精品資料汽車連桿加工工藝及夾具設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 件好，生產率較高，便于實現機械化、自動化，適于在大批大量生產中應用。輥鍛需經多次逐漸成形。 圖（ 12）連桿輥鍛示意圖 圖 (13)、圖 (14)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 (13)，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 (14)。鍛好后的連桿毛坯需經調質處理，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線。 攀枝花學院畢業設計（論文） 8 連桿的機械加工工藝過程 由上述技術條件的分析可知，連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，但是連桿的剛性比較差，容易產生變形，這就給連桿的機械加工帶來了很多困難，必須充分的 重視。 連桿機械加工工藝過程如下表 (1— 1)所示： 表 (1— 1) 工序 工序名稱 工序內容 工藝裝備 1 銑 銑連桿大、小頭兩平面 , X52K 2 粗磨 以一大平面定位，磨另一大平面，保證中心線對稱，無標記面稱基面。（下同） M7350 3 鉆 與基面定位，鉆、擴、鉸小頭孔 Z3080 4 銑 以基面及大、小頭孔定位，裝夾工件銑尺寸 ? mm 兩側 面，保證對稱（此平面為工藝用基準面） X62W 組合機床或專用工裝 5 擴 以基面定位，以小頭孔定位，擴大頭孔 為Φ 60mm Z3080 6 銑 以基面及大、小頭孔定位，裝夾工件，切開工件，編號桿身及上蓋分別打標記。 X62W 組合機床或專用工裝鋸片銑攀枝花學院畢業設計（論文） 9 刀厚 2mm 7 銑 以基面和一側面定位裝夾工件，銑連桿體 和蓋結合面，保直徑方向測量深度為 X62 組合夾具或專用工裝 8 磨 以基面和一側面定位裝夾工件，磨連桿 體和蓋的結合面 M7350 9 銑 以基面及結合面定位裝夾工件，銑連桿體和蓋 ?? mm? 8mm斜槽 X62 組合夾具或專用工裝 10 锪 以基面、結合面和一側面定位，裝夾工件，锪兩螺栓座面 30012。R ? mm,R11mm,保證尺寸 ? mm X62W 11 鉆 鉆 2— ? 10mm螺栓孔 Z3050 12 擴 先 擴 2— ? 12mm 螺栓孔 ，再擴 2—? 13mm深 19mm螺栓孔并倒角 Z3050 13 鉸 鉸 2— ? Z3050 14 鉗 用專用螺釘，將連桿體和連桿蓋裝成連桿組件，其扭力矩為 100— 15 鏜 粗鏜大頭孔 T6 8 16 倒角 大頭孔兩端倒角 X62W 17 磨 精磨大小頭兩端面，保證大端面厚度為?? mm M7130 18 鏜 以基面、一側面定位，半精鏜大頭孔，精鏜小頭孔至圖紙尺 寸，中心距為? mm 可調雙軸鏜 19 鏜 精鏜大頭孔至尺寸 T2115 20 稱重 稱量不平衡質量 彈簧稱 21 鉗 按規定值去重量 攀枝花學院畢業設計（論文） 10 22 鉆 鉆連桿體小頭油孔 ? ,? 10mm Z3025 23 壓銅套 雙面氣動壓 床 24 擠壓銅套孔 壓床 25 倒角 小頭孔兩端倒角 Z3050 26 鏜 半精鏜、精鏜小頭銅套孔 T2115 27 珩磨 珩磨大頭 孔 珩磨機床 28 檢 檢查各部尺寸及精度 29 探傷 無損探傷及檢驗硬度 30 入庫 連桿的主要加工表面為大、小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體和蓋的結合面及連桿螺栓孔定位面，次要加工表面為軸瓦鎖口槽、油孔、大頭兩側面及體和蓋上的螺栓座面等。 連桿的機械加工路線是圍繞著主要表面的加工來安排的。連桿的加工路線按連桿的分合可分為三個階段：第一階段為連桿體和蓋切開之前的加工；第二階段為連桿體和蓋切開后的加工；第三階段為連桿體和蓋合裝后的加工。第一階段的加工主要是為其后續加工準備精基準（端面 、小頭孔和大頭外側面）；第二階段主要是加工除精基準以外的其它表面，包括大 頭孔的粗加工，為合裝做準備的螺栓孔和結合面的粗加工，以及軸瓦鎖口 槽的加工等；第三階段則主要是最終保證連桿各項技術要求的加工，包括連桿合裝后大頭孔的半精加工和端面的精加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前后來分，合裝之前的工藝路線屬主要表面的粗加工階段，合裝之后的工藝路線則為主要表面的半精加工、精加工階段。 連桿的機械加工工藝過程分析 工藝過程的安排 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，切削時將產生較大的殘余內應力，并引起內應力重 新分布。 攀枝花學院畢業設計（論文） 11 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，加工后容易產生變形。粗、精加工分開后，粗加工產生的變形可以在半精加工中修正；半精加工中產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。 定位基準的選擇 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 準統一起來，減少了定位誤差。具體的辦法是，如圖（ 1— 5）所示：在安裝工件時，注意將成套編號標記的一面不 圖（ 15）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。 攀枝花學院畢業設計（論文） 12 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。 確定合理的夾緊方法 既然連桿是一個剛性比較差的工件，就應該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點的選擇，避免因受夾緊力的作用而產生變形，以影響加工精度。在加工連桿的夾具中，可以看出設計人員注意了夾緊力的作用方向和著力點的選擇。在粗銑兩端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾緊力的作用方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，既使有一些變形，亦產生在平行于端面的方向上，很少或不會影響端面的平面度。夾緊力通過工件直接作用在定位元件上，可避免工件產生彎曲或扭轉變形。 在加工大小頭孔工序中，主要夾緊力垂直作 用于大頭端面上，并由定位元件承受，以保證所加工孔的圓度。在精鏜大小頭孔時，只以大平面（基面）定位，并且只夾緊大頭這一端。小頭一端以假銷定位后，用螺釘在另一側面夾緊。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產生的變形。 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，這種辦法的生產率低一些，但精度較高。 攀枝花學院畢業設計（論文） 13 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 m，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定的公差 ，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 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）。 攀枝花學院畢業設計（論文） 14 連桿加工工藝設計應考慮的問題 工序安排 連桿加工工序安排應注意兩個影響精度的因素：（ 1）連桿的剛度比較低，在外力作用下容易變形；（ 2）連桿是模鍛件，孔的 加工余量大，切削時會產生較大的殘余內應力。因此在連桿加工工藝中，各主要表面的粗精加工工序一定要分開。 定位基準 精基準：以桿身對稱面定位，便于保證對稱度的要求，而且采用雙面銑，可使部分切削力抵消。 統一精基準：以大小頭端面，小頭孔、大頭孔一側面定位。因為端面的面積大，定位穩定可靠；用小頭孔定位可直接控制大小頭孔的中心距。 夾具使用 應具備適應“一面一孔一凸臺”的統一精基準。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準”情況，這時小頭定位銷應做成活動的，當連桿定位裝夾后，再抽出定 位銷進行加工。 保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時，夾具可考慮重復定位情況，如采用夾具限制 7 個自由度（其是長圓柱銷限制 4 個，長菱形銷限制 2 個）。長銷定位目的就在于保證 垂直度。但由于重復定位裝御有困難，因此要求夾具制造精度較高，且采 取一定措施，一方面長圓柱銷削去一邊，另一方面設計頂出工件的裝置。 切削用量的選擇原則 正確地選擇切削用量，對提高切削效率，保證必要的刀具耐用度和經濟性，保證加工質量，具有重要的作用。 粗加工時切削用量的選擇原則 粗加工時加工精度與表面粗糙度要求不高 ,毛坯余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時，要盡可能保證較高的單位時間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生產效率和降低加工成本。 金屬切除率可以用下式計算： Zw ≈