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1、连杆加工的数控编程摘 要连杆是发动机的关键零件，主要承受高温气体压力和往复惯性力所产生的拉伸、压缩、弯曲等高频交变载荷，服务条件恶劣，运动状态复杂，疲劳、磨损、高温、振动等影响连杆的使用寿命。因此连杆必须具有足够的疲劳强度、刚度与综合机械性能，制造精度要求很高，且连杆零件小而型面复杂、空间尺寸不便测量，加工部位多，形位公差部位多且要求严格，加工中难以控制。针对零件结构特点、精度要求及加工的难易程度，采用数控加工的方法。数控加工不但可以极大地提高精度，包括加工质量精度及加工时间误差精度，而且可以稳定加工质量，保持加工零件质量的一致。数控技术在制造业的广泛运用，使当今的制造业生产面貌焕然一新。本文
2、根据连杆的结构特点和加工要求，阐述了连杆的工艺设计及其具体内容，通过对被加工零件的工艺分析，运用所学数控技术知识，对某些工步进行了数控编程。关键词：连 杆，加工工艺，数控编程英文题目ABSTRACTConnecting rod is the key parts of engine, it main bears high temperature gas pressure and reciprocating inertia force generated by stretching and compression, bending high frequency alternating load,
3、service conditions, motions complex, fatigue, wear, high temperature, the influence of vibration using life. Therefore it must have enough connecting fatigue strength, stiffness and mechanical properties, manufacturing precision demanding, and the connecting rod part has the features as small and co
4、mplicated structure, hard to measure the dimensions, many positions need to process, has strict requirements on position tolerances and hard to control during machining. It adopts CNC processing method for parts structure characteristics, accuracy and processing difficulty. NC machining not only can
5、 greatly improve the accuracy, Including processing quality precision and processing time error precision, but also can stable machining quality, keep the consistent quality processing components. Numerical control technology is widely used in manufacturing industry, it makes todays manufacturing ap
6、pearance to look brand-new. According to the structure characteristics of the connecting rod, it expounds and process requirements of process design and connecting the specific content. Based on the analysis of the technology of processed spares, I use to the learned numerical control technology kno
7、wledge, making the CNC programming for some workers step.KEY WORDS: Connecting rod, Processing technology, NC programming目录前言1第1章 数控加工的概述31.1 数控加工31.2 数控加工技术的发展31.3 数控加工工艺的内容41.4 数控加工工艺的特点4第2章 连杆加工工艺62.1 连杆的结构特点62.2 连杆的主要技术要求72.2.1 大、小头孔的尺寸精度、形状精度72.2.2 大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度72.2.3 大、小头孔中心距及两端面对大头孔中心
8、线的垂直度82.2.4 大、小头孔两端面的技术要求82.2.5 螺栓孔的技术要求82.2.6 有关结合面的技术要求92.3 毛坯的选择和加工余量的确定原则92.4 连杆的加工工序102.5 连杆的加工工艺过程分析122.5.1 工艺过程的安排122.5.2 定位基准的选择122.5.3 确定合理的夹紧方法142.5.4 连杆两端面的加工142.5.5 连杆大、小头孔的加工152.5.6 连杆螺栓孔的加工152.5.7 连杆体与连杆盖的胀断工序152.5.8 大头孔两侧面的加工162.6连杆加工工艺设计应考虑的问题162.7 切削用量的选择原则162.7.1 粗加工时切削用量的选择原则162.7
9、.2 精加工时切削用量的选择原则182.8 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差182.8.1 确定加工余量182.8.2 确定工序尺寸及其公差19第3章 部分工序的数控编程203.1 数控编程203.1.1 数控编程技术203.1.2 数控编程的方法203.2 部分工序的数控程序21结论27谢 辞28参考文献29前言随着科技的进步，对机械产品各方面的要求越来越严格，特别是在加工精度方面。为了保证产品的精度要求，必须协调产品加工中的每一个方面，因为任一方面的误差累积起来，将对产品的精度产生间接的影响。在产品生产过程中按照特定工艺，不论其生产规模如何，都需要种类繁多的工艺装备，而产品的质量、
10、生产率、成本无不与工艺装备有关。随着不规则形状零件在现代机器中的广泛应用，如何保证这类零件的加工精度就显得尤为重要。连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，其小头经活塞销与活塞连接，大头与曲轴轴颈连接。燃烧室中受压缩的油气混合气体经点火燃烧后急剧膨胀，以很大的压力压向活塞顶面，连杆则将活塞所受的力传给曲轴，推动曲轴旋转。连杆部件一般是由连杆体、连杆盖和螺栓、螺母等组成。在发动机工作过程中，连杆要承受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用，因此其应具有足够的强度和刚性外，还应尽量减少自身的质量。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。在小头孔中压入青铜衬套，大头孔内衬有具有钢质基底的
11、耐磨巴氏合金轴瓦，以减少磨损和便于维修。高效率、高精度加工是数控机床加工最主要特点之一。数控加工取代传统加工占据生产制造的主导地位已成为一种趋势，但由于历史的原因，传统的加工设备与先进的数控机床并存，是目前乃至今后很长一段时期内大多数制造企业的设备现状。如何从工艺的角度根据各企业的设备现状、产品生产规模、零件结构形式与加工精度要求等方面来合理地进行产品工艺方案设计，充分发挥企业现有数控设备与传统设备的加工效率，使企业设备资源与人力资源得到充分利用，需要从多个方面来探讨。其中数控编程系统正向集成化，网络化和智能化方向发展。伴随着汽车工业的发展，我国的发动机连杆生产得到较大的发展，总量已具相当的规
12、模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。连杆在发动机中是承受载荷传递动力的重要零部件，也是发动机五大零部件中最难以保证加工质量的零部件，其性能、水平直接影响整机的性能水平及可靠性。因此，各工业发达国家十分重视连杆的生产，不断改进其材质及加工手段， 以提高其性能水平，满足发动机行业的需要。近几年来， 国内连杆加工发展十分迅速，尤其是大功率柴油机连杆，而先进的加工工艺加工出的连杆质量好、效率高且稳定。 第1章 数控加工的概述1.1 数控加工数控是数字控制的简称，英文为Numerical Control,简称NC。是近代发展起来的一种自动控制技术、是用数字化的信息实
13、现机床控制的一种方法。数控机床既是数字控制机床，也是一种装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令规定的程序。它是一种灵活通用能够适应产品频繁变化的柔性自动机床。数控加工，也称之为NC(Numerical Control）加工，是以数值与符号构成的信息，控制机床实现自动运转。数控加工经历了半个世纪的发展已成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术。数控加工的最大特征有两点：一是可以极大地提高精度，包括加工质量精度及加工时间误差精度；二是加工质量的重复性，可以稳定加工质量，保持加工零件质量的一致。也就是说加工零件的质量及加工时间是由数控程序决定而不是由机床操作人员
14、决定的。1.2 数控加工技术的发展数控加工的发展趋势是高速和精密，另一个发展趋势是完整加工，即在一台机床上完成复杂零件的全部加工工序。数控加工中的程序编制也随着数控机床的更新而改变。50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为APT（Automatically Programmed Tool）。其后，APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APTAC（Advanced contouring）(增加切削数据库管理系统)和APT/SS（Sculptured Surface）(增加雕塑曲面加工编程功能
15、)等先进版。 采用APT语言编制数控程序具有程序简练，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素.APT仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统，称为CATIA。随后很快出现了像EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Master C A M， Pro/Engineerin
16、g及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了CAD和CAM向一体化方向发展。到了80年代，在CAD/CAM一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，为了适应CIMS及CE发展的需要，数控编程系统正向集成化，网络化和智能化方向发展。 1.3 数控加工工艺的内容（1）选择适合在数控上加工的零件，确定工序内容。（2）分析加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求、确定加工方案、制定数控加工路线，如工艺的划分、加工顺序的安排，非数控加工工序的衔接等。设计
17、数控加工工序，如工序的划分，刀具的选择，夹具的定位与安装，切削用量的确定，走刀路线的确定。（3）调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择，刀具的补偿。（4）进行数控编程。（5）自动运动使至程序结束。 1.4 数控加工工艺的特点数控加工工艺具有以下特点：(1) 数控机床加工精度高。一般只需一次加工即能达到加工部位的精度，而不需分粗加工、精加工。(2) 在数控机床上工件一次装夹，可以进行多个部位的加工，有时甚至可完成工件的全部加工内容。(3) 由于刀具库或刀架上装有几把甚至更多的备用刀具，因此，在数控机床上加工工件时刀具的配置、安装与使用不需要中断加工过程，使加工过程连续。(4) 根据数控机
18、床加工时工件装夹特点与刀具配置、使用的特点区别于普通机床加工时的情况，工件的各部位的数控加工顺序可能与普通、机床上加工工件的顺序也有很大的区别。此外根据数控机床高速、高效、高精度、高自动化等特点，数控加工还具有以下工艺特点：（1）提高生产率。（2）切削量用比普通机床大。（3）工序相对集中。（4）提高加工精度并且保持加工质量。（5）较多地使用自动换刀(ATC)。（6）容易进行加工过程管理。（7）首件需试切削。（8）可以降低废、次品率。（9）工艺内容更具体更详细，工艺要求更严密更精确。（10）操作容易，极大减轻体力劳动强度。高效率、高精度加工是数控机床加工最主要特点之一。利用数控机床加工，其产品加
19、工的质量一致性好，加工精度和效率均比普通机床高出很多，尤其是在轮廓不规则、复杂空间曲面、 多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是传统机床所无法比拟的。数控加工另一个特点是产品装夹定位灵活，同一产品零件可能有多种加工方案。然而正是其灵活性和高精度要求对其高效应用带来了的局限性，如存在数控程序的编制、刀具工装夹具的准备周期长等不利因素。数控工艺的合理性与高质量数控程序的快速编制是限制数控加工的瓶颈问题之一。数控加工的成本相对较高也是制约其广泛应用的一个因素。数控加工对技术人员的水平要求相当高，数控工艺和程序的质量是保证产品加工质量合格最主要和最关键的因素。数控加工时，产品的质量完全靠数
20、控工艺和数控程序来保证。产品加工的具体细节在进行工艺设计和程序编制时必须全面考虑，只有设计正确才能保证产品加工的质量要求。在数控加工朝高速、超高速和复合化加工方向发展的趋势下，对技术人员就提出了更高的要求。第2章 连杆加工工艺2.1 连杆的结构特点连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，它在柴油机中，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
21、合金轴瓦金属。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。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。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。为了保证发动机运转均衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大，因此，在连杆部件的大、小头两端设置了去不平衡质量的凸块，以便在称量后切除不平衡质量。连杆大、小头两端对称分布在连杆中截面的两侧。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(或油槽)，发
22、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摆动运动副。连杆的作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动，以输出动力。因此，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5个：（1）连杆大端中心面和小端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）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。2.2 连杆的主要技术要求连杆上需进行机械加工的主要表面为：大、小头孔及其两端
23、面，连杆体与连杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等。连杆总成的主要技术要求（图2-1）如下：图2-1 连杆总成图 2.2.1 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，表面粗糙度Ra应不大于0.8m，大头孔的圆柱度公差为0.004mm；小头孔公差等级为IT6，表面粗糙度Ra应不大于0.8m，小头孔的圆柱度公差为0.005mm。孔对端面垂直度公差为0.05mm。2.2.2 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
24、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0.05 mm；在垂直与连杆轴心线方向的平行度在100 mm长度上公差为0.10 mm。2.2.3 大、小头孔中心距及两端面对大头孔中心线的垂直度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：mm。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
25、对大头孔的轴心线的垂直度在100 mm长度上公差为0.03 mm）。2.2.4 大、小头孔两端面的技术要求连杆大、小头孔两端面间距离的基本尺寸相同，从技术要求上也是相同的，大头两端面的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra不大于1.6m, 小头两端面的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra不大于1.6m。虽然连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两轴肩端面间有配合要求，而连杆小头两端面与活塞销孔座内档之间没有配合要求，但是在精磨两端面的时候，采用卧式双端面磨床，同时加工，因此厚度、平行度、平面度、对称度、粗糙度都是一样的。2.2.5 螺栓孔的技术要求在前面已经说过，连杆在工作过程中受到急剧的动载荷的作用。这
26、一动载荷又传递到连杆体和连杆盖的两个螺栓及螺母上。因此除了对螺栓及螺母要提出高的技术要求外，对于安装这两个动力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。规定：螺栓孔按IT8级公差等级和表面粗糙度Ra应不大于3.2m加工；两螺栓孔在大头孔剖分面的对称度公差为0.25 mm。2.2.6 有关结合面的技术要求在连杆受动载荷时，接合面的歪斜使连杆盖及连杆体沿着剖分面产生相对错位，影响到曲轴的连杆轴颈和轴瓦结合不良，从而产生不均匀磨损。结合面的平行度将影响到连杆体、连杆盖和垫片贴合的紧密程度，因而也影响到螺栓的受力情况和曲轴、轴瓦的磨损。对于本连杆，要求结合面的平面度的公差为0.025 mm。2.3 毛坯的选择和
27、加工余量的确定原则连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。因此，连杆材料一般采用高强度碳钢和合金钢；如45钢、55钢、40Cr、40CrMnB等。近年来也有采用球墨铸铁的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料损耗少，成本低。随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用，使粉末冶金件的密度和强度大为提高。因此，采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造方法。在选择毛胚应遵循的原则是：在保证毛胚质量的前提下，力求选择高效。低成本，制造周期短的毛胚生产方法。首先由设计人员提出毛胚材料和加工后要达到的质量要求，然后再由工艺人员根据零件图、生产批量、生产成本、并考虑交货期限及现有可利用的设备，人员
28、和技术水平等选定合适的毛胚生产方法。 加工余量指毛胚尺寸与零件尺寸之差。加工余量的大小对零件的加工质量和制造的经济性有较大的影响，余量过大会浪费原材料及机械加工时增加机床、刀具及能源的消耗，余量过小则不能消除上道工序留下的各种误差，表面缺陷和本工序的装夹误差，易造成废品。因此，应根据影响余量的因素合理确定加工余量，零件加工一般要经多道工序，总加工余量就是每个中间工序加工余量的总和。（1）尽可能采用最小的加工余量的总和，以求缩短加工时间，降低零件的加工费用。（2）应有足够的加工余量，特别是最后工序，加工余量应能保证得到图纸上所规定的表面粗糙度和精度要求。（3）决定加工余量时，应考虑到零件在热处理
29、后的变形，负责可能出现次品，造成浪费。（4）决定加工余量时，应考虑被加工零件的大小。零件越大，由切削力、内应力引起的变形会越大，因此加工余量也相应大些。(5) 数控加工余量不宜过大，特别是粗加工时，其加工余量不宜太大，否则数控机床高效、高精度的特点难以实现。对于加工余量过大的毛坯，可在普通机床上先安排粗加工工序。2.4 连杆的加工工序由上述技术条件的分析可知，连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，但是连杆的刚性比较差，容易产生变形，这就给连杆的机械加工带来了很多困难，必须充分的重视。连杆机械加工工艺过程如下表(2-2)所示：表(2-2)工序工序名称工序内容工艺设备OP10探伤、退磁
30、检查毛坯质量，去除磁性磁粉探伤、退磁机OP20粗磨两端面磨大小头孔，厚度mm卧式双端面专用磨床OP30钻镗小头孔，大小头孔一侧倒角以基面及小头孔外圆，大头孔内表面定位，钻镗、倒角加工中心VM-32SAOP40半精镗大头孔，大小头孔另一侧倒角以基面及大头孔内表面定位，半精镗大头孔直径mm加工中心VM-32SAOP50铣两侧面以基面及大、小头孔定位，装夹工件铣尺寸mm两侧面，保证对称，两侧面到中心线平行度0.05mm卧式双面铣床OP60粗铣承压面和螺栓底部孔以基面及大小头孔定位，粗铣承压面及螺栓底部孔mm卧式八轴铣床OP70精铣承压面，钻攻螺栓孔以基面及大小头孔内表面定位，铣承压面直径mm，螺纹孔
31、M81，螺纹对孔同轴度0.18mm加工中心VM-32SAOP80胀断、合装、拧螺栓以基面及大小头孔内表面定位，激光切槽深度mm，螺栓拧紧力Nm，角度胀断专用设备M3798OP90精磨两端面以基准面及小头孔外表面定位，精磨两端面厚度mm端面磨床RV1OP100半精镗大头孔、倒角、铣瓦槽以基面及大小头孔定位，镗大头孔mm，瓦槽宽度mm,深度mm，倒角Cmm加工中心VM-32SAOP110精镗大小头孔以基面及大小头孔外表面定位，大头孔直径mm及中心对侧面距离mm，小头孔直径mm精镗床M-3569OP120珩磨大小头孔珩磨大头孔直径mm，小头孔直径mm专用珩磨机OP130清洗、去毛刺无毛刺及赃物超声波
32、清洗机OP140外观检测无划伤及缺陷，螺栓与承压面结合处无缝隙毛刺及赃物OP150综合检测检测主要尺寸，公差要求综合检测仪OP160称重、分组、打标记大头总重每组3克，总重每组3克称重分选标记设备OP170涂油涂油状况覆盖连杆全部且不滴油涂油机OP180包装入库符合公司包装规范OP190出库检验无锈蚀、无磕碰、无杂质，组号统一连杆的主要加工表面为大、小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及连杆螺栓孔定位面，次要加工表面为轴瓦锁口槽、大头两侧面及体和盖上的螺栓座面等。连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的加工来安排的。连杆的加工路线按连杆的分合可分为三个阶段：第一阶段为连杆体和盖胀断
33、之前的加工；第二阶段为连杆体和盖胀断后的加工；第三阶段为连杆体和盖合装后的加工。第一阶段的加工主要是为其后续加工准备精基准（端面、小头孔和大头外侧面）；第二阶段主要是加工除精基准以外的其它表面，包括大头孔的粗加工，为合装做准备的螺栓孔和结合面的粗加工，以及轴瓦锁口槽的加工等；第三阶段则主要是最终保证连杆各项技术要求的加工，包括连杆合装后大头孔的半精加工和端面的精加工及大、小头孔的精加工。如果按连杆合装前后来分，合装之前的工艺路线属主要表面的粗加工阶段，合装之后的工艺路线则为主要表面的半精加工、精加工阶段。2.5 连杆的加工工艺过程分析2.5.1 工艺过程的安排在连杆加工中有两个主要因素影响加工
34、精度：（1）连杆本身的刚度比较低，在外力（切削力、夹紧力）的作用下容易变形。（2）连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削时将产生较大的残余内应力，并引起内应力重新分布。因此，在安排工艺进程时，就要把各主要表面的粗、精加工工序分开，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中间，精加工安排在后面。这是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夹紧力必然大，加工后容易产生变形。粗、精加工分开后，粗加工产生的变形可以在半精加工中修正；半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。这样逐步减少加工余量，切削力及内应力的作用，逐步修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术条件。各主要表面的工序安排如下：（1）两端面：粗磨、精
35、磨（2）小头孔：钻孔、粗镗、精镗、珩磨（3）大头孔：粗镗、半精镗、精镗、珩磨一些次要表面的加工，则视需要和可能安排在工艺过程的中间或后面。2.5.2 定位基准的选择在连杆机械加工工艺过程中，大部分工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作为主要基面，并用大头处指定一侧的外表面作为另一基面。这是由于：端面的面积大，定位比较稳定，用小头孔定位可直接控制大、小头孔的中心距。这样就使各工序中的定位基准统一起来，减少了定位误差。具体的办法是，如图（2-2）所示：在安装工件时，注意将有标识标记的一面与夹具的定位元件接触。在精镗小头孔时，也用小头孔作为基面，这时将定位销做成活动的称“假销”。当连杆用小头孔定位夹
36、紧后，再从小头孔中抽出假销进行加工。图（2-2）连杆定位方向为了不断改善基面的精度，基面的加工与主要表面的加工要适当配合：即在粗加工大、小头孔前，粗磨端面，在精镗大、小头孔前，精磨端面。由于用小头孔和大头孔外侧面作基面，所以这些表面的加工安排得比较早。在小头孔作为定位基面前的加工工序是钻孔、镗孔，这些工序对于镗后的孔与端面的垂直度不易保证，有时会影响到后续工序的加工精度。在第一道工序中，工件的各个表面都是毛坯表面，定位和夹紧的条件都较差，而加工余量和切削力都较大，如果再遇上工件本身的刚性差，则对加工精度会有很大影响。因此，第一道工序的定位和夹紧方法的选择，对于整个工艺过程的加工精度常有深远的影
37、响。连杆的加工就是如此，在连杆加工工艺路线中，在精加工主要表面开始前，先粗磨两个端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此，粗磨就是关键工序。在粗磨中工件如何定位呢？一个方法是以毛坯端面定位，在侧面和端部夹紧，粗磨一个端面后，翻身以磨好的面定位，磨另一个毛坯面。但是由于毛坯面不平整，连杆的刚性差，定位夹紧时工件可能变形，粗磨后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢复变形，影响后续工序的定位精度。另一方面是以连杆的大头外形及连杆身的对称面定位。这种定位方法使工件在夹紧时的变形较小，同时可以磨工件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度较好的平面。同时，由于是以对称面定位，毛坯在加工后的外形偏差
38、也比较小。 2.5.3 确定合理的夹紧方法既然连杆是一个刚性比较差的工件，就应该十分注意夹紧力的大小，作用力的方向及着力点的选择，避免因受夹紧力的作用而产生变形，以影响加工精度。在加工连杆的夹具中，可以看出设计人员注意了夹紧力的作用方向和着力点的选择。在粗磨两端面的夹具中，夹紧力的方向与端面平行，在夹紧力的作用方向上，大头端部与小头端部的刚性高，变形小，既使有一些变形，亦产生在平行于端面的方向上，很少或不会影响端面的平面度。夹紧力通过工件直接作用在定位元件上，可避免工件产生弯曲或扭转变形。在加工大小头孔工序中，主要夹紧力垂直作用于大头端面上，并由定位元件承受，以保证所加工孔的圆度。在精镗大小头
39、孔时，只以大平面（基面）定位，并且只夹紧大头这一端。小头一端以假销定位后，用螺钉在另一侧面夹紧。小头一端不在端面上定位夹紧，避免可能产生的变形。2.5.4 连杆两端面的加工采用粗磨、精磨两道工序，并将精磨工序安排在精加工大、小头孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度。粗磨在卧式双端面专用磨床上，使用砂瓦拼成的砂轮端面磨削。这种方法的生产率较高。精磨在RV1型端面磨床上用砂轮的周边磨削，这种办法的生产率低一些，但精度较高。2.5.5 连杆大、小头孔的加工连杆大、小头孔的加工是连杆机械加工的重要工序，它的加工精度对连杆质量有较大的影响。小头孔是定位基面，在用作定位基面之前，它经过了钻、镗两
40、道工序。钻时以小头孔外形定位，这样可以保证加工后的孔与外圆的同轴度误差较小。小头孔在钻、镗后，在精镗床上与大头孔同时精镗，达到IT6级公差等级。大头孔经过粗镗、半精镗、精镗、珩磨达到IT6级公差等级。表面粗糙度Ra 为0.8m，大头孔的加工方法是在胀断工序后，将连杆与连杆体组合在一起，然后进行精镗大头孔的工序。这样，在胀断以后可能产生的变形，可以在最后精镗工序中得到修正，以保证孔的形状精度。2.5.6 连杆螺栓孔的加工连杆的螺栓孔经过铣、钻工序。加工时以大头端面、小头孔及大头一侧面定位。粗铣螺栓孔端面采用工件翻身的方法，这样铣夹具没有活动部分，能保证承受较大的铣削力。精铣时，为了保证螺栓孔的两
41、个端面与连杆大头端面垂直，使用两工位夹具。连杆在夹具的工位上铣完一个螺栓孔的两端面后，夹具上的定位板带着工件旋转，铣另一个螺栓孔的两端面。这样，螺栓孔两端面与大头孔端面的垂直度就由夹具保证。2.5.7 连杆体与连杆盖的胀断工序剖分面（亦称结合面）的尺寸精度和位置精度由夹具本身的制造精度及激光切槽的位置来保证。为了保证胀断后的剖分面的平面度不超过规定的公差0.03mm ，并且剖分面与大头孔端面保证一定的垂直度，对于夹具本身的制造精度和安装的位置精度都要求很高，因为剖分面本身的平面度、粗糙度对连杆盖、连杆体装配后的结合强度有较大的影响。2.5.8 大头孔两侧面的加工以基面及大小头孔定位，它用圆销对
42、大小头孔定位，装夹工件铣两侧面至尺寸，保证对称，达到要求的平行度。2.6连杆加工工艺设计应考虑的问题（1）工序安排：连杆加工工序安排应注意两个影响精度的因素：a.连杆的刚度比较低，在外力作用下容易变形；b.连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削时会产生较大的残余内应力。因此在连杆加工工艺中，各主要表面的粗精加工工序一定要分开。（2）定位基准：a.精基准：以杆身对称面定位，便于保证对称度的要求，而且采用双面磨，可使部分切削力抵消。b.统一精基准：以大小头端面，小头孔、大头孔一侧面定位。因为端面的面积大，定位稳定可靠；用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距。（3）夹具使用：应具备适应“一面一孔一凸台”
43、的统一精基准。而大小头定位销是一次装夹中镗出，故须考虑“自为基准”情况，这时小头定位销应做成活动的，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的垂直度。为此，精铣端面时，夹具可考虑重复定位情况，如采用夹具限制7个自由度（其是长圆柱销限制4个，长菱形销限制2个）。长销定位目的就在于保证垂直度。但由于重复定位装御有困难，因此要求夹具制造精度较高，且采取一定措施，一方面长圆柱销削去一边，另一方面设计顶出工件的装置。2.7 切削用量的选择原则正确地选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的刀具耐用度和经济性，保证加工质量，具有重要的作用。2.7.1 粗加工时切削用量的选择原则粗加工时加
44、工精度与表面粗糙度要求不高,毛坯余量较大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽可能保证较高的单位时间金属切削量（金属切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生产效率和降低加工成本。金属切除率可以用下式计算：Zw Vf1000式中：Zw单位时间内的金属切除量（mm/s）V切削速度（m/s）f 进给量（mm/r）切削深度（mm） 提高切削速度、增大进给量和切削深度，都能提高金属切除率。但是，在这三个因素中，影响刀具耐用度最大的是切削速度，其次是进给量，影响最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的吃刀深度,其次选择一个较大的进给量度f，最后确定一个合适的切削速度V.选用较
45、大的和f以后，刀具耐用度t显然也会下降，但要比V对t的影响小得多，只要稍微降低一下V便可以使t回升到规定的合理数值，因此，能使V、f、的乘积较大，从而保证较高的金属切除率。此外，增大可使走刀次数减少，增大f又有利于断屑。因此，根据以上原则选择粗加工切削用量对提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是比较有利的。1）切削深度的选择：粗加工时切削深度应根据工件的加工余量和由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚性来确定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，应当尽量将粗加工余量一次切除。只有当总加工余量太大，一次切不完时，才考虑分几次走刀。2）进给量的选择：粗加工时限制进给量提高的因素主要是切
46、削力。因此，进给量应根据工艺系统的刚性和强度来确定。选择进给量时应考虑到机床进给机构的强度、刀杆尺寸、刀片厚度、工件的直径和长度等。在工艺系统的刚性和强度好的情况下，可选用大一些的进给量；在刚性和强度较差的情况下，应适当减小进给量。3）切削速度的选择：粗加工时，切削速度主要受刀具耐用度和机床功率的限制。切削深度、进给量和切削速度三者决定了切削功率，在确定切削速度时必须考虑到机床的许用功率。如超过了机床的许用功率，则应适当降低切削速度。2.7.2 精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要求较高，加工余量要小且均匀。因此，选择精加工的切削用量时应先考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽
47、量提高生产效率。1）切削深度的选择：精加工时的切削深度应根据粗加工留下的余量确定。通常希望精加工余量不要留得太大，否则，当吃刀深度较大时，切削力增加较显著，影响加工质量。2）进给量的选择：精加工时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。进给量增大时，虽有利于断屑，但残留面积高度增大，切削力上升，表面质量下降。3）切削速度的选择：切削速度提高时，切削变形减小，切削力有所下降，而且不会产生积屑瘤和鳞刺。一般选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，尽可能提高切削速度。只有当切削速度受到工艺条件限制而不能提高时，才选用低速，以避开积屑瘤产生的范围。由此可见，精加工时选用较小的吃刀深度和进给量f，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。2.8 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差2.8.1 确定加工余量用查表法确定机械加工余量：（根据机械加工工艺手册第一卷 表3.2-25 表3.2-26 表3.2-27）（1）、平面加工的工序余量（mm）单面加工方法单面余量工序
