发动机连杆工艺规程2012_10_10

编号: 495柴油机连杆加工工艺规程编制人完成时间金肯职业技术学院495柴油机连杆加工工艺规程1．连杆的结构特征与技术要求1.1连杆结构特征连杆是汽车发动机中的重要零部件，它连接活塞和曲轴，将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴后输往驱动轮。

495柴油发动机连杆成品图样：其结构特征如下：连杆有连杆小头、连杆杆身和连杆大头等部分组成。

连杆小头与活塞销相连。

对全浮式活塞销，由于工作时小头孔与活塞销之间有相对运动，所以在连杆小头中压入衬套。

小端：发动机连杆是并列式连杆，小端采用薄壁圆环结构，这是因为它形状简单，制造方便，重量轻，受力之后小段中的应力分布比较均匀；小头采用斜面，与斜面底座相配合，可增加活塞销座和连杆小头的支撑面积，用于加强发动机。

两侧顶部加厚，以提高抗弯能力，减小变形，保证润滑间隙，提高工作可靠性，但加工较复杂。

大端：连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连，大头有整体式和分开式是两种。

一般采用分开式，分开式又分为平分和斜分两种。

连杆大头采用平切口，是因为它易于加工，刚性好，而且连杆螺栓不受剪切力作用。

把连杆大头分开可取下的部分叫连杆盖，连杆体与连杆盖配合加工不能互换，因此必须在同一侧打上装配标记。

杆身：连杆杆身为较细长的变截面非圆形杆件，其截面从大头到小头逐步变小，以能更好地适应在工作中承受的急剧变化的动载荷。

为减小惯性力，还应尽量减轻杆身重量。

连杆的长短直接影响到发动机的高度和侧压力的大小，较长的连杆能使惯性力增加，而同时在侧压力方面的改善却不明显。

因此在发动机设计时，当运动件不与有关零部件相碰时，都力求缩短连杆长度。

连杆杆身通常做成“工”字形断面，上小下大。

采用压力法润滑的连杆，杆身中部制造有连通大小头的油道。

连杆杆身的截面十分重要，它应能保证强度的前提下有尽量较轻的重量，此外，还要有利于该截面的形状由大端向小端的过度，因此发动机连杆本身采用工字型截面。

过渡区：较大的过渡半径：连杆小端工作时，下半部主要承受燃气爆发力，而上半部则承受着活塞组的往复惯性力，所以连杆小端到杆身的过渡结构对小段的强度有很大影响，切点处常常是应力高峰值所在处，因此小端和大端与杆身连接处采用大圆弧过渡，一方面提高小端与大端的刚度，另一方面也减小了这些地方的应力集中。

1.2技术要求1.2连杆技术要求（1）现代发动机连杆一般有如下技术要求：①发动机功率与扭矩提升，作为传递发动机功率与扭矩的连杆，需要有足够的强度、刚度与冲击韧性，否则一旦失效，打坏发动机机体，将造成巨大经济损失。

②发动机连杆作为高速运动件,重量要轻以减少惯性力，要求连杆壁尽量薄，杆身尽量缩短，以降低能耗和噪声③热处理调质硬度HRc45~50.④模锻后需经磁力探伤合格。

⑤每组连杆重量差 +2%，需要秤重分组包装。

（2）连杆主要尺寸与形位精度要求2．连杆机械加工工艺的设计2.1设计原则1）能够可靠地保证零件图纸上所有技术要求的实现。

2）必须能满足大批量生产的生产纲领要求。

3）在满足技术要求和生产纲领的前提下，一般要求工艺成本最低，并尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全。

2.2连杆机械加工工艺分析（1）材料与毛坯连杆材料可采用45钢或40Cr、45Mnz等优质钢或合金钢，也有用球墨铸铁或粉末冶金。

目前主要采用合金钢材料。

目前用的较多的采用45号钢，毛坯整体模锻，正火处理，加工中间采用调质处理，提高强度和抗冲击能力。

钢制连杆毛坯一般都用模锻制造，常有两种锻造工艺方案。

①连杆体和连杆盖分开锻造从连杆盖的结构考虑，有的连杆盖上两条高筋之间有凹形槽，这就必须用分开锻造的方法，另外从连杆盖锻造后的组织来看，它的金属纤维是连续的，因此具有较高的强度，不易产生变形。

②连杆体和连杆盖整体锻造需要较大的动力和锻造设备，并需要增加一道铣开工序，但它可以提高材料的利用率，减少结合面的加工余量，特别是只用一套模锻一次便可锻成，有利于组织和管理生产。

所以只要不受到连杆盖结构的限制，现代制造业大多采用这种锻造工艺方案。

整体锻造大头孔可以冲出椭圆形，铣切后，孔接近圆形，减少加工余量的不均匀量，也可以冲出圆孔，铣切之前粗镗时与小头孔的中心距应放宽，铣切宽度和接合面留的加工余量。

连杆的小头孔，大型连杆锻造时冲出，中型连杆只冲一凹坑或不冲出，小型连杆坑都不冲出。

连杆毛坯的精度，应满足机加工方面提出的要求，大量生产或成批生产，大小头端面采用铣—磨工序加工，毛坯用模锻即可，但有时在大量产中，为了使小头端面能用磨—拉—磨工序加工，则要求毛坯两头端面之间尺寸有较高的精度，保证较小的加工余量，除采用模锻、回火、校直等工序外，还需要增加一道精冷挤压工序，即在曲轴精压机上精压两头端面，使端面之间精度可达0.2~0.4,由于精冷压工序会使连杆大小头端面有较大的应力，故应增加回火、喷丸工序，予以消除。

（2）连杆的主要加工表面大、小头孔，两头端面，连杆体和盖的结合面，螺栓孔及端面。

油孔、轴瓦定位槽、辅助基准的工艺凸台等。

连杆的尺寸精度、形状精度和位置精度要求很高，但其本身刚性又比较差，容易产生变形，这就给加工带来很多困难。

必须制定可靠而经济的加工工艺规程。

（3）加工工艺性分析连杆两头端面厚度一样，杆体位置对称于两头端面，使加工工艺性得到改善。

连杆两头端面厚度为60mm，比连杆杆体厚度单边小12mm，杆体刚性明显不足，定位设计与施加夹力必须注意。

连杆两头端面加工面小，冷却条件好，加工振动和磨削烧伤不易产生，加之精度要求不高，可一次加工到位。

连杆上身和盖装配的端面一致，故连杆体两头端面的精磨不需要在装配后进行，但需要在螺栓孔加工之前进行。

螺栓孔、轴瓦对端面的位置精度可由加工精度直接保证，而不会受精磨加工精度的影响。

连杆小头两头端面由斜面和一段窄平面组成。

这种这种楔形结构的设计可增大其承压面积，以提高活塞的强度和刚性。

在加工方面，与一般连杆相比，会增加了斜面加工和小头孔两斜面上倒角工序，以提高零件定位及压力导向精度来避免衬套压偏现象的发生，但却增加了压衬序加工的难度。

带止口斜结合面。

连杆结合面结构种类较多，有平切口和斜切口，还有键槽形、锯齿形和带止口的。

精加工基准采用无间隙定位方法。

产品已设计有定位基准面。

在连杆总成加工中，采用杆端面、小头顶面和侧面、大头侧面的加工定位方式；在螺栓孔至止口斜结合面加工工序的连杆盖加工中，采用了以其端面、螺栓两头端面、一螺栓座面的侧面的加工定位方法。

这种重复定位精度高且稳定可靠定位、夹紧方法，可使零件变形小，操作方便，能通用于从粗加工到精加工中的各道工序。

（4）加工工艺流程安排加工工艺过程安排中需考虑：①连杆本身的刚度比较低，在外力（切削力，夹紧力）作用下容易变形。

②连杆毛坯是模锻件，孔的加工余量大，切削时会产生较大的残余应力，引起应力的重新分布。

因此在加工过程中除确定合理的加紧方法外，需要把重要表面的粗精加工工序分开。

这样粗加工残生的变形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，连杆大头孔在半精镗后，应安排一次拆开装好“连杆总成”的工序，使半精镗后产生的变形能得到自由伸展，以便精镗时予以修正。

机械加工主要加工面与采用的加工方法连杆两头端面的加工采用粗铣，精铣，粗磨，半精磨，精磨五道工序，并将精磨后工序安排在大小头孔孔精加工之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度，粗磨半精磨在立轴圆台平面磨床上，使用砂轮端面磨削，半精磨，精磨在卧轴平面磨床上，用砂轮的园周边磨削，这种办法生产效率低一些，但精度较高。

连杆大小头孔的加工小头孔是定位基面，在作用定位基面之前经过了钻，扩，拉三道工序，占孔时以小头孔外形定位，这样可以保证加工后的孔与外圆的同轴度误差较小，设计要求同轴度误差小于1mm，小头孔在钻，扩，拉后再金刚镗床上进行精镗，孔压入衬套后，有条件的应在金刚镗床上与大头孔同时进行精镗，这样可以保证大小头孔轴心的距离公差和相互位置精度要求。

连杆螺孔的加工连杆螺栓孔经过钻，扩，铰，拉工序，加工是以大头端面，小头孔及大头一侧定位。

为了使两螺栓孔在两个互相垂直方向平行度保持在贡茶允许的围，在扩孔和铰孔两个工步中用上下双导向套导向，但此方法会加大表面的粗糙度值，一般能达到设计规定要求。

粗铣螺栓孔端面，采用工件翻身的方法，这样铣夹具没有活动部分，能保证承受较大铣削力。

工件铣完一个螺栓孔端面，夹具转180度，铣另一螺栓端面，垂直度由夹具保证。

连杆体与连杆盖铣开后工序铣开工序很难达到剖分表面平面度不大于0.03Ra小于2.5的要求，因此应留余量增磨连杆体和连杆盖部分面的工序，以达到平面度和粗糙度要求。

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。

机械加工工艺流程铣大小头两端面——粗磨大小头两端面—铣连杆大小头侧定位面—铣连杆盖两端面及杆两端面倒角—铣小头两斜面—粗铣螺栓座面，铣配对打字面、去重凸台面及盖定位侧面—粗镗小头孔—粗镗大头孔角—清洗零件—零件探伤、退磁—精铣螺栓两端面—精磨连杆杆身两端面—加工螺栓孔一铣开杆、盖结合面—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—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—精镗大头孔、小头衬套孔—清洗—最终检—称重去重—成品防锈。

（5）定位基面的选择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（无标记的一面）和小头孔作为主要定位基面，以小头孔外侧一个工艺凸台面作为辅助定位基面，这是因为端面的面积大，定位稳定，方便；用小孔定位可直接控制其与大头孔的中心距，使工艺基准与设计基准重合，减少定位误差。

令大多数工序定位基准统一，方便于夹具的制造和使用。

在小头底孔精镗和铜套孔精镗工序中，也可用小头孔和衬套孔作为基面，这时将定位销做成活动的（亦称“假销”），当连杆用小头孔定位夹紧后，再从小头孔中抽出假销，进行孔精加工。

（6）夹紧方法的确定连杆是一个刚性比较差的工件，就应该十分注意夹紧力的大小，作用的方面及作力点的选择，避免因受夹紧力的作用而产生变形影响加工精度，在精镗两头端面的夹具中，夹紧力的方向与端面平行，在夹紧力作用的方向上，大头端部与小头端部的刚性高，变形小，及时有一些变形亦产生在平行于端面的方向上，很少或不会影响端面的平面度，夹紧力通过工件直接作用的方向上，很少或不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曲变形。

（7）连杆的检验，检验项目按图纸进行，归纳为三个方面主：①外表缺陷及表面粗糙度；②主要表面尺寸精度，大小头孔尺寸及形状尺寸精度③主要表面位置精度。