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柴油机连杆工艺工装设计

2013-10-14 16:50   来源:未知 人参与在线咨询

  本数控毕业设计编号为SK_007,由CAD设计
  内容:CAD设计图(夹具、零件图),说明书(13138字),任务书,实习报告,外文翻译
  摘要:本文主要论述了柴油机连杆的加工工艺及其夹具设计。因为连杆是活塞式发动机和压缩机的主要零件之一,其大头孔与曲轴连接,小头孔通过活塞销与活塞连接,其作用是将活塞的气体压力传送给曲轴,又收曲轴驱动而带动活塞压缩汽缸中的气体。连杆承受的是冲击动载荷,因此要求连杆质量小,强度高。所以在安排工艺过程时,按照“先基准后一般”的加工原则。连杆的主要加工表面为大小头孔和两端面,较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及螺栓孔定位面。 在夹具设计方面也要针对连杆结构特点比较小,设计应时应注意夹具体结构尺寸的大小等,最终就能达到零件的理想要求!
  关键词: 连杆;变形;加工工艺;夹具设计
  目  录
  第一章 柴油机连杆的加工工艺
  1.1 柴油机连杆的用途及其特点
  1.2 连杆的的材料及毛坯制造
  1.3 连杆的加工工艺过程
  1.4 连杆的加工工艺过程分析
  1.4.1 定位基准的选择
  1.4.2 加工阶段的划分和加工顺序的安排
  1.4.3 确定合理的夹紧方法
  1.4.4 连杆主要面的加工方法
  1.4.5 连杆主要孔的加工方法
  1.4.6 连杆体与连杆盖的铣开工序
  1.5 夹具使用
  1.6 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差
  1.6.1 确定加工余量
  1.6.2 确定工序尺寸及其公差
  1.7 各项加工数据的计算
  1.8 连杆的检验
  1.8.1 观察外表缺陷及目测表面粗糙度
  1.8.2 检查主要表面的尺寸精度
  1.8.3 检验主要表面的位置精度
  1.8.4 连杆螺钉孔与结合面垂直度的检验
  第二章  工装设计
  2.1 铣削分面夹具设计
  2.1.1 夹具的问题注意
  2.1.2 夹具设计
  2.2 扩大头孔夹具
  2.2.1 夹具的注意问题
  2.2.2 夹具设计
  参考文献
  致 谢26
  1.3 连杆的加工工艺过程
  由上述技术条件的分析可知,连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高,但是连杆的刚性比较差,容易产生变形,这就给连杆的机械加工带来了很多困难,必须充分的重视。
  (连杆机械加工工艺过程见加工工艺卡片)
  连杆的主要加工表面为大、小头孔和两端面,较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及连杆螺栓孔定位面,次要加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧面及体和盖上的螺栓座面等。
  连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的加工来安排的。连杆的加工路线按连杆的分合可分为三个阶段:第一阶段为连杆体和盖切开之前的加工;第二阶段为连杆体和盖切开后的加工;第三阶段为连杆体和盖合装后的加工。第一阶段的加工主要是为其后续加工准备精基准(端面、小头孔和大头外侧面);第二阶段主要是加工除精基准以外的其它表面,包括大头孔的粗加工,为合装做准备的螺栓孔和结合面的粗加工,以及轴瓦锁口槽的加工等;第三阶段则主要是最终保证连杆各项技术要求的加工,包括连杆合装后大头孔的半精加工和端面的精加工及大、小头孔的精加工。如果按连杆合装前后来分,合装之前的工艺路线属主要表面的粗加工阶段,合装之后的工艺路线则为主要表面的半精加工、精加工阶段。
  1.4 连杆的加工工艺过程分析
  1.4.1 定位基准的选择
  在连杆机械加工工艺过程中,大部分工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作为主要基面,并用大头处指定一侧的外表面作为另一基面。这是由于:端面的面积大,定位比较稳定,用小头孔定位可直接控制大、小头孔的中心距。这样就使各工序中的定位基准统一起来,减少了定位误差。具体的办法是,如图(1-5)所示:在安装工件时,注意将成套编号标记的一面不与夹具的定位元件接触(在设计夹具时亦作相应的考虑)。在精镗小头孔(及精镗小头衬套孔)时,也用小头孔(及衬套孔)作为基面,这时将定位销做成活动的称“假销”。当连杆用小头孔(及衬套孔)定位夹紧后,再从小头孔中抽出假销进行加工。
  为了不断改善基面的精度,基面的加工与主要表面的加工要适当配合:即在粗加工大、小头孔前,粗磨端面,在精镗大、小头孔前,精磨端面。
  由于用小头孔和大头孔外侧面作基面,所以这些表面的加工安排得比较早。在小头孔作为定位基面前的加工工序是钻孔、扩孔和铰孔,这些工序对于铰后的孔与端面的垂直度不易保证,有时会影响到后续工序的加工精度。
  在第一道工序中,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,第一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。连杆的加工就是如此,在连杆加工工艺路线中,在精加工主要表面开始前,先粗铣两个端面,其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此,粗铣就是关键工序。在粗铣中工件如何定位呢?一个方法是以毛坯端面定位,在侧面和端部夹紧,粗铣一个端面后,翻身以铣好的面定位,铣另一个毛坯面。但是由于毛坯面不平整,连杆的刚性差,定位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精度。另一方面是以连杆的大头外形及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。同时,由于是以对称面定位,毛坯在加工后的外形偏差也比较小。
  1.4.2 加工阶段的划分和加工顺序的安排
  由于连杆本身的刚性差,切学加工时产生的残余应力,易产生变形。因此,在安排工艺过程时,应把各主要表面的的粗,精加工工序分开。这样,粗加工产生的变形就可以在半精加工中得到修;半精加工中产生的形变可以在精加工中得到修正,最终达到零件的技术要求。
  再工序安排上先加工定位基准,如端面加工的铣、磨工序防在加工过程的前面,然后再加工孔,符合符合先面后孔的加工工序安装原则。
  连杆工艺加工过程可分为以下几个方面:
  1)粗加工阶段
  粗加工阶段也是连杆体和连杆盖合之前的加工阶段:基准面的加工,包括辅助基准面加工:准备连杆体及连杆盖合并所进行的加工,如两者对口面的铣、磨等
  2)半精加工阶段
  半精加工阶段也是连杆体和连杆盖合并之后的加工,如精磨两平面,半精镗大头孔及孔口倒角等。总之是为精加工大、小头孔做准备的阶段。
  3)精加工阶段
  精加工阶段主要是最终保证连杆主要表面--大、小头孔全部达到图样要求的阶段,如珩磨大头孔,精镗小头活塞销轴承孔。
  参考文献:
  [1] 机械制造工艺学.   郑本修主编   机械工业出版社,
  [2] 先进制造技术     王隆太主编    机械工业出版社
  [3] 机械制造工程专业英语   章跃主编    机械工业出版社
  [4] 机械制造工艺设计简明手册  李益民主编      机械工业出版社
  [5] 机械设计基础   扬可桢 程光蕴主编   高等教育出版社``
  [6] 机床夹具设计   肖继德 陈宁平主编   机械工业出版社

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