连杆毕业设计
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第一章 机械加工工艺规程的制定
1.1 概述
1.1.1 工艺规程的选择因素
零件的加工工艺规程是一系列不同工序的组合，由于生产规模和具体情况不同，对同一零件的加工工序综合可能有很多方案，应根据生产条件，采用其中工序最完善和最经济的方案。
工艺规模应根据以下基本因素来选择：
（1） 生产规模是决定生产类型的基本因素，亦即是设备，工装，机械化和自动化程度等的选择依据——连杆零件属于中批量的生产类型。
（2） 制造零件所需要的坯料和型材的形状，尺寸和精度。
（3） 零件材料的性质（硬度，可加工性，热处理在工艺路线中的排序先后等），它是热处理工序和选用设备及切削用量的依据——45钢，HB=226-271。
（4） 零件制造的精度，包括尺寸公差，形位公差以及零件图上所指定的或技术条件中所补充指定的要求。
（5） 零件的表面粗糙度决定该表面最终的类别及相应中间工序和粗加工工序的加工方法类别和次数的主要因素——（最终加工方法 中间加工方法 粗加工方法）。（即最终加工方法及从毛坯至成品的加工路线，即加工方案。）
（6） 特殊的限制条件，例如工厂的设备及用具的条件。
（7） 编制的工艺规程在即定的条件下获得最佳的技术——经济效果。
1.1.2 机械加工工艺规程的制订程序
制订机械加工工艺规程的原始资料主要是产品图纸，生产纲领，现场加工设备及生产条件等，有了这些原始材料并有生产纲领制定了生产类型和生产组织形式之后，即可着手机械加工工艺规程的制订，其内容如下：
（1） 分析被加工零件；
（2） 选择毛坯；
（3） 设计工艺过程：包括划分工艺过程的组成，选择定位基准，选择零件表面的加工方法，安排加工顺序和组合工序等；
（4）工序设计：包括选择机床和工艺设备确定加工余量及计算工时定额等；
（5）编制工艺文件。
1.2 零件的工艺分析
零件结构的工艺性，是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。
所谓良好的工艺性，首先是这种结构便于加工，即在同样的生产条件下能够采用简便和经济的方法加工出来，此外，零件还适应生产类型和具体生产条件的要求。“连杆”零件为杆类零件，其结构特点：
（1）大小头端面对称分布在连杆中截面的两侧。
（2）精度要求高
（3）加工部位多
（4）其加工面主要是两端面面和大小头孔
连杆是汽车发动机中的主要传力部件之一，其大小经活塞销与活塞连接，大头与曲轴颈相连接，燃烧室中受压缩的油气混合气体经点火燃烧后急剧膨胀，以很大的力传给曲轴，推动曲轴旋转。连杆部件一般有连杆体、连杆盖和螺栓等所组成。在发动机工作过程中，连杆要承受膨胀气体的作用，连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的重量，以减小惯性力的作用。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。
为了减小磨损和便于维修，在连杆小头孔中压入青铜衬套，大头孔内衬有具有钢制基底的耐磨巴氏合金轴瓦。为了保证发动机运转平衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大，因此，在连杆部件的大、小头的厚度相等（基本尺寸相同）。在连杆小头的顶端设有油孔（或油槽），发动机工作是，依靠曲轴的高速转动，把汽缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头铜衬套与活塞销之间的摆动运动副，连杆所承受的是冲击动载荷，因此要求连杆质量小，强度高。
1.2.1 平面加工
（1）两端面
大头两端面间的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8
小头两端面间的尺寸公差等级为IT5，表面粗糙度Ra不大于0.5
（2）凸块 Ra值6.3
（3）大头凸块两侧面 拉表面Ra6.3保证100.25
（4）体和盖的分开面 表面粗糙度Ra3.2 保证位置尺寸50 191.3-0.40
（5）小头凸块平面 拉表面Ra6.3保证12.5-0.40
（6）轴瓦锁口槽
铣 保证尺寸42-0.62 保证尺寸40的Ra值为1.6
1.2.2 孔加工
（1）大头孔 扩、粗镗、精镗达尺寸Ф65.5，Ra0.4
（2）小头孔 钻、扩、粗镗、精镗达尺寸Ф29.5，Ra1.6
（3）钻、扩、铰螺栓孔Ф13mm, Ra值为12.5
1.2.3 技术要求
1. 连杆上需进行机械加工的主要表面为：大、小头孔及其端面，杆体与杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等。连杆总成的技术要求如下：1. 为了使连杆大、小头运动副之间配合良好，大头孔尺寸的公差等级取为IT6；表面粗糙度Ra应不大于０.５微米，小头孔的尺寸取为IT5（加工后再按0.0025mm间隔分组），表面粗糙度Ｒa应不大于0.5微米，对它们的圆柱度也相应地规定了严格的要求。
2. 大、小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比，进而影响发动机的效率，两空中心线在两个相互垂直的方向上的平行度误差会使轴颈磨损加剧。若称大、小头孔理想中心线所在的公共平面为连杆轴线平面，一般规定两孔轴线在连杆轴线平面内的平行度公差等级应不低于7级，在垂直于连杆轴线平面内的平行度公差等级应不低于8级。
3. 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度误差过大，将加剧连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两端面之间的磨损，甚至引起烧伤，一般规定垂直度公差等级应不低于9级。
4. 连杆大、小头两端面间距离的基本尺寸相同，但其技术要求是不同的。大头端面间的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ｒa不大于0.8微米，小头端面间的尺寸公差等级为IT12，表面粗糙度Ｒa不大于6.3微米。这是因为连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两轴肩端面间有配合要求，而连杆小头两端面与活塞销孔座内档之间没有配合要求。连杆大头端面间距离尺寸的公差带正好落在小头端面间距离尺寸的公差带中，这给连杆的加工带来许多方便。
5. 为了保证发动机运转平稳，对连杆小头（约占连杆全长2/3）质量差和大头（约占连杆全长1/3）质量差分别给以较严格的规定
1.3 毛坯的确定
毛坯的选择应从生产批量的大小，非加工面的技术要求，零件的材料、结构、形状、尺寸、重量技术要求等方面综合考虑。通常情况下，主要以生产类型来决定。正确选择制坯方式可以使整个工艺过程经济合理，故应认真的选择并要加以论述。
1.3.1 有关设计条件的说明
连杆零件属于大批量生产。
大批量生产的特点：部分采用通用机床，部分采用专用机床，按零件分类，部分布置成流水线，部分布置成‘机群式’。广泛使用专用夹具，可调夹具。按零件产量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用专用刀具和量具。工件的装夹广泛采用通用或专用夹具装夹。毛坯广泛采用高生产率，精度高，加工余量中等的制坯方法，如锻件用模锻，毛坯精度中等。
1.3.2. 毛坯的材料
零件为连杆，工作时需要承受交变载荷及冲击性载荷，因此选用45钢来作为零件,材料毛坯应为锻件。
45钢----一般为中碳的优质碳素结构刚与合金结构钢，主要用于制造承受很大变动载荷与冲击载荷或各种复合应力的零件（如机器中传递动力的轴、连杆、齿轮等）。这类零件要求钢材具有较高的综合力学性能，即强度、硬度、塑性、韧性有良好的配合。
1.3.3 制坯方法的确定
毛坯的选择有两种：使毛坯形状与尺寸和零件接近；使毛坯的形状尺寸与零件相差较大。
这影响着毛坯的制造费用及劳动量，与机械加工费用及劳动量。为节省能源与金属材料，随着毛坯制造专业化生产的发展，制坯方法的确定应取向前种方法。
（1）零件的材料及其机械性能的要求，在绝大多数情况下，就基本上确定了毛坯的种类：
“连杆”零件设计时选用材料为45钢,硬度HB不小于226-271，就只能用锻造的方法制造毛坯。（模锻）
（2）毛坯种类的选择决定于零件的材料、形状、生产性质以及在生产中获得的可能性。材料为45钢,杆类零件，大批生产，综合考虑选择毛坯为模锻件。模锻件是由毛坯经加热后在锻模中锻制而成，因而能使其轮廓尺寸接近于零件的尺寸，加工余量及材料消耗均大大减少．由于模锻件的尺寸比较精确，它有可能免去以后的机械加工．模锻件的成本较自由锻件低（自由锻件是由金属经加热后用手工锻或用锻锤锻压成型，使外形与零件的轮廓相近似，不适宜中批生产）．其制造过程远较自由锻造的过程为短，所要求的工人技术熟练程度也较低，但设备价格较贵，因而适用于同类零件产量较大的生产中。
（3）生产纲领：对制坯方法的选择有决定性影响。各种毛坯的制坯方法只能在一定的生产纲领条件下才使经济的可行的。生产批量大时，应选择精度和生产率都比较高的制坯方法，用于制坯的费用，可由材料消耗的减少和机加工费用的降低来补偿。
（4） 现有生产条件：结合具体条件，考虑现场制坯的实际工艺水平、能力、设备状况及外界的可能性和经济性。
1.3.4 毛坯的加工余量
机械加工中毛坯尺寸与完工零件尺寸之差，称为毛坯的加工余量（零件的表面如无须机械加工，则该表面上即无须加工余量）。加工余量的大小，取决于加工过程中各个工步应切除的金属层的总和，以及毛坯尺寸与规定的公称尺寸之间的偏差数值。在机械加工的各个工步中。所切除的金属层厚度用符号Zm 来代表；如果不考虑所有其它因素，则总余量的大小将为
∑Zm
如用符号Z1、Z2、„、Zm来代表各个公步或工序间的余量大小，则
∑Zm= Z1+ Z2+ Z3+„+Zm+a
式中 a—毛坯外尺寸的下差或内尺寸的上差。
数值Z1、Z2、„、Zm取决于完成各个工步的条件，如安装零件的精确度和工具的特性等。但是，其中Z1的植，亦即第一个粗切削工步的加工余量，还取决于毛坯需要加工处的表面层状况。因为表面层不平度差别较大，有时甚至会有相当大的表面凹陷。
此外，表面的金属层往往不同于表皮内部的金属。在铸铁件上，有较内部为硬的外壳9白口铁）；锻件的外皮有氧化层和脱碳层。由此可知，表面层（外皮）是有缺陷的，它的特点是有较高的硬度。如果刀具的刀刃切在表面层，将使刀具加速磨损。因此刀具切入金属层的厚度应大于表面层的厚度。
各种毛坯的表面层厚度
自由锻件
模锻件
铸件
碳钢
≦1.5
碳钢
≦1
灰铸铁
1—4
