连杆体机械加工工艺规程与小头钻孔夹具设计

科学技术学院
毕业设计〔论文〕开题报告
题目：连杆体机械加工工艺规程及小头钻孔夹具设计
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一、选题的依据及意义：
连杆是汽车发动机中的主要传动机构之一，连杆的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴.所以,连杆除上下运动外,还左右摆动作复杂的平面运动.连杆工作时,主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷,要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度.因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。

在机械制造工艺中，为了到达保证产品质量，改善劳动条件，提高劳动生产效率及降低本钱的目的，在工艺过程中，除机床等设备外还大量使用着各种工艺装备。

它包括夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等。

因此，广义地说，夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。

不同的夹具，其结构形式、工作情况、设计原那么都不同，但就其数量和在生产中所占的地位来说，应以机床夹具为首。

为此我们提出钻连杆小头孔夹具设计的课题。

设计宗旨是在确保质量的前提下，改善加工条件，提高工作效率。

机械加工工艺规程的制员极其重要，工序卡尤为重要，上道序关系到本道序及后续工序是否能进行。

工艺规程是工人加工工件的加工要求的指导文件。

工艺规程制定后，夹具的设计至关重要。

所以要将零件设计图样转化为产品，离不开机械制造工艺与夹具，它是机械制造业的根底。

二、国内外研究现状及开展趋势〔含文献综述〕：
1、连杆的结构与加工现状
连杆加工的主要加工外表为大小头孔，两端面，连杆盖与连杆体的接合面和螺栓孔等。

次要外表为油孔、锁口槽、螺栓孔、供作工工艺基准的工艺凸台等。

还有称重去重、检验、清洗和去毛刺等工序。

连杆的加工工序多，采用多种加工方法，主要有：磨削，钻削，拉削，镗削等。

连杆加工中，主要采用了以下几种机床，分别是：双轴立式平面磨床、立式六轴钻床、立式内拉床，双面卧式组合铣床，双面卧式钻孔组合机床，金刚镗床。

其中双轴立式平面磨床的型号是：M77；立式六轴钻床的型号是：Z2；立式内拉床的型号是：L51；立式外拉床的型号是：L71；双面卧式组合铣床的型号是：双面卧式钻孔组合机床：金刚镗床的型号是：T70 工艺设计以保证质量稳定、生产可靠为原那么。

有的生产线根本上由半自动单机组成，只有螺栓孔的加工和称重去重采用了自动线。

在设备选型上，立足国内，力求经济合理，除半精镗、精镗大小头孔引进德国EX-CELL-O公司的精密镗床外，其余设备均为国内制造。

中国连杆产业开展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于兴旺工业国家；生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。

2、连杆加工的开展趋势
在吸取国内外连杆加工经验的根底上，开始采用诸多新型设备，形成了自己的工艺特点。

如连杆外部平面的加工采用五台大行程、单溜板、转台式立式拉床，大小头毛坯孔的粗加工，采用两台大刚性双面八轴镗床，切断采用双面卧式圆盘铣床，螺栓孔局部的粗、精加工采用十一工位托盘式自动线；带止口斜结合面的加工采用一台卧式大拉床，平衡去重局部采用电子天平八工位称重去重自动线。

机床的设计力求高精度、大刚性、大流量冷却、自动排屑、机外换刀。

电气上采用程控、监控系统等。

三、本课题研究内容
1、本课题主要研究连杆的加工工艺及其夹具设计。

连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比拟差，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要外表的粗精加工工序分开。

逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后到达零件的技术要求。

2、原始数据：连杆体产品图一张，生产类型：中批生产。

3、为了提高劳动生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，要求设计连杆体的机械加工工艺规程和连杆体小头钻孔夹具一套。

四、本课题研究方案
1 、连杆体工艺流程设计方案：
〔1〕分析产品图的技术要求
连杆体工艺过程只研究至连杆体和连杆盖合装前的加工。

连杆体合装前要求加工两个端面、小头孔、定位塔子面、连杆体与盖结合面、螺栓孔等，要求较高的是连杆体与盖结合面，两个端面及小头孔〔用作定位基准〕。

〔2〕工艺流程
机械加工工艺没有固定的套路，零件加工工艺在保证产品质量的前提下，尽量提高劳动生产效率及降低本钱。

现初拟定加工路线如下：
第一种加工路线：毛坯检查→粗磨两平面→钻小头孔→拉连杆体大头两侧面、结合面→粗铣结合面→粗磨连杆小头三个定位点→粗铣连杆体大头定位点→精磨结合面→钻油孔→螺栓孔加工→钻、扩、铰螺栓孔→粗镗杆身下半圆、倒角及小头孔→铣打标记处→拉杆结合面舌槽→检验拉舌槽至尺寸
第二种加工路线：模锻坯→调质处理→酸洗→喷丸，深底漆→探伤，退磁→铣两平面→检验→磨两平面→钻小头孔→小头孔口倒角→镗小头孔→铣大头定位点→铣小头定位点→检验→粗铣舌顶面→镗半边大头孔→铣打标记处至尺寸→精铣舌顶面→铣槽侧分开面→钻、锪孔，挤压螺纹→粗拉舌槽→检验→拉舌槽至尺寸→转至于连杆盖合装加工
分析：第一种方案连杆体加工的生产效率较高，对加工精度、设备加工要求和尺寸精度、形状精度以及位置精度要求较高，因此设备操作人员技术要求较高。

而第二种方案，它不仅提高加工精度，减少废品，改善操作的劳动强度，还可满足中小批量生产效率的要求又可降低生产本钱，是中小企业较好的选择。

比照上面两种加工方案路线第二种方案更加符合本次设计要求，所以选择第二种加工路线。

2、连杆体小头孔钻夹具设计方案：
〔1〕定位方案的拟定：根据连杆体钻小头孔工序的加工要求，采用连杆体的一端面为精基准平面，小头毛坯外圆为粗基准，以及使用挡销的定位方式来定位。

这样保证了小头孔壁厚均匀，及同轴度要求。

钻小头孔时的连杆下端面定位，限制三个自由度；用小头外圆定位限制两个自由度；再用挡销大端绕小头的转动，一共限制六个自由度。

〔2〕夹紧方案的拟定：
1〕因为钻削小头孔和小头外圆有同轴度的要求，在加工时一定要保证钻头和外圆满足同轴度的要求，所以采用一钻模板和定位套组成一体的可上下移动压紧连杆体小头孔外圆和使用直角压板压紧连杆体大头端。

2〕由于连杆的刚度较差，在确定夹紧力的作用点时，应使连杆在夹紧力与切削力作用下产生的变形最小。

3〕夹紧装置的设计,针对连杆体的加工特点及加工的批量，对连杆体的夹紧装置应满足装卸工件方便、结构简单的特点，所以一般都采用手动夹紧装置。

〔3〕导向装置的设计：用钻套确定定尺寸刀具的轴线位置，并引导刀具。

〔4〕夹具体设计：夹具体的作用是将定位及夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时能承受一局部切削力，所以夹具体的材料一般采用铸铁。

〔5〕定位误差的计算：对用于粗加工的夹具，只进行定位误差的定性分析。

〔6〕夹紧力的计算：先计算切削力，然后根据静力平衡原理计算夹紧力。

〔7〕绘制夹具装备图及夹具零件图。

五、主要特色及工作进度：
1、主要特色：
目前，国内机械行业属中小企业较多，它们都以加工中小批量的零件为主，对生产效率的要求不高，对投入有一定的控制，因此本课题研究设计的夹具采取手工夹紧的方式，针对这些企业的生产特点是非常实用的，它既不给工人增加太大的劳动强度，也不会影响生产效率，对提高企业利润是非常有价值的。

在机械制造工艺中，完成工件所需要的加工工序时，经常通过使用夹具来提高生产效率，提高加工精度，减少废品，改善操作的劳动强度。

连杆体零件的加工就是一个很好的例子。

连杆体零件虽然不大，加工精度一般，但是批量生产。

按传统的方法加工，即划线—打样冲眼—钻孔，无形中延长了单件的加工时间，减低了工作效率，且易造成操作中因定位不准而产生的误差，影响加工精度。

为此我们提出钻连杆小头孔夹具设计的课题。

设计宗旨是在确保质量的前提下，改善加工条件，提高工作效率。

2、工作进度：
六、参考文献：
1、王先逵主编. 机械制造工艺学.北京：机械工业出版社，1995
2、孟少农主编. 机械加工工艺手册. 北京：机械工业出版社，1992
3、乐兑谦主编. 金属切削刀具. 北京：机械工业出版社，2021，第二版
4、陈日曜主编. 金属切削原理. 北京：机械工业出版社，2021，第二版
5、林文焕，陈本通编著. 机床夹具设计.北京：国防工业出版社，1987
6、上海柴油机厂工艺设备研究所编著. 金属切削机床夹具设计手册. 北京：机械工业出版社，1984
7、杨黎明，黄凯，李恩至，陈仕贤编著. 机械零件设计手册.北京：国防工业出版社，1986
8、王伯平主编. 互换性与测量技术根底.北京：机械工业出版社，2021，第二版
9、薛源顺主编. 机床夹具图册. 北京：机械工业出版社，1999年。