连杆合件工艺工装设计说明书

滨州学院

专业课程设计说明书

题目：连杆合件工艺工装设计

姓名：张超超

学号：1214090431

专业方向：机械制造

指导老师：孙胜伟

完成时间：2016.01.05

1 绪论

1.1课程设计的目的

连杆合件是企业产品的关键零件之一，要求生产量比较大。为了保证产品质量，提高加工效率，需要对其加工工艺进行优化设计，并在关键工序使用组合机床或专用机床进行加工。本课题以此为背景，要求学生根据企业生产需要和连杆合件零件的

加工要求，首先完成零件的加工工艺规程设计，在此基础之上，选择其关键工序之一进行专用夹具和加工用组合机床设计，并完成必要的设计计算。

1.2课程设计要求

设计要求学生在对连杆合件的加工要求、零件的结构工艺性进行认真分析的基

础上，首先对零件的加工工艺规程做出优化设计，并对其关键工序之一进行加工用组合机床设计。具体任务及要求如下：

（1）调查研究、查阅文献资料；

（2）连杆合件加工要求、零件的结构工艺性分析；

（3）连杆合件加工工艺规程设计；

（4）连杆合件关键工序的组合机床设计；

（5）必要的设计计算与分析；

（6）文档整理、撰写毕业设计说明书及使用说明书。

设计技术要求包括：

（1）生产纲领：40000 件/年；

（2）夹具采用专用夹具；

（3）组合机床采用液压驱动滑台；

（4）每次加工一个零件。

1.3解决方案和技术路线

本设计是连杆合件加工工艺及关键工序工装设计，并在此基础上选择关键工序之

一加工用组合机床设计，因此需要研究和解决以下几个问题：

（1）连杆合件加工工艺工装设计；

（2）关键工序之一的加工用组合机床设计。进行连杆合件加工工艺及关键工序工装设计时，应首先熟悉连杆合件的零件图，

依据“先加工基准面，后加工其他表面”、“先加工平面，后加工孔”、“先加工主要平面，后加工次要平面”、“先安排粗加工，后精加工” [1]，再结合工件的实际情况来安排工艺路线。工艺装备包含：刀具、量具、夹具、辅具。工艺装备的选用及设计得依据工序及工件的实际情况。

进行关键工序之一的加工用组合机床设计时，应首先了解机床的构成，依据机床设计的原则，工件、夹具的具体情况，本工序的加工要求，查阅相关资料来设计机床，并完成三图一卡的制作。

2 工艺设计

2.1主要技术依据

2.1.1生产纲领，生产类型

生产纲领为 40000 件/年，属大批量生产。

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；

（2）毛坯的制造方法和加工余：广泛采用金属模机器造型，模锻或其他商效方法。毛坯精度高，加工余量小；

（3）机床设备及其布置形式：广泛采用专用机床及自动机床，按流水线排列设

备；

（4）工艺装备：广泛采用专用夹具，专用组合机床，专用刀具，专用量具或自动检验装置，靠调整法达到精度要求；

（5）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；

（6）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；

（7）成本：较低；

（8）生产率：高；

（9）工人劳动条件：较好。

2.1.2 连杆的功用及主要结构参数

连杆是汽车发动机的主要传动件之一。连杆的功用是将活塞承受的力传给曲轴，

从而使得活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。它受到很大的燃气燃烧爆发力和惯

性力的作用，因此必须具有足够的强度和刚度 。 连杆主要参数如表 如表。

表 主要参数表

项目

技术要求

材料 QT450-10 连杆小头孔尺寸

F 20 0+ 0.023

mm

连杆大头孔尺寸

F 101+0.021 mm

厚度

43 -- 0.

0.3620

mm

连杆

大小头孔中心距 85 0+ 0.1

mm

连杆体螺纹

2-M12-6H

连杆体

94 0

- 0.023 mm

两止口宽度 连杆盖螺栓孔

F 12mm

连杆盖

94 0+0.035

mm

两止口宽度

2.1.3 毛坯的选择及制备

（1）根据零件用途确定毛坯类型；

（2）根据批量确定毛坯制造方法；

（3）根据手册确定表面加工余量及余量公差。

根据技术要求，零件材料为 QT450—10，即球墨铸铁，主要特性

较普通铸铁韧性和抗拉强度大大提高，又具有铸铁的流动性好，收缩性好。用途不仅

能代替铸钢,甚至能代 替锻钢做成曲轴,齿轮等重 要零件.抗蚀性能也优于普 通铸钢,做阀门、减压阀

根据毛坯的材料，生产类型，生产纲领及零件的复杂程度，连杆毛坯采用金属型

铸造成型。

零件并不复杂，因此毛坯可以与零件的形状尽量接近，而且采用连杆体连杆盖整 体铸造，之后经加工分离再分别加工。连杆盖、连杆体上的螺栓螺纹孔可不铸造出来

而直接加工。大头孔直（根据《机械加工工艺手册》 (第 2 版) 第一卷表 3.2—23）

连杆端面加工总余量：（1.5+1）× 2 = 5；连杆毛坯厚度：48mm。

（根据《机械加工工艺手册》 (第 2 版) 第二卷）连杆长度：

155mm；连杆大头孔圆形部分：Φ70.6mm。

2.2工艺分析

工艺分析的目的：一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分

析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程[7]。

（1）零件材料：QT450—10。球墨铸铁切削性能较差，宜采用高速钢（较低切削参数下）、硬质合金钢刀具（较高切削参数下）以降低成本。刀具几何参数可根据不同刀具类型依据相关手册查取；

（2）零件的表面组成：两端面，大小两个通孔，螺纹、螺栓孔，键槽，倒角，连杆体、连杆盖结合面；

（3）主要表面分析：Φ20mm 的小头孔表面、Φ70.6mm 的大头孔表面为零件最重要的工作面；

（4）主要技术要求：小头孔精度要求为 IT7、粗糙度要求 Ra1.6μm，大头孔精度要求为IT6、粗糙度要求Ra1.6μm，大小头孔中心距为70.6+00.1mm。大小头孔之一为

零件上的重要基准，两侧端面也为重要基准；

（5）零件总体特点：连杆合件由连杆体和连杆盖两部分组成。

2.3加工方案

加工零件时应注意以下几个内容：

（1）加工表面的尺寸精度和形状精度；

（2）主要加工表面之间的相对位置精度；

（3）加工表面的粗糙度及其他方面的表面质量要求；

（4）热处理及其他技术要求。

在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度：

（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）连杆是铸件，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。

2.3.1定位基准的选择

定位基准的选择是拟定零件的机械加工路线，确定加工方案中首先要做的重要工作。基面选择得正确与否、合理与否，将直接影响工件的加工质量和生产率[8]。

在选择定位基准时，需要考虑以下三个问题：

（1）以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准，才能保证加工精度，使整个机械加工工艺过程顺利地进行；

（2）为加工上述精基面或统一基准，应采用哪一个表面作为粗基面；

（3）是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面。

粗基面的选择：根据粗基面的选择原则及零件的特点来选择。精基面的选择：选择精基面时，首先应考虑基准重合的问题，即在可能的情况下，

应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准[8]。

在连杆机械加工工艺过程中，加工小头孔时，工序选用连杆的一侧端面作为主要基准。加工连杆盖时，选用连杆盖的一个指定的端面、连杆盖上的大头孔及连杆盖侧面作为基准。加工连杆体时，选用连杆体的一个指定端面、连杆体小头孔及连杆体侧面作为基准。加工大头孔时，选用连杆体的一个指定端面、连杆体小头孔及连杆侧面作为基准。这是由于：端面的面积大，定位比较稳定；用连杆盖上的孔定位可直接控制大小孔的中心距；连杆侧面限制转动。这样就使各工序的定位基准统一起来，减少定位误差。

（1）根据零件图，连杆零件的两端面都在一个平面上，这对作为定位基准面来说是有利的；

（2）连杆体上的小头孔作为基面，因此小头孔的加工应安排得比较早。这样宜于保证大小头孔的中心距要求；

（3）在铣连杆合件端面的工序中，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，因此此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响。在本道工序中以毛坯大头端定位，在小头处夹紧，同时铣削两侧端面。但是由于毛坯表面不平整，连杆的刚性差，夹紧时工件可能变形，粗铣

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及加工。以连

杆的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，同时可以铣工件的两侧端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度较好的平面。毛坯在加工后的外形偏差也比较小。本连杆的结合面带有止口。连杆结合面结构种类较多，有平切口和斜切口，还有键槽形、锯齿形和带止口的。从使用性能上看，重复定位精度高，在拧紧螺钉时，可自动滑移消除止口间隙；从工艺性上看，定位可靠，连杆成品经拆装后大头孔径圆度变化小。螺栓孔和结合面分别先后加工，为达到互换性装

配要求，加工精度应相应提高。

2.3.2工艺路线方案的确定

制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。

（1）选择加工方法应以零件加工表面的技术条件（主要是加工面的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度）为依据，并综合考虑各个方面工艺因素的影响，一般是根据主要表面的技术条件先确定终加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然

后再确定其他次要表面的加工方法；

（2）在各表面加工方法选定以后，就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中

的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序；

（3）设计安排加工路线图表。特别当生产批量不同时零件

的工艺路线也会有较大的差别。方案1：

工序 I：制备毛坯

工序 II：同时铣连杆大小头孔两侧端面工

序 III：钻、扩、铰连杆小头孔工序 IV：

分离连杆体和连杆盖

工序 V：铣连杆体结合面

工序 VI：铣连杆盖结合面

工序 VII：加工连杆体的螺纹

工序 VIII：加工连杆盖的螺栓孔

工序 IX：人工装配连杆体和连杆

盖工序 X：粗镗、半精镗大头孔

工序 XI：精镗大头孔及大头孔内键

槽工序 XII：镗削小头孔内槽

工序 XIII：铣小头孔 R67mm 的

槽工序 XIV：倒角，检验