第八章 第三节 连杆加工工艺

第八章典型零件加工工艺CONTENTS目录123【轴类零件加工工艺】【箱体类零件加工工艺】【连杆加工工艺】03【连杆加工工艺】连杆加工工艺一四二三概述连杆加工的几个主要问题连杆加工工艺过程分析连杆的检验

一、概述1.连杆的功用与结构特点连杆是发动机主要零件之一,其作用是将活塞与曲轴连接起来,在发动机处于工作行程时,活塞推动连杆,使曲轴旋转;在吸气压缩与排气行程中,由曲轴带动连杆而推动活塞,从而使活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。由于连杆承受由活塞销传来的周期性变化的压力和活塞以及连杆本身产生的交变惯性力,连杆常常因弯曲变形而引起活塞歪斜,使大小头孔的中心线失去平行,其后果是使活塞、气缸以及轴瓦磨损加剧。此外,当连杆发生变形时,将使连杆螺栓弯曲,甚至造成连杆螺栓断裂,对连杆的要求如下:(1)刚度要足够,以避免连杆产生较大的弯曲变形。(2)要有较大的疲劳强度。(3)为了减少连杆的惯性力,在保证足够的刚度和强度的前提下,尽量减轻自身的质量。连杆加工工艺

一、概述2.连杆的主要技术要求连杆的装配精度和主要技术要求如表所示:连杆加工工艺技术要求项目具体要求或数值满足的主要性能大、小头孔精度尺寸公差等级IT7一IT6圆度、圆柱度0.004~0.006mm保证与轴瓦的良好配合两孔中心距±0.03～±0.05mm气缸的压缩比两孔轴线在两个互相垂直方向上的平行度在连杆轴线平面内的平行度为0.02~0.04:100在垂直连杆轴线平面内的平行度为0.04～0.06:100使气缸壁磨损均匀和曲轴颈边缘减少磨损大头孔两端面对其轴线的垂直度(0.l:100)减少曲轴颈边缘的磨损两螺孔(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.l～0.2:100保证正常承载能力和大头孔轴瓦与曲轴颈的良好配合连杆组内各连杆的质量差±2%保证运转平稳

一、概述3，连杆的材料与毛坯连杆材料一般用45钢或45Mn2钢等,近年来有的机型也采用球墨铸铁制造连杆。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。从锻造后材料的组织来看,分开锻造的连杆盖金属纤维连续(如图a所示),具有较高的强度;整体锻造的连杆,经切开后,连杆盖的金属纤维是断裂的(如图b所示),削弱了强度,且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,只需要一套锻模，一次便可锻成,减少结合面的加工余量。机械加工的装夹比较方便,便于组织和管理生产。所以,若不受连杆盖形状和锻造设备的限制,尽可能采用整体锻造工艺。连杆加工工艺

二、连杆加工工艺过程分析连杆的生产属于一般大批量生产,采用流水线加工,机床按连杆的机械加工工艺过程连续排列,设备多为专用机床。1.定位基准的选择连杆加工工艺过程的大部分工序都采用统一的定位精基准:一个端面、小头孔及工艺凸台。这样有利于保证连杆的加工精度,而且端面的面积大,定位也较稳定。其中,端面、小头孔作为定位基准,也符合基准重合原则。由于连杆的外形不规则,为了定位需要,在连杆体大头处作出工艺凸台作为辅助基准面。连杆大.小头端面对称分布在杆身的两侧,有时大、小头端面厚度不等,所以大头端面与同侧小头端面不在一个平面上。用这样的不等高面作定位基准,必然会产生定位误差。制订工艺时,可先把大、小头加工成一样的厚度,这样不但避免了上述缺点,而且由于定位面积加大,使得定位更加可靠,直到加工的最后阶段才铣出这个阶梯面。有时,大、小端面厚度一样,在最后精镗大、小头孔时,只用大头端面作基准而不用小头端面。原因是定位面大,虽然定位可靠,但如定位面没做准也会增加误差。端面方向的粗基准选择有两种方案:一是选中间不加工的毛面,可保证对称,有利于夹紧;二是选要加工的端面,可保证余量均匀。连杆加工工艺

二、连杆加工工艺过程分析2.加工阶段的划分和加工顺序的安排由于连杆本身的刚度差,切削加工时产生的残余应力易引起变形。因此,在安排工艺过程时,应把各主要表面的粗、精加工工序分开。这样,粗加工产生的变形就可以在半精加工中得到修正;半精加工中产生的变形可以在精加工中得到修正,最后达到零件的技术要求。在工序安排上先加工定位基准,如端面加工的铣磨工序放在加工过程的前面,然后再加工孔,符合先面后孔的工序安装原则。连杆工艺过程可分为以下三个阶段:(1)粗加工阶段粗加工阶段也是连杆体和连杆盖合并前的加工阶段:基准面的加工,包括辅助基准面加工;准备连杆体及盖合并所进行的加工,如两者对口面的铣、磨等。(2)半精加工阶段半精加工阶段也是连杆体和连杆盖合并后的加工,如精磨两平面，半精镗大头孔及孔口倒角等。总之,是为精加工大、小头孔作准备的阶段。(3)精加工阶段精加工阶段主要是最终保证连杆主要表面——大、小头孔全部达到图样要求的阶段,如珩磨大头孔,精镗小头活塞销轴承孔等。连杆加工工艺

二、连杆加工工艺过程分析3．确定合理的夹紧方法连杆是一个刚性较差的工件,应十分注意夹紧力的大小、方向及着力点的位置的选择，以免因受夹紧力的作用而产生变形,降低加工精度。实际生产中,设计粗铣两端面的夹具时,应使夹紧力主方向与端面平行。在夹紧力作用的方向上,大头端部与小头端部的刚性大,即使有一点变形,也产生在平行于端面的方向上,对端面平行度影响较小。夹紧力通过工件直接作用在定位元件上,可避免工件产生弯曲或扭转变形。从前述粗基准选择中可知,这样还有利于对称。连杆加工工艺

二、连杆加工工艺过程分析4.主要表面的加工方法(1)两端面的加工连杆的两端面是连杆加工过程中主要的定位基准面,而且在许多工序中使用,所以应先加工它,且随着工艺过程的进行要逐渐精化,以提高其定位精度。大批大量生产中,连杆两端面多采用磨削和拉削加工,成批生产多采用铣削加工。(2)大、小头孔的加工连杆大、小头孔的加工是连杆加工中的关键工序,尤其大头孔的加工是连杆各部位加工中要求最高的部位,直接影响连杆成品的质量。一般先加工小头孔,后加工大头孔,合装后再同时精加工大、小头孔,最后光整加工大、小头孔。小头孔直径小,锻坯上不锻出预孔,所以小头孔首道工序为钻削加工。加工方案多为钻-扩-镗。无论采用整体锻造还是分开锻造,大头孔都会锻出预孔,所以大头孔首道工序都是粗镗(或扩)。大头孔的加工方案多为(扩)粗镗-半精镗-精镗。(3）工艺路线多为工序分散连杆加工多属大批量生产。连杆刚性差,因此工艺路线多为工序分散,大部分工序用高生产率的组合机床和专用机床,并且广泛使用气动,液动夹具,以提高生产率,满足大批量生产的需要。连杆加工工艺

三、连杆加工的几个主要问题连杆是内燃机的重要零件之一,其形状复杂,不易定位和夹紧;刚度差,容易变形,加工精度不易保证。因此在工艺过程中,必须注意以下问题:(1)由于采用组机加工,尽量控制毛坯的加工余量,降低切削力对工件的变形影响。(2)与缸体,曲轴等零件相比,每台发动机连杆数量较多,其生产节拍短,应考虑采用高生产率的机床。(3)由于连杆零件本身刚性较差,所以在定位与夹紧点选择时需要特别注意,以避免在定位时产生较大误差或不稳定,在夹紧时产生变形而影响加工精度。(4)由于连杆主要加工面的尺寸精度、形状精度、位置精度及表面粗糙度要求都很高，因此需要采用高精度的机床及工装。(5)连杆重量在装配时有特殊的要求,所以需配置称重、去重和分组打印的设备。(6）探伤和去毛刺技术必须妥善解决。探伤应贯穿于整个加工过程的始末,去毛刺是为了便于装配和保证必要的配合精度。(7)大、小头孔的加工,采用工序分散或工序集中,必须周密考虑,它将影响整个工艺过程和设备及工装的选择。连杆加工工艺

四、连杆的检验连杆加工工序长,中间又插入热处理工序,因而需经过多次中间检验,最终检查项目和其他零件一样,包括尺寸精度、形状精度和位置精度以及表面粗糙度检验,只不过连杆某些要求较高而已。由于装配的要求,大小头孔要按尺寸分组,连杆的位