连杆加工工艺模板.doc

任务7 连杆零件加工
1、教学目标
最终目标：会连杆零件加工。
促成目标：
1、能分析连杆零件结构工艺性；
2、会确定连杆零件加工工艺路线
3、会合理选择夹紧着力点；
3、切记安全文明生产规范要求。
2、工作任务
按确定工艺完成图9所表示连杆类零件加工。
零件名称：连杆
材料：45，40cr
生产纲领：大批。

图7-1　连杆
3、相关实践知识
连杆是活塞式发动机关键零件，其大头孔和曲轴连接，小头孔经过活塞销和活塞连接，将作用于活塞气体膨胀压力传给曲轴，又受曲轴驱动而带动活塞压缩气缸中气体。连杆承受是高交变载荷，气体压力在杆身内产生很大压缩应力和纵向弯曲应力，由活塞和连杆重量引趄。惯性力，使连杆承受拉应力。所以连杆承受是冲击性质动载荷。所以要求连杆重量轻、强度要好
3.1　选择机床和工件安装方法
连杆加工加工表面为大小头孔，两端面，连杆盖和连杆体接合面和螺栓等。次要表面为油孔、锁口槽、供作工工艺基准工艺凸台等。还有称重去重、检验、清洗和去毛刺等工序。
连杆加工工序多，采取多个加工方法，关键有：磨削，钻削，拉削，镗削等。多种加工刀具前面已经有介绍，这里不再反复。下面，我们关键介绍加工中所采取机床。
3.1.1连杆加工中所采取机床
连杆加工中，关键采取了以下多个机床，分别是：双轴立式平面磨床、立式六轴钻床、立式内拉床，双面卧式组合铣床，双面卧式钻孔组合机床，金刚镗床。
其中双轴立式平面磨床型号是：M77；立式六轴钻床型号是：Z2；立式内拉床型号是：L51；立式外拉床型号是：L71；双面卧式组合铣床型号是：双面卧式钻孔组合机床：金刚镗床型号是：T70

类型代号
特征代号
组别系别代号
主参数
第二参数
重大改善次序号
其它特征代号

相关机床代码编号规则以下：
符号意义： “○”为大写汉语拼音字母； “□”为阿拉伯数字； “（ ）”无内容时可不表示，若有内容，则不带括号；“◎”为大写汉语拼音字母、或阿拉伯数字、或二者兼而有之。
（1） 类别代号
机床类别分为十二大类，分别用汉语拼音第一个字母大写表示，在型号首位，表示各类机床名称。各类机床代号见表7-1。
表7-1 类别代号

（2） 特征代号
特征代号是表示机床所含有特殊性能，用大写汉语拼音字母表示，在类别代号以后。特征代号分为通用特征代号、结构特征代号。
1）通用特征代号
当某类机床除有一般型外，还含有一些通用待性时，可用表2-2所列代号表示。比如： “CK”表示数控机床；“MBG”表示半自动高精度磨床。

表7-2 特征代号

若某类型机床没有一般型，虽含有某种通用特征但不表示出来。 比如：“C1107”表示单轴纵切自动车床，最大车削直径7mm；“CM1107”表示精密单轴纵切自动车床（Z不表示出来）。
2）结构特征代号
为区分主参数相同而结构不一样机床，在型号中用结构特征代号表示。结构特征代号也用拼音字母大写，但无统一要求。注意不要使用通用特征代号来表示结构特征。
3）组别、系别代号
用二位阿拉伯数字表示某类机床具体产品名称．在类代号或特征代号以后。每类机床按其结构性能及使用范围划分若干个系，同一系机床基础结构和布局型式相同。机床类、组划分详见配套教材表。
4）主参数
机床主参数表示机床规格大小，用主参数折算值（即主参数×折算系数，通常折算系数为1／10或1／100）或实际值表示，通常见二位阿拉伯数字表示，在组别、系别代号以后。
5）第二主参数
第二主参数通常指主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台面长度等。第二主参数也
用折算值表示，在型号主参数代号以后，并用“×”分开，读作“乘”。
6）重大改善次序号
当机床结构和性能有重大改善和提升，并而按新产品重新设计、试制和判定时，可按A、B、C……汉语拼音字母次序选择，加在型号尾部，以示区分于原机床型号。
7）其它特征代号
如同一型号机床变型代号，是其它特征代号中常见一个。
一些机床依据不一样加工需要，在基础型号机床基础上，仅改变机床部分性能结构时．则在基型机床型号以后加1、2、3……变型代号，表示在机床型号尾部，并用“／”分开，读作“之”，以区分于原机床型号。
3.1.2工件安装
连杆安装通常采取组合定位，通常是采取内孔，底面和凸台侧面进行定位。图7-2所表示。

图7-2 连杆夹具

3.2　确定加工工艺（2课时）
图7-1为一连杆零件，工件材料为45，生产纲领为大批生产。
3.2.1分析连杆结构和技术要求
（1）结构
连杆是较细长变截面非圆形杆件，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改变动载荷。
连杆是由连杆大头、杆身和连杆小头三部分组成，连杆大头是分开，二分之一和杆身为一体，二分之一为连杆盖，连杆盖用螺栓和螺母和曲轴主轴颈装配在一起。为了降低磨损和磨损后便于修理，在连杆小头孔中压人青铜材套，大头孔中装有薄壁金属轴瓦。
为方便加工连杆，能够在连杆大头侧面或小头侧面设置工艺凸台或工艺侧面。
（2）连杆关键技术要求
技术要求项目
具体要求或数值
满足关键性能
大、小头孔精度
尺寸公差IT6级，圆度、柱度0.004～0.006
确保和轴瓦良好配合
两孔中心距
±0.03~0.05
气缸压缩比
两孔轴线在同一个平面内
在连杆轴线平面内：0.02~0. 04：100
在垂直连杆轴线平面内：0.04~0.06：100
降低气缸壁和曲轴颈磨损
大孔两端对轴线垂直度
0.1:100
降低曲轴颈边缘磨损
两螺孔子（定位孔）位置精度
在两个垂直方向上平行度：0.02~0.04/100
对结合面垂直度：0.1~0.3/100
确保正常承载和轴颈和轴瓦良好配合
同一组内重量差
±2%
确保运转平稳

（3）连杆工艺特点：
1）连杆体和盖厚度不一样，改善了加工工艺性。连杆盖厚度为31mm，比连杆杆厚度单边小3.8mm，盖两端面精度产品要求不高，可一次加工而成。
　　因为加工面小，冷却条件好，使加工振动和磨削烧伤不易产生。
　　连杆杆和盖装配后不存在端面不一致问题，故连杆两端面精磨不需要在装配后进行，可在螺栓孔加工之前。
　　螺栓孔、轴瓦对端面位置精度可由加工精度直接确保，而不会受精磨加工精度影响。
　　2)连杆小头两端面由斜面和一段窄平面组成。这种楔形结构设计可增大其承压面积，以提升活塞强度和刚性。
　　在加工方面，和通常连杆相比，增加了斜面加工和小头孔两斜面上倒角工序；用提升零件定位及压头导向精度来避免衬套压偏现象发生，但却增加了压衬套工序加工难度。
　　3)带止口斜结合面。连杆结合面结构种类较多，有平切口和斜切口，还有键槽形、锯齿形和带止口。从使用性能上看，反复定位精度高，在拧紧螺钉时，可自动滑移消除止口间隙。从工艺性上看，定位可靠，连杆成品经拆装后大头孔径圆度改变小。因为连杆由多面组成且结构复杂，精度要求较高，所以加工难度增大；结合面和螺孔不垂直，呈72°角，螺栓孔只好在切断工序后、拉结合面工序前加工。螺栓孔和结合面分别前后加工，为达成交换性装配要求，加工精度对应提升。
3.2.2明确毛坯情况
连杆材料通常采取45钢或40Cr、45Mn2等优质钢或合金钢，多年来也有采取球墨铸铁。钢制连杆全部用模锻制造毛坯。连杆毛坯铸造工艺有两种方案：将连杆体和盖分开铸造；连杆体和盖整体铸造。整体铸造或分开铸造选择决定于铸造设备能力，显然整体铸造需要有大铸造设备。
3.2.3确定工艺路线；
连杆尺寸精度、形状精度和位置精度要求全部很高，但刚度又较差，轻易产生变形。连杆关键加工表面为大小头孔、两端面、连杆盖和连杆体接合面和螺栓等。次要表面为油孔、锁口槽、供作工艺基准工艺凸台等。还有称重去重、检验、清洗和去毛刺等工序。
（1）加工阶段划分和加工次序安排
连杆本身刚度比较低，在外力作用下轻易变形；连杆是模锻件，孔加工余量较大，切削加工时易产生残余应力。所以，在安排工艺过程时，应把各关键表面粗、精加工工序分开。这么，粗加工产生变形就能够在半精加工中得到修正；半精加工中产生变形能够在精加工中得到修正，最终达成零件技术要求，同时在工序安排上先加工定位基准。
连杆工艺过程可分为以下三个阶段。
１）粗加工阶段
粗加工阶段也是连杆体和盖合并前加工阶段：
关键是基准面加工，包含辅助基准面加工；准备连杆体及盖合并所进行加工，如二者对口面铣、磨等。
２）半精加工阶段
半精加工阶段也是连杆体和盖合并后加工，如精磨两平面，半精楼大头孔及孔口倒角等。总而言之，是为精加工大、小头孔作准备阶段。
３）精加工阶段
精加工阶段关键是最终确保连杆关键表面——大、小头孔全部达成图纸要求阶段，如珩磨大头孔、精镗小头轴承孔等。
（2）定位及夹紧
　　1）粗基准选择
粗基准正确选择和初定位夹具合理设计是加工工艺中至关关键问题。在拉连杆大小头侧定位面时，采取连杆基准端面及小头毛坯外圆三点和大头毛坯外圆二点粗基准定位方法。这么确保了大小头孔和盖上各加工面加工余量均匀，确保了连杆大头称重去重均匀，确保了零件总成最终形状及位置。图7-3为加工两端面粗基准定位夹紧，图7-4为加工连杆大、小头定位基准面粗基准定位夹紧。
2）精加工基准采取了无间隙定位方法，在产品设计出定位基准面。在连杆杆和总成加工中(见图7-5)，采取杆端面、小头顶面和侧面、大头侧面加工定位方法；在螺栓孔至止口斜结合面加工工序连杆盖加工中(见图7-6)，采取了以其端面、螺栓两座面、一螺栓座面侧面加工定位方法。这种反复定位精度高且稳定可靠定位、夹紧方法，可使零件变形小，操作方便，能通用于从粗加工到精加工中各道工序。因为定位基准统一，使各工序中定位点大小及位置也保持相同。这些全部为稳定工艺、确保加工精度提供了良好条件。 图7-4加工连杆大小头定位基准面粗基准定位夹紧

图7-3加工两端面粗基准定位夹紧

图7-6连杆盖加工定位示意

图7-5连杆杆和总成加工定位示意图位夹紧

（3）连杆加工工艺步骤
连杆加工次序大致以下：粗磨上下端面——钻、拉小头孔——拉侧面——切开——拉半圆孔、接合面、螺栓孔——配对加工螺栓孔——装成合件——精加工合件——大小头孔光整加工一去重分组、检验。
还有另一个常见工艺步骤是：拉大小头两端面——粗磨大小头两端面→拉连杆大小头侧定位面→拉连杆盖两端面及杆两端面倒角→拉小头两斜面→粗拉螺栓座面，拉配对打字面、去重凸台面及盖定位侧面→粗镗杆身下半圆、倒角及小头孔→粗镗杆身上半圆、小头孔及大小头孔倒角→清洗零件→零件探伤、退磁→精铣螺栓座面及圆弧→铣断杆、盖→小头孔两斜端面上倒角→精磨连杆杆身两端面→加工螺栓孔→拉杆、盖结合面及倒角→去配对杆盖毛刺→清洗配对杆盖→检测配对杆盖结合面精度→人工装配→扭紧螺栓→打印杆盖配对标识号→粗镗大头孔及两侧倒角→半精镗大头孔及精镗小头衬套底孔→检验大头孔及精镗小头衬套底孔精度→压入小头孔衬套→称重去重→精镗大头孔、小头衬套孔→清洗→最终检验→成品防锈。
3.2.4选择设备工装
双轴立式平面磨床型号是：M7740
立式六轴钻床型号是：Z232；
立式内拉床型号是：L5120；
立式外拉床型号是：L5110；
金刚镗床型号是：T7032
3.2.5填写工艺卡片
如表7-3所表示

表7-3 加工工艺卡

3.3阶梯轴加工实践
老师按工艺卡工艺示范后，学生分组完成加工任务。
4、相关理论知识
4.1夹紧力着点选择；
夹紧力作用点：夹紧件和工件接触面积
（1） （1）           夹紧力应落在支承元件支承面内，

图7-7夹紧力作用点

（2） （2）           夹紧力作用点应落在刚性好部位上。

图7-8夹紧力作用点

（3） （3）           夹紧力作用点应仅可能传近被加工表面，降低翻转力矩，

图7-9夹紧力作用点

4.2多工位加工机床和夹具
图7-10回转输送

组合机床是由通用部件和少许专用部件组成工序集中高效率专用机床。它通常采取多轴、多刀、多工序、多面、多工位同时加工。在组合机床上能够完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削等精加工工序。和通常机床相比，组合机床含有加工效率高，自动化程度高，通用化程度高，加工质量稳定，设计制造周期短，价格廉价，改装方便等一系列优点。
（1）回转输送：经过工作台回转分度，将装在工作台上工件顺次送往各工位进行加工。 动力部件能够立式、卧式或倾斜式安装。用于多种复杂形状孔及面。通常只从一个方向进行。通常设有单独上下料工位。图7-10

（2）直线输送方法：经过移动工作台移动和定位，带着工件沿各工位次序逐一进行加工。动力部件能够是立式、卧式或倾斜式安装，工位数可达成几十个。用于多种大、中、小工件复杂形状孔和面。机床生产效率较低，可设或不设单独上下料工位。图7-11
4.3预防连杆加工变形工艺方法
连杆工艺特点是：外形复杂，不易定位，大、小头是由细长杆身连接，刚度差，轻易变形； 在预防连杆变形，关键采取了以下部分方法：
（1） （1）           选择正确定位基准：通常选择大、小头端面，大头孔或小头孔，和工件图中工艺凸台为定位基准。
（2） （2）           图7-11直线输送

加工分阶段进行：以粗加工、精加工和光整加工分阶段进行。
（3） （3）           选择正确夹紧方案：因为连杆刚度较差，在确定夹紧力作用点时，应使边杆在夹紧力和切削力作用下产生变形最小。有时，为了减小变形和消除内应力对加工精度影响，增加部分辅助工序，如金刚镗大头之前，将连接连杆盖和连杆体螺栓松开，使大头孔在粗加工后产生变形，有精镗工序中消除，在连续式拉床组成连杆拉削自动线上，也采取松开连杆方法，使其变形在后一工序中得到修正。
4.4钻床夹具
钻床夹具：用干多种钻床（镗床组合机床）上夹具，又称钻模，镗模。关键目标确保孔精度（位置），全部是利用导引刀具（或刀杆）来确保孔位置精度。
钻床夹具结构形式繁多，从在加工中工件变动特点来分，通常有固定式、移动式、翻转式和回转式几类。其中，固定式钻模中又可因工件和钻模在安装过程中特点，分为通常固定式和覆盖式两种，移动式钻模是为了完成工件上若干孔加工，需使工件在工序中作直线移动一个钻模，多用于以直线排列孔加工。
（1） （1）           固定式：夹具和机床上位置固定不变，用于立钻，摇臂钻加工大件等
图7-11固定模板式钻模

（2） （2）           回转式：用于同一圆周上孔系加工。它包含立轴、卧轴和斜轴回转三种基础型式。

图7-12回转式钻模

（3）移动式：钻模移动，用于加工同一表面上多个孔中小型工件

图7-13移动式钻模

（4）翻转式：钻模板转动一定角度，用于加工不一样表面上孔，翻转点力，

图7-14翻转式转模

（5） （5）             图7-15滑柱式钻模

滑柱式：升降钻模板通用可调夹具

（6）盖板式：没有夹具体，模板盖在工件上加工

图7-16盖板式钻模

4.4拓展性知识
成组技术
4.4.1成组技术基础概念
大家要对纷乱客观事物进行分类这一想法是很自然。大量信息存贮和排序，通常全部使用分类学。在机械制造业中每十二个月生产产品有成千上万种。每个零件全部含有不一样形状、尺寸和功效。不过，当大家仔细观察时，就会发觉相当多零件之间有相同性。销钉和小轴在外形上可能十分相同，但却含有不一样功效。不一样尺寸圆柱直齿轮，需要制造过程差不多是相同，由此看来，能够将被制造零件划分成组，类似于图书馆图书分类。将零件进行分类归并成组，能够形成更易于管理数据库。
（1）成组技术（Group Technology——GT）：复杂而多样事物或信息中，有很多问题含有相同性，利用把相同问题分组措施，就能够使复杂问题得到简化，从而找出能够处理这一批问题同一方法或答案，并节省时间和精力。
成组技术关键是成组工艺。成组工艺是把尺寸、形状和工艺相近零件组成一个零件组（族），制订统一加工方案，并在同一机床组中制造。其关键作用在于扩大工艺批量，使大批量生产中行之有效工艺方法和高效自动化生产设备，能够应用到中小批生产中去。这对于中国现在单件、中小批生产占绝对优势（约占80％）生产情况来说，无疑含有重大经济价值。
（2）成组工艺实施步骤：
零件分类编码及分组——确定零件组工艺过程——选择机床——设计成组夹具——确定生产组织形式及核实经济效果等。
其中零件分类编码及分组是关键，没有正确编码和分组，成组工艺也就不可能有效地实现。
4.4.2成组生产组织形式
成组加工系统基础形式：成组单机，成组生产单元和成组生产流水线
三种形式是介于机群式和流水线式之间设备部署形式。机群式适适用于传统单件小批量生产，流水线式则适适用于传统大批大量生产。成组生产采取哪一个形式，关键取决于零件成族后，同族零件批量大小。
（1）成组单机
成组单机：是在机群式部署基础上发展起来，把部分工序相同或相同零件族集中在一台机床上加工，是成组技术最初形式。它特点关键是针对从毛坯到成品多数工序能够在同一类型设备上完成工件，也能够用于仅完成其中某几道工序加工。
（2）成组生产单元
成组生产单元：指一组或几组工艺上相同零件全部工艺过程，由对应一组机床完成，该组机床即组成车间一个封闭生产单元。关键特点是由多个类型机床组成一个封闭生产系统，完成一组或几组相同零件全部工艺过程。它有一定独立性，并有明确职责，提升了设备利用率。缩短了生产周期，简化了生产管理等一系列优点，所以为各企业广泛采取。
（3）成组生产流水线
成组生产流水线是成组技术较高级组织形式。
4.3.3成组技术中零件编码
（1）零件分类编码基础原理
分类是一个依据特征属性有没有，把事物划分成不一样组过程。编码能用于分类，它是对不一样组事物给不一样代码。成组技术编码，是对机械零件多种特征给不一样代码。这些特征包含：零件结构形状、各组成表面类别及配置关系、几何尺寸、零件材料及热处理要求，多种尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度等要求。对这些特征进行抽象化、格式化，就需要用一定代码（符号）来表述。所用代码能够是阿拉伯数字、拉丁字母，甚至汉字，和它们组合。最方便、最常见是用数字码。
（2）零件分类编码系统：
1）编码要求：不含糊，完整
2）分类编码系统：
将零件多种相关特征用代码来表示，对代码所代表意义作出明确要求和说明，这种要求和说明就称为编码法则，也称为编码系统。实际上也就是对零件进行了分类。所以零件编码系统也称为分类编码系统。
对零件分类编码系统要求：
充足、全方面、正确地描述零件信息；
系统逻辑层次分明，结构合理；
轻易被计算机了解和处理；
尽可能一开始就考虑到和 CAD，CAM系统链接和企业其它部门应用要求；
易于为工程技术人员了解，易于编程。
层次式结构也叫单元码。在单元码中，每一代码含义全部由前一级代码限定。层次式结构一个优点是，它能够用极少码位代表大量信息。缺点是编码系统潜在复杂性，各层次全部分支全部必需定义，所以，层次式代码难以开发。
链式结构又叫多元码。码位上每一个数字全部代表不一样部分信息，而和前面码位无关。关键缺点是：在代码位数相同条件下，链式代码容量较小，不象层次式那样具体。
混合式结构，是层次式及链式混合。大多数现有编码系统全部采取混合式结构。
（3）奥匹兹（Opitz）分类编码系统
采取混合式代码结构。用九位十进制阿拉伯数字表示。
前5位为几何码，表示零件种类、基础形状、回转面加工、平面加工、辅助孔、轮齿及型面加工。
后4位为辅助码，分别表示关键尺寸、材料类型、原材料形状、加工精度。
（4）JLBM-1分类编码系统
采取混合式代码结构。用15位十进制阿拉伯数字表示。
1—2两位表示零件种类，称为类别码
3-9共七位表示零件形状和加工，称主码。
10-15共六位表示材料、毛坯形状、热处理、关键尺寸和加工精度，称辅助码。
（5）编码方法
手工编码
编码方法 问答式
计算机编码
选择式
4.4.4零件组（族）划分
加工零件依据结构特征和工艺特征相同性进行分类成组（族）。
视检法
分类成组方法 生产步骤分析法
编码分类法
（1）视检法：由有经验工艺师依据零件图样或实际零件及其制造过程，直观地经验判定零件相同性，对零件进行分类成组。
（2）生产步骤分析法：依据零件工艺特征相同性进行分类成组
（3）编码分类法：可分为特征码法和码域法
4.4.5成组工艺编制
编制成组工艺方法：复合零件法，复合路线法。
（1）复合零件又称为主样件，它包含一组零件全部形状要素，有一定尺寸范围，它可能是加工组中一个实际零件，也能够是假想零件。以它作为样板零件，设计适适用于全组通用工艺规程
（2）复合路线法是从分析加工组中各零件工艺路线入手，从中选出一个工序最多、加工过程安排合理并有代表性工艺路线。然后以它为基础，逐一地和同组其它各件工艺路线比较，并把其它特有工序，按助理次序叠加到有代表性工艺路线上，使之成为一个工序齐全、安排合理，适适用于同组内全部零件复合工艺路线。
5、思索和练习（关键是围绕工作任务练习）
试编制以下所表示零件工工艺过程。
零件名称：小连杆
材料：HT200
生产纲领：大批。