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学籍管理类14专科毕业论文专 业 培养层次 函授站点 姓 名 学 号 指导教师 国内连杆模锻加工技术的现状及发展连杆是在车辆上应用十分广泛的传力零件,其传力效果和质量、寿命等直接影响到动力机车的性能和质量,因此,对其强度、韧性、疲劳强度和重量有很高的要求。为了适应连杆的要求,出现了如模铸工艺、模锻工艺、粉末冶金等不同的加工工艺。由于模锻加工技术具有其他工艺无法比拟的优越性,在目前连杆生产中,占据主导的地位。本文从基础研究、精锻技术、数值模拟和裂解加工等方面对连杆模锻加工技术的国内研究进展进行了回顾和总结,并给出了今后的发展趋势。关键词：机械制造 模锻 连杆 现状 发展 综述 1.机械制造 机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。1 先进制造技术的特点1.1 是面向21世纪的技术 先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是由传统的制造技术发展起来的，既保持了过去制造技术中的有效要素，又要不断吸收各种高新技术成果，并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。先进制造技术与现代高新技术相结合而产生了一个完整的技术群，它是具有明确范畴的新的技术领域，是面向21世纪的技术。1.2 是面向工业应用的技术 先进制造技术并不限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果，其目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。1.3 是驾驭生产过程的系统工程 先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。1.4 是面向全球竞争的技术 20世纪 80年代以来，市场的全球化有了进一步的发展， 发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场，倾销产品，输出资本。随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越激烈，先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此，一个国家的先进制造技术，它的主体应该具有世界先进水平，应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。1.5 是市场竞争三要素的统一 在20世纪 70年代以前，产品的技术相对比较简单，一个新产品上市，很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此，市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以后，制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来，使三者达到了统一。2 先进机械制造技术的发展现状 近年来，我国的制造业不断采用先进制造技术，但与工业发达国家相比，仍然存在一个阶段性的整体上的差距。 （1）管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理，重视组织和管理体制、生产模式的更新发展，推出了准时生产（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生产（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理，多数小型企业仍处于经验管理阶段。 （2）设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则，采用新的设计方法，广泛采用计算机辅助设计技术（CAD/CAM），大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD/CAM技术的比例较低。（3）制造工艺方面。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高，尚在开发、掌握之中。 （4）自动化技术方面。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS），实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段，柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。3 我国先进机械制造技术的发展趋势 （1）全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈，例如在机械制造业中，国内外已有不少企业，甚至是知名度很高的企业，在这种无情的竞争中纷纷落败，有的倒闭，有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业，不得不扩展新的市场；另一方面，网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展，这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用，已成为全球化制造业发展的动力，全球化制造的第一个技术基础是网络化，网络通讯技术使制造的全球化得以实现。2:模锻据悉，钢材是工业的基础架，工程机械 行业、五金家电 、汽车 等行业多少都需要钢材的配合。大型模锻压机主要用于铝合金、钛合金、高温合金、粉末合金等难变形材料进行热模锻和等温超塑性成形。其锻造特点是可通过大的压力、长的保压时间、慢的变形速度来改善变形材料的致密度，用细化材料晶粒来提高锻件的综合性能，提高整个锻件的变形均匀性，使难变形材料和复杂结构锻件通过等温锻造和超塑性变形来满足设计要求，可节约材料40%，达到机加工量少或近净型目标。等温模锻液压机是航空、航天、宇航及其他重要机械生产重要锻件的关键设备。 为提高航空产品的整体性能，大型模锻件在航空锻件中所占比例及单件尺寸越来越大。对于飞机主承力框、梁等整体构件，美国、俄罗斯、法国等主要航空大国都采用4.57.5万吨大型模锻压机进行加工。而我国现有的模锻压机吨位较小，工艺比较落后，框梁等航空模锻件 大多采用焊接结构，无法实现整体化，不能完全满足大型飞机对综合性能、可靠性和寿命的要求。 二重是我国大型航空模锻件的重要生产基地之一，有30多年的材料研究和生产经验，先后为我国航空工业提供了40余万件航空模锻件，产品覆盖了所有国产机型。此次投资建设的大型模锻压机建设项目，可解决航空等工业大型整体结构件毛坯制造的瓶颈，促进大型模锻件制造技术的消化、吸收和创新，为我国大型飞机的研制创造条件，同时满足机械制造、石油、化工、动力等民用行业对大型模锻件产品的需求。项目的实施，对改变我国大型模锻件依赖进口、受制于人的被动局面，实现大型模锻产品的自主制造，具有重要的战略意义。 经济建设和国防建设需要大型模锻压机:由于高温合金、高强度合金钢以及钛合金的飞速发展与应用，以及航空、航天、核能工业中所需要的主要构件向大型整体模锻和精密模锻的方向发展，我国目前有许多本来需要多向模锻的产品，由于没有手段只能改为铸造或自由锻，或者进口。我国迫切需要工作压力在58万吨范围的大型模锻压机来加工这类材质的锻件。 据调查结果表明，黑色模锻件的产量只能满足全国需要量的60%左右。这个数据仅统计了航空和其它国防工业部门的需用量。若把我国民用工业所需的数量考虑进去的话，其比例数据更小，所反映的供需矛盾更为突出。 由于装备能力不足，导致模锻件尺寸超差，零件的机械加工量大，材料利用率低，成本上升。如我国的1MJ对击锤当量等级仅相当于4万吨模锻压机，是我国目前最大级别模锻设备。其最大的缺点是精度差、模具寿命低；由于我国大型压机缺乏，在设备使用上往往是以小代大，既不安全，又造成工艺火次增多，致使材料烧损严重，锻件内部质量下降。如西南铝的3万吨模锻压机工作台面大，不适于集中载荷锻件。不得已有时也生产集中载荷锻件，但对设备而言十分危险，对质量而言也难以保证，于是有许多航空锻件不得不依靠国外进口。 美国波音747787、A320380的钛合金起落架，F-16飞机钛合金机身隔框，D-10飞机的后支承环，915发动机机座，苏2733飞机钛合金大型结构件，GT25000舰用燃气轮机直径1.2米涡轮盘等都是在上述大型模锻水压机上模锻成形的。 当前正在进行的11#工程（歼11）国产化建设项目，自行研制的10#工程（歼10），FWS-10发动机，GT25000型舰艇用燃气轮机以及正在研制的四代机等关系到国防实力的项目，其配套模锻件，都需要在7万吨以上水压机上模锻成形。从国外购进，不但价格昂贵，而且存在隐患，一旦国际形势变化，就很难保障供应，绝非长远之计。最近在美国的高压之下，乌克兰、以色列等国取消了对我国的军工合同就是最好的例证。中国、俄罗斯、美国分属三个不同的政治、军事阵营，各自都应有独立的军事装备工业体系，否则会因对装备的依赖而失去军事、政治上的坚定性和独立性。历史和现实深刻地教育了我们：我国国防安全必须建立在自力更生原则的基础之上，航空事业的发展必须前瞻性地优先发展大型模锻压机。大型模锻机是生产航空大型模锻件、发展大型军事装备和其他大型民用装备必须的基础设备。3:连杆连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。例如在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。连杆多为钢件，其主体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔内装有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。 连杆是汽车与船舶等发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。传统连杆加工工艺中其材料一般采用45钢、40Cr或40MnB等调质钢，但现在国外所广泛采用的先进连杆裂解（conrod fracture splitting）的加工技术要求其脆性较大，硬度更高，因此，以德国汽车企业生产的新型连杆材料如C70S6高碳微合金非调质钢、SPLITASCO系列锻钢、FRACTIM锻钢和S53CV-FS锻钢等(以上均为德国din标准)。合金钢虽具有很高强度，但对应力集中很敏感。所以，在连杆外形、过度圆角等方面需严格要求，还应注意表面加工质量以提高疲劳强度，否则高强度合金钢的应用并不能达到预期果。连杆的作用是将活塞承受的力传给曲轴，并使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。 连杆连杆由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等零件组成，连杆体与连杆盖分为连杆小头、杆身和连杆大头。 连杆小头用来安装活塞销，以连接活塞。杆身通常做成“工”或“H”形断面，以求在满足强度和刚度要求的前提下减少质量。 连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连。一般做成分开式，与杆身切开的一半称为连杆盖，二者靠连杆螺栓连接为一体。 连杆轴瓦 安装在连杆大头孔座中，与曲轴上的连杆轴颈装和在一起，是发动机中最重要的配合副之一。常用的减磨合金主要有白合金、铜铅合金和铝基合金。连杆瓦，是汽车发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。 连杆瓦在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。 连杆瓦的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。连杆/连杆瓦多为钢件，其主体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔内装有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。连杆检修： 1、连杆外观的检验 连杆体、轴承盖等不得有裂纹和损伤。 轴承盖与轴承座应密合，结合面无损伤，定位槽完整无损： 用塞尺检查连杆大头两端面与曲柄臂间隙，其大小应符合规定，否则应更换。 检查连杆螺栓及螺母。如螺纹有两牙以上损伤，螺栓有裂痕或有明显的缺陷、螺栓拉长变形；或螺栓、螺母相互配合间隙过大、有明显松旷，应更换。 2、连杆变形的检验 将连杆盖装在连杆上(不带轴承)，并按规定力矩拧紧，同时装上修配好的活塞销。 将连杆轴承孔套装在检验仪的棱形支承座上，调整轴端调整螺钉，使棱形支承座上的定心块外张，将连杆固定在检验仪上 将检验仪的三点规的V形面靠合在活塞销顶面上，观察三点规的三个测点与检验平板的接触情况。 如果三点规的三个测点都与检验平板接触，则连杆既无弯曲也无扭曲。 如果上测点与平板接触，下面两测点与平板不接触，且与平板间隙相等，或下面两测点与平板接触，而上测点与平板不接触，则表明连杆发生了弯曲，此时用塞尺测得测点与平板的间隙值，即为连杆在100mm长度上的弯曲度值。 如果只有一个下测点与平板接触，且上测点与平板的间隙等于另一个下测点与平板间隙的1/2，此