摘 要
连杆是发动机运动的主要关键件之一，它工作的稳定性、可靠性对发动机的整机质量至关重要，质量轻、精度高的连杆，有助于降低发动机的能耗和噪声。本文在研究了国外内燃机连杆的基础上，根据我国发动机连杆加工的现状，以及连杆结构的特点和精度要求，分析了如何对连杆加工基准进行合理选择；如何确定夹紧力的方向和着力点；如何合理选择各部位加工方式及工艺流程；给出了各工序加工余量的确定方法；并重点分析了影响连杆加工精度的主要原因。从对发动机连杆机械加工工艺过程、加工余量和工序尺寸的计算、发动机连杆的镗孔质量和发动机连杆胀断工艺等方面进行了深入的分析和研究，为连杆的生产提供了理论依据。
关键词: 变形；镗孔夹具设计；连杆；加工工艺；
ABSTRACT
Diesel engine connecting rod is the key piece of sports, it works the stability, reliability is critical to the quality of the diesel engine machine, light weight, high precision, connecting rod, help reduce energy consumption and engine noise. Based on the study abroad on the basis of engine connecting rods, connecting rod according to the status of China diesel engine, and link structure, characteristics and accuracy analysis of how the baseline of the connecting rod reasonable choice; how to determine the direction of clamping force and focus; how to choose the parts of processing methods and process; shows the method for determining the allowance of the procedure; and analyzed the accuracy of the main connecting rod. From the diesel engine connecting rod machining process, the calculation of allowances and the process dimension, the connecting rod bore diesel engine connecting rod expansion of quality and technology and other aspects of off-depth analysis and research, provided for the connecting rod production theoretical basis.
Keyword: Connecting rod；Deformination；Processing technology；Design of clamping device boring
目 录
1序 言 1
2夹具加工工艺 1
2.1结构特点 1
2.2主要技术要求 2
2.2.1大、小头孔的尺寸精度、形状精度 2
2.2.2连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度…………………………………...2
2.2.3大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度 2
2.2.4大、小头孔两端面的技术要求 2
2.2.5大、小头孔中心距 2
2.3机械加工工艺过程 3
2.4材料和毛坯 3
3 夹具设计 4
3.1注意事项 5
3.2夹具设计 5
3.2.1定位基准的选择 5
3.2.2夹紧方案 5
3.2.3大、小孔夹具体设计 5
3.2.4年生产纲领 5
3.2.5工时定额的计算 6
3.2.6切削力及夹紧力的计算 6
3.2.7气缸的选择和设计 8
4 结 论 9
参考文献 10
致 谢 11
1序 言
我们学完了大学的基础课、加工，设计环节的技术基础课、各项专业课之后进行的。这是在进行毕业设计之前所必须学习的必修课程。并对所学课程又进行了一次深入的综合性的总复习，它在我们四年大学生活中占有非常重要的地位，本次课程设计意图在与培养学生设计机械加工工艺规程的工程实践能力，通过这次我将使我们获得综合运用所学全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力。并综合当今社会情况，做出自己对机械设计的理解和设计方向。
在设计的过程中，遇到非常多的问题，并一一在同学，老师，网络上寻求答案，最终能完成设计，是得到各位帮助的肯定。
这次理论与实际的结合，大大的提高了我对机械设计的理解，并对机械设计有了一次全新的认识。经验上的欠缺，导致设计方面能力的限制，水平难以达到标准化，其中的许多不足，恳请各位老师给予指正。
2夹具加工工艺
2.1结构特点
连杆是汽车发动机主要的传动机构之一，它将活塞与曲轴连接起来，把作用于活塞顶部的膨胀气体压力传给曲轴，使活塞的往复直线运动可逆的转化为曲轴的回转运动，以输出功率。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轴瓦金属。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。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。为了保证发动机运转均衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大，因此，在连杆部件的大、小头两端设置了去不平衡质量的凸块，以便在称量后切除不平衡质量。连杆大、小头两端对称分布在连杆中截面的两侧。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(或油槽)，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摆动运动副。
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发动机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。如图：
2.2主要技术要求
该零件为发动机上的重要组成部分之一，其大头孔和轴连接，小头孔通过活塞销和活塞连接，将作用于活塞的力传给曲轴，又受曲轴驱动面带动活塞。因此该连杆器将受到压缩压力，纵向弯曲应力和拉应力，故要求此连杆有较轻的重量、较高的强度，同时大小头孔还有较高的耐磨性和互换性。
2.2.1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）
2.2.2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。
2.2.3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
2.2.4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：210±0.03 mm。
2.2.5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。
2.3机械加工工艺过程
综上所述，对于连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，但是连杆的刚性比较差，容易产生变形，这就给连杆的机械加工带来了很多困难，必须充分的重视。在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度：
连杆本身的刚度比较低，在外力（切削力、夹紧力）的作用下容易变形；还有就是连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削时将产生较大的残余内应力，并引起内应力重新分布。
因此，在安排工艺进程时，就要把各主要表面的粗、精加工工序分开，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中间，精加工安排在后面。这是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夹紧力必然大，加工后容易产生变形。粗、精加工分开后，粗加工产生的变形可以在半精加工中修正；半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。这样逐步减少加工余量，切削力及内应力的作用，逐步修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术条件。各主要表面的工序安排如下：
第一步，粗铣、精铣、粗磨、精磨两端面；第二步，钻孔、扩孔、铰孔、精镗（小头）、压入衬套后再精镗；最后，扩孔、粗镗、半精镗、精镗、金刚镗、珩磨（大头孔）。一些次要表面的加工，则视需要和可能安排在工艺过程的中间或后面。
连杆的主要加工表面为大、小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及连杆螺栓孔定位面，次要加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧面及体和盖上的螺栓座面等。
2.4材料和毛坯
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。近年来也有采用球墨铸铁的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料损耗少，成本低。随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用，使粉末冶金件的密度和强度大为提高。因此，采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造方法。
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。
连杆的锻造工艺过程，是将棒料在炉中加热至1140～1200C0，先在辊锻机上通过四个型槽进行辊锻制坯，然后在锻压机上进行预锻和终锻，再在压床上冲连杆大头孔并切除飞边。锻好后的连杆毛坯需经调质处理，使之得到细致均匀的回火索氏体组织，以改善性能，减少毛坯内应力。为了提高毛坯精度，连杆的毛坯尚需进行热校正。
连杆必须经过外观缺陷、内部探伤、毛坯尺寸及质量等的全面检查，方能进入机械加工生产线。
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