1、减少曲轴颈边沿磨损两螺孔中心线（定位孔）位置精度在两个在45。方向上平行 度：0. 02-0. 04,对结合 面垂直度：0.015保证正常承载和轴颈与轴瓦良好配合第2章机械加工工艺规程设计2. 1生产大纲拟定生产大纲大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要作用，它决定了各工 序所需专业化和自动化限度，以及所选用工艺办法和工艺装备。零件生产大纲计算:N二Qn（l+a%） （1+P%） 式子中：N零件年生产大纲（件/年）；Q 产品年生产量（台/年）；n每台产品中，该零件数量（件/台）；a % 备品率；3%废品率。依照教材中生产大纲与生产类型及产品大小和复朵限度关系，拟定其生产类 型。图3. 1为某
2、产品上一种柴油机连杆零件。该柴油机连杆用于6105柴油机， 年产量为10000台。设其备品率为10%,机械加工废品率选取为0. 5%,每台产 品中该零件数量为1件。N=Qn（l+a%） （1+3 %） =10000 x （1 + 1%） x （1 + 0.5%） = 11054件/年柴油机连杆零件年产量为10000件，现已知该产品属于中型机械，依照生产 类型与生产大纲关系查阅参照文献，拟定其生产类型为大量生产。大量生产工艺特性：（1）零件互换性：具备广泛互换性，少数装配精度较高处，采用分组装配法和调节法。（2） 毛坯制造办法和加工余：广泛采用金属模机器造型，普通采用模锻。毛坯 精度高，加工余量
3、小。（3） 机床设备及其布置形式：广泛采用专用机床及自动机床，按流水线和自动 排列设备。（4） 工艺装备：广泛采用高效夹具，复合刀具，专用量具或自动检查装置，靠 调节法达到精度规定。（5） 对工人技术规定：对调节工技术规定高，对操作工技术水平规定较低。（6） 工艺文献：有工艺过程卡或工序卡，核心工序要调节卡和检查卡。7）成本：较低。（8） 生产率：高。（9） 工人劳动条件：较好。2. 2柴油机连杆材料选取与毛坯制造办法2. 2. 1柴油机连杆材料选取考虑到在该工艺方案中采用铳结合面工艺，那么选取材料也是很重要。在过 去其发动机柴油机连杆多采用中碳钢或者中碳合金钢，通过淬火和高温回火解 决，解决
4、后普通硬度在HBS288HBS269之间日后为了减低成本研发了非调质钢 并用与生产，在锻造后空冷，通过析出强化得到与淬火高温回火同样力学性能， 省去了淬火和高温回火，从而减少了成本。日后为了减少机加工，更进一步减 少成本，于是开发了用粉末冶金办法来制造柴油机连杆，大大减少了机加工。并 且粉末冶金柴油机连杆质量公差小，更合用于发动机柴油机连杆是制造。美国 就广泛运用粉末冶金办法来生产柴油机连杆。事实上它是一种含0.7%左右尚碳 钢。柴油机连杆重要材料为粉末烧结材料、高碳微合金非调质钢、球墨铸铁以及 可锻铸铁，其中45钢和粉末烧结材料应用最广。与粉末冶金柴油机连杆相比，45钢在成本和使用性能上都具
5、备一定优越性, 一方面锻造后空冷不需要热解决；装配后柴油机连杆体与柴油机连杆盖裂解面能 紧密地接触并互相锁定，使其不产生错位和移动，提高了与曲轴零件配合，同步 也提高了曲轴刚度，大大地改进了发动机性能。减轻柴油机连杆重量始终都是柴油机连杆制造上讨论一种主题，如果采用粉 末冶金技术，在不变化柴油机连杆形状构造前提之下会导致柴油机连杆重量增长 1概30%,这样使得柴油机连杆得重量有了很大增长，那么发动机重量也会在一 定限度增长，会影响其使用性能。如果用粉末冶金制造柴油机连杆，就必要重新 设讣柴油机连杆形状构造，以减轻柴油机连杆重量。综上所述，考虑了各种因素，并通过组内成员共同讨论，最后决定釆用45
6、 钢作为本次设计中柴油机连杆材料。2. 2. 2 45钢成分和力学性能45钢中重要各化学成分质量比例分别为:C为0. 72%,Mn为0. 5%,S为0. 06%, P为0. 009%, V为0. 04%;其金相组织为珠光体加断续铁素体，抗拉强度 为:900NTa 1030 MPa,屈服极限为520MP&,最大延伸率为10%。其中Mn作为强化项而存 在，用以提高材料强度。铳结合面工艺规定柴油机连杆切断后塑性变形最小，乂要保证材料有良好可 切削加工性能。45为高碳钢，含C量提高后，便增长了钢材淬透性能，如果保 持含Mn量不变，柴油机连杆锻造空冷后硬度会提高，并且金相组织中也许会浮现贝氏体，恶化可切
7、削加工性能，须通过恰出途径减少含Mn量。为了改进可切削加工性，提高了含S量，钢中Mn和S亲和力不不大于Fe 和S亲和力，优先形成MnS,从而减少钢塑性，防止金相组织中也许会浮现贝氏 体；此外FeS会引起钢“热脆”，增进了铳削时断裂。Mn和S结合时含Mn量 乂不能过低，至少要高于S三倍含量。45钢力学性能：表2极限抗拉强度屈服强度伸长率压缩屈服强度剪切强度/MPa（%）990580116106552. 2. 3毛坯制造办法山于柴油机连杆在发动机工作中要承受交变载荷以及冲击性载荷，一次应选 用锻造，以使金属纤维尽量不被切断，保证柴油机连杆可靠地工作。并且该零 件年产量是10000,已经达到了大量生
8、产水平，规定其生产率比较高，零件尺寸 不是很大，再者为了保证它尺寸精度、加工精度，故选取模锻。模锻1:艺规定柴油机连杆锻件在胀断过程之中不能有过大塑性变形，因而模 锻柴油机连杆性能合格就是保证柴油机连杆达到抱负脆性断裂因素。用于模锻工艺45系列高碳非调质钢，它成分特点是低硅，低镭及添加了微 量合 金元素锐和易切削S元素，范畴窄，纯度高。2. 3机械加工余量及毛坯尺寸公差拟定（1）锻件公差级别山于功用和技术规定，公差级别为普通精度。（2） 材质系数碳质量分数不大于0. 6概碳素钢。故该锻件材质系数属Ml级。（3） 锻件分模线形状零件高度方向对称平面为分模面，属平直分模线。拟定锻件尺寸公差和机械加
9、工余量：表3加工表面零件尺寸机械加工余量毛坯尺寸小头孔上下端面29 上 28437大头孔上下端面qq 0.025-0.0502小头孔CQ + 0.01839依照模锻基本规定，在零件基本尺寸上加上加工余量24mm,因此在加工 多数表面在基本尺寸基本上单面加2mm,某些特殊表面如螺钉座面上加2mm,侧 面工艺凸台加工精度不是很高，在其表面加1mm。2. 4指定工序定位基准选取定位基准有粗基准和精基准之分。在加工起始工序中，只能用毛坯尚未曾加 丄过表面作为定位基准，则该表面称为粗基准；运用已加工表面作为定位基准, 则称为精基准。其基准选取也是工艺规程设计之中重要问题之一，定位基准选 取合理与否，将直
10、接影响所制定零件加工工艺规程质量。基准选取不当，往往 会增长工序，或使工艺路线不合理，或使夹具设计困难，甚至达不到零件加工 精度（特别是位置精度）规定，导致零件报废等状况。选取粗基准时重要考虑两个问题：一是保证加工表面与非加丄表面之间互相 位置精度规定；二是合理分派各加工面加工余量。粗、精基准详细选取时参照下列原则：（1）对于同步具备加工表面和不加工表面零件，为了保证不加工表面与加 工表面之间位置精度，应选取非加工表面作为粗基准。（2）对于具备较多加工表面工件，选取粗基准时，应考虑合理分派各加工 表面加工余量。（3）粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准普通只能使用一 次，以免产生较大
11、定位误差。精基准选取应从保证零件加工精度出发，同步考虑装夹以便、夹具构造简朴。 选择精基准普通应考虑如下原则：（1） “基准重叠原则为了较容易地获得加工表面对其设计基准相对位置 精度要求，应选取加工表面设汁基准为其定位基准。这一原则称为基准重叠原 则。如果加工表面设汁基准与定位基准不重叠，则会增大定位误差。（2 ） “基准统一原则当工件以某一组精基准定位可以比较以便地加工其 他表面时，应尽量在多数工序中采用此组精基准定位，这就是“基准统一 原则。采用基准统一 原则可减少工装设计制造费用，提高生产率，并可避免因基准转换所导致误差。（3） “自为基准原则当工件精加工或光整加工工序规定余量尽量小而均
12、 匀时，应选取加工表面自身作为定位基准，这就是自为基准原则。例如磨削 床身导轨面时，就以床身导轨面作为定位基准。2. 5柴油机连杆加工工艺过程拟定方案如下：铳两平面（粗铳、精铳）一粗磨二孔端面一退磁一钻、扩小头孔一倒角一粗 锂小头孔一粗锂大头孔一车大头外圆一打成套编码一粗铳螺栓孔平面一精铳一 钻、狡两螺栓孔一中间检查一精锂大小头孔一術磨大头孔一中间检查一钻小头油 孔一去毛刺一压入衬套一精锂衬套控一中间检查一车小头二端面及孔口倒角一 铳开一總螺栓孔口倒角一钻连杆盖定位销孔一钻连杆体定位销孔一去所有毛刺 一清洗一最后检查一共29道工序，从柴油机连杆使用性能基本规定来看，该工艺方案能基本 达到规定。
13、2. 6连杆加工工艺设计应考虑问题2.6.1工序安排连杆加工工序安排应注意两个影响精度因素：（1）连杆刚度比较低，在外力 作用下容易变形；（2）连杆是模锻件，孔加工余量大，切削时会产生较大残存内 应力。因而在连杆加工工艺中，各重要表面粗精加工工序一定要分开。2. 6. 2定位基准精基准：以杆身对称面定位，便于保证对称度规定，并且采用双面铳，可使某些切削力抵消。统一精基准：以大小头端面，小头孔、大头孔一侧面定位。由于端面面积大, 定位稳定可靠；用小头孔定位可直接控制大小头孔中心距。2. 6. 3夹具使用应具备适应“一面一孔一凸台”统一精基准。而大小头定位销是一次装夹中 镇出，故须考虑“自为基准”
14、状况，这时小头定位销应做成活动，当连杆定位装 夹后，再抽出定位销进行加工。保证螺栓孔与螺栓端面垂直度。为此，精铳端面时，夹具可考虑重复定位状 况，如采用夹具限制7个自山度（其是长圆柱销限制4个，长菱形销限制2个）。 长销定位LI就在于保证垂直度。但山于重复定位装御有困难，因而规定夹具制造 精度较高，且采用一定办法，一方面长圆柱销削去一边，另一方面设计顶出工件 装置。2. 7切削用量选取原则对的地选取切削用量，对提高切削效率，保证必要刀具耐用度和经济性，保 证加工质量，具备重要作用。2. 8拟定加工余量用查表法拟定机械加工余量：（1）平面加工工序余量（mm）表4单面加工办法单面余量经济精度匸序尺
15、寸表面粗糙度毛坯12.5粗铳1.0z +0.16IT12 1 -0.16）35 1 -0.16）精铳0.5/ + 0.05IT10 k - 0.05 ）z + 0.0534 1 - 0.05）3.2磨厂 0.025、IT81-0.050丿了一 0.025、 331-005（）丿1.6（2）大头孔各工序尺寸及其公差工序名称了基本余量工序经济精度匚序尺寸最小极限尺寸表面粗糙度術磨0.4/ +0.019、H6（ 0 ）053z +0.019、053（ 0精镇1.5 + 0.046 X H8（ o ）052.20 52.2（）0.8半精镇 +0.16.H11（） 49. 2,+0.16.049. 2
16、1 o二次粗锂1.8H12 （ ）046.2z + 0.25、046.2 （）6. 3一次粗镇H12（） 42. 6042.6 1（）（3）小头孔各工序尺寸及其公差工序基本余量工序尺寸z + 0.027、 H8 （ 33（+0.027. 0 33 1 o粗镇（+ 0.052、H9（ 30 30 1 0扩H10 （ 26（+ 0.084、 026（ o钻钻至201 Q + 0.33 H” o22qq + 0.33ZZ 02. 9切削用量及工时计算工序1铳（粗铳、精铳）“ -0.170铳两平面，保证尺寸：33-0-232.=0.08mm/ 齿工步1粗铳上平面，精铳上平面（1） 背吃刀量：粗铳apl
17、=l. 0mm 精铳 知2二0.5mm（2） 进给量：乂51型立式铳床功率4.5風，查表5.8：高速钢套式面铳刀粗铳平面进给量-取 0. 08mm./z（3） 切削速度，由工序采用铳刀 二80mm z=10 V=44. 9mm/z1000Ve 1000X44.9ns= d n x bo 178. 65r/min查表 3. 7 取Ow 160r/minndnw TT X80 X 160实际切削速度几i（）（）o loo。 40. 2mm/minnw=i60r/min,工作台每分钟进给量抵查表3. 7得机床进给量123mm,/min曲面铳刀对称铳平面，主偏角人=90查表5. 41 铳小孔端面：h
18、= 5（d - - a） + （l3）mm = 0.8mmI2 = 2mm | = 41mm饨丿扌L 片=0（d - Jd? - ae） + （1 3）mm = 16mm12 = 2mm 1 = 63mm+ 8+ 2 63 4 16 + 2、忑一+ 25 丿= 2llmin工步2（1）选取砂轮，见工艺手册磨料选取表 成果为WA46KV6P350 X 40 X 127（2）切削用量选取砂轮转速门砂=1500r/min 17砂=27.5m/s轴向进给量匚=0,5B = 20mm工件速度 = 10m/min径向进给量= 0.015mm（3）切削工时，当加工小孔端面一种表面时e 2LbZbk 2X41
19、2XO.5X 1.11 = iooovfafr = 1000 x 10 x 20 x0.015 = 62min当加工大孔端时S = L36min则加工大小孔端面两面时5 = 2（q + t2） = 3.96min工序3退磁工序4钻、扩小头孔钻至22 扩至26（1）钻孔22mm拟定进给量f：依照切削手册表2. 7当钢nb 2 71.0612 = fn = 0.8X400 = -22min工序13中间检查 工序14半精、精镇大头孔 至49. 2mm半精镇 ap = l5mm精镇 aP =工序15術磨大头孔工序16中间检查工序17钻小头油孔 钻4mm铉8mm深至3mmf = 0.2mm/r V =
20、5m/minns = T = 397r/min 取 = 400r/min v = 5.03m/min做孔丨=3mm I】=1mmi + h tj = -j = 0.05min tIU = 2ta = O.lmin工序18去毛刺工序19压入轴套工序20精镇衬套孔单边余量Z = 0. limn ap = 0.1mm f = 0.1mm/r 门=1016r/minV = nirD = 93r/min1 = 33mm Ij = 3mm I2 = 4t = = 0.37min工序21中间检查工序22车小头二端面及孔口倒角ap = 1mm f=o.5mm/rVc = kv = 128m/min切削速度 什
21、呻1000 冬=955r/mi n机床主轴转速 =卫-=99灯/01】n取口 则实际切削速度V=123m/min41 -28I = 2 = 65mm 1】=2mm 12 = 0 Is =（I + lj + 12 + ls 8.55 = iv X 2 = X 2 = 0.04min工序23铳开工疗;24铉螺栓孔口倒角25钻连杆盖定位销孔工序26钻连杆体定位销孔工序27去所有毛刺工序28清洗29最后检查第三章专用钻扩孔夹具设计3. 1夹具设计任务为了提高劳动生产率，保证加工质量减少劳动强度，需设计专用夹具为工序 4钻扩小头孔设计钻床夹具，所用机床为Z535型立式铳床，大批生产类型。3.1.1工序尺寸和技术规定钻孔22,扩孔26,表面粗糙度 12. 5 u mo3.1.2生产类型生产类型为大批生产。3. 2拟定钻床夹具构造方案与绘制夹具草图3. 2. 1拟定工件定位方案，设计定位装置分析工序简图可知孔0为0. 004,中心线间距离为180 0.05mm,从基准重 叠原则和定位稳定、可幕出发，选取端面为重要定位基准面。大头孔为另一定位 基准面。
