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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 II 頁(yè) 共 II 頁(yè)
目 錄
1 緒論 1
1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 1
1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)要求 1
1.3 解決方案和技術(shù)路線 2
2 工藝設(shè)計(jì) 3
2.1 主要技術(shù)依據(jù) 3
2.1.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)，生產(chǎn)類型 3
2.1.2 連桿的功用及主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 3
2.1.3 毛坯的選擇及制備 4
2.2 工藝分析 5
2.3 加工方案 6
2.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 6
2.3.2 工藝路線方案的確定 8
2.3.3 加工質(zhì)量的保證措施 10
2.4 工序設(shè)計(jì) 13
2.4.1 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差 13
2.4.2 確定各工序的切削用量、工時(shí)定額 15
2.5 工藝規(guī)程 20
2.6 連桿的檢驗(yàn) 24
2.6.1 觀察外表缺陷及目測(cè)表面粗糙度 24
2.6.2 連桿大、小頭孔圓柱度的檢驗(yàn) 24
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) 24
2.6.4 連桿大、小頭孔平行度的檢驗(yàn) 25
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) 25
3 夾具設(shè)計(jì) 26
3.1 夾具設(shè)計(jì)的要求 26
3.2 夾具設(shè)計(jì) 26
4 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 29
4.1 組合機(jī)床設(shè)計(jì)的要求 29
4.2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 29
4.2.1 被加工零件工序圖 29
4.2.2 加工示意圖 30
4.2.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖 33
4.2.4 機(jī)床機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 35
結(jié)束語(yǔ) 36
致 謝 37
參考文獻(xiàn) 38
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（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，撰寫開題報(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、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書及使用說(shuō)明書。
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、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，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?，需要采用統(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?。煌瑫r(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，以避開積屑瘤產(chǎn)生的范圍。
由此可見，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，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)繪制成展開圖，按比例用細(xì)實(shí)線畫出工件外形、加工部位，加工表面畫粗實(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