连杆加工工艺分析

汽车制造工艺学题目:连杆加工工艺分析系别：机械工程班级：车辆0903姓名：薄利杰学号：20094152老师：原老师2012 年6 月8日连杆加工工艺分析内容摘要：在现代的各个生产部门中所使用的机械，虽然是多种多样，其构造、用途和性能也个不相同，但各种不同的机械切用可能有相同的运动系统，即具有相同的机构。

例如蒸汽机、内染机、火塞泵和曲轴冲床等不同机械，他们的主要组成都有曲柄滑块机构。

连杆机构是由若干个杆状构件、销轴、滑块、导轨等组成。

本文主要介绍连杆的功用与结构、连杆的工艺特点。

关键词：一、连杆机构的结构和形式1、构件的形式连杆机构的构件大多制成杆状，但根据受力和结构等需要，并不一定都做成杆状，常见的形式为；（1）杆状，它的构造简单，加工方便，一般在杆长（运动）尺寸R胶大时采用。

（2）盘状，有时它本身就是一个皮带轮或齿轮，在圆盘上距轴心R处装上销轴，以便和其他构件组成回转副，尺寸R为杆长。

这种回转体的质量均匀分布，故盘状结构能比杆转的更适于较高的转速，常用做曲柄或摆杆。

（3）桁架和箱形梁，当构件较长或受力较大，采用整体式杆件不经济或制造困难是可采用这种结果形式。

（4）曲轴，结构简单，与它主成运动副的构件可做成整体式的，但由于悬臂，强度及杆度较差。

当工作载荷和尺寸较大，或曲柄安置在转动轴的中间部分时，此形式在内燃机、压缩机等机械中经常采用，曲柄在中间轴劲处与连杆相连，连杆必须部分为连杆体和连杆盖，然后用螺栓将其拧紧。

2、运动副的形式（1）回转副，可利用滑动轴承或滚动轴承组成回转副。

滑动轴承的结构简单，但轴承间隙会影响构件的运动性质，当构件和运动副较多时，间隙引起的积累误差必增大。

如采用滚动轴承作回转副，则磨檫损失小，运动副间隙小，启动灵敏，但专配复杂，两构件接头处的颈向尺寸较大，可用滚针轴承解决着一矛盾。

（2）移动副，组成移动副的两构件和各种导路的形式。

带有调整板的T型导路：圆柱形导路：带有侧板棱柱形导路：V型导路：可调整的带有燕尾形的组合导路：滚珠的滚柱导路：带有滚柱的滚柱导路。

二、连杆的结构、材料与主要技术要求连杆是较细长的变截面非圆形杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作承受的急剧变化的动截荷。

中等尺寸或大型连杆是由连杆体和连杆盖两部分组成，连杆体与连杆盖用螺栓和螺母与曲轴主轴劲装置在一起，而尺寸较小的连杆（如摩托车发动机用连杆）多数为整体结构。

图1-1所示为柴油机的连杆零件图。

为了减少磨损和磨损后便于修理，在连杆小头孔中压入青铜衬套，大头孔中装有薄壁巴氏合金轴瓦。

连杆材料一般采用45钢或40Cr、45Mn2等优质钢或合金钢。

如今越来越多采用球墨铸铁，其毛坯用模锻制造。

连杆体和盖可以分开锻造，也可整体锻造，取决于毛坯尺寸及锻造毛坯的设备能力。

菜油机的连杆主要技术条件如表1-1所示图1-1 某些油机的连杆零件图表1-1 连杆零件的主要技术要求技术要求数值目的大、小头孔精度尺寸公差等级IT7~IT6圆度、圆柱度0.004~0.006mm保证与轴瓦的良好配合大、小头孔粗糙度大小孔：0.4~0.8um;结合面:0.8um;大小孔端面:1.6~6.3um保证配合精度、内磨性两孔中心距±0.03~±0.05mm 汽缸的压缩比及动力特性两孔轴线在互相垂直方向的平行度连杆轴线平面内的平行度:0.02~0.04:100垂直连杆轴线平面内的平行度:0.04~0.06:100使汽缸壁磨损均匀与曲轴颈边缘减少磨损大头孔两端面对其轴线的垂直度(0.1:100) 减少曲轴劲边缘的磨损两螺孔(定位孔)的位置精度在两个垂直方向上的平行度为0.02~0.04:100对结合面的垂直度为0.1~0.2:100 保证正常承载能力和大头孔轴曲轴颈的良好配合连杆组内各连杆的质量差±2％减少惯性力,保证运转平稳三、连杆的机械加工工艺过程连杆的尺寸精度、形状精度和位置精度的要求都较高。

总体来讲，连杆是杆状零件，刚度较差，加工中受力易产生变形。

批量生产连杆加工工艺过程如表1-2所示几合件加工工艺过程见表1-3表1-2连杆及连杆盖加工工艺过程连杆体连杆盖序号工序内容定位基准序号工序内容定位基准机床设备1 模锻 1 模锻2 调质 2 调质3 磁性探伤 3 磁性探伤4 粗、精铣两平面大，小头端面 4 粗、精铣两平面端接合面立式三工位双头回转台铣床5 磨两平面端面 5 磨两平面端面平面磨床6 钻、扩、铰小头孔及倒角大、小端面，小头工艺凸台外廓多工位专业机床7 粗、精铣工艺凸台及结合面大头端面，大、小头孔（一面双销）6 粗、精铣结合面端肩胛面双头回转铣床8 连杆体两件粗镗大头孔，倒角大、小头端面，小头孔，工艺凸台7 连杆盖两件粗樘孔，倒角肩胛面螺钉孔外侧多工位专用机床9 磨结合面大、小头端面，小头孔，工艺凸台，8 磨削结合面肩胛面平面磨床10 钻、铰定位孔小头孔及端面工艺凸9 钻、铰定位孔端面，大头孔壁卧式多工位专机11 与连杆盖配钻、攻螺纹定位孔结合面10 配钻、扩沉头孔定位孔结合面12 清洗11 清洗表1-3 连杆合件加工工艺过程序号工作内容定位基准设备1 杆与盖对号，清洗装配定位销2 磨大头孔两端面大、小头端面平面磨床3 半精镗大头孔及孔口倒角大、小头端面，小头孔工艺凸台4 精镗大、小头孔大头端面，小头孔金刚镗床工艺凸台5 钻小油孔及孔外口倒角大、小头端面；大、台式钻床小头孔6 珩磨大头孔自为基准卧式珩磨机7 小头孔内压火塞销衬套大小端面及小头孔油压机（假销定位）8 铣小头两端面小、大头孔端面普通铣床9 精镗小头衬套大、小头孔（假销）金刚镗床10 拆分连杆盖11 铣轴瓦定位槽12 对号，装配13 退磁14 检验连杆的主要加工表面为大、小头孔、两端面、连杆盖与连杆体的结合面和螺栓孔等次要表面为油孔、锁口槽、工艺凸台、称重去重、检验、清洗和和去毛刺等工序。

四、连杆加工工艺过程分析1．工艺过程的安排连杆的加工顺序大致如下：粗铣精磨上下端面——钻、扩、铰小头孔——粗精铣工艺凸台及结合面——两件连杆半圆孔和拼镗大头孔——磨结合面——钻铰定位孔——配钻、攻螺栓孔——合件联结——磨削合件两端面——半精镗大头孔——精镗大、小头孔——钻小油孔、倒角——珩磨大头孔——压装小头孔衬套——铣小头孔端面——精镗小头孔衬套——拆分合件并配对编号——铣轴瓦定位槽——对号装配——退磁、清洗——检验。

连杆小头孔压入衬套后常以金刚镗孔作为最后加工。

大头孔常以珩磨或冷挤压作为底孔的最后加工。

整个过程体现出“先粗后精”、“先面后孔”、“先基准面后其他面”、“先主要面后次要面”的工艺顺序。

2．定位基准的选择连杆加工中可供定位基准面的表面有：大头孔、小头孔、大小头孔两侧面等。

这些表面在加工过程中不断的转换基准，有粗到精逐步形成。

例如表1-2中，工序4粗精洗平面的基准是毛坯底平面，采用固定及活动V形块各一个对小头外廓和大头一侧定位并夹紧；工序4中反转工件粗精铣另一方面已铣削端面为精基准；大头两侧面在大量生产时以两侧自定心定位，中小批生产为简化夹具可取一侧定位；镗大孔时的定位基准为一平面、小头孔和大头孔一侧面；而镗小头孔时可选一平面、大头孔和小头孔外圆等。

表1-3中，小头孔压装衬套和精镗衬套内孔时都采用了假削定位，即以加工孔自身定位——自位基准，保证加工余量均匀，假削定位是指定位销与孔定位并在夹紧工件后拆除定位销，不妨碍加工。

连杆加工粗基准选择，要保证其对称性和孔壁厚均匀。

3．确定合理的夹紧方法连杆相对刚性较差，要十分注意夹紧力的大小、方向及着力点的选择。

4．连杆两端面加工如果毛坯精度高，可以不经粗铣而直接粗磨。

精磨工序应安排在精加工大小头孔之前，以保证孔与端面的相互垂直度要求。

5．连杆大小孔的加工大小头孔加工既要保证孔本身的精度、表面粗糙度要求，还要保证相互位置和孔孔与端面垂直度要求。

小头底孔径由钻孔、扩、铰孔及倒角等工序完成。

青铜衬套，再以衬套内孔定位，在金刚镗床上精镗内孔。

大头孔的半精镗、精镗、珩磨工序都是在合装后进行。

6．连杆的工艺特点(1)连杆体和盖厚度不一样，改善了加工工艺性。

连杆盖厚度为31mm，比连杆杆厚度单边小3.8mm，盖两端面精度产品要求不高，可一次加工而成。

由于加工面小，冷却条件好，使加工振动和磨削烧伤不易产生。

连杆杆和盖装配后不存在端面不一致的问题，故连杆两端面的精磨不需要在装配后进行，可在螺栓孔加工之前。

螺栓孔、轴瓦对端面的位置精度可由加工精度直接保证，而不会受精磨加工精度的影响。

(2)连杆小头两端面由斜面和一段窄平面组成。

这种楔形结构的设计可增大其承压面积，以提高活塞的强度和刚性。

在加工方面，与一般连杆相比，增加了斜面加工和小头孔两斜面上倒角工序；用提高零件定位及压头导向精度来避免衬套压偏现象的发生，但却增加了压衬套工序加工的难度。

(3)带止口斜结合面。

连杆结合面结构种类较多，有平切口和斜切口，还有键槽形、锯齿形和带止口的。

该连杆为带止口斜结合面.精加工基准采用了无间隙定位方法，在产品设计出定位基准面。

在连杆杆和总成的加工中，采用杆端面、小头顶面和侧面、大头侧面的加工定位方式；在螺栓孔至止口斜结合面加工工序的连杆盖加工中，采用了以其端面、螺栓两座面、一螺栓座面的侧面的加工定位方法。

这种重复定位精度高且稳定可靠的定位、夹紧方法，可使零件变形小，操作方便，能通用于从粗加工到精加工中的各道工序。

由于定位基准统一，使各工序中定位点的大小及位置也保持相同。

这些都为稳定工艺、保证加工精度提供了良好的条件。

7、连杆用的材料一般有以下6种,1.中碳钢 2.中碳合金钢 3.铸铁(分可锻铸铁和球墨铸) 4.粉末冶金 5.非调质钢6涨断连杆。

连杆是柴油机的重要部件，不但要有高的抗拉、压强度和高的疲劳强度，而且要有足够的刚性和韧性。

通常连杆是以调质状态在发动机里服役，其寿命首先取决于调质工艺质量，硬度应在HB207～289(因不同柴油机型号而异)；第三，应经磁力探伤确保无裂纹.连杆常用的材料有以下几种，45号钢（中碳钢）、40Cr、42Cr（中碳合金钢）、40CrMo 以及采用可锻铸铁GTS65 和/或球墨铸铁GGG70 （多用于汽油机）等，连杆材料的调质热处理非常重要，其寿命首先取决于调质工艺质量，即它的金相必须是1～4级晶粒度的细的回火索氏体(可有少量托氏体和极少量铁素体)；小型汽油机连杆多采用可锻铁或者球铁，前者硬度应于210--260HBS，抗拉强度不低于619MPa；后者硬度240--280HBS，抗拉强度不低于690MPa。

铸铁材料连杆一般也要经过表面喷丸等技术处理。

冶金粉末锻造工艺在欧美国家30年代就已经应用于实际生产，随之技术的不断改进，冶金粉末零件成为了一种新兴的金属零件成形工艺。