毕业设计汽车发动机连杆零件的机械加工工艺规程(含图纸)

毕业设计汽车发动机连杆零件的机械加工工艺规程(含图纸) 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 Henan Polytechnic Institute 毕业设计(论文) 题 “ ” 目:汽 车 发 动 机 连 杆 零 件 班 级:机制 0801 姓 名:王联锋 指导教师: 刘红普 答辩日期:2011年5月28日 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 前 言 毕业设计是在学完了机械制造工艺及夹具和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这是我们在毕业前对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理论联系实际的训练，更是一次毕业总结。因此，毕业设计在这三年的学习中占有十分重要的地位，要求每位毕业生都能发挥所能，搞好自己的设计，给自己的学业划上一个圆满的句号。 我也十分重视这次毕业设计，并希望通过这次设计对自己今后将从事的工作进行一次适应性的训练，锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为回厂后的工作打下一个良好的基础。 由于个人能力有限，设计中难免有许多不足之处。希望各位指导老师给予批评指正，我也会在以后的工作中严格要求自己，努力提高自己的专业技能。 I 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 目 录前 言...............................................................................................................I绪 论........................................................................................................... 1一.零件的结构工艺分析 ............................................................................. 2二.选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图............................................. 5三.零件工艺规程的设 计 ............................................................................. 7(一)零件的机械加工工艺过程及工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 .......................................... 7(二)零件的机械加工工艺过程分析 .................................................... 10(三)机械加工余量、切削用量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ........ 14(四)计算工序的工时定额(指定工 序) ............................................ 19(五)零件机械加工技术近期发 展 ........................................................ 22(六)零件的修 复..................................................................................... 25四.零件机械加工过程中工装的设计 ...................................................... 27五.总 结 ................................................................................................... 35六.致 谢.................................................................................................... 36七.参考文献 ............................................................................................... 37八.毕业设计任务书 ................................................................................... 38 II 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 绪 论 机械制造工业是国民经济最重要的部门之一，是一个国家或地区经济发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水平和国防实力。机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家或地区国民经济现代化的程度，而机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度，产品性能和质量的好坏则取决于制造过程中工艺水平的高低。 将设计图样转化成产品，离不开机械制造工艺与夹具，因而它是机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障。离开了它，就不能开发制造出先进的产品和保证产品质量，不能提高生产率、降低成本和缩短生产周期。机械制造工艺技术是在人类生产实践中产生并不断发展的。机械制造工艺的内容极其广泛，它包括零件的毛坯制造、机械加工及热处理和产品的装配等。 连杆作为传递力的主要部件广泛应用于各类动力机车上，是各类柴油机或汽油机的重要部件。连杆在传递力的过程中，承受着很高的周期性冲击力、惯性力和弯曲力。这就要求连杆应具有高的强度、韧性和疲劳性 能。同时，因其是发动机重要的运动部件，故要求很高的重量精度。随着汽车行业的发展，连杆的需求量在不断增加，也出现了许多不同的加工制造工艺。如何制定一套合理的加工工艺是我这次设计的主要内容。 1 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 一 零件的结构工艺分析(一)零件的作用 连杆是活塞式发动机内部的一个十分重要的零(部)件，它连接活塞和曲轴，传递力和转矩，从而实现发动机的运转，提供动力源。再经过一套完整的传动链，汽车可以稳定行驶。连杆的工作状态如图 1。 图1 连杆作用及工作状态(二)零件的结构 连杆是一种变截面非圆形细长杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作中承受急剧变化的动载荷。 连杆是由连杆盖和连杆体两部分组成，连杆盖和连杆体用螺栓和螺母与曲轴主轴颈装配在一起。图 2 是某型号汽车发动机的连杆组合件图。 2 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 连杆重量分组色别标记 B G 衬套 图2 某型号汽车发动机的连杆组合件(三)零件的材料及保护 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 连杆材料一般采用 45 钢或 40Cr、45Mn2 等优质钢或合金钢。近年来也有采用球 墨铸铁的。其毛坯用模锻制造，可以将连杆体和连杆盖分开锻造，也可以整体锻造， 主要取决于锻造毛坯的设备能力和工艺性。 为了减少磨损和磨损后便于修理，在连杆小头孔冲压入青铜衬套，大头孔中装 有薄壁金属轴瓦。(四)零件的主要技术条件及要求 连杆作为传递力的主要部件广泛应用于各类动力机车上，是各类柴油机或汽油 机的重要部件。连杆在传递力的过程中，承受着很高的周期性冲击力、惯性力和弯 3 河 南 工 业 技 术 学 院 毕 业 论 文曲力。这就要求连杆应具有高的强度、韧性和疲劳职 业 性能。同时，因其是发动机重要的运动部件，故要求很高的重量精度。 1(小头衬套底孔尺寸公差为 IT7,IT9 级，粗糙度 Ra3.2小头衬套孔尺寸公差为 IT5 级，粗糙度 Ra0.4。为了保证与活塞销的精密装配间隙，小头衬套孔在加工后，以每组间隔为 0.0025mm 分组，便于分组装配保证良好的配合。 2 文献 中指出:分组装配法是将相关尺寸公差放大若干倍，使其尺寸能够按经济精度加工，然后按零件的实际加工尺寸分为若干组，各对应组进行装配，以达到装配精度要求。因同组零件具有互换性，也称此法为分组互换法。这种方法在大批量生产中可降低零件的加工精度，而不降低装配精度，适用于成批、大量、生产中组成环数少而装配精度要求高的部件装配。 2(大头孔镶有薄壁剖分轴瓦，底孔尺寸公差为 IT6 级，粗糙度 Ra0.8。 3(大小头孔轴线应位于同一平面，其在连杆轴线平面内的平行度为 0.02,0.04:100，在垂直连杆轴线平面内的平行度为 0.04,0.06:100，使气缸壁磨损均匀和曲轴颈边缘减少磨损; 4(大小头孔间距尺寸公差?0.05mm，满足气缸的压缩比;大小头孔对端面的垂直度允差为每 100mm 长度上不大于 0.01mm，减少曲轴颈边缘的磨损; 5(两螺孔(定位孔)的位置精度，在两个垂直方向上的平行度为 0.02,0.04:100对接合面的垂直度为 0.1,0.2:100，目的为保证正常承载能力和大头孔轴瓦与曲轴颈的良好配合; 6(为保证发动机运转平稳，对于连杆的重量及装于同一台发动机中的一组连杆重量都有要求 连杆组内的质量差为?2。对连杆大头重量和小头重量都分别规定、涂色分组，供选择装配。 4 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 二 选择毛坯材料、种类及制造方法，绘制毛坯图 1.毛坯材料的选用 连杆材料一般采用 45 钢或 40Cr、45Mn2 等优质钢或合金钢。 表1 45 钢、40Cr 和 45Mn2 化学成分(摘自 GB/T699-1999) 材料内所含化学成分(质量分数) 牌 C Si Mn P S Cr Ni 号 45 钢 0.42, 0.17, 0.50, ?0.035 ?0.035 ?0.025 ?0.025 0.50 0.37 0.80 40Cr 0.37, 0.17, 0.50, — — 0.80, — 0.44 0.37 0.80 1.145Mn2 0.42, 0.17, 1.40, — — — — 0.49 0.37 1.80 表2 45 钢、40Cr 和 45Mn2 力学性能(摘自 GB/T699-1999) 牌 热处理 屈服点 抗拉强度 伸长率/ 断面收缩率 冲击吸收 号 /MPa ? /MPa ? ? / ? 功/J ? 45 钢 正火 355 600 16 40 39 40Cr 淬火,回 980 785 9 45 47 火 45Mn2 淬火,回 885 735 9 45 47 火 5 文献 中指出:45 钢属于优质非合金结构钢(中碳钢)，具有一定的塑性和韧性，较高的强度，切削性能良好。经调质处理后具有良好的综合力学性能，用于制 5 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文造受力较大要求强度、塑性和韧性都较高的机械零件，如机床齿轮、主轴，发动机曲轴、连杆，丝杠等，应用十分广泛。 综上，此次设计连杆材料选用 45 钢，毛坯尺寸精度要求为 IT11,IT12 级。2.毛坯的种类及制造方法 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，因此，其毛坯采用模锻制造。考虑其生产类型、经济性、结构工艺性，整体锻造较好。毛坯为整体锻造，其外形精度高，省材料，简化工艺，便于组织生产、加工和运输。 5 文献 中指出:模锻是使金属坯料在冲压力作用下，在锻模模膛内变形从而获得锻件的工艺方法。在锻造过程中，由于金属塑性变形的结果，使毛坯金属获得较细的晶粒，同时能压合组织内部的缺陷，因而提高了金属的力学性能和使用中的可靠性，一般可使强度提高 20、韧性提高一倍左右。因此，凡承受重载荷、动载荷、高压力的零件多采用锻件作毛坯。与自由锻相比:模锻锻件的尺寸和精度比较高，机械加工余量较小，材料利用率高。可以锻造形状较复杂的锻件，锻件内部流线分布合理，适用于中小型锻件的大批量生产。3.材料的可锻性 可锻性是指金属在受到锻压后，可改变自己的形状而又不产生破裂的性能。碳 45钢随含碳量的增加可锻性下降。 钢的含碳量在 0.42,0.50 之间，其热锻工艺特性:塑性高，变形抗力比较低，锻造温度范围宽。 模锻件经修整后一般还需要通过热处理，锻件热处理常采用正火(或退火)，以消除过热组织或形变强化组织，细化晶粒，改善切削性能，提高锻件的力学性能。 6 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 三 零件工艺规程的设计(一) 零件的机械加工工艺过程及工艺方案 连杆的尺寸精度、形状精度和位置精度的要求都很高，但刚度又较差容易产生变形。连杆的主要加工表面为大小孔、两端面、连杆盖与连杆体的接合面和螺栓孔等，次要加工表面为油孔、锁口槽、供作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。其中检验是主要的辅助工序，是保证产品质量的重要措施。1. 加工工艺过程的安排 连杆的加工顺序大致如下:粗磨(铣)上下端面——钻、拉小头孔——拉大孔两侧面——切开——磨接合面——配对加工螺栓孔——装配合件——精加工合件——大小孔光整加工——称重去重——检验，标记分组——成品入库 连杆小头孔压入衬套后常以金刚镗孔作为最后精加工工序，大头孔常以珩磨作为底孔的最后精加工工序。2(加工工艺方案的拟定 为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制订合理的加工工艺路线。 工艺路线方案一: 1.铣连杆两头端面 2.钻小头孔 3.铣小头孔两端面倒角 4.拉削小头孔 7 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文5.铣大、小头孔两侧6.切断7.钻削大头孔两侧螺栓孔沉孔8.铣大头孔9.磨削连杆盖与连杆体接合面10.钻削连接处螺栓台阶孔11.钻紧固螺栓孔12.以螺栓紧固连杆体和连杆盖13.磨削连杆大头孔端面14.铣削连杆大头孔内表面15.大头孔倒角16.磨削大头孔内表面17.铣小头孔18.磨削小头孔内表面19.小头孔压入青铜套20.钻小头孔 油孔21.小头孔两端面倒角22.精镗小头青铜套孔23.清洗吹干24.称重、去重25.除去紧固螺栓，用铁丝配套连接26.标记、测量、分组27.防锈处理28.成品入库 8 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文工艺路线方案二:1.粗磨连杆两头端面2.钻小头孔3.小头孔两端面倒角4.拉削小头孔5.拉削连杆大、小头定位面6.将整体锻件切开为连杆盖和连杆体7.精拉连杆体和连杆盖的两侧定位面及其圆弧面8.磨削连杆体及连杆盖的接合面9.钻连杆体和连杆盖的螺栓底孔10.铣连杆体及连杆盖嵌轴瓦的锁口槽11.粗锪连杆体及连杆盖的螺栓窝座12.螺栓孔的两端倒角13.精锪连杆体及连杆盖的螺栓窝座14.精加工螺栓孔(扩-—镗——铰)15.装配连杆体及连杆盖16.大头孔两端倒角17.精磨大小头两端面18.粗镗大头孔19.精镗大头孔20.珩磨大头孔21.清洗吹干22.中间检查23.钻小头孔油孔24.将青铜套从两端压入小头孔内25.小头孔两端倒角 9 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 26.精镗小头青铜套孔 27.称重、去重 28.清洗吹干 29.终检，测量分组 30.配套标记，除去螺栓，配套连接 31.防锈处理 32.成品入库(二)零件的机械加工工艺过程分析1.定位基准的选择 加工中可供作定位基准面的表面有:大头孔、小头孔、上下两端面、大小头孔两侧面等。这些表面在加工过程中不断地转换基准，由粗到精，逐步形成。如工艺路线方案二中:工序 1 中粗磨平面的基准面是毛坯底平面，小头外圆和大头一侧;工序 2 中仍采用平面为基准面，但此时平面为精基准;大头两侧面以两侧自定心定位;镗大头孔时的定位基准为一平面，小头孔和大头孔一侧面;而镗小头孔时可选一平面、大头孔和小头孔外圆等。 连杆加工中精基准的选择，要保证其对称性和孔的壁厚均匀。如工艺路线方案二中:工序 2 钻小头孔时，钻模是以小头外圆定位，来保证孔与外圆的同轴度，使壁厚均匀，符合技术要求。2.连杆两端面的加工 如果毛坯精度高，可以不经粗铣而直接粗磨。精磨工序应安排在精加工大小孔之前，以保证与端面的相互垂直度要求。粗磨和精磨应在不同的机床上进行。 如工艺路线方案二中:工序 17 是在双轴立式平面磨床上进行两头孔端面的精磨工序(图 3)。磨床上有两根主轴，分别装有高速旋转的砂轮 1 和 2，砂轮 2 比砂轮1 略低一些，可分别调整磨削深度，磨削连杆的不同端面。所以?、?工位的定位基 10 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文面不是等的，第?工位比第?工位高，其高出量就是一端面的加工余量。 砂轮1 砂轮2 回转工作台 工位? 工位? 图3 磨削连杆两端面示意图3.连杆大小头孔的加工 大小头孔加工既要保证本身的精度、表面粗糙度要求，还要保证相互位置和孔与端面垂直度要求。 小头底孔径由钻孔、倒角、拉孔三道工序而成。钻孔用外圆定位、心夹具，以保证壁厚均匀。小头孔经倒角后在立式拉床上拉孔，然后压入青铜衬套，再以衬套内孔定位，在金刚镗床上精镗内孔。如工艺路线方案二中:工序 26 加工过程中定位加紧方式为镗孔前大头孔以内涨心轴定位，小孔插入菱形假销，并使端面紧贴支承面后将工件夹紧。抽出假销进行精镗小头衬套孔。大头孔经切开后，这时连杆体和连杆盖的圆弧均不成半圆，故在工艺路线方案二中:工序 7 精拉连杆体和连杆盖的侧面及接口面时，同时拉出圆弧面。此?螅 笸房椎拇诛邸? 邸?衲スば蚨际窃谂涮缀献昂蠼 械摹?.螺栓孔的加工 对于整体锻造的连杆，螺栓孔的加工是在切开后，接合面经精加工后进行的。 11 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文这样易于保证螺栓孔与接合面的垂直度。因其精度要求较高，一般需要经钻——扩——镗——铰等加工工序。工艺路线方案二中在工序安排上分二个阶段，第一阶段是在连杆体和连杆盖分开状况下的加工(工 序 9、工序 11,13);第二阶段是在连杆体和连杆盖合装后的加工(工序 14)。5.连杆的检验 连杆加工工序长，中间又插入质检处理工序，因而需经多次中间检验、最终检验项目和其它零件一样，包括尺寸精度，形状精度和位置精度以及表面粗糙度的检验，只不过连杆某些要求较高而已。 由于装配的要求，大小头孔要按尺寸分组，连杆的位置精度测量要在检具上进行。如大头孔轴心线在两个相互垂直方向上的平行度，可采用图 4 所示的方法进行。在大头孔中塞入心轴搁在等高垫铁上，使大头心轴与平板平行。将连杆置于直立位置时(a)在小头孔心轴上距离为 100mm 处测量高度的读数差，即为大小头孔在连杆轴心线方向的平行度误差值;工件置于水平位置时(b)同样方法测出来的读数差值，即为大小孔在垂直连杆轴心线方向的平行度误差值。连杆还要进行探伤检查其内在质量。6.加工设备及工艺装备的选择 机床设备与工艺装备是零件加工的物质基础，是加工质量和生产率的重要保障。为了合理的选择加工设备和工艺装备，必须对各种机床的规格、性能、生产率、经济性和工艺装备的种类、精度、规格、可靠性等进行详细的了解。总的原则是根据零件的生产类型与加工要求，使所选择的加工设备及工艺装备既能保证加工质量，又经济合理。连杆属于大批量生产产品，加工技术要求较为严格，尺寸公差精度要求高，应多采用高效专用机床、组合机床流水线与随机专用夹具，并考虑工序集中原则，以提高生产率和减少机床数量，使生产成本下降。 1 文献 中指出:组合机床是按系列化、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化、通用化原则设计的通用部件，以及按被加工工件形状和加工工艺要求而设计的专用部件所组成的高效专用机床。 12 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文专用组合机床可实现多刀切削，自动化程度较高，生产效率也较高，加工精度稳定，制造成本低。 小孔心轴 垂直平板 大孔心轴 a 等高垫铁 b 图4 连杆大小头孔在两个相互垂直方向平行度的检验 通过对零件的机械加工.