工程機柴油機連桿工藝及其夾具畢業(yè)設(shè)計論文

1、工程機柴油機連桿工藝及其夾具設(shè)計摘要：連桿是柴油機的主要傳動構(gòu)件之一，其作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復直線運動變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運動，以輸出動力。因此，連桿工作的穩(wěn)定性、可靠性對柴油機的整機質(zhì)量至關(guān)重要，質(zhì)量輕、精度高的連桿，有助于降低柴油機的能耗和噪聲。柴油機連桿的加工工藝是影響柴油機連桿機械性能的重要因素，本文重要對柴油機連桿的加工工藝和夾具進行設(shè)計。關(guān)鍵詞：連桿； 加工工藝； 定位基準； 夾具設(shè)計Engineering Machine Diesel Engine connecting rod and fixture design processAbstract: The diese

2、l engine connecting rod is one of the main drive components, its role is to link up the piston and the crankshaft, the piston of the reciprocating linear motion into rotary crankshaft motion, to output power. Therefore, the linkage of work stability, reliability is critical to the quality of the die

3、sel engine machine, light weight, high precision, connecting rod, help reduce energy consumption and engine noise. Diesel engine connecting rod of diesel processing technology is an important factor in the mechanical properties of connecting rod, this important process of diesel engine connecting ro

4、d and fixture design.Key words: rod; processing technology; positioning reference; fixture design.目 錄第一章 緒 論11.1概述11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11.3國內(nèi)柴油機連桿市場狀況21.4連桿的結(jié)構(gòu)特點2第二章 連桿的主要技術(shù)要求42.1 材料選擇42.2 表面質(zhì)量42.3熱處理52.4 加工精度62.5 重量6第三章 連桿毛坯的選擇7第四章 連桿加工工藝過程94.1柴油機連桿加工工藝過程94.2柴油機連桿主要表面技術(shù)要求14第五章 連桿機械加工工藝過程分析155.1 工藝過程安排15

5、5.2定位基準的選擇155.2.1定位基準選擇得原則155.2.2粗基準的選擇165.2.3精基準的選擇175.3加緊力的方向和位置195.3.1夾緊力的方向205.3.2夾緊力位置205.4各主要表面的加工方法及工藝215.4.1 主要表面的加工方法215.4.2 工藝過程225.5加工工序235.6其他輔助工序255.6.1熱處理工序255.6.2檢查工序265.6.3清洗工序275.6.4去毛刺工序27第六章 連桿加工中工序余量和尺寸分析286.1 加工余量的確定286.2連桿加工余量計算306.2.1連桿大下頭孔兩平面加工余量306.3連桿工時定額計算306.3.1粗銑連桿大小頭平面3

6、06.3.2精銑連桿大小頭面306.3.3粗磨連桿大小頭平面306.3.4精磨連桿大小頭平面316.3.5粗銑連桿兩側(cè)面316.3.6精銑連桿大頭孔兩側(cè)面316.3.7鉆小頭孔316.3.8擴小頭孔316.3.9半精鏜小頭孔326.3.10精鏜小頭孔326.4連桿加工尺寸鏈的計算326.4.1連桿大頭孔的工序尺寸326.4.2連桿小頭加工工序尺寸33第七章 連桿夾具設(shè)計347.1連桿夾具設(shè)計目的347.2 夾具的組成347.2.1定位元件347.2.2夾緊裝置347.2.3對刀元件347.2.4夾具體347.3夾具設(shè)計347.3.1定位基準的選擇347.3.2定位元件的選擇357.4夾緊力裝置

7、的設(shè)計367.4.1確定夾緊力的作用點和作用方向36結(jié) 論37致 謝38參考文獻39第一章 緒 論1.1概述連桿是柴油機的主要傳動構(gòu)件之一，其作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復直線運動變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運動，以輸出動力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。連桿工作的穩(wěn)定性、可靠性對柴油機的整機質(zhì)量至關(guān)重要，質(zhì)量輕、精度高的連桿，有助于降低柴油機的能耗和噪聲。連桿在工作過程中承受著很高的周期性沖擊力、慣性力和彎曲力。連桿的制造質(zhì)量接影響到發(fā)動機的性能和可靠性，這就要求連桿應具有高的強度、韌性和耐疲勞性能，以及很高的重量精度。隨著制造技術(shù)的發(fā)展，發(fā)

8、動機趨于輕量化、結(jié)構(gòu)簡單化，連桿制造技術(shù)和下藝也隨之發(fā)生了很大的變化。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢目前，連桿生產(chǎn)中有模鑄工藝、模鍛工藝、粉末鍛造工藝、常規(guī)粉末冶金工藝、粉末熱擠壓一鍛造工藝、碳纖維強化工藝等。由于模鍛成形具有接近最終產(chǎn)品的幾何形狀和尺寸精度，并同時改善其組織，能獲得更高的力學性能；模鍛鋼連桿的疲勞強度和可靠性高，適用于負荷大、轉(zhuǎn)速高的汽油和柴油發(fā)動機，因此，在連桿制造中占據(jù)主導地位。近年來汽車零部件設(shè)計與生產(chǎn)過程的高質(zhì)量、高效率、低成本、低能耗已成為提高產(chǎn)品競爭力的唯一途徑，拘泥于傳統(tǒng)、落后加工技術(shù)的生產(chǎn)模式已難以適應市場的變化, 加工技術(shù)的變革成為必然的發(fā)展趨勢。許多新工藝

9、打破常規(guī)，以構(gòu)思新穎、操作經(jīng)濟、效益顯著為特點應運而生，滿足了現(xiàn)代企業(yè)的要求。連桿裂解工藝是國際上九十年代初研究發(fā)展起來的一種連桿加工最新技術(shù)， 是對連桿傳統(tǒng)機械加工技術(shù)的重大變革目前，模鍛和模鑄連桿的主、重要地位，正面臨著粉末鍛造鋼連桿和粉末一次燒結(jié)鋼連桿成形工藝的挑戰(zhàn)。就國內(nèi)現(xiàn)狀而言，粉末冶金鍛造工業(yè)雖然有了一定的發(fā)展，但要提供大批量和高質(zhì)量的粉末冶金鍛件還不成熟。而且涉及設(shè)備更新、技術(shù)改進等方面費用問題，在今后一個，長的時期內(nèi)，國產(chǎn)連桿生產(chǎn)還將以模鍛工藝為主。1.3國內(nèi)柴油機連桿市場狀況目前，各國內(nèi)燃機制造業(yè)對連桿的加工都非常重視，我國除各大汽車廠及內(nèi)燃機制造廠外，經(jīng)“八五”技術(shù)改造，已

10、形成幾家批量較大的連桿專業(yè)生產(chǎn)廠，但仍無法滿足日益發(fā)展的汽車及內(nèi)燃機制造業(yè)對連桿的批量及精度要求。為緩解這種矛盾，應瞄準世界先進水平制定我國大批量連桿生產(chǎn)工藝，方能使我國的連桿工藝水平迎頭趕上先進的工業(yè)國家。中國的汽車年產(chǎn)量已達八百多萬輛，連桿需求量在七千萬件以上。1.4連桿的結(jié)構(gòu)特點發(fā)動機是一種將自然界某種能量直接轉(zhuǎn)換為機械能，并帶動某些機械進行工作的機器。內(nèi)燃機的特點是將其他能量轉(zhuǎn)換為機械能；發(fā)動機是將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。其中的熱能是由燃料燃燒所產(chǎn)生，柴油機是發(fā)動機的一種，其特點是將柴油和空氣混合后直接輸入機器內(nèi)部，燃燒產(chǎn)生熱能，通過膨脹是熱能轉(zhuǎn)化為機械能。連桿的作用是把柴油機內(nèi)燃燒所

11、產(chǎn)生的熱能作用的活塞頂上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，就是將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的機構(gòu)，以便向機械輸出機械能。因此連桿實在高壓下做變速運動，它在工作中承受力的情況是相當復雜的：有氣體的作用力，欲動質(zhì)量的慣性力，摩擦力，擠壓力，外界阻力，曲軸與活塞的壓力。氣體作用力：發(fā)動機的循環(huán)工作運動分為4個行程，在每個工作循環(huán)的四個行程中，氣體的壓力是始終存在的，但是在個行程中，進氣行程和排氣行程氣體的壓力是比較小的，對連桿的性能影響不是很大，但是壓縮行程和做功行程則是對連桿的受力的急劇變換，所以連桿在運動中承受交變力的變換，對連桿的疲勞強度和剛度就有了較高的要求。往復性慣性力和離心力：對于往復運動的物體，當運動的方向

12、和速度發(fā)生變化是，就要產(chǎn)生往復運動慣性力；而物體圍繞某一中心運動是就要產(chǎn)生離心力，這兩種是連桿在運動中會產(chǎn)生的，連桿隨著活塞做四行程運動，其受力必然受到活塞的影響。由于是連接活塞和曲軸，也會同時受到曲軸慣性力的影響。由于連桿是連接曲軸和活塞的重要部件，在運動承急劇變化的交變載荷，為了方便連桿的拆卸，將連桿分為兩個部分，連桿蓋和連桿桿身，兩部分有螺栓連接。連桿是連接曲軸和活塞，所以連桿大小頭孔的精度將直接影響連桿柴油機運動的效率，所以連桿的大小頭孔具有很高的精度要求。由于連桿是高速急劇運轉(zhuǎn)的，其磨損較高，為了減少磨損和便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有村套。軸瓦有鋼質(zhì)的底，底的內(nèi)表面澆有一層耐磨巴氏合

13、金軸瓦金屬。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，可以用來補償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內(nèi)襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時便于在磨損后進行修理和更換。在發(fā)動機工作過程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，連桿除應具有足夠的強度和剛度外，還應盡量減小連桿自身的質(zhì)量，以減小慣性力的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。為了保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動機中各連桿的質(zhì)量不能相差太大，因此，在連桿部件的大、小頭兩端設(shè)置了去不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱量后切除不平衡質(zhì)量。連桿大、小頭兩端對稱分布在連桿中截面的兩側(cè)?？紤]到裝夾、安放、搬運等要求，連桿大

14、、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔(或油槽)，發(fā)動機工作時，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動，把氣缸體下部的潤滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動運動副。連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復直線運動變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運動，以輸出動力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。反映連桿精度的參數(shù)主要有5個：（1）連桿大端中心面和小端中心面相對連桿桿身中心面的對稱度；（2）連桿大、小頭孔中心距尺寸精度；（3）連桿大、小頭孔平行度；（4）連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度；（5）連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。第二章

15、 連桿的主要技術(shù)要求2.1 材料選擇表2-1 連桿材料選用表材料名稱材料牌號標準號碳鋼20、35、45GB/T 699-1999合金鋼40Gr、35GrMo、42GrMo、18Gr2Ni4WAGB/T 3077-1999 (1) 允許采用性能不低于表 1 規(guī)定且已經(jīng)證明同樣適用的其他材料。 (2) 用于柴油機轉(zhuǎn)速不大于 300 r/min 的連桿宜采用自由鍛形式形成毛坯件， 其總鍛造比應不小于 3；柴油機轉(zhuǎn)速大于 300 r/min 的連桿宜采用模鍛形式形成毛坯件，其總鍛造比一般應不小于6。 (3) 材料內(nèi)部不應有裂紋、折疊、夾雜、氣孔等缺陷。連桿鍛件的纖維組織應沿連桿長度方向伸展，不允許有嚴

16、重扭曲和折斷。2.2 表面質(zhì)量(1) 連桿表面不應有毛刺、碰傷等缺陷。 (2) 模鍛連桿不加工表面不應有裂紋、折痕、結(jié)疤、氧化皮及因金屬未充滿鍛模而產(chǎn)生的缺陷。連桿桿身部位不應有切邊拉傷，分模面飛邊高度應不大于 0.8mm，不應有總數(shù)多于兩個、深度大于截面基本尺寸 3的凹坑，且同一橫截面上不應存在兩個凹坑，凹坑應與桿身表面圓滑過渡。 (3) 用于柴油機轉(zhuǎn)速不大于 300 r/min 的連桿，其表面可在公差范圍內(nèi)采取修補工藝進行修補，但不允許采用焊補，經(jīng)修補的部位應圓滑過渡。用于柴油機轉(zhuǎn)速大于 300 r/min 的連桿，其表面不允許修復。 (4) 連桿表面不應存在橫向磁痕，大、小端孔內(nèi)表面離邊

17、緣 10mm 范圍內(nèi)不應有長度大于1mm 的磁痕。 (5) 連桿主要部分的表面粗糙度應不低于表2的規(guī)定。表2-2 連桿主要部分表面粗糙度值 單位為微米序號名稱柴油機轉(zhuǎn)速 r/min< 300>3001000>10001連桿大端孔Ra1.61.60.82連桿小端孔Ra(未加襯套)3連桿大端孔兩端面Ra端面定位：1.6 端面不定位：3.24連桿大端孔分開面Ra1.61.65連桿螺栓孔支撐面Ra (6) 柴油機轉(zhuǎn)速大于1000r/min的連桿表面應進行強化處理。2.3熱處理(1) 連桿熱處理方法見表3。回火溫度應不低于580。表2-3 不同材料的連桿應進行的熱處理方法材料名稱熱處理

18、方式碳鋼正火、或正火+回火、或淬火+回火合金鋼淬火+會回 (2) 連桿最終熱處理后的機械性能宜不低于表 4的規(guī)定。同一連桿的硬度差應不大于30HBS。表2-4 熱處理后連桿機械性能要求材料名稱拉抗強度N/mm屈服強度N/mm伸長率 %端面收縮率%沖擊功 J硬度正火或正火+回火HBS淬火+回火HBS碳鋼4402202450301251604802402245135175520260212515018556028020401602006003001818175215合金鋼6003605040175215700420164532205245800480144023527590063013272603

19、201000700123525290365 注：硬度值僅供參考2.4 加工精度 (1) 連桿大、小端孔孔徑的尺寸精度應不低于 IT 6。 (2) 柴油機轉(zhuǎn)速不大于 300 r/min 的連桿大、小端孔的中心距偏差應不大于±0.5 mm；柴油機轉(zhuǎn)速大于 300r/min 的連桿大、小端孔的中心距偏差應不大于±0.1mm。 (3)連桿各主要部分的形位公差應不大于表2-5的規(guī)定值。表2-5 連桿各主要部分的形狀和位置精度 單位為毫米序號名稱柴油機轉(zhuǎn)速 r/min< 300>3001000>10001連桿大小孔端得圓度和圓柱度GB/T 1184-1996圓度和圓柱

20、度公差等級7級2連桿大小軸端的平行度0.020.020.023連桿及連桿蓋上螺栓孔支撐面對螺栓孔中心面得垂直度0.20.050.034端面（有定位要求的）垂直度2.5 重量 安裝在同一臺柴油機上的連桿總成的重量偏差應不超過 1。第三章 連桿毛坯的選擇連桿的整體為模鍛成形，在加工中先將連桿切開，再重新組裝，鏜削大小頭孔，其外形不在加工，連桿的大頭孔是模鍛確定的孔，所以加工時不需要在對大頭孔進行鉆削工序，可以減少后續(xù)工序。只需要鉆小頭孔，對大頭孔進行定位，以便確定大小頭孔的的中心距，而且，可以方便對后續(xù)工序中的加工，因為小頭孔的定位是鉆床確定，有很高的精度，小頭孔的具體位置、中心軸確定方便后續(xù)加工

21、的定位。是以后面以小頭孔和小頭孔的圓柱面進行定位，提高加工精度，和加工速度。連桿是連接內(nèi)燃機中重要的動力傳動件，是連接活塞和曲軸的機構(gòu)，長期處于惡劣的工作環(huán)境，承受周期性氣體沖擊，承受較大的慣性力，這種工作性質(zhì)就要求連桿必須要耐疲勞，能抗壓，抗沖擊，因為是連接件，所以必須要有很高的耐磨性，有足夠的剛度和強度以及韌性。因此連桿材料選擇有較高的要求，一般采用高強度碳鋼和合金鋼；如45鋼、55鋼、40Cr、40CrMnB等。近年來也有采用球墨鑄鐵的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料損耗少，成本低。隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應用，使粉末冶金件的密度和強度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個

22、很有發(fā)展前途的制造方法。目前連桿毛坯主要有兩種形式，一種是先進的熱模 鍛壓力機精鍛工藝另一種為模鍛錘普通鍛造工藝。目前，工業(yè)發(fā)達國家多采用前者，我國經(jīng)“七五”及“八五”技改后，各大企業(yè)也多采用國產(chǎn)或引進熱模鍛壓力機鍛造連桿毛坯。以上兩種鍛造形式所獲得的連桿毛坯質(zhì)量相差很大 。模鍛錘鍛造的連桿毛坯拔模角度較大，且易產(chǎn)生錯位連桿質(zhì)量公差也難以控制，毛坯在加工線上需經(jīng)粗精二次銑削。而熱模鍛壓力機精鍛連桿毛坯則不存在上述問題，并且在機械加工生產(chǎn)線可以磨代銑，取消銑削工藝更好地保證兩端面的平面度及相互位置精度 。連桿毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對材料的組織性

23、能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)，連桿多用模鍛制造毛坯。連桿模鍛形式有兩種，一種是體和蓋分開鍛造，另一種是將體和蓋鍛成體。整體鍛造的毛坯，需要在以后的機械加工過程中將其切開，為保證切開后粗鏜孔余量的均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動力大和金屬纖維被切斷等問題，但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時少、模具少等優(yōu)點，故用得越來越多，成為連桿毛坯的一種主要形式?？傊鞯姆N類和制造方法的選擇應使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。第四章 連桿加工

24、工藝過程4.1柴油機連桿加工工藝過程根據(jù)柴油機連桿所要求的技術(shù)條件，連桿的尺寸精度，形位公差等要求編制連桿加工工藝過程卡。工序號工序名稱工序內(nèi)容切削用量背吃刀量/mm 切削速度/(m/min)進給量1鍛造模鍛坯料-2鍛造模鍛成形，切邊-3熱處理退火+調(diào)質(zhì)處理-4噴丸去表面氧化層-5磁力探傷檢查鍛造裂痕和熱處理裂紋-6退磁-7清理清除毛刺、飛邊、涂漆。-8劃線畫連桿中心線，大小頭孔中心線（中心距加大3mm以留出連桿體與連桿蓋在切開時的加工余量-9銑第一步：用兩個V型塊夾持連桿大端兩側(cè)面，粗銑一平面面加工余量1.5mm 第二步：以剛加工的一面為基準加工另一面，單面余量1.5mm1.5600.15m

25、m/z10劃線重畫大小頭孔線-11鉆采用三爪錐型壓塊使小端自動定心，鉆，擴小頭孔至尺寸 30mm-210.48mm/r12銑第一步：一以面和兩側(cè)面為基準，裝夾工件，精銑一平面面加工余量0.6mm 第二步：以剛加工的一面為基準加工另一面，單面余量0.6mm0.6601.7mm/z13中檢檢查小頭孔位置精度和大小頭端面精度-14磨第一步：以一平面平面定位粗磨另一片面，單面加工余量0.3mm 第二步：以剛加工的平面定位粗磨另一面，單面加工余量0.3mm 0.11860mm/st15銑以基面大小頭孔定位，大頭孔采用可上下浮動的圓錐體自動定位，小頭孔采用園銷定位，精銑大頭孔兩側(cè)面至99mm，保證對稱1.

26、5600.15mm/z16精銑以基面大小頭孔定位，大頭孔采用可上下浮動的圓錐體自動定位，小頭孔采用園銷定位，粗銑大頭孔兩側(cè)面至99mm，保證對稱0.6601.7mm/z17擴以基面，大端一側(cè)面和小頭孔定位擴大頭孔至80mm擴孔鉆直徑60901.6m/min18去毛刺-19中檢檢查大頭孔位置精度，大端兩側(cè)面對稱度。-20銑以基面，小頭孔和大端一側(cè)面定位，切切開工件，標記連桿桿身和連桿蓋。-60m/min0.02mm/z21去毛刺-22銑以基面和連桿兩側(cè)面定位和小頭孔，銑連桿體和連桿蓋，保證徑向深度。兩分開面各保留加工余量0.6mm0.3600.15mm/z23磨以基面和連桿兩側(cè)面和小頭孔定位，磨

27、連桿體和連桿蓋。兩分開面各保留加工余量0.3mm0.11820mm/st24精磨以基面和連桿兩側(cè)面定位和小頭孔定位，磨連桿體和連桿蓋0.052020mm/st25鉆第一步：以基面小頭孔和兩側(cè)面定位，保證徑向垂直，裝夾工件。 第二步：鉆2-10mm螺栓孔。-16m/min0.15mm/r26锪以基面，結(jié)合面兩側(cè)面定位，锪兩螺栓座面R12mm。-60m/min0.15mm/r27擴第一步：擴兩螺栓孔至2-12mm第二步：擴兩螺栓擴至2-13mm第三步;鉆螺栓孔深度至 mm 第四步：倒角 -45m/min0.12mm/r28去毛刺-29清洗-30中檢檢查切削面精度，尺寸，螺栓孔的尺寸精度-31倒角大

28、頭孔兩端倒角-32鏜以基面和一側(cè)面定位，采用可調(diào)雙軸鏜床，半精鏜大小頭孔，加工余量0.2mm0.21500.1533磨第一步：以基面和大小頭孔定位，精密大小頭孔另一平面加工余量0.1mm。 第二步：以剛剛精磨的一面定位，精磨另一平面0.12425mm/st34中檢大小頭孔兩端面精度-35鏜精鏜大小頭孔。0.11500.0636壓套筒-37擠壓銅套孔-38精鏜精鏜大小頭孔套筒。0.11500.0639衍磨衍磨大小頭孔套筒0.042510m/min40去刺-41清洗-42中檢檢查大小頭孔的精度，尺寸-43鉆鉆連桿大小頭油孔-44鉗按規(guī)定值去重-45清洗-46終檢-47入庫-連桿的主要加工表面為大、

29、小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體和蓋的結(jié)合面及連桿螺栓孔定位面，次要加工表面為軸瓦鎖口槽、油孔、大頭兩側(cè)面及體和蓋上的螺栓座面等。連桿的機械加工路線是圍繞著主要表面的加工來安排的。連桿的加工路線按連桿的分合可分為三個階段：第一階段為連桿體和蓋切開之前的加工；第二階段為連桿體和蓋切開后的加工；第三階段為連桿體和蓋合裝后的加工。第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準備精基準（端面、小頭孔和大頭外側(cè)面）；第二階段主要是加工除精基準以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工，為合裝做準備的螺栓孔和結(jié)合面的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第三階段則主要是最終保證連桿各項技術(shù)要求的加工，包括連桿合裝后大頭孔的

30、半精加工和端面的精加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前后來分，合裝之前的工藝路線屬主要表面的粗加工階段，合裝之后的工藝路線則為主要表面的半精加工、精加工階段。4.2柴油機連桿主要表面技術(shù)要求單面加工方法單面加工余量表面粗糙度工序尺寸精度等級粗銑1.512.5精銑0.63.2粗磨0.31.6精磨0.10.8粗銑1.512.5精銑0.63.2擴小頭孔1025半精鏜小頭孔0.23.2精鏜0.10.8衍磨0.040.2IT6第五章 連桿機械加工工藝過程分析5.1 工藝過程安排在連桿加工的中有兩個主要因素影響連桿加工的精度：（1）連桿本身的剛度的較低，在外力（切削力，夾緊力）的作用下容易變形。（2

31、）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削是將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應力，并引起內(nèi)應力重新分布。因此，在安排工藝進程時主要把各要表面的粗、精加工工序分開。逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應力的作用，逐步修正加工后的變形，這樣才能達到零件的精度要求。各主要表面的加工工序的安排：大小頭孔平面：粗銑、精銑、粗磨、精磨。小頭孔：鉆、擴、粗鏜、精鏜、衍磨。大頭孔：擴、粗鏜、精鏜、衍磨。大小頭孔兩側(cè)面：粗銑、精銑。5.2定位基準的選擇5.2.1定位基準選擇得原則定位基準選擇得正確與否是關(guān)系到工藝路線和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理的主要因素之一，并將影響到工件的加工精度、生產(chǎn)率和加工成本，因此定位基準的選擇是制定工藝規(guī)程的主要內(nèi)容

32、之一。定位基準又分為精基準、粗定位基準和輔助定位基準。粗基準：以從未加工過的表面進行定位的基準稱為粗基準，也就是第一道工序所用的定位基準，一般粗基準只使用一次。精基準：以加工過的表面進行定位的基準稱為精基準。選擇定位基準的主要是為了保證零件加工表面之間及加工表面與為加工表面之間的相互位置精度，因此定位基準的選擇應從有相互位置精度的表面去找。（1）選擇精基準原則：基準重合原則；基準不變原則；互為基準，反復加工的原則；自為基準的原則；應能是工件裝夾穩(wěn)定可靠、夾具簡單。（2）粗基準的選擇原則：選擇加工余量小而均勻的重要表面為粗基準；選擇其中與加工表面有相互位置精度要求的表面為粗基準；選擇比較平整、光

33、滑、有足夠大面積的表面為基準；粗基準一般情況下只允許使用一次。在連桿機械加工工藝過程中，大部分工序選用連桿的一個指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭處指定一側(cè)的外表面作為另一基面。這是由于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、小頭孔的中心距。這樣就使各工序中的定位基準統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。5.2.2粗基準的選擇粗基準選擇是否正確，直接關(guān)系到被加工表面的余量分配和加工表面與非加工表面的相互位置要求。一般地，選擇連桿的粗基準時，應滿足以下幾點要求：（1）遵循先面后孔的原則，先粗銑大小頭孔兩端面，選擇大小頭孔端面為粗基準，因此，連桿大小頭孔的兩端面應該有足夠的加工余量，以保

34、證對大小頭孔的加工，消除內(nèi)應力；同時為確定后續(xù)加工選擇的精基準提供基礎(chǔ)。（2）粗銑兩端面后進行鉆、擴小頭孔，確定大小頭孔的中心軸，中心距，以便為銑大小頭孔的兩側(cè)面提供定位基準，保證連桿的對稱；（3）保證連桿外形的整體對稱。為了滿足上述的幾點要求，對連桿的粗加工的夾具要求進行不同的定位，保證對粗基準的選擇，例如，對連桿大頭孔兩端面的粗銑選擇不同的夾具，（1）由于連桿是模鍛件，第一次粗銑大頭孔端面采用的是V型塊夾具，不以一端面定位，用V型塊懸空對大頭孔一端面進行加工，這樣可以比以一端面定位進行加工，提高了連桿粗加工的精度，為保證另一面的加工提供基礎(chǔ)，同時保證了孔加工的定位。保證兩側(cè)面的加工余量均勻

35、；圖5-1圖5-2鉆連桿小端面孔工序。小孔中心的位置確定，是后續(xù)加工的保證，怎樣保證小孔位置的對稱，是加工的難點，只有小孔處于連桿小孔的中心，才能保證銑兩側(cè)面的對稱，才能確定連桿的大小頭孔的中心距。使用三爪錐型壓塊可以有效的是鉆孔的中心線與連桿外端保證對稱。對于銑連桿大端兩側(cè)面同樣面臨著這樣的問題，由于連桿是模鍛件，大端孔是由模鍛出來的，本身有了一定的位置，對于西兩側(cè)面則是要用大端孔的中心軸，怎樣是大端孔的中心軸進行定位，是保證大端孔兩側(cè)面對稱的關(guān)鍵。一般地，采用可以上下浮動、活動的圓錐體是大段孔自動定位，保證中心軸的對稱。5.2.3精基準的選擇對于精基準的選擇，要求精基準能夠保證加工的精度，

36、同時方便裝夾工件，對于大批量的加工，精基準的選擇還要考慮產(chǎn)品生產(chǎn)的效率和經(jīng)濟性，對于連桿精基準的選擇還要要求保證連桿的加工精度要求和各面、孔的位置要求。一般地，對于連桿加工精基準的選擇應該考慮如下要求：1) 考慮“基準統(tǒng)一”的原則?？紤]連桿是模鍛件，加工余量較大，并且連桿的大小頭孔端面，連桿大頭孔兩側(cè)面，大小頭孔，連桿桿身和連桿蓋之間的分開面是不可能一次性加工出來，連桿各個面是在不同的機床，經(jīng)過多道工序，多次裝夾多次反復的加工而加工完成的，因此在加工的時候要避免過多的裝換基準，做到盡量的使用同一個基準，對于選擇得精基準要求能夠保證大部分的工序是使用的同以基準，這樣保證連桿各個面之間位置精度。這

37、就是所謂的“基準統(tǒng)一“原則。2)對于基準面得選擇，應該遵循基準選擇得原則，選擇面積較大的面作為精基準平面，具體的對于連桿精基準面得選擇則是選擇大頭孔和小頭孔的端面作為精基準面，這樣遵循了先面后孔的原則，同時參照加工工藝過程，大小頭孔的端面在各加工階段總是先于其他面的加工而且大小頭孔端面的加工便于裝夾，這樣能夠保證大小頭孔端面的精度要求，也保證了后續(xù)加工個面得加工精度要求。3)盡可能的遵循基準“重合原則”，即盡可能的選擇與設(shè)計基準相符合的基準，這樣可以減少基準選擇尺寸鏈的計算，減少加工誤差，可以直接保證加工的尺寸，避免設(shè)計基準和工藝基準相轉(zhuǎn)化的誤差，減少設(shè)計基準對工藝基準的影響，保證尺寸精度。根

38、據(jù)連桿基準選擇的要求，結(jié)合連桿自身的加工工藝和加工要求，選擇大小端端面(A.B)和小端孔(C)、大端一側(cè)側(cè)面(D)作為作為連桿定位的精基準，為了保證精基準的精度，在柴油機連桿加工工藝的開始階段應該先加工連桿的基準即在機械加工生產(chǎn)線的前幾道工序(第一步粗銑連桿的大小頭孔的兩端面，第二步精銑大小頭孔兩端面，第三部鉆、擴小頭孔，第四步，銑大頭孔的兩側(cè)面)就安排對這組定位基準進行加工，并且安排粗銑精銑，鉆擴等加工工序，是要求對這組基準達到一定的精度，方便后續(xù)加工的定位。圖5-3圖5-45.3加緊力的方向和位置柴油機連桿工作過程主要是考慮連桿的抗沖擊，來選擇連桿的材料，所以連桿的本身的剛度較差，所以在連

39、桿加工的過程中必須合理的確定夾緊力的大小，避免在加工過程中連桿發(fā)生變形，導致連桿在加工的時候達到了加工精度，而在恢復外力后，連桿發(fā)生變形，沒有達到連桿所要求的精度。因此必須合理的確定連桿的夾緊力的大小和方向。5.3.1夾緊力的方向圖5-52)夾緊力的作用方向應使工件變形最小。圖5-65.3.2夾緊力位置圖5-7圖5-85.4各主要表面的加工方法及工藝連桿的各種表面加工方法的選擇，應主要根據(jù)加工面的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)類型，從生產(chǎn)實踐出發(fā)，并參考有關(guān)各種表面加工方法所能達到的經(jīng)濟精度及表面粗糙度等資料來初步確定的。5.4.1 主要表面的加工方法1)零件的結(jié)構(gòu)特點因為柴油機

40、連桿是模鍛件，所以連桿兩端面的加工余量較大，而且連桿的精度要求較高，所以對于連桿的定位基準的選擇要求也較高，要求連桿的定位基準的精度也要較高，考慮到上述因素，因此在對連桿大小頭孔兩端面得加工是采用粗銑、精銑、磨削、精磨等加工工藝，對于大小頭孔兩側(cè)面采用銑和精銑的方式，對于精度要求很高的分開面采用粗銑、精銑、粗磨、精磨等幾個工序反復加工來調(diào)高精度。2)零件的技術(shù)要求因為連桿本身工作條件和工作環(huán)境的要求連桿具有高的精度，特別是連桿的大小頭孔是連接活塞和曲軸的地方，摩擦較多，必須提高連桿的精度來減少摩擦系數(shù)，提高發(fā)動機的效率，而且連桿作為傳動件，作往復式運動則要求連桿具有較高的對稱度，以便降低連桿運

41、動是的震動，較少噪音，這也要求連桿的質(zhì)量對稱，所以必須考慮連桿的質(zhì)量要求，需要添加對稱塊。所以在對連桿的孔進行加工是同連桿的大小頭孔端面一樣需要采取多不，反復加工，粗加工與精加工相結(jié)合，分別為，鉆、擴、鏜、精鏜、衍磨?？紤]對稱度得要求，采用對稱度和中心軸精度較高的雙軸鏜床進行加工。3)零件的材料柴油連桿的材料需要考慮連桿的工作負荷，一般地，對于不同的載荷的連桿采用不同的材料，一般為合金鋼，采用國家標準進行對照，并進行校核，所以一般選擇柴油機連桿的加工刀具是硬質(zhì)合金刀具，特別是對于大批量加工，這樣可以提高刀具的切削速度，提高加工效率，節(jié)約成本。4)生產(chǎn)類型連桿的生產(chǎn)過程必須考慮連桿的生產(chǎn)批量，對

42、于不同批量連桿的生產(chǎn)對于設(shè)備的要求也有一定的差距，主要還是考慮加工生產(chǎn)的成本，對于大批量生產(chǎn)要求采用高精度專用機床，便于提高連桿的加工效率和精度，同時應該設(shè)計專用夾具。工藝方法采取粗精加工分開，盡可能的采用較多的工序，工序越分散，加工的效率的越高，對于端面采用粗銑、精銑、粗磨、精磨的加工方法，分開加工、對于大小頭孔采取鉆、擴、鏜、精鏜、衍磨等加工工藝，對于模鍛件柴油機連桿分散加工工序還可以較少連桿因為粗精加工所產(chǎn)生的內(nèi)應力，粗精加工分開，多工序，可以有效地消除連桿加工過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應力，可以提高連桿的加工精度。5.4.2 工藝過程確定連桿大小頭孔端面，連桿大端孔的兩側(cè)面，連桿桿身和連桿蓋結(jié)合

43、面以及螺栓孔的座面的的加工方法粗銑、精銑、粗磨、精磨、衍磨可以看出連桿各個主要表面對粗加工半精加工精加工有明顯的階段層次，主要是這些主要表面很難通過一次性加工完成，而且還必須好考慮連桿的受力情況，例如：對于大小頭孔的加工就會影響連桿大小頭孔端面的加工，鉆、擴、鏜、精鏜、衍磨等加工工序必然影響連桿大小頭孔端面的內(nèi)應力；導致連桿內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，影響連桿的總體受力情況，再根據(jù)先面后孔的原則，在粗銑大小頭孔兩端面后進行鉆擴小頭孔，在粗加工端面后加工大小頭孔，在半精加工后進行半精加工大小頭孔，在精加工端面后進行精加工大小頭孔，這樣層次分明的加工對于連桿總體的加工、受力、精度都要好處，整體的好處表現(xiàn)如下：

44、1)連桿的機械加工是刀具對連桿的旋轉(zhuǎn)運動引起的，刀具對連桿必然有較大的力的作用，所以刀具在切割連桿是必然導致連桿的整體結(jié)構(gòu)的變形。而通過粗加工、半精加工、精加工則可以有效地減少連桿在加工過程中引起的變形，因為柴油機連桿是模鍛件，其整體的加工余量較大，所以對于粗加工的加工余量較大而導致連桿粗加工切削不均勻，因此在連桿粗加工過程所受的切削力，切削熱也比較大，這些切削力和切削熱則會導致連桿結(jié)構(gòu)內(nèi)部的變形，而且連桿粗加工過程的切削余量較大，也會引起連桿結(jié)構(gòu)的內(nèi)部變形。這些變形是需要一定的時間才會恢復的，如果連桿加工的粗精加工部分開則會導致下一個加工步驟中的連桿變形對加工產(chǎn)生很大的影響，所以連桿的加工分

45、為粗加工、半精加工、精加工幾個階段，這樣各個加工階段連桿有較長的時間去恢復，抵消變形所產(chǎn)生的誤差，保證下一個加工過程中連桿的表面精度、位置精度、表面粗糙度到位。2) 連桿大小頭孔端面，連桿大端孔的兩側(cè)面，連桿桿身和連桿蓋結(jié)合面以及螺栓孔的座面在粗加工后，可以發(fā)現(xiàn)連桿毛坯鍛造表面的不足，能夠及時的進行處理。減少連桿因為鍛造所產(chǎn)生的加工成本，可以減少不必要的加工工時，減少廢品率，提高加工效率，降低生產(chǎn)成本。3)連桿粗、精加工的分開可以合理地使用資源，在不同的機床進行不同的加工，一般地再功率大、精度低的機床進行粗加工，這樣可以提高粗加工的效率，大功率機床可以加大刀具的背吃刀量，切削速度，在功率小、精

46、度高的機床進行粗加工，由于機床的功率小，對刀具的背吃刀量、切削速度就有了一定的限制，可以減少機械加工對機床的損害，提高連桿的表面質(zhì)量和精度，又有利于保護機床的精度。5.5加工工序綜合連桿的機械的技術(shù)要求，以及連桿加工工藝過程，以及機械加工過程應該遵循的基本原則，安排連桿加工工序應該遵循的基本原則：（1）先基準后其它先基準后其他就是指應該先先安排加工連桿的基準面，基準軸線，聯(lián)系連桿的加工工藝，就是加工出連桿所選擇的精基準面大小頭孔的端面、連桿大頭孔的兩側(cè)面、以及連桿小頭孔。這幾個定位面是進行其他面加工的基準的面，因此在連桿加工過程中應該首先加工出這幾定位面，并且要求達到一定的精度，以方便進行其他

47、面得加工。（2）先面后孔先面后孔的原則是任何機械加工都必須遵循的原則，結(jié)合柴油機連桿加工的實際情況，對于連桿機械加工中的先面后孔的原則是指先加工連桿大小頭孔的兩端面，后加工連桿的大小頭孔，但這又必須考慮連桿的精度要求，連桿對于 連桿的大小頭孔的精度要求很高，這就需要考慮加工的實際情況，主要可以分為兩種加工順序：第一種是先加工面，是指先完成對面的加工的，即對連桿的大小頭孔的兩端面得精加工在鉆、擴大小頭孔之前；第二種是連桿的大小頭孔加工與兩端面得加工逐步向前的，循序漸進的方式，即在粗加工面后進行粗加工孔，半精加工面后進行半精加工孔，精加工面后進行精加工孔。這樣做既照顧了連桿先面后孔的原則，又可以減

48、少連桿因為加工孔過程所造成的連桿內(nèi)應力的變化，提高了連桿內(nèi)部的結(jié)構(gòu)剛度，減少因為粗加工造成的連桿內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形。在加工過程中設(shè)計基準與加工的工藝基準重合，減少了連桿的基準定位誤差，大小頭孔的面積較大，是很好的定位面，增加了連桿孔的位置精度。保證了連桿的兩端面得平行度和連桿大小頭孔的中心距。（3）先大面后小面先大面后小面是機械加工工序安排的基本原則，因為大面的定位精度明顯高于小面的精度，所以先大面后小面是對于機械加工的基準的選擇原則。具體的對于連桿的機械加工，連桿機械加工過程中，有多過面得加工，根據(jù)機械加工的定位原則，以及連桿加工過程的具體加工工藝過程，對于連桿大小頭孔兩端面，連桿大頭孔的兩側(cè)面，

49、以及連桿桿身和連桿蓋得結(jié)合面，選擇為先連桿大小頭孔的兩端面，在連桿的小頭孔，然后是連桿桿身和連桿蓋得結(jié)合面。根據(jù)這個選擇我們可以看到在這個加工順序中遵循了基準現(xiàn)行的原則，遵循了先面后孔的原則，以及現(xiàn)在的先大面后小面的原則，可以知道在連桿加工過程中，各個面并不是單獨面，他們之間存在內(nèi)在的聯(lián)系，連桿的定位基準面，是連桿其他加工平面的基礎(chǔ)。確定這樣的加工順序，以及考慮的加工原則，可以提高連桿各個平面之間的位置精度，這是連桿精度的重要因素。特別是連桿是往復運動的元件，連桿的位置精度是影響連桿質(zhì)量的重要依據(jù)，提高連桿的位置精度，可以減少連桿的質(zhì)量誤差，是連桿在運動過程中減少噪音，摩擦。提高連桿運動的合理

50、性。（4）先主后次先主后次的加工原則就是指先加工連桿的主要表面在零件是指：設(shè)計基準面、主要工作面，具體的對于連桿是指連桿的大小頭孔兩端面，連桿的大小頭孔的圓柱面，以及連桿桿身和連桿蓋的結(jié)合面。然后加工次要表面，是指與主要平面有位置精度的面，具體對于連桿主要是指連桿大下頭孔的兩側(cè)面連桿桿身中間的面，這個桿身中間部分主要有模鍛加工完成。根據(jù)先主后次的原則，可以知道在連桿加工過程中會先進行連桿大小頭孔兩端面得加工，這樣可以及早的發(fā)現(xiàn)連桿的大小頭孔兩端，連桿小頭孔等各個主要表面的問題，避免后續(xù)對于螺栓孔螺栓孔座面等次要面的加工。綜上連桿加工的主要過程和連桿加工過程中遵循的原則，連桿在在從毛坯階段到最終

51、連桿加工的完成，可以把連桿的加工過程分為如下幾個階段：第一步：連桿的精基準加工階段（基準現(xiàn)行原則），這是連桿后續(xù)加工的基礎(chǔ)；第二步：連桿各主要表面的加工階段（先主后次的原則）；第三步：與連桿主要表面有相互位置精度的加工階段；第四步：精加工階段，是確定連桿最終精度的階段5.6其他輔助工序輔助工序是連桿機械加工的重要環(huán)節(jié)，涉及到連桿加工的許多細節(jié)問題，關(guān)系到連桿的精度，剛度，內(nèi)部結(jié)構(gòu)等多個方面。對于連桿的輔助工序主要是按熱處理、去毛刺、噴丸、磁力探傷、清洗、檢查等工序。5.6.1熱處理工序根據(jù)連桿的材料選擇，和連桿的工作環(huán)境要求，連桿的熱處理工序主要是要達到兩個目的：第一個就是細化顆粒，消除連桿的

52、內(nèi)部應力，降低連桿的硬度，以便于隨后的機械切削加工。因為連桿的毛坯是模鍛件，所以連桿的熱處理應該在連桿毛坯出來之后進行，連桿的主要熱處理工序是退火加調(diào)質(zhì)處理。連桿熱處理工序的主要目的是為了改善連桿的綜合力學性能，得到性能較好的連桿，因此對于不同連桿的加工方式其熱處理的工序安排也不盡相同。連桿熱處理與機械加工的安排順序?qū)⒂绊懙竭B桿加工的生產(chǎn)效率的和生產(chǎn)成本。一般地，退火處理工序安排在連桿鍛造毛坯之后，而對于其他熱處理工序的安排就不盡相同，對于不同工作環(huán)境，不同材料的連桿，它們的材料硬度各不相同，其熱處理的工序就不同，有的需要安排為淬火加退火，有的為調(diào)質(zhì)處理。安排的各個工序的加工階段也各不相同，對

53、于大批量生產(chǎn)中，連桿的調(diào)質(zhì)處理一般安排在粗加工階段之后進行，之主要是因為連桿是模鍛件，因此連桿的加工余量較大，如果調(diào)質(zhì)處理安排在粗加工之前，那么調(diào)質(zhì)處理對于連桿的內(nèi)部組織改變不大，而安排在粗加工后，減少了連桿大量的加工余量，這樣可以有效的對連桿需要的部分進行熱處理，提高了連桿整體熱處理的質(zhì)量，更多的改善了連桿的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。但是對于現(xiàn)代流水線連桿加工，在連桿加工過程中采用了較多高精度、搞專用度機床，如果在連桿粗加工之后進行熱處理，這必然導致連桿在加工過程中進行轉(zhuǎn)移，在不同的工廠進行加工。所以現(xiàn)代連桿的熱處理工序一般安排在連桿機械加工之前，為了改善連桿的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，改善內(nèi)部應力需采取以下加工方

54、法：1)改善連桿毛坯的鍛造工序，采用更好的鍛造方法，得到更高質(zhì)量的連桿，分析、計算得到合理的連桿的機械加工余量，減少不必的加工余量，合理使用機床，采用更好質(zhì)量的刀具，確定更加合理的走刀次數(shù)。2)分散柴油機連桿的粗、精加工工序合理的安排粗精加工，對于連桿大小頭孔的精加工放在連桿機械加工的最后工序。經(jīng)過國內(nèi)外進行的大量生產(chǎn)和實驗數(shù)據(jù)顯示，加大連桿粗精加工之間的時效并不能對連桿內(nèi)部的應力變形產(chǎn)生明顯的作用，這說明不需要對連桿進行熱時效的處理。5.6.2檢查工序檢查工序是對于任何機械加工不可避免的，檢查工序是對于機械加工質(zhì)量的保證，任何機械加工的工藝安排是否合理主要就是檢查工序所得到的連桿精度、質(zhì)量要求是否合理。柴油機