目 录
一、分析性能要求，确定材料 1.性能分析 2.确定材料
二、确定零件的工艺路线
三、工艺工序的具体内容 1.铝合金汽缸盖毛胚铸造工艺 1.1 模具设计制造工艺 1.2铝合金熔炼工艺。 1.3浇注位置设置 1.4浇注方式设计
2.铝合金汽缸盖毛胚加工余量及加工方案确定。 2.1加工工艺方法一般规律：
2.2表面加工由粗及精的提高过程。 2.3工艺路线方案
四、工艺设备、工装、夹具的选择。 1.工艺装备、设备选择如下表： 2.夹具的设计。 五、总结
一、课程设计目的
1. 制造工艺学课程中的基本理论解决零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定、机床、工具、量具的选择等问题，以保证零件的加工质量。
2. 通过设计，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理、能保证加工质量的夹具的能力。
3. 学会使用手册及图表资料。培养查阅各种资料的能力，同时掌握与本设计有关的各种资料。 2. 零件说明
连杆是柴油机发动机中的主要传动部件之一，它把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。连杆在工作中承受着急剧变化的动载荷。连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起。为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴氏合金。在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，可以用来补偿轴瓦的磨损。连杆小头用
活塞销与活塞连接。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。
在发动机工作过程中，连杆受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用，连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的质量，以减小惯性力的作用。为了保证发动机运转平衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大。考虑到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等(基本尺寸相同)。在连杆小头的顶端设有油孔，发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头衬套与活塞销之间的摩擦运动副。
三、连杆的材料和毛坯
汽车连杆是粉末锻造技术制造。粉末锻造技术是常规的粉末冶金工艺和精密锻造有机结合而发展起来的一项颇具有市场、竞争力的少、无切削金属加工方法，以金属粉末为原料，经过预成形压制，在保护气氛中进行加热烧结及作为锻造毛坯，然后在压力机上一次锻造成形和实现无飞边精密模锻，获得了与普通模锻件相同密度、形状复杂的精密锻件。
汽车发动机连杆是承受强烈冲击及动态应力最高的典型动力学负荷零件，其负荷与其自身质量成比例，因此杆的轻量化对发动机具有特别的重要意义。如减轻发动机质量，可导致发动机上所有摆动体质量的减少，对发动机的运转噪声、震动、燃料消耗等将产生良好的作用。更重要的是，由于粉末锻造采用粉末坯料的称量法，使每根连杆得到同一重量，因此，连杆联接曲轴旋转时，明显减轻了动平衡所引起的影响。
粉末锻造工艺是一种可以精减工艺、减少公害和节约资源的合乎时代要求的技术，是一项跨世纪的先进的高新技术。
连杆的材料参考了德国krebsoge公司为宝马公司生产的美洲虎发动机AJ—V8型粉末锻造连杆，所用预合金钢粉的牌号为AIS14200，其化学成分(W)为：0．25％ ～0．35％Mn、0．25％ ～0．45％Mo、0．25％ ～0．35％Ni、0 1％ ～0 1％Cr、0 65％C、其余为Fe。由于这种低合金钢粉的化学成分均匀，物理性能及工艺性能优良，从而使经粉末锻造制成的高强度连杆零件的综合性能，特别是冲击韧性及疲劳性能显著提高。
毛坯的生产工序如下：
1．配料及混料：将低合金钢粉，经配料计算和准确称取粉重后，置于混料机内混和30min左右，至分布均匀。
2．压预成形坯：在压制机上将粉料压制成连杆预成形坯。对预成形坯的形状及尺寸设计应合理，对其密度、质量、质量变化和尺寸要严格精确控制，以避免超负荷而损坏模具。
3．烧结：在通有还原性保护气氛的烧结电炉中进行，其温度为1100—
1130℃，至完全合金化。然后，将烧结体移入无氧化性气氛的保温炉(约1000℃)中进行保温。
4．闭式模锻： 为了节约能源，将粉末预成形压坯直接从保温炉内送人压力机模具中进行闭式模锻。烧结体经致密化封闭锻造时，可将80％理论密度的烧结体锻造直至接近100％理论密度。
四、连杆的技术要求
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，同时又压缩汽缸内气体。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。
图1 连杆的技术要求 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0.8μm；大头孔的圆柱度公差为0.012 mm，小头孔公差等级为IT8，表面粗糙度Ra应不大于3.2μm。小头压衬套的底孔的圆柱度公差为0.0025 mm，素线平行度公差为0.04/100 mm。
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0.04 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0.06 mm。
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：190±0.05 mm。
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：规定其垂直度公差等级应不低于IT9（大头孔两端面对大头孔的轴心线的垂直度在100 mm长度上公差为0.08 mm）。 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。
6．螺栓孔的技术要求 在前面已经说过，连杆在工作过程中受到急剧的动载荷的作用。这一动载荷又传递到连杆体和连杆盖的两个螺栓及螺母上。因此除了对螺栓及螺母要提出高的技术要求外，对于安装这两个动力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。规定：螺栓孔按IT8级公差等级和表面粗糙度Ra应不大于6.3μm加工；两螺栓孔在大头孔剖分面的对称度公差为0.25 mm。
7．对口面的技术要求 在连杆受动载荷时，对口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。
五、连杆的机械加工工艺过程
5.1 确定毛坯的制造形式
连杆材料一般采用45钢或40Cr钢，近年来也有采用球墨铸铁。
钢制连杆都用模锻制造毛坯，连杆毛坯的锻造工艺有两种方案：将连杆体和盖分开锻造或整体锻造。因为连杆盖中间有凹坑，这样就不能采用整体锻造工艺。
因为整体锻造是总以杆身对称面为分模面，此时连杆盖两端的筋就无法锻出，所以必须分开锻造。
从锻造后材料的组织来看，分开锻造的连杆盖金属纤维是连续的，因此具有较高的强度，而整体锻造的连杆，经切开后，连杆盖的金属纤维是断裂的，因而削弱了强度。当然整体锻造要增加切开连杆的工序。
但是，整体锻造可以提高材料利用率，减少结合面的加工余量。机械加工的装夹比较方便，而且只需要一套模锻，一次便可锻成，毛坯也只有一只，便于组织和管理生产。所以一般只要不受连杆盖形状和锻造设备的限制，尽可能采用连杆的整体锻造工艺。
5.2 基准面的选择
连杆机械加工工艺过程的大部分工序都采用统一的定位基准-——一个指定的端面，小头孔及工艺凸台。这样不久有利于保证连杆的加工精度。特别是作为技术要求的关键项目——连杆大；小头孔的尺寸精度。几何形状精度和相互位置精度，而且端面的面积大，定位比较稳定。
由于连杆的外行不规则，为了定位需要，在连杆大头处作出工艺凸台（俗称工艺搭子而）作为辅助基面。
连杆大，小头端面对称分布在杆身的两侧，由于大，小头孔厚度不等，所以大头端与同侧小头端面不在一个平面上，这样的端面作为定位基准显然是不利的。为了避免用阶梯面定位产生的定位误差，一定工艺规程时，先把大，小头作成一样的厚度，这样不仅避免了上述缺点，而且加大了定位面积，增加了定位稳定性。在加工的最后阶段才铣出这个阶梯面。用端面定位安装工件时，注意将厂标号及件号标记的一面不与夹的定位元件接触。
在精镗小头孔及小头活塞销轴轴承孔时，也用小头孔（轴承孔）作为定位基准，这是精加工中自身定位的典型例子。将定位销做成活动的，当连杆定位夹紧后，定位销从小头孔中抽出。精镗大，小头孔时，用大头端面起主要定位作用，有利于保证大头孔与端面的垂直度要求，而精镗小头轴承孔时，大头孔用可心轴起主要定位作用，有利于保证大，小头孔轴线的平行度。
粗基准的选择：
1. 选择两端为粗基准其理由如下：
A 该加工表面为连杆的重要表面，为保证其余量均匀。 B 毛坯该两端面较光洁。
2. 工艺凸台由于其加工余量较小，且与加工面的位置精度要求高，故也可以做粗基准。
精基准的选择：
因尽量遵守基准重合原则，以减少因基准不重合而引起的定位误差。应尽量选择工序基准。因此，两端面和半精加工后的大小头孔。工艺凸台以作为精基准。
5.3 制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度几位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，