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數(shù)控機床加工精度異常故障的診斷和處理
生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到數(shù)控機床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強，診斷難度比較大。形成這類故障的原因主要有五個方面：{1}機床進給單位被改動或變化。{2}機床各個軸的零點偏置[NULL OFFSET]異常。{3}軸向的反向間隙[BACK LASH]異常。{4}電機運行狀態(tài)異常，即電氣及控制部分異常。{5}機械故障，如絲杠，軸承，軸聯(lián)器等部件。另外加工程序的編制，刀具的選擇及人為因素，也可能導致加工精度異常。
1． 系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動
系統(tǒng)參數(shù)主要包括機床進給單位，零點偏置，反向間隙等。例如SIMENS，F(xiàn)ANUC
系統(tǒng)，其進給單位有公制和英制兩種。機床修理過程中某些處理，常常影響到零點偏置和間隙的變化，故障處理完畢后應作適時的調整和修改；另一方面，由于機械磨損嚴重或連結松動也可能造成參數(shù)實測值的變化，需要對參數(shù)做相應的修改才能滿足機床加工精度的要求。
2． 機械故障導致的加工精度異常
一臺THM6350立式加工中心，采用SIMENS 840D系統(tǒng)。在加工聯(lián)桿模具過程中，忽然發(fā)現(xiàn)Z軸進給異常，造成至少1毫米的切削誤差量（Z向過切）。調查中了解到：故障是忽然發(fā)生的。機床在點動，MDI（手動數(shù)據(jù)輸入方式）操作方式下各個軸運行正常，且回參考點正常；無任何報警提示，電氣控制部分硬故障的可能性排除。分析認為，主要應對以下幾個方面逐一進行檢查。
[1]檢查機床精度異常時正在運行的加工程序段，特別是刀具長度補償，加工坐標（G54—G59）的校對和計算。
[2]在點動方式下，反復運動Z軸，經(jīng)過視，觸，聽對其運動狀態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)Z向運動噪
音異常，特別是快速點動，噪音更加明顯。由此判斷，機械方面可能存在隱患。
[3]檢查機床Z軸精度。用手搖脈沖發(fā)生器移動Z軸，（將其倍率定為1X100的擋位，即每變化一步，電機進給0.1毫米），配合百分表觀察Z軸的運動情況。在單向運動精度保持正常后作為起始點的正向運動，脈沖器每變化一步，機床Z軸運動的實際距離d=dl=d2=d3….=0.1mm，說明電機運行良好，定位精度也良好。而返回機床實際運動位移的變化上，可以分為四個階段：①機床運動距離d1>d=0.1mm(斜率大于1)；②表現(xiàn)出為d1=0.1>d2>d3(斜率小于1)；③機床機構實際沒移動，表現(xiàn)出最標準的反向間隙；④機床運動距離與脈沖器給定數(shù)值相等（斜率等于1），恢復到機床的正常運動。
無論怎樣對反向間隙（參數(shù)1851）進行補償，其表現(xiàn)出的特征是：除了③階段能夠補償外，其他各段變化依然存在，特別是①階段嚴重影響到機床的加工精度。補償中發(fā)現(xiàn)，間隙補償越大，①階段移動的距離也越大。
分析上述檢查認為存在幾點可能原因：一是電機有異常；二是機械方面有故障；三是絲杠存在間隙。為了進一步診斷故障，將電機和絲杠完全脫開，分別對電機和機械部分進行檢查。檢查結果是電機運行正常；在對機械部分診斷中發(fā)現(xiàn)，用手盤動絲杠時，返回運動初始有非常明顯的空缺感。而正常情況下，應能感覺到軸承有序而平滑的移動。經(jīng)過拆卸檢查發(fā)現(xiàn)其軸承確實受損，且有滾珠脫落。更換后機床恢復正常。
3． 機床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機運行異常
有一臺北京產(chǎn)的立式數(shù)控銑床，配備SIMENS840D系統(tǒng)。在加工過程中，發(fā)現(xiàn)X軸精度異常。檢查發(fā)現(xiàn)X軸存在一定間隙，且電機啟動時存在不穩(wěn)定的現(xiàn)象。有手觸摸X軸電機時感覺電機抖動比較厲害，停止是抖動不明顯，尤其是點動方式下比較明顯。分析認為，故障原因有兩點，一是絲杠反向間隙很大；二是X軸電機工作異常。利用SIMENS系統(tǒng)的參數(shù)功能，對電機進行調試。首先對存在的間隙進行補償；調整伺服增益參數(shù)及脈沖抑制功能參數(shù)，X軸電機的抖動消除，機床加工精度恢復正常。
4． 機床位置環(huán)異?；蚩刂七壿嫴煌?
一臺TH61140加工中心，系統(tǒng)是FANUC18I，全閉環(huán)控制方式。加工過程中，發(fā)現(xiàn)該機床Y軸精度異常，精度誤差最小為0.006mm，最大為1.4mm。檢查中，機床已經(jīng)按照要求設置了G54工件坐標系。在MDI（手動數(shù)據(jù)輸入方式）方式下，以G54坐標系運行一段程序即“G00G90G54Y80F100；M30；”，待機床運行結束后顯示器上顯示的機械坐標值為“-1046.605”，記錄下該數(shù)值。然后在手動方式下，將機床點動到其他任意位置，再次在MDI方式下運行上次的程序段，待機床停止后，發(fā)現(xiàn)此時機床機械坐標數(shù)值顯示為“-1046.992”，同第一次執(zhí)行后的數(shù)值相比差了0.387mm。按照同樣的方法，將Y軸點動到不同的位置，反復執(zhí)行該程序段顯示器上顯示的數(shù)值不定。用百分表對Y軸進行仔細檢查，發(fā)現(xiàn)機械位置實際誤差同數(shù)顯顯示出的誤差基本一致，從而認為故障原因為Y軸重復定位誤差過大。對Y軸的反向間隙及定位精度進行檢查，重新做補償，均無效果。因此懷疑光柵尺及系統(tǒng)參數(shù)等有問題。但為什么產(chǎn)生如此大的誤差，卻未出現(xiàn)相應的報警信息呢？進一步檢查發(fā)現(xiàn)，次軸為垂直方向的軸，當Y軸松開時主軸箱向下掉，造成了誤差。
對機床的PLC邏輯控制程序做了修改，即在Y軸松開時，先把Y軸使能加載，再把Y軸松開；而在夾緊時，先把軸夾緊后，再把Y軸使能去掉。調整后機床故障得以解決。
CNC machining accuracy of the abnormal fault diagnosis and treatment
Production often encounter unusual precision CNC machining of the fault. Such failure concealed strong, and the diagnosis more difficult. Such a failure of the main reasons there are five areas: (1) machine tool unit to be altered or changed. (2)-axis machine tools all the 0.1 bias [NULL OFFSET] anomaly. (3) axial reverse the gap [BACK LASH] anomaly. (4) abnormal motor running, electrical and control of the anomaly. (5) mechanical failure, such as the screw, bearings, shaft and other components for the. In addition the establishment of procedures for processing, tool selection and human factors, may also lead to abnormal processing accuracy
1. System parameters change or alteration
System parameters including machine feeding units, 0.1 bias, such as reverse gap. For example, SIMENS, FANUC system, feeding its metric and English units of two. Machine repair in certain treatment, often affecting 0.1 gap and offset the change, fault should be disposed of after timely adjustments and amendments on the other hand, due to mechanical wear or link may also be caused by loose parameters measured the changes , The parameters need to be revised accordingly to meet the requirements of precision machining.
2. Mechanical failure caused by abnormal processing precision
THM6350 a vertical machining centers, used SIMENS 840D system. Die-processing in the process, suddenly found Z-axis feed anomaly, at least one millimeter of error of cutting (Z to the cut-off). In that survey: the fault is all of a sudden. Machine tools to move in, MDI (manual data input method) mode of operation under normal operation of the shaft, and the reference point back to normal without any warning tips, electrical control of the hard rule out the possibility of failure. Analysis, the main one by one the following aspects should be checked
[1] check accuracy of abnormal machine is running at the processing procedures, the length of particular tool compensation, processing coordinates (G54-G59) the proof-reading and computing. [2] to move in the way, the Z-axis movement repeatedly, through visual, touch, listen to their campaign of state, found that the noise Z to the abnormal movement, in particular to move fast, noise more pronounced. This judgement, machinery possible hidden dangers
[3] Z-axis precision machine tool inspection. Using hand-cranked generator mobile Z-axis, (its rate set at the Shift 1 X100, which is in step, the electrical feed 0.1 mm), with Bai Fenbiao observe the movement of Z-axis. In a one-way movement to maintain normal accuracy of the positive movement as a starting point, every change in pulse-step machine Z-axis movement of the actual distance d = dl = d2 = d3… .= 0.1 mm, that motor running well and also positioning accuracy Good. Back to the actual movement and displacement of the machine changes, can be divided into four stages:① machine movement distance d1> d = 0.1mm (slope greater than 1); ② show for d1 = 0.1> d2> d3 (slope less than 1); ③ machine actually did not move bodies, showing the most standard reverse gap ; ④ movement from the machine and pulse for a given numerical equivalent (slope equal to 1), return to the normal movement of the machine
No matter how the reverse gap (parameters 1851) compensation to their performance characteristics: In addition to ③ stage to compensation, all of the other changes still exist, especially ① stage seriously affect the accuracy of the processing machine. Compensation found that the greater the compensation gap, ① stage of moving from the greater
Analysis of the inspection that there may be a few reasons: First, motor abnormalities and the other is in a mechanical fault; three screw there is space. In order to further diagnose problems, and the screw will be fully undocked from the electrical, mechanical and electrical were part of the inspection. Inspection results of the electrical operating normally in the diagnosis of the mechanical parts that move hand-screw, to return to the initial campaign have a very clear sense of vacancy.And under normal circumstances, should be able to feel bearing orderly and smooth movement. After the demolition inspection found that it really damaged bearings, and the ball is falling. After the replacement machine back to normal
3. Machine did not optimize the electrical parameters of abnormal motor running
Beijing has a capacity of vertical milling machine, equipped with SIMENS840D system. In the process, we found abnormal X-axis precision. X-axis inspection found that there are certain gaps, and the motor of instability at the start of the phenomenon. A hand touching the X-axis motor, sensory motor jitter relatively powerful, and stop dithering is not obvious, especially under way to move more obvious. Analysis of that failure for two reasons, First, screw reverse big gap and the other is abnormal X-axis electrical work. SIMENS system using the parameters of function, the motor debugging. First on the compensation gap, adjusting the servo gain parameters and pulse suppression parameters, X-axis motor to eliminate the jitter, precision machining back to normal
4. Central location of machine control logic is nothing wrong or unusual
TH61140 a processing center, the system is FANUC18I, closed-loop control the whole way. In the process, found that the Y-axis precision machine tools abnormal, the smallest error for the accuracy of 0.006 mm, the largest to 1.4 mm. During the inspection, and machine tools have been set up G54 in accordance with the requirements of the workpiece coordinates. In MDI (manual data input method) mode, the G54 to coordinate procedures for running a section that is "G00G90G54Y80F100; M30;", machine tool operation to be displayed on the monitor after the end of the mechanical coordinates for the "-1046.605," a record of the numerical.Then in the manual mode, the machine will be to move to any other location, again running under way in the last MDI procedures, the question following the cessation of machine tools, machine tools found at this time numerical mechanical coordinates displayed as "-1046.992," with the first After the implementation of the numerical difference compared to the 0.387 mm. In accordance with the same methods, will move the Y-axis to a different location and repeatedly monitor the implementation of the program displayed on the numerical uncertain. Bai Fenbiao with the Y-axis to double-check and found that mechanical error with the actual location of the show was basically the same error, the reasons for that failure to repeat Y-axis positioning error too large.Y-axis on the reverse gap and positioning accuracy check and re-do of compensation, no effects. Therefore suspected grating device and system parameters such as a problem. But why have such a large error, the alarm has not been a corresponding information? ? Further inspection found that the vertical axis of the shaft, when the Y-axis release me down when the spindle out, causing the error.
The PLC logic of the machine tool control program made changes, that is, in the Y-axis release, the first Y-axis can be loaded, then release the Y axis and in clamping, the first axle clamp, then Y-axis can be removed. After adjusting machine fault is resolved.
南通職業(yè)大學 2008 屆畢業(yè)設計（論文）任務書
學生姓名
黃飛
所學專業(yè)
機制數(shù)控方向
班 級
機制055
課題名稱
柴油機連桿工藝工裝設計
工作內容
（應完成的設計內容、論文內容）
1、繪制該零件的夾具圖和裝配圖
2、編制該零件的機械加工工藝規(guī)程
3、設計該零件的工藝裝備
4、編寫設計說明書
4、專業(yè)英語資料翻譯3000字符左右
工作要求
（設計應達到的性能、指標，論文質量要求）
1、 生產(chǎn)綱領：大批生產(chǎn)。
2、 工藝過程合理，工序設計基本能指導工人生產(chǎn)，能達到零件圖樣規(guī)定的要求。
3、 夾具設計應滿足工藝設計規(guī)定的精度和生產(chǎn)效率，同時還應符合可靠、簡單、方便的原則。夾具本身結構工藝性好。
4、 說明書應概括地介紹設計全貌，對設計的各部分內容應作重點說明，分析論證及必要的計算。
主要參考
資料
1 機械制造工藝學. 鄭本修主編
2 先進制造技術 王隆太主編
3 機械制造工程專業(yè)英語 章躍主編
4 機械制造工藝設計簡明手冊 李益民主編
5 機械設計基礎 揚可楨 程光蘊主編
6 機床夾具設計 肖繼德 陳寧平主編
工作進度
要求
1、 3月21日-3月25日 零件結構性工藝分析 繪制毛坯圖
2、 3月26日-5月10日 編制機械加工工藝過程卡 、機械加工工序卡 。
3、 5月10日-5月15日 編寫設計說明書、專業(yè)英語資料翻譯
4、 5月16日- 答辯前的準備
課題組
其他成員
無
指導教師
（簽名）
張麗萍
教研室主任
（簽名）
部門批準
（蓋章）
簽發(fā)日期
實習報告
學習自動化專業(yè)已經(jīng)三年了，一年級時學校安排了金工實習，到了兩年級的時候，老師帶我們參觀了柴油機單位，這些實習的機會是我們受益匪淺，從對自動化這一專業(yè)的諸多疑惑，到了現(xiàn)在對該專業(yè)的基本認識，這其中包含了老師的良苦用心。現(xiàn)在我自己走出去了，在生產(chǎn)針式打印機的”富士通”公司以及了解了電梯的基本工作原理和一些基本的工藝制作。
這三年中我們已經(jīng)學習了幾門專業(yè)基礎課和一些專業(yè)課。在實習過程中怎樣將我們所學與實際所面臨的問題相結合這對我們無疑是一個大大的挑戰(zhàn)。 第一天我?guī)е鴱娏Φ暮闷嫘牡轿挥邳S家圩附近的生產(chǎn)“富士通”針式打印機的廠家。眾所周知，“富士通”是來自于日本的品牌。日本產(chǎn)品一向以高品質，高價格聞名于世，“富士通”的針式打印機亦不例外。而到了那，我感受到更多的是日本式的管理理念，其對于員工的管理近乎苛刻，每天八小時的工作中只有二十分鐘的時間可以休息，員工在工作過程中必須保持良好的精神狀態(tài)，稍有疏忽，整個工作過流程將因此打亂。從中我找出為何日本的產(chǎn)品總是那么受歡迎，日本式管理盡管有時不近人情，但通常都會為人們所接受的原因了。 如今的打印機大都分為噴墨打印機，激光打印機以及針式打印機。最早的打印機就是針式打印機，現(xiàn)在多用在銀行，稅務局等行業(yè)。針式打印機是利用直徑0.2mm～0.3mm的打印針通過打印頭中的電磁鐵吸合或釋放來驅動打印針向前擊打色帶，將墨點印在打印紙上而完成打印動作的，通過對色點排列形式的組合控制，實現(xiàn)對規(guī)定字符、漢字和圖形的打印。所以，針式打印機實際上是一個機電一體化系統(tǒng)。機械部分主要組件有：字車傳動機構，輸紙傳動機構，色帶傳動機構，打印頭。電氣控制部分中主要組件有：微處理器或單片機，數(shù)據(jù)／程序／字符點陣存儲器，驅動電路與傳感器，電源以及接口電路。噴墨打印機分為機械和電路兩大部分，機械部分通常包括墨盒和噴頭、清洗部分、字車機械、輸紙機構和傳感器等幾個部分。而激光打印機采用的是電子照相(Electro-photo-graphy)技術。該技術利用激光束掃描光鼓，通過控制激光束的開與關使傳感光鼓吸與不吸墨粉，光鼓再把吸附的墨粉轉印到紙上而形成打印結果。我們參觀瀏覽了針式打印機的整個生產(chǎn)過程，了解了在銀行等行業(yè)普遍使用的打印機的工作過程和打印原理?？粗と藗兪炀毜氖址ǎ瑢⒚恳桓槻暹M預留的孔中，再傳到下一個工序，環(huán)環(huán)相扣，時間非常很緊張并且不能出絲毫差錯。想用一個下午了解針式打印機的全部生產(chǎn)過程是不太現(xiàn)實的，我看的只是皮毛而已，想要了解決非一朝一夕的事。
我所學的專業(yè)在這里地到了很好應用，不過自動化這門課聽起來簡單可實際操作起來并不那么容易，但是話說回來我學這門課就是為了將復雜的事情變簡單，但在這一過程中我們將經(jīng)歷更為復雜的實踐。沒有實習這一環(huán)節(jié)我可能不知道自己差那么多，離社會對我們專業(yè)的要求相去甚遠，因此這次實習在今后的學習中又給了我指導方向，要求我懂得更多，做得更多。
但也有讓我頭痛的實習，那就是在印刷電路板車間。去的那車間第一天我一進門便能聞到一股濃濃的雙氧水的氣味，讓人甚至都有呼氣困難的感覺，剛進去便覺得眼睛酸痛，這種感覺伴隨著整個參觀過程。但我的確從這次實習中了解了關于印刷電路板制作的基本知識。印刷電路板（printed circuit board）工藝流程分為：浸酸→全板電鍍銅→圖形轉移→酸性除油→二級逆流漂洗→微蝕→二級逆流漂洗→浸酸→鍍錫→二級逆流漂洗→逆流漂洗→浸酸→圖形電鍍銅→二級逆流漂洗→鍍鎳→二級水洗→浸檸檬酸→鍍金→回收→2-3級純水洗→烘干。它的內部制作與檢查有幾種方法： 發(fā)料→對位孔→銅面處理→影像轉移→蝕刻→剝膜 發(fā)料→銅面處理→影像轉移→蝕刻→剝膜→工具孔 發(fā)料→鉆孔→通孔→電鍍→影像轉移→蝕刻→剝膜。 監(jiān)測的方法為：AOI(簡單線路采目視) →電測→(修補)→確認。內層板線路成完后,必須保證通路及絕緣的完整性(integrity),即如同單面板一樣先要仔細檢查。因一旦完成壓合后,不幸仍有缺陷時,則已為時太晚,對于高層次板子而言更是必須先逐一保證其各層品質之良好,始能進行壓合, 由于高層板漸多,內層板的負擔加重,且線路愈來愈細,萬一有漏失將會造成壓合后的昂貴損失.傳統(tǒng)目視外,自動光學檢查(AOI)之使用在大廠中已非常普遍, 利用計算機將原圖案牢記,再配合特殊波長光線的掃瞄,而快速完美對各層板詳作檢查。但AOI有其極限,例如細斷路及漏電(Leakage)很難找出,故各廠漸增加短、斷路電性測試。這只是我在實際參觀以及查資料所得，真實情況會更為復雜。
這次我要了解的對象是我們平時經(jīng)常使用卻最不了解的電梯的工作原理。電梯是自動化程度相當高的機械設備，也是非常容易操作的日常工具。電梯主要由電梯曳引系統(tǒng)、電梯轎廂和門系統(tǒng)、電梯的導向系統(tǒng)、電梯的重量平衡系統(tǒng)、自動扶梯及自動人行道、電梯的電力拖動系統(tǒng)、電梯電氣控制系統(tǒng)、電梯的安全保護系統(tǒng)組成。發(fā)明電梯的人叫做奧的斯，世界上最大的電梯公司創(chuàng)始人,其公司140萬臺奧的斯電梯在200多個國家和地區(qū)運轉,每三天運載全球人口一次。
電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式，繼電器控制、PLC控制、微機控制，其中繼電器控制系統(tǒng)故障率高，微機控制系統(tǒng)抗干擾能力弱．而PLC控制系統(tǒng)運行可靠，編程簡單、維修方便、抗干擾性強．已成為目前電梯系統(tǒng)中使用最多的控制方式。 電梯的基本規(guī)格有以下參數(shù)組成：（1）電梯的類型。乘客電梯、載貨電梯、病床電梯、自動扶梯等，表明電梯的服務對象。（2）電梯的主參數(shù)。包括電梯額定載重量、額定速度。（3）驅動方式。直流驅動、交流單速驅動、交流雙速驅動、交流調壓驅動、交流變壓變頻驅動、永磁同步電機驅動、液壓驅動等。（4）操縱控制方式。手柄開關操縱、按鈕控制、信號控制、集選控制、并聯(lián)控制、群控等。（5）轎廂形式與轎廂尺寸。轎廂有無雙面開門的特殊要求，以及轎廂頂、轎廂壁、轎廂底的特殊要求。轎廂尺寸有內部尺寸和外廓尺寸，以寬X深X高表示。內部尺寸根據(jù)電梯的類型和額定在重量確定；外廓尺寸關系到井道設計。（6）井道形式與尺寸。井道是封閉式還是空格式，井道尺寸以寬X深表示。（7）廳轎門形式。按開門方式可分為中分式、旁開式、直分式等；按控制方式可分為手動開關門、自動開關門等。（8）開門寬度與開門方向。開門寬度是指廳轎門完全開啟時的凈寬度。根據(jù)開門方向確定左開門或右開門。（9）層站數(shù)。電梯運行其中的建筑的層樓稱為層，各層樓用以進出轎廂的地點稱為站。（10）提升高度和井道高度。（11）頂層高度和底坑深度。（12）機房形式。上機房、下機房、無機房等。通過這段時間的實習我對我學習書本知識有了更多的了解，我只是從外圍了解最基本的實現(xiàn)方式，用我們所學去解釋一些最基本的現(xiàn)象，這在將來的工作是遠遠不夠的，這段時間的實習也給我提出了我將來的努力方向。
——于紅亮
南通職業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）
摘 要
本文主要論述了柴油機連桿的加工工藝及其夾具設計。因為連桿是活塞式發(fā)動機和壓縮機的主要零件之一，其大頭孔與曲軸連接，小頭孔通過活塞銷與活塞連接，其作用是將活塞的氣體壓力傳送給曲軸，又收曲軸驅動而帶動活塞壓縮汽缸中的氣體。連桿承受的是沖擊動載荷，因此要求連桿質量小，強度高。所以在安排工藝過程時，按照“先基準后一般”的加工原則。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。 在夾具設計方面也要針對連桿結構特點比較小，設計應時應注意夾具體結構尺寸的大小等，最終就能達到零件的理想要求！
關鍵詞: 連桿 變形 加工工藝 夾具設計
Abstract
The diesel connecting rod treating handicraft the main body of a book has been discussed mainly and their grip design. Because of the connecting rod is one of dyadic engine of piston and main compression engine part, whose larger end hole and crank shaft link up , the small head hole links up by the wrist pin and the piston , whose effect is that the piston gas pressure is transmitted to the crank shaft , collect crank shaft gas in driving but setting a piston in motion to compress a cylinder. Being that the pole bears pounds a live load , request connecting rod mass is minor therefore , the intensity is high. Therefore when arranging procedure for, according to "first the criterion queen-like " treating principle. The connecting rod main part processes a surface being that head hole and both ends big or small are weak, more important faying face and bolt hole locating surface being the connecting rod body and cover treating outside. Also should be comparatively small specifically for connecting rod structure characteristic in the field of grip design , design that the size should pay attention to gripping the concrete structure dimension of the season waits, the ideal being therefore likely to reach a part ultimately demands!
Keyword: Connecting rod Deformination Processing technology Design of clamping device
目 錄
摘 要 1
Abstract 1
第一章 柴油機連桿的加工工藝 3
1.1 柴油機連桿的用途及其特點 3
1.2 連桿的的材料及毛坯制造 4
1.3 連桿的加工工藝過程 6
1.4 連桿的加工工藝過程分析 7
1.4.1 定位基準的選擇 7
1.4.2 加工階段的劃分和加工順序的安排 8
1.4.3 確定合理的夾緊方法 8
1.4.4 連桿主要面的加工方法 9
1.4.5 連桿主要孔的加工方法 9
1.4.6 連桿體與連桿蓋的銑開工序 10
1.5夾具使用 10
1.6 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 10
1.6.1 確定加工余量 10
1.6.2確定工序尺寸及其公差 11
1.7 各項加工數(shù)據(jù)的計算 12
1.8 連桿的檢驗 19
1.8.1 觀察外表缺陷及目測表面粗糙度 19
1.8.2 檢查主要表面的尺寸精度 19
1.8.3檢驗主要表面的位置精度 20
1.8.4 連桿螺釘孔與結合面垂直度的檢驗 20
第二章 工裝設計 20
2.1 銑削分面夾具設計 20
2.1.1夾具的問題注意 20
2.1.2 夾具設計 21
2.2 擴大頭孔夾具 23
2.2.1 夾具的注意問題 23
2.2.2 夾具設計 23
參考文獻: 26
致 謝 26
第一章 柴油機連桿的加工工藝
1.1 柴油機連桿的用途及其特點
連桿是發(fā)動機中的主要傳動部件之一，它在柴油機中，把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅動而帶動活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿在工作中承受著急劇變化的動載荷。連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。連桿體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。為了減少磨損和便于維修，連桿的大頭孔內裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦有鋼質的底，底的內表面澆有一層耐磨巴氏合金軸瓦金屬。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，可以用來補償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時便于在磨損后進行修理和更換。
在發(fā)動機工作過程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，連桿除應具有足夠的強度和剛度外，還應盡量減小連桿自身的質量，以減小慣性力的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。為了保證發(fā)動機運轉均衡，同一發(fā)動機中各連桿的質量不能相差太大，因此，在連桿部件的大、小頭兩端設置了去不平衡質量的凸塊，以便在稱量后切除不平衡質量。連桿大、小頭兩端對稱分布在連桿中截面的兩側?？紤]到裝夾、安放、搬運等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。在連桿小頭的頂端設有油孔(或油槽)，發(fā)動機工作時，依靠曲軸的高速轉動，把氣缸體下部的潤滑油飛濺到小頭頂端的油孔內，以潤滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動運動副。
連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復直線運動變?yōu)榍幕剞D運動，以輸出動力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。反映連桿精度的參數(shù)主要有5個：（1）連桿大端中心面和小端中心面相對連桿桿身中心面的對稱度；（2）連桿大、小頭孔中心距尺寸精度；（3）連桿大、小頭孔平行度；（4）連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度；（5）連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。
1.2 連桿的的材料及毛坯制造
連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強度。因此，連桿材料一般采用高強度碳鋼和合金鋼；如45鋼、55鋼、40Cr、40CrMnB等。近年來也有采用球墨鑄鐵的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料損耗少，成本低。隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應用，使粉末冶金件的密度和強度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個很有發(fā)展前途的制造方法。
連桿毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法。根據(jù)生產(chǎn)綱領為大量生產(chǎn)，連桿多用模鍛制造毛坯。連桿模鍛形式有兩種，一種是體和蓋分開鍛造，另一種是將體和蓋鍛成—體。整體鍛造的毛坯，需要在以后的機械加工過程中將其切開，為保證切開后粗鏜孔余量的均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設備動力大和金屬纖維被切斷等問題，但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時少、模具少等優(yōu)點，故用得越來越多，成為連桿毛坯的一種主要形式?？傊鞯姆N類和制造方法的選擇應使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。
目前我國有些生產(chǎn)連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。圖（1-2）為連桿輥鍛示意圖．毛坯加熱后，通過上鍛輥模具2和下鍛輥模具4的型槽，毛壞產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需要的形狀。用輥鍛法生產(chǎn)的連桿鍛件，在表面質量、內部金屬組織、金屬纖維方向以及機械強度等方面都可達到模鍛水平，并且設備簡單，勞動條件好，生產(chǎn)率較高，便于實現(xiàn)機械化、自動化，適于在大批大量生產(chǎn)中應用。輥鍛需經(jīng)多次逐漸成形。
圖（1-2）連桿輥鍛示意圖
圖(1-3)、圖(1-4)給出了連桿的鍛造工藝過程，將棒料在爐中加熱至1140～1200C0，先在輥鍛機上通過四個型槽進行輥鍛制坯見圖(1-3)，然后在鍛壓機上進行預鍛和終鍛，再在壓床上沖連桿大頭孔并切除飛邊見圖(1-4)。鍛好后的連桿毛坯需經(jīng)調質處理，使之得到細致均勻的回火索氏體組織，以改善性能，減少毛坯內應力。為了提高毛坯精度，連桿的毛坯尚需進行熱校正。
連桿必須經(jīng)過外觀缺陷、內部探傷、毛坯尺寸及質量等的全面檢查，方能進入機械加工生產(chǎn)線。
1.3 連桿的加工工藝過程
由上述技術條件的分析可知，連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，但是連桿的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給連桿的機械加工帶來了很多困難，必須充分的重視。
(連桿機械加工工藝過程見加工工藝卡片)
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連桿螺栓孔定位面，次要加工表面為軸瓦鎖口槽、油孔、大頭兩側面及體和蓋上的螺栓座面等。
連桿的機械加工路線是圍繞著主要表面的加工來安排的。連桿的加工路線按連桿的分合可分為三個階段：第一階段為連桿體和蓋切開之前的加工；第二階段為連桿體和蓋切開后的加工；第三階段為連桿體和蓋合裝后的加工。第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準備精基準（端面、小頭孔和大頭外側面）；第二階段主要是加工除精基準以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工，為合裝做準備的螺栓孔和結合面的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第三階段則主要是最終保證連桿各項技術要求的加工，包括連桿合裝后大頭孔的半精加工和端面的精加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前后來分，合裝之前的工藝路線屬主要表面的粗加工階段，合裝之后的工藝路線則為主要表面的半精加工、精加工階段。
1.4 連桿的加工工藝過程分析
1.4.1 定位基準的選擇
在連桿機械加工工藝過程中，大部分工序選用連桿的一個指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭處指定一側的外表面作為另一基面。這是由于：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、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，減少了定位誤差。具體的辦法是，如圖（1—5）所示：在安裝工件時，注意將成套編號標記的一面不
圖（1-5）連桿的定位方向
與夾具的定位元件接觸（在設計夾具時亦作相應的考慮）。在精鏜小頭孔（及精鏜小頭襯套孔）時，也用小頭孔（及襯套孔）作為基面，這時將定位銷做成活動的稱“假銷”。當連桿用小頭孔（及襯套孔）定位夾緊后，再從小頭孔中抽出假銷進行加工。
為了不斷改善基面的精度，基面的加工與主要表面的加工要適當配合：即在粗加工大、小頭孔前，粗磨端面，在精鏜大、小頭孔前，精磨端面。
由于用小頭孔和大頭孔外側面作基面，所以這些表面的加工安排得比較早。在小頭孔作為定位基面前的加工工序是鉆孔、擴孔和鉸孔，這些工序對于鉸后的孔與端面的垂直度不易保證，有時會影響到后續(xù)工序的加工精度。
在第一道工序中，工件的各個表面都是毛坯表面，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，則對加
工精度會有很大影響。因此，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對于整個工藝過程的加工精度常有深遠的影響。連桿的加工就是如此，在連桿加工工藝路線中，在精加工主要表面開始前，先粗銑兩個端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此，粗銑就是關鍵工序。在粗銑中工件如何定位呢？一個方法是以毛坯端面定位，在側面和端部夾緊，粗銑一個端面后，翻身以銑好的面定位，銑另一個毛坯面。但是由于毛坯面不平整，連桿的剛性差，定位夾緊時工件可能變形，粗銑后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢復變形，影響后續(xù)工序的定位精度。另一方面是以連桿的大頭外形及連桿身的對稱面定位。這種定位方法使工件在夾緊時的變形較小，同時可以銑工件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度較好的平面。同時，由于是以對稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。
1.4.2 加工階段的劃分和加工順序的安排
由于連桿本身的剛性差，切學加工時產(chǎn)生的殘余應力，易產(chǎn)生變形。因此，在安排工藝過程時，應把各主要表面的的粗，精加工工序分開。這樣，粗加工產(chǎn)生的變形就可以在半精加工中得到修；半精加工中產(chǎn)生的形變可以在精加工中得到修正，最終達到零件的技術要求。
再工序安排上先加工定位基準，如端面加工的銑、磨工序防在加工過程的前面，然后再加工孔，符合符合先面后孔的加工工序安裝原則。
連桿工藝加工過程可分為以下幾個方面：
1）粗加工階段
粗加工階段也是連桿體和連桿蓋合之前的加工階段：基準面的加工，包括輔助基準面加工：準備連桿體及連桿蓋合并所進行的加工，如兩者對口面的銑、磨等
2）半精加工階段
半精加工階段也是連桿體和連桿蓋合并之后的加工，如精磨兩平面，半精鏜大頭孔及孔口倒角等。總之是為精加工大、小頭孔做準備的階段。
3）精加工階段
精加工階段主要是最終保證連桿主要表面——大、小頭孔全部達到圖樣要求的階段，如珩磨大頭孔，精鏜小頭活塞銷軸承孔。
1.4.3 確定合理的夾緊方法
既然連桿是一個剛性比較差的工件，就應該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形，以影響加工精度。在加工連桿的夾具中，可以看出設計人員注意了夾緊力的作用方向和著力點的選擇。在粗銑兩端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾緊力的作用方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，既使有一些變形，亦產(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會影響端面的平面度。夾緊力通過工件直接作用在定位元件上，可避免工件產(chǎn)生彎曲或扭轉變形。
在加工大小頭孔工序中，主要夾緊力垂直作用于大頭端面上，并由定位元件承受，以保證所加工孔的圓度。在精鏜大小頭孔時，只以大平面（基面）定位，并且只夾緊大頭這一端。小頭一端以假銷定位后，用螺釘在另一側面夾緊。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形。
1.4.4 連桿主要面的加工方法
采用粗銑、精銑、粗磨、精磨四道工序，并將精磨工序安排在精加工大、小頭孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度。粗磨在轉盤磨床上，使用砂瓦拼成的砂輪端面磨削。這種方法的生產(chǎn)率較高。精磨在M7130型平面磨床上用砂輪的周邊磨削，這種辦法的生產(chǎn)率低一些，但精度較高。
以基面及小頭孔定位，它用一個圓銷（小頭孔）。裝夾工件銑兩側面至尺寸，保證對稱（此對稱平面為工藝用基準面）。
1.4.5 連桿主要孔的加工方法
連桿大、小頭孔的加工是連桿機械加工的重要工序，它的加工精度對連桿質量有較大的影響。
小頭孔是定位基面，在用作定位基面之前，它經(jīng)過了鉆、擴、鉸三道工序。鉆時以小頭孔外形定位，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、鉸后，在金剛鏜床上與大頭孔同時精鏜，達到IT6級公差等級，然后壓入襯套，再以襯套內孔定位精鏜大頭孔。由于襯套的內孔與外圓存在同軸度誤差，這種定位方法有可能使精鏜后的襯套孔與大頭孔的中心距超差。
大頭孔經(jīng)過擴、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜和珩磨達到IT6級公差等級。表面粗糙度Ra 為0.4μm，大頭孔的加工方法是在銑開工序后，將連桿與連桿體組合在一起，然后進行精鏜大頭孔的工序。這樣，在銑開以后可能產(chǎn)生的變形，可以在最后精鏜工序中得到修正，以保證孔的形狀精度。
連桿的螺栓孔經(jīng)過鉆、擴、鉸工序。加工時以大頭端面、小頭孔及大頭一側面定位。
為了使兩螺栓孔在兩個互相垂直方向平行度保持在公差范圍內，在擴和鉸兩個工步中用上下雙導向套導向。從而達到所需要的技術要求。
粗銑螺栓孔端面采用工件翻身的方法，這樣銑夾具沒有活動部分，能保證承受較大的銑削力。精銑時，為了保證螺栓孔的兩個端面與連桿大頭端面垂直，使用兩工位夾具。連桿在夾具的工位上銑完一個螺栓孔的兩端面后，夾具上的定位板帶著工件旋轉1800 ，銑另一個螺栓孔的兩端面。這樣，螺栓孔兩端面與大頭孔端面的垂直度就由夾具保證。
1.4.6 連桿體與連桿蓋的銑開工序
剖分面（亦稱結合面）的尺寸精度和位置精度由夾具本身的制造精度及對刀精度來保證。為了保證銑開后的剖分面的平面度不超過規(guī)定的公差0.03mm ，并且剖分面與大頭孔端面保證一定的垂直度，除夾具本身要保證精度外，鋸片的安裝精度的影響也很大。如果鋸片的端面圓跳動不超過0.02 mm,則銑開的剖分面能達到圖紙的要求，否則可能超差。但剖分面本身的平面度、粗糙度對連桿蓋、連桿體裝配后的結合強度有較大的影響。因此，在剖分面銑開以后再經(jīng)過磨削加工。
1.5夾具使用
應具備適應“一面一孔一凸臺”的統(tǒng)一精基準。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準”情況，這時小頭定位銷應做成活動的，當連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進行加工。
保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時，夾具可考慮重復定位情況，如采用夾具限制7個自由度（其是長圓柱銷限制4個，長菱形銷限制2個）。長銷定位目的就在于保證垂直度。但由于重復定位裝御有困難，因此要求夾具制造精度較高，且采取一定措施，一方面長圓柱銷削去一邊，另一方面設計頂出工件的裝置。
1.6 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差
1.6.1 確定加工余量
用查表法確定機械加工余量：
（根據(jù)《機械加工工藝手冊》第一卷 表3.2—25 表3.2—26 表3.2—27）
（1）、平面加工的工序余量（mm）
單面加工方法
單面余量
經(jīng)濟精度
工序尺寸
表面粗糙度
毛坯
43
12.5
粗銑
1.5
IT12()
40()
12.5
精銑
0.6
IT10()
38.8()
3.2
粗磨
0.3
IT8()
38.2()
1.6
精磨
0.1
IT7()
38()
0.8
則連桿兩端面總的加工余量為：
A總=
=（A粗銑+A精銑+A粗磨+A精磨）2
=（1.5+0.6+0.3+0.1）2
=mm
（2）、連桿鑄造出來的總的厚度為H=38+=mm
1.6.2確定工序尺寸及其公差
（根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 表2—29 表2—34）
1）、大頭孔各工序尺寸及其公差（鑄造出來的大頭孔為55 mm）
工序名稱
工序基
本余量
工序經(jīng)濟
精度
工序尺寸
最小極限尺寸
表面粗糙度
珩磨
0.08
65.5
65.5
0.4
精鏜
0.4
65.4
65.4
0.8
半精鏜
1
65
65
1.6
二次粗鏜
2
64
64
6.3
一次粗鏜
2
62
62
12.5
擴孔
5
60
59
2）、小頭孔各工序尺寸及其公差
（根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 表2—29表2—30）
工序
名稱
工序基本余量
工序經(jīng)濟
精度
工序
尺寸
最小極限尺寸
表面
粗糙度
精鏜
0.2
1.6
鉸
0.2
6.4
擴
9
12.5
鉆
鉆至
12.5
1.7 各項加工數(shù)據(jù)的計算
1、銑連桿大小頭平面
選用X52K機床
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—81選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 100 mm 切削速度Vf = 2.47 m/s
切削寬度 ae= 60 mm 銑刀齒數(shù)Z = 6 切削深度ap = 3 mm
則主軸轉速n = 1000v/D = 475 r/min
根據(jù)表3.1—31 按機床選取n = 500 /min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.67 m/s
2、粗磨大小頭平面
選用M7350磨床
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—170選取數(shù)據(jù)
砂輪直徑D = 40 mm 磨削速度V = 0.33 m/s
切削深度ap = 0.3 mm fr0 = 0.033 mm/r Z = 8
則主軸轉速n = 1000v/D = 158.8 r/min
根據(jù)表3.1—48 按機床選取n = 100 r/min
則實際磨削速度V = Dn/（1000×60） = 0.20 m/s
3、 加工小頭孔
(1) 鉆小頭孔 選用鉆床Z3080
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—38(41)選取數(shù)據(jù)
鉆頭直徑D = 20 mm 切削速度V = 0.99 mm
切削深度ap = 10 mm 進給量f = 0.12 mm/r
則主軸轉速n = 1000v/D = 945 r/min
根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 1000 r/min
則實際鉆削速度V = Dn/（1000×60） = 1.04 m/s
(2) 擴小頭孔 選用鉆床Z3080
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—53選取數(shù)據(jù)
擴刀直徑D = 30 mm 切削速度V = 0.32 m/s
切削深度ap = 1.5 mm 進給量 f = 0.8 mm/r
則主軸轉速n =1000v/D = 203 r/min
根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 250 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.39 m/s
(3) 鉸小頭孔 選用鉆床Z3080
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—81選取數(shù)據(jù)
鉸刀直徑D = 30 mm 切削速度V = 0.22 m/s
切削深度ap = 0.10 mm 進給量f = 0.8 mm/r
則主軸轉速n = 1000v/D = 140 r/min
根據(jù)表3.1—31 按機床選取n = 200 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.32 m/s
4 、銑大頭兩側面
選用銑床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—77(88)選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 20 mm 切削速度V = 0.64 m/s
銑刀齒數(shù)Z = 3 切削深度ap = 4 mm af = 0.10 mm/r
則主軸轉速n = 1000v/D = 611 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機床選取n=750 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.78 m/s
5、擴大頭孔
選用鉆床床Z3080 刀具:擴孔鉆
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—54選取數(shù)據(jù)
擴孔鉆直徑D = 60 mm 切削速度V = 1.29 m/s
進給量f = 0.50 mm/r 切削深度ap =3.0 mm 走刀次數(shù)I = 1
則主軸轉速n = 1000v/D=410 r/min
根據(jù)表3.1—41 按機床選取n=400 r/min
則實際切削速度V=Dn/（1000×60）=1.256 m/s
6 、銑開連桿體和蓋
選用銑床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—79(90)選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.34 m/s
切削寬度ae = 3 mm 銑刀齒數(shù)Z = 24
切削深度ap = 2 mm af = 0.015 mm/r d = 40 mm
則主軸轉速n = 1000v/D = 103 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機床選取n=750 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.47 m/s
7 、加工連桿體
(1) 粗銑連桿體結合面 選用銑床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—74（84）選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 75 mm 切削速度V = 0.35 m/s
切削寬度ae = 0.5 mm 銑刀齒數(shù)Z = 8
切削深度ap=2 mm af = 0.12 mm/r
則主軸轉速n = 1000v/D = 89 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機床選取n = 750 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.94 m/s
(2) 精銑連桿體結合面 選用銑床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—84選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 75 mm 切削速度V = 0.42 m/s
銑刀齒數(shù)Z = 8 切削深度ap = 2 mm
af=0.7 mm/r 切削寬度ae=0.5 mm
則主軸轉速n = 1000v/D =107 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機床選取n = 750 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.94 m/s
(3) 粗锪連桿兩螺栓底面 選用鉆床Z3025
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—67選取數(shù)據(jù)
锪刀直徑D = 28 mm 切削速度V = 0.2 m/s
锪刀齒數(shù)Z = 6 切削深度ap = 3 mm 進給量f = 0.10 mm/r
則主軸轉速n = 1000v/D = 50.9 r/min
根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 750 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.94 m/s
(4) 銑軸瓦鎖口槽 選用銑床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—90選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.31 m/s
銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 2 mm
切削寬度ae = 0.5 mm af = 0.02 mm/r
則主軸轉速n = 1000v/D = 94 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機床選取n=100 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.33 m/s
(5) 精銑螺栓座面 選用銑床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—90選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.47 m/s
銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 2 mm
切削寬度ae = 5 mm af=0.015 mm/r
則主軸轉速n = 1000v/D = 142 r/min
根據(jù)表3.1—31 按機床選取n = 150 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.49 m/s
(7) 精磨結合面 選用磨床M7130
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—170選取數(shù)據(jù)
砂輪直徑D = 40 mm 切削速度V = 0.330 m/s
切削深度ap = 0.1 mm 進給量fr0 = 0.006 mm/r
則主軸轉速n = 1000v/D = 157 r/min
根據(jù)表3.1—48 按機床選取n = 100 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.20 m/s
8 、銑、磨連桿蓋結合面
(1) 粗銑連桿上蓋結合面 選用銑床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—74（84）選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 75 mm 切削速度V = 0.35 m/s
切削寬度ae = 3 mm 銑刀齒數(shù)Z = 8 af = 0.12 mm/r
則主軸轉速n = 1000v/D = 89 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機床選取n = 100 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.39 m/s
(2) 精銑連桿上蓋結合面 選用銑床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—84選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 75 mm 切削速度V = 0.42 m/s
切削寬度ae = 0.5 mm 銑刀齒數(shù)Z = 8 進給量f = 0.7 mm/r
則主軸轉速n = 1000v/D = 107 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機床選取n = 110 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.43 m/s
(3) 粗銑螺母座面 選用銑床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—88選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.34 m/s
銑刀齒數(shù)Z = 24 切削寬度ae = 5 mm af = 0.15 mm/r
則主軸轉速n = 1000v/D = 103 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機床選取n = 100 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.39 m/s
(4) 銑軸瓦鎖口槽 選用銑床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—90選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.31 m/s
銑刀齒數(shù)Z = 24 切削深度ap = 2 mm
切削寬度ae = 0.6 mm af = 0.02 mm/r
則主軸轉速n = 1000v/D = 94 r/min
根據(jù)表3.1—74按機床選取n = 100 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.33 m/s
(5) 精磨結合面 選用磨床M7350
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—170選取數(shù)據(jù)
砂輪直徑D = 40 mm 切削速度V = 0.330 m/s
切削深度ap = 0.1 mm 進給量fr0 = 0.006 mm/r
則主軸轉速n = 1000v/D = 157 r/min
根據(jù)表3.1—48 按機床選取n = 100 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.20 m/s
9 、銑、鉆、鏜總連桿體
(1) 精銑連桿蓋上兩螺母座面 選用銑床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—90選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 63 mm 切削速度V = 0.47 m/s
切削寬度ae = 5 mm 銑刀齒數(shù)Z = 24
切削深度ap = 2 mm af = 0.015 mm/r
則主軸轉速n = 1000v/D = 142 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機床選取n = 150 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.49 m/s
（2）、從連桿上方鉆、擴、鉸螺栓孔
a) 鉆螺栓孔 選用鉆床Z3025
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—38（41）選取數(shù)據(jù)
切削速度V = 0.99 m/s 切削深度ap = 5 mm
進給量f = 0.08 mm/r 鉆頭直徑D = 10 mm
則主軸轉速n = 1000v/D = 1910 r/min
根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 910 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.99 m/s
b) 擴螺栓孔 選用鉆床Z3025
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—53選取數(shù)據(jù)
擴刀直徑D = 10 mm 切削速度V = 0.40 m/s
切削深度ap = 1.0 mm 進給量f = 0.6 mm/r
則主軸轉速n = 1000v/D = 764 r/min
根據(jù)表3.1—30 按機床選取n=764 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.40 m/s
c）鉸螺栓孔
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—81選取數(shù)據(jù)
鉸刀直徑D = 12.2 mm 切削速度V = 0.22 m/s
切削深度ap = 0.10 mm 進給量f = 0.2 mm/r
則主軸轉速n = 1000v/D = 140 r/min
根據(jù)表3.1—31 按機床選取n = 200 r/min
則實際切削速度V =Dn/（1000×60） = 0.127 m/s
(3) 從連桿蓋上方給螺栓孔口倒角
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—67選取數(shù)據(jù)
切削速度V = 0.2 m/s 切削深度ap = 3 mm
進給量f = 0.10 mm/r Z = 8
根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 750 r/min
10 、粗鏜大頭孔
選用鏜床T68
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù)
銑刀直徑D = 65 mm 切削速度V = 0.16 m/s
進給量f = 0.30 mm/r 切削深度ap = 3.0 mm
則主軸轉速n = 000v/D = 47 r/min
根據(jù)表3.1—41 按機床選取n = 800 r/min
則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.72 m/s
11 、大頭孔兩端倒角
選用機床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—67選取數(shù)據(jù)
切削速度V = 0.2 m/s 切削深度ap = 3 mm
進給量f = 0.10 mm/r Z = 8
根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 750 r/min
12、精磨大小頭兩平面（先標記朝上）
選用磨床M7130
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—170選取數(shù)據(jù)
切削速度V = 0.413 m/s 切削深度ap = 0.10 mm
進給量f = 0.006 mm/r
13 、半精鏜大頭孔及精鏜小頭孔
選用鏜床T2115
（1）根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù)
鏜刀直徑D = 65.5 mm 切削速度V = 0.20 m/s
進給量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 1 mm
根據(jù)表3.1—39 按機床選取n = 1000 r/min
（2）根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù)
鏜刀直徑D = 30 mm 切削速度V = 3.18 m/s
進給量f = 0.10 mm/r 切削深度ap = 1.0 mm
根據(jù)表3.1—39 按機床選取n = 2000 r/min
14 、精鏜大頭孔
選用鏜床T2115
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù)
鏜刀直徑D = 65.4 mm 切削速度V = 0.20 m/s
進給量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 1 mm
根據(jù)表3.1—39 按機床選取n = 1000 r/min
15、鉆小頭油孔
選用鉆床Z3025
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—38（41）選取數(shù)據(jù)
切削速度V = 1.18 m/s 切削深度ap = 3 mm
進給量f = 0.05 mm/r
根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 1000 r/min
16 、小頭孔兩端倒角
選用機床X62W
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—67選取數(shù)據(jù)
切削速度V = 0.2 m/s 切削深度ap = 3 mm
進給量f = 0.10 mm/r Z = 8
根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 750 r/min
17、 鏜小頭孔襯套
選用鏜床T2115
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù)
鏜刀直徑D = 30 mm 切削速度V = 0.25 m/s
進給量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 0.2 mm
根據(jù)表3.1—39 按機床選取n = 1000 r/min
18 、珩磨大頭孔
根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—66選取數(shù)據(jù)
切削速度V = 0.32 m/s 進給量f = 0.05 mm/r
切削深度ap = 0.05 mm
根據(jù)表3.1—39 按機床選取n = 1000 r/min
1.8 連桿的檢驗
連桿在機械加工中要進行中間檢驗，加工完畢后要進行最終檢驗，檢驗項目按圖紙上的技術要求進行。
1.8.1 觀察外表缺陷及目測表面粗糙度
1.8.2 檢查主要表面的尺寸精度
用量缸表，在大頭孔內分三個斷面測量其內徑，每個斷面測量兩個方向，三個斷面測量的最大值與最小值之差的一半即圓柱度。
圖（1—7）大小頭孔平行度的檢驗圖
1.8.3檢驗主要表面的位置精度
其中大，小頭孔軸心線在兩個互相平行垂直的方向的平行度用圖（1——7）所的 工具及方法進行。
1.8.4 連桿螺釘孔與結合面垂直度的檢驗
制做專用垂直度檢驗心軸，其檢測心軸直徑公差，分三個尺寸段制做，配以不同公差的螺釘，檢查其接觸面積，一般在90%以上為合格，或配用塞尺檢測，塞尺厚度的一半為垂直度公差值。
第二章 工裝設計
2.1 銑削分面夾具設計
由連桿工作圖可知，工件材料為45鋼，年產(chǎn)量20萬件。根據(jù)設計任務的要求，需設計一套銑剖分面夾具，刀具為硬質合金端銑刀。
2.1.1夾具的問題注意
本夾具主要作來銑剖分面，剖分面與小頭孔軸心線有尺寸精度要求，剖分面與螺栓孔有垂直度要求和剖分面的平面度要求。由于本工序是粗加工，主要應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。
2.1.2 夾具設計
1) 定位基準的選擇
由零件圖可知，在銑剖分面之前，連桿的兩個端面、小頭孔及大頭孔的兩側都已加工，且表面粗糙要求較高。為了使定位誤差為零，按基準重合原則選Φ29.49H8小頭孔與連桿的端面為基準。連桿上蓋以基面（無標記面）、凸臺面及側面定位，連桿體以基面和小頭孔及側面定位，均屬于完全定位。
2) 夾緊方案
由于零件小，所以采用開口墊圈的螺旋夾緊機構，裝卸工件方便、迅速。
3) 夾具體設計
夾具體的作用是將定位、夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時，能承受一部分切削力。夾具體圖如圖：
夾具體為鑄造件，安裝穩(wěn)定，剛度好，但制造周期較長。
4) 切削力及夾緊力的計算
切削力的計算：，由《組合機床》（表7-24）得：
P===1902.538N
夾緊力的計算：由《機床夾具設計手冊》（表1-2-25）得：
用扳手的六角螺母的夾緊力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夾緊力：W0=5380N
由于夾緊力大于切削力，即本夾具可安全使用。
定位誤差的計算: 由加工工序知，加工面為連桿的剖分面。剖分面對連接螺栓孔中心線有垂直度要求（垂直度允差0.08）；對連桿體小頭孔有中心距1900.1要求；對剖分面有0.025的平面度要求。所以本工序的工序基準：連桿上蓋為螺母座面，連桿體為小頭孔中心線，其設計計算如下：
（1）確定定位銷中心與大頭孔中心的距離及其公差。此公差取工件相應尺寸的平均值，公差取相應公差的三分之一（通常取1/5~1/3）。故此尺寸為190.30.010。
（2）確定定位銷尺寸及公差
本夾具的主要定位元件為一固定銷，結構簡單，但不便于更換。該定位銷的基本尺寸取工件孔下限尺寸Φ29.49。公差與本零件在工作時與其相配孔的尺寸與公差相同，即為Φ29.49。
（3）小頭孔的確定
考慮到配合間隙對加工要求中心距1900.1影響很大，應選較緊的配合。另外小頭孔的定位面較短，定位銷有錐度導向，不致造成裝工件困難。故確定小頭定位孔的孔徑為Φ29.49。
5) 定位誤差分析
① 對于連桿體剖分面中心距1900.1的要求，以Φ29.49的中心線為定位基準，雖屬“基準重合”，無基準不重合誤差，但由于定位面與定位間存在間隙，造成的基準位置誤差即為定位誤差，其值為：
ΔDw=δD+δd+Δmin
=0.033+0.012+0
=0.045 mm
ΔDw－－剖分面的定位誤差
δD――工件孔的直徑公差
δd――定位銷的直徑公差
Δmin――孔和銷的最小保證間隙
此項中心距加工允差為0.2mm,因此工件在加工過程中能夠保證加工精度要求。
② 連桿上蓋剖分面的尺寸要求，螺母座面（工藝基準）為加工面的工序基準，同時亦為第一定位基準，對加工剖分面來說，它與工序基準的距離及相應的平行度誤差只取決于基準在夾具中位置。因為工序基準同時為定位基準，即基準重合，沒有基準不重合誤差?；鶞饰恢谜`差為零。所以對加工剖分面來說，定位誤差為零。即當基準重合時，造成加工表面定位誤差的原因是定位基準的基準位置誤差。
2.2 擴大頭孔夾具
由連桿工作圖可知，連桿材料為45鋼，年產(chǎn)量20萬件。根據(jù)指導老師的要求，需設計一套擴大頭孔夾具。為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。
2.2.1 夾具的注意問題
本夾具主要用來擴Φ65.5的大頭孔，大頭孔的軸心線相對于小頭孔軸心線有一定的尺寸精度要求。由于本工序是粗加工，在加工本道工序時，主要應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。
2.2.2 夾具設計
1) 定位基準的選擇
由零件圖可知，在粗加工大頭孔之前，連桿的兩個端面，小頭孔及大頭孔的兩側面都已加工，且表面粗糙度要求較高。為了使定位誤差為零，按基準重合原則選Φ29.29h7定位銷與基面為定位基準，定位銷限制2個自由度，基面限制工件3個自由度，大頭孔的外側面限制工件1個自由度，屬完全定位。由于生產(chǎn)批量大，為了提高加工效率，縮短輔助時間，準備采用手動式滑柱鉆模，采用了常用的圓錐自鎖裝置，裝卸工件方便