目录
摘要III
ABSTRACT IV
目录V
1绪论1
1.1本课题的研究内容和意义1
1.2国内外的发展概况1
1.3本课题应达到的要求3
2连杆的分析4
2.1连杆的作用4
2.2连杆的机械分析4
2.3连杆的结构特点4
2.4连杆的主要技术要求5
2.4.1大、小头孔的尺寸精度、形状精度5
2.4.2大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度5
2.4.3大、小头孔中心距5
2.4.4连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度5
2.4.5大、小头孔两端面的技术要求5
2.4.6有关结合面的技术要求5
2.5连杆的材料和毛坯分析5
3连杆的加工工艺规程的制定7
3.1加工工艺的基本概念7
3.2选择定位基准7
3.3确定加工余量8
3.4拟订机械加工工艺路线8
3.5连杆工艺计算10
3.5.1粗铣两平面10
3.5.2粗磨两平面11
3.5.3钻小头小孔13
3.5.4粗镗小头孔14
3.5.5车大头外圆15
3.5.6粗镗大头孔17
3.5.7粗铣螺栓孔端平面17
3.5.8精铣螺栓孔端平面17
3.5.9铣开连杆大头18
3.5.10精铣体盖分开面18
3.5.11钻扩铰螺栓孔18
3.5.12精磨体盖分开面20
3.5.13精磨两端平面21
3.5.14精镗小头孔21
3.5.15粗镗大头孔22
3.5.16精镗大头孔22
3.5.17精镗小头孔22
4夹具设计23
4.1机床夹具的分类22
4.2工件的加工工艺分析23
4.3确定定位方案23
4.4夹具的机构设计24
4.5夹具的使用26
5结论与展望28
6致谢29
7.参考文献30
2连杆的分析
2.1连杆的作用
连杆机构的作用是提供燃烧场所，把燃料燃烧后的气体作用在活塞顶上的膨胀压力转变为曲轴旋转的转矩，不断输出动力，即是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴。所以，连杆除上下运动外，还左右摆动作复杂的平面运动。连杆工作时,主要承受气体压力和往复惯性力所产生的文变载荷,要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度。
概括为：
⑴将气体的压力变为曲轴的转矩；
⑵将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动。
2.2连杆的机械分析
连杆是内燃机的重要运动部件之一，它连接活塞与曲轴，把作用于活塞顶面的膨胀气体压力传给曲轴，使活塞的往复直线运动变为曲轴的回旋运动，从而输出功率。在工作时，连杆承受大孝方向为周期性变化的动载荷。在做功冲程，燃气压力在连杆轴线上的分力为压缩应力；在进气冲程上止点，活塞组合连杆本身的惯性力在横断界面内造成拉伸应力；摆动时的横向惯性力造成横向弯曲应力。
连杆主要受力方式可以概括为：
⑴气缸内的燃气压力；
⑵活塞连杆组的往复运动惯性力；
⑶连杆告诉摆动时的所产生的横向惯性力。
所以连杆的常见疲劳破坏有：
⑴连杆小头与杆身圆弧过渡处产生裂纹；
⑵大头杆身与螺栓平面直角处产生应力集中；
⑶连杆螺栓断裂。
因此，要求连杆的重量轻且有足够的强度、足够的疲劳强度和冲击韧性。
2.3连杆的结构特点
连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆体和连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装配在一起。为了减少惯性力的影响，在保证连杆有足够的强度和刚度的前提下，要尽可能的减轻其重量，所以连杆采用了从大头到小头逐步变小的“工”字型截面形状。
连杆的形状复杂而不规则，而孔本身及孔与平面之间的位置精度要求较高：杆身断面不大，刚度较差，易变形。
连杆的作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动，以输出动力。因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有5个：
（1）连杆大端中心面和小端中心面相对连杆杆身中心面的对称度；
（2）连杆大、小头孔中心距尺寸精度；
（3）连杆大、小头孔平行度；
（4）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；
（5）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。
2.4连杆的主要技术要求
连杆上需进行机械加工的主要表面为：大、小头孔及其两端面，连杆体与连杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等。
2.4.1大、小头孔的尺寸精度、形状精度
为了使大头孔与轴瓦及曲轴、小头孔与活塞销能密切配合，减少冲击的不良影响和便于传热。大头孔公差等级为IT6，表面粗糙度Ra应不大于0.4μm；大头孔的圆柱度公差一般在0.004~0.008mm之间。小头孔公差等级为IT8，表面粗糙度Ra应不大于3.2μm。
2.4.2大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度
两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，从而造成汽缸壁磨损不均匀，同时使曲轴的连杆轴颈产生边缘磨损，所以两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度公差较小；而两孔轴心线在垂直于连杆轴线方向的平行度误差对不均匀磨损影响较小，因而其公差值较大。两孔轴心线在连杆的轴线方向的平行度在100 mm长度上公差为0.020.04 mm；在垂直与连杆轴心线方向的平行度在100 mm长度上公差为0.040.06 mm。
2.4.3大、小头孔中心距
大小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比，即影响到发动机的效率，所以规定了比较高的要求：198.86±0.1 mm。
2.4.4连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度
连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度，影响到轴瓦的安装和磨损，甚至引起烧伤；所以对它也提出了一定的要求。
2.4.5大、小头孔两端面的技术要求
连杆大、小头孔两端面间距离的基本尺寸相同，但从技术要求是不同的，大头两端面的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8μm,小头两端面的尺寸公差等级为IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3μm。这是因为连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两轴肩端面间有配合要求，而连杆小头两端面与活塞销孔座内档之间没有配合要求。连杆大头端面间距离尺寸的公差带正好落在连杆小头端面间距离尺寸的公差带中，这给连杆的加工带来许多方便。
2.4.6有关结合面的技术要求
在连杆受动载荷时，接合面的歪斜使连杆盖及连杆体沿着剖分面产生相对错位，影响到曲轴的连杆轴颈和轴瓦结合不良，从而产生不均匀磨损。结合面的平行度将影响到连杆体、连杆盖和垫片贴合的紧密程度，因而也影响到螺栓的受力情况和曲轴、轴瓦的磨损。对于本连杆，要求结合面的平面度的公差为0.025 mm。
2.5连杆的材料和毛坯分析
连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。因此，连杆材料一般采用高强度碳钢和合金钢；如45钢、55钢、40Cr、40CrMnB等。选择45钢。
连杆毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。根据生产纲领为大量生产，连杆多用模锻制造毛坯。连杆模锻形式有两种，一种是体和盖分开锻造，另一种是将体和盖锻成体。整体锻造的毛坯，需要在以后的机械加工过程中将其切开，为保证切开后粗镗孔余量的均匀，最好将整体连杆大头孔锻成椭圆形。相对于分体锻造而言，整体锻造存在所需锻造设备动力大和金属纤维被切断等问题，但由于整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少、锻造工时少、模具少等优点，故用得越来越多，成为连杆毛坯的一种主要形式。总之，毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成本降低，性能提高。
3连杆的加工工艺规程的制定
加工工艺工艺过程就是改变生产对象的形状、尺寸、互相位置和性质，使其成为产品、半成品的过程，在生产过程中占重要位置。工艺过程主要分为毛坯制造工艺过程、机械加工工艺过程和机械装配工艺过程，后两个过程被称为机械制造（工艺）过程。
3.1加工工艺的基本概念
机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的力学性质，使之成为合格的零件的全过程，是直接生产的过程。按照规定的工艺过程组织生产，对保证产品的质量、产量以及生产成本有着重要的作用。
3.2选择定位基准
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有胜者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。因此，工件在加工过程中的定位、测量等问题需要被重点考虑。
（1）粗基准的选择
在选用粗基准时要考虑如何保证各个加工面有足够的余量，如何保证各个表面间的相互位置精度和自身的尺寸精度。因此，选择粗基准时，赢遵循以下几个原则：
①对于不需要全部加工表面的零件，应使用始终不加工的表面作粗基准，以保证不加工表面与加工表面之间的相互位置要求。
②选择毛坯余量最小的表面做粗基准。
③选择零件上重要基准面作粗基准。
④选择零件上加工面积大，形状复杂的表面作粗基准，以使定位准确、加紧可靠，夹具结构简单、操作方便。
⑤粗基准在同一尺寸方向上通常只能使用一次，不应重复使用，以免产生不必要的定位误差。
（2）精基准的选择
精基准的选择应使工件的定位误差较小，能保证工件的加工精度，同时还应使加工过程操作方便，夹具结构简单。选择时应遵循以下原则：
①基准重合尽量选择被加工表面的设计基准或工序基准作为定位基准，避免基准不重合而产生的定位误差。
②一次安装的原则一次安装又称为基准统一原则。基准统一或一次安装和有关工序所使用的夹具结构大体上统一，降低了工装设计和制造成本。同时多数表面采用同一基准进行加工，避免因基准转换而带来的误差。
③互为基准原则当某些表面相互位置精度要求较高时，这些表面又可以互为基准反复加工，以不断提高定位基准的精度，保证这些表面之间的位置精度。
④自为基准原则对于精度要求很高的表面，如果加工时要求其余量很小而均匀时，可以以加工表面本身作为定位基准，以保证加工质量和提高生产效率。
根据以上的原则，结合连杆的具体结构，确定基准如下：为了保证小头孔的壁厚均匀，在钻小头孔时，选小头孔不加工的外圆作为粗基准。在毛坯制造时往往在杆身的一侧做出定位标记，以大、小头端面定位时就能区别两个端面。粗加工大、小头两端面时，先选取没有标记的一侧的端面，然后以这个加工过的端面为精基准加工没有标记的一侧的端面，以后的大部分工序都以这个精加工端面作为精基准。这样可以保证两端面的平行度，并使作为精基准的端面有良好的表面质量。
在整个加工过程中，各工序尽量保持基准一致，选用连杆断没有标记的一侧的端面、经过钻削的小头孔及连杆大端经过加工的侧面作为辅助定位基准。大、小头孔精加工时，大、小头孔互为基准。
