连杆工艺工装设计.docx
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连杆工艺工装设计
Abstract
Theconnectingrodisoneofthemaindrivingmediumofdieselengine,thistextexpoundsmainlythemachiningtechnologyandthedesignofclampingdeviceoftheconnectingrod.Theprecisionofsize,theprecisionofprofileandtheprecisionofposition,oftheconnectingrodisdemandedhighly,andtherigidityoftheconnectingrodisnotenough,easytodeform,soarrangingthecraftcourse,needtoseparatetheeachmainandsuperficialthickfinishmachiningprocess.Reducethefunctionofprocessingthesurplus,cuttingforceandinternalstressprogressively,revisethedeformationafterprocessing,canreachthespecificationrequirementforthepartfinally
Keywords:
connectingrod;deformination;processingtechnology;designof
clampingdevice
绪论
机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后,进行的一次理论联系实际的综合运用,使我对专业知识、技能有了进一步的提高,为以后从事专业技术的工作打下基础。
机械加工工艺是实现产品设计,保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段,是企业进行生产准备,计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据,也是企业上品种、上质量、上水平,加速产品更新,提高经济效益的技术保证。
然而夹具又是制造系统的重要组成部分,不论是传统制造,还是现代制造系统,夹具都是十分重要的。
因此,好的夹具设计可以提高产品劳动生产率,保证和提高加工精度,降低生产成本等,还可以扩大机床的使用范围,从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。
当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。
所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。
夹具从产生到现在,大约可以分为三个阶段:
第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上,这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具,是加工过程加速和趋于完善;第二阶段,夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化,它主要用于工件的定位和夹紧。
人们越来越认识到,夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系,所以对夹具引起了重视;第三阶段表现为夹具与机床的结合,夹具作为机床的一部分,成为机械加工中不可缺少的工艺装备。
在夹具设计过程中,对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题,设计人员一般都会考虑的比较周全,但是,夹具设计还经常会遇到一些小问题,这些小问题如果处理不好,也会给夹具的使用造成许多不便,甚至会影响到工件的加工精度。
我们把多年来在夹具设计中遇到的一些小问题归纳如下:
清根问题在设计端面和内孔定位的夹具时,会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处清根问题。
端面和定位外圆分为两体时无此问题。
夹具要不要清根,应根据工件的结构而定。
如果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角,则必须清根,如果零件定位孔孔口倒角较大或孔口是空位,则不需要清根,而且交界处可以倒为圆角R。
端面与外圆定位时,与上述相同。
让刀问题在设计圆盘类刀具(如铣刀、砂轮等)加工的夹具时,会存在让刀问题。
设计这类夹具时,应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后,铣刀或砂轮的退刀位置,其位置大小应根据所使用的铣刀或砂轮的直径大小,留出超过刀具半径的尺寸位置即可。
更换问题在设计加工结构相同或相似,尺寸不同的系列产品零件夹具时,为了降低生产成本,提高夹具的利用率,往往会把夹具设计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具。
随着机械工业的迅速发展,对产品的品种和生产率提出了越来越高的要求,使多品种,中小批生产作为机械生产的主流,为了适应机械生产的这种发展趋势,必然对机床夹具提出更高的要求。
特别像换挡拨叉类不规则零件的加工还处于落后阶段。
在今后的发展过程中,应大力推广使用组合夹具、尤其是成组夹具。
在机床技术向高速、高效、精密、复合、智慧、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。
1零件的造型
1.1零件造型软件介绍
柴油机连杆零件的造型选用AutoCAD2007,CAD三维造型及二维图的绘制,包括三维绘图基础、创建、编辑三维实体的布尔用算,用三维图绘制二维图,有感性的认识,较强的三维结构,方便绘制二维图。
也可由二维图经过拉伸、差集、并集等命令完成三维实体造型。
在三维造型过程中,应选择不同的视图来进行合理的造型,使造型过程方便、简单,提高效率。
1.2零件造型过程
1选择视图俯视面作为创建草图基面,通过创建草图并使用拉伸,旋转,差集等命令造连杆小头孔和油槽。
如图1.1所示。
图1.1连杆小头
2.通过拉伸,差集造出连杆杆身,如图1.2所示。
图1.2连杆杆身
3.采用并集把连杆小头和杆身组合在一起,如图1.3所示。
图1.3连杆小头和杆身
4.拉伸连杆大头孔和上盖的一部分,如图1.4所示。
图1.4连杆大头孔
5.通过拉伸连杆大头孔两边,形成如图1.5所示
图1.5连杆加工螺栓孔部分
6.通过拉伸、平移把连杆大头孔组合起来,如图1.6所示。
图1.6连杆加强耳
7.用并集把所有的部分合并成一个整体,在用面域拉伸,使用差集把连杆体造出来。
使用旋转命令造出螺栓孔,如图1.7所示。
图1.7连杆体
8.在用面域拉伸,使用差集把连杆上盖造出来。
使用旋转命令造出Φ20锪孔,如图1.8所示。
图1.8连杆上盖
9.画出螺栓孔面域图,形成面域,使用旋转命令造出螺栓孔,如图1.9所示。
图1.9连杆上盖螺栓孔
10.用螺栓、螺母把连杆体和连杆上盖组合起来,使用并集把连杆合并在一起,如图1.10所示。
图1.10连杆
11.使用面域拉伸造出斜槽,最后倒角形成连杆零件,如图1.11所示。
图1.11连杆最终造型
2零件的分析
2.1零件的作用
题目所给定的零件是汽车发动机的主要传力构件连杆,连杆一般由连杆盖、连杆体和螺栓等零件组成,形体结构可分为大头、小头和杆身等部分。
连杆将活塞与曲轴连接起来,同时将活塞所承受的力穿给曲轴,在发动机做功行程中活塞推动连杆传动曲轴;在吸气、压缩与排气行程中,由曲轴带动连杆而推动活塞。
连杆工作时承受着急剧变化的动载荷,因此,要求连杆的质量轻且有足够的刚度、足够的疲劳强度好冲击韧性。
同时,连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能,而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。
反映连杆精度的参数主要有五个:
(1)连杆大端中心面和小段中心面相对连杆杆身中心面的对称度;
(2)连杆大、小头孔中心距尺寸精度;(3)连杆大、小头孔平行度;(4)连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度;(5)连杆大头螺栓孔与结合面的垂直度。
2.2零件的工艺分析
2.2.1零件图样分析
1)该连杆为整体模锻成形,在加工中将连杆切开后,在重新组装后镗削大头孔。
其外形可不在加工。
2)连杆大头孔圆柱度公差为0.005mm。
3)连杆大、小头孔平行度公差为0.06mm/100mm。
4)连杆大头孔两侧对大头孔中心线的垂直度公差为0.1mm/100mm。
5)连杆分割面、连杆上盖分割面对连杆螺钉孔的垂直度为0.25mm/100mm。
6)连杆体分割面、连杆上盖分割面对大头孔轴线位置度公差为0.0125mm。
7)连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度公差为0.25mm。
8)材料为45钢。
2.2.2工艺分析
连杆的形状复杂,不宜定位加紧;刚度差,易变形;另外它是发动机精密部件之一,尺寸精度、形状精度、位置精度及表面粗糙度要求都很高,加工精度不易保证。
1)毛坯需要经过正火热处理,以消除残余应力。
尽量减少毛坯的加工余量,从而降低切削力对工件的变形影响。
2)连杆加工为保证加工精度应使定位基准统一,该零件的主要定位基准有大圆柱面、分割面和侧面(99mm两侧面)。
3)连杆本身刚性较差,外力作用下易变形,从而影响加工精度。
必须正确确定夹紧力的大小、方向及着力点。
夹紧力应作用在连杆大小头孔端面上,尽量避免直接作用于杆身上,如需要夹紧力作用在杆身上时,应使夹紧力作用于刚度好的那个方向上,即连杆水平方向上,并采用双向浮动夹紧。
4)模锻时不留预留孔。
5)孔的尺寸精度检验,使用内径千分尺或内径百分表进行测量。
轴内孔之间距离的测量可以通过孔与孔之间壁厚进行间接测量。
6)同一轴在线各孔的同轴度,可采用检验心轴进行检验。
7)各轴孔的轴线之间的平行度,以及轴孔的轴线与基准面的平行度,均应通过检验心轴进行测量。
8)探伤和去毛刺技术须合理解决。
探伤应贯穿于整个加工过程始末,去毛刺是为了便于装配和维持必要的配合精度。
3工艺规程设计
3.1确定毛坯的制造形式
毛坯选择时,应全面考虑以下因素。
1)零件的材料及机械性能要求;
2)零件的结构形状与外形尺寸;
3)零件的抗疲劳要求;
4)生产类型,它在很大程度上决定采用毛坯制造方法的经济性;
5)现有生产条件;
6)充分考虑利用新工艺、新材料、新技术的可能性。
由于连杆在工作承受多向交变载荷作用,要求具有很高的强度和刚度,因此连杆的材料多采用45钢或40Cr、45Mn2等优质钢或合金钢,并经过热处理和喷丸强化。
其毛坯用模锻制造,连杆体和盖可以分开锻造,也可整体锻造,取决于毛坯尺寸及锻造毛坯的设备能力。
该零件选用45钢。
3.2定位基准的选择
定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
定位基准选择正确、合理,可以保证零件的加工质量,提高生产率。
否则,就会使加工工艺过程问题百出,使生产无法进行。
由于以上分析连杆的形状复杂、刚度较差,因此加工过程刀具和工件的相对运动惯关系及位置关系十分重要,因此对于过程中的定位基准的选择就决定着工件最后的加工效果。
连杆的加工面主要有大小头及两端面;杆体与大头盖分割面;螺栓定位孔等,分析如下:
3.2.1粗基准的选择
对于一般零件而言,以外圆表面作粗基准是比较合理的。
该连杆零件的粗基准一般都用它圆柱表面作粗基准,这样可以较好地保证两孔的位置精度,同时也可合理分配各表面的加工余量。
选择粗基准时,主要要求保证各加工面有足够的余量,使加工面与不加工面间的位置符合图样要求,并特别注意要尽快获得精基面。
具体选择时应考虑下列原则:
1)重要表面原则为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀,则应选择该表面为粗基准。
2)不加工表面原则 为了保证加工面与不加工面间的位置要求,一般应选择不加面
为粗基准。
3)余量最小原则 如果零件上每个表面都要加工,则应选择毛坯上加工余量最小的表
面为粗基准,这样可以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面,造成工件废品。
4)使用一次原则 因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面,其表面粗糙且精度
低,若重
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