1、南京工程学院目 录前言第一章、连杆零件的结构和工艺分析 11.1 连杆零件的结构特点 11.2 连杆零件材料性能 11.3 连杆零件材料的工艺特点 11.4 连杆零件技术条件分析 21.5 连杆零件工艺性分析 3第二章、连杆零件毛坯的选择及分析 42.1 连杆零件毛坯的选择 42.2 毛坯的结构要素和粗糙度选择 42.3 分模面的选择及模锻件加工余量 、公差 5第三章、工艺路线的制定 63.1.加工方法的选择 63.2 工序的集中与分散 63.3 定位基准的确定 73.4 加工阶段的划分及加工顺序的确定 7南京工程学院3.5工序说明 83.6 加工余量和工艺尺寸的选择 10第四章、工艺装备的设
2、计 124.1 工艺装备技术条件 124.2 零件在夹具中定位误差的分析与计算 124.3 夹紧方式的选择 13第五章、结论 14致谢 16参考文献 17南京工程学院前言随着科学技术的发展，机械产品与设备也日益向高速、高效、精密、轻量化和自动化方向发展。产品的结构也日趋复杂，对其工作性能的要求也越来越高。动力工程中的动力机械，如内燃机、蒸汽机、燃气轮机以及其它动力传动机械和装置，由于要完成各自独特的功能，一般都有着比较复杂的结构形状，其中有相当大一部分结构，其所处的工作条件也十分复杂，如有的零件长期在高温、高速、振动与冲 击载荷下运行。 寻求有关 这些零部件正确而可靠的设计与计算方法，是提高动
3、力机械可靠性与寿命的重要途径之一。内燃机作为一种动力源，广泛应用于工业生产和交通运输等各个领域。自二十世纪五十年代以来，随着科学技术的迅猛发展，以内燃机为动力装置保有量的日益增加，人们对内燃机的要求越来越高。随着发动机技术的不断发展，发动机的设计向着提高效率、增加可靠性、减轻质量、降低燃油消耗率以及降低排放等方向发展，其强化指标不断提高，机械负荷不断增加。本文叙述了SJ-4210-81连杆零件的技术要求，分析了加工该零件工艺控制的主要因素，同时从工艺过程设计、工艺规程编制、工艺方法的选择、工艺装备的设计等方面作了一定的分析。总结出了一套较为成熟的加工方法和工艺流程，确保了该产品的加工质量和效率
4、。本设计就连杆的工艺方法进行了研究和探讨，摸索出了一套较为成熟的加工工艺，确保了产品的质量。关键词: 工艺分析 工艺设计 工艺装备设计南京工程学院1第一章、连杆零件结构和工艺性分析1.1 连杆零件结构特点SJ-4210-81连杆零件为连接受力件，承受和传递集中载荷，另一方面又受着空间的限制，要求尽可能小，因此为了减小重量及尺寸，零件选用超高强度材料 30CrMnSiNi2A。该零件剖面结构对称，具有与承受力相对应的最大剖面的特性，其零件的加强筋与零件的受力方向保持一致。为了提高零件的疲劳性能，该零件的结构对称，在截面变化处有足够的圆角过渡来防止应力集中，避免零件有刚度突变。起落架在工作时由于许
5、多部分经常发生相对运动，如果不采用一些措施就可能使这些重要的元件因连接处的过渡磨损而出现故障。因此该零件还采用压入衬套 SJ-4210-81 来减少零件孔壁的磨损。为了提高零件的使用寿命，采用润滑的方法，该零件上的润滑液是通过注油孔及 4 的深孔来实现润滑的。1.2 连杆零件材料性能30CrMnSiNi2A 是一种超高强度钢，有良好的综合机械性能（高强度和良好的韧性）。同 30CrMnSiA 相比，淬透性有明显提高，改善了钢的韧性和抗回火稳定性， 经热处理后可获得高的强度好的塑性和韧性、良好的抗疲劳性能和断裂韧性、低的疲劳裂纹扩展速率。该材料的淬透性较高，切削加工性合焊接性较好。但 对缺口和氢
6、脆较敏感。适宜制造高强度连接件和轴类零件等重要受力结构件。由航空工艺设计手册查得：抗拉强度 =1680Mpa比重 =7.75 克/cm3 弹性模数 E=20000Kg/mm2比强度 / =170/7.75=21.93高强度合金铝比强度 21.4比刚度 E/=20000/7.75=2.5高强度合金铝比刚度所以此材料在保证一定强度和刚度情况下，还能减少飞机本身的重量，提高飞机的飞行性和增加装载的重量，抗疲劳的性能好。1.3 连杆零件材料的工艺特点南京工程学院2零件选用 30CrMnSiNi2A 钢，可大大减 轻飞机钢零件的重量，但是所有高强度钢都具有某些特性，会局限其使用范围，特别是高强度钢对应力
7、集中有较高的灵敏度。热处理后该材料零件应进行硬度检验。因为高强度钢对应力集中有较高的灵敏度，故零件的所有截面间的过渡半径应当规定为最大值，并绝对禁止有焊缝。30CrMnSiNi2A 钢严禁 镀锌和镀镉。热处理后，测量布氏硬度时，禁止在距零件边缘或孔近处于 5mm 处打压痕。零件应用静载荷进行矫正，严禁使用冲击载荷，绝对禁止用小锤敲打而引起局部压伤，在油中淬火的零件回火后进行矫正。30CrMnSiNi2A 钢件禁止酸洗，需用吹砂法去除氧化皮。30CrMnSiNi2A 钢制螺 纹应在淬火前进行切制螺纹（若处理在盐炉中进行）其螺纹间隙不许有裂纹和毛刺。未规定级别的表面粗糙度不低于 3.2，零件非受力
8、部分以及压缩下工作的零件表面不低于 6.3。所有内外螺纹、细螺栓、光杆等，均用极限量规检查尺寸，超差零件不许进行装配。零件在装配时（相应的加热和冷却后）轴应当在无盈量条件下，用小锤轻击入孔内，而不应用润滑油剂配合。30CrMnSiNi2A 钢制件在 负荷最小的地方打印，打印用疲劳钢印进行。30CrMnSiNi2A 钢制件必 须进行磁力探伤。1.4 连杆零件技术条件的分析零件的技术要求，是影响工艺规程制定的主要因素。（1）强度 =1680MPa零件是由等温淬火得来的，只有强度满足 =1680MPa时才能保证零件的使用性能要求。因零件是主要受力构件。主要受拉压力，所以要有较高的抗拉强度。（2） 模
9、锻斜度 7模锻时，为了使零件便于从模中取出，与分磨面垂直的表面需带有一定的模锻斜度。 设计为 7南京工程学院3（3）模压尺寸公差尺寸公差按 HB6077-86，零件验收按 5024-82 第类零件检验。HB 是航空工艺的标准，第类零件受力较大，它的损坏会造成飞机事故，所以要对零件的机械性能进行 100%检验。（4）磁力探伤 100%铁磁性材料的零件经磁化后，位于零件表面或近表面的缺陷，如果与磁力线成一定角度，则产生漏磁场，它吸附放在零件上的磁粉，显示出缺陷的位置和形状，根据该零件的重要性，要求 100%磁力探 伤。 （5）保证 61H9与 66H9两孔中心线的平行度在 100mm 长度上不大于
10、0.1mm。这是 为了保证 零件在加工后的装配精度与协调性。（6）61H9与 66H9两孔，尺寸精度 较高，与衬套过盈配合，其精度直接影响到连杆工作的可靠性，因此该孔为主要加工表面。（7）锐边倒圆 R0.5。这 是为了防止划伤操作工人的手，防止产生应力集中，便于安装。（8）除 61H9与 66H9两孔外磷化并涂钢 灰色 H04-2 环氧硝基瓷漆。这是为了提高零件的抗腐蚀性能和表面的防护，也起到了一定的装饰作用。（9）零件图上表面未注尺寸的粗糙度为 3.2。1.5 连杆零件工艺性分析零件 SJ-4210-81为前起落架主支柱的连杆。根据零件在工作中是主要受力件的作用以及几何形状，并且是小批量生产
11、，所以采用模锻制毛坯。因零件材料是 30CrMnSiNi2A，所以等温淬火后 170Kg/mm2 ，并进行磁力探伤检验，粗糙度要求较高。零件的结构简单，开敞性好，装卸维修方便，零件结构刚性较好，变 形小，在加工过程中可采用高效率的加工方法，采用通用设备加工。4孔 为深孔，在加工过程中不好保证，需用 专用工装，61H9 和 66H9两孔尺寸精度和位置精度较高，需要专用工装加工，即需要专用车具加工。南京工程学院4第二章、连杆零件毛坯的选择和分析2.1 连杆零件毛坯的选择毛坯的种类和其质量，对机械加工的质量，材料的节约，劳动生产率的提高和成本的降低都有着密切的关系。该零件是起落架的重要连接件，承受较
12、大的静载荷及冲击载荷，因此对零件有较高的强度和刚度要求。在选择毛坯时，应根据零件的结构特点，使用要求和经济性三方面综合考虑，进行零件毛坯的选择。零件的毛坯有三种获得方法：自由锻、模锻、铸造。一是选用自由锻。自由锻的主要特点是：靠人工的技术水平来保证毛坯的制造精度，使用于形状简单，尺寸结构比较大的零件。生产率低，毛坯表面质量差，余量大，给加工 带来困难。另外，自由锻的零件毛坯强度低。因此， 对于中小批量的零件制造毛坯时选用自由锻是不合适的。二是选用铸造加工。铸造比其它方法能较为方便地制造出形状复杂的零件，而且成本较低。当采用精密铸造、 压力铸 造等方法时，能获得精度、粗糙度较高，质量 较好的铸件
13、。但是由于铸件内部晶体结构的松弛和铸造上难以避免的某些缺陷，其机械性能特别是冲击韧性和抗疲劳强度不如锻件高。因此对其使用有一定的限制，一般受冲击和振动载荷的零件不宜采用铸件，所以本零件不能选用铸件。三是选用模锻加工。模锻的主要特点是制造的毛坯精度高，加工余量小，毛坯内部组织致密，机械性能好。不同的纤维方向性能有所差异，顺着纤维方向，具有较 高的机械性能，适用于形状不太复杂，外形和尺寸都不太大，要求较高的机械性能。因此，根据以上因素及零件的材料性能和零件的受力特点，该零件的毛坯制造时选用模锻件比较合适。2.2 毛坯的结构要素和粗糙度选择锻件一般都要进行切削加工。因此，在零件设计时，凡是需要加工的
14、部位，南京工程学院5都应根据设计要求按有关切削加工的资料选择结构要素、精度和粗糙度。对零件的不加工表面也要进行下列选择。2.2-1 毛坯结构要素的选择2.2-2 模锻斜度为了便于从锻模内取出锻件，锻件应有模锻斜度。该零件是封闭剖面，外模锻斜度 7，内模锻斜度 7。2.2-3 腹板厚度因为薄片零件制造时特别困难，所以模锻时必须避免腹板厚度太薄。一般腹板厚度越小变形阻力越大，该处模膛磨损越严重，腹板厚度与零件在分模面上的投影面积，剖面形状和材料等因素有关，封闭剖面腹板厚度 5。2.2-4 模锻件的圆角半径一般筋条厚度的 57 倍，对于高度不大的筋条（约 100mm 以下），由于很窄的模膛（2mm
15、以下） 难以制造，故筋条的厚度可以等于其高度值的二分之一至三分之一。为了避免应力集中，零件上的所有转接处都应具有圆角。为了便于成型，封闭剖面的腹板应具有倾角。2.2-5 毛坯精度的选择根据 HB6077-86 的规定，模锻件共分 E 和 F 两个精度等级，该零件的模锻件选用 F 级精度用于一般模 锻件的尺寸公差，模锻件尺寸公差按HB6077-86。2.3 分模面的选择及模锻件加工余量、公差2.3-1 分模面的选择分模面选择为平面分模面，分模面尽可能是平面，而不是复杂表面，以简化锻模及切边模的制造，并易切边。确定分模位置最基本的原则时保证锻件形状尽可能与零件形状相似，以及模锻件容易从模锻形槽中取
16、出。为了使锻模结构简单，并防止产生上、下模的错移现象，分模位置应尽可能采用直线状；锻件内部的金属流线方向，应适应锻件在工作中的承力情况。2.3-2 确定单面加工余量模锻件最大边长为 218mm，按表查得其单面最大加工余量为 2.5mm。南京工程学院6第三章、工艺路线的制定根据前面对零件的结构工艺性分析、毛坯的选择、以及产品图纸和有关技术文件，就可以制定出零件的机械加工的工艺路线。主要包括各表面的加工方法，确定各表面的加工顺序，定位基面的选择，装夹方法，工序集中与分散的程度，确定非机加工序在工艺规程中的位置等内容，工艺路线制定的是否合理，对加工质量、生产率、工人的劳动强度、 设备 的投资，生产成
17、本等都有着直接的影响，因此在制定工艺路线时必须严谨。3.1 加工方法的选择首先要根据每个加工表面的技术要求，确定加工方法及分几次加工，各种方法所能达到的粗糙度，决定加工方法时要考虑被加工材料的性质和生产类型及本厂现有设备情况，据上所述 SJ-4210-81 叉形件耳类零件，主要加工任务是铣端面和孔的精加工。根据零件的实际情况，本零件的主要加工方法为铣削加工、车削加工，对于 4孔可采用钻削的方法。根据零件表面粗糙度的要求及材料的性质，生产类型，零件工艺性，均采用通用机床设备加工。但在通用设备上需采用一些必要的专用工艺装备。61H9和 66H9两孔为主要加工表面，根据其精度，热处理前在车床上采用粗
18、加工，热处理后进行精加工，消除热处理变形。采用互为基准的方法，利用车具保证孔精度及两孔中心距。3.2 工序的集中与分散3.2-1 工序集中的特点 有利于采用高生产率、专用设备和工艺装备，可大大提高劳动生产率。 减少了工序数目，缩 短了工艺路线，从而简化了生产计划和生产组织工作。南京工程学院7 减少了设备数量，相应的减少了操作工人和生产面积。 减少了工件安装次数，不 仅缩短了辅助时间，而且由于一次安装加工较多的表面，也易于保证这些表面的相对位置精度。 专 用设备和工艺装备较复杂，生 产准备工作和投资都比较大，转换新产品比较困难。从以上特点和对零件的结构分析和生产类型来看，此零件不适于用工序集中的
19、特点。3.2-2 工序分散的特点设备与工艺装备比较简单， 调整方便，生产工人便于掌握，容易适应产品的变换。设备数目多，操作工人多，生 产面积大。可以采用最合理的切削用量，减少机 动时间。根据以上几条的分析，该零件属于小批量生产，结合我厂的生产特点和设备类型，该 零件采取工序分散的工艺原则。3.3 定位基准的确定在零件图纸上据以确定其它点、线、面位置的点、线、面，即称之为基准。基准又分为设计基准和工艺基准。工艺基准又分为定位基准、测量基准、装配基准。定位基准的选择是制定工艺过程所要解决的重要问题，定位基准选择好坏，对是否能 够很方便而经济的进行零件的加工，有很大的影响。在综合考虑零件加工过程的前提下，选择主要加工基准。选择顺序是先确定主要表面的加工基准，然后再根据这个（或这组）基准来确定其它基准。选择原则为：加工过程中基准的连续性；定为基准与测量基准的一致性；定为基准的可靠性（即安装面尺寸最大，支撑面尺寸最小的原则）；用作基准的表面必须是最简单的表面（平面或圆柱面），如果零件上没有合适或足够的表面作为定为基准，可以根据需要增加必要的面，如工艺凸台、工艺孔、顶尖孔等作为定位基准，零件加工完成后切去。根据该零件的结构特点和技术要求，其主要工作表面为 61H9和 66H9两孔，设计 基准也为该两孔，因此在工艺过程设计中，选用该两孔及其端面作
