学位论文-—柴油机连杆加工工艺及侧面铣削夹具.doc
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1、湖南工业职业技术学院学生毕业设计湖南工业职业技术学院毕 业 设 计课题名称 柴油机连杆加工工艺及侧面铣削夹具设计 摘 要 本毕业设计课题是L195柴油机连杆零件机械加工工艺规程编制及连杆结合面铣削加工的夹具设计,目的是学习机零件械加工工艺规程如何编制,如何分析、查阅资料,如何选择毛坯,零件的结构工艺性分析、工艺路线的制定、各工序加工余量的确定、工时定额计算,夹具设计时定位方案的选择、定位元件的选择、加紧机构的设计等等。通过毕业设计的学习与实践,掌握零件的机械加工工艺过程。通过对连杆接合面铣削家具的设计,掌握如何使得定位准确、加紧合理,如何让夹具在生产过程中能保证高效、稳定性高、易于装卸、减轻工
2、人的劳动量,提高批量生产或流水生产的效率。结合连杆加工的实际工艺过程优化连杆加工的工艺过程,使得生产过程中成本节约、废品率降低、劳动成本下降、效率提高。满足零件的尺寸精度,形状精度,位置精度,表面粗糙度设计要求。环保问题如今意识不得不考虑的问题,机械加工过程中如何在保证质量,效率,成本的前提下不污染环境,不对劳动者身心健康产生影响,这就对生产工艺和工作条件提出了高的要求。 关键词:连杆,工艺规程,夹具,夹紧机构ABSTRACTThe graduation project is L195 diesel engine connecting rod parts machining process p
3、lanning and rod combination of surface milling fixture design, the purpose is to learn how to machine parts mechanical machining process planning, how to analyze, access to information, how to choose the blanks, parts structural process analysis, process route development, selection of each process
4、to determine the allowance, time quota calculations, select the positioning fixture design solutions, positioning elements, stepping mechanism design and so on. Learning and practice through graduation, master machining process parts. By connecting rod joints milling furniture design, learn how to m
5、ake accurate positioning, stepping reasonable, how to make the fixture in the production process to ensure high efficiency, high stability, easy handling, reducing the amount of labor workers, improve production or water production efficiency. The actual machining process optimization combined with
6、linkage rod machining process, making the production process cost savings, reduced scrap rates, labor costs decreased efficiency. Satisfy the dimensional accuracy of parts, the shape accuracy, position accuracy, surface roughness design requirements. Awareness of environmental issues and now have to
7、 consider the issue, machining process of how the premise of guaranteeing quality, efficiency, cost does not pollute the environment, does not affect the physical and mental health workers, which the production process and working conditions put forward higher requirements . Keywords: online shoppin
8、g;JSP;Oracle;HTML 目 录第一章 前 言71.1课题的背景丶目的与意义71.2国内外现状71.3课题内容概括8第二章 发动机连杆结构分析92.1连杆的结构特点92.2连杆的主要技术要求9第三章 连杆的机械加工工艺分析113.1连杆的材料和毛坯113.2连杆的机械加工工艺路线113.3连杆的机械加工工艺过程分析123.3.1、工艺过程的安排123.3.2、定位基准的选择123.3.3、确定合理的夹紧方法133.3.4、连杆两端面的加工143.3.5、连杆大、小头孔的加工143.3.6、连杆螺栓孔的加工143.3.7、连杆体和盖的铣开工序143.3.8、大、小头侧面的加工143.3
9、.9、加工小头孔153.3.10、精镗大头孔153.3.11、小头孔压入衬套153.3.12、镗小头衬套孔153.3.13、珩磨大头孔153.4连杆加工工艺设计应考虑的问题153.4.1、工序安排153.4.2、定位基准163.4.3、夹具使用16第四章 加工余量与定额工时的计算174.1确定加工余量174.2加工设备的选用174.3工时定额的计算174.3.1、铣连杆大小头平面174.3.2、粗磨大小头平面1843.3、加工小头孔184.3.4、铣大头两侧面194.3.5、扩大头孔194.3.6、铣开连杆体和盖204.3.7、加工连杆体204.3.8、铣、磨连杆盖结合面224.3.9、铣、钻
10、、镗(连杆总成体)244.3.10、粗镗大头孔26第五章 连杆的检验275.1观察外表缺陷及目测表面粗糙度275.2连杆大头孔圆柱度的检验275.3连杆上盖对大头孔中心线对称度检验275.4连杆螺栓孔的精度检验275.5连杆大小端孔的平行度和扭曲度检验28第六章 连杆铣削加工夹具的设计296.1设计主旨296.2连杆小头铣削加工夹具的设计296.2.1、铣床夹具定位方案的确定296.2.2、夹紧方案296.2.3、夹具体设计296.2.4、定位误差的分析306.2.5、夹具设计及操作的简要说明30第七章 总结31参考文献32致谢33第一章 前 言1.1课题的背景丶目的与意义机械制造业是国民经济
11、的基础产业,是国民经济发展的支柱产业,国民经济中的任何行业的发展,都必须依靠机械制造业的支持并提供装备。工艺装备是机械制造系统中的一个重要组成部分。随着世界经济形式的不断变化,制造技术的不断发展以及企业竞争的全球化,为了赢得产品的上市时间,现代生产要求企业所制造的产品更新换代速度越来越快,传统的大批量生产模式逐渐被中、小批量生产模式所取代。根据国际生产研究协会的统计表明,目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。另一方面,根据有关资料统计,我国现有工业水平,生产准备周期一般要占整个产品研制周期的50%70%,而工艺装备的设计制造周期又占生产准备周期的50%70%,其中工艺装
12、备的准备阶段中有70%80%的时间用于夹具的设计和制造。所以夹具设计与制造对于产品的开发周期、产品上市的时间有重大的影响。 连杆是柴油机主要的传动构件之一,把作用于活塞顶部的膨胀气体压力传给曲轴,使活塞的往复运动转变成曲轴的回转运动,传递动力。以此对其材料、毛坯以及机械加工的精度等都有严格的要求。连杆的质量和性能的好坏直接影响到柴油机的性能,质量轻、精度高的连杆有助于降低柴油机的能耗和噪声,提高柴油机的寿命。以此,各国的内燃机制造业对连杆的加工都非常的重视,许多内燃机整机长都有自己的连杆生产线。本课题的目的是力求对连杆加工工艺技术问题进行系统的分析和总结,结合所了解的国内外连杆加工工艺对以后的
13、发展提出一些自己的拙见,与大家进行探讨,优化连杆加工工艺。通过研究连杆机械加工工艺不断加深所学理论知识;初步树立真确的设计思想,掌握一般的机械设计方法,机械制造工艺方法,训练设计构思和创新意识;通过计算、绘图、查阅手册和设计资料,熟悉有关国家标准和规范。结合连杆加工的实际工艺过程优化连杆加工的工艺过程,使得生产过程中成本节约、废品率降低、劳动成本下降、效率提高。满足零件的尺寸精度,形状精度,位置精度,表面粗糙度设计要求。环保问题如今意识不得不考虑的问题,机械加工过程中如何在保证质量,效率,成本的前提下不污染环境,不对劳动者身心健康产生影响,这就对生产工艺和工作条件提出了高的要求。 1.2国内外
14、现状目前在国内,卡车用连杆生产线大多由组合专用机床和通用机床组成流水生产线,同国外比,工序能力指数及自动化程度均较低。有些关键工序也有采用高精设备和新工艺的,如螺栓孔枪钻、枪铰和冷挤,拉削技术的应用,刀具自动补偿的大小孔精镗,电子综合测量技术等。大的生产厂家主要有一汽集团、二汽集团、上柴、潍柴、康明斯等。相对轿车企业连杆生产线已经接近于国外先进水平,加工手段更多采用双端面磨、体盖胀断、大小端自动去重等先进工艺,加工能力和自动化水平相对较高。1.3课题内容概括 柴油的特点是自燃温度低,所以柴油发动机无需要火花塞之类的点火装置,它采用压缩空气的办法提高空气温度,使空气温度超过柴油的自燃测试,这时再
15、喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。从性能上说,国内传统柴油机一直给人以体积笨重、振动噪声大以及排放污染严重的印象,因此国产轿车基本都采用汽油发动机,然而近年来,国外知名车商开始将一些最新的柴油机技术引入到中国,大大改善了国人对柴油机的偏见,譬如一汽大众刚刚推出宝来TDI柴油发动机,其环保性、动力性以及平顺性都不逊于汽油机,同时又具有柴油机特有的巨大扭力和超低油耗,市场前景十分看好。 机车柴油机(locomotive diesel engine)是指用于内燃机车、内燃车组或内燃动车的柴油机。机车柴油机具有高功率强化柴油机的典型特征,一般为四冲程V型机,以12缸、16缸最为普遍,也有
16、直列式6、8、10缸的。柴油机的宽度和高度受铁路机车车辆限界标准的限制,机车的允许轴重对柴油机重量也有一定的限制。现代机车柴油机不断提高增压度(见内燃机增压),同时加大气缸排量。大功率柴油机的单机功率已达5000千瓦,平均有效压力为1.32.0兆帕,燃料消耗率为200225克/(千瓦时)。柴油机的附件,如冷却水散热器、风扇和空气滤清器等均布置在机车厢内,机油滤清器、机油换热器一般也布置在机车厢内。柴油机几乎都采用电起动方式,只有个别的采用空气起动。调速系统大多采用液压全速调速器,并装有超速停机、油压保护和超温卸载等自动安全保护装置。 第二章 发动机连杆结构分析2.1连杆的结构特点连杆的作用是传
17、递活塞与曲轴间的作用力,并将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动,连杆应保证足够的强度和刚度。发动机连杆为模锻件,由连杆小头、杆身和连杆大头三部分组成。连杆大头是分开的,一半为连杆盖,另一半与杆身为一体,通过连杆螺栓连接起来。连杆大头孔内分别装有轴瓦。由于连杆体与连杆盖的结合面是与大、小头孔中心连线倾斜,故称为斜剖式连杆。连杆小头装有青铜衬套,通过活塞销与活塞连接。连杆大头是可分开式,内装半圆形轴瓦,大头与曲轴连杆轴连。(1)连杆小头。连杆小头与活塞销连接呈浮式结构,发动机工作时活塞销与连杆小头可以相对自由转动,因此沿销的长度方向和圆周方向的磨损比较均匀。为提高摩擦副的耐磨性,连杆小头内孔压入青
18、铜衬套。青铜衬套分为两段,分别从小头的两端压入。小头的顶上有一个集油孔,当曲轴旋转时,激溅起来的机油甩到活塞内腔的顶部,冷却活塞后,落下一部分通过集油孔聚集并流入连杆的小头内孔润滑活塞销。(2)杆身。发动机为了在最小质量时最大的强度和刚度,连杆杆身断面加工成“工”字形。(3)连杆大头。连杆通过大头与曲轴上的连杆轴颈相连,连杆大头为分形式,采用简单的平口结构形式。连杆大头轴承盖固定螺母为自锁型螺母,其拧紧力为100120N.M2.2连杆的主要技术要求(1)大、小头孔的尺寸精度、形状精度为了使大头孔与轴瓦及曲轴、小头孔与活塞销能密切配合,减少冲击的不良影响和便于传热。大头孔公差等级为IT6,表面粗
19、糙度Ra应不大于0.4m;大头孔的圆柱度公差为0.012 mm,小头孔公差等级为IT8,表面粗糙度Ra应不大于3.2m。小头压衬套的底孔的圆柱度公差为0.0025 mm,素线平行度公差为0.04/100 mm。(2)大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜,从而造成汽缸壁磨损不均匀,同时使曲轴的连杆轴颈产生边缘磨损,所以两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度公差较小;而两孔轴心线在垂直于连杆轴线方向的平行度误差对不均匀磨损影响较小,因而其公差值较大。两孔轴心线在连杆的轴线方向的平行度在100 mm长度上公差为0.04 mm;在垂直与连杆轴心线
20、方向的平行度在100 mm长度上公差为0.06 mm。(3)大、小头孔中心距大小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比,即影响到发动机的效率,所以规定了比较高的要求:1900.05 mm。(4)连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度,影响到轴瓦的安装和磨损,甚至引起烧伤;所以对它也提出了一定的要求:规定其垂直度公差等级应不低于IT9(大头孔两端面对大头孔的轴心线的垂直度在100 mm长度上公差为0.08 mm)。第三章 连杆的机械加工工艺分析3.1连杆的材料和毛坯 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(粉末冶金),
21、本连杆采用40MnB。 钢制连杆都用模锻制造毛坯。连杆毛坯的锻造工艺有两种方案:将连杆体和盖分开锻造;连杆体和盖整体锻造。 整体锻造或分开锻造的选择决定于锻造设备的能力,显然整体锻造需要有大的锻造设备。 从锻造后材料的组织来看,分开锻造的连杆盖金属纤维是连续的,因此具有较高的强度;而整体锻造的连杆,铣切后,连杆盖金属纤维是断裂的,因而消弱了强度。整体锻造要增加切开连杆的工序,但整体锻造可以提高材料的利用率,减少结合面的加工余量,加工时装夹也较方便。整体锻造只需一套锻模,一次便可锻成,也有利于组织和管理生产。故一般只要不受连杆盖形状和锻造设备限制,均尽可能采用连杆的整体锻造工艺。毛坯锻模后应正火
22、并校直。毛坯要经过调质热处理(加工量大时最好在粗加工后进行调质处理)。其规范为:(1)升温,880,保温90分。(2)淬火,在浓度为1/1000的聚乙烯醇水溶液中进行,淬火硬度HRC50 。(3)回火,升温580,保温120分,在空气中冷却。(4)检查机械性能及变性量。变形量在35毫米时允许整形以保证图纸要求,但整形后必须经消除内应力的热处理。酸洗后要对毛坯进行喷丸处理。表面喷丸是利用机械敲击产生表面残余压应力来强化机件,可以显著地提高零件的疲劳强度。合金结构钢经表面喷丸强化后其疲劳极限能提高4050。喷丸还可以提高表面硬度和耐磨性,降低应力集中敏感性,消除毛坯表面轻微脱碳的不利影想。因此,喷
23、丸处理是一项十分有效的工艺措施。本连杆毛坯采用整体精密模锻工艺,连杆小头孔不予锻出,其目的为了减小在钻削小头孔时刀头偏离现象带来的加工难度。连杆大头孔结构为椭圆状,其目的是为杆盖切离后,连杆大头孔因铣削缩短了杆盖之前的实际距离,使其接近圆以减小工作强度。3.2连杆的机械加工工艺路线1)铣连杆大小头平面2)粗磨大小头平面3)加工小头孔4)铣大头两侧面5)扩大头孔6)铣开连杆体和盖 7)加工连杆体8)铣、磨连杆盖结合面9)铣、钻、镗(连杆总成体)10)粗镗大头孔3.3连杆的机械加工工艺过程分析3.3.1、工艺过程的安排在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度:(1)连杆本身的刚度比较低,在外力(切削
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