高速柴油機(jī)連桿脹斷工藝設(shè)計(jì)說明書.docx

1、目錄摘要 .Abstract .第一章 . .緒論11.1 前言 . 11.2 國內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)連桿工藝發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢31.3 連桿工藝研究方向和研究的關(guān)鍵問題3第二章 . .連桿零件的分析52.1 連桿的結(jié)構(gòu)功能分析52.2 連桿的主要技術(shù)要求6第三章 .連桿零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制73.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)的確定73.2 連桿的工藝分析83.3 連桿的材料選擇與毛坯的制造方法83.3.1 連桿的材料選擇83.3.2 C70S6 鋼的成分和力學(xué)性能103.3.3毛坯的制造方法113.4 機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸確定133.5 指定工序定位基準(zhǔn)的選擇13I/303.6 加工工藝階段的劃分和加

2、工順序的安排153.7 連桿加工工藝過程的擬定163.8 填寫機(jī)械加工工藝過程卡和機(jī)械加工工序卡16第四章 . .指定工序的工裝設(shè)計(jì)174.1 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本要求174.2 專用夾具設(shè)計(jì)步驟174.3 激光開應(yīng)力槽工裝設(shè)計(jì)194.3.1應(yīng)力槽的設(shè)計(jì)194.3.2設(shè)備的選擇與改裝204.3.3擬定定位方案204.4 脹斷工裝設(shè)計(jì)214.4.1設(shè)備選擇214.4.2 擬定定位方案4.4.3 夾具使用說明. 21. 214.4.4脹斷參數(shù)的計(jì)算23總結(jié)24參考文獻(xiàn)25致謝26II/30105 系列高速柴油機(jī)連桿工藝總體方案及指定工裝設(shè)計(jì)摘要連桿是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部件之一，它決定著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和運(yùn)

3、行的穩(wěn)定性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，連桿的制造被注入了現(xiàn)代化的加工手段?！懊洈喙に嚒背蔀榱诉B桿工藝中的又一新名詞。連桿脹斷工藝的應(yīng)用，使連桿在加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本等諸多方面都發(fā)生了顯著變化，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的性能得到了進(jìn)一步提升。本文以柴油機(jī)連桿制造工藝的總體方案為主要研究內(nèi)容，以連桿的脹斷工藝為主要研究方向?？傮w方案涉及從連桿材料的選擇到加工為成品的全部工藝過程。方案特別對脹斷工藝的原理及過程做了深入淺出的論述，并在認(rèn)真分析連桿技術(shù)要求、廣泛查閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)之上，制定出了一條基本適于連桿實(shí)際生產(chǎn)的新型工藝方案和路線。同時(shí)，筆者還重點(diǎn)設(shè)計(jì)了“激光開應(yīng)力槽”、“脹斷”兩工序的夾具和工藝裝備。

4、關(guān)鍵詞： 柴油機(jī)連桿，工藝方案，脹斷工裝III / 30The General Planning of 105 Series High Speed Diesel Engine Products Connecting Rod s Processing Technicand the designated Design of Clamping DeviceAbstractLinkage of the diesel engine is one of the main parts of its decision to the engine performance and the stability. W

5、ith the scientific and technological development and progress of the link was injected into a modern manufacturing processing methods. Expansion of off has become a link in the process of yet another new term. Linkage bulging off the application process so that the link in the processing quality, pr

6、oductivity and production costs, and so have undergone significant changes, the diesel engine has been further enhance performance. Diesel link this to the overall manufacturing process for major research programme, to link the expansion of off the main research directions. Linkage of the overall pl

7、an from the choice of materials to finished products for processing all the process. Special programmes on the principle of expansion off course and had to learn to do the exposition and careful analysis of technical requirements of connecting rod, widely accessible on the basis of relevant literatu

8、re, worked out a basic link suitable for the actual production of new programmes and Line. At the same time, the author also focused on the design of the open laser stress trough, bulging off the two processes of the fixture and process equipment.Key words :Dieselengine,Technology of process,Clampin

9、g device of the splittingIV/30第一章緒論1.1 前言連桿在發(fā)動(dòng)機(jī)中作為改變力的傳遞方向和方式最重要的零部件之一，用于各種發(fā)動(dòng)機(jī)上，其大頭孔與曲軸連接，小頭孔通過活塞銷與活塞連接，將作用于活塞的氣體膨脹壓力的直線運(yùn)動(dòng)傳給曲軸轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)圖 1.1 ）。在工作過程中，其承受著較高的周期性沖擊力、慣性力、壓縮應(yīng)力、縱向彎曲應(yīng)力、拉應(yīng)力、動(dòng)載荷等，因此要求連桿重量要輕，必須有較高的強(qiáng)度、韌性和疲勞性能。圖 1.1連桿動(dòng)力轉(zhuǎn)化圖發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性在很大程度上取決于連桿的可靠程度，在連桿的總成可靠性的因素之中分合面質(zhì)量與定位關(guān)系是主要因素，因此解決好連桿體與連桿蓋之間的定位問題

10、，可以降低連桿的生產(chǎn)成本，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。但由于連桿的外形比較復(fù)雜、容易變形、剛性差，尺寸精度、位置精度以及表面質(zhì)量等要求較高，在制造上具有一定難度。而其連桿制造技術(shù)的好壞直接影響著連桿的使用性能和經(jīng)濟(jì)性能以及一個(gè)企業(yè)的生存和發(fā)展，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的制造技術(shù)漸漸不能適應(yīng)現(xiàn)在生產(chǎn)的要求。先后在國外很多連桿生產(chǎn)廠家提出了“脹斷技術(shù)” 斷裂，使大端連桿蓋從連桿體移去，使連桿體與蓋的分離達(dá)到理想的脆性斷裂，并能很容易達(dá)到其連桿使用性能要求的一門先進(jìn)技術(shù)(圖 1.2。圖 1.2脹斷過程示意簡圖采用脹斷工藝有如下優(yōu)點(diǎn)：1. 簡化了連桿及連桿蓋的設(shè)計(jì)要求；2. 采用連桿脹斷工藝后，連桿與連桿蓋的

11、分離面是最完全的嚙合，所以其無需再進(jìn)行機(jī)加工，省略了分離面的磨削加工； 3. 連桿體與連桿蓋裝配時(shí)無需額外的精確定位，如螺栓孔定位或定位環(huán)孔），只需螺栓拉緊即可，這樣省去了螺栓孔的精加工 、35MnV、40MnS等非調(diào)質(zhì)鋼?？得魉股a(chǎn)線采用調(diào)質(zhì)鋼毛坯40MnBH(GB5216-85,1995年全面轉(zhuǎn)用非調(diào)質(zhì)鋼材料毛坯38MnV。60 年代中期粉末熱鍛技術(shù)開始發(fā)展起來，從80 年代以來粉末冶金注射成型 PIM）成功的得到應(yīng)用，大多數(shù)連桿制造中使用的中碳鋼和低合金鋼逐步由新鋼種和粉末冶金的鍛造材料所代替。而德國發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和零部件的專家MahleGmbH公司先后推出了 C70S6BY鋼、 36MnV

12、S4BY鋼、 70MnVS4BY鋼等可用于脹斷的材料。在加工工藝方面：國內(nèi)外連桿生產(chǎn)方式大致有：鍛造、鑄造、粉末冶金等，進(jìn)入90年代后， 90%以上的連桿制造都采用了模鍛工藝；傳統(tǒng)鍛造有將連桿體和蓋分開鍛造、連桿整體鍛造兩種，連桿體與連桿蓋分離方式一般采取鋸斷、銑斷等工藝。國外很多連桿生產(chǎn)廠家提出關(guān)于連桿體與蓋分離最新工藝是使用斷裂分開，即脹斷工藝 ，形成應(yīng)力集中，主動(dòng)施加垂直預(yù)定斷裂面載荷進(jìn)行引裂，在幾乎不發(fā)生變形的情況之下，在缺口處規(guī)則脆性斷裂，實(shí)現(xiàn)連桿體與連桿蓋的無屑斷裂剖分，使大端連桿蓋從連桿體移去。國內(nèi)部分汽車廠及設(shè)備制造廠如一汽大眾、上海大眾和上海通用等都采用了該技術(shù)。1.3 連桿

13、工藝研究方向和研究的關(guān)鍵問題本設(shè)計(jì)的目的主要是制定一條適合脹斷工藝的工藝方案，基本需要解決以下問題：首先是要確定毛坯的材料以及其毛坯的制造方法。目前, 絕大多數(shù)連桿是由需要淬火和回火的中碳鋼和低合金鋼經(jīng)過鍛造加工制造的，但正不斷由新鋼種和粉末冶金的鍛造材料所代替。脹斷連桿要求其材料塑性變形小、強(qiáng)度好、脆性適中、工藝性好，即在保證連桿強(qiáng)韌綜合性能指標(biāo)的前提下，限制連桿的韌性指標(biāo)，使斷口呈現(xiàn)脆性斷裂特征。而可用3/30于連桿裂解的材料主要有粉末燒結(jié)材料、高碳鋼、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵。應(yīng)用比較廣泛的材料是粉末燒結(jié)材料和高碳鋼。提到粉末冶金，粉末冶金是利用金屬粉末或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料

14、，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合以及各種類型制品的工藝技術(shù)。對粉末冶金零件工業(yè)提出的主要要求是降低成本、改進(jìn)使用性能、減輕零件重量及保護(hù)環(huán)境。對其零件的使用性能而言, 關(guān)鍵在于開發(fā)高強(qiáng)度、高精度材料，耐熱、耐磨材料及高性能材料。在脹斷加工工序之中，其脹斷加工技術(shù)主要有三道關(guān)鍵核心工序，即加工初始應(yīng)力槽、脹斷、裝配螺栓等。初始應(yīng)力槽設(shè)計(jì)主要問題：1. 脹斷槽的位置設(shè)計(jì)； 2. 脹斷應(yīng)力槽的幾何尺寸設(shè)計(jì)；3. 脹斷槽的加工方法等。脹斷槽 應(yīng)力槽）的位置的確定在一定程度上反應(yīng)了斷裂的方向，斷裂的方向必須與螺釘安裝方向垂直，如果說不能準(zhǔn)確的在這個(gè)角度和位置上斷裂的話，不但在安裝的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生很大的難

15、度，也很難保證大頭孔的圓柱度。所以合理設(shè)計(jì)脹斷應(yīng)力槽，是有效提高缺口效應(yīng)與應(yīng)力集中系數(shù)、降低脹斷力、提高斷裂效率與質(zhì)量關(guān)鍵因素，脹斷應(yīng)力槽的目的就是制造缺口效應(yīng)，提供應(yīng)力集中，為脹斷提供條件，并保證其斷裂發(fā)生在在設(shè)定的位置。脹斷槽形狀主要有機(jī)械加工而成的“ V” 型槽與激光加工的矩形槽，其參數(shù)主要有張角、曲率半徑、槽深、槽長等。而脹斷槽的加工方法的選擇也是至關(guān)重要的，采用什么樣的加工方式才最合理、最能達(dá)到要求，并且最節(jié)省制造成本等都是必需要考慮的問題。脹斷主要解決的問題是：如何核心設(shè)備的選擇以及其夾具的設(shè)計(jì)。設(shè)備的選擇，在沒有現(xiàn)有設(shè)備的前提之下，應(yīng)該如何選擇其設(shè)備，選用什么設(shè)備，或者如何選用現(xiàn)

16、有的其他設(shè)備進(jìn)行改裝，在脹斷時(shí)是否能真正的達(dá)到所謂的脆性斷裂等，以及在選定設(shè)備的基礎(chǔ)上如何來設(shè)計(jì)其工裝等都是有待去思考和解決的問題。關(guān)于螺栓裝配，在裝配螺栓過程中必須保證裂解后的連桿桿身與連桿蓋完全嚙合、不錯(cuò)位。為防止錯(cuò)位或施加扭矩不一致，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行兩側(cè)螺栓的裝配，裝配螺栓需要進(jìn)行螺栓預(yù)裝配及定扭矩裝配。4/30第二章連桿零件的分析2.1 連桿的結(jié)構(gòu)功能分析連桿是較細(xì)長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，不管是在其工作過程之中還是在加工過程中也很容易產(chǎn)生變形。連桿由連桿大頭、桿身和連桿小頭三部分組成，

17、連桿大頭是分開的，一半與桿身為一體，一半為連桿蓋，連桿蓋用螺栓和螺母與曲軸主軸頸裝配在一起。為了減少磨損和磨損后便于修理，在連桿小頭孔中壓人青銅材套，大頭孔中裝有薄壁金屬軸瓦如圖 2.1 ）。圖 2.1襯套、軸瓦位置示意圖連桿是將活塞上下的直線運(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。5/30基本要求如：連桿桿身不垂直度0.5 ，小頭、大頭兩端面對稱面與桿身相應(yīng)對稱面之間的偏移 0.6 ，桿身橫向?qū)ΨQ面對大小頭孔中心偏移1.首先必須保證大頭中心孔中心線和小頭孔中心線之間的平行度，這樣才能保

18、證連桿在工作過程中平穩(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，以及兩端面中心線與兩孔中心線之間的垂直度，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 連桿的主要技術(shù)要求連桿精度的參數(shù)主要有五個(gè)： 1. 連桿大端中心面和小端中心面相對于連桿身中心面的對稱； 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

19、的垂直度。其余技術(shù)參數(shù)如下表：表 2.1技術(shù)要求工程具體要求或數(shù)值滿足的主要性能大、小頭孔的橢橢圓度 0.012保證與襯套、軸瓦圓度，錐度錐度 0.014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在同一在連桿軸線平面內(nèi)： 0.03減少氣缸壁和曲軸個(gè)平面內(nèi)在垂直連桿軸線平面內(nèi)： 0.06頸磨損大孔兩端面對軸0.015減少曲軸頸邊緣磨線的垂直度損兩螺孔中心線 定在兩個(gè)在 45方向上的平行度：保證正常承載和軸位孔）的位置精0.020.04頸與軸瓦的良好配度對結(jié)合面的垂直度 0.015合同一組內(nèi)的重量30g保證運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)差6/30第三章連桿零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制3.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)的

20、確定生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對生產(chǎn)組織和零件加工工藝過程起著重要的作用，它決定了各工序所需專業(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=Qn1+%）1+ %）式中 N零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng) 件/ 年）。Q產(chǎn)品的年產(chǎn)量 。 %備品率。 %廢品率。根據(jù)教材中生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型及產(chǎn)品大小和復(fù)雜程度的關(guān)系，確定其生產(chǎn)類型。圖 3.1 為某產(chǎn)品上的一個(gè)連桿零件。該連桿用于 6105 柴油機(jī)，年產(chǎn)量為 1000 臺(tái)。設(shè)其備品率為 10%，采用脹斷技術(shù)后，其廢品率幾乎為零，所以機(jī)械加工廢品率選擇為0.1%，每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量為6 件N=Qn1+%）1+ %）=1000 61+10%）1+

21、0.1%）=6666 件 / 年連桿零件的年產(chǎn)量為6666 件，現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于中型機(jī)械，根據(jù)生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系查閱參考文獻(xiàn)，確定其生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。7/30圖 3-1 連桿零件圖大量生產(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：廣泛采用專用機(jī)床及自動(dòng)機(jī)床，按流水線和自動(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）對工人的技術(shù)要求：對調(diào)整工的技術(shù)水平要求高

22、，對操作工的技術(shù)水平要求較低。（6）工藝文件：有工藝過程卡或工序卡，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 連桿的工藝分析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，大頭孔 。2）以小頭孔為中心的加工有：鉆兩個(gè)4 的油孔，銑連桿體卡挖槽，加工側(cè)面工藝凸臺(tái)。8/303）以大頭孔為中心的加工表面有：加工連桿蓋卡挖槽，加工M12螺栓孔，和 12.5的連桿蓋上螺釘光孔。3.3 連桿的材料選擇與毛坯的制造方法3.3.1 連桿的材料選擇考慮到在該工藝方案中采用脹斷工藝，那么選擇材料也是很重要的。在過

23、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)過淬火和高溫回火處理，處理后一般硬度在HBS288HBS269之間 . 后來為了減低成本研發(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。后來為了減少機(jī)加工，更進(jìn)一步降低成本，于是開發(fā)了用粉末冶金的方法來制造連桿，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。美國就廣泛的運(yùn)用粉末冶金的方法來生產(chǎn)連桿。在20 世紀(jì) 90 年代中葉，鋼廠與汽車廠合作開發(fā)了裂解連桿用鋼，實(shí)際上它是一種含0.7%左右的高碳鋼。能用于脹斷連桿的主要材料為粉末燒結(jié)材料、高碳

24、微合金非調(diào)質(zhì)鋼、球墨鑄鐵以及可鍛鑄鐵，其中 C70S6 高碳微合金非調(diào)質(zhì)鋼和粉末燒結(jié)材料應(yīng)用最廣。那么在這種情況之下該如何來選擇材料呢？在粉末冶金和C70S6之間做出一個(gè)選擇。據(jù)相關(guān)資料報(bào)道，我國粉末冶金行業(yè)與國外相比有如下差距：）產(chǎn)品水平低在產(chǎn)品精度方面，少數(shù)企業(yè)尺寸精度可達(dá) is07 8級，形位公差可達(dá) 8 9級，與國外水平相比低 12級，但一般企業(yè)約相差 23級。在產(chǎn)品質(zhì)量方面，最大的問題是質(zhì)量不夠穩(wěn)定，產(chǎn)品內(nèi)在重量和外觀質(zhì)量均有較大的差距。而且高檔粉末冶金零件國內(nèi)還沒有辦法生產(chǎn)出來，即使生產(chǎn)出來，也是質(zhì)量很差，所以很多高檔的粉末冶金零件還需要進(jìn)口。2）工藝裝備落后在粉末冶金設(shè)備方面，主

25、要是通過企業(yè)引進(jìn)，購置國外粉末成形壓機(jī)、燒結(jié)爐、模具加工和測試設(shè)備及消化吸收、改造設(shè)備的使用來提高產(chǎn)品質(zhì)量。粉末冶金行業(yè)除少數(shù)企業(yè)引進(jìn)了國外先進(jìn)的專用壓機(jī)外，大多數(shù)企業(yè)仍采用通用壓機(jī)、生產(chǎn)效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定，由于壓機(jī)功能少，不能生產(chǎn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，后續(xù)加工量較大。在燒結(jié)爐方面也如此，多數(shù)企業(yè)仍采用性能較差的設(shè)備、能耗大、效率低、爐溫均勻性差，質(zhì)量9/30不穩(wěn)定。目前，國內(nèi)雖有少數(shù)設(shè)備制造企業(yè)在生產(chǎn)粉末冶金專用設(shè)備，但在性能及質(zhì)量可靠性上與國外先進(jìn)設(shè)備相比仍有較大差距，還不能完全滿足企業(yè)的要求。另外，模具、模架的設(shè)計(jì)制造力量較弱，目前國內(nèi)還沒有形成一個(gè)專業(yè)生產(chǎn)粉末冶金模具、模架的企業(yè)，這導(dǎo)致粉末冶金

26、新產(chǎn)品開發(fā)速度較慢，不能滿足需要。3）買方市場下的產(chǎn)需矛盾受粉末冶金企業(yè)技術(shù)、設(shè)備及規(guī)模等諸方面的影響，目前的情況是，低檔產(chǎn)品多、生產(chǎn)過剩、市場競爭激烈，紛紛降低促銷，嚴(yán)重影響整個(gè)行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而高檔產(chǎn)品上不去雖有市場，能夠勝任的廠家太少，市場供不應(yīng)求，不能滿足主機(jī)配套要求。 4）科研跟不上產(chǎn)品發(fā)展需要粉末冶金制品技術(shù)含量高，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。大量的共性技術(shù)和新材料、新產(chǎn)品需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如模具、模架的設(shè)計(jì)與制造、高性能、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的成形工藝、后續(xù)處理工藝、粉末熱鍛、溫壓、注射成形等工藝的研究等。由于企業(yè)技術(shù)力量薄弱及忙于應(yīng)付日常生產(chǎn)、經(jīng)營等工作，無力研究，而研究單位科研經(jīng)費(fèi)緊張，自顧尚有問題

27、，這種局面嚴(yán)重影響著粉末冶金技術(shù)的提高與發(fā)展。 5）出口產(chǎn)品創(chuàng)匯方面粉末冶金制品企業(yè)主要為國內(nèi)主機(jī)配套，能夠出口創(chuàng)匯的企業(yè)較少。6）企業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益與國外同類企業(yè)相比差距較大與粉末冶金連桿相比， C70S6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，脹斷后連桿與連桿蓋接觸面不無需機(jī)械加工，省去了機(jī)械加工費(fèi)用，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

28、 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)過組內(nèi)成員的共同討論，最后決定采用 C70S6鋼作為本次設(shè)計(jì)中連桿的材料。3.3.2C70S6鋼的成分和力學(xué)性能10/30C70S6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

29、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。脹斷工藝要求連桿裂解后的塑性變形最小，又要保證材料有良好的可切削加工性能。 C70S6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)了裂解時(shí)的斷裂。Mn和S結(jié)合時(shí)含 Mn量又不能過低，至少要高

30、于S三倍的含量。C70S6材料的力學(xué)性能 :表3.1極限抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度伸長率壓縮屈服強(qiáng)度剪切強(qiáng)度/MPa/MPa%）/MPa/MPa990580146106553.3.3 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6000，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程之中不能有過大的塑性變形，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 C70S6系列高碳非調(diào)質(zhì)

31、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。11/30設(shè)備配置：下料機(jī) 帶鋸機(jī)）中頻感應(yīng)加熱爐輥鍛機(jī) 460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)線比較先進(jìn)，以載貨車連桿為主導(dǎo)產(chǎn)品，其采用了中頻感應(yīng)加熱，輥鍛或楔模軋制坯，在國內(nèi)被廣泛采用。這種生產(chǎn)線便于實(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)各種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿。輥鍛 楔橫軋）制坯錘上模鍛

32、生產(chǎn)線工藝：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) 370型）液壓精鍛錘 2550KJ）開式壓力機(jī) 1000KN） BY控冷設(shè)備拋丸機(jī) 熒光探傷機(jī) 600WE型）電動(dòng)螺旋壓力機(jī) 400KW）該生產(chǎn)線主要轎車連桿為主，鍛件厚度公差基本在0.2mm以內(nèi)，錯(cuò)差在 0.4mm以內(nèi)，切邊模具沒有氮?dú)飧?，可使模鍛件定位后再切邊，切邊變性很小，精壓尺寸精度可以控制?0.1mm以內(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

33、。設(shè)備配置：下料機(jī) 帶鋸機(jī)）中頻感應(yīng)加熱爐輥鍛機(jī) 460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，其工藝過程較為穩(wěn)定，生產(chǎn)效率也比較高，適合中小型企業(yè)。根據(jù)所生產(chǎn)的連桿類型和實(shí)際情況，故選擇第三種模鍛方式，即輥鍛制坯摩擦壓力機(jī)模鍛 高能螺旋壓力機(jī)）生產(chǎn)線用于脹斷連桿制造的模鍛過程中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：a. 由于模鍛脹斷連桿采用 C70S6高碳非調(diào)質(zhì)鋼材料，其中加熱溫度較高12201290C），需注意生產(chǎn)節(jié)拍的控制，保證熱校正和去毛刺的溫度不低于950C。b. 通過控冷設(shè)備來調(diào)整鍛件在

34、空氣之中的冷卻速度，以保證鍛件力學(xué)性能和纖維組織符合工藝要求。屈服強(qiáng)度不低于 550MPa,斷裂拉伸率不低于 10%，斷裂收縮率不低于 20%。該工序直接影響著脹斷連桿的斷裂效果，所以應(yīng)該注意。12/30c. 大頭斷裂部分硬度測量在280 310HBS，冷校正的零件其硬度檢驗(yàn)前應(yīng)去掉表面硬化層。d. 金相組織式樣應(yīng)該從連桿體縱向取樣，組織為珠光體鐵素體組織，鐵素體的含量應(yīng)約為 10%。e. 所有零件必須 100%通過縱橫磁化，進(jìn)行磁粉探傷，檢查表面裂紋。3.4 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24mm，所以在加工多數(shù)表面在基本尺寸的基礎(chǔ)上單

35、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)尺寸請查閱105 高速柴油機(jī)連桿毛坯圖圖紙）圖 3.2連桿毛坯圖激光加工工序的加工余量及工序尺寸將會(huì)在工裝設(shè)計(jì)的脹斷槽設(shè)計(jì)中作詳細(xì)闡述；脹斷加工工序基本沒有加工余量。剩余加工工序的加工余量由組內(nèi)其他成員負(fù)責(zé)。3.5 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的表面作為定位基準(zhǔn)，則該表面稱為粗基準(zhǔn)；利用已加工表面作為定位基準(zhǔn)，則稱為精13/30基準(zhǔn)。其基準(zhǔn)的選擇也是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)之中的重要問題之一，定位基準(zhǔn)的選擇合理與否，將直接影響所

36、制訂的零件加工工藝規(guī)程的質(zhì)量?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)，往往會(huì)增加工序，或使工藝路線不合理，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

37、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其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的相對位置精度要求，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

38、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。14/30在該設(shè)計(jì)中大部分工序由組內(nèi)其他同學(xué)做，現(xiàn)在介紹一下我做的兩道工序的基準(zhǔn)選擇：1）激光開應(yīng)力槽加工工序：以第二端面，小頭孔作為定位基準(zhǔn)圖 3.3），在定位時(shí)，小頭孔一個(gè)定位銷，側(cè)面一個(gè)支承釘，加上一個(gè)端面，達(dá)到完美定位，限制了5個(gè)自由度。圖 3.3激光開應(yīng)力槽工序基準(zhǔn)示意圖2）脹斷加工工序的基準(zhǔn)、定位與激光開

39、應(yīng)力槽加工工序一樣圖 3.4 ）。圖 3.4 脹斷加工工序基準(zhǔn)示意圖3.6 加工工藝階段的劃分和加工順序的安排15/30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

40、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)工藝過程，所以說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，最后還要來一道清洗。3.7 連桿加工工藝過程的擬定經(jīng)組內(nèi)成員共同探討和評比其他方案略），最后得出最優(yōu)方案如下：粗磨第一端面粗磨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、清洗激光開槽、作標(biāo)記脹斷銑卡瓦槽連桿體、

41、蓋裝配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看，該工藝方案能基本達(dá)到要求。 3.8 填寫機(jī)械加工工藝過程卡和機(jī)械加工工序卡工藝過程綜合卡片。簡要寫明各道工序，作為生產(chǎn)管理使用。工藝卡片。詳細(xì)說明整個(gè)工藝過程，除寫明工序內(nèi)容外，還應(yīng)填寫工序所采用的切削用量和工裝設(shè)備名稱、代號(hào)等。工序卡片。用于指導(dǎo)工人進(jìn)行生產(chǎn)的更為詳細(xì)的工藝文件，在大批量生產(chǎn)的關(guān)鍵零件的關(guān)鍵工序才使用。1）簡圖可按比例縮小，用盡量少的投影視圖表達(dá)。簡圖也可以只畫出與加工部位有關(guān)的局部視圖，除加工面、定位面夾緊面、主要輪廓面

42、，其余線條可省略，以必需、明了為度。16/302）被加工表面用粗實(shí)線 或紅線）表示，其余均用細(xì)實(shí)線。應(yīng)標(biāo)明本工序的工序尺寸，公差及粗糙度要求。3）定位、夾緊表面應(yīng)以規(guī)定的符號(hào)標(biāo)明。工藝文件詳見附件機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片第四章指定工序的工裝設(shè)計(jì)4.1 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本要求1. 保證工件的加工精度專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，標(biāo)注合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。2. 提高生產(chǎn)效率應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設(shè)計(jì)不同復(fù)雜程度的高效夾具，以縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。3. 工藝性好專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修。專

43、用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時(shí)，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或修配結(jié)構(gòu)，如設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)整間隙，采用可修磨的墊片等。4. 使用性好專用夾具的操作應(yīng)簡便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時(shí)可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。5. 經(jīng)濟(jì)性好除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外。還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。4.2 專用夾具設(shè)計(jì)步驟1. 明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)資料夾具設(shè)計(jì)的第一步是在已知生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設(shè)計(jì)任務(wù)書，對工件進(jìn)行工藝分析。其內(nèi)容主要是了解工件的結(jié)構(gòu)特17/30點(diǎn)、材料；確定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準(zhǔn)和夾緊表面及所用的機(jī)床、刀具、量具等。其次是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)收集有關(guān)資料，如機(jī)床的技術(shù)參數(shù)，夾具零部件的國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)和廠訂標(biāo)準(zhǔn)，各類夾具圖冊、夾具設(shè)計(jì)手冊等，還可收集一些同類夾具的設(shè)計(jì)圖樣，并了解該廠的工裝制造水平，以供參考。2. 擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖1）確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置。2）確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置。3）確定對刀或?qū)蚍桨?，設(shè)計(jì)對刀或?qū)蜓b置。4）確定夾具與機(jī)