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機(jī)械原理
基于局部平均分解的階次跟蹤分析及其在齒輪故障診斷中的應(yīng)用
Junsheng Cheng, Kang Zhang, Yu Yang
關(guān)鍵詞：
階次跟蹤分析 局部平均分解 解調(diào) 齒輪 故障診斷
摘要：
局部平均分解(LMD)是一種新的自適應(yīng)時(shí)頻分析方法,這種方法特別適合處理多分量的調(diào)幅信號(hào)和調(diào)頻(AM-FM)信號(hào)。通過(guò)使用LMD方法,可以將任何復(fù)雜的信號(hào)分解為一系列的產(chǎn)品功能PF分量(PFs),每個(gè)PF分量都是純調(diào)頻信號(hào)和包絡(luò)信號(hào)的乘積，且通過(guò)純調(diào)頻信號(hào)可以獲得具有物理意義的瞬時(shí)頻率。從理論上講,每個(gè)PF分量都是一個(gè)單分量的AM-FM信號(hào)。 因此,可以將LMD的過(guò)程看作是信號(hào)解調(diào)的過(guò)程。齒輪發(fā)生故障時(shí),振動(dòng)信號(hào)呈現(xiàn)明顯的AM-FM特征。因此，針對(duì)齒輪升降速過(guò)程中故障振動(dòng)信號(hào)為多分量的調(diào)制信號(hào)，以及故障特征頻率隨轉(zhuǎn)速變化的特點(diǎn)，提出了一種基于LMD和階次跟蹤分析的齒輪故障診斷方法。齒輪箱的故障診斷實(shí)驗(yàn)表明本文提出的方法能有效地提出齒輪故障診斷特征。
1 引言
齒輪傳動(dòng)是機(jī)械設(shè)備中常見(jiàn)的傳動(dòng)方式, 故對(duì)齒輪進(jìn)行故障診斷具有重要意義。
齒輪故障診斷的關(guān)鍵一步是故障特征的提取。一方面，傳統(tǒng)的齒輪故障診斷方法的重點(diǎn)在一個(gè)固定的旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析。 而齒輪作為一種旋轉(zhuǎn)部件, 其升降速過(guò)程的振動(dòng)信號(hào)往往包含了豐富的狀態(tài)信息, 一些在平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)不易反映的故障特征在升降速過(guò)程中可能會(huì)充分地表現(xiàn)出來(lái)[1],此外，來(lái)自齒輪振動(dòng)信號(hào)的暫態(tài)過(guò)程中，速度依賴(lài)性總是顯示非平穩(wěn)特征。如果頻譜分析直接應(yīng)用于非平穩(wěn)振動(dòng)信號(hào)，混頻將不可避免的發(fā)生，這將對(duì)故障特征提取帶來(lái)不良影響。在以往的研究中，為了跟蹤技術(shù)，通常利用振動(dòng)信號(hào)中添加旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸轉(zhuǎn)速信息，已經(jīng)成為一個(gè)在旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷[2,3]的重要途徑。從本質(zhì)上講，階次跟蹤分析技術(shù)可以在時(shí)域非平穩(wěn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成角域靜止，可以突出的旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)的振動(dòng)信息和抑制無(wú)關(guān)的信息。因此，階次跟蹤分析是在助跑過(guò)程中齒輪的故障特征提取和運(yùn)行了一個(gè)可取的方法
另一方面，當(dāng)發(fā)生故障的齒輪振動(dòng)信號(hào)，拿起在運(yùn)行和運(yùn)行過(guò)程中始終存在的振幅特性調(diào)制和頻率調(diào)制（AM–FM）。為了提取齒輪故障振動(dòng)信號(hào)的調(diào)制特征，解調(diào)分析是最流行的方法之一[ 4,5 ]。然而，傳統(tǒng)的解調(diào)方法，如希爾伯特變換解調(diào)和傳統(tǒng)包絡(luò)分析有其自身的局限性[ 6 ]。這些缺點(diǎn)包括兩個(gè)方面：（1）在實(shí)踐中大多數(shù)的齒輪故障振動(dòng)信號(hào)都是多組分是–調(diào)頻信號(hào)。這些信號(hào)，在傳統(tǒng)的解調(diào)方法，他們通常是通過(guò)帶通濾波器分解成單組分是–調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)，然后提取的頻率和振幅信息。然而，這兩個(gè)數(shù)載波頻率的載波頻率成分和幅值都難以在實(shí)踐中被確定，所以帶通濾波器的中心頻率的選擇具有主體性，將解調(diào)誤差和使它提取機(jī)械故障振動(dòng)信號(hào)的特征是無(wú)效的；（2）由于希爾伯特不可避免的窗口效應(yīng)變換，當(dāng)使用希爾伯特變換提取調(diào)制信息，目前的非瞬時(shí)響應(yīng)特性，即，在調(diào)制信號(hào)被解調(diào)以及打破中間部分的兩端會(huì)再次產(chǎn)生調(diào)制，使振幅指數(shù)衰減的方式得到的波動(dòng)，然后解調(diào)誤差將增加[ 7 ]。為了克服第一個(gè)缺點(diǎn)，一個(gè)合適的分解方法應(yīng)尋找獨(dú)立的多分量信號(hào)為多個(gè)單組分是–調(diào)頻信號(hào)的包絡(luò)分析之前。由于EMD（經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解）自適應(yīng)復(fù)雜多分量信號(hào)分解為一系列固有模態(tài)函數(shù)（IMF）的瞬時(shí)頻率的物理意義[ 8,9 ]，基于EMD的階比跟蹤方法已廣泛應(yīng)用于齒輪故障診斷[ 13 ]。然而，仍然存在許多不足之處[ 14 ]，如在EMD的端點(diǎn)效應(yīng)和模態(tài)混 [ 15 ]，仍在進(jìn)行。此外，對(duì)原信號(hào)通過(guò)EMD分解，產(chǎn)生了由希爾伯特變換（上面提到的）缺點(diǎn)是不可避免的在IMF進(jìn)行希爾伯特變換的包絡(luò)分析。此外，有時(shí)無(wú)法解釋的負(fù)瞬態(tài)頻率時(shí)會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)頻率計(jì)算每個(gè)IMF進(jìn)行希爾伯特變換[ 16 ]
局部均值分解（LMD）是一種新型的解調(diào)分析方法，特別適合于處理多組分的幅度調(diào)制和頻率調(diào)制（AM–調(diào)頻）信號(hào)[ 16 ]。用LMD，任何復(fù)雜的信號(hào)可以分解成許多產(chǎn)品功能（PFS），每一種產(chǎn)品的包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)（獲得直接由分解）的PF瞬時(shí)振幅可以得到一個(gè)純粹的頻率調(diào)制信號(hào)從一個(gè)良好定義的瞬時(shí)頻率可以計(jì)算。在本質(zhì)上，每個(gè)PF正是一種單組分我–調(diào)頻信號(hào)。因此，LMD的程序可以，事實(shí)上，作為解調(diào)過(guò)程。調(diào)制信息可以通過(guò)頻譜分析的瞬時(shí)振幅（包絡(luò)信號(hào)，直接獲得通過(guò)分解）每個(gè)PF分量進(jìn)行希爾伯特變換，而不是由PF分量。因此，當(dāng)LMD和EMD方法分別應(yīng)用到解調(diào)分析，與EMD，LMD的突出優(yōu)點(diǎn)是避免希爾伯特變換。此外，LMD迭代過(guò)程中所采用的手段和當(dāng)?shù)氐姆炔黄交牡胤接肊MD的三次樣條的方法，這可能帶來(lái)的包絡(luò)的誤差和影響的精度瞬時(shí)頻率和振幅。此外，與EMD端點(diǎn)效應(yīng)相比并不明顯，因?yàn)樵贚MD方法更快的速度和算法的迭代次數(shù)更少[ 17 ]。
基于以上分析，階次跟蹤和解調(diào)技術(shù)，LMD最近的發(fā)展，科學(xué)相結(jié)合，并應(yīng)用于齒輪故障診斷過(guò)程中各軸速度。首先，訂單跟蹤技術(shù)被用于將從時(shí)間域的齒輪振動(dòng)信號(hào)角域。其次，分解角域重采樣信號(hào)的PF系列LMD，因此組件和相應(yīng)的瞬時(shí)振幅和瞬時(shí)頻率可以得到的。最后，進(jìn)行頻譜分析的故障信息含有顯性PF分量的瞬時(shí)幅值。從實(shí)驗(yàn)的振動(dòng)信號(hào)，表明該方法能有效地提取故障特征和分類(lèi)準(zhǔn)確齒輪工作狀態(tài)的分析結(jié)果。
本文的組織如下。第2節(jié)是一個(gè)給定的LMD方法理論。在第3節(jié)中的齒輪故障診斷方法中，以技術(shù)和LMD跟蹤相結(jié)合的提出和實(shí)踐應(yīng)用表明，提出的方法。此外，LMD和基于EMD的比較也在第3節(jié)提到了基礎(chǔ)的方法。最后，我們得出了第4部分的結(jié)論。
2 LMD 方法
LMD方法的本質(zhì)是通過(guò)迭代從原始信號(hào)中分離出純調(diào)頻信號(hào)和包絡(luò)信號(hào),然后將純調(diào)頻信號(hào)和包絡(luò)信號(hào)相乘便可以得到一個(gè)瞬時(shí)頻率具有物理意義的PF分量,循環(huán)處理直至所有的PF分量分離出來(lái)對(duì)任意信號(hào)x(t),其分解過(guò)程如[16]:
( 1) 確定原始信號(hào)第i個(gè)局部極值及其對(duì)應(yīng)的時(shí)刻,計(jì)算相鄰兩個(gè)局部極值和的平均值
(1)
將所有平均值點(diǎn)mi在其對(duì)應(yīng)的時(shí)間段[,]內(nèi)伸一線(xiàn)段,然后用滑動(dòng)平均法進(jìn)行0平滑處理,得到局均值m11(t) 。
( 2) 采用局部極值點(diǎn)計(jì)算局部幅值 :
=| -|/2 (2)
將所有局部幅值點(diǎn)ai在其對(duì)應(yīng)的時(shí)間段[,]內(nèi)伸成一條線(xiàn)段,然后采用滑動(dòng)平均法進(jìn)行平滑處理,得到包估計(jì)函數(shù)a11(t) 。
( 3) 將局部均值函數(shù)m11(t)從原始信號(hào)x(t)中分離來(lái), 即去掉一個(gè)低頻成分,得到
h11(t)=x(t)-m11(t) (3)
( 4)用h11(t)除以包絡(luò)估計(jì)函數(shù)A11( t)以對(duì)h11(t)進(jìn)行解調(diào),得到
s11(t)=h11(t)/A11(t) (4)
對(duì)s11( t)重復(fù)上述步驟便能得到s11(t)的包絡(luò)估計(jì)函數(shù)A12(t),若A12(t)不等于1,則s11( t)不是一個(gè)純調(diào)頻信號(hào)需要重復(fù)上述迭代過(guò)程n次,直至s1n(t)為一個(gè)純調(diào)頻信號(hào),即 s1n(t)的包絡(luò)估計(jì)函數(shù) A1(n+1)(t)=1,所以,有
(5)
(6)
為理論上, 迭代終止的條件
(7)
在實(shí)踐中,一種變體δ會(huì)提前確定。如果1?δ≤a1(n + 1)(t)≤1 +δand?1≤s1n(t)≤1,然后迭代過(guò)程將停止
( 5) 把迭代過(guò)程中產(chǎn)生的所有包絡(luò)估計(jì)函數(shù)相乘便可以得到包絡(luò)信號(hào)( 瞬時(shí)幅值函數(shù)) :
（8）
( 6) 將包絡(luò)信號(hào)A1(t)和純調(diào)頻信號(hào)s1n(t)相乘便可以得到原始信號(hào)的第一個(gè)PF分量:
PF1(t）=a1(t)s1n(t) ( 9)
PF1(t)包含了原始信號(hào)中頻率值最高的成分,是一個(gè)單分量的調(diào)幅-調(diào)頻信號(hào),PF1(t)的瞬時(shí)幅值就是包絡(luò)信號(hào)A1(t),PF1(t)的瞬時(shí)頻率f1(t)則可由純調(diào)頻信號(hào)s1n(t)求出,即:
(10)
( 7)將第一個(gè)PF分量PF1(t)從原始信號(hào)x(t)中分離出來(lái), 得到一個(gè)新的信號(hào)u1(t),將u1( t)作為原始數(shù)據(jù)重復(fù)以上步驟,循環(huán)k次,直到 uk為一個(gè)單調(diào)函數(shù)為止,即:
(11)
原始信號(hào)x(t)能夠被所有的PF分量和uk重構(gòu),即:
(12)
產(chǎn)品功能p的數(shù)量在哪里.此外,相應(yīng)的完整的時(shí)頻分布可以通過(guò)組裝瞬時(shí)幅度和瞬時(shí)頻率的PF組件。
3 基于階次跟蹤分析與 L M D 的齒輪故障診斷
3.1 階次跟蹤分析
階次跟蹤分析首先根據(jù)參考軸的轉(zhuǎn)速信息對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行等角度重采樣, 將時(shí)域非平穩(wěn)信號(hào)轉(zhuǎn)換為角域平穩(wěn)信號(hào), 再對(duì)角域平穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行譜分析得到階次譜。階次跟蹤分析能夠提取信號(hào)中與參考軸轉(zhuǎn)速有關(guān)的信息, 同時(shí)抑制與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)的信號(hào), 因此非常適合分析旋轉(zhuǎn)機(jī)械在變轉(zhuǎn)速過(guò)程下的振動(dòng)信號(hào)。實(shí)現(xiàn)階次跟蹤分析技術(shù)的關(guān)鍵在于, 如何實(shí)現(xiàn)被分析信號(hào)相對(duì)于參考軸的等角度重采樣, 即階次重采樣。常用的階次重采樣方法有硬件階次跟蹤法[ 6]、計(jì)算階次跟蹤法[ 7]和基于瞬時(shí)頻率估計(jì)的階次跟蹤法[ 8]等。硬件階次跟蹤法直接通過(guò)專(zhuān)用的模擬設(shè)備實(shí)現(xiàn)信號(hào)的等角度重采樣,實(shí)時(shí)性好,但只適用于軸轉(zhuǎn)速較穩(wěn)定的情況,且成本很高;基于瞬時(shí)頻率估計(jì)的階次跟蹤法不需要專(zhuān)門(mén)的硬件設(shè)備,無(wú)需考慮硬件安裝問(wèn)題,且成本較低, 但是不適用于分析多分量信號(hào),而實(shí)際工程信號(hào)大多為多分量信號(hào), 因此其實(shí)際應(yīng)用意義不大;COT法通過(guò)軟件的形式實(shí)現(xiàn)等角度重采樣,分析精度高, 對(duì)被分析的信號(hào)沒(méi)有特別的要求,并且無(wú)需特定的硬件, 因此是一種應(yīng)用廣泛的階次跟蹤分析方法。
根據(jù)試驗(yàn)條件采用COT法實(shí)現(xiàn)信號(hào)的階次重采樣,其具體步驟如下:
1. 對(duì)振動(dòng)信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)分兩路同時(shí)進(jìn)行等時(shí)間間隔(間隔為$t)采樣,得到異步采樣信號(hào);
2. 通過(guò)轉(zhuǎn)速信號(hào)計(jì)算等角度增量 $H 所對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列ti ;
3. 根據(jù)時(shí)間序列ti的值,對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行插值,求出其對(duì)應(yīng)的幅值,得到振動(dòng)信號(hào)的同步采樣信號(hào),即角域平穩(wěn)信號(hào);
4.使用LMD分解平衡角重采樣信號(hào),因此sPF系列組件和相應(yīng)的瞬間振幅和瞬時(shí)頻率可以獲得
5.光譜分析應(yīng)用于每個(gè)PF的瞬時(shí)振幅組件,然后我們有訂單譜
3.2 齒輪故障診斷實(shí)例
升降速過(guò)程中的齒輪故障振動(dòng)信號(hào)通常是多分量的調(diào)幅-調(diào)頻信號(hào),并且故障特征頻率會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的變化而改變。針對(duì)升降速過(guò)程齒輪故障振動(dòng)信號(hào)的這些特點(diǎn), 提出了基于階次跟蹤分析和 LM D 的齒輪故障診斷方法。首先采用階次跟蹤分析將齒輪升降速過(guò)程的時(shí)域振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成角域平穩(wěn)信號(hào);然后對(duì)角域信號(hào)進(jìn)行LMD分解,得到一系列PF分量,以及各個(gè)PF分量的瞬時(shí)幅值和瞬時(shí)頻率; 最后對(duì)各個(gè)PF分量的瞬時(shí)幅值進(jìn)行頻譜分析,便可以有效地提取出齒輪故障特征。為了驗(yàn)證方法的正確性,在旋轉(zhuǎn)機(jī)械試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了齒輪正常和齒根裂紋兩種工況的試驗(yàn)。該系統(tǒng)中, 電機(jī)輸入軸齒輪齒數(shù)z1=55, 輸出軸齒輪齒數(shù)z2 = 75。在輸入軸齒輪齒根上加工出小槽,以模擬齒根紋故 障, 因此齒輪嚙合階次xm=55,故障特征階次xc=1。圖1和圖2所示分別為由轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)得的輸入軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速n(t),以及由振動(dòng)傳感器測(cè)得的齒輪故障 振動(dòng)加速度a(t),其中采樣頻率為8192H z,采樣時(shí)間為20s從圖1可以看出,輸入軸轉(zhuǎn)速首先從150r/min逐漸加速至1410r/min, 然后再減速到820r/min,而加速度信號(hào)的幅值也隨著作出了相應(yīng)的變化。不失一般性,截取圖2中5~ 7s升速過(guò)程的信號(hào) a1(t)進(jìn)行分析。
圖 1 輸 入軸的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速 n ( t )
圖 2 齒輪故障振動(dòng)加速度信號(hào) a( t )
值在秩序O=55和O=110相應(yīng)的齒輪嚙合秩序和雙。因此這意味著頻率混淆現(xiàn)象已經(jīng)在很大程度上消除。然而,為j1(θ)仍然是一個(gè)多個(gè)組件MA-MF信號(hào)。因此,一邊頻帶反映故障特征頻率模糊。有效地提取故障特征,應(yīng)用LMD j - 1(θ),因此七PF組件和殘?jiān)梢缘玫綀D6所示,這意味著LMD解調(diào)的進(jìn)展。因此,它是可以提取齒輪故障特性,利用頻譜分析的瞬時(shí)振幅PF組件包含主要故障信息。通過(guò)分析,我們知道失敗的主要信息包括在第一個(gè)PF組件。因此,無(wú)花果。7和8給瞬時(shí)振幅a1(θ)的第一個(gè)PF組件PF 1(θ)和相應(yīng)的秩序光譜的a1(θ),很明顯,有不同的光譜峰值在第一順序(O = 1)對(duì)應(yīng)齒輪階次跟蹤功能,符合齒輪的實(shí)際工況。
圖9和圖10顯示轉(zhuǎn)速信號(hào)的n(t)和振動(dòng)加速度信號(hào)的時(shí)域波形s(t)齒輪分別與破碎的牙齒,采樣率為8192 Hz和總樣品時(shí)間是20年代。斷齒故障引入輸入軸上的齒輪與激光切割槽的牙根。首先,一段信號(hào)s1(t)5 s-7年代為進(jìn)一步分析的進(jìn)步是攔截;其次,假設(shè)樣本點(diǎn)每旋轉(zhuǎn)400;第三,角域信號(hào)為j1(θ)圖11所示可以通過(guò)執(zhí)行命令重采樣s1(t);第四,LMD適用于j-1(θ);最后,相應(yīng)的秩序頻譜圖12所示的瞬時(shí)振幅首先PF組件PF 1(θ)可以了,很明顯,有不同的光譜峰值(比在圖8)在第一順序(O = 1)階次跟蹤分析對(duì)應(yīng)于齒輪故障功能,符合齒輪的實(shí)際工況。
同樣的,我們同樣可以做正常的齒輪。轉(zhuǎn)速信號(hào)n(t)和振動(dòng)的時(shí)域波形加速度信號(hào)s(t)的正常齒輪分別列在無(wú)花果。13和14,采樣率為8192 Hz和總樣品時(shí)間是20多歲。在上述相同的方法應(yīng)用于原始信號(hào)圖14所示,結(jié)果無(wú)花果所示。15和16。圖15顯示了角域j - 1(θ)執(zhí)行順序重采樣后的信號(hào)部分(5s-7年代在籌備進(jìn)展)的原始信號(hào)。圖16顯示了相應(yīng)的瞬時(shí)振幅譜第一個(gè)PF組件,很難找到齒輪故障特征,也符合實(shí)際的工作狀態(tài)的裝備。
目前,多組分的另一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)解調(diào)方法AM-FM信號(hào),即經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸?EMD)存在,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于信號(hào)解調(diào)分析(7、22)。為了比較兩個(gè)EMD方法,取代LMD,我們能做的同樣使用EMD進(jìn)行重采樣信號(hào)無(wú)花果所示。圖4、11和15
圖 3 齒輪故障振動(dòng)加速度信號(hào)的頻譜
圖 4 階次重采樣后的齒輪故障振動(dòng) 加速度信號(hào)
圖5 j1(θ)的階次譜
分別,因此可以獲得一系列國(guó)際貨幣基金組織(IMF)組件。此外,相應(yīng)的瞬時(shí)振幅和國(guó)際貨幣基金組織每個(gè)組件的瞬時(shí)頻率可以通過(guò)希爾伯特變換計(jì)算。通過(guò)分析,我們知道,IMF主要特征信息包含在第一個(gè)組件。因此,只有應(yīng)用于瞬時(shí)頻譜分析第一個(gè)國(guó)際貨幣基金組織(IMF)組件的振幅。無(wú)花果。17日至19日給訂單頻譜對(duì)應(yīng)三種振動(dòng)信號(hào)的破解斷層、斷齒故障和正常的齒輪,分別,很明顯,訂單跟蹤分析基于EMD也可以提取齒輪故障特性,確定齒輪的工作狀態(tài)。盡管EMD和LMD都可以分解原始信號(hào)實(shí)際上,兩種方法之間的差異仍然存在。EMD方法比較,如第一節(jié)中所述,LMD有更多迭代次數(shù)少等優(yōu)點(diǎn),不明顯的效果和更少的瞬時(shí)頻率的虛假成分,可以使用更多的應(yīng)用在實(shí)踐中。
圖 6 角域信號(hào)j1( θ )的LMD分解結(jié)果
圖 7 PF1(θ)的瞬時(shí)幅值A(chǔ)1(θ)
圖 8 第1個(gè)PF分量的幅值譜
圖 9 輸入軸的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速 n(t)
圖 1 0 正常齒輪的振動(dòng)加速度信號(hào) a(t)
圖11 階次重采樣后的正常齒輪振動(dòng)加速度信號(hào)j1(θ）
圖 12 第一個(gè)PF分量的幅值譜
圖13 輸入軸轉(zhuǎn)速r(t)正常齒輪前和過(guò)程中
圖圖14 齒輪的振動(dòng)加速度信號(hào)(t)在正常狀態(tài)
圖15 相應(yīng)的振動(dòng)加速度信號(hào)為j1(θ)角域通過(guò)應(yīng)用順序重采樣tos(t)圖14所示。
圖17 第一個(gè)IMF分量的幅值譜
圖 18 第一個(gè)IMF分量的幅值譜
3 結(jié)論
在齒輪故障診斷技術(shù)、階次跟蹤是一個(gè)著名的技術(shù),可用于故障檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)機(jī)器采用振動(dòng)信號(hào)。針對(duì)齒輪故障振動(dòng)信號(hào)的調(diào)制特點(diǎn)在助跑和破敗的和缺點(diǎn)在齒輪經(jīng)?？梢园l(fā)相關(guān)軸轉(zhuǎn)速在瞬態(tài)過(guò)程中,階次跟蹤和技術(shù)LMD相結(jié)合用于齒輪故障診斷。從理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果以下幾點(diǎn)得出結(jié)論:
( 1) 在分析齒輪變轉(zhuǎn)速狀態(tài)下的振動(dòng)信號(hào)時(shí),轉(zhuǎn)速波動(dòng)會(huì)引起頻譜圖出現(xiàn)頻率混疊, 而階次跟蹤分析通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行階次重采樣能夠在很大程度上消除頻率混疊, 使頻譜圖的譜線(xiàn)清晰可讀。
( 2) 齒輪故障時(shí)的振動(dòng)信號(hào)為一多分量的調(diào)幅- 調(diào)頻信號(hào), 采用LMD方法能將其分解為若干個(gè)PF分量之和,同得到各個(gè)PF分量的瞬時(shí)幅值和瞬時(shí)頻率, 實(shí)現(xiàn)了原信號(hào)的解調(diào)。對(duì)含有齒輪故障特征的PF分量的瞬時(shí)幅值進(jìn)行頻譜分析, 能夠準(zhǔn)確地提取出齒輪故障特征信息。
圖19 階次的第一個(gè)國(guó)際貨幣基金組織(IMF)組件的正常使用EMD齒輪
( 3) 對(duì)齒輪正常和齒根裂紋兩種工況的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了分析,分析結(jié)果表明, 本文方法能夠準(zhǔn)確地反映出齒輪的實(shí)際工況。
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廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
題目名稱(chēng)
連桿加工工藝設(shè)計(jì)
系 部
機(jī)電及信息工程學(xué)部
專(zhuān)業(yè)班級(jí)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)
11級(jí)第4班
姓 名
彭文杰
學(xué) 號(hào)
12011104030
一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容
本課題對(duì)連桿進(jìn)行加工工藝設(shè)計(jì)
可對(duì)連桿進(jìn)行工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、連桿結(jié)構(gòu)工藝性分析、工序尺寸確定及計(jì)算、工藝過(guò)程設(shè)計(jì)分析、工藝的關(guān)鍵點(diǎn)及其解決方法的分析等。
二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的要求與數(shù)據(jù)
完成連桿加工工藝過(guò)程卡片設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)。
設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：字?jǐn)?shù)及說(shuō)明書(shū)寫(xiě)作要求符合學(xué)校相關(guān)規(guī)定。
設(shè)計(jì)后交付的紙質(zhì)、子文檔及其他文件數(shù)量符合學(xué)校相關(guān)規(guī)定。
三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作
本課題要求完成：
1. 編制連桿加工工藝過(guò)程卡片
2、重要工序尺寸計(jì)算。
3、連桿零件結(jié)構(gòu)工藝性分析
4. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
序號(hào)
設(shè)計(jì)（論文）各階段內(nèi)容
地點(diǎn)
起止日期
1
完成設(shè)計(jì)開(kāi)題
學(xué)校
第1周-第2周
2．
完成調(diào)研、方案設(shè)計(jì)
各設(shè)
計(jì)點(diǎn)
第3周
3
教師對(duì)論文檢查、指導(dǎo)
如果某學(xué)生感到很難入手，請(qǐng)主動(dòng)與輔導(dǎo)老師聯(lián)系，
網(wǎng)上進(jìn)行
第4周
4
完成各部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、裝配圖設(shè)計(jì)、零件圖及其他技術(shù)資料。
各設(shè)
計(jì)點(diǎn)
第4周—第7周
5
期中檢查
學(xué)校
第7周
6
完成論文撰寫(xiě)
出圖
各設(shè)
計(jì)點(diǎn)
第8周—第9周
7
交畢業(yè)設(shè)計(jì)
學(xué)校
第9周
8
檢查、評(píng)閱、修改畢業(yè)設(shè)計(jì)
學(xué)校
第9周—第10周
9
畢業(yè)答辯（含準(zhǔn)備）（2周）
學(xué)校
第11周—第12周
四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)程安排
五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)
1.楊可楨、程光薀 主編《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 高等教育出版社2013年5月重印
2.模具制造工藝學(xué) 郭鐵良主編 高等教育出版社 2008年12月
3.模具制造工藝學(xué) 騰宏春主編 大連理工大學(xué)出版社 2007年6月
4.數(shù)控編程與加工技術(shù) 張麗華 馬立克主編 大連理工大學(xué)出版社 2007年7月第2版。
5.數(shù)控加工工藝及編程 劉萬(wàn)菊主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2007年7月
6. 數(shù)控加工工藝課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 趙長(zhǎng)旭主編 西安電子科技大學(xué)出
版社 2007年7月
7.宋建麗 主編 《模具制造技術(shù)》 機(jī)械工業(yè)出版社 2012年9月第1版
8.胡石玉 主編 《模具制造技術(shù)》 東南大學(xué)出版社 2003年9月31版
發(fā)出任務(wù)書(shū)日期： 2015 年 3 月 22 日
指導(dǎo)教師簽名：
預(yù)計(jì)完成日期： 2015年 5 月 28 日
專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人簽章：
系部主任簽章：
XX 學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
連桿加工工藝設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘 要
本文是對(duì)連桿零件加工應(yīng)用及加工的工藝性分析，主要包括對(duì)零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線(xiàn)的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫(xiě)。選擇正確的加工方法，設(shè)計(jì)合理的加工工藝過(guò)程。
關(guān)鍵詞：連桿，加工工藝，加工方法，工藝文件
27
Abstract
This paper is the analysis of technology of automobile connecting parts processing application and processing, mainly including the parts diagram analysis, the choice of blank, parts of the clamping, the craft route formulation, tool selection, the determination of cutting conditions, process documents. Choose the correct methods for processing, processing process design reasonable. In addition, processing of two processes of automobile connecting rod parts of the design of the fixture.
Key Words: connecting rod, processing technology, processing method, process documents, fixture
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
第1章 緒論 5
1.1 機(jī)械加工工藝概述 5
1.2機(jī)械加工工藝流程 5
第2章 連桿分析 6
2.1 連桿零件的作用 6
2.2零件的工藝分析 7
第3章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 9
3.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)的確定 9
3.2 連桿的材料選擇與毛坯的制造方法 10
3.2.1 連桿的材料選擇 10
3.2.2 45鋼的成分和力學(xué)性能 11
3.2.3 毛坯的制造方法 11
3.3 機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸確定 12
3.4 指定工序定位基準(zhǔn)的選擇 13
3.5 加工工藝階段的劃分和加工順序的安排 14
3.6 連桿加工工藝過(guò)程的擬定 14
3.7 連桿加工工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題 15
3.7.1 工序安排 15
3.7.2 定位基準(zhǔn) 15
3.7.3 夾具使用 15
3.8 切削用量的選擇原則 15
3.8.1 粗加工時(shí)切削用量的選擇原則 15
3.8.2 精加工時(shí)切削用量的選擇原則 16
3.9 工時(shí)定額的計(jì)算 17
總 結(jié) 25
參考文獻(xiàn) 26
致謝 27
第1章 緒論
1.1 機(jī)械加工工藝概述
機(jī)械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為成品 或半成品，是每個(gè)步驟，每個(gè)流程的詳細(xì)說(shuō)明，比如，上面說(shuō)的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車(chē)，鉗工，銑床，等等，每個(gè)步驟就要有詳 細(xì)的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達(dá)到多少，公差要達(dá)到多少。
技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過(guò)程，并將有關(guān)內(nèi)容寫(xiě)成工藝文件，這種文件就稱(chēng)工藝規(guī)程。這個(gè)就比較有針對(duì)性了。每個(gè)廠(chǎng)都可能不太一樣，因?yàn)閷?shí)際情況都不一樣。
總的來(lái)說(shuō)，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個(gè)步驟的詳細(xì)參數(shù)，工藝規(guī)程是某個(gè)廠(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況編寫(xiě)的特定的加工工藝。
1.2機(jī)械加工工藝流程
制訂工藝規(guī)程的步驟
1) 計(jì)算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類(lèi)型。
2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對(duì)零件進(jìn)行工藝分析。
3) 選擇毛坯。
4) 擬訂工藝路線(xiàn)。
5) 確定各工序的加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差。
6) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。
7) 確定切削用量及工時(shí)定額。
8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法。
9) 填寫(xiě)工藝文件。
在制訂工藝規(guī)程的過(guò)程中，往往要對(duì)前面已初步確定的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，以提高經(jīng)濟(jì)效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進(jìn)，新材料、先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用等，都要求及時(shí)對(duì)工藝規(guī)程進(jìn)行修訂和完善。
第2章 連桿分析
2.1 連桿零件的作用
圖2-1 連桿實(shí)物圖
連桿是較細(xì)長(zhǎng)的變截面非圓形桿件，其桿身截面從大頭到小頭逐步變小，以適應(yīng)在工作中承受的急劇變化的動(dòng)載荷。
其形狀也比較復(fù)雜，很多表面并不容易加工，不管是在其工作過(guò)程之中還是在加工過(guò)程中也很容易產(chǎn)生變形。
連桿是將活塞上下的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的重要部件，所以要求要求有較高的強(qiáng)度、韌性和疲勞性能之外，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿還有較高的位置精度和尺寸形狀精度要求以及表面質(zhì)量要求。
基本要求如：連桿桿身不垂直度≤0.5，小頭、大頭兩端面對(duì)稱(chēng)面與桿身相應(yīng)對(duì)稱(chēng)面之間的偏移≤0.6，桿身橫向?qū)ΨQ(chēng)面對(duì)大小頭孔中心偏移≤1.
首先必須保證大頭中心孔中心線(xiàn)和小頭孔中心線(xiàn)之間的平行度，這樣才能保證連桿在工作過(guò)程中平穩(wěn)不刮曲軸和軸瓦；第二個(gè)就是保證兩個(gè)端面的平行度，以及兩端面中心線(xiàn)與兩孔中心線(xiàn)之間的垂直度，用于保證工作中不會(huì)刮傷曲軸平衡塊，可以減少噪聲，保持平穩(wěn)；第三個(gè)要保證的是連桿體和蓋的分和面之間的配合和吻合，以保證大頭孔的圓柱度，以免刮傷軸瓦；第四要確保大小頭孔中心線(xiàn)之間的距離，如果其得不到保證，將保證不了發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)的氣體壓縮比等。
2.2零件的工藝分析
由零件圖可知。
可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：
首先連桿的加工表面如下：
（1）以端面互為基準(zhǔn)加工的兩端面，尺寸為，以其中一加工端面為基準(zhǔn)的小頭孔Φ36，大頭孔Φ70。
（2）以小頭孔為中心的加工有：銑連桿體卡挖槽，加工側(cè)面工藝凸臺(tái)。
（3）以大頭孔為中心的加工表面有：加工連桿蓋卡挖槽，加工螺栓孔，和連桿蓋上螺釘光孔。
連桿精度的參數(shù)主要有五個(gè)：1.連桿大端中心面和小端中心面相對(duì)于連桿身中心面的對(duì)稱(chēng)；2.連桿大小頭空中心距尺寸精度；3.連桿大小頭孔平行度；4.連桿大小頭孔的 尺寸精度、形狀精度；5.連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。
其余技術(shù)參數(shù)如下表：
表2.1
技術(shù)要求項(xiàng)目
具體要求或數(shù)值
滿(mǎn)足的主要性能
大、小頭孔的橢圓度，錐度
橢圓度≤0.012
錐度≤0.014
保證與襯套、軸瓦的良好配合
兩孔中心距
±0.03～0.05
氣缸氣體的壓縮比
兩孔軸線(xiàn)在同一個(gè)平面內(nèi)
在連桿軸線(xiàn)平面內(nèi)：≤0.03
在垂直連桿軸線(xiàn)平面內(nèi)：≤0.06
減少氣缸壁和曲軸頸磨損
大孔兩端面對(duì)軸線(xiàn)的垂直度
≤0.015
減少曲軸頸邊緣磨損
兩螺孔中心線(xiàn)（定位孔）的位置精度
在兩個(gè)在45°方向上的平行度：0.02~0.04
對(duì)結(jié)合面的垂直度≤0.015
保證正常承載和軸頸與軸瓦的良好配合
同一組內(nèi)的重量差
±30g
保證運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)
第3章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)的確定
生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對(duì)生產(chǎn)組織和零件加工工藝過(guò)程起著重要的作用，它決定了各工序所需專(zhuān)業(yè)化和自動(dòng)化的程度，以及所選用的工藝方法和工藝裝備。
零件生產(chǎn)綱領(lǐng)計(jì)算:N=Qn（1+α%）（1+β%）
式中 N──零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）;
Q──產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺(tái)/年）;
n──每臺(tái)產(chǎn)品中,該零件的數(shù)量(件/臺(tái));
α%──備品率;
β%──廢品率。
根據(jù)教材中生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類(lèi)型及產(chǎn)品大小和復(fù)雜程度的關(guān)系，確定其生產(chǎn)類(lèi)型。假設(shè)某連桿零件。該連桿用于6105柴油機(jī)，年產(chǎn)量為5000臺(tái)。設(shè)其備品率為10%，機(jī)械加工廢品率選擇為0.5%，每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量為1件
N=Qn（1+α%）（1+β%）
=5000×1（1+10%）（1+0.5%）
= 5527件/年
假設(shè)連桿零件的年產(chǎn)量為5000件，現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于中型機(jī)械，根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系查閱參考文獻(xiàn) ，確定其生產(chǎn)類(lèi)型為大量生產(chǎn)。
大量生產(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，一般采用模鍛。毛坯精度高，加工余量小。
（3） 機(jī)床設(shè)備及其布置形式：廣泛采用專(zhuān)用機(jī)床及自動(dòng)機(jī)床，按流水線(xiàn)和自動(dòng)排列設(shè)備。
（4） 工藝裝備：廣泛采用高效夾具，復(fù)合刀具，專(zhuān)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。
3.2 連桿的材料選擇與毛坯的制造方法
3.2.1 連桿的材料選擇
考慮到在該工藝方案中采用銑結(jié)合面工藝，那么選擇材料也是很重要的。在過(guò)去其發(fā)動(dòng)機(jī)連桿多采用中碳鋼或者中碳合金鋼，經(jīng)過(guò)淬火和高溫回火處理，處理后一般硬度在HBS288～HBS269之間.后來(lái)為了減低成本研發(fā)了非調(diào)質(zhì)鋼并用與生產(chǎn)，在鍛造后空冷，通過(guò)析出強(qiáng)化得到與淬火高溫回火一樣的力學(xué)性能，省去了淬火和高溫回火，從而降低了成本。后來(lái)為了減少機(jī)加工，更進(jìn)一步降低成本，于是開(kāi)發(fā)了用粉末冶金的方法來(lái)制造連桿，大大減少了機(jī)加工。而且粉末冶金連桿的質(zhì)量公差小，更適合用于發(fā)動(dòng)機(jī)連桿是的制造。美國(guó)就廣泛的運(yùn)用粉末冶金的方法來(lái)生產(chǎn)連桿。實(shí)際上它是一種含0.7%左右的高碳鋼。
連桿的主要材料為粉末燒結(jié)材料、高碳微合金非調(diào)質(zhì)鋼、球墨鍛鐵以及可鍛鍛鐵，其中45和粉末燒結(jié)材料應(yīng)用最廣。
與粉末冶金連桿相比，45鋼在成本和使用性能上都具有一定優(yōu)越性，首先鍛造后空冷不需要熱處理；裝配后連桿體與連桿蓋的裂解面能緊密地接觸并相互鎖定，使其不產(chǎn)生錯(cuò)位和移動(dòng)，提高了與曲軸零件的配合，同時(shí)也提高了曲軸的剛度，大大地改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
減輕連桿的重量一直都是連桿制造上討論的一個(gè)主題，如果采用粉末冶金技術(shù)，在不改變連桿形狀結(jié)構(gòu)的前提之下會(huì)導(dǎo)致連桿的重量增加15%～30%，這樣使得連桿得重量有了很大的增加，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的重量也會(huì)在一定程度的增加，會(huì)影響其使用性能。如果用粉末冶金制造連桿，就必須重新設(shè)計(jì)連桿的形狀結(jié)構(gòu)，以減輕連桿的重量。
綜上所述，考慮了各種因素，并經(jīng)過(guò)組內(nèi)成員的共同討論，最后決定采用45鋼作為本次設(shè)計(jì)中連桿的材料。
3.2.2 45鋼的成分和力學(xué)性能
45 材料中主要各化學(xué)成分質(zhì)量百分比分別為：C為0. 72 % ，Mn為0. 5 % ，S為0. 06 % ， P為0. 009 % ，V為0. 04 %；其金相組織為珠光體加斷續(xù)的鐵素體，抗拉強(qiáng)度為：900MPa～1 050 MPa，屈服極限為520 MPa，最大延伸率為10 %。其中Mn作為強(qiáng)化項(xiàng)而存在，用以提高材料的強(qiáng)度。
銑結(jié)合面工藝要求連桿切斷后的塑性變形最小，又要保證材料有良好的可切削加工性能。45為高碳鋼，含C量提高后，便增加了鋼材的淬透性能，假如保持含Mn量不變，連桿鍛造空冷后硬度會(huì)提高，而且金相組織中可能會(huì)出現(xiàn)貝氏體，惡化可切削加工性能，須通過(guò)適當(dāng)途徑降低含Mn量。
為了改善可切削加工性，提高了含S量，鋼中的Mn和S的親和力大于Fe和S的親和力，優(yōu)先形成MnS，從而降低鋼的塑性，防止金相組織中可能會(huì)出現(xiàn)的貝氏體；另外FeS會(huì)引起鋼的“熱脆”，促進(jìn)了銑削時(shí)的斷裂。Mn和S結(jié)合時(shí)含Mn量又不能過(guò)低，至少要高于S三 倍的含量。
45材料的力學(xué)性能:
表3.1
極限抗拉強(qiáng)度/MPa
屈服強(qiáng)度
/MPa
伸長(zhǎng)率
（%）
壓縮屈服強(qiáng)度/MPa
剪切強(qiáng)度
/MPa
990
580
14
610
655
3.2.3 毛坯的制造方法
由于連桿在發(fā)動(dòng)機(jī)工作中要承受交變載荷以及沖擊性載荷，一次應(yīng)選用鍛造，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證連桿可靠地工作。而且該零件的年產(chǎn)量是5000，已經(jīng)達(dá)到了大量生產(chǎn)的水平，要求其生產(chǎn)率比較高，零件尺寸不是很大，再者為了保證它的尺寸精度、加工精度，故選擇模鍛。
脹斷工藝要求連桿鍛件在脹斷過(guò)程之中不能有過(guò)大的塑性變形，因此模鍛連桿性能的合格就是保證連桿達(dá)到理想的脆性斷裂的因素。
用于脹斷工藝的45系列高碳非調(diào)質(zhì)鋼，它的成分特點(diǎn)是低硅，低錳及添加了微量合金元素釩和易切削的S元素，范圍窄，純度高。
脹斷連桿工藝現(xiàn)有的模鍛工藝主要有以下三種：
（1）輥鍛（楔橫軋）制坯——熱模鍛生產(chǎn)線(xiàn)
工藝：下料→加熱→輥鍛→成型（預(yù)鍛，終鍛）→切邊沖孔→熱校正→BY處理→噴丸處理→探傷處理→精壓處理。
設(shè)備配置：下料機(jī)（帶鋸機(jī)）→中頻感應(yīng)加熱爐（300KW)→輥鍛機(jī)（Φ460型）→熱模鍛壓力機(jī)（25000KN）→閉式單點(diǎn)壓力機(jī)→BY控冷設(shè)備→噴丸機(jī)→探傷機(jī)→精壓機(jī)
該生產(chǎn)線(xiàn)比較先進(jìn)，以載貨車(chē)連桿為主導(dǎo)產(chǎn)品，其采用了中頻感應(yīng)加熱，輥鍛或楔模軋制坯，在國(guó)內(nèi)被廣泛采用。這種生產(chǎn)線(xiàn)便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，具有噪聲小，勞動(dòng)環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)?？缮a(chǎn)各種類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿。
（2)輥鍛（楔橫軋）制坯——錘上模鍛生產(chǎn)線(xiàn)
工藝：下料→加熱→輥鍛→成型（預(yù)鍛，終鍛）→切邊沖孔→熱校正→BY處理→噴丸處理→探傷處理→精壓處理。
設(shè)備配置：下料機(jī)（帶鋸機(jī)或棒料剪切機(jī)床）→中頻感應(yīng)加熱爐（300KW）→輥鍛機(jī)（Φ370型）→液壓精鍛錘（25～50KJ）→開(kāi)式壓力機(jī)（1000KN）→BY控冷設(shè)備→拋丸機(jī)（600～1200kg/h)→熒光探傷機(jī)600WE型）→電動(dòng)螺旋壓力機(jī)（400KW）
該生產(chǎn)線(xiàn)主要柴油機(jī)連桿為主，鍛件厚度公差基本在±0.2mm以?xún)?nèi)，錯(cuò)差在0.4mm以?xún)?nèi)，切邊模具沒(méi)有氮?dú)飧祝墒鼓ｅ懠ㄎ缓笤偾羞?，切邊變性很小，精壓尺寸精度可以控制在?.1mm以?xún)?nèi)
（3）輥鍛制坯——摩擦壓力機(jī)模鍛（高能螺旋壓力機(jī)）生產(chǎn)線(xiàn)
工藝：下料→加熱→輥鍛→預(yù)鍛→終鍛→切邊沖壓→熱校正→BY處理→拋丸處理→探傷處理→精壓處理。
設(shè)備配置：下料機(jī)（帶鋸機(jī)）→中頻感應(yīng)加熱爐（250W)→輥鍛機(jī)（Φ460型）→摩擦壓力機(jī)（630t）→摩擦壓力機(jī)（1000t）→閉式單點(diǎn)壓力機(jī)（250t）→摩擦壓力機(jī)。
該生產(chǎn)線(xiàn)以柴油機(jī)連桿為主，在摩擦壓力機(jī)上進(jìn)行預(yù)鍛、終鍛、熱校正，其工藝過(guò)程較為穩(wěn)定，生產(chǎn)效率也比較高，適合中小型企業(yè)。
3.3 機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸確定?
根據(jù)模鍛的基本要求，在零件的基本尺寸上加上加工余量2～4mm，所以在加工多數(shù)表面在基本尺寸的基礎(chǔ)上單面加2mm，一些特殊表面如螺釘座面上加2mm，側(cè)面工藝凸臺(tái)加工精度不是很高，在其表面加1mm。（如圖3.2，詳細(xì)尺寸請(qǐng)查閱柴油機(jī)連桿毛坯圖圖紙）
3.4 指定工序定位基準(zhǔn)的選擇?
定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分。在加工起始工序中，只能用毛坯尚未曾加工過(guò)的表面作為定位基準(zhǔn)，則該表面稱(chēng)為粗基準(zhǔn)；利用已加工表面作為定位基準(zhǔn)，則稱(chēng)為精基準(zhǔn)。其基準(zhǔn)的選擇也是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)之中的重要問(wèn)題之一，定位基準(zhǔn)的選擇合理與否，將直接影響所制訂的零件加工工藝規(guī)程的質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)，往往會(huì)增加工序，或使工藝路線(xiàn)不合理，或使夾具設(shè)計(jì)困難，甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求，造成零件報(bào)廢等情況。
選擇粗基準(zhǔn)時(shí)主要考慮兩個(gè)問(wèn)題：一是保證加工表面與非加工表面之間的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。
粗、精基準(zhǔn)具體選擇時(shí)參考下列原則：
（1） 對(duì)于同時(shí)具有加工表面和不加工表面的零件，為了保證不加工表面與加工表面之間的位置精度，應(yīng)選擇非加工表面作為粗基準(zhǔn)。
（2） 對(duì)于具有較多加工表面的工件，選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)考慮合理分配各加工表面的加工余量。
（3） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用。在同一尺寸方向上，粗基準(zhǔn)通常只能使用一次，以免產(chǎn)生較大的定位誤差。
精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)從保證零件加工精度出發(fā)，同時(shí)考慮裝夾方便、夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。選擇精基準(zhǔn)一般應(yīng)考慮如下原則：
（1） “基準(zhǔn)重合”原則 為了較容易地獲得加工表面對(duì)其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的相對(duì)位置精度要求，應(yīng)選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為其定位基準(zhǔn)。這一原則稱(chēng)為基準(zhǔn)重合原則 。
如果加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，則會(huì)增大定位誤差。
（2 ）“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以比較方便地加工其它表面時(shí)，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準(zhǔn)定位，這就是“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。
采用“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則可減少工裝設(shè)計(jì)制造的費(fèi)用，提高生產(chǎn)率，并可避免因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所造成的誤差。
（3） “自為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)工件精加工或光整加工工序要求余量盡可能小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，這就是“自為基準(zhǔn)”原則。例如磨削床身導(dǎo)軌面時(shí)，就以床身導(dǎo)軌面作為定位基準(zhǔn)。
（4） “互為基準(zhǔn)”原則 為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的原則。
（5 ）精基準(zhǔn)選擇應(yīng)保證工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、操作方便。
3.5 加工工藝階段的劃分和加工順序的安排?
粗加工階段：粗磨連桿兩端面，粗、半精鏜大小頭孔，磨搭子面工藝凸臺(tái)，槍鉆螺紋底孔，鉸螺釘光孔，攻絲；锪螺釘座面、倒角，激光開(kāi)槽、作標(biāo)記，脹斷，銑卡瓦槽，壓襯套，鉆油孔。首先要加工其他表面就必須先加工出精基準(zhǔn)，端面的加工必須安排所以必須安排在第一，接著再在以端面為基準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上加工其他面或者其他精基準(zhǔn)，那么接下來(lái)要安排的就是粗鏜大小頭孔，粗磨搭子面，這樣精基準(zhǔn)就基本出來(lái)了。那么在精加工之前必須把所有的粗加工都做完，緊接著的粗加工工序都在這樣的一些基準(zhǔn)上進(jìn)行加工了。
精加工階段：精磨兩端面，精鏜大小頭孔，珩磨大頭孔，小頭銑落差。
在連桿的加工過(guò)程之中，其輔助工藝（去毛刺，倒角，清洗等）必須貫穿整個(gè)工藝過(guò)程，所以說(shuō)必須在其中安排輔助工序。在連桿脹斷之前安排一道磁力探傷，在锪螺釘座面、倒角之后安排了去毛刺、清洗，脹斷之后要立即用螺釘套住連桿體與蓋，以免錯(cuò)位，連桿總裝時(shí)時(shí)必須要求清理連桿結(jié)合面之間的塵屑，最后還要來(lái)一道清洗。
3.6 連桿加工工藝過(guò)程的擬定?
經(jīng)組內(nèi)成員共同探討和評(píng)比（其他方案略），最后得出最優(yōu)方案如下：
粗銑第一端面→粗銑第二端面→磁力探傷及去磁→粗、半精鏜大、小頭孔→粗磨搭子面工藝凸臺(tái)→槍鉆螺紋底孔，鉸螺釘光孔，攻絲→锪螺釘座面、倒角→去毛刺、清洗→壓襯套→鉆油孔→精磨第一端面→精磨第二端面→精鏜大、小頭孔→珩磨大頭孔→小頭銑落差→倒角、去毛刺→稱(chēng)重、去重→清洗→終檢
一共23道工序，從連桿使用性能的基本要求來(lái)看，該工藝方案能基本達(dá)到要求。
3.7 連桿加工工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題
3.7.1 工序安排
連桿加工工序安排應(yīng)注意兩個(gè)影響精度的因素：（1）連桿的剛度比較低，在外力作用下容易變形；（2）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力。因此在連桿加工工藝中，各主要表面的粗精加工工序一定要分開(kāi)。
3.7.2 定位基準(zhǔn)
精基準(zhǔn)：以桿身對(duì)稱(chēng)面定位，便于保證對(duì)稱(chēng)度的要求，而且采用雙面銑，可使部分切削力抵消。
統(tǒng)一精基準(zhǔn)：以大小頭端面，小頭孔、大頭孔一側(cè)面定位。因?yàn)槎嗣娴拿娣e大，定位穩(wěn)定可靠；用小頭孔定位可直接控制大小頭孔的中心距。
3.7.3 夾具使用
應(yīng)具備適應(yīng)“一面一孔一凸臺(tái)”的統(tǒng)一精基準(zhǔn)。而大小頭定位銷(xiāo)是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準(zhǔn)”情況，這時(shí)小頭定位銷(xiāo)應(yīng)做成活動(dòng)的，當(dāng)連桿定位裝夾后，再抽出定位銷(xiāo)進(jìn)行加工。
保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時(shí)，夾具可考慮重復(fù)定位情況，如采用夾具限制7個(gè)自由度（其是長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)限制4個(gè)，長(zhǎng)菱形銷(xiāo)限制2個(gè)）。長(zhǎng)銷(xiāo)定位目的就在于保證垂直度。但由于重復(fù)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(zhǎng)圓柱銷(xiāo)削去一邊，另一方面設(shè)計(jì)頂出工件的裝置。
3.8 切削用量的選擇原則
正確地選擇切削用量，對(duì)提高切削效率，保證必要的刀具耐用度和經(jīng)濟(jì)性，保證加工質(zhì)量，具有重要的作用。
3.8.1 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）和必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。
金屬切除率可以用下式計(jì)算：
Zw ≈V.f.ap.1000
式中：Zw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）
ap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)盡可能大的吃刀深度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t 顯然也會(huì)下降，但要比V對(duì)t的影響小得多，只要稍微降低一下V便可以使t回升到規(guī)定的合理數(shù)值，因此，能使V、f、ap的乘積較大，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。
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)總加工余量太大，一次切不完時(shí)，才考慮分幾次走刀。
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。
3.8.2 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)量要求較高，加工余量要小且均勻。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。
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)吃刀深度較大時(shí)，切削力增加較顯著，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，切削力上升，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)選用較小的吃刀深度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)1.8 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差
1.8.1 確定加工余量
用查表法確定機(jī)械加工余量：
（根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》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(jì)精度
工序尺寸
表面粗糙度
毛坯
4
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()
40()
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
3.9 工時(shí)定額的計(jì)算
3.9.1 銑連桿大小頭平面
選用X52K機(jī)床
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(zhuǎn)速n = 1000v/D = 475 r/min
根據(jù)表3.1—31 按機(jī)床選取n = 500 /min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.67 m/s
銑削工時(shí)為：按表2.5—10
L= 3 mm L1 = +1.5 =50 mm L2 = 3 mm
基本時(shí)間tj = L/fm z = (3+50+3)/(500×0.36×6) = 0.11 min
按表2.5—46 輔助時(shí)間ta = 0.4×0.45 = 0.36 min
3.9.2 粗磨大小頭平面
選用M7350磨床
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(zhuǎn)速n = 1000v/D = 158.8 r/min
根據(jù)表3.1—48 按機(jī)床選取n = 100 r/min
則實(shí)際磨削速度V = Dn/（1000×60） = 0.20 m/s
磨削工時(shí)為：按表2.5—11
基本時(shí)間tj = zbk/nfr0z = (0.3×1)/(100×0.033×8) = 0.01 min
按表3.1—40 輔助時(shí)間ta = 0.21 min
3.9.3 加工小頭孔
(1) 鉆小頭孔 選用鉆床Z525
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jìn)給量f = 0.12 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 945 r/min
根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 1000 r/min
則實(shí)際鉆削速度V = Dn/（1000×60） = 1.04 m/s
鉆削工時(shí)為：按表2.5—7
L = 10 mm L1 = 1.5 mm L2 = 2.5mm
基本時(shí)間tj = L/fn = (10+1.5+2.5)/(0.12×1000) = 0.12 min
按表2.5—41 輔助時(shí)間ta = 0.5 min
按表2.5—42 其他時(shí)間tq = 0.2 min
(2) 擴(kuò)小頭孔 選用鉆床Z525
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—53選取數(shù)據(jù)
擴(kuò)刀直徑D = 30 mm 切削速度V = 0.32 m/s
切削深度ap = 1.5 mm 進(jìn)給量 f = 0.8 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n =1000v/D = 203 r/min
根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 250 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.39 m/s
擴(kuò)削工時(shí)為：按表2.5—7
L = 10 mm L1 = 3 mm
基本時(shí)間tj=L/fn=(10+3)/(0.8×250)=0.07 min
按表2.5—41 輔助時(shí)間ta=0.25 min
(3) 鉸小頭孔 選用鉆床Z525
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jìn)給量f = 0.8 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 140 r/min
根據(jù)表3.1—31 按機(jī)床選取n = 200 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.32 m/s
鉸削工時(shí)為： 按表2.5—7
L=10 mm L1 =0 L2=3 mm
基本時(shí)間tj = L/fn = (10+3)/(0.8×200) = 0.09 min
按表2.5—41 輔助時(shí)間ta = 0.25 min
3.9.4 銑大頭兩側(cè)面
選用銑床X52K
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(zhuǎn)速n = 1000v/D = 611 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機(jī)床選取n=750 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.78 m/s
銑削工時(shí)為：按表2.5—10
L=40 mm L1=+1.5=8.5 mm L2=2.5 mm
基本時(shí)間tj = L/fmz = (40+8.5+2.5)/(750×0.10×3)=0.23 min
按表2.5—46 輔助時(shí)間ta = 0.4×0.45 = 0.36 min
3.9.5、擴(kuò)大頭孔
選用鉆床床Z525 刀具:擴(kuò)孔鉆
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—54選取數(shù)據(jù)
擴(kuò)孔鉆直徑D = 60 mm 切削速度V = 1.29 m/s
進(jìn)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(zhuǎn)速n = 1000v/D=410 r/min
根據(jù)表3.1—41 按機(jī)床選取n=400 r/min
則實(shí)際切削速度V=Dn/（1000×60）=1.256 m/s
擴(kuò)削工時(shí)為： 按表2.5—7
L = 40 mm L1 = 3 mm L2 =3 mm
基本時(shí)間:
(3) 粗锪連桿兩螺栓底面 選用鉆床Z3025
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jìn)給量f = 0.10 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 50.9 r/min
根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 750 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.94 m/s
锪削工時(shí)為： 按表2.5—7
L = 28 mm L1 = 1.5 mm
基本時(shí)間tj = L/fn = (28+1.5)/(0.10×750×8) = 0.04 min
(5) 精銑螺栓座面 選用銑床X52K
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(zhuǎn)速n = 1000v/D = 142 r/min
根據(jù)表3.1—31 按機(jī)床選取n = 150 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.49 m/s
銑削工時(shí)為： 按表2.5—10
L = 28 mm L1 = +1.5 = 19 mm L2 = 3 mm
基本時(shí)間tj=L/fmz = (28+19+3)/(150×24) = 0.02 min
按表2.5—46 輔助時(shí)間ta = 0.4×0.45 = 0.36 min
(7) 精磨結(jié)合面 選用磨床M7130
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jìn)給量fr0 = 0.006 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 157 r/min
根據(jù)表3.1—48 按機(jī)床選取n = 100 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.20 m/s
磨削工時(shí)為： 按表2.5—11
基本時(shí)間tj= =0.02 min (=0.1 k=1 z=8)
3.9.8 銑、磨連桿蓋結(jié)合面
(1) 粗銑連桿上蓋結(jié)合面 選用銑床X52K
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(zhuǎn)速n = 1000v/D = 89 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機(jī)床選取n = 100 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.39 m/s
銑削工時(shí)為：按表2.5—10
L = 38 mm L1 = +1.5 = 16 mm L2 = 2.5 mm
基本時(shí)間tj = L/fmz=(38+16+2.5)/(100×8) = 0.07 min
按表2.5—46 輔助時(shí)間ta=0.4×0.45=0.36 min
(2) 精銑連桿上蓋結(jié)合面 選用銑床X52K
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jìn)給量f = 0.7 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 107 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機(jī)床選取n = 110 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.43 m/s
銑削工時(shí)為： 按表2.5—10
L = 38 mm L1 = +1.5 = 7.5 mm L2 = 2.5 mm
基本時(shí)間tj = L/fmz = (38+7.5+2.5)/(110×8) = 0.6 min
按表2.5—46 輔助時(shí)間ta=0.4×0.45=0.36 min
(3) 粗銑螺母座面 選用銑床X52K
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(zhuǎn)速n = 1000v/D = 103 r/min
根據(jù)表3.1—74 按機(jī)床選取n = 100 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.39 m/s
銑削工時(shí)為：按表2.5—10
L = 28mm L1 = +1.5 = 17.5 mm L2 = 2.5 mm
基本時(shí)間tj = L/fmz = (28+17.5+2.5)/(100×24) = 0.02 min
按表2.5—46 輔助時(shí)間ta=0.4×0.45=0.36 min
(5) 精磨結(jié)合面 選用磨床M7350
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jìn)給量fr0 = 0.006 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 157 r/min
根據(jù)表3.1—48 按機(jī)床選取n = 100 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.20 m/s
磨削工時(shí)為： 按表2.5—11
基本時(shí)間tj = = 0.02 min (=0.1 k=1 z=8)
3.9.9 銑、鉆、鏜（連桿總成體）
（1）、從連桿上方鉆、擴(kuò)、鉸螺栓孔
a) 鉆螺栓孔 選用鉆床Z3025
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jìn)給量f = 0.08 mm/r 鉆頭直徑D = 10 mm
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 1910 r/min
根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 910 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.99 m/s
鉆削工時(shí)為： 按表2.5—7
L = 34 mm L1 = 1.5 mm L2 = 2 mm
基本時(shí)間tj = L/fn = (34+1.5+2)/(0.08×1910) = 0.23 min
按表2.5—41 輔助時(shí)間ta = 0.5 min
按表2.5—42 其他時(shí)間tq=0.2 min
b) 擴(kuò)螺栓孔 選用鉆床Z3025
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—53選取數(shù)據(jù)
擴(kuò)刀直徑D = 10 mm 切削速度V = 0.40 m/s
切削深度ap = 1.0 mm 進(jìn)給量f = 0.6 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 764 r/min
根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n=764 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.40 m/s
擴(kuò)削工時(shí)為： 按表2.5—7
L = 34 mm L1 = 2 mm
基本時(shí)間tj = L/fn = (34+2)/(0.6×764) = 0.07 min
按表2.5—41 輔助時(shí)間ta=0.25 min
c）鉸螺栓孔
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jìn)給量f = 0.2 mm/r
則主軸轉(zhuǎn)速n = 1000v/D = 140 r/min
根據(jù)表3.1—31 按機(jī)床選取n = 200 r/min
則實(shí)際切削速度V =Dn/（1000×60） = 0.127 m/s
鉸削工時(shí)為： 按表2.5—7
L = 34 mm L1 = 2 mm L2 = 3 mm
基本時(shí)間tj = L/fn = (34+2+3)/(0.8×200) = 0.23 min
(3) 從連桿蓋上方給螺栓孔口倒角
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jìn)給量f = 0.10 mm/r Z = 8
根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 750 r/min
切削工時(shí)為： 按表2.5—7
基本時(shí)間tj = L/fn = （0.5+1.5）/750×0.10 = 0.03 min
3.9.10 粗鏜大頭孔
選用鏜床T68
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jìn)給量f = 0.30 mm/r 切削深度ap = 3.0 mm
則主軸轉(zhuǎn)速n = 000v/D = 47 r/min
根據(jù)表3.1—41 按機(jī)床選取n = 800 r/min
則實(shí)際切削速度V = Dn/（1000×60） = 2.72 m/s
鏜削工時(shí)為： 按表2.5—3
L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm
基本時(shí)間tj = Li/fn = (38+3.5+5)/(0.30×800) = 0.19 min
按表2.5—67 輔助時(shí)間ta = 0.50 min
3.9.11 大頭孔兩端倒角
選用機(jī)床X52K
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jìn)給量f = 0.10 mm/r Z = 8
根據(jù)表3.1—30 按機(jī)床選取n = 750 r/min
切削工時(shí)為： 按表2.5—7
基本時(shí)間tj = L/fn = （0.5+1.5）/750×0.10 = 0.03 min
3.9.12精磨大小頭兩平面（先標(biāo)記朝上）
選用磨床M7130
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jìn)給量f = 0.006 mm/r
磨削工時(shí)為： 按表2.5—7
基本時(shí)間 tj =
=0.1×70×0.02×1.1/（1000×60）×0.413×0.006×20×0.1
=0.03 min
3.9.13 半精鏜大頭孔及精鏜小頭孔
選用鏜床T68
（1）根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jìn)給量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 1 mm
根據(jù)表3.1—39 按機(jī)床選取n = 1000 r/min
鏜削工時(shí)為： 按表2.5—3
L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm
基本時(shí)間tj= Li/fn = (38+3.5+5)/(0.20×1000) = 0.23 min
（2）根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.4—66選取數(shù)據(jù)
鏜刀直徑D = 30 mm 切削速度V = 3.36 m/s
進(jìn)給量f = 0.10 mm/r 切削深度ap = 1.0 mm
根據(jù)表3.1—39 按機(jī)床選取n = 2000 r/min
鏜削工時(shí)為：