畢業(yè)設(shè)計--連桿的加工工藝分析

1、<p>　　發(fā)動機(jī)連桿加工工藝分析與設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　因為連桿是活塞式發(fā)動機(jī)和壓縮機(jī)的主要零件之一，其大頭孔與曲軸連接，小頭孔通過活塞銷與活塞連接，其作用是將活塞的氣體壓力傳送給曲軸，又收曲軸驅(qū)動而帶動活塞壓縮汽缸中的氣體。連桿承受的是沖擊動載荷，因此要求連桿質(zhì)量小，強(qiáng)度高。所以在安排工藝過程時，按照“先基

2、準(zhǔn)后一般”的加工原則。連桿的主要加工表面為大小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體和蓋的結(jié)合面及螺栓孔定位面。</p><p>　　由于連桿既是傳力零件，又是運動件，不能單靠加大連桿尺寸來提高其承載能力，須綜合材料選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計。在對其設(shè)計中我們先對連桿工藝過程分析，聯(lián)系實際通過對其具體設(shè)計的了解進(jìn)行連桿機(jī)械加工工藝過程分析及其一些機(jī)械加工余量、工序尺寸的確定。</p><p>　　關(guān)鍵

3、詞：發(fā)動機(jī)，連桿，定位基面，工藝設(shè)計</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 發(fā)動機(jī)的概述1</p><p>　　1.1發(fā)動機(jī)的定義1</p><p>　　1.2發(fā)動機(jī)的發(fā)展歷史1</p><p>　　1.3發(fā)動機(jī)的分類2</p><p&

4、gt;　　1.4發(fā)動機(jī)的總體結(jié)構(gòu)2</p><p>　　第二章 連桿的分析3</p><p>　　2.1連桿的作用3</p><p>　　2.2連桿的結(jié)構(gòu)特點3</p><p>　　2.3連桿的工藝分析4</p><p>　　第三章 連桿工藝規(guī)程設(shè)計7</p><p>　　3.1確定

5、連桿的材料和毛坯7</p><p>　　3.2連桿的機(jī)械加工工藝過程7</p><p>　　3.4連桿的機(jī)械加工工藝過程的夾緊方法8</p><p>　　第四章 連桿機(jī)械加工工藝過程分析9</p><p>　　4.1.工藝過程的安排9</p><p>　　4.2連桿主要加工表面的工序安排9</p>

6、;<p>　　4.3連桿機(jī)械加工工藝路線10</p><p>　　第五章 機(jī)械加工余量、工序尺寸的確定12</p><p>　　5.1大頭孔兩端面的加工余量及工序尺寸12</p><p>　　5.2小頭孔端面加工余量及工序尺寸12</p><p>　　5.3小頭孔的加工余量及工序尺寸12</p><

7、p>　　5.4大頭孔的加工余量及工序尺寸13</p><p>　　5.5螺栓孔加工余量及工序尺寸13</p><p>　　5.6小頭油孔加工余量及工序尺寸13</p><p>　　5.7連桿蓋定位銷孔加工余量及工序尺寸14</p><p>　　5.8小頭油孔加工余量及工序尺寸14</p><p>　　5

8、.9確定切削用量及工時14</p><p>　　5.10工藝卡片的制訂15</p><p><b>　　謝 辭29</b></p><p><b>　　參考資料30</b></p><p><b>　　附錄31</b></p><p>　　第一

9、章 發(fā)動機(jī)的概述</p><p><b>　　1.1發(fā)動機(jī)的定義</b></p><p>　　發(fā)動機(jī)，又稱為引擎，是一種能夠把一種形式的能轉(zhuǎn)化為另一種更有用的能的機(jī)器，通常是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)器能的稱謂電動機(jī)）有時它既適用于動力發(fā)生裝置，也可指包括動力裝置的整個機(jī)器，比如汽油發(fā)動機(jī)，航空發(fā)動機(jī)。</p><p>　　1.2發(fā)

10、動機(jī)的發(fā)展歷史</p><p>　　發(fā)動機(jī)最早誕生在英國，所以，發(fā)動機(jī)的概念也源于英語，它的本義是指那種“產(chǎn)生動力的機(jī)械裝置”。隨著科技的進(jìn)步，人們不斷地研制出不同用途多種類型的發(fā)動機(jī)，但是，不管哪種發(fā)動機(jī)，它的基本前提都是要以某種燃料燃燒來產(chǎn)生動力。</p><p>　　所謂外燃機(jī)，就是說它的燃料在發(fā)動機(jī)的外部燃燒，發(fā)動機(jī)將這種燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化成動能，瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)就是一種典型的外燃

11、機(jī)，當(dāng)大量的煤燃燒產(chǎn)生熱能把水加熱成大量的水蒸汽時，高壓便產(chǎn)生了，然后這種高壓又推動機(jī)械做功，從而完成了熱能向動能的轉(zhuǎn)變。</p><p>　　此外還有燃?xì)廨啓C(jī)，這種發(fā)動機(jī)的工作特點是燃燒產(chǎn)生高壓燃?xì)?，利用燃?xì)獾母邏和苿尤細(xì)廨啓C(jī)的葉片旋轉(zhuǎn)，從而輸出動力。燃?xì)廨啓C(jī)使用范圍很廣，但由于很難精細(xì)地調(diào)節(jié)輸出的功率，所以汽車和摩托車很少使用燃?xì)廨啓C(jī)，只有部分賽車裝用過燃?xì)廨啓C(jī)。</p><p>　　

12、人類的智慧是無窮無盡的，各種新型的發(fā)動機(jī)不斷地被研制出來，但是，出于安全操控的需要，到目前為止，我們可愛的摩托車還只有一種選擇——往復(fù)式發(fā)動機(jī)。</p><p><b>　　1.3發(fā)動機(jī)的分類</b></p><p>　?。?）按使用燃料分：汽油機(jī)、柴 油機(jī)等。</p><p>　?。?）按工作循環(huán)分：四沖程發(fā)動機(jī)、二沖程發(fā)動機(jī)。</p&

13、gt;<p>　?。?）按氣門位置分：頂置氣門式發(fā)動機(jī)、側(cè)置氣門式發(fā)動機(jī)。</p><p>　　（4）按氣缸排列分：直列式發(fā)動機(jī)、v型發(fā)動機(jī)。</p><p>　?。?）按氣缸數(shù)分：單缸發(fā)動機(jī)、多缸發(fā)動機(jī)。</p><p>　　1.4發(fā)動機(jī)的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　發(fā)動機(jī)的兩大機(jī)構(gòu)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)。</p&g

14、t;<p>　　發(fā)動機(jī)的五大系統(tǒng)：冷卻系、潤滑系、燃料供給系、點火系、起動系</p><p><b>　　第二章 連桿的分析</b></p><p><b>　　2.1連桿的作用</b></p><p>　　將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動,并把作用在活塞組上的燃?xì)鈮毫鹘o曲軸。所以，連桿除上下運動外,還

15、左右擺動作復(fù)雜的平面運動。連桿工作時，主要承受氣體壓力和往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的交變載荷，要求它應(yīng)有足夠的疲勞強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)剛度。同時，由于連桿既是傳力零件，又是運動件，不能單靠加大連桿尺寸來提高其承載能力，須綜合材料選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p>　　2.2連桿的結(jié)構(gòu)特點</p><p>　　圖2-1 連桿的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　連桿由連桿及連桿蓋兩部分組成。連桿

16、體與連桿蓋上的大頭孔用螺母和螺栓與曲軸裝配在一起。如圖2-1 175Ⅱ型柴油機(jī)連桿的大頭孔內(nèi)裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦以剛質(zhì)為母體，其內(nèi)表面澆有一層耐磨合金。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，可以用來補(bǔ)償軸瓦的磨損。連桿小頭有活塞銷于活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，一減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時便于在磨損后進(jìn)行修理和更換。</p><p>　　連桿是柴油機(jī)的主要零件之一。它把作用于活塞頂面的膨脹氣體的壓力傳給曲軸

17、，又受曲軸的驅(qū)動而帶動活塞壓縮汽缸中的氣體，工作中承受著急劇變化的動載荷。</p><p>　　2.3連桿的工藝分析</p><p>　　各類連桿主要技術(shù)條件基于類似，僅在數(shù)值上有差別。下面具體介紹175Ⅱ型柴油機(jī)連桿的主要技術(shù)條件。</p><p><b>　　大小頭孔的精度</b></p><p>　　為了使大頭孔與

18、軸瓦及曲軸、小頭與活塞銷能密切配合，減少沖擊的不良影響和便于傳熱，大頭孔于小頭的襯套孔尺寸公差均為IT6。大頭孔表面粗糙度Ra＜0.8μm, 襯套孔表面粗糙度Ra＜0.4μm。大頭孔的圓度公差為0.005mm，圓柱度公差為0.01mm，小頭壓襯套的底孔的圓度公差為0.007mm，圓柱度公差為0.015mm。小頭襯套孔的圓度公差為0.004mm，圓柱度公差為0.008mm。</p><p>　　（2）大小頭孔軸心線

19、在兩個互相垂直方向的平行度</p><p>　　兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會使活塞在氣缸中傾斜，從而造成氣缸壁磨損不均勻，同時使曲軸的連桿軸頸產(chǎn)生邊緣磨損，所以兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度要求較高；而兩孔軸心線在垂直于連桿軸線方向的平行度誤差對不均勻磨損影響較小，因而其公差值較大。此處規(guī)定為：兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度在100mm長度公差為0.03mm；在垂直于連桿軸線方向的平行度在100mm

20、長度上公差為0.06mm。</p><p>　?。?）大小頭孔的中心距</p><p>　　大小頭孔的中心距影響到氣缸的壓縮比，即影響到柴油機(jī)的效率，所以規(guī)定了比較高的要求：180±0.05mm。 </p><p>　?。?）大頭孔兩端面對大頭孔軸心線的垂直度</p><p>　　大頭孔兩端面對大頭孔軸心線的垂直度影響到軸瓦的安裝和

21、磨損；同時，這個垂直度在加工過程中將影響到加工小頭孔兩端面時的定位精度，所以對它也提出了一定的要求：大頭孔兩端面對大頭孔軸心線的垂直度在100mm長度上公差為0.1mm。</p><p>　?。?）有關(guān)螺栓孔的技術(shù)要求</p><p>　　連桿在工作過程中承受著急劇變化的動載荷，這一動載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個螺栓及螺母上。因此除了對螺栓及螺母要提出高的技術(shù)要求外，對于安裝這兩個動力

22、螺栓孔及端面也提出了一定的要求：螺栓孔按公差等級IT8和表面粗糙度Ra＜3.2μm；兩螺栓孔在互相垂直的兩個方向的平行度在100mm長度上公差為0.15mm；螺栓孔兩端面對螺栓孔軸心線的圓跳動在100mm長度上公差為0.2mm。</p><p>　　（6）有關(guān)結(jié)合面的技術(shù)要求</p><p>　　在連桿受動載荷時，結(jié)合面的歪斜使連桿蓋及連桿體沿著結(jié)合面產(chǎn)生相對錯位，使曲軸的連桿勁和軸瓦結(jié)合

23、不良，從而產(chǎn)生不均勻磨損。結(jié)合面的平面度將影響到連桿體、連桿蓋和墊片貼合的緊密程度，因而也影響到螺栓的受力情況和曲軸、軸瓦的磨損。此處規(guī)定：結(jié)合面對大頭孔端面的垂直度在100mm長度上公差為0.2mm，結(jié)合面的平面度公差為0.01mm。</p><p>　　連桿的結(jié)構(gòu)形式，直接影響機(jī)械加工工藝的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。影響連桿結(jié)構(gòu)工藝性的因素，主要有以下幾方面。 </p><p>　　連桿蓋和連桿

24、體的連接方式</p><p>　　連桿蓋和連桿體的定位方式，主要有連桿螺栓、套筒、齒形和凸肩四種方式。用連桿螺栓和螺栓孔的尺寸公差都較小，螺栓孔尺寸公差一般為H7，表面粗糙度Ra為1.6μm；用齒形或凸肩定位，定位精度高，接合穩(wěn)定性好，制造工藝也較簡單，連桿螺栓孔為自由尺寸，接合面上的齒形或凸肩可采用拉削方法加工，適用于大批大量生產(chǎn)；成批生產(chǎn)時，可用銑削方法加工。</p><p><

25、b>　　連桿大、小頭厚度</b></p><p>　　考慮到加工時的定位、加工中的輸送等要求，連桿大、小一般采用相等厚度。對于不等厚度的連桿，為了加工定位和夾緊的方便，也常在工藝過程中先按等厚度加工，最后再將連桿小大頭加工至所需尺寸。</p><p>　　連桿桿身油孔的大小和深度</p><p>　　活塞削與連桿小頭襯套孔之間需進(jìn)行潤滑，很多發(fā)動機(jī)

26、連桿采用壓力潤滑。為此，在連桿桿身鉆有油孔，潤滑油從連桿大頭沿油孔向小頭襯套，油孔一般為Φ4mm~Φ8mm的深孔。由于深孔加工困難，有些連桿以階梯孔代替小直徑通孔，從而改善了工藝性。也可以改變潤滑方式，以避免深孔加工。</p><p>　　第三章 連桿工藝規(guī)程設(shè)計</p><p>　　3.1確定連桿的材料和毛坯</p><p>　　汽車發(fā)動機(jī)連桿的材料一般采用45鋼

27、（精選含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.42%~0.47%）或40Cr、35CrMo，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，以提高其強(qiáng)度及抗沖擊能力。我國有些工廠也有用球墨鑄鐵制造連桿的。</p><p>　　鋼制連桿一般采用鍛造。在單件小批生產(chǎn)時，采用自由鍛造或簡單的胎模進(jìn)行鍛造；由于我們這次要進(jìn)行的是在大批大量生產(chǎn)，所以我們采用模鍛。模鍛一般分兩個工序進(jìn)行，即初鍛和終鍛，通常在切邊后進(jìn)行熱較正。中、小型的連桿，其大、小頭的端面常進(jìn)行精壓，以提高毛

28、坯精度。</p><p>　　模鍛生產(chǎn)率高，但需要較大的鍛造設(shè)備。在本課題中連桿設(shè)計我們采用45鋼，鋼制連桿采用鍛造來完成。</p><p>　　3.2連桿的機(jī)械加工工藝過程</p><p>　　連桿的尺寸精度、加工表面形狀精度以及位置精度的要求都很高，但剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給連桿的機(jī)械加工帶來了很多困難，必須予以充分的重視。</p><

29、;p>　　孔作為主要基面，并用大頭處指定一側(cè)的外圓面作為另一基面。端面的面積大，定位比較穩(wěn)定；用小頭孔定位可直接控制大小頭孔的中心距，并可達(dá)到基準(zhǔn)統(tǒng)一，減少定位誤差。在安裝工件時，注意將成套編號標(biāo)記的一面不與夾具的定位元件接觸。在精鏜小頭孔時也用小頭孔及襯套孔作為基面，這時將定位銷做成活動的。當(dāng)連桿用小頭孔及襯套孔定位并夾緊后，從小頭孔中抽出假銷，進(jìn)行加工。</p><p>　　3. 4連桿的機(jī)械加工工藝

30、過程的夾緊方法</p><p>　　既然連桿是一個剛性比較差的工件，就應(yīng)該十分注意夾緊力的大小、作用的方向及著力點的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形而影響加工精度。例如：在粗銑而端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾緊力作用的方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，即使有一些變形，亦產(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會影響端面的平行度。夾緊力通過工作直接作用在定位元件上，可避免工作產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。

31、</p><p>　　又例如：在加工大小頭孔工序中，主要夾緊力垂直作用于大頭端面上，并由定位元件承受，以保證所加工孔的圓度。在精鏜大小頭孔時，只以大頭端面定位，并且只大頭這一端。小頭一端以假銷定位后，用輔助支承在一側(cè)面托信，用螺釘在另一側(cè)面夾緊。小對一端不在端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形。</p><p>　　第四章 連桿機(jī)械加工工藝過程分析</p><p>　

32、　4.1.工藝過程的安排</p><p>　　在連桿加工中有兩個主要因素影響加工精度：</p><p>　　連桿本身的剛度比較低，在外力（切削力，夾緊力）的作用下容易變形；</p><p>　　連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削時會產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力，并引起內(nèi)應(yīng)力的重新分布；</p><p>　　因此在安排工藝過程時，就需要把各主要表面的粗

33、精加工工序分工。這樣，粗加工生產(chǎn)的變形就可以在半精加工中得到修正；半精加工中生產(chǎn)的變形可以在精加工中得到修正，最后達(dá)到零件的技術(shù)要求。</p><p>　　各主要表面的工序安排如下：</p><p>　　兩端面：粗銑、粗磨、半精磨、精磨；</p><p>　　小頭孔：鉆孔、擴(kuò)孔、拉孔、精鏜，壓入襯套后再精鏜；</p><p>　　大頭孔：粗鏜

34、、半精鏜、精鏜；</p><p>　　螺栓孔：鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔。</p><p>　　一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過程的中間或后面。</p><p>　　4.2連桿主要加工表面的工序安排</p><p>　　連桿的主要加工表面為大、小頭孔、端面、連桿蓋與連桿體的接合面和連桿螺栓孔；次要加工表面為油孔、鎖口槽等。此外，還有檢驗、

35、清洗、去毛刺等工序。</p><p>　　大頭孔的加工順序一般為：大頭孔的加工順序一般為：粗鏜—半精鏜—金剛鏜—珩磨。為了保證主要表面的加工精度和表面粗糙的要求，連桿在機(jī)械機(jī)械加工時，粗加工、精加工和光整加工工序分階段進(jìn)行。</p><p>　　由于連桿剛度較差，在確定夾緊力的作用點時，應(yīng)使連桿在夾緊力與切削力的作用下產(chǎn)生的變形最小。有時，為了減小變形和消除內(nèi)應(yīng)力對加工精度的影響，增加了一

36、些輔助工序，如在金剛鏜大頭孔之前，將連接連桿蓋與連桿體的螺栓松</p><p>　　175Ⅱ連桿零件工藝過程卡片如下表5-9。</p><p>　　表5-9 ：175Ⅱ型柴油機(jī)連桿機(jī)械加工工藝過程卡</p><p><b>　　工序簡圖見附錄</b></p><p><b>　　謝 辭</b><

37、;/p><p>　　本課題在選題及研究過程中得到吳明明老師的悉心指導(dǎo)吳老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。吳老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時三載，卻給以終生受益無窮之道。對吳老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。</p><p>　　感謝所有任課老師三年來對我的培養(yǎng)。這個文化底蘊深厚、安詳寧靜而又激情飛

38、揚的地方，塑造了我積極樂觀的人生態(tài)度，刻畫了我永遠(yuǎn)留戀的青春記憶，讓我在這個即將離別的時候，如此不舍。在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬。</p><p>　　感謝我的父母，我所邁出的每一步，都凝聚著你們的心血和汗水，你們始終如一的支持和關(guān)愛，是我一直勇敢向前的動力。 </p><p>　　感謝我的同學(xué)朋友們，我將永遠(yuǎn)記得你們伴我走過的每一個有歡笑有淚水的日子，是你們的關(guān)心和幫助，讓我在舉

39、目無親的長沙感覺塌實溫暖。 </p><p>　　能寫下來的感激那么有限，只希望老師、家人、朋友都能體會到我感恩的心，我是如此平凡，卻又如此幸運，謝謝你們?。?！ </p><p><b>　　錢 威 </b></p><p>　　2009年5月28日 </p><p><b>　　參考資料</b>

40、</p><p>　　[1]陳明主編，機(jī)械制造工藝學(xué)[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2005.07</p><p>　　[2] www.cnki.net</p><p>　　[3]陳宏鈞主編，實用機(jī)械加工工藝手冊（第2版）[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2004.08</p><p>　　[4]王茂元主編，機(jī)械制造技術(shù). [M].機(jī)械工業(yè)出版社，20

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