连杆螺钉加工工艺及钻夹具的设计

毕业设计说明书 课题名称： 连杆螺钉加工工艺及钻夹具的设计 学生姓名 QQ 提供夹具图、工艺卡 学 号 所在学院 机械工程学院 专 业 机械制造及自动化 班 级 指导教师 起讫时间： 2023 年3 月25 日～2023 年 5 月 17 日 摘 要 连杆螺钉是典型的尺寸小重量轻并且性能规定又很高的汽车发动机零件，其作用是将连杆轴承盖紧固在连杆体上，保证两者的可靠的连接以及对的的工作定位。本文分析了连杆螺钉的零件图的技术规定，计算锻造毛坯尺寸，重点分析和制定合理的加工工艺路线，同时设计了钻削Φ6孔的专用夹具。 关键词：机械设计；工艺路线；钻夹具设计；连杆螺钉 目 录 摘 要I 目 录II 第1章 零件的工艺分析1 1.1 零件的作用1 1.2 零件的结构及工艺分析1 第2章 设计毛坯3 2.1 选择毛坯3 2.2 拟定机械加工余量及毛坯尺寸3 2.2.1 拟定机械加工余量3 2.2.2 拟定毛坯尺寸3 2.2.3 设计毛坯尺寸公差4 2.2.4 设计毛坯图4 第3章 制定工艺路线6 3.1 定位基准的选择6 3.2 零件表面加工方法的选择6 3.3 制定工艺路线6 第4章 工序设计9 4.1 选择加工设备与工艺装备9 4.1.1 选择机床9 4.1.2 选择刀具9 4.1.3 选择量具10 4.2 拟定工序尺寸10 4.2.1 圆柱面工序尺寸10 4.2.2 拟定轴向工序尺寸11 第5章 拟定切削用量及基本时间12 5.1 工序60切削用量及基本时间的拟定12 5.2 工序80切削用量及基本时间的拟定15 5.3 工序90切削用量及基本时间的拟定17 5.4 工序100切削用量及基本时间的拟定19 5.5 工序110切削用量及基本时间的拟定21 5.6 工序120切削用量及基本时间的拟定23 5.7 工序130切削用量及基本时间的拟定23 5.8 工序140切削用量及基本时间的拟定24 第6章 夹具设计26 6.1 定位方案26 6.2 夹紧机构27 6.3 钻模板的设计28 6.3.1 钻模板类型的选用28 6.3.2 钻套的选用29 6.4 使用说明29 6.5 结构分析30 参 考 文 献31 致 谢32 第1章 零件的工艺分析 1.1 零件的作用 连杆螺钉是典型的尺寸小重量轻并且性能规定又很高的汽车发动机零件，其作用是将连杆轴承盖紧固在连杆体上，保证两者的可靠的连接以及对的的工作定位。在工作中，连杆螺钉不仅承受静载荷,并且承受着交变载荷,连杆螺钉一旦断裂将酿成严重的机破事故,导致连杆弯曲、活塞破碎、曲轴断裂等。由于位置所限，为保证曲轴直径足够大，连杆螺钉的直径只能较小。为保证连杆螺钉足够的强度及抗疲劳特性，必须综合材料选用、结构设计和加工工艺等因素来保证连杆的可靠性。其中，加工工艺对产品的质量和加工效率有重要的影响，必须予以重视，优化加工工艺，提高生产力。 1.2 零件的结构及工艺分析 1）连杆螺钉在整个连杆组件中是非常重要的零件，其承受交变载荷作用，易产生疲劳断裂，所以自身要有较高的强度，在结构上，各变径的地方均以圆角过渡，以减少应力集中。在定位尺寸φ34mm两边均为φ30mm尺寸，重要是为了装配方便。在φ45mm圆柱头部分铣一平面（尺寸42mm），是为了防止在拧紧螺钉时转动。 2）毛坯材料为40Cr锻件，根据加工数量的不同，可以采用自由锻或模锻，锻造后要进行正火。锻造的目的是为了改善材料的性能。 3）图样规定的调质解决应安排在粗加工后进行，为了保证调质变形后的加工余量，粗加工时就留有3mm的加工余量。 4）连杆螺钉上不允许留有中心孔，在锻造时就留下工艺留量，两边留有φ25mm×7.5mm工艺凸台，中心孔钻在凸台上，中心孔为A2.5。 5）M30×2-6g螺纹的加工，不宜采用板牙套螺纹的方法（由于这种方法达不到精度规定）。应采用螺纹车刀，车削螺纹。表面粗糙度值为Ra3.2μm，半精车外圆后车螺纹。 6）热解决时，要注意连杆螺钉的码放、不允许交叉放置，以减小连杆螺钉的变形。 7）为保证连杆螺钉头部支撑面（即靠近φ30mm杆径一端）对连杆螺钉轴心线的垂直度规定，在磨削φ34mm外圆时，一定要用砂轮靠端面的方法，加工出支撑面来，磨削前应先修整砂轮，保证砂轮的圆角及垂直度。 8）连杆螺钉体承受交变载荷作用，不允许材料有裂纹，夹渣等影响螺纹及整体强度的缺陷存在，因此，对每一根螺钉都要进行磁粉探伤检查。 总体而言，这个零件的工艺性较好。 第2章 设计毛坯 2.1 选择毛坯 根据零件的工作情况，零件的材料为40Cr， 要承受较大的循环载荷、冲击载荷等，所以毛坯形式采用锻件，其晶粒细小，较均匀、致密，可以保证零件的工作可靠，由于零件为大批生产，为了提高生产率，保证加工质量，故采用模锻成型。 2.2 拟定机械加工余量及毛坯尺寸 根据上述原始资料及加工工艺，用查表法分别拟定各加工表面的机械加工余量。为简化模锻毛坯的外形，取直径为Φ30的各段的毛坯尺寸与Φ34相同。 2.2.1 拟定机械加工余量 查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-9，以下简称参考[1]，可得锻件各外径的单面余量为3.0~3.2，轴向余量为2.0~2.2。考虑到要粗加工后要进行调质解决，单边余量可适量增大。 2.2.2 拟定毛坯尺寸 根据零件的表面粗糙度值，在余量范围内取值。Φ45外圆Ra为3.2，需要粗车和半精车，可取余量2.0。而φ34外圆Ra为0.8，需要精车工序，则余量取大值2.2。综合所述，根据零件的工艺规定，拟定毛坯尺寸，如表2.1所示。 表2.1 毛坯尺寸 零件尺寸 单面加工余量 锻件尺寸 Φ45 3.5 Φ52 Φ34 3.2 Φ41（取整） 190 2 210（工艺凸台高度8×2） 175 2 183（工艺凸台高度8） 2.2.3 设计毛坯尺寸公差 查参考[1]表5-6和表5-7可得锻件毛坯允许的偏差，如表2.2所示。 表2.2 毛坯尺寸允许偏差 锻件尺寸 偏差 Φ52 Φ41