连杆加工工艺规程及连杆大头侧面加工工序夹具设计.docx

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连杆加工工艺规程及连杆大头侧面加工工序夹具设计

汽车制造工艺学课程设计任务书

一、设计题目：

连杆加工工艺规程及连杆大头侧面加工工序夹具设计

二、主要内容：

1．毛坯选择；

2．连杆加工工艺路线制定；

3．连杆大头侧面加工工序工序具体内容确定；

4．连杆大头侧面加工工序夹具设计

5.确定生产类型（产量可自己确定或直接设定生产类型）

三、具体要求及应提交的材料

1．填写工艺过程卡时，除连杆大头侧面加工工序，其它工序机床确定名称，夹具确定类型，刀具与量具也确定名称；

2．工艺路线制定因是同一个零件，必须独立完成；

3．同组夹具结构必须有差异；

4．必须按时完成；设计说明书按规定格式书写；

5．完成应提交的材料：

设计说明书一份、夹具装配总图一张、连杆体零件图一张、工艺过程卡片及连杆大头侧面加工工序工序卡片各一份；

6．不校核设计能力，若要校核自己确定年产量（中批或大批生产或大量生产）。

四、主要技术路线提示

1．确定生产类型（设定为中批或大批量生产），对零件进行工艺分析，画零件图；

2．确定毛坯种类及制造方法；

3．拟订零件机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备和工艺装备（刀具、夹具、量具、辅具），确定连杆大头侧面加工工序及相关加工余量和工序尺寸，计算连杆大头侧面加工工序的切削用量和工时定额；

4．夹具设计必须满足△d≤T/3。

五、进度安排（设计共两周10天）

1．准备一天（课程设计工艺讲解、画图工具准备、借阅相关工具书和资料等）；

2．画零件图一天；

3．制定工艺路线两天；

4．确定连杆大头侧面加工工序工序具体内容一天；

5．夹具设计及完成总装图三天；

6．完成设计说明书及答辩两天。

六、推荐参考资料（不少于3篇）

1．王凡主编《实用机械制造工艺设计手册》机械工业出版社2008.5；

2．肖继德、陈宁平主编《机床夹具设计（第二版）》机械工业出版社 2000.5

3．孙丽媛《机械制造工艺及专用夹具设计指导》冶金工业出版社2002；

4．曾东建《汽车制造工艺学》机械工业出版社2006.1；

5.崇凯主编《机械制造技术基础课程设计指南》化学工业出版社 2007.2。

指导教师：

                签名日期：

   年 月 日

教研室主任：

      系主任：

    审核日期：

   年 月 日

序 言  1

一、课程设计目的  2

二、生产纲领及零件说明  2

1.生产纲领  2

2.零件说明  3

三、连杆的材料和毛坯  3

四、连杆的技术要求  4

1．大、小头孔的尺寸精度、形状精度  5

2．大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度  5

3．大、小头孔中心距  5

4．连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度  6

5．大、小头孔两端面的技术要求  6

6．螺栓孔的技术要求  6

7．对口面的技术要求  6

五、连杆的机械加工工艺过程  6

1.工艺过程的安排  6

2．定位基准的选择  7

3．确定合理的夹紧方法  7

4.连杆两端面的加工  7

5.连杆大、小头孔的加工  7

6.连杆螺栓孔的加工  8

7．连杆体与连杆盖的铣开工序  8

8.大头侧面的加工  8

六、切削用量的选择原则  8

1.粗加工时切削用量的选择原则  8

2.精加工时切削用量的选择原则  9

七、确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差  10

1．确定加工余量  10

2.确定工序尺寸及其公差  10

八、工时定额的计算  11

1.铣连杆两端面  11

2.粗磨大小头平面  11

3.加工小头孔  12

4.铣大头两侧面  12

5.扩大头孔  13

6.铣开连杆体和盖  13

7.加工连杆体  14

8.铣、磨连杆盖结合面  15

9.铣、钻、扩、铰（连杆总成体）  17

10.粗镗大头孔  18

11.大头孔两端倒角  18

12.精磨大小头两平面（先标记朝上）  18

13.半精镗大头孔及精镗小头孔  19

14.精镗大头孔  19

15.钻小头油孔  20

16.小头孔两端倒角  20

17.珩磨大头孔  20

九、连杆的检验  20

1.观察外表缺陷及目测表面粗糙度  20

2.连杆大头孔圆柱度的检验  20

3.连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度的检验  21

4.连杆大小头孔平行度的检验  21

5.连杆螺钉孔与结合面垂直度的检验  21

十、专用夹具设计  21

1.设计主旨  22

2.连杆大头两侧面加工夹具的设计  22

课程设计总结  24

参考文献  25

序 言

《汽车制造工艺学课程设计》是本科阶段学完汽车类基础和技术基础课以及专业课程后的一个综合性课程设计，它是将设计和制造知识有机的结合，并融合现阶段汽车制造业的实际生产情况和较先进成熟的制造技术，而进行的一次理论联系实际的训练，通过本课程的训练，将有助于我们对所学知识的理解，并为后续的课程学习以及今后的工作打下一定的基础。

对于本人来说，希望能通过本次课程设计的学习，学会将所学理论知识和工艺课程实习所得的实践知识结合起来，并应用于解决实际问题之中，从而锻炼自己分析问题和解决问题的能力；同时，又希望能超越目前工厂的实际生产工艺，而将有利于加工质量和劳动生产率提高的新技术和新工艺应用到机器零件的制造中，为改善我国的汽车制造业相对落后的局面探索可能的途径。

但由于所学知识和实践的时间以及深度有限，本设计中会有许多不足，希望各位老师能给予指正。

一、课程设计目的

汽车制造工艺学课程设计是车辆工程专业学生学完《汽车制造工艺学》后，进行的一个重要的实践性教学环节。

通过设计培养学生综合运用所学知识的能力，为以后的毕业设计进行一次综合训练和准备。

通过本课程设计使学生在下述各方面得到训练：

1.运用汽车制造工艺学课程中的基本理论解决零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定、机床、工具、量具的选择等问题，以保证零件的加工质量。

2.通过设计，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理、能保证加工质量的夹具的能力。

3.学会使用手册及图表资料。

培养查阅各种资料的能力，同时掌握与本设计有关的各种资料。

二、生产纲领及零件说明

1.生产纲领

生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所选用的工艺方法和工艺装备。

发动机连杆零件的年产量为30000件，现已知该产品属于轻型机械，根据生产类型与生产纲领的关系查阅参考文献，确定其生产类型为大批量生产。

大批量生产的工艺特征：

（1）零件的互换性：

具有广泛的互换性，少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法。

毛坯的制造方法和加工余：

广泛采用金属模机器造型，模锻或其他高效方法。

毛坯精度高，加工余量小。

（2）机床设备及其布置形式：

广泛采用高效专用机床及自动机床，按流水线和自动排列设备。

（3）工艺装备：

广泛采用高效夹具，复合刀具，专用量具或自动检验装置，靠调整法达到精度要求。

（4）对工人的技术要求：

对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求较低。

（5）工艺文件：

有工艺过程卡或工序卡，关键工序要调整卡和检验卡。

（6）成本：

较低。

（7）生产率：

高。

（8）工人劳动条件：

较好。

2.零件说明

连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，它把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。

连杆在工作中承受着急剧变化的动载荷。

连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。

连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起。

为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。

轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴氏合金。

在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，可以用来补偿轴瓦的磨损。

连杆小头用活塞销与活塞连接。

小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。

在发动机工作过程中，连杆受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用，连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的质量，以减小惯性力的作用。

为了保证发动机运转平衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大。

考虑到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等（基本尺寸相同）。

在连杆小头的顶端设有油孔，发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头衬套与活塞销之间的摩擦运动副。

三、连杆的材料和毛坯

粉末锻造技术是常规的粉末冶金工艺和精密锻造有机结合而发展起来的一项颇具有市场、竞争力的少、无切削金属加工方法，以金属粉末为原料，经过预成形压制，在保护气氛中进行加热烧结及作为锻造毛坯，然后在压力机上一次锻造成形和实现无飞边精密模锻，获得了与普通模锻件相同密度、形状复杂的精密锻件。

它既有粉末冶金成形性能较好的优点，又发挥锻造变形有效地改变金属材料组织和性能作用的特点，使粉末冶金和锻造工艺在生产上取得了新的突破，特别适宜大批量生产高强度、形状复杂的结构零件，因此在各工业部门中有较大推广应用的发展前途。

汽车发动机连杆是承受强烈冲击及动态应力最高的典型动力学负荷零件，其负荷与其自身质量成比例，因此杆的轻量化对发动机具有特别的重要意义。

如减轻发动机质量，可导致发动机上所有摆动体质量的减少，对发动机的运转噪声、震动、燃料消耗等将产生良好的作用。

更重要的是，由于粉末锻造采用粉末坯料的称量法，使每根连杆得到同一重量，因此，连杆联接曲轴旋转时，明显减轻了动平衡所引起的影响。

粉末锻造工艺是一种可以精简工艺、减少公害和节约资源的合乎时代要求的技术，是一项跨世纪的先进的高新技术。

连杆的材料参考了德国krebsoge公司为宝马公司生产的美洲虎发动机AJ—V8型粉末锻造连杆，所用预合金钢粉的牌号为AIS14200，其化学成分（W）为：

0．25％～0．35％Mn、0．25％～0．45％Mo、0．25％～0．35％Ni、01％～01％Cr、065％C、其余为Fe。

由于这种低合金钢粉的化学成分均匀，物理性能及工艺性能优良，从而使经粉末锻造制成的高强度连杆零件的综合性能，特别是冲击韧性及疲劳性能显著提高。

毛坯的生产工序如下：

（1）配料及混料：

将低合金钢粉，经配料计算和准确称取粉重后，置于混料机内混和30min左右，至分布均匀。

（2）压预成形坯：

在压制机上将粉料压制成连杆预成形坯。

对预成形坯的形状及尺寸设计应合理，对其密度、质量、质量变化和尺寸要严格精确控制，以避免超负荷而损坏模具。

（3）烧结：

在通有还原性保护气氛的烧结电炉中进行，其温度为1100—1130℃，至完全合金化。

然后，将烧结体移入无氧化性气氛的保温炉（约1000℃）中进行保温。

（4）闭式模锻：

为了节约能源，将粉末预成形压坯直接从保温炉内送人压力机模具中进行闭式模锻。

烧结体经致密化封闭锻造时，可将80％理论密度的烧结体锻造直至接近100％理论密度。

（必须指出，粉末锻造连杆的变形温度对其性能的影响很大，烧结预成形坯经l000℃保温出炉时，应尽量缩短停留时间，立即投人模锻工序。

若模锻温度过低，在连杆表层的残留微孔隙增多，则使连杆的密度下降；若停留时间过长，则连杆内部易被氧化。

这两种情况都能导致连杆的冲击韧性和疲劳强度降低。

）

粉末锻造连杆除了要求粉末性能一致、粉末的流动