柴油機連桿的磨結合面夾具設計及加工工藝裝備規(guī)程含7張CAD圖

柴油機連桿的磨結合面夾具設計及加工工藝裝備規(guī)程含7張CAD圖,柴油機,連桿,結合,夾具,設計,加工,工藝,裝備,設備,規(guī)程,cad 一、選題依據(jù) 1．論文（設計）題目 柴油機連桿加工工藝及夾具設計 2．研究領域機械制造工藝 3．論文（設計）工作的理論意義和應用價值 柴油機是一種提供動力的裝置，而連桿是柴油機的重要零件，它的作用是連接曲軸和活塞，把膨脹氣體所做的功傳給曲軸，推動曲軸旋轉，將往復直線運動變?yōu)榍S的旋轉運動，因此連桿的運動比較復雜。所以就要求連桿有足夠的疲勞強度和結構剛度。由于連桿的加工精度會直接影響柴油機的性能，所以連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，連桿的技術要求主要有以下幾個方面：（1）連桿大、小頭孔中心距；（2）連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度；（3）連桿大、小頭孔平行度；（4）連桿大小端中心面中心面相對連桿桿身中心面的對稱度；（5）連桿螺栓孔與接合面的垂直度。 為了保證連桿的精度，就必須要合理的安排工藝路線以及采用適當?shù)膴A具，為此提出柴油機連桿加工工藝及夾具設計的課題。 4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢 連桿的主要加工表面是大小頭孔，結合面，兩端面和螺栓孔，采用的主要加工方法有：磨削，鉆，鏜。雖然連桿加工本身所包括的工藝內(nèi)容并不復雜，但由于材質、外形尺寸以及要求的加工精度，經(jīng)常給加工帶來不少的困難。鍛造毛坯的精度及剛性較差、孔加工的精度較低、連續(xù)帶狀切屑的斷屑、平面加工的毛刺、因夾壓和內(nèi)應力的重新分布而產(chǎn)生的幾何變形等，是加工工藝長期以來需要研究和解決的主要技術問題。所以，連桿的工藝設計只有通過不斷的改善，才能最終達到設計的目標。 國內(nèi)外連桿毛坯生產(chǎn)方式大致有：鍛造、鑄造、粉末冶金等。由于采用粉末鍛造大批量生產(chǎn)的粉鍛連桿具有力學性能優(yōu)、尺寸精度高、質量較輕及質量偏差很小等特點，因而在發(fā)達國家快速發(fā)展，逐漸取代了鑄造和鍛造連桿。在毛坯材料方面，國內(nèi)傳統(tǒng)工藝連桿毛坯材料一般都采用 42CrMo 、35CrMo 、40VB、45CrMnB、40Cr 、45 、40CrMnB S40C 等調質鋼和 S43CVS1 (進口) 35MnV、40MnS 等非調質鋼。 在加工工藝的方面，以往的工藝路線是將大小頭孔的鉆、鏜分開，作為兩道工序， 分兩次裝夾，工藝改進后一次裝夾來鉆兩孔，并采用互為基準原則加工，這樣將工藝 改進之后提高了連桿兩孔中心距的尺寸精度。為了保證小頭孔的形狀精度和尺寸精度，多采用自為基準加工原則。為了保證兩孔的平行度，將工藝改為先鉆兩孔，后磨端面，這樣就避免了在鉆孔時，孔端面的平面度和平行度遭到破壞。 在加工結合面時，最新采用了漲斷技術，它是對連桿蓋結合面進行無屑斷裂加工的新技術,傳統(tǒng)工藝采用拉斷法，而漲斷工藝是在加工完螺栓孔之后漲斷。采用漲斷工藝后，連桿與連桿蓋的分離面完全重合，這就提高了連桿蓋與連桿分離面的結合質量，所以分離面不需要進行磨削加工。在連桿與連桿蓋裝配時，也不需要額外的精確定位，只用兩枚螺栓拉緊就可以。但是漲斷一般采用激光切割連桿漲斷，該方法有明顯的缺點:激光采用光源是不可見光,激光對焦繁瑣、;激光加工的過程中,在大頭孔內(nèi)表面靠近斷裂槽處易粘附熔渣形成表面硬質點,造成后續(xù)精鏜加工時出現(xiàn)鏜刀崩刃的情況;當激光對焦不精確時,漲斷時會產(chǎn)生爆口缺陷;目前，上海大眾和上海通用采用連桿漲斷工藝。 如下圖為漲斷加工： 二、論文（設計）研究的內(nèi)容 1.重點解決的問題 （1）根據(jù)連桿的特點和精度要求，正確選擇加工基準。在選擇粗基準時，要保證： 連桿大小孔以及兩端面的加工余量。 連桿大小端外形應分別與大小端孔中心線對稱。在選擇精基準時，要考慮： 基準統(tǒng)一原則。連桿大小端孔要多次加工，要保證各加工表面的相互精度，盡量選擇一個大部分工序都可以作為精基準的面。 基準重合原則。盡量選擇設計基準作為精基準，避免因基準不重合造成誤差。 （2）進行工序尺寸的計算以及夾具的設計。 根據(jù)連桿各部分的加工余量，合理的安排連桿的加工工藝路線，進行尺寸鏈的計算以及誤差的分析，并進行夾具設計。 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） （1）柴油機連桿工作參數(shù)分析。 連桿作復雜的平面運動，所以連桿必須具有足夠的結構剛度和疲勞強度。 （2）柴油機連桿機械加工工藝過程設計。 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合面及螺栓孔定位面。 （3）柴油機連桿機械加工工藝規(guī)程計，編寫工藝卡、工序卡和檢驗卡等工藝文件。 （4）設計銑結合面的機床夾具并進行相應的分析計算。 （5）相關外文資料翻譯。 （6）撰寫說明書。 3.本論文（設計）預期取得的成果 （1）做柴油機連桿加工工藝及夾具設計。 （2）提交一套工序卡和工藝卡。 （3）提交連桿的零件圖。 （4）提交銑結合面的機床夾具的三維圖。 （5）提交銑結合面的機床夾具的裝配圖。 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)） （1）理論研究法：從理論上去分析連桿的零件圖，確定要加工的表面，以及每一處的加工要求。 （2）比較分析法：在設計中安排不同的連桿加工的工藝路線，通過比較確定一條最佳路線。 （3）文獻研究：通過查閱文獻了解一些柴油機連桿的加工工藝方法，以及一些相關資料。 （4）定性、定量分析法：通過對加工路線的安排以及加工余量的分析，來計算尺寸鏈。 （5）查表修正法：通過查閱機械手冊等來確定設計中的一些參數(shù)。主要的設計參數(shù)： （1）大小頭孔的中心距: 210±0.05mm。 （2）小孔面粗糙度 Ra1.6, 大孔面粗糙度 Ra1.6。 （3）小孔尺寸：Φ55mm,大孔尺寸：Φ74mm。 （4）連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度:0.02。 （5）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。 2.論文（設計）進度計劃 第 1 周：安排設計任務，布置設計要求 第 2 周：分析設計題目，了解設計內(nèi)容，復習相關專業(yè)知識 第 3 周：查找設計資料，查找設計文獻 第 4 周：撰寫開題報告，修改開題報告，開題答辯 第 5 周：安排連桿加工路線 第 6 周：計算工序尺寸，解算尺寸鏈 第 7 周：計算切削用量、選擇機床、刀具、量具等 第 8 周：制定工藝規(guī)程，填寫工藝文件：工藝卡、檢查卡 第 9 周：填寫工藝文件：工序卡 第 10 周：選擇某道工序，設計該序機床夾具 第 11 周：確定定位方案，計算定位誤差 第 12 周：設計夾具定位元件、對刀元件（裝置）和夾緊元件（裝置） 第 13 周：繪制夾具裝配圖、繪制夾具零件圖 第 14 周：撰寫設計說明書和外文翻譯 第 15 周：修改設計說明書 第 16 周：準備答辯 四、需要閱讀的參考文獻 [1]宋笑塵.柴油機連桿的制造現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].中國機械,2015,（24）121-122. [2]顏懷祥，連桿小頭側面定位基準加工的定位問題[J].柴油機設計與制造,2004，（1） 36-38. [3]賀長生. 柴油機連桿加工工藝研究[C].長春理工大學：2009. [4]張學華.連桿制造工藝技術及改善[J].柴油機設計與制造,2009,16(2):38-42. [5]徐俊.連桿制造工藝開發(fā)與研究[J].柴油機，2013，(5):32-35. [6]顧為.連桿零件的機械加工工藝規(guī)程和專用夾具設計[J].現(xiàn)代企業(yè)教育,2012, （17）:253-254. [7]郭艷麗，薛飛.EQ1141 連桿結合面銑夾具的設計及制作[J].河南科技,2013, （13）:144-145. [8]陸剛.柴油機連桿的材料及其加工工藝技術[J].模具工程,2013,(3):62-67. [9]陳志亮.發(fā)動機連桿制造工藝改進分析[J].機床與液壓，2003,(1). [10]王邵.機械制造工藝設計手冊[D].北京：機械工業(yè)出版社，1985. [11]盧秉恒.機械制造技術基礎[M].機械工業(yè)出版社,2007. [12]毛平準.互換性與測量技術基礎[M]，機械工業(yè)出版,2010. [13] Fukuda S，ETO. H．Development of fracture splitting connecting rod．JSAE Review , 2002，23(1)：101-104。 [14] Bruce Badding; Manoj Bhalerao; John P. Dowell; Ramesh Gambheera; Sairam Sundaram Proc. A Method to Predict Fretting in Diesel Engine Connecting Rod Bearing Bores ASME. 37467; ASME 2004 Internal Combustion Engine Division Fall Technical Conference:607-616.January 01, 2004. [15] Arthur Francisco; Aurelian Fatu; Dominique Bonneau. Using Design of Experiments to Analyze the Connecting Rod Big-End Bearing Behavior, J. Tribol. 2008; 131(1):011101-011101-13. 附：文獻綜述或報告 連桿是柴油發(fā)動機中的主要傳動部件之一，它在柴油機中，它工作的穩(wěn)定性、可靠性對柴油機的整機 質量至關重要，質量輕、精度高的連桿，有助于降低柴油機的能耗和噪聲。連桿主要受三種動載荷，連桿受拉，連桿受壓，連桿受彎曲應力。所以要保證連桿的精度，使其有足夠的剛度，經(jīng)過閱讀文獻，連桿參數(shù)主要有如下幾個： （1） 連桿大、小頭孔中心距； （2） 連桿大頭端中心面和小頭端中心面相對連桿桿身中心面的對稱度； （3） 連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度； （4） 連桿大、小頭孔平行度； （5）連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。 根據(jù)我國柴油機連桿加工的現(xiàn)狀，以及連桿結構的 特點和精度要求，文獻中分析了如何對連桿加工基準進行合理選擇；如何確定夾緊力的方向 和著力點；如何合理選擇連桿各部位加工方式及工藝流程；給出了各工序加工余量的 確定方法。從對柴油機連桿機械加工工 藝過程、加工余量和工序尺寸的計算、柴油機連桿的鏜孔質量和柴油機連桿脹斷工藝 等方面進行了深入的分析和研究，為連桿的生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。其中為了提高連桿精度，對連桿的研究主要是在其材料和鍛造方式，改進其定位方式，以及定位基準的選擇上。 在連桿的加工過程中，為了減輕連桿的重量提高其精度，利用金屬混合粉末作為原材料，采用粉末鍛造工藝進行制造成為今后的發(fā)展趨勢。【1】柴油機連桿利用金屬混合粉末作為原材料，采用粉末鍛造工藝進行制造是今后的發(fā)展趨勢；柴油機粉末鍛造連桿在設計、技術和工藝上都優(yōu)于鋼鍛和鑄造連桿，具有很大發(fā)展前途。 粉末鍛造是將傳統(tǒng)的粉末冶金和精密鍛造結合發(fā)展起來的一種少無切削的近凈成形的加工工藝。粉末鍛造技術以粉末為原料，采用粉末冶金方法獲得預型件。連桿粉末鍛造工藝流程短，生產(chǎn)工序少，與鋼鍛相比，疲勞周次能提高十倍，質量輕 10% 以上。 為了保證連桿的精度，在加工過程中如何對連桿加工基準進行合理選擇、如何合理選擇連桿各部位加工方式及工藝流程、如何確定工序加工余量就顯得尤為重要。例如連桿小頭側面定位基準加工的定位問題和鉆孔的中心線與連桿小段外形對稱問題。為了解決連桿小頭側面定位基準加工的定位問題,針對D114 柴油機連桿現(xiàn)有的問 題提出了新的解決方法。[2]首先可以粗加工采用雙 V 塊定位，如圖 1、圖 2，再以小頭孔定位加工小頭側面兩定位基準，但是這種方式很難控制軸線位置。所以直接采用 小頭側面的工藝搭子作為定位基準加工小頭孔，再以小頭孔定位加工小頭孔精基準。其加工工藝流程是：先以連桿小頭外圓定位，擴，鏜小頭孔，再以加工過的小頭孔定位加工小頭側面兩定位基準【4】。這樣能夠很好地解決了定位基準問題。 圖 1 圖 2 為了保證鉆孔的中心線與連桿小段外形對稱，可以采用三爪錐形壓塊是連桿小端自動定心的方式定位，[3]如圖 2.2 所示。同時連桿大端兩側面外圓車削工序也存在同樣問題，為保證加工后兩側面與大端孔中心線對稱，選擇大端孔作為定位基準，如圖 3 所示。 圖 3 為了滿足基準重合原則，選擇以 a,b,c,d 作為定位精基準，如圖 4 所示，這樣既滿足了基準重合原則和基準統(tǒng)一原則，又保證了對稱精度。 圖 4 在本次設計中主要完成： （1）柴油機連桿機械加工工藝規(guī)程設計， （2）編寫工藝卡、工序卡和檢驗卡等工藝文件。 （3）某道工序的機床夾具設計并進行相應的分析計算。 而在柴油機連桿的加工工藝過程中，為了提高連桿精度，重點就是要準確的選擇定位基準以及合理的安排工藝流程。結合文獻的解決方案在本設計中擬安排的工序： （1）粗銑大小端平面，粗鏜大小孔。 （2）加工連桿體和連桿蓋的結合面、螺栓面、螺栓孔。 （3）精加工主要表面，精磨平面、半精鏜、精鏜大小頭孔等。 連桿的機械加工工藝過程大致為：粗銑兩端面——鉆大小頭孔——半精銑兩端面 ——粗磨兩端面——粗鏜大小頭孔——半精鏜大小頭孔——粗銑結合面——鉆擴鉸螺紋孔——精銑結合面——精鏜大小頭孔。 在選擇定位基準時，粗基準的選擇： 粗基準的選擇應滿足以下要求： （1） 連桿大、小頭孔圓柱面及兩端面與桿身縱向中心線對稱。 （2） 連桿大、小頭孔及兩端面應有足夠而且均勻的加工余量。 （3）連桿大、小頭外形應分別與兩孔中心線對稱。 在本設計中，擬選用連桿的一個指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭處一側的外表面作為另一基面。這是因為：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頭孔、小頭孔的中心距。這樣就使各工序中的定位基準統(tǒng)一起來，減小了定位誤差。在確定好定位面等以后，擬進行尺寸鏈的計算，確定出誤差，然后進行廢品率等一系列計算。然后進行檢驗，如對連桿體對大頭孔中心線的對稱度的檢驗， 可以應用專用檢具進行測量。最后進行銑連桿結合面機床夾具設計。由零件圖可知結合面要保證精度要求，位置要求，擬采用支撐板和銷定位來進行夾具設計，進而完成本次設計。 指導教師評閱意見（對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻綜述等方面進行評閱） 審 核 簽字： 年 月 日 意 見 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學院教學指導委員會意見 簽字： 年 月 日公章：