发动机连杆工艺规程设计毕业设计论文.doc

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1、西安航空职业技术学院毕 业 设 计（论 文）论文题目： 发动机连杆工艺规程设计所属系部： 航空制造工程系指导老师： xxx 职 称： 教授学生姓名： xx 班级、学号: 10101122专 业： 机械制造与自动化西安航空职业技术学院制2012年12年8日 西安航空职业技术学院 毕业设计（论文）任务书题目： 发动机连杆工艺规程设计任务与要求： 结合所学机械制造工艺知识，遵循机械设计原则，完成连杆零件加工工艺设计，并说明其合理性和可行性。时间： 2012 年10月 25日 至 2012 年 12 月31 日 共 8 周所属系部： 航空制造工程系学生姓名： xx 学 号： 10101122专业： 机

2、械制造与自动化指导单位或教研室： 机械制造与自动化教研室指导教师： xxx 职 称： 教授西安航空职业技术学院制毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字2012.10.25要求学生上交论文大纲，以便指导老师确认和调整论文框架 2012.10.30大纲定稿，最终确定论文整体框架，开始撰写论文2012.11.17论文撰写，要求学生汇报论文进展2012.11.30论文撰写，学生向指导老师汇报进展情况2012.12.17交初稿，学生完成论文撰写，上交初稿，听取指导老师的修改意见2012.12.31进行论文修改，及时向指导老师汇报修改情况教师对进度计划实施情况总评 本表

3、作评定学生平时成绩的依据之一发动机连杆加工工艺分析与设计【摘要】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。连杆承受的是冲击动载荷，因此要求连杆质量小，强度高。所以在安排工艺过程时，按照“先基准后一般”的加工原则。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螺栓孔定位面。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。由于连杆既是传力零件，又是运动件，不能单靠加大连杆尺寸来提高其承载能力，须综合材料选用、结构设计。在对其设计

4、中我们先对连杆工艺过程分析，联系实际通过对其具体设计的了解进行连杆机械加工工艺过程分析及其一些机械加工余量、工序尺寸的确定。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柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有5个：（1）连杆大端中心面和小端中心面相对连杆杆身中心面的对称度；（2）连杆大、小头孔中心距尺寸精度；（3）连杆大、小头孔平行度；（4）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；（5）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。关键词：发动机 连杆 定位基面 工艺设计 夹具设计目录1 发动机的概述81

5、.1发动机的定义81.2发动机简介81.3发动机的发展历史81.4发动机的分类91.5发动机的总体结构91.6发动机概论91.7发动机的维护102 连杆的工艺分析112.1连杆的作用112.2 连杆简介112.3连杆瓦113 连杆加工工艺规程143.1 连杆的技术要求143.1.1 大、小头孔的尺寸精度、形状精度143.1.2 大、小头孔轴心线在连杆轴线方向的平行度153.1.3 大、小头孔中心距153.1.4 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度153.1.5 大、小头孔两端面的技术要求153.1.6 螺栓孔及有关结合面的技术要求153.2 连杆的材料和毛坯163.3 连杆的机械加工工艺设

6、计183.3.1 基准的选择183.3.2 制定工艺路线183.4 连杆的机械加工工艺分析213.4.1 工艺过程安排213.4.2 定位基准的选择223.4.3 确定合理的夹紧方法223.4.4 连杆两端面的加工233.4.5 连杆大、小头孔的加工233.4.6 连杆螺栓孔的加工233.4.7 连杆体与连杆盖的铣开工序233.5 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差243.6 计算工艺尺寸链253.6.1 连杆盖的卡挖槽的计算253.7 工时定额的计算273.7.1铣连杆大小头平面273.7.2粗磨大小头平面273.7.3加工小头孔283.7.4铣大头两侧面293.7.5扩大头孔293.

7、7.6铣开连杆体和盖303.7.7 加工连杆体303.7.8铣、磨连杆盖结合面323.7.9铣、钻、镗（连杆总成体）343.7.10粗镗大头孔353.7.11大头孔两端倒角363.7.12精磨大小头两平面（先标记朝上）363.7.13半精镗大头孔及精镗小头孔363.7.14精镗大头孔373.7.15钻小头油孔373.7.16小头孔两端倒角373.7.17镗小头孔衬套383.7.18珩磨大头孔384 扩大头孔的夹具设计384.1 问题的指出384.2 夹具设计394.2.1 定位基准的选择394.2.2 夹紧方案394.2.3 切削力的计算与夹紧力的分析394.2.4 夹紧原件及动力装置确定40

8、4.2.5 钻套、衬套的设计404.2.6 定位板及钻模板的设计424.2.7 定位误差分析444.2.8 夹具设计及操作的简要说明44结 束 语45谢辞46文献47选题意义掌握好常规机械加工工艺方法的基础知识，为适应未来需要，深刻领会现代制作技术的精髓，成为具有创新能力的人和在人才市场竞争中取胜的佼佼者，是我们走向工程设计过程中必须要经历的过程。同时注重分析论述现代制造技术，与现代科技接轨。工艺是劳动者利用生产工具对各种原材料，半成品，进行加工或处理，最后使之成为产品的方法，是人类在劳动中积累起来并经过总结的操作技术经验。工艺员是根据技术上先进，经济上合理原则，研究各种原材料，半成品，成品的

9、加工方法和过程，制定出工艺规程。具有以下几个方面的作用；（也就是目标） （1）作为指导生产的主要技术文件，施工的依据。来保证产品质量，提高生产效率。 （2）作为生产组织和管理工作的基本依据。来编排作业计划，产品投产前原材料及毛坯的供应，机床负荷的调整、专用工艺装备的设计和制造）。劳动力的组织，生产成本的核算等。 （3）作为设计新建和扩建工厂的基础。来确定生产所需机床种类和数量、车间的面积、机床的布置、生产工人的工种、等级和数量以及辅助部门的安排等。工艺就是安排一个工件如果加工，在什么机床上加工，要既保证质量又要降低成本。同一工件工艺不同，能造成成本的不同，也能造成加工很困难，甚至有时不能加工。

10、这就是工艺的重要性。工艺工作贯穿于企业的整个生产活动中，在各个方面都充满着“个性”。工艺设计所涉及的因素不仅是大量的，而且是极其错综复杂的，如企业的生产类型、产品结构、工艺准备、生产技术发展等的影响，甚至受到管理体制的制约。上述因素中的任何变化，均可能导致工艺设计方案的变化。因此，工艺是企业生产活动中最活跃的因素，工艺设计对使用环境的极大依赖性就必然导致工艺设计的动态性。装夹特征是工件上用于定位或夹紧的工件形素（形状要素）特征。夹具对于保证产品质量和提高生产率有重要作用。（1）保证加工精度 采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的

11、影响，其加工精度高而且稳定。(2) 提高生产率、降低成本。用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时；用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。(3) 扩大机床的工艺范围，使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。(4)

12、减轻工人的劳动强度，用夹具装夹工件方便、快速，当采用气动、液压等夹紧装置。1 发动机的概述1.1发动机的定义发动机，又称为引擎，是一种能够把一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器，通常是把化学能转换为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器。1.2发动机简介 发动机有人把引擎称为发动机，其实，发动机是一整套动力输出设备，包括变速齿轮、引擎和传动轴等等，可见引擎只是整个发动机的一个部分，但却是整个发动机的核心部分，因此把引擎称为发动机也不为过。随着科技的进步，人们不断地研制出不同用途的多种类型发动机，但是，不管哪种发动机，它的基本前提都是要以某种燃料燃烧来产生动力。所以

13、，以电为能量来源的电动机，不属于发动机的范畴。1.3发动机的发展历史回顾发动机产生和发展的历史，它经历了蒸汽机、外燃机和内燃机三个发展阶段。发动机最早诞生在英国，所以，发动机的概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。随着科技的进步，人们不断地研制出不同用途多种类型的发动机，但是，不管哪种发动机，它的基本前提都是要以某种燃料燃烧来产生动力。所谓外燃机，就是说它的燃料在发动机的外部燃烧，发动机将这种燃烧产生的热能转化成动能，瓦特发明的蒸汽机就是一种典型的外燃机，当大量的煤燃烧产生热能把水加热成大量的水蒸汽时，高压便产生了，然后这种高压又推动机械做功，从而完成了热能向动能的转变。内燃

14、机这一类型的发动机与外燃机的最大不同在于它的燃料在其内部燃烧。内燃机的种类十分繁多，常见的汽油机、柴油机是典型的内燃机。不常见的火箭发动机和飞机上装配的喷气式发动机也属于内燃机。不过，由于动力输出方式不同，前两者和后两者又存在着巨大的差异。一般地，在地面上使用的多是前者，在空中使用的多是后者。当然有些汽车制造者出于创造世界汽车车速新纪录的目的，也在汽车上装用过喷气式发动机，但这总是很特殊的例子，并不存在批量生产的适用性。 此外还有燃气轮机，这种发动机的工作特点是燃烧产生高压燃气，利用燃气的高压推动燃气轮机的叶片旋转，从而输出动力。燃气轮机使用范围很广，但由于很难精细地调节输出的功率，所以汽车和

15、摩托车很少使用燃气轮机，只有部分赛车装用过燃气轮机。汽油发动机将汽油的化学能转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此，汽车发动机是内燃机燃烧在发动机内部发生。 连杆在发动机中占有重要地位，连杆需要把燃烧产生的热能转换成机械能进而推动机械运动或是汽车等的运动。相信未来将会有越来越多的新的种类的发动机的诞生。1.4发动机的分类（1）按使用燃料分：汽油机、柴油机等。（2）按冷却方式分：水冷式发动机、风冷式发动机。（3）按气缸排列分：直列式发动机（L）、v型发动机(V)。（4）按工作循环分：四冲程发动机、二冲程发动机。（5）按气门位置分：顶置气门式发动机、侧置气门式

16、发动机。1.5发动机的总体结构发动机的两大机构：(1)曲柄连杆机构是内燃机的主要机构，它承受燃料燃烧时气体压力，同时还承受发动机运转时的交变载荷。 配气机构按照发动机的工作顺序，及时准确的开闭进、排气门使发动机能够正常工作，并发出有效功率。发动机的五大系统：冷却系、润滑系、燃料供给系、点火系、起动系。1.6发动机概论 汽油发动机将汽油的化学能转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此，汽车发动机是内燃机-燃烧在发动机内部发生。 有两点需注意：（1）内燃机也有其他种类，比如柴油机，燃气轮机，各有各的优点和缺点。（2）同样也有外燃机。在早期的火车和轮船上用的蒸汽机

17、就是典型的外燃机。燃料（煤、木头、油）在发动机外部燃烧产生蒸气，然后蒸气进入发动机内部来产生动力。内燃机的效率比外燃机高不少，但也比相同动力的外燃机小很多。所以，现代汽车不用蒸汽机。相比之下，内燃机比外燃机的效率高，比燃气轮机的价格便宜，比电动汽车容易添加燃料。这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。1.7发动机的维护发动机的维护是指为维持其完好技术状况和工作能力而进行的作业。维护的原则是：预防为主，定期检测，强制维护。维护的目的是：保持整洁，及时发现并清除故障隐患，延长零件使用寿命，防止早期损坏和运行中出现故障，保证行车安全。 发动机维护的周期是指进行同级维护的间隔期，一般以车辆行驶

18、里程为依据。如解放CA1040的一级维护周期为1500-2000km，二级维护周期为6000-8000km，桑塔纳、奥迪、夏利等轿车及进口汽车一般没有一级维护和二级维护的提法，如桑塔纳轿车只分为7500km维护、15000km维护、30000km维护。每种维护的项目在有关资料中都有详细规定.其中高级维护包含了低级维护的全部项目。2 连杆的工艺分析2.1连杆的作用曲柄连杆机构的作用是提供燃烧场所，把燃料燃烧后气体作用在活塞顶上的膨胀压力转变为曲轴旋转的转矩，不断输出动力。将气体的压力变为曲轴的转矩，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴。所以，连杆除上下运动外

19、,还左右摆动作复杂的平面运动。连杆工作时，主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷，要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度。同时，由于连杆既是传力零件，又是运动件，不能单靠加大连杆尺寸来提高其承载能力，须综合材料选用、结构设计。2.2 连杆简介 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

20、杆盖，二者靠连杆螺栓连接为一体。2.3连杆瓦连杆/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/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/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，孔内装有青铜套或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。2.4连杆检修 连杆在机械加工中要进行中间检验，加工完毕

21、后要进行最终检验，检验项目按图纸上的技术要求进行。2.4.1观察外表缺陷及目测表面粗糙度2.4.2连杆大头孔圆柱度的检验用量缸表，在大头孔内分三个断面测量其内径，每个断面测量两个方向，三个断面测量的最大值与最小值之差的一半即圆柱度。2.4.3 连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度检验采用图（16）所示专用检具（用一平尺安装上百分表）。用结合面为定位基准分别测量连杆体、连杆上盖两个半圆的半径值，其差为对称度误差。2.4.4 连杆大小头孔平行度的检验如图（17）所示,将连杆大小头孔穿入专用心轴，在平台上用等高 V形铁支撑连杆大头孔心轴，测量小头孔心轴在最高位置时两端面的差值，其差值的一半即为平行

22、度。图（17）大小头孔平行度的检验图2.4.5 连杆螺钉孔与结合面垂直度的检验制做专用垂直度检验心轴，其检测心轴直径公差，分三个尺寸段制做，配以不同公差的螺钉，检查其接触面积，一般在 90%以上为合格，或配用塞尺检测，塞尺厚度的一半为垂直度公差值。2.5连杆的结构特点连杆的结构图连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，它在柴油机中，把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。连杆在工作中承受着急剧变化的动载荷。连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。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

23、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

24、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。 3 连杆加工工艺规程3.1 连杆的技术要求 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，同时又压缩汽缸内气体。因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能，而工艺的选择又是直参数主要有5个：（1）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；（2）大、小头孔轴心线在连杆轴线方向上的平行度；（3）大、小头孔中心距；（4）连杆大头孔两端面

25、对大头孔中心线的垂直度；（5）大小头孔两端面的技术要求；（6）螺栓孔及有关结合面的技术要求。需进行机械加工的主要表面为：大、小头孔及其两端面，连杆体与连杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等。连杆总成的主要技术要求如图 2-1。 图 2-1 连杆的技术要求3.1.1 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，以及减少冲击的不良影响和便于传热。则取大头孔公差等级为IT6，大头孔的圆柱度公差为0.012 mm，则根据参考文献11互换性与技术测量基础P116得T0.6IT, 则Ra0.05IT.所以有表面粗糙度Ra应不大于0.8m；取小头孔公差等级为IT3，小头压衬套

26、的底孔的圆柱度公差为0.0025 mm，则根据互换性与技术测量基础P116得T0.6IT, 则Ra0.05IT表面粗糙度Ra应不大于0.2m。3.1.2 大、小头孔轴心线在连杆轴线方向的平行度 由于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应公差较小，在100 mm长度上公差为0.04 mm。则两孔轴心线在连杆的轴线方向的平行度3.1.3 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，即大小头孔中心距为1900.05 mm。3.1

27、.4 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，会影响到轴瓦的安装，也将会影响连杆运动的平稳性，甚至引起磨损、烧伤；所以对它也提出了一定的要求：即规定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0.1 mm。 3.1.5 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0.8m, 小头两端面的尺寸公差等级为IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3m。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，而连杆头两端面与活塞销孔座内档之间没有配合

28、要求，所以大头孔两端面的粗糙度要求比小头孔高。3.1.6 螺栓孔及有关结合面的技术要求 在前面连杆的结构特点中已经说过，连杆在工作中承受着急剧变化的动载荷的作用。这一动载荷又传递到连杆体和连杆盖的两个螺栓及螺母上。因此除了对螺栓及螺母要提出高的技术要求外，对于安装这两个动力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。规定：螺栓孔按IT8级公差等级和表面粗糙度Ra应不大于6.3m；两螺栓孔中心线对连杆中心线的的对称度公差为0.25 mm。同时在连杆受动载荷时，连杆盖与连杆体的接合面的歪斜使连杆盖及连杆体沿着剖分面产生相对错位，影响到曲轴的连杆轴颈和轴瓦结合不良，从而产生不均匀磨损。结合面的平面度将影响到连杆

29、体、连杆盖和垫片贴合的紧密程度，因而也影响到螺栓的受力情况和曲轴、轴瓦的磨损。连杆体和连杆盖两剖面的平面度为0.025mm3.2 连杆的材料和毛坯由于连杆是柴油发动机或汽油发动机的重要零件，它主要承受气缸爆破气体的冲击压力和衢州转动的惯性拉力。连杆在传递力的过程中，承受着很高的周期性冲击力、惯性力和弯曲性能。为了保持高速运转的曲轴始终处于平衡状态，还要求连杆重量公差限制在一定范围内。连杆是较难锻造和加工的零件，因此，国内外对连杆的材料和制造工艺均在不断地探讨和革新。发动机连杆的成形工艺有铸造，粉末锻造和锻造。由于这几种加工工艺的成本相近，但又因为粉末锻造能够达到强度要求，而且这会减轻发动机质量

30、，可导致发动机上所有摆动体质量的减少，对发动机的运转噪声、震动、燃料消耗等将产生良好的作用。更重要的是，由于粉末锻造采用粉末坯料的称量法，使每根连杆得到同一重量，因此，连杆联接曲轴旋转时，明显减轻了动平衡所引起的影响。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。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。根据生产纲领为中批生产，连杆多用模锻制造

31、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。在此，我们选择整体锻造的毛坯，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。目前我国有些生产连杆的工厂，采用了连杆辊锻工艺。图2-2为连杆辊锻示意图。毛坯加热后，通过上锻辊模具2和下锻辊模具4的型槽，毛坏产生塑

32、性变形，从而得到所需要的形状。用辊锻法生产的连杆锻件，在表面质量、内部金属组织、金属纤维方向以及机械强度等方面都可达到模锻水平，并且设备简单，劳动条件好，生产率较高，便于实现机械化、自动化，适于在大批大量生产中应用。辊锻需经多次逐渐成形。是柴油发动机或汽油发动机的重要零件，它主要承受气缸爆破气体的冲击压力和衢州转动的惯性拉力。连杆在传递力的过程中，承受着很高的周图2-2辊锻示意图图2-3、图2-4给出了连杆的锻造工艺过程，将棒料在炉中加热至114012000C，先在辊锻机上通过四个型槽进行辊锻制坯见图2-3，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见图2-4。锻好后的连杆

33、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。图 2-3连杆辊锻制坯示意图图 2-4 连杆预锻、终锻、钻孔示意图3.3 连杆的机械加工工艺设计3.3.1 基准的选择 统一精基准：以大小头端面，小头孔、大头孔一侧面定位。因为端面的面积大，定位稳定可靠；用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距同时可以消除基准不重合误差。3.3.2 制定工艺路线一般的连杆工艺路线是：拉大小头两端面粗磨大小头两端面拉连杆大小头侧定位面拉连杆盖两端面及杆两端面

34、倒角拉小头两斜面粗拉螺栓座面，拉配对打字面、去重凸台面及盖定位侧面粗镗杆身下半圆、倒角及小头孔粗镗杆身上半圆、小头孔及大小头孔倒角精铣螺栓座面铣断杆、盖小头孔两斜端面上倒角加工螺栓孔拉杆、盖结合面及倒角去配对杆盖毛刺清洗配对杆盖检测配对杆盖结合面精度人工装配扭紧螺栓打印杆盖配对标记号精磨连杆杆身两端面粗镗大头孔及两侧倒角半精镗大头孔及精镗小头衬套底孔检查大头孔及精镗小头衬套底孔精度压入小头孔衬套称重去重精镗大头孔、小头衬套孔清洗最终检查成品防锈。由于连杆的尺寸精度、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。连杆机械

35、加工工艺过程如下。方案一：工序 1 铣连杆大、小头两平面,每面留磨量0.5mm工序 2 以一大平面定位，磨另一大平面，保证中心线对称，无标记面称基面。工序 3 以基面定位，钻、扩、铰小头孔工序 4 以基面及大、小头孔定位，装夹工件铣尺寸98mm两侧面，保证对称（此平面为工艺用基准面）工序 5 以基面定位，以小头孔定位，扩大头孔为60mm工序 6 以基面及大、小头孔定位，装夹工件，切开工件，编号杆身及上盖分别打标记。工序 7 以基面和一侧面定位装夹工件，铣连杆体和盖结合面，保直径方向测量深度为27.5mm 工序 8 以基面和一侧面定位装夹工件，磨连杆体和盖的结合面工序 9 以基面及结合面定位装夹

36、工件，铣连杆体和盖mm8mm瓦槽工序10 以基面、结合面和一侧面定位，装夹工件，锪两螺栓座 mm,R11mm,保证尺寸mm工序 11 钻210mm螺栓孔工序 12 先扩212mm螺栓孔，再扩213mm深19mm螺栓孔并倒角工序 13 铰212.2mm螺栓孔工序 14 用专用螺钉，将连杆体和连杆盖装成连杆组件。 工序 15 粗镗大头孔工序 16 加工大头孔倒角工序 17 精磨大小头两端面，保证大端面厚度为mm工序 18 以基面、一侧面定位，半精镗大头孔，精镗小头孔至图纸尺寸，中心距为mm工序 19 精镗大头孔至尺工序 20 称量不平衡质量工序 21 按规定值去重量工序 22 钻连杆小头阶梯油孔8

37、.5mm,10m工序 23 压衬套工序 24 小头孔两端倒角工序 25 半精镗，精镗小头衬套孔工序 26 珩磨大头孔工序 27 检查各部尺寸及精度工序 28 无损探伤及检测硬度工序 29 入库方案二：工序 1 粗铣连杆大、小头两平面,每面留磨量0.5mm工序 2 以一大平面定位，磨另一大平面，保证中心线对称，无标记面称基面。工序 3 以基面定位，钻、扩、铰小头孔工序 4 以基面及大、小头孔定位，装夹工件铣尺寸98mm两侧面，保证对称 （此平面为工艺用基准面）工序 5 以基面定位，以小头孔定位，扩大头孔为60mm工序 6 以基面及大、小头孔定位，装夹工件，切开工件，编号杆身及上盖分 别打标记。工

38、序 7 以基面和一侧面定位装夹工件，铣连杆体和盖结合面，保直径方向测量深度为27.5mm 工序 8 以基面和一侧面定位装夹工件，磨连杆体和盖的结合面工序 9 以基面及结合面定位装夹工件，铣连杆体和盖mm8mm瓦槽工序 10 以基面、结合面和一侧面定位，装夹工件，锪两螺栓座面mm,R11mm,保证尺寸mm工序 11 将连杆体和连杆盖装成连杆组件。工序 12 钻螺栓孔至210mm工序 13 先扩212mm螺栓孔，再扩213mm深19mm螺栓孔并倒角工序 14 铰2-12mm螺栓孔至12.2mm工序 15 粗镗大头孔工序 16 加工大头孔倒角工序 17 精磨大小头两端面，保证大端面厚度为mm工序 1

39、8 以基面、一侧面定位，半精镗大头孔，精镗小头孔至图纸尺寸，中心距为mm工序 19 精镗大头孔至尺工序 20 压衬套工序 21 钻连杆小头阶梯油孔8.5mm,10mm工序 22 小头孔两端倒角工序 23 称量不平衡质量工序 24 按规定值去重量工序 25 半精镗，精镗小头衬套孔工序 26 珩磨大头孔工序 27 检查各部尺寸及精度工序 28 无损探伤及检测硬度工序 29 入库方案分析及选择：由于方案一：首先这是先加工螺栓孔再装配连杆盖和体，这样不能保证钻的孔装配后能同轴，而且增加工序，增加工艺成本。 其次是先钻阶梯油孔再压衬套，这样增加工艺成本，工艺设计不合理。再次应该先加工油孔、倒角再称重、去

40、重。方案二则解决了方案一所有的不合理的地方。所以综上所述应选方案二作为连杆的加工工艺方案。连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的来安排的。连杆的加工路线按连杆的分合可分为三个阶段：第一阶段为连杆体和盖铣断之前的加工；第二阶段为连杆体和盖铣断后的加工；第三阶段为连杆体和盖装配后的加工。第一阶段的加工主要是为其后续加工准备精基准；第二阶段主要是加工除精基准以外的其它表面，包括为装配做准备的螺栓孔和结合面的加工，以及轴瓦锁口槽的加工等；第三阶段则主要是最终保证连杆各项技术要求的加工，包括连杆合装后大头孔的半精加工和端面的精加工及大、小头孔的精加工。如果按连杆合装前后来分，合装之前的工艺路线属主要表面的

41、粗加工阶段，合装之后的工艺路线则为主要表面的精加工阶段。3.4 连杆的机械加工工艺分析3.4.1 工艺过程安排 在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度： （1）连杆本身的刚度比较低，在切削力及夹紧力的作用下会产生形变以致影响精度。 （2）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，在安排加工工艺进程时，就要遵守先粗后精的原则把各主要表面的粗、精加工工序分开，就是把粗加工安排在前，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，切削用量也大，因此切削力、夹紧力必然大，加工后容易产生变形。这样，粗加工的变形可以在半精加工中修正；半精

42、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，最后达到零件的技术条件。各主要表面的工序安排如下：1）两端面：粗铣、精铣、粗磨、精磨2）小头孔：钻孔、扩孔、铰孔、精镗、压入衬套后再精镗3）大头孔：扩孔、粗镗、半精镗、精镗、金刚镗、珩磨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。3.4.2 定位基准的选择 在连杆机械加工工艺过程中，大部分工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作为主要基面，并用大头处指定一侧的外表面作为另一基面。这是由于：端面的面积大，定位比较稳定，用小头孔定位可直接控制大、小头孔的中心距。这样就使各工序中的定

43、位基准统一起来，减少了定位误差。具体的办法是，如图所示：在安装工件时，注意将成套编号标记的一面不要与夹具的定位元件接触（在设计图2-5 定位方向夹具时亦作相应的考虑）。在精镗小头孔（及精镗小头衬套孔）时，也用小头孔（及衬套孔）作为基面，这时将定位销做成活动的称“假销”。当连杆用小头孔（及衬套孔）定位夹紧后，再从小头孔中抽出假销进行加工。3.4.3 确定合理的夹紧方法 在铣两端面的夹具中，夹紧力的方向与端面平行，即使有一些变形，亦产生在平行于端面的方向上，很少会影响端面的平面度。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。在加工大小头孔工序中，主要夹紧力垂直作用于大头端面上

44、，并由定位元件承受，以保证所加工孔的圆度。在精镗大小头孔时，只以大平面（基面）定位，并且只夹紧大头这一端。小头一端以假销定位后，用螺钉在另一侧面夹紧。小头 一端不在端面上定位夹紧，避免可能产生的变形。3.4.4 连杆两端面的加工采用粗铣、粗磨、精磨三道工序，并将精磨工序安排在精加工大、小头孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度。粗磨在转盘磨床上，使用砂瓦拼成的砂轮端面磨削。这种方法的生产率较高。精磨在M7130型平面磨床上用砂轮的周边磨削，这种办法的生产率低一些，但精度较高。3.4.5 连杆大、小头孔的加工 连杆大、小头孔的加工是连杆机械加工的重要工序，它的加工精度对连杆质量有较大的影

45、响。小头孔是定位基面，在用作定位基面之前，它经过了钻、扩、铰三道工序。钻时以小头孔外形定位，这样可以保证加工后的孔与小头外圆的同轴度误差在一个很小的范围。小头孔在钻、扩、铰后，在金刚镗床上与大头孔同时精镗，达到IT8级公差等级，然后压入衬套，再以衬套内孔定位精镗大头孔。由于衬套的内孔与外圆存在同轴度误差，这种定位方法有可能使精镗后的衬套孔与大头孔的中心距超差。大头孔经过扩、粗镗、半精镗、精镗、金刚镗和珩磨达到IT6级公差等级。表面粗糙度Ra 为0.4m，大头孔的加工方法是在铣开工序后，将连杆与连杆体组合在一起，然后进行精镗大头孔的工序。这样，在铣开以后可能产生的变形，可以在最后精镗工序中得到修正，以保证孔的形状精度。3.4.6 连杆螺栓孔的加工 连杆的螺栓孔经过钻、扩、铰工序。加工时以大头端面、小头孔及大头一侧面定位。