连杆加工工艺

二、连杆的加工工艺
1、连杆的功用、结构特点、工作条件及工艺特点
连杆是汽车发动机主要的传动机构之一,它将活塞与曲轴连接起来,把作用于活塞顶部的膨胀气体压力传给曲轴,使活塞的往复直线运动可逆的转化为曲轴的回转运动,以输出功率.以下均已实习所见4125B型柴油发动机连杆为例.
连杆是一种细长的变截面非圆杆件.由从大头到小头逐步变小的工字型截面的连杆体及连杆盖、螺栓、螺母等组成.基本上都由活塞销孔端小头、曲柄销孔端大头及杆身三部
分组成.为了便于安装,大头孔设计成两半,然后用连杆螺栓连接.
连杆在工作中主要承受以下三种动载荷：
①汽缸内的燃烧压力连杆受压；
②活塞连杆组的往复运动惯性力连杆受拉；
③连杆高速摆动时产生的横向惯性力连杆受弯曲应力；
连杆的工艺特点：外形复杂,不易定位；连杆的大小头是由细长的杆身连接,故刚性差,易弯曲、变形；尺寸精度、形位精度和表面质量要求高.
2、主要加工表面和技术要求
连杆的主要加工表面有：大小头孔、大小头端面、大头剖分面以及连杆螺栓孔等.
1大小端孔的精度：小头孔尺寸精度IT7,Ra≤1.6um,圆柱度公差0.015mm；小头铜套孔尺寸精度IT6,Ra≤0.4um,圆柱度公差0.005mm；大头孔尺寸精度IT6,Ra≤0.8um,圆柱度公差0.012mm.
2大小端孔中心线在两个互相垂直方向的平行度：在垂直面平行度公差0.04mm,在水平面内平行度公差0.06mm.
3大小端孔的中心距：孔中心距极限偏差±0.05mm
4大端孔两端面对大端孔轴线的垂直度：垂直度公差0.1mm,Ra≤3.2um.
5连杆螺栓孔：螺栓孔中心线对盖体结合面与螺栓及螺母座面的不垂直,会增加连杆螺栓的弯曲变形和扭转变形,并影响螺栓伸长量而削弱螺栓强度.
6两螺栓孔中心线对连杆大头孔剖分面的垂直度公差为0.15mm,用两个尺寸为的检验心轴插入连杆体和连杆盖的孔中时,剖分面的间隙应小于0.05mm.
3、连杆的机械加工工艺分析
①连杆的材料和毛坯
连杆的材料大多采用高强度的45钢、40Dr钢等,并经调质处理以改善切削性能和提
高抗冲击能力,硬度要求45钢为HB217～293,40Dr为HB223～280.也有采用球墨铸铁和粉
末冶金技术的,可降低毛坯成本.
钢制连杆的毛坯一般都是锻造生产,其毛坯形式有两种：一种是体、盖分开锻造；另
一种是将体、盖锻成一体,在加工过程中再切开或采用胀断工艺将其胀断.另外,为避免毛
坯出现缺陷疲劳源,要求对其进行100%的硬度测量和探伤.
实习中毛坯采用45钢并调制处理,采用整体模锻,分模面在工字型腰部的母线上,其短剑的主要技术要求为：热处理：调制217~289HBS,连杆杆身壁厚差不大于2mm,R42.5处的
定位面上不允许有凹凸,错差：纵向不大于1mm横向不大于0.75mm,杆体弯曲不大于1mm.
②基准的选择
粗基准：
第一道工序为粗磨两平面,为保证两平面有均匀的加工余量,采用互为基准.先选取没
有凸起标记一侧的端面为粗基准来加工另一个端面,然后以加工过的端面为基准加工没有
凸起标记一侧的端面,并在以后的大部分工序中以此端面作为精基准来定位.在加工连杆小
端孔时以其外表面定位,这样可以保证加工后的孔与其外表面的同轴度误差较小,壁厚均匀.
精基准：
由于大、小端端面面积大、精度高、定位准确、夹紧可靠,所以大部分工序选用其一
个指定的端面消除三个自由度和小端孔消除两个自由度,以及大端孔处指定的一个侧面作
为精基准.这不仅使基准统一,而且还减少了定位误差基准重合.
③连杆的工艺过程
工序号工序名称设备5粗铣连杆大小头两端平面四轴龙门铣床10精铣连杆大小头两端平面四轴龙门铣床15扩连杆小头孔四轴立式钻床三工位20连杆小头孔倒角立式钻床25拉连杆小头孔卧式拉床30铣连杆大头定位凸台和连杆小头凸台龙门铣床35自连杆上切下连杆盖专用卧式铣床40锪连杆盖上装螺母的凸台立式钻床45粗扩、半精扩连杆大头孔四轴立式组合钻床三工位50磨连杆大头剖分平面平面磨床55钻扩铰连杆两个螺栓孔十轴立式组合钻床六工位60锪连杆装螺栓头部的凸台立式钻床65扩连杆螺栓孔立式钻床70在连杆盖和连杆螺栓孔上倒角D0.5立式钻床75钻连杆两个定位销孔立式钻床80拉连杆两个螺栓孔立式拉床85锪连杆装螺栓的头部和装螺母的支承平面立式钻床90去毛刺和清洗清洗机95检验检验台100装配连杆和连杆盖装螺母机105磨连杆大头端平面平面磨床110精镗连杆大头孔两轴立式镗床115连杆大头孔倒角立式钻床120车连杆大头侧面的凸台普通车床125拧紧螺母、打字、去毛刺钳工台、螺母扳手机、去毛刺机130金刚镗连杆大头孔两面四轴金刚镗床135珩磨连杆大头孔单轴珩磨机140金刚镗连杆小头孔两面四轴金刚镗床145检验检验台150压入铜套液压机155连杆小头铣3.5圆弧槽卧式铣床160金刚镗连杆小头铜套孔单面两轴金刚镗床165清洗和吹净油孔清洗机170检验检验台175拆开连杆和连杆盖螺母扳手机、钳工台180铣连杆和连杆盖上的轴瓦槽及Φ16孔壁的缺口卧式铣床185清理、去毛刺钳工台190清洗、吹净和称重量清洗机及称重仪195检验检验台200连杆体和连杆盖配对钳工台205装配连杆和连杆盖钳工台连杆小头孔的加工方法：
15序,扩连杆小头孔；
25序,拉连杆小头孔；
140序,金刚镗连杆小头孔
连杆大头孔的加工方法：
45序,粗扩、半精扩连杆大头孔；
110序,精镗连杆大头孔；
130序,金刚镗连杆大头孔；
135序,珩磨连杆大头孔
定位分析130序,金刚镗连杆大头孔：
定位基准：连杆大头端面,连杆小头孔,连杆侧面工艺凸台
定位简图：
限制自由度：大头端面限制x轴方向移动y轴方向转动z轴方向转动,小头孔限制y 轴方向移动z轴方向移动,工艺凸台限制x轴方向转动.
三、缸体的加工工艺
1、缸体的功用、结构特点及工作条件
缸体是发动机的基础零件和骨架,同时是发动机总装配时的基准零件.作用是支撑和保护活塞、连杆、曲轴等各运动部件工作时的准确位置,保证发动机的换气、冷却和润滑,提供各种辅助系统、部件及发动机的安装基面.以下均以4125B型柴油发动机缸体为例.
气缸体为一整体铸造结构,形状结构复杂,加工的平面孔多,内部形成空腔,壁厚不均,刚度低,加工精度要求高,属于典型的箱体类加工零件.
发动机工作时,气缸体承受着各种大小方向呈周期性变化的气体压力、惯性力及力矩的作用.
2、缸体的主要加工表面和技术要求
气缸体主要加工表面有气缸体顶面、主轴承座侧面、气缸孔、主轴承座及凸轮轴轴承孔等,其加工精度直接影响发动装配精度和工作性能,主要设备精度、工夹具的可靠性和加工工艺的正确合理来保证.主要技术要求如下：
技术要求精度和表面粗糙度主轴承孔的精度与粗糙度,Ra1.6主轴承孔的圆度0.02气缸孔的精度和表面粗糙度底孔,Ra6.3气缸孔中心线对曲轴中心线的对称度0.05第二三四主轴承孔对第一五主轴承孔的同轴度0.02各凸轮轴承孔同轴度0.03曲轴中心线对凸轮轴中心平行度0.10顶面的平行度和表面粗糙度,Ra3.23、缸体的机械加工工艺分析
①缸体的材料和毛坯
气缸体采用的材料一般是灰铸铁HT150,HT200和HT250,但也有采用铸铝或钢板.气缸体因其在发动机中的特殊地位,造型相当复杂,在大批量生产中都采用金属模机造型,造型位置为卧式,流水线生产.本例采用材料为灰铸铁HT150,金属模机机器造型,分型面选在主轴承孔的对称平面上,造型方式为卧式,轴轴承孔、凸轮轴轴承孔和缸套孔均铸出,螺栓底孔、主油道孔和工艺孔均不预先铸出.气缸体在加工前需时效处理,以消除铸件内应力和改善毛坯的力学性能.
②基准的选择
粗基准：
第一、四气缸孔和气缸体底面.能保证在重要加工表面均有加工余量的前提下,重要孔的加工余量均匀,装入气缸体的气缸套与气缸体内壁各表面间有足够的间隙此外,还应能保证定位,夹紧可靠.
精基准：
气缸体左侧面的基平面和凸台.
③缸体的工艺过程工序号工序名称设备5铣气缸体左侧面四块基平面和三个凸台面双轴卧式铣床10粗铣气缸体顶面、底面和右侧放水阀平面三轴龙门铣床15在气缸体底面钻、铰两个定位孔钻、铰定位孔机床20精铣气缸体底面单轴龙门铣床25粗、精铣气缸体前后端面、固定水泵法兰和起动机进水管的法兰鼓形铣床30粗镗气缸体五个半圆主轴承孔、三个凸轮轴孔,钻一个惰轮轴孔三轴卧式镗床35粗镗气缸体四个气缸套孔四轴立式镗床40铣气缸体燃油精滤器安装面和两个水管平面卧式铣床45铣气缸体主轴承座的分开面特种铣床50铣气缸体主轴承座端面和轴瓦固定槽特种两面卧式铣床55拉气缸体主轴承座的分开面卧式拉床60精铣气缸体顶面和左侧面两个长方块双轴龙门铣床65在气缸体顶面和前后端面上钻孔和倒角三面组合钻床70在气缸体顶面和前后端面上攻螺纹专用三面攻丝机75钻气缸体润滑主油道孔三面三轴钻床80在气缸体顶面和右侧面上钻孔两面组合钻床85在气缸体底面和左侧面上钻孔两面组合钻床90钻十个润滑支油道孔两面组合钻床95钻十个固定主轴承盖的螺栓底孔和一个油孔,并在左侧面钻油标尺孔底孔十一轴立式组合钻床100在气缸体第一主轴承座上钻斜油孔单轴机械头105攻气缸体固定主轴承盖的十个螺栓孔和一个油标尺螺孔特种十轴攻螺纹机110在气缸体底面和左右侧面上攻螺纹三面组合攻螺纹机115钻气缸体八个挺杆导管底孔八轴立式钻床120扩、铰气缸体八个挺杆导管底孔八轴立式钻床125精镗气缸体四个气缸套孔立式四轴镗床130精锪气缸体四个气缸套筒座的端面专用单轴立式镗床135在气缸体四个气缸套孔内镗阻水阀槽专用单轴立式镗床140清洗和吹净气缸体清洗机145去毛刺、清除切屑、倒角等辊道150检验辊道155在气缸体上安装是个双头螺栓摇臂钻床160安装气缸体主轴承盖上螺母机165在气缸体前后端面主油道孔上扩孔、攻螺纹、并在前端面钻孔摇臂钻床170半精镗气缸体五个曲轴主轴承孔、三个凸轮轴轴孔和一个惰轮轴孔摇臂钻床三轴卧式镗床175在气缸体第五曲轴主轴
承座的两端镗端面卧式镗床180精镗气缸体五个曲轴主轴承孔、三个凸轮轴孔和一个惰轮
轴孔三轴卧式镗床185压入气缸体八个挺杆导管八轴立式压床190在气缸体底面的后端面
和左右侧面上钻孔四面组合钻床195在气缸体后端面和左右侧面上铰孔和攻螺纹,并铰八
个挺杆导管孔四面组合钻床200珩磨气缸体五个曲轴主轴承孔特种立式珩磨机205清洗并
吹净气缸体清洗机210清洗并吹净气缸体全部油道孔清洗机215压入气缸体三个凸轮轴衬
套液压压床220铰气缸体三个凸轮轴衬套孔,并铰惰轮轴孔卧式镗床225准备移交检验辊
道230检验辊道235清洗并吹净气缸体清洗机气缸体四个气缸套筒座的端面加工方法：
10序,粗铣气缸体顶面；60序,精铣气缸体顶面；130序,精锪气缸体四个气缸套
筒座的端面定位分析20序,精铣气缸体底面：定位基准：气缸体顶面,第一四气
缸孔定位简图：限制自由度：顶面限制x轴方向转动y轴方向转动z轴方向移动,第一气缸孔锥销限制y轴方向移动x轴方向移动,第四气缸孔削边销限制z轴方向转动. 四、典型机床夹具分析1、钻床夹具如钻、扩、铰连杆螺栓孔工序55所用夹具.
夹具定位部分是菱形销1、支承钉5和侧面支承板18.夹紧方式为电动夹紧.其夹紧过程为：转动螺钉6使连杆体和连杆盖的剖分平面靠紧,电动扳手使螺母12顺时针转动,一方面使
活节螺栓11外移,带动连杆8绕圆柱销9顺时针转动,通过推板15向左推动连杆,使连杆
大头侧面定位凸台靠紧在侧面支承板18上；另一方面使压板13绕支座10上的销轴逆时
针转动,通过浮动压块16夹紧连杆. 2、铣床夹具如粗铣气缸体顶面、底面和右侧
放水阀平面工序10所用夹具.夹具定位分别为支承板9和11两个,支承钉5两个.夹具的
夹紧方式采用四套单独驱动的摆动式压板杠杆结构.夹紧过程是：设置在夹具底座中的气
缸驱动勾头压板1,在夹紧缸体前摆入缸体左侧面上的孔中,对缸体有水平推力,使其紧贴在定位支承钉5上；四个垂直安装的气缸驱动缸体右侧两端的四块摆动压板8、10、12和13,将气缸体夹紧.夹具两侧内壁上分别固定有两条预定位板2；夹具底部有导向键7,使其在
机床工作台上定位.。