连杆加工工艺分析

编号：XH03JW033-11/0

厦门海洋职业技术学院

毕业设计（论文）题目:连杆加工工艺分析

系别：机电工程

班级：数控5051

姓名：蔡晓芳

学号：0804505004

指导教师：郭春梅

二零一零年三月十日

连杆加工工艺分析

内容摘要：

在现代的各个生产部门中所使用的机械，虽然是多种多样，其构造、用途和性能也个不相同，但各种不同的机械切用可能有相同的运动系统，即具有相同的机构。例如蒸汽机、内染机、火塞泵和曲轴冲床等不同机械，他们的主要组成都有曲柄滑块机构。连杆机构是由若干个杆状构件、销轴、滑块、导轨等组成。本文主要介绍连杆的功用与结构、连杆的工艺特点。

关键词：

一、连杆机构的结构和形式

1、构件的形式

连杆机构的构件大多制成杆状，但根据受力和结构等需要，并不一定都做成杆状，常见的形式为；

（1）杆状，它的构造简单，加工方便，一般在杆长（运动）尺寸R胶大时采用。（2）盘状，有时它本身就是一个皮带轮或齿轮，在圆盘上距轴心R处装上销轴，以便和其他构件组成回转副，尺寸R为杆长。这种回转体的质量均匀分布，故盘状结构能比杆转的更适于较高的转速，常用做曲柄或摆杆。

（3）桁架和箱形梁，当构件较长或受力较大，采用整体式杆件不经济或制造困难是可采用这种结果形式。

（4）曲轴，结构简单，与它主成运动副的构件可做成整体式的，但由于悬臂，强度及杆度较差。当工作载荷和尺寸较大，或曲柄安置在转动轴的中间部分时，此形式在内燃机、压缩机等机械中经常采用，曲柄在中间轴劲处与连杆相连，连杆必须部分为连杆体和连杆盖，然后用螺栓将其拧紧。

2、运动副的形式

（1）回转副，可利用滑动轴承或滚动轴承组成回转副。滑动轴承的结构简单，但轴承间隙会影响构件的运动性质，当构件和运动副较多时，间隙引起的积累误差必增大。如采用滚动轴承作回转副，则磨檫损失小，运动副间隙小，启动灵敏，但专配复杂，两构件接头处的颈向尺寸较大，可用滚针轴承解决着一矛盾。

（2）移动副，组成移动副的两构件和各种导路的形式。带有调整板的T型导路：圆柱形导路：带有侧板棱柱形导路：V型导路：可调整的带有燕尾形的组合导路：滚珠的滚柱导路：带有滚柱的滚柱导路。

二、连杆的结构、材料与主要技术要求

连杆是较细长的变截面非圆形杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作承受的急剧变化的动截荷。中等尺寸或大型连杆是由连杆体和连杆盖两部分组成，连杆体与连杆盖用螺栓和螺母与曲轴主轴劲装置在一起，而尺寸较小的连杆（如摩托车发动机用连杆）多数为整体结构。图1-1所示为柴油机的连杆零件图。

为了减少磨损和磨损后便于修理，在连杆小头孔中压入青铜衬套，大头孔中装有薄壁巴氏合金轴瓦。

图1-1 某些油机的连杆零件图

连杆材料一般采用45钢或40Cr、45Mn2等优质钢或合金钢。如今越来越多采用球墨铸铁，其毛坯用模锻制造。连杆体和盖可以分开锻造，也可整体锻造，取决于毛坯尺寸及锻造毛坯的设备能力。

菜油机的连杆主要技术条件如表1-1所示

表1-1 连杆零件的主要技术要求

三、连杆的机械加工工艺过程

连杆的尺寸精度、形状精度和位置精度的要求都较高。总体来讲，连杆是杆状零件，刚度较差，加工中受力易产生变形。

批量生产连杆加工工艺过程如表1-2所示几合件加工工艺过程见表1-3

表1-2连杆及连杆盖加工工艺过程

表1-3 连杆合件加工工艺过程

连杆的主要加工表面为大、小头孔、两端面、连杆盖与连杆体的结合面和螺栓孔等次要表面为油孔、锁口槽、工艺凸台、称重去重、检验、清洗和和去毛刺等工序。

四、连杆加工工艺过程分析

1．工艺过程的安排

连杆的加工顺序大致如下：粗铣精磨上下端面——钻、扩、铰小头孔——粗精铣工艺凸台及结合面——两件连杆半圆孔和拼镗大头孔——磨结合面——钻铰定位孔——配钻、攻螺栓孔——合件联结——磨削合件两端面——半精镗大头孔——精镗大、小头孔——钻小油孔、倒角——珩磨大头孔——压装小头孔衬套——铣小头孔端面——精镗小头孔衬套——拆分合件并配对编号——铣轴瓦定位槽——对号装配——退磁、清洗——检验。

连杆小头孔压入衬套后常以金刚镗孔作为最后加工。大头孔常以珩磨或冷挤压作为底孔的最后加工。

整个过程体现出“先粗后精”、“先面后孔”、“先基准面后其他面”、“先主要面后次要面”的工艺顺序。

2．定位基准的选择

连杆加工中可供定位基准面的表面有：大头孔、小头孔、大小头孔两侧面等。这些表面在加工过程中不断的转换基准，有粗到精逐步形成。例如表1-2中，工序4粗精洗平面的基准是毛坯底平面，采用固定及活动V形块各一个对小头外廓和大头一侧定位并夹紧；工序4中反转工件粗精铣另一方面已铣削端面为精基准；大头两侧面在大量生产时以两侧自定心定位，中小批生产为简化夹具可取一侧定位；镗大孔时的定位基准为一平面、小头孔和大头孔一侧面；而镗小头孔时可选一平面、大头孔和小头孔外圆等。

表1-3中，小头孔压装衬套和精镗衬套内孔时都采用了假削定位，即以加工孔自身定位——自位基准，保证加工余量均匀，假削定位是指定位销与孔定位并在夹紧工件后拆除定位销，不妨碍加工。

连杆加工粗基准选择，要保证其对称性和孔壁厚均匀。

3．确定合理的夹紧方法

连杆相对刚性较差，要十分注意夹紧力的大小、方向及着力点的选择。4．连杆两端面加工

如果毛坯精度高，可以不经粗铣而直接粗磨。精磨工序应安排在精加工大小头孔之前，以保证孔与端面的相互垂直度要求。

5．连杆大小孔的加工

大小头孔加工既要保证孔本身的精度、表面粗糙度要求，还要保证相互位置和孔孔与端面垂直度要求。小头底孔径由钻孔、扩、铰孔及倒角等工序完成。青铜衬套，再以衬套内孔定位，在金刚镗床上精镗内孔。大头孔的半精镗、精镗、珩磨工序都是在合装后进行。

6．连杆的工艺特点

(1)连杆体和盖厚度不一样，改善了加工工艺性。连杆盖厚度为31mm，比连杆杆厚度单边小3.8mm，盖两端面精度产品要求不高，可一次加工而成。

由于加工面小，冷却条件好，使加工振动和磨削烧伤不易产生。

连杆杆和盖装配后不存在端面不一致的问题，故连杆两端面的精磨不需要在装配后进行，可在螺栓孔加工之前。

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。

(2)连杆小头两端面由斜面和一段窄平面组成。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，增加了斜面加工和小头孔两斜面上倒角工序；用提高零件定位及压头导向精度来避免衬套压偏现象的发生，但却增加了压衬套工序加工的难度。

(3)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。该连杆为带止口斜结合面.

精加工基准采用了无间隙定位方法，在产品设计出定位基准面。在连杆杆和总成的加工中，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、螺栓两座面、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的定位、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。由于定位基准统一，使各工序中定位点的大小及位置也保持相同。这些都为稳定工艺、保证加工精度提供了良好的条件。

7、连杆用的材料

一般有以下6种,1.中碳钢 2.中碳合金钢 3.铸铁(分可锻铸铁和球墨铸) 4.粉末冶金 5.非调质钢6涨断连杆。连杆是柴油机的重要部件，不但要有高的抗拉、压强度和高的疲劳强度，而且要有足够的刚性和韧性。通常连杆是以调质状态在发动机里服役，其寿命首先取决于调质工艺质量，硬度应在HB207～289(因不同柴油机型号而异)；第三，应经磁力探伤确保无裂纹.

连杆常用的材料有以下几种，45号钢（中碳钢）、40Cr、42Cr（中碳合金钢）、40CrMo 以及采用可锻铸铁GTS65 和/或球墨铸铁GGG70 （多用于汽油机）等，连杆材料的调质热处理非常重要，其寿命首先取决于调质工艺质量，即它的金相必须是1～4级晶粒度的细的回火索氏体(可有少量托氏体和极少量铁素体)；小型汽油机连杆多采用可锻铁或者球铁，前者硬度应于210--260HBS，抗拉强度不低于619MPa；后者硬度