序言本課程設汁題LI是制定S195型柴油機發動機連桿零件的機械加工工藝規程，LI的是希望能在降低生產成本的同時乂可以制造岀品質優良的產品，在最少的工序或加工時間中制造出滿足形狀、尺寸,精度、表面粗糙度等要求的產品。設計應在保證加工精度的同時，乂利用工件裝卸的合理夾具結構，并有一定使用價值。由于理論知識與實踐經驗有限，我將采用普遍性強的加工方法,但該零件的機械加工工藝規程可以適當采用較為先進的制造工藝方法和專用機床設備，刀具和量具。本課題的主要內容是分析零件的技術條件畫出零件圖及毛坯圖。擬定合理的工藝路線，粗鎮大頭孔夾具草圖等。本設計采用了連桿體和連桿蓋分離制造,并制定相對合理的工藝路線。在夾具設計部分，以大小孔端面、大小孔工藝凸臺及小頭孔為定位基準，符合定位原理并達到定位U的，夾具機構則采用螺旋夾緊機構,亦即達到夾緊效果。機械加工工藝規程設計是機械制造及其自動化專業學生在完成了機械制圖、機械原理、機械設計、機械制造工藝學及公差與測量技術、金屬工藝學、金屬切削原理、切削刀具、機床等專業課程，并進行了專業課程設計后進行的一次實踐設計過程,其主要U的有三。一是綜合運用所學專業基礎課及專業課程的理論和實際知識，使這些知識進一步鞏固、深化發展，并使理論知識與生產實踐互相結合起來;二是初步樹立正確的設計思想，掌握一般機械設計的基本方法，訓練設計構思和創新意識;三是通過計算、繪圖、查閱手冊和設訃資料，熟悉有關國家標準，認識標準和規范。1機械設汁與制造的發展、應用及特點機械制造技術是研究產品設計、生產、加丄制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科，是以提高質量、效益、競爭力為LI標,包含物質流、信息流和能量流的完整的系統工程。隨著社會的發展，人們對產品的要求也發生了很大變化，要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務要好、要滿足人們越來越高的要求，就必須采用先進的機械制造技術。1、機械設計與制造的發展及現狀機械制造經歷了石器時代、青銅器和鐵器時代,20世紀中期邁進了大批量生產時代。1988年美國建立先進制造汁劃(ATP)、制造技術中心計劃(MTC),標志著先進制造技術的提出。近年來，我國的制造業不斷采用先進制造技術，但與工業發達國家相比，仍然存在一個階段性的整體上的差距。管理方面。工業發達國家廣泛采用汁算機管理，重視組織和管理體制、生產模式的更新發展，推出了準時生產(JIT)、敬捷制造(AM)、精益生產(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理,多數小型企業仍處于經驗管理階段。設計方面。工業發達國家不斷更新設汁數據和準則，采用新的設計方法,廣泛采用計算機輔助設計技術(CAD/CAM),大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD/CAM技術的比例較低。轉制造工藝方面。工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高，尚在開發、掌握之中。自動化技術方面。工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(FMS)、計算機集成制造系統(CIMS),實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段，柔性制造單元和系統僅在少數企業使用。2、先進機械制造技術的特點先進制造技術是制造技術的最新發展階段，是山傳統的制造技術發展起來的，既保持了過去制造技術中的有效要素，乂要不斷吸收各種高新技術成果，并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。先進制造技術與現代高新技術相結合而產生了一個完整的技術群，它是具有明確范疇的新的技術領域,是面向21世紀的技術。先進制造技術并不限于制造過程本身,它涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設訃、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容，并將它們結合成一個有機的整體。先進制造技術的應用特別注意產生最好的實際效果，其U標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。U的是要提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設訃、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合，使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。在20世紀70年代以前，產品的技術相對比較簡單，一個新產品上市,很快就會有相同功能的產品跟著上市。因此，市場競爭的核心是如何提高生產率。到了20世紀80年代以后，制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來,使三者達到了統一。20世紀80年代以來，市場的全球化有了進一步的發展，發達國家通過金融、經濟、科技手段爭奪市場，傾銷產品，輸出資本。隨著全球市場的形成，使得市場競爭變得越來越激烈，先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而岀現的。因此,一個國家的先進制造技術，它的主體應該具有世界先進水平，應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。3、機械設汁與制造的發展趨勢全球化。一方面由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈，例如在機械制造業中，國內外已有不少企業，甚至是知名度很高的企業，在這種無情的競爭中紛紛落敗，有的倒閉,有的被兼并。不少暫時還在國內市場上占有份額的企業，不得不擴展新的市場；另一方面,網絡通訊技術的快速發展推動了企業向著既競爭乂合作的方向發展，這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用，已成為全球化制造業發展的動力，全球化制造的笫一個技術基礎是網絡化，網絡通訊技術使制造的全球化得以實現。網絡化。網絡通訊技術的迅速發展和普及，給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外，網絡通訊技術的快速發展，加速技術信息的交流、加強產品開發的合作和經營管理的學習，推動了企業向著既競爭乂合作的方向發展。虛擬化。制造過程中的虛擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗。檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為口標，進行生產過程訃劃、組織管理、車間調度、供應鏈及物流設訃的建模和仿真。虛擬化的核心是訃算機仿真，通過仿真軟件來模擬真實系統，以保證產品設計和產品工藝的合理性,保證產品制造的成功和生產周期，發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。自動化。自動化是一個動態概念，目前它的研究主要表現在制造系統中的集成技術和系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢是制造全球化、制造敬捷化、制造網絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。綠色化。綠色制造則通過綠色生產過程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產出綠色產品，產品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環境的負面影響，同時使原材料和能源的利用效率達到最高。制造技術不僅是衡量一個國家科技發展水平的重要標志，也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經濟發展的關鍵時期，制造技術是我們的薄弱環節。只有跟上發展先進制造技術的世界潮流，將其放在戰略優先地位,并以足夠的力度予以實施，才能盡快縮小與發達國家的差距，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地?？傊?，在我國研究和發展先進制造技術勢在必行。零件分析1、 零件的功用連桿是柴油機的主要零件之一，其功用是將作用于活塞頂面的膨脹氣體傳給曲軸，從而使得活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動，乂受曲軸的驅動而帶動活塞壓縮汽缸中的氣體。連桿承受活塞銷傳來的氣體作用力及本身擺動和活塞組往復運動時間的慣性力。這些力的大小和方向都是周期性變化的。因此,連桿收到的是壓縮、拉伸和彎曲等交變載荷。這就要求連桿在質量盡可能小的條件下，有足夠的剛度和承受溫度的能力。若連桿的剛度不夠，則可能產生的后果是:其大頭孔失圓，導致連桿大頭軸瓦因幽默破壞而燒損，連桿桿身彎曲，造成活塞與汽缸偏差等。2、 零件的技術分析在發動機處于工作狀態時，它把作用于活塞頂部膨脹氣體的壓力傳給曲軸，推動曲軸旋轉;在進氣、排氣和壓縮行程中，乂受曲軸的驅動，帶動活塞圧縮汽缸中的氣體，整個過程連桿受到很大的壓應力和縱向彎曲應力。而連桿往復運動產生的慣性力，乂使連桿承受拉應力。因此,連桿在工作中承受著急劇變化的動載荷。為了減少慣性力的影響，在保證連桿具有足夠的強度和剛度的前提下,要盡可能減輕其重量，所以連桿采用了從大到小逐漸變小的“工”字型截面形狀。3、零件的工藝分析各類連桿主要技術條件基本相似,僅在數值上有差別。下面具體介紹S195柴油機的主要技術條件。大、小頭孔精度為了使大頭孔與軸瓦及曲軸，小頭孔與活塞銷能密切配合，減小沖擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔與小頭孔的襯套孔均為IT6公差等級，大頭孔表面粗糙度0.&大頭孔的圓度公差為0.005mm,直線平行度為0.Olmnu小頭孔表面粗槌度6.3o小頭孔的圓度公差為0.007mm。大小頭孔軸線在兩個互相垂直方向的平行度兩小軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會使活塞汽缸傾斜，從而造成汽缸壁磨損，所以兩孔軸心線的在連桿軸方向的平行公差較小,而兩孔軸心線在垂直于連桿軸承方向的平行度在100mm長度上公差為0.03mm;在垂直于連桿軸線方向的平行度在100mm長度上為0.06mm。大小頭孔的中心距小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到柴油機的效率,所以規定了比較高的要求：210±0.03mm大頭兩端面對大頭孔軸心線的垂直度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時的定位精度,所以對它已提出了一定的要求:大頭孔兩端而對大頭孔軸心線的垂直度在100mm長度上公差為0.lmmo有關螺栓孔的技術要求對S195型柴油機連桿，規定螺栓孔按8級公差等級和2.5表而粗糙度加工，兩螺栓孔在互相垂直的兩個方向的平行度在100mm長度為0.15mm。工藝過程設計1、 選擇毛坯連桿材料一般采用45鋼或40Cr鋼，近年來也有采用球墨鑄鐵，本次設計采用45鋼。2、 機械加工工藝規程的制定鋼制連桿都用模鍛制造毛坯，連桿毛坯的鍛造工藝有兩種方案:將連桿體和蓋分開鍛造或整體鍛造。因為連桿蓋中間有凹坑，這樣就不能采用整體鍛造工藝。因為整體鍛造是總以桿身對稱面為分模面，此時連桿蓋兩端的筋就無法鍛出，所以必須分開鍛造。從鍛造后材料的組織來看，分開鍛造的連桿蓋金屬纖維是連續的，因此具有較高的強度，而整體鍛造的連桿，經切開后，連桿蓋的金屬纖維是斷裂的，因而削弱了強度。當然整體鍛造要增加切開連桿的工序。但是，整體鍛造可以提高材料利用率，減少結合面的加工余量。機械加工的裝夾比較方便，而且只需要一套模鍛,一次便可鍛成，毛坯也只有一只，便于組織和管理生產。所以一般只要不受連桿蓋形狀和鍛造設備的限制，盡可能釆用連桿的整體鍛造工藝。3、制定工藝規程要解決的兒個主要問題基準面的選擇連桿機械加工工藝過程的大部分工序都采用統一的定位基準，即一個指定的端面,小頭孔及工藝凸臺。這樣有利于保證連桿的加工精度。特別是作為技術要求的關鍵項H：連桿大;小頭孔的尺寸精度。兒何形狀精度和相互位置精度，而且端面的面積大，定位比較穩定。山于連桿的外行不規則，為了定位需要,在連桿大頭處作出工藝凸臺(俗稱工藝搭子面)作為輔助基面。連桿大，小頭端面對稱分布在桿身的兩側，由于大，小頭孔厚度不等，所以大頭端與同側小頭端面不在一個平面上，這樣的端面作為定位基準顯然是不利的。為了避免用階梯面定位產生的定位誤差，一定工藝規程時，先把大、小頭作成一樣的厚度，這樣不僅避免了上述缺點，而且加大了定位面積，增加了定位穩定性。在加工的最后階段才銃出這個階梯面。用端面定位安裝工件時,注意將廠標號及件號標記的一面不與夾的定位元件接觸。在精鎮小頭孔及小頭活塞銷軸軸承孔時，也用小頭孔(軸承孔)作為定位基準，這是精加丄中自身定位的典型例子。將定位銷做成活動的，當連桿定位夾緊后，定位銷從小頭孔中抽出。精鋰大、小頭孔時，用大頭端面起主要定位作用，有利于保證大頭孔與端面的垂直度要求，而精鎮小頭軸承孔時,大頭孔用可心軸起主要定位作用，有于保證大、小頭孔軸線的平行度。粗基準的選擇①選擇兩端為粗基準其理山如下：A該加工表面為連桿的重要表面,為保證其余量均勻。B毛坯該兩端面較光潔。工序9工序9粗，精鋰導桿孔及孔口倒角工序10中間檢查工序6工序6半精鋰小頭孔工序7粗，精銃結合面②工藝凸臺山于其加工余量較小，且與加工面的位置精度要求高，故也可以做粗基準。精基準的選擇：因盡量遵守基準重合原則，以減少因基準不重合而引起的定位誤差。應盡量選擇工序基準。因此,兩端面和半精加工后的大小頭孔。工藝凸臺以作為精基準。工藝路線的選擇、比較及制定制定工藝路線的出發點，應當是使零件的兒何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的條件下,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降?？梢赃x擇的方案主要有以下兩種：1、工藝路線方案一：連桿體的加工工藝過程工序1粗，精銃兩平面工序2粗磨兩平面工序3退磁處理工序4鉆，擴小頭孔及倒角工序5粗,精銃工藝凸臺工序8鉆,擴螺紋孔及孔口倒角工序9粗鋰大頭孔工序10粗磨結合面工序11粗，精鋰導桿孔及孔口倒角工序12中間檢驗工序13攻絲連桿蓋的加工工藝過程工序1粗，精銃兩端面工序2粗，精銃結合面工序3精銃螺栓孔平面工序4粗磨兩端面工序5退磁處理工序6粗鎮內半圓面工序7鉆,擴螺紋孔及孔口倒角工序8粗磨結合面工序18工序18精磨結合面工序19連桿體與蓋裝配工序1工序1正火工序2粗銃兩平面連桿合體加工工藝過程工序1體與蓋打號，裝配，清洗，緊固螺栓丄序2粗磨兩平面工序3精磨兩平面工序4退磁處理工序□精鋰小頭孔工序6粗鋰大頭孔工序7半精鋰大頭孔及孔口倒角工序8精鋰大頭孔工序9鉆小頭油孔及倒角工序10銃落差及孔口倒角工序11殲亍磨大頭孔工序12退磁處理工序13拆開連桿體與蓋工序14銃軸瓦鎖口糟2、工藝路線方案二：工序3精銃兩平面工序4粗鋰小頭孔工序5粗銃工藝凸臺工序6粗鎮大頭孔工序7粗銃結合面工序8鉆螺栓孔工序9狡孔倒角工序10攻絲工序11銃連桿體軸瓦鎖口槽工序12粗銃螺栓孔平面工序13粗鋰大頭孔工序14粗銃結合面工序15精銃螺栓孔平面工序16鉆螺栓孔工序17錢螺栓孔工序9工序9壓入定位孔套管工序10粗銃第一平面，反身銃第二平面工序20精磨兩平面工序21鉆小頭油孔及孔口倒角工序22半精鋰大頭孔工序23半精鋰小頭孔工序24精鋰大頭孔工序25精鎮小頭孔工序26精磨兩平面工序27術磨大頭孔工序28銃小頭孔兩端面及孔口倒角工序29拆連桿體與蓋工序30檢查3、工藝路線方案的選擇、制定及經濟技術比較上述兩個工藝方案的特點在于：方案一先加工兩平面而且達到較高的精度，然后把小頭孔加工到較高的精度，是先鉆，擴小頭孔后再半精鋰。而方案二則沒有把兩平面和小頭孔加工到較高的精度。方案一粗鋰大頭孔后，放在鉆、擴螺紋及孔口倒角之后。而方案二則是先粗鋰大頭孔后，鉆、擴螺紋孔。兩者相比,可以看出方案二中的先以去除足夠的余量為主,先不考慮是否能達到足夠的要求。因此方案二中將半鋰小頭孔放在體與蓋合并后加￡<>能更好地校正前面粗加丄帶來的誤差，使精加工達到更高的要求，并且也能很好地保證其尺寸。方案一連桿蓋與體的兩端面是分開加工的，而方案二則是將連桿蓋與體放在一道序加工,首先能省工時和機床設備等資源。還有一個重要的問題是方案一中很多粗、精加工放在一道工序加工，這樣粗、精加工的精度要求不同,對機床的精度和其他設備要求也不同。方案二則更加經濟，其他加工工序大致相同。方案一中是先加工完結合面后再加工螺栓平面。而方案二則是采用互為基準的原則，先以結合面為粗基準加工螺栓孔平面，然后以螺栓孔平面為基準加工結合面，這樣交替加工可以使兩平面達到一定的精度要求。因此相比之下選用方案二，并在其中加入一些輔助程序，如去毛刺,檢驗等其它輔助程序。最后的加丄路線確定如下：工序1粗銃兩平面工序2精銃結合面工序3粗魔笫一平面，反身魔笫二平面工序4精磨結合面工序5鉆螺栓孔工序6精鋰螺栓孔工序7車螺栓平臺工序8狡孔口倒角，砂光結合面毛刺工序26工序26磨平連桿及連桿蓋側面M點工序27在連桿蓋上M處刻成對字碼工序11精銃笫一平面，反身銃第二平面工序12粗磨第一平面，反身粗磨笫二品面工序13鉆小頭孔工序14擴小頭工藝孔工序15銃定位面,修毛刺工序16粗銃結合面工序17組合粗鋰大頭孔工序18魔結合面工序19鉆螺栓孔工序20精鎮螺栓孔工序21擴螺紋孔工序22去螺孔毛刺工序23攻螺栓孔螺紋工序24去螺孔毛刺，清理結合面，裝連桿工具螺釘及墊圈,擰緊工具螺釘工序25磁力探傷，退磁處理工序28半精磨第一平面，反身魔笫一平面工序29精磨第一平面，反身精磨笫一平面工序30粗鋰大頭孔工序31精鋰小頭孔,半精鋰小頭孔工序32連桿小頭壓入襯套工序33精鎮大頭孔，精鋰襯套孔工序34鉆油孔，翅錐孔工序35銃小頭襯套油槽工序36車大、小頭倒角，小平面去落差工序37拆連桿工具螺釘，分開連桿及連桿蓋工序38銃連桿大頭孔軸瓦定位槽,銃連桿蓋軸瓦定位槽工序39修光軸瓦定位槽毛刺，去結合面毛刺，去小頭兩半平面銳角毛刺工序40連桿退磁，連桿蓋退磁工序41配對號碼合裝工序42檢驗入庫參考文獻1、崔長華《機械加工工藝規程設