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1、机械制造工艺学,课程设计,聂晓根,一、机械制造工艺学课程设计的目的,2、培养同学们综合应用机械制造工艺学和其它多门课程的理论知识解决实际问题的能力；培养学生的实践和实际动手能力、提高同学们的全面素质。,本课程设计应达到以下教学目的：,机械制造工艺学是一门综合性和实践性都很强的课程，机械制造工艺学课程设计是课程教学中的一项重要内容，是完成教学计划达到教学目标和培养同学们创新能力的重要环节；也是同学们知识和能力深化和升华的重要过程。,1、进一步加深同学们对机械制造工艺学理论知识的理解；,3、通过查阅相关手册，掌握获取工程数据的方法，提高同学们收集信息、对信息进行价值判断、信息整理、信息加工的能力；
2、,5、培养同学们掌握机床夹具设计的基本原理、方法及步骤，进一步提高同学们的工程设计能力；,7、培养同学们编写技术文件的能力；,4、培养同学们制订机械加工工艺规程的原则、步骤和方法；,6、培养同学们对零件机械加工中影响质量、生产率和经济性的因素进行综合分析的能力；,二、机械制造工艺学课程设计的内容,2、拟定工艺路线 要求拟定工艺路线三套以上，对它们进行分析、比较后，确定选用综合最优的方案，最后填写一套机械加工工艺过程卡和两道工序的机械加工工序卡。,两道机械加工工序卡,一道为粗基准定位另一道为设计夹具所在的工序,对零件进行工艺分析，确定零件的加工余量和毛坯的制造方法，在零件图的基础上添加加工余量，
3、获得毛坯图。,1、绘制工件的毛坯图,3、设计一道工序的专用夹具 由指导教师指定。,要求：每个学生必须独立完成课程设计报告；课程设计报告书写规范、文字通顺、图表清晰、数据和计算完整、结论明确；课程设计报告后应附参考文献；要求16K纸张1520页，装订成册。,4、编写设计说明书一份,典型零件,三、机械制造工艺学课程设计的方法和步骤,1、认真研究被加工零件样图 了解该零件所属产品的用途、性能和工作条件以及零件在产品中的地位与作用。根据零件在产品中的作用进一步分析零件结构设计和精度要求的合理性。,(一）了解零件及产品的设计要求,此步骤的具体要求：,2、检查零件图的完整性 分析和审查零件图时，应审查零件
4、视图和尺寸以及加工表面的要求。,3、审查零件的结构工艺性 从机械加工工艺观点出发，结合零件的用途，分析零件精度和技术要求的合理性。若发现精度要求不合理或结构工艺性不好，可向设计者提出修改意见。,4、确定零件的主要加工表面 根据零件各表面精度要求和作用确定出零件的主要加工表面，以便确定正确的加工流程，提高切削效率。对于难以达到的加工表面应提出保证措施。,5、了解加工装备条件及生产流程 在制定有关零件加工生产前，需要深入现场，对被加工零件原生产单位所采用的加工设备、刀具、切削用量、定位基准、夹紧方式及加工质量、精度检验方法、装卸时间、加工时间等方面进行调查研究。对设备使用单位的现场生产条件、车间面
5、积、机床布置、毛坯和制品流向、工人技术水平、专用设备及工艺装备的制造能力、生产经验和设备现状等条件进行调查研究，以便制定出适合现场加工条件的加工方法和工艺流程。,(二）计算生产钢领与生产节拍,在总体方案设计阶段，首先可根据设计任务书上给定的被加工零件年产量，计算生产纲领。生产纲领对工厂的生产过程和生产组织起决定性的作用。其计算方法如下：N=Qn(1+%)(1+%)Q-年产量（台/年）n-每台产品所需该零件数量（件/台）-备品率-废品率,1、计算零件的生产纲领,根据零件的生产纲领确定其生产类型，它是机械加工工艺过程（或规程）设计必须具备的原始资料之一。各种生产类型有各自的工艺特点，这就决定了被加
6、工零件各工序所需的专门化和自动化程度。,在成批和大量生产中，一般都采用流水生产，它的主要特点是：每一工序在固定工作地点进行；按工序先后顺序排列工作地点；有生产节拍（节奏），即要求各工序的工作时间同期化（工序时间都与生产所规定的节奏相等或成整数倍）。,2、确定生产类型,3、计算生产节拍,式中 t机床1年的名义工作时间，分；K机床的利用率，一般取95；生产节拍，即生产每个零件所需的时间，分件。,生产节拍的计算公式为：,（三）制定机械加工工艺规程,根据零件图和所属的产品装配图、生产纲领和工厂的具体条件，设计零件的机械加工工艺规程，以符合优质、高产和低消耗为总要求。其大体步骤如下：,机械加工工艺规程的
7、制订，可以按以下设计步骤进行：（1）计算零件生产纲领，确定机械加工的生产类型。（2）研究分析被加工零件图和被加工零件的原始资料，审查、改善零件的结构工艺性。,1、制订机械加工工艺规程,（3）确定毛坯类型、结构及尺寸。（4）拟订被加工零件工艺路线，选择定位基准、夹紧部位和各加工表面的加工方法。（5）选择加工设备及工艺装备。对单件小批生产，多选用通用机床；对大批生产，则选择或设计高生产率的专用机床或自动化机床。（6）确定工序尺寸及其公差。（7）确定切削用量及工时定额。（8）填写工艺卡片，绘制工序图。,拟订被加工零件工艺路线是制订工艺规程中的一项重要工作。工艺路线的拟订是指确定零件从毛坯开始到加工最
8、后阶段为止的主要加工步骤。拟订工艺路线主要是选择定位基准，将确定的工序和工步填写在工艺卡片上，并在工序卡片上绘制工序图。确定工序和工步时，应力求做到工序的同期化，保证流水作业线或自动线上设备满载。,2、毛坯种类选择和绘制毛坯图,毛坯制造是零件生产过程的一部分，零件所用的毛坯种类选择得是否合适，将影响工艺过程是否优质、高产和低消耗。,正确地选择毛坯主要应考虑以下几个因素：零件的材料及其力学性能；零件的结构形状和尺寸大小；零件的生产批量和精度要求；工厂毛坯车间的现有设备和技术水平。,（1）毛坯种类选择,确定毛坯的加工余量的基本原则：在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量。,（2）确定毛坯的加工余量
9、,零件尺寸精度或表面粗糙度要求高的加工表面，应有较大的加工余量；加工面积大的表面加工余量应加大；距基准较远的加工表面，加工余量应相应增加；出现缺陷或开设浇、冒口位置时应留工艺余量。毛坯的总余量为各工序的加工余量之和。,同时应考虑下列的原则：,1、依靠现场工人经验或查阅有关余量表格（或手册）；2、计算各工序的加工余量,确定加工余量的方法,对型材毛坯，只需选择其型号、直径和长度等，无需画毛坯图。对铸件、锻件，则应在零件图的基础上，确定毛坯的分型（模）面、毛坯的加工余量、铸造（或模锻）斜度及毛坯圆角。绘制毛坯图时，以实线表示毛坯表面轮廓，以双点划线表示经切削加工后的表面，在剖面图上用交叉十字线表示加
10、工余量。图上要标注出主要尺寸及其公差。,（3）绘制毛坯图,3、拟订机械加工工艺路线,拟订机械加工工艺路线也就是设计机械加工工艺过程，主要包括以下几个方面内容：,（1）零件的加工表面一般有平面、外圆、内孔、螺纹、齿形、花键和成型表面等。对应这些典型表面能达到一定经济精度的加工方法很多，在具体选择确定时应从零件的结构特点、技术要求、材料和热处理、生产批量和现有生产条件来考虑，以满足机械加工工艺要求。,（2）工序定位基准的选择 在将毛坯加工成成品零件的全部过程中，应根据粗基准选择原则和精基准选择原则来选择加工阶段中的定位基准，以确保加工表面的位置精度。,根据每个加工表面的结构形状和技术要求，确定采用
11、何种加工方法和分几次加工。一般零件的机械加工工艺过程大致可分为粗加工阶段工序、半精加工阶段工序、精加工阶段工序和光整加工等阶段。具体安排工序内容时，要把粗、精加工分开，但加工阶段划分不应过细，否则会使工序数目增加、加工过程复杂，影响生产率和成本。因此，在满足质量要求的情况下，划分的工序数目应尽可能少。,（3）工序数目和顺序的确定,机械加工工序顺序安排应遵循：先粗后精、先主后次、先面后孔、基准先行的原则。具体决定工序数目时，应根据零件结构特点、生产类型和工厂具体条件，适当地采用工序集中和工序分散原则。还应考虑热处理工序、检验工序和辅助工序的安排。,采用查表法确定每道工序的加工余量，然后按工序由后
12、向前推的计算方法，根据选定的余量计算每一道工序的尺寸。工序尺寸的公差和表面粗糙度要求应按该工序的加工方法的经济精度来确定。工序尺寸的公差一般规定为按工件的“入体”方向标注。,（4）确定工序尺寸及其公差,拟订了零件的工艺路线后，对其中用机床加工的工序来说还要选择或设计专用机床与工艺装备，它将影响零件的加工精度和生产率。,4、机床和工艺装备的选择与设计,机床选择的原则是：机床的生产率应与工件的生产类相适应应；机床的加工范围应满足零件的加工要求（对材料）；机床的精度应与零件的加工精度相适应；机床的加工以及尺寸范围应与零件毛坯的外形尺寸相适应；机床的主轴转数范围、走刀量等级、机床功率应基本符合切削用量
13、的要求。应虑到生产的经济性，尽可能利用工厂现有设备，或对现有机床进行改装。,（1）机床的选择,选择刀具时，应考虑工件的种类、生产率、工件材料、加工精度和所采用机床的性能。刀具的尺寸规格尽可能采用系列、标准的尺寸。具体选择时还应考虑以下因素：,2、刀具选择,与生产性质相适应；符合工件材料的加工要求；满足加工精度要求；与所使用的机床相适应。在成批或大量生产中，若特殊需要，可采用成形刀具、组合刀具、非标准尺寸的钻头、铰刀等来提高生产率，但需自行设计。,在小批量生产中尽量选用标准的通用量具；在成批大量生产中，一般应根据所检验尺寸设计专用量具和各种专门检验夹具。在选择量具时，除应考虑零件的生产类型外，还
14、应考虑被测零件的精度要求，考虑测量工具测量方法的经济指标。,（3）量具选择,在小批量生产中尽量采用通用夹具；当被加工件的表面精度要求较高或在成批大量生产时，一般应设计专用夹具，以保证加工表面的位置精度。在设计工艺规程时，设计者应对要采用的夹具有一初步考虑和选择，在工序图上应表示出定位、夹紧方式以及同时加工的工件数等。,（4）夹具的选择和设计,粗加工切削用量的选择原则 粗加工时工件加工表面的精度要求不太高，表面粗糙度值较大，工件毛坯的余量也较大，故选择粗加工切削用量时，应尽可能保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。因此，应首先考虑采用较大的切削深度，其次选择一个较大的进给量，最后确定一个合适的
15、切削速度。半精加工和精加工切削用量的选择原则 半精加工和精加工时，加工精度和表面质量要求较高，加工余量较小且较均匀，因此应首先考虑选择较高的切削速度和较小的进给量，最后确定切削深度。,5、切削用量的选择,应根据不同加工阶段的特点采用不同的原则。,组合机床是多轴、多刀同时加工，所以选择的切削用量比一般通用机床单刀加工时要低。这是因为大量刀具如果迅速磨损，将使换刀时间增多，刀具消耗增加，影响机床生产率及生产成本。确定组合机床的切削用量还应注意下列问题：尽可能达到合理利用所有刀具，充分发挥其性能；复合刀具的切削深度、进给量按复合刀具的最小直径选择，切削速度按复合刀具的最大直径选择；应注意工件生产批量
16、的大小；必须考虑通用部件的性能；镗孔主轴转速的选择，除应考虑加工表面粗糙度、加工精度、镗刀寿命等问题外，各镗孔主轴的转速一定要相等或者成整数倍。,（3）在组合机床上加工时切削用量的选择,单件工时定额包括基本时间、辅助时间、工作地点技术服务时间、工作地点组织服务时间、休息及生理需要时间、准备与终结时间。基本时间可根据加工表面的尺寸大小计算。单件工时定额应根据工厂的生产经验并参照其先进工厂同类零件的工时来制订。过高或过低的定额都不利于提高生产积极性和生产水平。,6、工时定额的估算,根据工作类别、生产类型和工厂习惯选择工艺规程格式并填写好。,7、填写机械加工工艺文件,四、专用夹具设计,专用的机床夹具
17、设计是机械制造工艺装备设计的一部分，它用来确定工件与刀具间的相对位置，将工件定位并夹紧。夹具设计的优劣对零件加工精度、生产效率、制造成本、生产安全、劳动生产条件等都起着重要的作用。要设计出较理想可行的夹具，必须充分了解和分析有关资料，吸取先进技术经验，制订出可行的夹具结构方案，绘制出总装图，并提出合理的技术要求。在专用夹具设计时应从以下几方面着手：,夹具设计是根据机械加工工艺规程中提出的具体要求进行的，设计前应对产品的批量、任务与要求、工艺规程及有关技术资料进行分析研究。,1、明确要求,工装设计任务书(主要依据)和工装明细表；产品图纸及有关设计文件；工艺规程文件，主要是作业指导书和工人自检指导
18、卡；工装设计手册；与工装及其设计有关的各种标准；本企业设备的有关资料；国内外典型工装图样及有关资料；本企业同类产品同类工装的图样和设计资料。,2、设计依据,为使一批工件中的每一个工件放在夹具中都能获得一致的位置，必须使工件上的定位基准与夹具中的定位元件相接触或相配合。由于工件的结构形状多种多样，故定位基准各不相同，所以要合理选择、设计、安置定位元件，以达到定位目的。,3、选定定位基准和定位元件,定位基准的选择直接影响工艺路线中工序的数目、夹具结构的复杂程度以及零件精度是否易于保证。选择定位基准的原则是：,（1）定位基准的选择,定位基准必须与工艺基准重合，并尽量与设计基准重合，以减小定位误差。当
19、定位基准与工艺基准或设计基准不重合时，需进行必要的加工尺寸及其公差的换算；应选择工件上最大的平面、最长的圆柱面或圆柱轴线为定位基准，以提高定位精度，并使定位稳定可靠；在选择定位元件时，应以六点定位原理来分析，要尽量避免过定位现象；在工件各加工工序中，力求采用统一基准，以避免因基准更换而降低工件各表面的相互位置精度；分以铸、锻件的毛坯面作为粗基准时，应避开浇、冒口或分型面等不平整表面。,工件定位基准与定位元件接触或配合后，应限制住必须限制的工件自由度数；由定位元件产生的定位误差最小；定位元件的定位表面应具有较高的尺寸精度、配合精度、表面粗糙度和硬度；定位元件结构应尽量简单，并具有足够的刚度、强度
20、，且便于装卸工件，便于清除切屑；对尺寸较大的表面，在不影响定位精度的前提下，尽量减少与工件定位表面的接触面积。,（2）对定位元件的要求,对夹具作必要的定位误差分析与计算，实际定位误差值必须小于或等于工序尺寸公差与该工序加工方法经济精度值之差；提高夹具在机床上的定位精度；保证刀具在夹具上的导向精度；保证对刀元件表面到工件被加工表两间的尺寸精度。,（3）对定位精度的要求,为保证工件安装的正确可靠，在设计夹紧机构时，应考虑夹紧力的大小、方向和作用点的数量、位置，以及夹紧力的力源装置。（1）夹紧力方向的选择原则：夹紧力方向应朝向对保证工件精度影响最大的定位面，即至少要有夹紧分力指向主定位面；应使工件变
21、形最小，最好与工件重力和切削力同向；（2）夹紧力作用点的选择原则：应选在不破坏工件定位时已经获得的正确位置，应使夹紧时变形最小和受切削力而产生的变形和振动最小；,4、确定夹紧机构,工件在加工过程中受切削力、惯性力、离心力和重力等作用。从理论上讲，夹紧力的作用必须与上述作用力（或力矩）相平衡，据此可列出静平衡方程式，算出夹紧力。但在实际加工过程中，由于工件加工表面的加工余量、硬度不均匀，刀具的磨钝以及断续切削等因素，所以，实际的夹紧力比理论夹紧力要大得多。为了加工安全可靠，保证加工质量，则必须将理论夹紧力乘以安全系数k。粗加工时，取k2.53.0；精加工时，取k1.52.0。,（3）估算夹紧力和
22、选择动力源,先用双点划线画出工件外形，在夹具图中，工件视为透明体，然后围绕工件依次画出定位元件、夹紧装置和刀具导向元件等，最后用夹具把各种元件连成一整体，有的还需画出夹具与机床连接的元件。,5、绘制夹具草图,结构方案制订后，可按经验类比法标注配合尺寸和主要技术条件，然后用分析计算来验算所制订的夹具精度是否符合工件加工要求：工作夹具十定位夹紧十其它。工作T工作e,6、分析夹具精度,经审查，所设计的夹具结构和夹具精度符合要求之后，即可绘制夹具总图和零件图。,7、绘制夹具工作图,8、夹具设计的分析与评价,工装的先进性与使用的现实性；工装设计的可靠性与经济上的继承性；设计工装的创造性与科学的合理性；设
23、计工装的理论性与实践性；工装使用的安全性；工装设计的标准化原则（夹具、量具、刀具设计标准化）。,五、典型夹紧机构,常见的有斜楔、偏心、螺旋和铰链等夹紧机构，斜楔、偏心、螺旋是利用机械摩擦的斜楔自锁原理。,1.斜楔夹紧,斜楔夹紧的特点：(1)斜楔机构简单，有增力作用。一般扩力比（约为3），愈小增力作用愈大。,(2)斜楔夹紧行程小，且受斜楔升角影响。增大可加大行程，但自锁性能变差。为解决增力、行程之间矛盾，斜楔还可采用双升角形式，大升角用 于夹紧前的快速行程，小升角则满足增力和自锁条件。,与上表面的摩擦角与下表面的摩擦角,(3)夹紧和松开要敲击大、小端，操作不方便。,手动操作的简单斜楔夹 紧很少应
24、用，而在常见的夹紧装置中，改变夹紧力方向和 作为增力机构时则应用较多。,如气液压夹紧时，斜楔上作用的动力源是不间断的，所以不必自锁，可增大到1530。,材料：斜楔一般用20钢渗碳，淬硬HRC5862。批量不大时也可用45钢，淬硬HRC4246。,2.螺旋夹紧螺旋夹紧结构简单，增力比大，自锁性好，夹紧可靠，所以在夹具中得到最广泛的应用。,螺杆1在2中转动而起夹紧作用。螺母2采用可换式，其目的是为了内螺纹磨损后可及时更换。螺钉3用以防止2的松动。压块4是防止在夹紧时带动工件转动；并避免1的头部直接与工件接触而造成压痕，同时也可增大夹紧力作用面积，使夹紧更为可靠。,简单的螺旋夹紧机构:,式中：P原始
25、作用力；L手柄长度；r螺杆下端（或压块）与工件接触处的当量摩 擦半径；r平均螺旋作用中径之半；（作用中径为d平均）；螺旋升角；螺杆下端（或压块）与工件接触处的摩擦角；螺旋配合面的摩擦角（常取830）。,螺旋夹紧力的计算公式,实际生产中，采用螺旋压板的组合夹紧，在手动操作时用得比单螺旋夹紧更为普遍。较典型有三种：,图（a）的扩比力最低；图（c）的操作省力，但结构受工件形状限制，图（b）基本不变。故设计这类夹具时，要注意合理布置杠杆比例，寻求最省力、最方便的方案。,3.偏心夹紧 螺旋夹紧的主要缺点安装、拆卸工件的辅助时间太长，而偏心夹紧是一种快速的夹紧机构。,常用的有圆偏心和曲线偏心两种，可做成平
26、面凸轮的形状。因圆偏心机构简单，制造方便，较曲线偏心应用广泛。,在设计圆偏心时，应注意以下三个问题：a）自锁条件；b）保证足够的夹紧力；c）保证足够的夹紧距离（指偏心轮工作部分与工作间接触点的最大垂直位移）。,偏心夹紧必须保证自锁条件偏心夹紧必须保证自锁，否则就不能应用。D/e值反映了偏心轮的偏心特性，它可用来表示偏心轮工作的可靠性；此值大，自锁性能好，但结构尺寸也大。满足偏心轮D/e1420的条件时，机构即能自锁。,4.多件夹紧 加工时采取多件夹紧，可以大大提高生产率，尤其在小件加工时应用更为广泛。,按夹紧力的方向及作用情况，多件夹紧可分为两种：(1)连续式夹紧由一个力的来源，以同样大小的夹
27、紧力，依次连续朝同一方向由一个工件传递到其他工件。,使用连续式夹紧，沿夹紧方向，每个工件与定位夹紧元件接触处的误差，必定要传到另一工件上。如此累积，使最后一个工件沿此方向的定位精度非常低。因此，连续式多件夹紧只适用于被加工表面与夹紧方向平行（即工件加工尺寸的方向与夹紧方向相垂直）的时候。因此时的定位误差，并不影响工件的加工精度。,(2)平行式夹紧总的原始力按几个平行的相同方向，分布在不同的多个夹紧位置上。,工件安装在V形块上，旋紧螺母1，通过一特殊压板2，使四个工件同时夹紧。,图（c）是用液性塑料的平行式多件夹紧。,六、典型零件工艺规程设计实例,1、连杆的功用和结构特点连杆是其发动机中主要零件
28、之一，它将作用于活塞顶面的膨胀气体的压力传给曲轴，推动曲轴旋转，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸内的气体。工作中由于发动机所带的负荷常常要在相当大的范围内变化，使得连杆运动的速度、加速度和受力大小也将随之有一较大的变化范围。通常连杆受的力主要是压力(约在3500040000N)，另外还受到一些拉力以及弯矩、扭矩的作用。由于活塞与连杆本身的重量，连杆在运动中所形成的惯性力和离心力是相当大的。因此，要求连杆强度高、重量轻、刚度好、韧性强。,连杆一般自大头处分开为连杆体和连杆盖两部分。连杆体和连杆盖上的大头孔用螺栓、螺母与曲轴连杆轴颈装配在一起，小头孔则用活塞销与活塞连接。为使连杆有足够的强度和刚度
29、并且重量轻，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；,有的连杆大头处还布置有加强耳。为提高耐磨性和便于维修，延长连杆寿命，在连杆大头孔内装有具有钢质基底的耐磨合金轴瓦，小头孔中压入有铜套。为保证发动机工作平稳，减小内部冲击载荷，除要求连杆总成重量轻外，还要求同一发动机中各连杆的重量基本一致。为控制连杆的重量，对连杆要进行称重分组。为此，有的在连杆的大、小头两端设置了去重块，以便在称量后切除不平衡质量。,在连杆轴颈上设置有油孔,小头孔的润滑，不同的连杆有不同的润滑措施。,连杆在工作中承受多向交变载荷的作用。为了使连杆的结构轻巧及具有足够的强度和刚度，连杆材料一般都采用高强度碳钢或合金
30、钢，如45钢、55钢、40Cr、40MnB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、材料消耗少、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。,2、连杆的材料,大批大量生产钢制连杆时多用模锻法制造毛坯。连杆锻坯形式有两种：一种是将连杆体和连杆盖锻成一体的整体锻造，另一种是将连杆体与连杆盖分开模锻的分开锻造。整体锻造的毛坯，需要在以后的机械加工中增加切开连杆体和连杆盖的工序，为保证切开后大头孔呈近似的圆形，使粗加工大头孔时余量比较均匀，大头孔应锻成椭圆形。相对于分开锻造而言，整体锻造的锻造设
31、备所需动力较大，锻模也较复杂，在切开连杆体与盖时，金属纤维被切断。但由于整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少、锻造工时少、模具少、锻造工艺简单等优点，故用得越来越多，成为连杆毛坯的一种主要形式。,3、连杆的毛坯,锻造好的连杆毛坯，要进行调质处理，使之得到细致均匀的回火索氏体组织，以改善能，减少毛坯内应力。为了提高毛坯精度，连杆毛坯还需要进行热校直。连杆在进行机械加工之前，必须经过外观缺陷、内部探伤、毛坯尺寸及质量等的全面检查，以免使废品毛坯流入加工生产线，造成不必要的浪费。,4、连杆毛坯的热处理,5、连杆加工工艺过程,为了达到连杆的技术要求，在安排机械加工工艺过程时，除了应遵循工艺规 程设计的有关
32、原则外，还需注意以下几个问题：1、连杆外形复杂，不像箱体类零件那样容易定位，因此，原则上应尽量避免基准转换、以减少定位误差；2、连杆的大、小头是由细长的杆身连接起来的，本身刚性较差，在外力的作用下容易变形。因此，必须正确确定夹紧力的大小、方向和作用点。夹紧力应尽量作用于连杆 大、小头端面上，并垂直于端面，尽量 避免使夹紧力作用于连杆杆身上；在需要将夹紧力作用于杆身时，应使夹紧力作用刚性好的那个方向上，并采用双向浮动夹紧。切忌将夹紧力作用在杆身刚性差的那个方向上。,3、毛坯虽经调质处理，仍可能存在残余内应力。对于整体模锻件而言，毛坯在加工中尚需 将体和盖切开，体和盖装配成连杆总成后还需要继续加工
33、，由于内应力重新分布而产生的变形不可忽视。为消除或减小内应力变形对连杆加工的影响，应划分加工阶段，重要表面应进行多次加工，在粗、精加工之间应穿插一些其它工序，使内应力有充分时间进行重新分布，促使变形 及早发生，以便及早修正，保证最终达到连杆的各项技术要求。4、为了使发动机在工作过程中运转平稳，各缸连杆在往复运动中的惯性力应大致相同，因此对成品连杆大、小头质量及总质量都应有严格的要求，必要时可进行称重分组。5、为了使活塞销和连杆小头孔之间的配合间隙小而均匀，它们之间应采用分组选配。,6、加工顺序安排,为了保证连杆主要表面的精度和表面粗糙度，要求将粗、精加工分开，其典型的加工顺序为：,大头孔：粗镗
34、（或拉、扩）、半精镗、精镗、珩磨；小头孔：钻或粗镗、半精镗、压入轴套后精镗；两端面：粗铣、精铣、粗磨、精磨；定位孔：钻、扩、铰、精镗,1、两端面互为基准。分两个工位进行。2、以连杆的大、小头外形及连杆杆身的对称面定位。一般来说，方案2的夹具结构复杂，而且要有专用机床。如果毛坯精度较高，大小头端面和杆身的对称性和平行度都好，采用方案1是合理的，其夹具结构简单，安装可靠。,7、端面定位基准选择,连杆的杆身细长、刚性差、易变形，所以夹紧力的作用点、方向和大小对连杆加工精度都有重要影响，为此要求：夹紧力作用点：应尽量靠近连杆头部；夹紧力方向：应与连杆端面平行或垂直作用于头部端面；夹紧力大小：应根据切削
35、力进行计算。,8、确定合理的夹紧方案,9、大、小头端面的加工,从定位方式来看，有两种加工方案：,1两端面互为基准。2以连杆的大、小头外形及连杆杆身的对称面定位。,连杆以两端面互为基准加工的情形,2以连杆的大、小头外形及连杆杆身的对称面定位 这种定位方式可以在专用的四轴龙门铣床上同时铣削连杆的两端面(大、小头共四个端面)，也可以在双端面磨床上同时磨削连杆 的两端面。这种方法的特点是生产率高，可以通过刀具的调整，直接保证连杆的厚度。一般来说，方案2的夹具结构复杂，而且要有专用机床。如果毛坯精度较高，大小头端面和 杆身的对称性和平行度都好，采用方案1是合理的，其夹具结构简单，安装可靠。,连杆辅助基准
36、面有连杆上的工艺凸台和连杆侧面。其它平面指的是连杆盖与连杆体的结合面(剖分面)、连杆体和盖上的螺栓连接面等。这些表面常用铣削或拉削加工，结合面的精加工一般采用磨削来完成。,10、连杆辅助基准面和其它平面的加工,11、连杆大、小头孔的加工,通过对连杆技术要求分析，我们已经发现连杆大，小头孔的加工精度及表面粗糙度要求很严，因此，连杆大小头孔的加工，是连杆机械加工的重要工序，它的精度的高低将直接影响连杆的质量。连杆大、小头孔的加工大体要经过粗加工，半精加工、精加工和光整加工。,连杆小头孔的粗加工和半精加工小头孔往往在大头孔粗加工之前就进行钻、扩、铰(拉或镗)，因为在以后的加工中小头孔将作为重要的定位
37、基准,同时也为精加工小头孔本身作好准备，由前面介绍的几种连杆的加工工艺过程可看出，在连杆的端面加工以后，即进行小头孔的加工,如果毛坯已冲出孔，以扩孔作粗加工,小的连杆毛坯上没有孔，需先钻孔，然后铰孔或拉孔，产量较大时，多用转台式多工位组合机床完成小头孔的钻孔、扩孔，铰孔或镗孔以及孔口倒角，产量较小时，可在一般立式钻床上钻、扩、铰小头孔。,在大量生产中，多采用钻(或扩)，拉削方案对小头孔进行粗加工和半精加工,拉孔的生产量很高，加工质量容易保证且稳定，较镗孔和铰孔更为优越。,在粗磨大、小头端面后，钻小头孔，经小头孔两端倒角后，在立式拉床上进行拉孔，加工大头孔时，粗加工的目的是去除大量的加工余量，使
38、最件毛坯充分变形以保证精磨结合面时的平面度要求。所以，粗加工大头孔应安排在切开连杆体和连杆盖之前，或在切开连杆体和连杆盖之后和结合面精磨之前，而绝不能安排在精磨结合面以后，否则，粗加工后由于内应力重新分布，引起工件变形，从而破坏结合面的平面度，粗镗大头孔在切开前进行。,大头孔加工后，通过偏心扩孔或偏心镗孔加工出椭圆孔，保证切开后是一个近似的圆，然后 再把连杆体和连杆盖合并起来进行半精镗大头孔。多数情况下，大头孔是在切开连杆体和盖后，再把连杆体和整合并在一起进行加工的。生 产量较大时，用多工位夹具和多轴镗头或多工位机床进行加工。,七、设计中应注意的问题,2、编写工序内容时，应采用工程语言，如：3
39、0 以、和定位，加工，留加工余量，达到IT、Ra为；,1、工序号编制方法：10、20、30 中间留可行添加的序号；,3、应注意削边销的布置方向；,4、量具的填写不仅应写明量具的名称，而且要写明量具的规格（量程测量范围精度等级读数值）；,5、设计钻套应注意的问题；,注意快换钻套的方向；,固定钻套,可换钻套,钻套选用与批量有关；,特殊钻套,6、设计车（鏜）夹具应注意的问题,（1）结构要紧凑、重量要轻、重心应靠近回转中心；,（2）应采用平衡措施；,（3）与主轴联接部分要设置准确的的圆柱孔（或圆锥孔），其尺寸应与机床主轴相适应；,（4）应设置安全装置。如尽可能无尖角和凸出部分，加设罩壳；,7、铣夹具设计要注意的问题；,（1）夹具底座与机床工作台的配合尺寸L应根据工作台T形槽来决定；,8、设置对刀块时，刀具与对刀块的距离应考虑留有塞尺的厚度；,9、A型、B型支承板使用场合不同,10、工序简图表达内容应完整（如：加工图中右端孔工序）,简图见下页,工序简图应表达的内容有：1、加工表面（加粗线表示）2、定位基准3、夹紧力4、工序（测量）尺寸及其公差5、加工表面粗糙度6、形位公差7、其它需特别标注的项目,THE END,
