连杆加工工艺分析模板.doc

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：

指导老师： 郭春梅

二零一零 年三 月 十日
连杆加工工艺分析
内容摘要：
      在现代各个生产部门中所使用机械，即使是多个多样，其结构、用途和性能也个不相同，但多种不一样机械切用可能有相同运动系统，即含有相同机构。比如蒸汽机、内染机、火塞泵和曲轴冲床等不一样机械，她们关键组成全部有曲柄滑块机构。连杆机构是由若干个杆状构件、销轴、滑块、导轨等组成。本文关键介绍连杆功用和结构、连杆工艺特点。
关键词：
一、连杆机构结构和形式
1、构件形式
　　连杆机构构件大多制成杆状，但依据受力和结构等需要，并不一定全部做成杆状，常见形式为；
（1）杆状，它结构简单，加工方便，通常在杆长（运动）尺寸R胶大时采取。
（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，方便和其它构件组成回转副，尺寸R为杆长。这种回转体质量均匀分布，故盘状结构能比杆转更适于较高转速，常见做曲柄或摆杆。
（3）桁架和箱形梁，当构件较长或受力较大，采取整体式杆件不经济或制造困难是可采取这种结果形式。
（4）曲轴，结构简单，和它主成运动副构件可做成整体式，但因为悬臂，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中间部分时，此形式在内燃机、压缩机等机械中常常采取，曲柄在中间轴劲处和连杆相连，连杆必需部分为连杆体和连杆盖，然后用螺栓将其拧紧。
2、运动副形式
（1）回转副，可利用滑动轴承或滚动轴承组成回转副。滑动轴承结构简单，但轴承间隙会影响构件运动性质，当构件和运动副较多时，间隙引发积累误差必增大。如采取滚动轴承作回转副，则磨檫损失小，运动副间隙小，开启灵敏，但专配复杂，两构件接头处颈向尺寸较大，可用滚针轴承处理着一矛盾。
（2）移动副，组成移动副两构件和多种导路形式。带有调整板T型导路：圆柱形导路：带有侧板棱柱形导路：V型导路：可调整带有燕尾形组合导路：滚
珠滚柱导路：带有滚柱滚柱导路。
二、连杆结构、材料和关键技术要求
连杆是较细长变截面非圆形杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作承受急剧改变动截荷。中等尺寸或大型连杆是由连杆体和连杆盖两部分组成，连杆体和连杆盖用螺栓和螺母和曲轴主轴劲装置在一起，而尺寸较小连杆（如摩托车发动机用连杆）多数为整体结构。图1-1所表示为柴油机连杆零件图。
为了降低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 一些油机连杆零件图

连杆材料通常采取45钢或40Cr、45Mn2等优质钢或合金钢。现在越来越多采取球墨铸铁，其毛坯用模锻制造。连杆体和盖能够分开铸造，也可整体铸造，取决于毛坯尺寸及铸造毛坯设备能力。
菜油机连杆关键技术条件如表1-1所表示

表1-1 连杆零件关键技术要求

技术要求
数值
目标
大、小头孔精度
尺寸公差等级IT7~IT6
圆度、圆柱度0.004~0.006mm
确保和轴瓦良好配合
大、小头孔粗糙度
大小孔：0.4~0.8um;结合面:0.8um;大小孔端面:1.6~6.3um
确保配合精度、内磨性
两孔中心距
±0.03~±0.05mm
汽缸压缩比及动力特征
两孔轴线在相互垂直方向平行度
连杆轴线平面内平行度:0.02~0.04:100
垂直连杆轴线平面内平行度:0.04~0.06:100
使汽缸壁磨损均匀和曲轴颈边缘降低磨损
大头孔两端面对其轴线垂直度
(0.1:100)
降低曲轴劲边缘磨损
两螺孔(定位孔)位置精度
在两个垂直方向上平行度为0.02~0.04:100对结合面垂直度为0.1~0.2:100
确保正常承载能力和大头孔轴曲轴颈良好配合
连杆组内各连杆质量差
±2％
降低惯性力,确保运转平稳

三、连杆机械加工工艺过程
连杆尺寸精度、形状精度和位置精度要求全部较高。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所表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

连杆体
连杆盖
序号
工序内容
定位基准
序号
工序内容
定位基准
机床设备
1
模锻

1
模锻

2
调质

2
调质

3
磁性探伤

3
磁性探伤

4
粗、精铣两平面
大，小头端面
4
粗、精铣两平面
端接合面
立式三工位双头回转台铣床
5
磨两平面
端面
5
磨两平面
端面
平面磨床
6
钻、扩、铰小头孔及倒角
大、小端面，小头工艺凸台外廓

多工位专业机床
7
粗、精铣工艺凸台及结合面
大头端面，大、小头孔（一面双销）
6
粗、精铣结合面
端肩胛面
双头回转铣床
8
连杆体两件粗镗大头孔，倒角
大、小头端面，小头孔，工艺凸台
7
连杆盖两件粗樘孔，倒角
肩胛面螺钉孔外侧
多工位专用机床
9
磨结合面
大、小头端面，小头孔，工艺凸台，
8
磨削结合面
肩胛面
平面磨床
10
钻、铰定位孔
小头孔及端面工艺凸
9
钻、铰定位孔
端面，大头孔壁
卧式多工位专机
11
和连杆盖配钻、攻螺纹
定位孔结合面
10
配钻、扩沉头孔
定位孔结合面

12
清洗

11
清洗

表1-3 连杆合件加工工艺过程

序号
工作内容
定位基准
设备
1
杆和盖对号，清洗装配
定位销

2
磨大头孔两端面
大、小头端面
平面磨床
3
半精镗大头孔及孔口倒角
大、小头端面，小头孔工艺凸台

4
精镗大、小头孔
大头端面，小头孔工艺凸台
金刚镗床
5
钻小油孔及孔外口倒角
大、小头端面；大、小头孔
台式钻床
6
珩磨大头孔
自为基准
卧式珩磨机
7
小头孔内压火塞销衬套
大小端面及小头孔（假销定位）
油压机
8
铣小头两端面
小、大头孔端面
一般铣床
9
精镗小头衬套
大、小头孔（假销）
金刚镗床
10
拆分连杆盖

11
铣轴瓦定位槽

12
对号，装配

13
退磁

14
检验

连杆关键加工表面为大、小头孔、两端面、连杆盖和连杆体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．工艺过程安排
连杆加工次序大致以下：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终加工。大头孔常以珩磨或冷挤压作为底孔最终加工。
整个过程表现出“先粗后精”、“先面后孔”、“先基准面后其它面”、“先关键面后次要面”工艺次序。
2．定位基准选择
连杆加工中可供定位基准面表面有：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停转换基准，有粗到精逐步形成。比如表1-2中，工序4粗精洗平面基准是毛坯底平面，采取固定及活动V形块各一个对小头外廓和大头一侧定位并夹紧；工序4中反转工件粗精铣其次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全部采取了假削定位，即以加工孔本身定位——自位基准，确保加工余量均匀，假削定位是指定位销和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，要确保其对称性和孔壁厚均匀。
3．确定合理夹紧方法
连杆相对刚性较差，要十分注意夹紧力大小、方向及着力点选择。
4．连杆两端面加工
假如毛坯精度高，能够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，以确保孔和端面相互垂直度要求。
5．连杆大小孔加工
大小头孔加工既要确保孔本身精度、表面粗糙度要求，还要确保相互位置和孔孔和端面垂直度要求。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。大头孔半精镗、精镗、珩磨工序全部是在合装后进行。
6．连杆工艺特点
(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。
因为加工面小，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问题，故连杆两端面精磨不需要在装配后进行，可在螺栓孔加工之前。
螺栓孔、轴瓦对端面位置精度可由加工精度直接确保，而不会受精磨加工精度影响。
(2)连杆小头两端面由斜面和一段窄平面组成。这种楔形结构设计可增大其承压面积，以提升活塞强度和刚性。
在加工方面，和通常连杆相比，增加了斜面加工和小头孔两斜面上倒角工序；用提升零件定位及压头导向精度来避免衬套压偏现象发生，但却增加了压衬套工序加工难度。
(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。该连杆为带止口斜结合面.
精加工基准采取了无间隙定位方法，在产品设计出定位基准面。在连杆杆和总成加工中，采取杆端面、小头顶面和侧面、大头侧面加工定位方法；在螺栓孔至止口斜结合面加工工序连杆盖加工中，采取了以其端面、螺栓两座面、一螺栓座面侧面加工定位方法。这种反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各道工序。因为定位基准统一，使各工序中定位点大小及位置也保持相同。这些全部为稳定工艺、确保加工精度提供了良好条件。
7、连杆用材料
通常有以下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。连杆是柴油机关键部件，不仅要有高抗拉、压强度和高疲惫强度，而且要有足够刚性和韧性。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(因不一样柴油机型号而异)；第三，应经磁力探伤确保无裂纹.
连杆常见材料有以下多个，45号钢（中碳钢）、40Cr、42Cr（中碳合金钢）、40CrMo和采取可锻铸铁GTS65 和/或球墨铸铁GGG70 （多用于汽油机）等，连杆材料调质热处理很关键，其寿命首先取决于调质工艺质量，即它金相必需是1～4级晶粒度细回火索氏体(可有少许托氏体和极少许铁素体)；小型汽油机连杆多采取可锻铁或球铁，前者硬度应于210--260HBS，抗拉强度不低于619MPa；后者硬度240--280HBS，抗拉强度不低于690MPa。铸铁材料连杆通常也要经过表面喷丸等技术处理。冶金粉末铸造工艺在欧美国家30年代就已经应用于实际生产，随之技术不停改善，冶金粉末零件成为了一个新兴金属零件成形工艺。常见材料HS150TM及HS160TM,粉锻连杆力学性能和疲惫性能和锻钢连杆相同，高强度粉锻连杆抗拉强度可达1000MPa以上.非调质钢连杆材料比如35MnVS,49MnVS3,30SiMnVS6等等，而涨断是一个处理连杆加工工艺。不再一一赘述。
五、连杆检验
连杆加工工序多，中间又插入热处理工序，所以需经数次中间检验，最终检验项目和其它零件一样，包含尺寸精度、形状精度和位置精度和表面粗糙度检验，只不过连杆一些要求较高而已。
因为装配要求，大小头孔要按尺寸分组，连杆位置精度要在检具上进行，如大小头孔轴心线在两个相互垂直方向上平行度。在大小头孔中穿入心轴，大头心轴放在等高垫铁上，使大头心轴和平板平行。将连杆至于直立位置时，在小头心轴上距离为100mm处测量高度读数差，即为大小头孔在连杆轴心线方向平行度误差值；工件置于水平位置时，一样方法测得出来读数差，即为大小头孔在垂直连杆轴心线方向平行度误差值。连杆还要进行探伤检验其内在质量。

五、结论
经过具体叙述了连杆机构结构和形式、连杆结构、材料和关键技术要求、连杆机械加工工艺过程、连杆加工工艺过程分析、连杆检验等问题。让我全方面了解连杆，正确了解连杆加工工艺过程、连杆材料选择、连杆加工等问题，尽可能降低由操作不慎等其它人为原因带来无须要损失。

七．参考文件

[1] 朱派龙 孙永红《机械制造工艺装配》高等教育出版社.7
[2] 李洋  孙晋 范翠香 《电动机使用和维修》 人民邮电出版社.6
[3] 许晓峰《电机及拖动》 高等教育出版社.7
[4] 王益全《电动机原理和实用技术》 科学出版社.7
[5] 胡岩 武建文 许德成 等《小型电动机现代实用技术》机械工业出版社 .5
[6] 邱敏艳 《电机和控制》 电子工业出版社 .5
[7] 张勇 《电机拖动和控制》 机械工业出版社 .8