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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 2 頁(yè) 共 39 頁(yè)
1 緒論
1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的
連桿合件是某企業(yè)產(chǎn)品中的關(guān)鍵零件之一，生產(chǎn)量比較大。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高加工效率，需要對(duì)其加工工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并在關(guān)鍵工序使用組合機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床進(jìn)行加工。本課題即以此為背景，要求學(xué)生根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和連桿合件零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進(jìn)行專用夾具及加工用組合機(jī)床設(shè)計(jì)，并完成必要的設(shè)計(jì)計(jì)算。
通過(guò)這樣一個(gè)典型環(huán)節(jié)綜合訓(xùn)練，達(dá)到綜合訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。
1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)要求
本設(shè)計(jì)要求學(xué)生在對(duì)連桿合件的加工要求、零件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，首先對(duì)零件的加工工藝規(guī)程做出優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)其關(guān)鍵工序之一進(jìn)行專用夾具及加工用組合機(jī)床設(shè)計(jì)。具體任務(wù)及要求如下：
（1）調(diào)查研究、查閱及翻譯文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；
（2）連桿合件加工要求、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析；
（3）連桿合件加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)；
（4）連桿合件關(guān)鍵工序的專用夾具設(shè)計(jì)；
（5）連桿合件關(guān)鍵工序的組合機(jī)床設(shè)計(jì)；
（6）必要的設(shè)計(jì)計(jì)算與分析；
（7）文檔整理、撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及使用說(shuō)明書(shū)。
設(shè)計(jì)技術(shù)要求包括：
（1）生產(chǎn)綱領(lǐng)：50000件/年；
（2）夾具采用液壓驅(qū)動(dòng)；
（3）組合機(jī)床采用液壓滑臺(tái)；
（4）每次加工一個(gè)零件。
1.3 解決方案和技術(shù)路線
本設(shè)計(jì)是連桿合件加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上選擇關(guān)鍵工序之一進(jìn)行專用夾具及加工用組合機(jī)床設(shè)計(jì)，因此需要研究和解決以下幾個(gè)問(wèn)題：
（1）連桿合件加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計(jì)；
（2）關(guān)鍵工序之一的專用夾具設(shè)計(jì)；
（3）關(guān)鍵工序之一的加工用組合機(jī)床設(shè)計(jì)。
進(jìn)行連桿合件加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先熟悉連桿合件的零件圖，依據(jù)“先加工基準(zhǔn)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]，再結(jié)合工件的實(shí)際情況來(lái)安排工藝路線。工藝裝備包含：刀具、量具、夾具、輔具。工藝裝備的選用及設(shè)計(jì)得依據(jù)工序及工件的實(shí)際情況。
進(jìn)行關(guān)鍵工序之一的專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先熟悉本工序的內(nèi)容及要求及零件尺寸、表面粗糙度的要求和形位公差的要求，了解夾具設(shè)計(jì)的原則、夾具的構(gòu)成，依據(jù)工件的實(shí)際情況設(shè)計(jì)本工序的夾具[1]。
進(jìn)行關(guān)鍵工序之一的加工用組合機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先了解機(jī)床的構(gòu)成，依據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)的原則，工件、夾具的具體情況，本工序的加工要求，查閱相關(guān)資料來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)床，并完成三圖一卡的制作。
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2 工藝設(shè)計(jì)
2.1 主要技術(shù)依據(jù)
2.1.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)，生產(chǎn)類型
生產(chǎn)綱領(lǐng)為50000件/年，屬大批量生產(chǎn)[2]。
大批量生產(chǎn)的工藝特征：
（1）零件的互換性：具有廣泛的互換性，少數(shù)裝配精度較高處，采用分組裝配法和調(diào)整法；
（2）毛坯的制造方法和加工余：廣泛采用金屬模機(jī)器造型，模鍛或其他商效方法。毛坯精度高，加工余量?。?
（3）機(jī)床設(shè)備及其布置形式：廣泛采用專用機(jī)床及自動(dòng)機(jī)床，按流水線排列設(shè)備；
（4）工藝裝備：廣泛采用專用夾具，專用組合機(jī)床，專用刀具，專用量具或自動(dòng)檢驗(yàn)裝置，靠調(diào)整法達(dá)到精度要求；
（5）對(duì)工人的技術(shù)要求：對(duì)調(diào)整工的技術(shù)水平要求高，對(duì)操作工的技術(shù)水平要求較低；
（6）工藝文件：有工藝過(guò)程卡或工序卡，關(guān)鍵工序要調(diào)整卡和檢驗(yàn)卡；
（7）成本：較低；
（8）生產(chǎn)率：高；
（9）工人勞動(dòng)條件：較好。
2.1.2 連桿的功用及主要結(jié)構(gòu)參數(shù)
連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的主要傳動(dòng)件之一。連桿的功用是將活塞承受的力傳給曲軸，從而使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它受到很大的燃?xì)馊紵l(fā)力和慣性力的作用，因此必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度[3]。連桿的總成圖如圖1連桿總成圖。連桿主要參數(shù)如表1主要參數(shù)表。
圖1 連桿總成圖
表1 主要參數(shù)表
項(xiàng)目
技術(shù)要求
材料
QT450-10
連桿小頭孔尺寸
mm
連桿大頭孔尺寸
mm
連桿
厚度
mm
大小頭孔中心距
mm
連桿體
連桿體螺紋
2-M12-6H
兩止口寬度
mm
連桿蓋
連桿蓋螺栓孔
mm
兩止口寬度
mm
2.1.3 毛坯的選擇及制備
（1）根據(jù)零件用途確定毛坯類型；
（2）根據(jù)批量（生產(chǎn)綱領(lǐng)）確定毛坯制造方法；
（3）根據(jù)手冊(cè)確定表面加工余量及余量公差。
根據(jù)技術(shù)要求，零件材料為QT450—10，即球墨鑄鐵，表2成分及特性表，表3力學(xué)性能表。
表2 成分及特性表[4]
主要化學(xué)成分%
主要特性
用途舉例
C?
Si?
Mn?
S
P
較普通鑄鐵韌性和抗拉強(qiáng)度大大提高,又具有鑄鐵的流動(dòng)性好, 收縮性小的特點(diǎn)
不僅能代替鑄鋼,甚至能代替鍛鋼做成曲軸,齒輪等重要零件.抗蝕性能也優(yōu)于普通鑄鋼,做閥門(mén)、減壓閥
3.5~3.9
2.5~3.0
≤0.4
≤0.02
≤0.07
表3 力學(xué)性能表[5]
抗拉強(qiáng)度
σb/MPa
屈服強(qiáng)度
σ0.2/MPa
伸長(zhǎng)率
δ(%)
硬度
HBS
≥450
≥310
≥10
160～210
毛坯的制備方法：
根據(jù)毛坯的材料，生產(chǎn)類型，生產(chǎn)綱領(lǐng)及零件的復(fù)雜程度，連桿毛坯采用金屬型鑄造成型。
零件并不復(fù)雜，因此毛坯可以與零件的形狀盡量接近，而且采用連桿體連桿蓋整體鑄造，之后經(jīng)加工分離再分別加工。連桿蓋、連桿體上的螺栓螺紋孔可不鑄造出來(lái)而直接加工。大頭孔直接鑄造，尺寸為Φ75mm。毛坯尺寸可以通過(guò)加工余量確定。
（根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 (第2版) [6] 第一卷 表3.2—23）
連桿端面加工總余量：（1.5+1）× 2 = 5；連桿毛坯厚度：48mm。
（根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 (第2版) 第二卷）
連桿長(zhǎng)度：178mm；連桿大頭孔圓形部分：Φ75mm。
2.2 工藝分析
工藝分析的目的：一是審查零件的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及熱處理等的技術(shù)要求是否合理，是否便于加工和裝配；二是通過(guò)工藝分析，對(duì)零件的工藝要求有進(jìn)一步的了解，以便制訂出合理的工藝規(guī)程[7]。
（1）零件材料：QT450—10。球墨鑄鐵切削性能較差，宜采用高速鋼（較低切削參數(shù)下）、硬質(zhì)合金鋼刀具（較高切削參數(shù)下）以降低成本。刀具幾何參數(shù)可根據(jù)不同刀具類型依據(jù)相關(guān)手冊(cè)查取；
（2）零件的表面組成：兩端面，大小兩個(gè)通孔，螺紋、螺栓孔，鍵槽，倒角，連桿體、連桿蓋結(jié)合面；
（3）主要表面分析：Φ20mm的小頭孔表面、Φ81mm的大頭孔表面為零件最重要的工作面；
（4）主要技術(shù)要求：小頭孔精度要求為IT7、粗糙度要求Ra1.6μm，大頭孔精度要求為IT6、粗糙度要求Ra1.6μm，大小頭孔中心距為mm。大小頭孔之一為零件上的重要基準(zhǔn)，兩側(cè)端面也為重要基準(zhǔn)；
（5）零件總體特點(diǎn)：連桿合件由連桿體和連桿蓋兩部分組成。
2.3 加工方案
加工零件時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)內(nèi)容：
（1）加工表面的尺寸精度和形狀精度；
（2）主要加工表面之間的相對(duì)位置精度；
（3）加工表面的粗糙度及其他方面的表面質(zhì)量要求；
（4）熱處理及其他技術(shù)要求。
在連桿加工中有兩個(gè)主要因素影響加工精度：
（1）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；
（2）連桿是鑄件，孔的加工余量大，切削時(shí)將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力,并引起內(nèi)應(yīng)力重新分布。
因此，在安排工藝時(shí)，就要把各主要表面的粗、精加工工序分開(kāi)，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在后面。這是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夾緊力必然大，加工后容易產(chǎn)生變形。粗、精加工分開(kāi)后，粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精加工中修正；半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應(yīng)力的作用，逐步修正加工后的變形，就能最后達(dá)到零件的技術(shù)條件。
2.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)的選擇是擬定零件的機(jī)械加工路線，確定加工方案中首先要做的重要工作?；孢x擇得正確與否、合理與否，將直接影響工件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率[8]。
在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，需要考慮以下三個(gè)問(wèn)題：
（1）以哪一個(gè)表面作為加工時(shí)的精基面或統(tǒng)一基準(zhǔn)，才能保證加工精度，使整個(gè)機(jī)械加工工藝過(guò)程順利地進(jìn)行；
（2）為加工上述精基面或統(tǒng)一基準(zhǔn)，應(yīng)采用哪一個(gè)表面作為粗基面；
（3）是否有個(gè)別工序?yàn)榱颂厥獾募庸ひ螅枰捎媒y(tǒng)一基準(zhǔn)以外的精基面。
粗基面的選擇：根據(jù)粗基面的選擇原則及零件的特點(diǎn)來(lái)選擇。
精基面的選擇：選擇精基面時(shí)，首先應(yīng)考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，即在可能的情況下，應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)[8]。
在連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程中，加工小頭孔時(shí)，工序選用連桿的一側(cè)端面作為主要基準(zhǔn)。加工連桿蓋時(shí)，選用連桿蓋的一個(gè)指定的端面、連桿蓋上的大頭孔及連桿蓋側(cè)面作為基準(zhǔn)。加工連桿體時(shí)，選用連桿體的一個(gè)指定端面、連桿體小頭孔及連桿體側(cè)面作為基準(zhǔn)。加工大頭孔時(shí)，選用連桿體的一個(gè)指定端面、連桿體小頭孔及連桿側(cè)面作為基準(zhǔn)。這是由于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定；用連桿蓋上的孔定位可直接控制大小孔的中心距；連桿側(cè)面限制轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣就使各工序的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來(lái)，減少定位誤差。
（1）根據(jù)零件圖，連桿零件的兩端面都在一個(gè)平面上，這對(duì)作為定位基準(zhǔn)面來(lái)說(shuō)是有利的；
（2）連桿體上的小頭孔作為基面，因此小頭孔的加工應(yīng)安排得比較早。這樣宜于保證大小頭孔的中心距要求；
（3）在銑連桿合件端面的工序中，工件的各個(gè)表面都是毛坯表面，定位和夾緊的條件都較差，而加工余量和切削力都較大，如果再遇上工件本身的剛性差，則對(duì)加工精度會(huì)有很大影響，因此此道工序的定位和夾緊方法的選擇，對(duì)于整個(gè)工藝過(guò)程的加工精度常有深遠(yuǎn)的影響。在本道工序中以毛坯大頭端定位，在小頭處夾緊，同時(shí)銑削兩側(cè)端面。但是由于毛坯表面不平整，連桿的剛性差，夾緊時(shí)工件可能變形，粗銑后端面似乎平整了，一放松，工件又恢復(fù)，變形，影響后續(xù)工序的定位及加工。以連桿的連桿身的對(duì)稱面定位。這種定位方法使工件在夾緊時(shí)的變形較小，同時(shí)可以銑工件的兩側(cè)端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度較好的平面。毛坯在加工后的外形偏差也比較小。本連桿的結(jié)合面帶有止口。連桿結(jié)合面結(jié)構(gòu)種類較多，有平切口和斜切口，還有鍵槽形、鋸齒形和帶止口的。從使用性能上看，重復(fù)定位精度高，在擰緊螺釘時(shí)，可自動(dòng)滑移消除止口間隙；從工藝性上看，定位可靠，連桿成品經(jīng)拆裝后大頭孔徑圓度變化小。螺栓孔和結(jié)合面分別先后加工，為達(dá)到互換性裝配要求，加工精度應(yīng)相應(yīng)提高。
2.3.2 工藝路線方案的確定
制定工藝路線主要是確定加工方法和劃分加工階段[8]。
（1）選擇加工方法應(yīng)以零件加工表面的技術(shù)條件（主要是加工面的尺寸精度、形狀精度、表面粗糙度）為依據(jù)，并綜合考慮各個(gè)方面工藝因素的影響，一般是根據(jù)主要表面的技術(shù)條件先確定終加工方法，接著再確定一系列準(zhǔn)備工序的加工方法，然后再確定其他次要表面的加工方法；
（2）在各表面加工方法選定以后，就需進(jìn)一步考慮這些加工方法在工藝路線中的大致順序，以定位基準(zhǔn)面的加工為主線，妥善安排熱處理工序及其他輔助工序；
（3）設(shè)計(jì)安排加工路線圖表。
特別當(dāng)生產(chǎn)批量不同時(shí)零件的工藝路線也會(huì)有較大的差別。
方案1：
工序I：制備毛坯
工序II：同時(shí)銑連桿大小頭孔兩側(cè)端面
工序III：鉆、擴(kuò)、鉸連桿小頭孔
工序IV：分離連桿體和連桿蓋
工序V：銑連桿體結(jié)合面
工序VI：銑連桿蓋結(jié)合面
工序VII：加工連桿體的螺紋
工序VIII：加工連桿蓋的螺栓孔
工序IX：人工裝配連桿體和連桿蓋
工序X：粗鏜、半精鏜大頭孔
工序XI：精鏜大頭孔及大頭孔內(nèi)鍵槽
工序XII：鏜削小頭孔內(nèi)槽
工序XIII：銑小頭孔R(shí)67mm的槽
工序XIV：倒角，檢驗(yàn)
方案2：
工序I：制備毛坯
工序II：同時(shí)銑連桿大小頭孔兩側(cè)端面
工序III：鉆、擴(kuò)、鉸連桿小頭孔
工序IV：分離連桿體和連桿蓋
工序V：銑連桿體和連桿蓋結(jié)合面
工序VI：加工連桿體的螺紋
工序VII：加工連桿蓋的螺栓孔
工序VIII：人工裝配連桿體和連桿蓋
工序IX：粗鏜、半精鏜大頭孔
工序X：精鏜大頭孔及大頭孔內(nèi)鍵槽
工序XI：鏜削小頭孔內(nèi)槽
工序XII：銑小頭孔R(shí)67mm的槽
工序XIII：倒角，檢驗(yàn)
方案1、2的差別僅僅是連桿端面銑削方式的不同。方案2中先粗加工兩側(cè)端面，在連桿體和蓋裝配好后再進(jìn)行一次精加工，此方案的不足在于精加工時(shí)條件不滿足，難以進(jìn)行精加工。方案1中在連桿體和蓋分離之前同時(shí)進(jìn)行兩側(cè)端面粗、精加工，雖然在裝配后可能影響到端面平面度，但考慮到連桿為一體鑄造，且端面采取兩側(cè)同時(shí) 加工，力可以相互抵消，同時(shí)連桿體和蓋的結(jié)合面要求也較高，因此可以采用此方案。通過(guò)比較選擇方案1。
工序I：制備毛坯
工序II：同時(shí)銑連桿大小頭孔兩側(cè)端面
工序III：鉆、擴(kuò)、鉸連桿小頭孔
工序IV：分離連桿體和連桿蓋
工序V：銑連桿體結(jié)合面
工序VI：銑連桿蓋結(jié)合面
工序VII：加工連桿體的螺紋
工序VIII：加工連桿蓋的螺栓孔
工序IX：人工裝配連桿體和連桿蓋
工序X：粗鏜、半精鏜大頭孔
工序XI：精鏜大頭孔及大頭孔內(nèi)鍵槽
工序XII：鏜削小頭孔內(nèi)槽
工序XIII：銑小頭孔R(shí)67mm的槽
工序XIV：倒角，檢驗(yàn)
2.3.3 加工質(zhì)量的保證措施
（1）合理定位夾緊方法
連桿是一個(gè)剛性比較差的工件，應(yīng)該十分注意夾緊力的大小、作用力的方向及著力點(diǎn)的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生的變形，以免影響加工精度[9]。銑兩端面時(shí)，夾具的夾緊力方向應(yīng)與端面平行，在夾緊力的作用方向上，大頭孔端部與小頭孔端部的剛性高，變形小，既使有一些變形，亦產(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會(huì)影響端面的平面度。在加工小頭孔工序中，夾緊力垂直作用于端面上，并由定位元件承受，以保證所加工孔的圓度。在鏜孔時(shí)，只以大平面（基面）定位，大頭這一端用固定塊定位，小頭孔以銷定位后，用推動(dòng)塊從側(cè)向夾緊。小頭一端不能從端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形。
（2）零件
零件材料的力學(xué)、物理性能及熱處理狀態(tài)對(duì)加工后的表面粗糙度、殘余應(yīng)力和冷硬現(xiàn)象都有影響。在工藝條件允許的范圍內(nèi)，可通過(guò)以下途徑改善其加工性。
（a）提高毛坯質(zhì)量 提高毛坯外形的幾何精度，保證其硬度及組織的均勻性，可以減小切削力的波動(dòng)，使振動(dòng)及刀具磨損減小，有利于提高表面質(zhì)量。
（b）通過(guò)熱處理改善切削加工性 通過(guò)熱處理提高塑性較大材料的硬度，可改善表面質(zhì)量。如對(duì)20鋼在切削前進(jìn)行正火處理，可改善它的切削加工性。
（3）連桿加工時(shí)合理的加工路線
（a）兩側(cè)端面采用粗銑、半精銑兩道工序。改善基面的平面度，提高孔加工的精度。
（b）連桿大、小頭孔的加工是連桿機(jī)械加工的重要工序，它的加工精度對(duì)連桿質(zhì)量有較大的影響。小頭孔是重要的定位基面，在用作定位基面之前，它經(jīng)過(guò)了鉆、擴(kuò)、鉸三道工序。鉆時(shí)以小頭孔外形定位，這樣可以保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差較小。小頭孔在鉆、擴(kuò)、鉸后，再以其內(nèi)孔定位加工大頭孔。大頭孔經(jīng)粗鏜、半精鏜、精鏜。表面粗糙度Ra 為1.6μm，大頭孔的加工方法是將連桿蓋與連桿體組合在一起，然后進(jìn)行鏜大頭孔的工序。這樣，在前幾道工序中可能產(chǎn)生的變形，可在最后精鏜工序中得到修正，以保證孔的精度。
（c）連桿的螺栓孔經(jīng)過(guò)鉆工序，螺紋經(jīng)鉆、攻絲工序。加工時(shí)先以連桿體和連桿蓋配合鉆螺紋孔，后分別加工連桿體的螺紋、連桿蓋的螺栓孔。加工時(shí)以大頭端面、大頭孔外圓面、小頭孔端面、小頭孔外圓面及一側(cè)面定位。為了使兩螺栓孔在兩個(gè)互相垂直方向上保持平行，在鉆孔工序中用上下雙導(dǎo)向套導(dǎo)向，從而達(dá)到所需要的技術(shù)要求，螺栓孔及螺紋孔的同軸度就能保證。
（4）刀具方面
（a）加強(qiáng)切割作用，減小推擠作用 加強(qiáng)切割作用，減小推擠作用不僅可以降低切削力與切削溫度，而且也是提高表面質(zhì)量的有效措施。對(duì)切割與推擠作用影響較大的是刀具的前角與刃口圓弧的大小。
① 加大前角。加大前角可以減小推擠作用，使刀刃的切割作用更加突出，并使被切金屬的塑性變形減??；同時(shí)，加大前角可以使基本變形區(qū)主要分布在切割層內(nèi)，對(duì)已加工表面以下的金屬影響較小。但應(yīng)注意前角過(guò)大會(huì)使刀尖的強(qiáng)度降低，影響刀具的壽命。
② 減小刃口圓弧半徑。刀具刃口圓弧半徑減小，可以縮小刀前變形量，加強(qiáng)刀刃的切割作用；同時(shí)，可以使直接受刃口圓弧擠壓的金屬層厚度減小。因此，減小刃口圓弧半徑能使表面殘余應(yīng)力、冷硬層深度及冷硬程度降低，從而提高表面質(zhì)量。
③ 采用斜刃切削。由于斜刃切削時(shí)，使切屑流向改變，刀具的實(shí)際前角加大，實(shí)際刃口圓弧半徑減小，從而加強(qiáng)了刀刃的切割作用，并使推擠作用減小，有利于提高已加工表面的質(zhì)量。
（b）提高刃磨質(zhì)量控制磨損量 降低前、后刀面的粗糙度可以減小刀一屑之間的摩擦，可以降低切削變形和切削力，并能抑制積屑瘤和鱗刺。因此，合理規(guī)定磨損限度，是保證表面質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。
（c）合理選擇刀具材料 應(yīng)根據(jù)工件的材料和具體加工條件合理選擇刀具材料，提高加工表面質(zhì)量。如用金剛石車刀車削超硬鋁及無(wú)氧銅時(shí)，可獲得很小的粗糙度；而采用硬質(zhì)合金刀具，要獲得小的粗糙度就比較困難。
（5）切削用量
（a）粗加工時(shí)切削用量的選擇原則
粗加工時(shí)加工精度與表面粗糙度要求不高，毛坯切削余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時(shí)，要盡可能保證較高的單位時(shí)間金屬切削量（金屬切除率）及必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本
9]。
金屬切除率可以用下式計(jì)算：
（2.1）
式中：——單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量（mm3/s）
V——切削速度（m/s）
f ——進(jìn)給量（mm/r）
——切削深度（mm）
提高切削速度、增大進(jìn)給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個(gè)因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量，影響最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的切削深度（ap），其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量度f(wàn)，最后確定一個(gè)合適的切削速度V。
選用較大的ap和f以后，刀具耐用度顯然也會(huì)下降，但要比V對(duì)刀具耐用度的影響小得多，因此，使V、f、ap的乘積盡可能大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大ap可使走刀次數(shù)減少，增大f又有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對(duì)提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的[9]。
① 切削深度的選擇：
粗加工時(shí)切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來(lái)確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應(yīng)當(dāng)盡量將粗加工余量一次切除。只有當(dāng)總加工余量很大，一次不能切完時(shí)，應(yīng)考慮分多次走刀。
② 進(jìn)給量的選擇：
粗加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的因素主要是切削力。因此，進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度來(lái)確定。選擇進(jìn)給量時(shí)應(yīng)考慮到機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長(zhǎng)度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度好的情況下，可選用大一些的進(jìn)給量；在剛性和強(qiáng)度較差的情況下，應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn)給量。
③ 切削速度的選擇：
粗加工時(shí)，切削速度主要受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制。切削深度、進(jìn)給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時(shí)必須考慮到機(jī)床的許用功率。如超過(guò)了機(jī)床的許用功率，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。
（b）精加工時(shí)切削用量的選擇原則
精加工時(shí)加工精度和表面質(zhì)量要求較粗加工高，加工余量小且均勻。因此，選擇精加工的切削用量時(shí)應(yīng)先考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率[10]。
① 切削深度的選擇：
精加工時(shí)的切削深度應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定。通常希望精加工余量不要留得太大，否則，當(dāng)背吃刀量較大時(shí)，切削力顯著增加，影響加工質(zhì)量。
② 進(jìn)給量的選擇：
精加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度。進(jìn)給量增大時(shí)，雖有利于斷屑，但殘留面積高度增大，切削力增大，表面質(zhì)量下降。
③ 切削速度的選擇：
切削速度提高時(shí)，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。只有當(dāng)切削速度受到工藝條件限制而不能提高時(shí)，才選用低速，以避開(kāi)積屑瘤產(chǎn)生的范圍。
由此可見(jiàn)，精加工時(shí)選用較小的背吃刀量ap和進(jìn)給量f，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)滿足生產(chǎn)率的要求。
2.4 工序設(shè)計(jì)
由此可見(jiàn)，精加工時(shí)選用較小的背吃刀量ap和進(jìn)給量f，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)滿足生產(chǎn)率的要求。
2.4.1 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差
用查表法確定機(jī)械加工余量：
（1）端面各工序尺寸及其公差（mm）
（根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 (第2版) 第一卷 表3.2—23 ，《機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)》(第2版) 表 2—9）得表4端面工序尺寸及其公差表。
表4 端面工序尺寸及其公差表
單面加工方法
單面余量
經(jīng)濟(jì)精度
工序尺寸
表面粗糙度
毛坯
48
12.5
粗銑
1.5
IT12()
45()
6.3
精銑
1
IT8()
43()
3.2
則連桿兩端面總的加工余量為：
=（+）2 （2.2）
=（1.5+1）2
=mm
連桿鑄造出來(lái)的總的厚度H = 43+=mm
（2）大頭孔各工序尺寸及其公差（鑄造出來(lái)的大頭孔為75 mm）
（根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》[11]表2—29表2—30）得表5大頭孔各工序尺寸及其公差表。
表5 大頭孔各工序尺寸及其公差表
工序名稱
工序基本余量
工序經(jīng)濟(jì)精度
工序尺寸
表面粗糙度
精鏜
1
1.6
半精鏜
1.5
3.2
粗鏜
3.5
6.3
毛坯
12.5
則連桿大頭孔總的加工余量為：
= ++ （2.3）
= 1+1.5+3.5
= mm
（3）小頭孔各工序尺寸及其公差
（根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》 表2—29表2—30）得表6小頭孔各工序尺寸及其公差表。
表6 小頭孔各工序尺寸及其公差表
工序名稱
工序基本余量
工序經(jīng)濟(jì)精度
工序尺寸
表面粗糙度
鉸
0.3
1.6
擴(kuò)
0.3
3.2
鉆
鉆至
12.5
則連桿大頭孔總的加工余量為：
A總 = A粗鏜+A半精鏜+ A精鏜 （2.4）
= 0.3+0.3+1.7
= mm
2.4.2 確定各工序的切削用量、工時(shí)定額
（1）銑連桿大小頭端面
（a）粗銑
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
銑刀直徑D = 160 mm 銑刀齒數(shù)Z = 10
由表2.1—73 進(jìn)給量af =1.8mm/r
背吃刀量ap =1.5 mm
切削速度V =81m/min 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V/ D = 160 r/min （2.5）
進(jìn)給速度Vf =289mm/min
由表2.1—100 切入和切出行程長(zhǎng)度：23mm 工件銑削部分長(zhǎng)度：150mm
切削時(shí)間：（150+23）/289=0.60min 輔助時(shí)間：0.95min
（b）精銑
銑刀直徑D = 160 mm 銑刀齒數(shù)Z = 10
進(jìn)給量af =0.5mm/r 背吃刀量ap =1mm
切削速度V =135m/min 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D = 270 r/min
進(jìn)給速度Vf =134.5mm/min
工件銑削部分長(zhǎng)度：150mm 切入和切出行程長(zhǎng)度：23mm
切削時(shí)間：（150+23）/134.5=1.29min 輔助時(shí)間：0.90min
（2）鉆、擴(kuò)、鉸小頭孔
（a）鉆
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
鉆頭直徑 D=18mm
進(jìn)給量af =0.26mm/r
由表3.4—13 切削速度V =18m/min 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D = 318 r/min
進(jìn)給速度Vf =82.68mm/min
工件銑削部分長(zhǎng)度：45mm 切入和切出行程長(zhǎng)度：9mm
切削時(shí)間：54/82.68=0.66min 輔助時(shí)間：1.25min
（b）擴(kuò)
擴(kuò)刀直徑 D=19.7mm
進(jìn)給量af =0.2mm/r 背吃刀量ap =（19.7-18）/2=0.85mm
切削速度V =64m/min 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D = 1000 r/min
進(jìn)給速度Vf =200mm/min
工件銑削部分長(zhǎng)度： 45mm 切入和切出行程長(zhǎng)度：4.5mm
切削時(shí)間：49.5/200=0.25min 輔助時(shí)間：0.70min
（c）鉸
鉸刀直徑 D=20mm
進(jìn)給量af =0.2mm/r 背吃刀量ap =（20-19.7）/2=0.15mm
切削速度V =108mm/min 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D = 1730 r/min
進(jìn)給速度Vf =346mm/min
工件銑削部分長(zhǎng)度： 45mm 切入和切出行程長(zhǎng)度：3mm
切削時(shí)間：48/346=0.14min 輔助時(shí)間：1.00min
（3）連桿體和連桿蓋結(jié)合面及止口的加工
（a）分離連桿體和連桿蓋
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
鋸片銑刀直徑 D=160mm 銑刀齒數(shù)Z = 100
進(jìn)給量af =20mm/r 背吃刀量ap =4mm
切削速度V =12m/min 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D = 23 r/min
進(jìn)給速度Vf =460mm/min
工件銑削部分長(zhǎng)度：134mm 切入和切出行程長(zhǎng)度：180mm
切削時(shí)間：314/460=0.69min 輔助時(shí)間：1.45min
（b）粗銑連桿體和連桿蓋的端面及止口
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
端銑刀直徑 D =50mm 銑刀齒數(shù)Z = 3
進(jìn)給量af =0.6mm/r 背吃刀量ap =1.5mm
切削速度V =100m/min 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D = 636 r/min
進(jìn)給速度Vf =381mm/min
工件銑削部分長(zhǎng)度：53mm 切入和切出行程長(zhǎng)度：120mm
切削時(shí)間：173/381=0.46min 輔助時(shí)間：1.25min
（c）精銑連桿體和連桿蓋的端面及止口
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
端銑刀直徑 D =50mm 銑刀齒數(shù)Z = 3
進(jìn)給量af =0.5mm/r 背吃刀量ap =1mm
切削速度V =113m/min 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D = 720 r/min
進(jìn)給速度Vf =360mm/min
工件銑削部分長(zhǎng)度：29mm 切入和切出行程長(zhǎng)度：120mm
切削時(shí)間：149/360=0.42min 輔助時(shí)間：1.00min
（4）連桿體螺紋的加工
（a）鉆螺紋孔
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
鉆頭直徑 D =10.2mm 進(jìn)給量af =0.2mm/r
由表3.4—13 切削速度V =18m/min 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D = 560 r/min
進(jìn)給速度Vf =112mm/min
工件銑削部分長(zhǎng)度：28mm 切入和切出行程長(zhǎng)度：9mm
切削時(shí)間：37/112=0.33min 輔助時(shí)間：1.25min
（b）攻螺紋
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
絲錐直徑 D=12mm 螺距P=1.75mm
切削速度V =15m/min 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D = 390 r/min
絲錐退出時(shí)的轉(zhuǎn)速：250 r/min
工件銑削部分長(zhǎng)度：21mm 絲錐切削錐長(zhǎng)度：1mm
攻螺紋時(shí)的超切量：2.5x1.75=4.375mm
切削時(shí)間：(21+1+4.375) × (1/390+1/250)/1.75=0.1min
輔助時(shí)間：1.00min
（5）連桿蓋螺栓孔的加工
（a）鉆螺栓孔
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
鉆頭直徑 D =13.5mm 進(jìn)給量af =0.26mm/r
由表3.4—13 切削速度V =18m/min 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D = 420 r/min
進(jìn)給速度Vf =109.2mm/min
工件銑削部分長(zhǎng)度：28mm 切入和切出行程長(zhǎng)度：9mm
切削時(shí)間：37/109.2=0.34min 輔助時(shí)間：1.25min
（b）锪孔
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
锪刀直徑 D =20mm 進(jìn)給量af =1mm/r
由表3.4—13 切削速度V =23m/min 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D = 370 r/min
進(jìn)給速度Vf =370mm/min
工件銑削部分長(zhǎng)度：1mm
切削時(shí)間：1/370=0.0028min 輔助時(shí)間：1.00min
（6）連桿大頭孔的加工
（a） 粗鏜大頭孔
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
鏜刀直徑D = 78.5 mm
由表1.2—33 切削速度V =50m/min
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D = 200 r/min
進(jìn)給量af =0.5mm/r 背吃刀量ap =1.75 mm 進(jìn)給速度Vf =100mm/min
工件鏜削部分長(zhǎng)度：43mm
切削時(shí)間：（43/100）× 2=0.86min 輔助時(shí)間：1.29min
（b）半精鏜大頭孔
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
鏜刀直徑D = 80mm
由表1.2—33 切削速度V =50m/min
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D = 200 r/min
進(jìn)給量af =0.4mm/r 背吃刀量ap =0.75 mm 進(jìn)給速度Vf =80mm/min
工件鏜削部分長(zhǎng)度：43mm
切削時(shí)間：43/80=0.54min 輔助時(shí)間：1.051min
（c）精鏜大頭孔
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
鏜刀直徑D = 81 mm
由表1.2—33 切削速度V =70m/min
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D = 280 r/min
進(jìn)給量af =0.12mm/r
背吃刀量ap =0.5 mm 進(jìn)給速度Vf =33.6mm/min 工件鏜削部分長(zhǎng)度：43mm
切削時(shí)間：43/33.6=1.28min 輔助時(shí)間：1.25min
（d）連桿大頭孔內(nèi)鍵槽的加工
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
鏜刀直徑D = 25 mm
由表1.2—33 切削速度V =40m/min
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D = 510 r/min
進(jìn)給量af =0.3mm/r 背吃刀量ap =2.5 mm
進(jìn)給速度Vf =153mm/min
工件鏜削部分長(zhǎng)度：24mm
切削時(shí)間：24 /153=0.16min 輔助時(shí)間：1.00min
（7）連桿小頭孔內(nèi)槽的加工
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
鏜刀直徑D = 21 mm
由表1.2—33 切削速度V =40m/min
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D = 600 r/min
進(jìn)給量af =0.3mm/r 背吃刀量ap =0.5 mm 進(jìn)給速度Vf =180mm/min
工件鏜削部分長(zhǎng)度：1.1mm
切削時(shí)間：（1.1 /180）× 2=0.012min 輔助時(shí)間：1.45min
（8）銑連桿小頭孔R(shí)67的槽
（a）開(kāi)槽
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
銑刀直徑D = 160 mm 銑刀齒數(shù)Z = 24
進(jìn)給量af =1.2mm/r 背吃刀量ap =1.5 mm
切削速度V =34m/min 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D =67r/min
進(jìn)給速度Vf =80.4mm/min
切入和切出行程長(zhǎng)度：180mm 工件銑削部分長(zhǎng)度：40mm
切削時(shí)間：（180+40）/80.4=2.74min 輔助時(shí)間：1.25min
（b）精加工
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
銑刀直徑D = 160 mm 銑刀齒數(shù)Z = 24
進(jìn)給量af =0.4mm/r 背吃刀量ap =0.75mm
切削速度V =215m/min 則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000 V /D =430r/min
進(jìn)給速度Vf =172mm/min
切入和切出行程長(zhǎng)度：20mm 工件銑削部分長(zhǎng)度：40mm走刀兩次
切削時(shí)間：（20+40）/172=0.35min 輔助時(shí)間：1.00min
2.5 工藝規(guī)程
由于坯料為一體鑄造，分離連桿體和連桿蓋后，連桿體和連桿蓋需分別加工。機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片分兩張，即表7機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片（連桿體）表、表8機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片（連桿蓋）表。
表7 機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片（連桿體）表
工序號(hào)
工序
安裝
工步
工序說(shuō)明
機(jī)床
夾具
刀具
量具
I
制備毛坯
II
銑削
I
1
同時(shí)粗銑連桿大小頭兩側(cè)端面 至45mm
專用組和銑床
專用夾具
硬質(zhì)合金
端銑刀
2
同時(shí)精銑連桿大小頭兩側(cè)端面 至43mm
專用量具
III
鉆削
I
1
鉆小頭孔至Φ18mm
專用組合鉆床
專用夾具
高速鋼
直柄麻花鉆
2
擴(kuò)小頭孔至Φ19.7mm
專用夾具
高速鋼
直柄擴(kuò)孔鉆
3
鉸小頭孔至Φ20mm
專用夾具
硬質(zhì)合金直柄機(jī)用鉸刀
塞規(guī)
IV
銑削
I
1
分離連桿體和連桿蓋
專用組合銑床
專用夾具
高速鋼
鋸片銑刀
專用量具
VII
銑削
I
1
粗銑連桿體結(jié)合面并保證尺寸24mm，粗銑止口兩側(cè)面至97mm
專用組合銑床
專用夾具
硬質(zhì)合金
端銑刀
2
精銑連桿體尺寸為94mm的結(jié)合面并保證3.4mm，精銑止口兩側(cè)面
至94mm
專用夾具
專用量具
VIII
鉆削攻螺紋
I
1
依次鉆削連桿體的兩個(gè)孔
至Φ10.2mm
專用組合鉆床
專用夾具
高速鋼直柄階梯麻花鉆
塞規(guī)
2
依次攻連桿體的兩個(gè)螺紋
至M12-6H
高速鋼細(xì)長(zhǎng)柄機(jī)用絲錐
IX
裝配
人工裝配連桿體和連桿蓋
X
鏜削
I
1
粗鏜大頭孔至Φ78.5mm
專用組合鏜床
專用夾具
硬質(zhì)合金
鏜刀
專用量具
2
半精鏜大頭孔至Φ80mm
專用量具
XI
鏜削
I
1
精鏜大頭孔至Φ81mm
并保證尺寸85mm
專用組合鏜床
專用夾具
硬質(zhì)合金
鏜刀
專用量具
2
鏜大頭孔內(nèi)鍵槽至R25mm
并保證尺寸2.5mm
專用量具
XII
鏜削
I
1
鏜小頭孔內(nèi)鍵槽至Φ21mm
并保證尺寸1.1mm及37mm
專用組合鏜床
專用夾具
硬質(zhì)合金
鏜刀
專用量具
XIII
銑削
I
1
粗銑小頭孔R(shí)67mm的槽
至12mm
專用組合銑床
專用夾具
硬質(zhì)合金
錯(cuò)齒三面
刃銑刀
2
精銑小頭孔R(shí)67mm的槽
至R67mm并保證尺寸15mm
專用量具
XIV
倒角終檢
I
專用組合銑床
專用夾具
表8 機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片（連桿蓋）表
工序號(hào)
工序
安裝
工步
工序說(shuō)明
機(jī)床
夾具
刀具
量具
I
制備毛坯
II
銑削
I
1
同時(shí)粗銑連桿大小頭兩側(cè)端面 至45mm
專用組和銑床
專用夾具
硬質(zhì)合金
端銑刀
2
同時(shí)精銑連桿大小頭兩側(cè)端面 至43mm
專用量具
III
鉆削
I
1
鉆小頭孔至Φ18mm
專用組合鉆床
專用夾具
高速鋼
直柄麻花鉆
2
擴(kuò)小頭孔至Φ19.7mm
專用夾具
高速鋼
直柄擴(kuò)孔鉆
3
鉸小頭孔至Φ20mm
專用夾具
硬質(zhì)合金直柄機(jī)用鉸刀
IV
銑削
I
1
分離連桿體和連桿蓋
專用組合銑床
專用夾具
高速鋼
鋸片銑刀
專用量具
V
銑削
I
1
粗銑連桿蓋結(jié)合面并保證尺寸24mm，粗銑止口兩側(cè)面至97mm
專用組合銑床
專用夾具
硬質(zhì)合金
端銑刀
2
精銑連桿蓋尺寸為94mm的結(jié)合面并保證3.4mm，精銑止口兩側(cè)面
至94mm
專用夾具
專用量具
VI
鉆削
I
1
依次鉆削連桿蓋的
兩個(gè)螺栓孔至Φ13.5mm
專用組合鉆床
專用夾具
高速鋼直柄階梯麻花鉆
塞規(guī)
2
依次锪連桿蓋兩個(gè)
Φ21mm孔
并保證1mm
高速鋼帶整體柱直柄平底锪鉆
IX
裝配
人工裝配連桿體和連桿蓋
X
鏜削
I
1
粗鏜大頭孔至Φ78.5mm
專用組合鏜床
專用夾具
硬質(zhì)合金
鏜刀
專用量具
2
半精鏜大頭孔至Φ80mm
專用量具
XI
鏜削
I
1
精鏜大頭孔至Φ81mm
并保證尺寸85mm
專用組合鏜床
專用夾具
硬質(zhì)合金
鏜刀
專用量具
2
鏜大頭孔內(nèi)鍵槽至R25mm
并保證尺寸2.5mm
專用量具
XII
鏜削
I
1
鏜小頭孔內(nèi)鍵槽至Φ21mm
并保證尺寸1.1mm及37mm
專用組合鏜床
專用夾具
硬質(zhì)合金
鏜刀
專用量具
XIII
銑削
I
1
粗銑小頭孔R(shí)67mm的槽
至12mm
專用組合銑床
專用夾具
硬質(zhì)合金
錯(cuò)齒三面
刃銑刀
2
精銑小頭孔R(shí)67mm的槽
至R67mm并保證尺寸15mm
專用量具
XIV
倒角終檢
I
專用組合銑床
專用夾具
2.6 連桿的檢驗(yàn)
連桿在機(jī)械加工中要進(jìn)行中間檢驗(yàn)，加工完畢后要進(jìn)行最終檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目按圖紙上的技術(shù)要求進(jìn)行。
2.6.1 觀察外表缺陷及目測(cè)表面粗糙度
2.6.2 連桿大、小頭孔圓柱度的檢驗(yàn)
用量缸表，在大、小頭孔內(nèi)分三個(gè)斷面測(cè)量其內(nèi)徑，每個(gè)斷面測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向，三個(gè)斷面測(cè)量的最大值與最小值之差的一半即圓柱度[12]。
2.6.3 連桿體、連桿蓋結(jié)合面對(duì)大頭孔中心線的對(duì)稱度的檢驗(yàn)
采用如圖2對(duì)稱度檢測(cè)裝置示意圖所示專用檢測(cè)裝置（用一平尺安裝上百分表）。用結(jié)合面為定位基準(zhǔn)分別測(cè)量連桿體、連桿上蓋兩個(gè)半圓的半徑值，其差為對(duì)稱度誤差。
圖2 對(duì)稱度檢測(cè)裝置示意圖
2.6.4 連桿大、小頭孔平行度的檢驗(yàn)
如圖3平行度檢測(cè)裝置示意圖所示,將連桿大小頭孔穿入專用心軸，在平臺(tái)上用等高V形鐵支撐連桿大頭孔心軸，測(cè)量小頭孔心軸在最高位置時(shí)兩端面的差值，其差值的一半即為平行度。
圖3 平行度檢測(cè)裝置示意圖
2.6.5 小頭孔R(shí)67槽對(duì)連桿軸線的對(duì)稱度的檢驗(yàn)
鑒于此處對(duì)稱度測(cè)量有些困難，可使用專用量具進(jìn)行測(cè)量，以提高效率。
3 夾具設(shè)計(jì)
連桿材料為QT450-10，年產(chǎn)量5萬(wàn)件。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。本夾具用于連桿大頭孔的鏜削加工。
3.1 夾具設(shè)計(jì)的要求
本夾具主要用來(lái)鏜Φ81的大頭孔，大頭孔軸線相對(duì)于小頭孔軸線有一定的尺寸精度要求。由于本工序是粗鏜、辦精鏜，本夾具可用于本工序內(nèi)的所有工步。設(shè)計(jì)夾具主要考慮在滿足合理性的條件下，如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.2 夾具設(shè)計(jì)
（1）定位基準(zhǔn)的確定
在本道工序之前，連桿的兩個(gè)端面，小頭孔及連桿的結(jié)合面面都已加工，且連桿體和連桿蓋已裝配成整體，且大頭孔的表面粗糙度要求較高。
方案一：
加工的大頭孔為通孔，沿Z方向的位移自由度可不予限制，但實(shí)際上以工件的端面定位時(shí)，必須限制該方向上的自由度，故應(yīng)按完全定位設(shè)計(jì)夾具。為了降低定位誤差，按基準(zhǔn)重合原則選小頭孔軸線、基面（連桿一側(cè)端面）為基準(zhǔn)。連桿以小頭孔表面、基面（連桿一側(cè)端面）及連桿側(cè)面定位，屬完全定位。
方案二：
加工的大頭孔為通孔，沿Z方向的位移自由度可不予限制，但實(shí)際上以工件的端面定位時(shí)，必須限制該方向上的自由度，故應(yīng)按完全定位設(shè)計(jì)夾具。為了降低定位誤差，按基準(zhǔn)重合原則選小頭孔軸線、基面（連桿一側(cè)端面）為基準(zhǔn)。連桿以大、小頭孔表面和基面（連桿一側(cè)端面）定位，屬完全定位。
（2）夾具的設(shè)計(jì)
夾具由：夾具體、定位元件及定位裝置、夾緊元件及夾緊裝置等組成[13]。
方案一：
小頭孔、連桿端面加工完畢可以使用，因此選小頭孔軸線、基面（連桿端面）為定位基準(zhǔn)，因此連桿可以使用圓柱銷、夾具體表面及一側(cè)面定位塊來(lái)定位，同時(shí)為了裝卸方便及提高效率，采用液壓夾具帶動(dòng)推動(dòng)塊提供夾緊力，夾緊力施加于連桿另一側(cè)面，以定位塊來(lái)平衡夾緊力。
方案二：
小頭孔、連桿端面加工完畢可以使用，因此選小頭孔軸線、基面（連桿端面）為定位基準(zhǔn)，因此連桿可以使用圓柱銷、大頭孔也使用圓柱銷及夾具體表面來(lái)定位。同時(shí)為了裝卸方便及提高效率，采用液壓夾具帶動(dòng)推動(dòng)塊提供夾緊力，夾緊力同時(shí)施加于連桿大、小頭底端，以此來(lái)平衡夾緊力。
方案一定位可靠，夾緊方便。方案二雖定位可靠、夾緊方便，通過(guò)大、小頭孔定位保證了中心距的要求，但大頭孔內(nèi)的心軸為了不影響本工序的加工，在工件夾緊后必須撤走，這樣可能會(huì)由于誤差、夾緊力等因素致使該心軸無(wú)法拔出，造成加工無(wú)法進(jìn)行。
綜合考慮采用方案一來(lái)設(shè)計(jì)夾具，即，小頭孔、連桿端面加工完畢可以使用，因此選小頭孔軸線、基面（連桿端面）為定位基準(zhǔn)，因此連桿可以使用圓柱銷、夾具體表面及一側(cè)面定位塊來(lái)定位，同時(shí)為了裝卸方便及提高效率，采用液壓夾具帶動(dòng)推動(dòng)塊提供夾緊力，夾緊力施加于連桿另一側(cè)面，以定位塊來(lái)平衡夾緊力。
（a）定位元件小頭孔圓柱銷
小頭孔尺寸為mm（即mm），采用基孔制。由于本工序之前小頭孔已經(jīng)加工完畢，達(dá)到了尺寸要求。小頭孔圓柱銷應(yīng)該能和小頭孔相配合，根據(jù)基孔制常用、優(yōu)先配合可得尺寸mm (mm)。連桿體大、小孔中心距為mm，以小頭孔的軸線為定位基準(zhǔn)，雖屬“基準(zhǔn)重合”，無(wú)基準(zhǔn)不重合誤差，但由于定位元件與定位面間存在間隙，造成的基準(zhǔn)位置誤差即為定位誤差，其值為：
（3.1）
= 0.023+0.013+0
= 0.036 mm
—— 定位誤差
—— 工件孔的直徑公差
—— 定位銷的直徑公差
—— 孔和銷的最小保證間隙
此項(xiàng)中心距加工允許誤差為0.1mm，因此工件在加工過(guò)程中能夠保證加工精度要求。
（b）夾具體
夾具體的作用是將定位、夾緊裝置連成一體，為工件提供一個(gè)加工平臺(tái)，并能正確安裝在機(jī)床上，加工時(shí)，能承受部分切削力。夾具體的尺寸依據(jù)工件、定位元件等相關(guān)零件的尺寸來(lái)確定。
（c）夾緊元件及夾緊裝置
通過(guò)查手冊(cè)及查閱《金屬切削原理》[14]，計(jì)算得鏜削加工的切削力為1260N。夾具夾緊力至少為1260N。由于連桿零件屬大批量生產(chǎn)類型，為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，采用液壓缸提供夾緊力，通過(guò)推動(dòng)塊施加夾緊力，裝卸工件方便、迅速。綜上，通過(guò)查閱相關(guān)資料選擇YG系列液壓缸。
4 組合機(jī)床設(shè)計(jì)
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對(duì)一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的高效專用機(jī)床。組合機(jī)床能對(duì)工件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位同時(shí)加工。組合機(jī)床可分為具有固定夾具的單工位組合機(jī)床、具有移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床三類[15]。
4.1 組合機(jī)床設(shè)計(jì)的要求
本組合機(jī)床主要用來(lái)鏜Φ81的大頭孔，本工序由粗鏜、辦精鏜大頭孔，本組合機(jī)床用于本工序內(nèi)的所有工步。設(shè)計(jì)組合機(jī)床主要考慮如何布局。本設(shè)計(jì)采用具有移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床。
4.2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
繪制組合機(jī)床“三圖一卡”，就是針對(duì)具體，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣文件設(shè)計(jì)。其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計(jì)算卡等[16]。
4.2.1 被加工零件工序圖
被加工零件工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床（或自動(dòng)線）上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計(jì)研究合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件工序圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，并作必要的說(shuō)明而繪制的。其主要內(nèi)容包括：
（1）被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。本工序加工部位用粗實(shí)線表示,其余部位用細(xì)實(shí)線表示。當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向時(shí)，則應(yīng)把設(shè)置中間導(dǎo)向臨近的工件內(nèi)部肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。
（2）本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾緊方向。以便據(jù)此進(jìn)行夾具的支撐、定位、夾緊和導(dǎo)向等機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
（3）本工序所選用加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求。本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基地直接發(fā)生關(guān)系。當(dāng)本工序定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不符時(shí)，必須對(duì)加工部位的位置精度進(jìn)行分析和換算，并把不對(duì)稱公差換算為對(duì)稱公差。對(duì)工件毛坯應(yīng)有要求，對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析。當(dāng)本工序有特殊要求時(shí)必須注明。
（4）注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及加工部位的余量[17]。
4.2.2 加工示意圖
（1）加工示意圖的作用和內(nèi)容
加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的，是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖；是設(shè)計(jì)刀具，輔具，夾具，多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力件，繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。
加工示意圖應(yīng)表達(dá)和標(biāo)注的內(nèi)容有：機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程，工件、夾具、刀具及多軸箱之間的相對(duì)位置及其聯(lián)系尺寸，主軸結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長(zhǎng)度。
（2）繪制加工示意圖的注意事項(xiàng)
加工示意圖應(yīng)繪制成展開(kāi)圖，按比例用細(xì)實(shí)線畫(huà)出工件外形、加工部位，加工表面畫(huà)粗實(shí)線，必須使工件和加工方位與機(jī)床布局相吻合。為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，同一多軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的主軸(即指加工表面，所用刀具及導(dǎo)向，主軸及接桿