購買設計請充值后下載，，資源目錄下的文件所見即所得，都可以點開預覽，，資料完整，充值下載可得到資源目錄里的所有文件。。。【注】：dwg后綴為CAD圖紙，doc,docx為WORD文檔，原稿無水印，可編輯。。。具體請見文件預覽，有不明白之處，可咨詢QQ:12401814
湖 南 科 技 大 學
畢 業(yè) 設 計（ 論 文 ）
題 目
柴油機連桿加工工藝及夾具設計
作者
楊力立
學院
機電工程學院
專業(yè)
機械設計制造及其自動化
學號
1103010314
指導教師
李鵬南
二〇一五 年 五 月 二六 日
湖 南 科 技 大 學
畢業(yè)設計（論文）任務書
機電工程學院 院 機械設計制造及其自動化 系（教研室）
系（教研室）主任: （簽名） 年 月 日
學生姓名: 楊力立 學號: 1103010314 專業(yè): 機械設計制造及其自動化
1 設計（論文）題目及專題： 柴油機連桿加工工藝及夾具設計
2 學生設計（論文）時間：自 2015 年 3 月 8 日開始至 2015年 5 月 20 日止
3 設計（論文）所用資源和參考資料：
（1） 柴油機連桿零件圖；
（2） 機械制造工藝手冊。
4 設計（論文）應完成的主要內容：
（1） 連桿制造工藝過程卡；
（2） 加工工序卡；
（3） 關鍵工序的夾具設計。
5 提交設計（論文）形式（設計說明與圖紙或論文等）及要求：
（1） 工藝過程卡；工序卡；夾具裝配圖和部分零件圖；
（2） 設計說明書。
6 發(fā)題時間： 2015 年 3 月 8 日
指導教師： （簽名）
學 生： （簽名）
湖 南 科 技 大 學
畢業(yè)設計（論文）指導人評語
指導人： （簽名）
年 月 日
指導人評定成績：
湖 南 科 技 大 學
畢業(yè)設計（論文）評閱人評語
評閱人： （簽名）
年 月 日
評閱人評定成績：
湖 南 科 技 大 學
畢業(yè)設計（論文）答辯記錄
日期：
學生： 學號： 班級：
題目：
提交畢業(yè)設計（論文）答辯委員會下列材料：
1 設計（論文）說明書 共 頁
2 設計（論文）圖 紙 共 頁
3 指導人、評閱人評語 共 頁
畢業(yè)設計（論文）答辯委員會評語：
答辯委員會主任： （簽名）
委員： （簽名）
（簽名）
（簽名）
（簽名）
答辯成績：
總評成績：
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，又受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
湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）
目 錄
第一章 緒 論 1
第二章 柴油機連桿的加工工藝 2
1.1 柴油機連桿的用途及其特點 2
1.1.1 柴油機連桿的主要技術要求 2
1.1.2 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度 3
1.1.3 大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度 3
1.1.4 大、小頭孔中心距 3
1.1.5 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度 3
1.1.6 大、小頭孔兩端面的技術要求 3
1.1.7 螺栓孔的技術要求 4
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 7
1.4 連桿的加工工藝過程分析 8
1.4.1 定位的選擇 8
1.4.2 刀具的選擇方案 14
1.4.3 切削用量的選擇原則 15
1.4.4 加工階段的劃分和加工順序的安排 16
1.4.5 確定合理的夾緊方法 17
1.4.6 連桿主要面的加工方法 18
1.4.7 連桿主要孔的加工方法 18
1.4.8 連桿體與連桿蓋結合面的加工辦法 19
1.4.9 連桿螺栓孔的加工方法 19
1.5 夾具使用 19
1.6 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 19
1.6.1確定加工余量 19
1.6.2確定工序尺寸及其公差 20
1.7 各項加工數據的計算 21
1.8 冷卻液的選擇 28
1.9 連桿的檢驗 28
1.9.1 觀察外表缺陷及目測表面粗糙度 29
1.9.2 檢查主要表面的尺寸精度 29
1.9.3 檢驗主要表面的位置精度 29
1.9.4 連桿螺釘孔與結合面垂直度的檢驗 29
第三章 工裝設計 30
2.1 銑削分面夾具設計（參考） 30
2.1.1 夾具的問題注意 30
2.1.2 夾具設計 30
2.2 螺栓孔孔夾具（本次設計的夾具） 32
2.2.1 夾具的注意問題 32
2.2.2 夾具設計 32
第四章 結論 36
參考文獻 38
致謝 39
i
第一章 緒 論
畢業(yè)實踐工作對于每一位即將畢業(yè)的畢業(yè)生來說都是非常重要的，它對我們以后走上工作崗位很有幫助。對于我們機械專業(yè)來說，在以后的工作中經常要做關于夾具的設計工作，在這里，我以連桿零件為例，對它的工藝過程和夾具進行設計。做畢業(yè)設計可以把以前所學的知識加以綜合運用，起到鞏固學到的知識的作用，從而提高分析，解決問題的能力。因此，認真的完成畢業(yè)設計是很有必要的。
畢業(yè)設計是我們完成本專業(yè)教學計劃的最后一個極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是使我們綜合運用所學過的基本課程，基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內的工程技術問題而進行的一次基本訓練。
我們在完成畢業(yè)設計的同時，也培養(yǎng)了我們正確使用技術資料，國家標準，有關手冊，圖冊等工具書，進行設計計算，數據處理，編寫技術文件等方面的工作能力，也為我們以后的工作打下堅實的基礎，所以我們要認真對待這次綜合能力運用的機會！
第二章 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)。連桿的作用是把活塞和曲軸聯接起來，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。
1.1.1 柴油機連桿的主要技術要求
連桿上需進行機械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，連桿體與連桿蓋的結合面及連桿螺栓定位孔等。連桿的主要技術要求（圖1.1）如下：
圖1.1 連桿零件圖
1.1.2 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度
為了使大頭孔與軸瓦及曲軸、小頭孔與活塞銷能密切配合，減少沖擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級為IT6，表面粗糙度Ra應不大于0.4μm,大頭孔的圓柱度公差為0.012mm;小頭孔公差等級為IT8，表面粗糙度Ra應不大于3.2μm,小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為0.0025mm，素線平行度公差為0.04/100 mm。
1.1.3 大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度
兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會使活塞在汽缸中傾斜，從而造成汽缸壁磨損不均勻，同時使曲軸的連桿軸頸產生邊緣磨損，所以兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度公差較?。欢鴥煽纵S心線在垂直于連桿軸線方向的平行度誤差對不均勻磨損影響較小，因而其公差值較大。兩孔軸心線在連桿的軸線方向的平行度在100mm長度上公差為0.04mm；在垂直與連桿軸心線方向的平行度在100 mm長度上公差為0.06 mm。
1.1.4 大、小頭孔中心距
大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到發(fā)動機的效率，所以規(guī)定了比較高的要求：210±0.1 mm。
1.1.5連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度
連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度，影響到軸瓦的安裝和磨損，甚至引起燒傷；所以對它也提出了一定的要求：規(guī)定其垂直度公差等級應不低于IT9（大頭孔兩端面對大頭孔的軸心線的垂直度在100mm長度上公差為0.08 mm）。
1.1.6 大、小頭孔兩端面的技術要求
連桿大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同，但從技術要求是不同的，大頭兩端面的尺寸公差等級為IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8μm,小頭兩端面的尺寸公差等級為IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3μm。這是因為連桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端面間有配合要求，而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內檔之間沒有配合要求。連桿大頭端面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面間距離尺寸的公差帶中，這給連桿的加工帶來許多方便。
1.1.7 螺栓孔的技術要求
在前面已經說過，連桿在工作過程中受到急劇的動載荷的作用。這一動載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個螺栓及螺母上。因此除了對螺栓及螺母要提出高的技術要求外，對于安裝這兩個動力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。規(guī)定：螺栓孔按IT8級公差等級和表面粗糙度Ra應不大于6.3μm加工；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對稱度公差為0.25 mm。
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，主要根據生產類型、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，毛坯車間現有生產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,例如以下幾種：
1）鑄造連桿材料多為珠光體可鍛鑄鐵。
在質量和強度相同時，鑄造連桿的橫截面比模鍛連桿大20%左右，如鑄造連桿質量為7459時，其體積為98.gcm，，而質量相同的模鍛連桿體積則為94.4cm3。為提高連桿疲勞強度，要對鑄造連桿表面進行噴丸處理。自1965年可鍛鑄鐵連桿首次裝機以來，隨著鑄造水平的日益提高和成本的不斷降低，鑄造連桿已在大型汽車上得到了廣泛的應用。如通用汽車公旬中心鑄造廠生產了5000萬支鑄造連桿。目前已有n種不同發(fā)動機鑄造連桿實現了標準化，且排量小于7L的汽車發(fā)動機連桿已由鑄造連桿代替。
2）模鍛連桿
模鍛連桿性能可靠，檢驗手段比鑄造連桿簡單?，F在，模鍛連桿可在自動模鍛線上進行大批量生產。模鍛連桿尺寸規(guī)格較多，早在1987年，鑄造連桿因其工作性能和價格在應用上還占有一定優(yōu)勢。但是，由于模鍛設備的自動化，模鍛連桿又有所發(fā)展?，F在，在大型高速汽油機中模鍛連桿已占統(tǒng)治地位。據倫敦的PRS(PlaningRe-searehsystem)調查分析，全世界汽車連桿87.4%為模鍛生產的，到90年代初，這個數字已達到了將近88.7%。當生產綱領為大量生產，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成本降低，性能提高。
目前我國有些生產連桿的工廠，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，毛壞產生塑性變形，從而得到所需要的形狀。用輥鍛法生產的連桿鍛件，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，生產率較高，便于實現機械化、自動化，適于在大批大量生產中應用。輥鍛需經多次逐漸成形。
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線。
圖1.3和圖1.4 連桿的鍛造過程
3）粉末冶金連桿
在各種材料的連桿中，粉末冶金連桿在硬度、耐磨性和強度等方面居于優(yōu)勢。德國發(fā)動機和傳動裝置零部件專家sMK，Krebsoge公布一項柴油機和汽油機連桿生產技術—無屑分開法(FractureSplit-tingverfahren)，其方法是在連桿預成型時，在連桿蓋和體的分割位置上留一道溝槽;鍛造時，溝槽形成閉合縫隙，隨后沿這條溝槽將連桿蓋從連桿體上分開。使用該工藝，連桿蓋和體的結合面不需加工便可實現精密結合，并相應提高了承載能力，連桿可自動裝配。
4）復合材料連桿
由于現有的連桿材料難以滿足現代發(fā)動機的更高要求，開發(fā)研制新材料已成為發(fā)展趨勢，其中復合材料是研究的重點，目前研究開發(fā)的復合材料連桿有:
a.鋼纖維增強鋁連桿—FRM連桿
該連桿以鋁合金為基體，不銹鋼纖維用于增加強度，即把不銹鋼纖維預制件壓鑄到以鋁合金為基體的連桿桿部，使其成為連桿毛坯，通過纖維強化，可大大提高高溫強度特性
b.陶瓷纖維(FP)增強鋁(鎂)連桿
陶瓷纖維材料是由99%氧化鋁(A12O3)組成。用這種材料增強的鋁(鎂)連桿，要比鋼質連桿輕，并具有較高的強度、剛度和疲勞強度，可降低慣性力。這種連桿可用在高性能發(fā)動機上，如日本豐田(TOYOTA)汽車公司把這種連桿裝在賽車發(fā)動機上。 c.碳纖維增強塑料連桿一一毛FK連桿
塑料具有許多金屬材料不具備的優(yōu)點，如CFK塑料連桿質量比鋼連桿輕60%左右，該連桿在發(fā)動機中的噪聲比鋼連桿低3~sdB(A)。纖維預制件壓鑄到以鋁合金為基體的連桿桿部，使其成為連桿毛坯，通過纖維強化，可大大提高高溫強度特性。在200℃時，可提高疲勞強度47%和縱彎強度36%。與鋼連桿相比，在強度和剛性相同時，質量輕30%左右。到本世紀末，汽車發(fā)動機連桿主要采用鑄造連桿和模鍛連桿，而轎車發(fā)動機幾乎全用模鍛連桿。在連桿研究方面，更加著重輕量化、高負荷、低成本、嚴格控制質量，在批量生產時質量差的應盡可能少，目前粉末冶金連桿質量差的為1%，模鍛連桿質量差的為2.5%。
本次柴油機連桿制造采用的是分型鑄造方法：小頭孔端未鑄造出，大頭孔采用分開鑄造，最后兩型箱結合注入以加熱好的材料，充分冷卻后，分開從型箱中敲出，在通過清洗，最后得到毛坯。
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。
圖1.5 連桿機械加工工藝過程
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、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分開的加工；第二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）以及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；第二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 定位的選擇
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。在安裝工件時，注意將成套編號標記的一面不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、擴孔和鏜孔，這些工序對于鏜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，在孔加工開始前，先銑和磨兩個端面，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，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。
2）定位元件的選擇
（一）工件以平面定位
平面定位的主要形式是支承定位，工件的定位基準平面與定位元件表面相接觸而實現定位。常見的支承元件有下列幾種：
1．固定支承 支承的高矮尺寸是固定的，使用時不能調整高度。
1）支承釘 圖1.6所示為用于平面定位的幾種常用支承釘，它們利用頂面對工件進行定位。其中圖1.6a為平頂支承釘，常用于精基準面的定位。圖1.6b為圓頂支承釘，多用于粗基準面的定位。圖1.6c為網紋頂支承釘，常用在要求較大摩擦力的側面定位。圖1.6d為帶襯套支承釘，由于它便于拆卸和更換，一般用于批量大、磨損快、需要經常修理的場合。支承釘限制一個自由度。
2）支承板 支承板有較大的接觸面積，工件定位穩(wěn)固。一般較大的精基準平面定位多用支承板作為定位元件。圖1.7是兩種常用的支承板，圖1.7a為平板式支承板，結構簡單、緊湊，但不易清除落入沉頭螺孔中的切屑，一般用于側面定位。圖1.7b為斜槽式支承板，它在結構上做了改進，即在支承面上開兩個斜槽為固定螺釘用，使清屑容易，適用于底面定位。短支承板限制一個自由度，長支承板限制兩個自由度。
支承釘、支承板的結構、尺寸均已標準化，設計時可查國家標準手冊。
圖1.6 幾種常用支承釘 圖1.7 兩種常用的支承板
2． 可調支承 可調支承的頂端位置可以在一定的范圍內調整。圖1.8為幾種常用的可調支承典型結構，按要求高度調整好調整支承釘1后，用螺母2鎖緊?？烧{支承用于未加工過的平面定位，以調節(jié)補償各批毛坯尺寸誤差，一般不是對每個加工工件進行調整，而是一批工件毛坯調整一次。
3． 自位支承 又稱浮動支承，在定位過程中，支承本身所處的位置隨工件定位基準面的變化而自動調整并與之相適應。圖1.9是幾種常見的自位支承結構，盡管每一個自位支承與工件間可能是二點或三點接觸，但實質上仍然只起一個定位支承點的作用，只限制工件的一個自由度，常用于毛坯表面、斷續(xù)表面、階梯表面定位。
圖1.8 幾種常用的可調支承
1-可調支承螺釘 2-螺母
圖1.9 幾種常見的自位支承結構
4．輔助支承 輔助支承是在工件實現定位后才參與支承的定位元件，不起定位作用，只能提高工件加工時剛度或起輔助定位作用。圖1.10為常用的幾種輔助支承類型，圖1.10a、b為螺旋式輔助支承，用于小批量生產；圖1.10c為推力式輔助支承，用于大批量生產。
圖1.11為輔助支承應用實例，圖1.11a的輔助支承用于提高工件穩(wěn)定性和剛度；圖1.11b的輔助支承起預定位作用。
圖1.10 幾種常見的輔助支承
1-支承 2-螺母 3-手輪 4-楔塊
圖1.11 輔助支承應用實例
（二）工件以外圓定位
工件以外圓柱面作定位基準時，根據外圓柱面的完整程度、加工要求和安裝方式，可以在V形塊、定位套、半圓套及圓錐套中定位。其中最常用的是在V形塊上定位。
1. V形塊 V形塊有固定式和活動式之分。圖1.12為常用固定式V形塊，圖1.12a用于較短的精基準定位；圖1.12b用于較長的粗基準(或階梯軸)定位；圖1.12c用于兩段精基準面相距較遠的場合；圖1.12d中的V形塊是在鑄鐵底座上鑲淬火鋼墊而成，用于定位基準直徑與長度較大的場合。
圖1.12 常用固定式V形塊
圖1.13 活動V形塊應用實例
圖1.13中的活動式V形塊限制工件在Y方向上的移動自由度。它除定位外，還兼有夾緊作用。
根據工件與V形塊的接觸母線長度，固定式V形塊可以分為短V形塊和長V形塊，前者限制工件兩個自由度，后者限制工件四個自由度。
V形塊定位的優(yōu)點是：①對中性好，即能使工件的定位基準軸線對中在V形塊兩斜面的對稱平面上，在左右方向上的不會發(fā)生偏移，且安裝方便；②應用范圍較廣。不論定位基準是否經過加工，不論是完整的圓柱面還是局部圓弧面，都可采用V形塊定位。
V形塊上兩斜面間的夾角一般選用60°、90°和120°，其中以90°應用最多。其典型結構和尺寸均已標準化，設計時可查國家標準手冊。V形塊的材料一般用20鋼，滲碳深0.8～1.2mm，淬火硬度為60～64HBC。
圖1.14 工件在定位套內定位
2. 定位套 工件以外圓柱表面為定位基準在定位套內孔中定位，這種定位方法一般適用于精基準定位，見圖1.14所示。圖1.14a為短定位套定位，限制工件兩個自由度，圖1.14b為長定位套定位，限制工件四個自由度。
3. 半圓套 圖1.15為半圓套結構簡圖，下半圓起定位作用，上半圓起夾緊作用。圖1.15a為可卸式，圖1.15b為鉸鏈式，后者裝卸工件方便些。短半圓套限制工件兩個自由度，長半圓套限制工件四個自由度。
4. 圓錐套 工件以圓柱面為定位基準面在圓錐孔中定位時，常與后頂尖（反頂尖）配合使用。如圖1.16所示，夾具體錐柄1插入機床主軸孔中，通過傳動螺釘2對定位圓錐套3傳遞扭矩，工件４圓柱左端部在定位圓錐套3中通過齒紋錐面進行定位，限制工件的三個移動自由度；工件圓柱右端錐孔在后頂尖5(當外徑小于6mm時，用反頂尖)上定位，限制工件兩個轉動自由度。
圖1.15 半圓套結構簡圖
圖1.16 工件在圓錐套中定位
1—夾具體錐柄 2—傳動螺釘 3—定位圓錐套 4—工件 5—后頂尖
（3） 工件以圓孔定位
工件以圓孔定位大都屬于定心定位(定位基準為孔的軸線)，常用的定位元件有定位銷、圓柱心軸、圓錐銷、圓錐心軸等。圓孔定位還經常與平面定位聯合使用。
1． 定位銷 圖1.17為幾種常用的圓柱定位銷，其工作部分直徑d通常根據加工要求和考慮便于裝夾，按g5、g6、f6或f7制造。圖1.17a、b、c所示定位銷與夾具體的連接采用過盈配合；圖1.17d為帶襯套的可換式圓柱銷結構，這種定位銷與襯套的配合采用間隙配合，故其位置精度較固定式定位銷低，一般用于大批大量生產中。為便于工件順利裝入，定位銷的頭部應有15°倒角。短圓柱銷限制工件兩個自由度，長圓柱銷限制工件的四個自由度。
圖5.17 幾種常用的圓柱定位銷
2．圓錐銷 在加工套筒、空心軸等類工件時，也經常用到圓錐銷。
圖1.18 圓錐銷組合定位
工件在單個圓錐銷上定位容易傾斜，所以圓錐銷一般與其它定位元件組合定位。如圖1.18所示，工件以底面作為主要定位基面，采用活動圓錐銷，只限制兩個轉動自由度，即使工件的孔徑變化較大，也能準確定位。
3． 定位心軸 主要用于套簡類和空心盤類工件的車、銑、磨及齒輪加工。常見的有圓柱心軸和圓錐心軸等。
1）圓柱心軸 圖1.19a為間隙配合圓柱心軸，其定位精度不高，但裝卸工件較方便；圖1.19b為過盈配合圓柱心軸，常用于對定心精度要求高的場合；圖1.19c為花鍵心軸，用于以花鍵孔為定位基準的場合。當工件孔的長徑比L/D>1時，工作部分可略帶錐度。
短圓柱心軸限制工件兩個自由度，長圓柱心軸限制工件的四個自由度。
圖1.19 幾種常見的圓柱心軸 圖1.20 圓錐心軸
2）圓錐心軸 圖1.20是以工件上的圓錐孔在圓錐心軸上定位的情形。這類定位方式是圓錐面與圓錐面接觸，要求錐孔和圓錐心軸的錐度相同，接觸良好，因此定心精度與角向定位精度均較高，而軸向定位精度取決于工件孔和心軸的尺寸精度。圓錐心軸限制工件的五個自由度，即除繞軸線轉動的自由度沒限制外均已限制。
（四）工件以組合表面定位
在實際加工過程中，工件往往不是采用單一表面的定位，而是以組合表面定位。常見的有平面與平面組合、平面與孔組合、平面與外圓柱面組合、平面與其它表面組合、錐面與錐面組合等。
例如，在加工箱體工件時，往往采用一面兩孔組合定位，即一個平面及與該平面垂直的兩孔為定位基準，如圖1.21所示。當采用—平面、兩短圓柱銷為定位元件時，此時平面限制三個自由度，第一個定位銷限制兩個移動自由度，第二定位銷限制和，因此過定位。又設兩孔直徑分別為 、，兩孔中心距為，兩銷直徑分別為、 ，兩銷中心距為。由于兩孔、兩銷的直徑，兩孔中心距和兩銷中心距都存在制造誤差，故有可能使工件兩孔無法套在兩定位銷上，如圖1.21a所示。
圖1.21 一面兩孔組合定位情況
a)1、2—孔 b)1—平面 2—短圓柱銷 3—短削邊銷
解決過定位的方法有：
①減小第二個銷子的直徑。此種方法由于銷子直徑減小，配合間隙加大，故使工件繞第一個銷子的轉角誤差加大。
②使第二個銷子可沿X方向移動，但結構復雜。
③第二個銷子采用削邊銷結構，即采取在過定位方向上，將第二個圓柱銷削邊，如圖1.21b所示。平面限制三個自由度，短圓柱銷限制兩個自由度，短的削邊銷（菱形銷）限制一個自由度。它不需要減小第二個銷子直徑，因此轉角誤差較小。
圖1.21c所示削邊銷的截面形狀為菱形，又稱菱形銷，用于直徑小于50mm的孔， 圖1.21d所示削邊銷的截面形狀常用于直徑大于50mm的孔。
1.4.2 刀具的選擇方案
結合零件圖分析，該零件有平面和型腔內的圓弧、倒角、倒圓角、孔及槽特點，加工工序復雜。為減少換刀和對刀時間，減少換刀帶來的誤差，提高加工效率，粗、精加工盡可能選用同一把刀具，保證良好精度要求。刀具材料應具備的性能如表1.1所示：
表1.1 刀具材料應具備的性能
希望具備的性能
作為刀具使用時的性能
希望具備的性能
作為刀具使用時的性能
高硬度（常溫及高溫狀態(tài)）
耐 磨 損 性
化學穩(wěn)定性良好
耐氧化性耐擴散性
高韌性（抗彎強度）
耐崩刃性耐破損性
低親和性
耐溶著、凝著（粘刀）性
高耐熱性
耐塑性變形性
磨削成形性良好
刀具制造的高生產率
熱傳導能力良好
耐熱沖擊性耐熱裂紋性
鋒刃性良好
刃口鋒利表面質量好微小切削可能
對刀具的基本要求：
（1） 刀剛性要好。銑刀剛性要好的目的有二：一是為提高生產效率而采用大切削用量的需要，二是為適應銑床加工過程中難以調整切削用量的特點；
（2） 銑刀的耐用度要高。尤其是當一把銑刀加工的內容很多時，如刀具不耐用而磨損較快，不僅會影響零件的表面質量與加工精度，而且會增加換刀引起的調刀與對刀次數，也會使工作表面留下因對刀誤差而形成的接刀臺階，從而降低了零件的表面質量。除上述兩點之外，銑刀切削刃的幾何角度參數的選擇及排屑性能等也非常重要。切削粘刀形成積屑瘤在銑削中是十分忌諱的，總之，根據被加工工件材料的熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量，選擇剛性好，耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮銑床的生產效率和獲得滿意加工質量的前提。具體選擇的刀具將在工藝文件里表現出來。
1.4.3 切削用量的選擇原則
1） 粗加工時切削用量的選擇原則
粗加工時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，要盡可能保證較高的單位時間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生產效率和降低加工成本。
金屬切除率可以用下式計算：
式中：::單位時間內的金屬切除量（mm3/s）
V:切削速度（m/s）
f:進給量（mm/r）
:切削深度（mm）
提高切削速度、增大進給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進給量，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：首先考慮選擇一個盡可能大的吃刀深度,其次選擇一個較大的進給量度f，最后確定一個合適的切削速度V.
選用較大的和f以后，刀具耐用度t 顯然也會下降，但要比V對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)定的合理數值，因此，能使V、f、a的乘積較大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大可使走刀次數減少，增大f又有利于斷屑。因此，根據以上原則選擇粗加工切削用量對提高生產效率，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：
粗加工時切削深度應根據工件的加工余量和由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應當盡量將粗加工余量一次切除。只有當總加工余量太大，一次切不完時，才考慮分幾次走刀。
2）進給量的選擇：
粗加工時限制進給量提高的因素主要是切削力。因此，進給量應根據工藝系統(tǒng)的剛性和強度來確定。選擇進給量時應考慮到機床進給機構的強度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強度好的情況下，可選用大一些的進給量；在剛性和強度較差的情況下，應適當減小進給量。
3）切削速度的選擇：
粗加工時，切削速度主要受刀具耐用度和機床功率的限制。切削深度、進給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時必須考慮到機床的許用功率。如超過了機床的許用功率，則應適當降低切削速度。
2） 精加工時切削用量的選擇原則
精加工時加工精度和表面質量要求較高，加工余量要小且均勻。因此，選擇精加工的切削用量時應先考慮如何保證加工質量，并在此基礎上盡量提高生產效率。
1）切削深度的選擇：
精加工時的切削深度應根據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，當吃刀深度較大時，切削力增加較顯著，影響加工質量。
2）進給量的選擇：
精加工時限制進給量提高的主要因素是表面粗糙度。進給量增大時，雖有利于斷屑，但殘留面積高度增大，切削力上升，表面質量下降。
3）切削速度的選擇：
切削速度提高時，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會產生積屑瘤和鱗刺。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數，盡可能提高切削速度。只有當切削速度受到工藝條件限制而不能提高時，才選用低速，以避開積屑瘤產生的范圍。
由此可見，精加工時選用較小的吃刀深度ap和進給量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量，同時滿足生產率的要求。
1.4.4 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，切削加工時產生的殘余應力，易產生變形。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，粗加工產生的變形就可以在半精加工中得到修正；半精加工中產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。
在工序安排上先加工定位基準，如端面加工的銑、磨工序放在加工過程的前面，然后再加工孔，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
粗加工階段是連桿體和連桿蓋分開的加工階段：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分開的加工，如精磨兩平面，半精鏜大頭孔及孔口倒角等?？傊菫榫庸ご蟆⑿☆^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。
1.4.5 確定合理的夾緊方法
機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置稱為夾具，又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。
夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置 、對刀引導元件(確定刀具與工件的相對位置或導引刀具方向)、分度裝置（ 使工件在一次安裝中能完成數個工位的加工，有回轉分度裝置和直線移動分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。
(1)夾具種類按使用特點可分為：
①萬能通用夾具。如機用虎鉗、卡盤、分度頭和回轉工作臺等，有很大的通用性，能較好地適應加工工序和加工對象的變換，其結構已定型，尺寸、規(guī)格已系列化，其中大多數已成為機床的一種標準附件。
②專用性夾具。為某種產品零件在某道工序上的裝夾需要而專門設計制造，服務對象專一，針對性很強，一般由產品制造廠自行設計。常用的有車床夾具、銑床夾具、鉆模(引導刀具在工件上鉆孔或鉸孔用的機床夾具)、鏜模(引導鏜刀桿在工件上鏜孔用的機床夾具)和隨行夾具（用于組合機床自動線上的移動式夾具）。
③可調夾具?？梢愿鼡Q或調整元件的專用夾具。
④組合夾具。由不同形狀、規(guī)格和用途的標準化元件組成的夾具，適用于新產品試制和產品經常更換的單件、小批生產以及臨時任務。
（2)裝夾方案的選擇
在確定裝夾方案時，只需根據已選定的加工表面和定位基準定工件的定位夾緊方式，并選擇合適的夾具。在選用夾具時，在能用普通夾具裝夾加工的盡可能的選用普通夾具，在經濟效應上可以減少成本的開支。機床上用的夾具應滿足安裝調整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求，所以我根據零件的形狀考慮選擇平口鉗。此時，主要考慮以下幾點：夾緊機構或其它元件不得影響進給，加工部位要敞開；
1)必須保證最小的夾緊變形；
2)裝卸方便，輔助時間應盡量短；
3)對小型零件或工序時間不長的零件，可以考慮在工作臺上同時裝夾幾件進行加工，以提高加工效率；
4)夾具結構應力求簡單；
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柱度。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，避免可能產生的變形。
1.4.6 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）。
1.4.7 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，它經過了鉆、擴、鏜三道工序。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0.8μm，大頭孔的加工方法是在分開加工工序后，將連桿體與連桿蓋組合在一起，然后進行精鏜大頭孔的工序。這樣，在分開加工可能產生的變形，可以在最后精鏜工序中得到修正，以保證孔的形狀精度。
1.4.8 連桿體與連桿蓋結合面的加工辦法
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。為了保證銑結合面的平面度不超過規(guī)定的公差0.025mm ，并且結合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，夾具的安裝精度的影響也很大。但結合面本身的平面度、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，在鑄造完成后，結合面進行銑磨粗精加工。
1.4.9連桿螺栓孔的加工方法
連桿的螺栓孔經過鉆、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。
1.5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
（1） 、平面加工的工序余量（mm）
（由文獻《10》和《12》得）
單面加工方法
單面余量
經濟精度
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：
=
=（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
1）、大頭孔各工序尺寸及其公差（mm）
（由文獻《13》得）
工序名稱
工序基本余量
工序經濟精度
工序尺寸
最小極限尺寸
表面粗糙度
珩磨
0.08
70
70
0.4
精鏜
0.4
69.92
69.92
0.8
半精鏜
1
69.52
69.52
1.6
二次粗鏜
2
68.5
68.5
6.3
一次粗鏜
2
66.5
64.5
12.5
2）、小頭孔各工序尺寸及其公差
（由文獻《13》得）
工序名稱
工序基本余量
工序經濟精度
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