三孔連桿的鉆Φ35孔夾具設(shè)計(jì)及加工工藝含3張CAD圖,連桿,35,夾具,設(shè)計(jì),加工,工藝,cad 三孔連桿的機(jī)械加工工藝及工裝設(shè)計(jì) 一．課題的背景及意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前，連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)的五大主關(guān)件之一，其在發(fā)動(dòng)機(jī)中的地位是顯而易見(jiàn)。它是發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞動(dòng)力的主要運(yùn)動(dòng)件， 在機(jī)體中做復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)，連桿小頭隨活塞作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)連桿大頭隨曲軸作高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)連桿桿身在大、小頭孔運(yùn)動(dòng)的合成下作復(fù)雜的擺動(dòng)[3]。連桿在承受往復(fù)的慣性力之外， 還要承受高壓氣體的壓力， 在氣體的壓力和慣性力合成下形成交變載荷， 這就要求連桿具有耐疲勞、抗沖擊， 并具備足夠的強(qiáng)度、剛度和較好的韌性。在今天隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展， “ 小體積、大功率、低油耗”的高性能發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)連桿提出更新、更高的要求作為高速運(yùn)動(dòng)件重量要輕， 減小慣性力， 降低能耗和噪聲強(qiáng)度、剛度要高， 并具有較高的韌性連桿比要大， 連桿要短。因此對(duì)連桿制定出一套合理的加工工藝方案以及設(shè)計(jì)出連桿加工的專用夾具十分具有重要的意義。 1．課題的國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)、目前的水平及發(fā)展趨勢(shì) 21世紀(jì)，世界機(jī)械連桿加工工藝進(jìn)入前所未有的高速發(fā)展階段，對(duì)比其他行業(yè)，連桿工業(yè)的發(fā)展具有呈現(xiàn)出一下這些主要的特點(diǎn)： （1）隨著信息技術(shù)革命，管理思想與方法的根本性變化，企業(yè)組織形式也發(fā)生了變化，這些變化發(fā)生在跨國(guó)公司，并將成為新型全球化方式而發(fā)展下去。這種變化的主要特征是：廣泛利用別國(guó)的生產(chǎn)設(shè)施與技術(shù)力量。在自己可以不擁有生產(chǎn)設(shè)施與制造技術(shù)所有權(quán)的情況，制造出最終產(chǎn)品，并進(jìn)行全球銷售。 傳統(tǒng)的全球化方式有兩種：一是以母國(guó)為生產(chǎn)基地，將產(chǎn)品銷往其他國(guó)家；二是在海外投資建立生產(chǎn)制造基地，在國(guó)外制造產(chǎn)品，銷售到東道國(guó)或其他國(guó)家。特點(diǎn)是：自己擁有制造設(shè)施與技術(shù)，產(chǎn)品完全由自己制造；在資源的利用上，僅限于利用東道國(guó)的原材料、人員或資金等。 （2）經(jīng)濟(jì)規(guī)?；?。全球化的規(guī)模生產(chǎn)已經(jīng)成為各大跨國(guó)公司發(fā)展的主流。在不斷聯(lián)合重組，擴(kuò)張競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的同時(shí)，各大企業(yè)也紛紛加強(qiáng)對(duì)其主干業(yè)務(wù)的投資與研發(fā)，不斷提高系統(tǒng)成套能力和個(gè)性化，多樣化市場(chǎng)適應(yīng)能力。 （3）地位基礎(chǔ)化。發(fā)達(dá)國(guó)家重視裝備制造業(yè)的發(fā)展，不僅在本國(guó)工業(yè)中所占比重、積累、就業(yè)、貢獻(xiàn)均占前列，更在于裝備制造業(yè)為新技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)不可缺少的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，即使是邁進(jìn)“信息化社會(huì)”的工業(yè)化國(guó)家，也無(wú)不高度重視機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。 （4）發(fā)展極為不平衡區(qū)域性加劇。以2003年為例，銷售額名列世界前500位的企業(yè)幾乎來(lái)自北美洲、亞洲、歐洲，所占比例高達(dá)99%，顯示了三大洲在世界機(jī)械工業(yè)發(fā)展中無(wú)與倫比的統(tǒng)治地位。 2．課題研究的目的、意義及工作設(shè)想 合理、正確的設(shè)計(jì)三孔連桿的機(jī)械加工工序及工裝設(shè)計(jì)，同時(shí)，也是很好的對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)期間專業(yè)知識(shí)的總結(jié)，提高對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合利用能力為在實(shí)際的工作崗位上打下堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。 二．畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及任務(wù) 1．設(shè)計(jì)思想 連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一，它在發(fā)動(dòng)機(jī)中,把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿除上下運(yùn)動(dòng)外，還左右擺動(dòng)做復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)。連桿工作時(shí)，主要承受氣體壓力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的交變載荷，因此連桿在工作中承受著急劇變化的動(dòng)載荷。由此看出連桿既是傳遞力的零件，又是運(yùn)動(dòng)件，因此連桿的作用十分的重要，一定要保證它的質(zhì)量才能滿足工作要求。 汽車連桿的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)：汽車連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。連桿體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。 連桿體由大頭、小頭和連桿身組成。為了減少磨損和便于修理，大頭孔和小頭孔內(nèi)部分別安裝軸瓦和套筒。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，可以用來(lái)補(bǔ)償軸瓦的磨損。小頭孔內(nèi)壓有青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時(shí)便于在磨損后進(jìn)行修理與更換。為了減少重量以減少慣性力和使連桿具有足夠的強(qiáng)度和剛度，連桿身的截面通常為工“字”型。連桿大小頭側(cè)面有定位凸臺(tái)作為機(jī)械加工的輔助定位基準(zhǔn)?？紤]到裝夾、安放、搬運(yùn)等要求，連桿大、小頭的厚度相等，即基本尺寸相同。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把氣缸體下部的潤(rùn)滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤(rùn)滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動(dòng)副。 2．設(shè)計(jì)方案 1．材料的選擇 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的材料有含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.42% -0.47%的碳鋼、40Cr、35CrMo、球墨鑄鐵等，考慮到經(jīng)濟(jì)要求以及常見(jiàn)的材料，這里選用連桿的材料為45鋼，并且45鋼經(jīng)過(guò)調(diào)制處理，可以提高它的強(qiáng)度和抗沖擊能力。 2．連桿的毛坯的確定 毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量受到下面因素的影響，首先要確定下面的值。 （1）鍛件公差，根據(jù)連桿的功能作用及技術(shù)要求，確定公差等級(jí)為普通級(jí)； （2）根據(jù)最后加工的要求，估算鍛造出來(lái)后的鍛件質(zhì)量為， （3）鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S，計(jì)算公式為： S值的大小在0.16＜S≤0.32中，因此鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)為級(jí)[5]。 （4）鍛件材質(zhì)系數(shù) 由于該零件選用的材料為45鋼 ，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，因此鍛件的材質(zhì)系數(shù)為M1級(jí)[5]。確定汽車連桿的機(jī)械加工余量,查得單邊余量在厚度方向?yàn)?.0-2.2μm，水平方是1.7-2.2μm，鍛件孔的單邊余量1.7mm，由鍛件的中心距公差得到鍛件中心距公差為±0.8mm。再由鍛件長(zhǎng)寬高度公差、鍛件厚度公差、鍛件內(nèi)外表面加工余量、鍛件內(nèi)孔直徑單邊加工余量[6]得到連桿鍛造毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量表，如表1所示。 表1 連桿鍛造毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量表 鍛件質(zhì)量/kg 2.5 包容體質(zhì)量/kg 9.2 形狀復(fù)雜系數(shù) 材質(zhì)系數(shù) 公差等級(jí) 普通級(jí) 單邊機(jī)械加工余量/mm 公差值及極限偏差/mm 寬度99 2 厚度38 2 孔徑 1.7 3.工序的分析 本工序主要是銑連桿體和連桿蓋切開后的剖分面，剖分面與小頭孔軸心線有尺寸精度要求：公差為1.6mm。 4.定位基準(zhǔn)的選擇 由于銑連桿體結(jié)合面之前，連桿的大小頭兩平面已經(jīng)經(jīng)過(guò)粗銑和粗磨等工序，小頭孔已經(jīng)經(jīng)過(guò)鉆、擴(kuò)、絞的工序加工，及連桿兩側(cè)面已經(jīng)過(guò)銑削加工，這樣，各個(gè)面的精度都比較的高，按照基準(zhǔn)重合原則，選用小頭孔、端面以及一個(gè)側(cè)面定位。選用小頭孔定位限制了兩個(gè)自由度，一個(gè)端面定位限制三個(gè)自由度，一個(gè)側(cè)面限制一個(gè)自由度，這樣就限制了連桿的六個(gè)自由度，符合六點(diǎn)定位原則 5．定位誤差的分析與計(jì)算 基準(zhǔn)不重合誤差，由于本工序中定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)都是小頭孔中心線和端面，因此基準(zhǔn)不重合誤差為0。 定位副制造不準(zhǔn)確誤差：確定定位銷的基本尺寸為孔小頭孔的基本尺寸29.8mm，其配合一般按g6或者f7選取[10]，這里選g6，因?yàn)殇N的尺寸為29.8mm，查得g6的基本偏差[11]為-0.007mm， IT6=0.011mm，所以下偏差為： ei=es－IT6 則圓柱銷的尺寸為mm。對(duì)于中心距的要求，以的中心為定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)重合，無(wú)基準(zhǔn)不重合誤差，但由于定位銷與定位面之間存在間隙造成的基準(zhǔn)位置誤差即為定位誤差，其值為： 式中為銑剖分面的定位誤差，為工件孔的直徑公差，值為0.033mm，為定位銷的直徑公差，值為0.011mm，為孔和銷的最小保證間隙，取為0。得 ：=0.033+0.011+0=0.044mm。因?yàn)?0.053,0.044mm<0.053mm，所以定位方案滿足加工精度要求，此定位方案合理。 6．加緊方案的確定 夾緊裝置要求能夠給保持工件定位時(shí)的正確位置，并且提供的夾緊力要求大小合適，因此根據(jù)連桿的特點(diǎn)選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單[11]，操作方便。 7．切削力的計(jì)算 查閱相關(guān)資料[5]得到銑削力計(jì)算公式： 即夾緊力大于，說(shuō)明夾緊方案合力。 3．課題研究擬采用的方法和手段 以機(jī)械制造工藝的基礎(chǔ)知識(shí)為指導(dǎo)，結(jié)合力學(xué)分析、計(jì)算、校核方法，繪圖以CAD完成。 1.主要零部件強(qiáng)度校核 2.零件工藝卡片設(shè)計(jì)及計(jì)算 設(shè)計(jì)主要尺寸圖紙 （1）工藝卡片一張---------- 0號(hào)圖紙 （2）零件圖一張-------- 0號(hào)圖紙 （3）模具夾具圖一張---------- 0號(hào)圖紙 4．預(yù)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的最終目標(biāo)及達(dá)到的水平 對(duì)整個(gè)零件的加工工藝有了一個(gè)大致的了解，使我較好的掌握了機(jī)械制造工藝的基本理論知識(shí)及夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟，也使我學(xué)會(huì)了分析零件的工藝性、查閱工藝手冊(cè)及切削手冊(cè)、選擇加工余量并確定工序余量、繪制毛坯圖、制定工藝路線并制作工序卡片等；鞏固、擴(kuò)大并很好的強(qiáng)化自己以前所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，一定程度上提高了自己的基本技能通過(guò)這次設(shè)計(jì)我開始獨(dú)立的學(xué)習(xí)和探索，查看相關(guān)的資料和書籍，使自己的設(shè)計(jì)逐步完善起來(lái)，每一次改進(jìn)都使我收益頗豐。 三．畢業(yè)設(shè)計(jì)工作計(jì)劃及進(jìn)度安排 第1周 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，根據(jù)課題要求查閱資料，借參考書； 第2周 寫開題報(bào)告,查閱相關(guān)外文資料； 第3周 選擇并確定外文翻譯內(nèi)容，進(jìn)行外文翻譯； 第4周 完成開題報(bào)告；完成外文翻譯； 第5周 上交開題報(bào)告、外文翻譯，進(jìn)行總體方案及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 第6周 熟悉零件結(jié)構(gòu)，熟悉繪圖軟件的使用； 第7周 分析零件作用及其工藝特點(diǎn)，選擇加工基準(zhǔn)進(jìn)行； 第8周 制定工藝路線，確定機(jī)械加工余量，工序尺寸及切削用量等； 第9周 編制機(jī)械加工工藝規(guī)程； 第10周 組合連桿工藝卡片設(shè)計(jì)，夾具設(shè)計(jì)； 第11周 繪制零件圖、組合連桿工藝卡片總圖； 第12周 繪制零件加工工序圖，繪制夾具圖； 第13周 整體修改整理圖紙； 第14周 撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書； 第15周 修改整理設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書； 第16周 修改、整理、排版、打印、裝訂； 第17周 教師評(píng)閱，準(zhǔn)備答辯。 四．參考文獻(xiàn) [1] 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