在氣缸中心線上的分力之和，即

（19）

軸瓦過盈量所必須具有的預緊力由軸瓦最小應力，由實測統(tǒng)計可得一般為，取30，由于發(fā)動機可能超速，也可能發(fā)生活塞拉缸，應較理論計算值大些，一般取，取。

2.2

連桿螺栓的屈服強度校核和疲勞計算

連桿螺栓預緊力不足不能保證連接的可靠性，但預緊力過大則可能引起材料超出屈服極限，則應校核屈服強度，滿足

（20）

式中：—螺栓最小截面積，；

—螺栓的總預緊力，；

—安全系數(shù)，取1.7；

—材料的屈服極限，一般在800以上[16]。

那么連桿螺栓的屈服強度為：

則校核合格。

小結

本文在設計連桿的過程中，首先分析了連桿的工作情況，設計要求，并選擇了適當?shù)牟牧希缓蠓謩e確定了連桿小頭、連桿桿身、連桿大頭的主要結構參數(shù)，并進行了強度了剛度的校核，使其滿足實際加工的要求，最后根據(jù)工作負荷和預緊力選擇了連桿螺栓，并行檢驗校核。