【正文】 ....................31河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院5摘要連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部件之一，它決定著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和運(yùn)行的穩(wěn)定性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，連桿的制造被注入了現(xiàn)代化的加工手段。 “脹斷工藝”成為了連桿工藝中的又一新名詞。連桿脹斷工藝的應(yīng)用，使連桿在加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本等諸多方面都發(fā)生了顯著變化，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的性能得到了進(jìn)一步提升。本文以汽車機(jī)連桿制造工藝的總體方案為主要研究?jī)?nèi)容，以連桿的脹斷工藝為主要研究方向?？傮w方案涉及從連桿材料的選擇到加工為成品的全部工藝過(guò)程。方案特別對(duì)脹斷工藝的原理及過(guò)程做了深入淺出的論述，并在認(rèn)真分析連桿技術(shù)要求、廣泛查閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)之上，制定出了一條基本適于連桿實(shí)際生產(chǎn)的新型工藝方案和路線。同時(shí)，筆者還重點(diǎn)設(shè)計(jì)了“脹斷” 、 “ 銑卡瓦槽”兩工序的夾具和工藝裝備。關(guān)鍵詞：汽車連桿，工藝方案，脹斷工裝河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院6AbstractLinkage of the diesel engine is one of the main parts of its decision to the engine performance and the stability. With the scientific and technological development and progress of the link was injected into a modern manufacturing processing methods. Expansion of off has bee a link in the process of yet another new term. Linkage bulging off the application process so that the link in the processing quality, productivity and production costs, and so have undergone significant changes, the diesel engine has been further enhance performance. Diesel link this to the overall manufacturing process for major research programme, to link the expansion of off the main research directions. Linkage of the overall plan from the choice of materials to finished products for processing all the process. Special programmes on the principle of expansion off course and had to learn to do the exposition and careful analysis of technical requirements of connecting rod, widely accessible on the basis of relevant literature, worked out a basic link suitable for the actual production of new programmes and Line. At the same time, the author also focused on the design of the open laser stress trough, bulging off the two processes of the fixture and process equipment.Key words : Diesel engine,Technology of process, Clamping device of the splitting河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7第一章 緒 論 設(shè)計(jì)任務(wù)本課題主要設(shè)計(jì)汽車連桿的加工工藝規(guī)程及脹斷、銑卡瓦槽專用夾具。年生產(chǎn)綱領(lǐng)為 45 萬(wàn)件。故為大批大量生產(chǎn)。 加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的目的和意義連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一，它在柴油機(jī)中，把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，連桿在工作中承受著急劇變化的動(dòng)載荷。連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。連桿體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。為了減少磨損和便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦有鋼質(zhì)的底，底的內(nèi)表面澆有一層耐磨巴氏合金軸瓦金屬。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，可以用來(lái)補(bǔ)償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時(shí)便于在磨損后進(jìn)行修理和更換。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，連桿除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)盡量減小連桿自身的質(zhì)量，以減小慣性力的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動(dòng)機(jī)中各連桿的質(zhì)量不能相差太大，因此，在連桿部件的大、小頭兩端設(shè)置了去不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱量后切除不平衡質(zhì)量。連桿大、小頭兩端對(duì)稱分布在連桿中截面的兩側(cè)?？紤]到裝夾、安放、搬運(yùn)等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔(或油槽)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把氣缸體下部的潤(rùn)滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤(rùn)滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副。連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來(lái)，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力。因此，在工作過(guò)程中，其承受著較高的周期性沖擊力、慣性力、壓縮應(yīng)力、縱向彎曲應(yīng)力、拉應(yīng)力、動(dòng)載荷等，因此要求連桿重量要輕，必須有較高的強(qiáng)度、韌性和疲勞性能。河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院8發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性在很大程度上取決于連桿的可靠程度，在連桿的總成可靠性的因素之中分合面質(zhì)量與定位關(guān)系是主要因素，因此解決好連桿體與連桿蓋之間的定位問(wèn)題，可以降低連桿的生產(chǎn)成本，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。但由于連桿的外形比較復(fù)雜、容易變形、剛性差，尺寸精度、位置精度以及表面質(zhì)量等要求較高，在制造上具有一定難度。而其連桿制造技術(shù)的好壞直接影響著連桿的使用性能和經(jīng)濟(jì)性能以及一個(gè)企業(yè)的生存和發(fā)展，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的制造技術(shù)漸漸不能適應(yīng)現(xiàn)在生產(chǎn)的要求。先后在國(guó)外很多連桿生產(chǎn)廠家提出了“脹斷技術(shù)” （又漲斷技術(shù)或裂解技術(shù)） ，國(guó)內(nèi)少部分連桿生產(chǎn)廠家也已采用該技術(shù)。據(jù)相關(guān)文章介紹，發(fā)動(dòng)機(jī)連桿脹斷加工技術(shù)是目前國(guó)際上連桿生產(chǎn)的最新技術(shù)，隨著連桿生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，連桿體與蓋的分離不再采用銑、鋸或拉這類傳統(tǒng)切削加工方法，而是采用了最新的脹斷技術(shù)。該技術(shù)是以整體加工代替分體加工，用切口(用機(jī)械方法或激光技術(shù)等方法制造預(yù)裂紋) 斷裂，使大端連桿蓋從連桿體移去，使連桿體與蓋的分離達(dá)到理想的脆性斷裂，并能很容易達(dá)到其連桿使用性能要求的一門(mén)先進(jìn)技術(shù)(圖 )。圖 脹斷過(guò)程示意簡(jiǎn)圖采用脹斷工藝有如下優(yōu)點(diǎn)：；脹斷工藝后，連桿與連桿蓋的分離面是最完全的嚙合，所以其無(wú)需再進(jìn)行機(jī)加河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院9工，省略了分離面的磨削加工；，如螺栓孔定位（或定位環(huán)孔） ，只需螺栓拉緊即可，這樣省去了螺栓孔的精加工（如鉸或鏜） 。與傳統(tǒng)連桿加工方法相比，脹斷工藝的優(yōu)勢(shì)很大：減少了加工工序、節(jié)省精加工設(shè)備、節(jié)省刀具磨損、節(jié)材料和能源、降低生產(chǎn)成本等，連桿脹斷加工技術(shù)還可提高連桿承載能力、抗剪能力、桿和蓋的定位精度及裝配質(zhì)量，對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)技術(shù)水平和整機(jī)性能具有很重要作用。綜上所述，以體現(xiàn)自己大學(xué)三來(lái)所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系的綜合，鍛煉自己的獨(dú)立思考、自我創(chuàng)新的意識(shí)和能力為目的，在采用脹斷技術(shù)的基礎(chǔ)上，探索和制定出一條能提高連桿的質(zhì)量和減少連桿制造成本，并基本適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)的方案，故選擇該課題作為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目。 國(guó)內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)連桿工藝發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)在毛坯材料方面：國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)工藝連桿毛坯材料一般采用 42CrMo 、35CrMo 、40MnVB、 45CrMnB、 40Cr 、 40CrMnB S40C 等調(diào)質(zhì)鋼和 S43CVS1 (進(jìn)口) 、35MnV、40MnS 等非調(diào)質(zhì)鋼。康明斯生產(chǎn)線采用調(diào)質(zhì)鋼毛坯40MnBH(GB521685),1995 年全面轉(zhuǎn)用非調(diào)質(zhì)鋼材料毛坯 38MnV。60 年代中期粉末熱鍛技術(shù)開(kāi)始發(fā)展起來(lái)，從 80 年代以來(lái)粉末冶金注射成型（PIM）成功的得到應(yīng)用，大多數(shù)連桿制造中使用的中碳鋼和低合金鋼逐步由新鋼種和粉末冶金的鍛造材料所代替。而德國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和零部件的專家 MahleGmbH 公司先后推出了 C70S6BY 鋼、36MnVS4BY 鋼、 70MnVS4BY 鋼等可用于脹斷的材料。在加工工藝方面：國(guó)內(nèi)外連桿生產(chǎn)方式大致有：鍛造、鑄造、粉末冶金等，進(jìn)入90年代后，90%以上的連桿制造都采用了模鍛工藝；傳統(tǒng)鍛造有將連桿體和蓋分開(kāi)鍛造、連桿整體鍛造兩種，連桿體與連桿蓋分離方式一般采取鋸斷、銑斷等工藝。國(guó)外很多連桿生產(chǎn)廠家提出關(guān)于連桿體與蓋分離最新工藝是使用斷裂分開(kāi)，即脹斷工藝（又漲斷工藝或裂解工藝） ，該工藝是用切口(用機(jī)械方法或用激光等方法制造預(yù)裂紋, 國(guó)內(nèi)常用的裂解槽加工方法有機(jī)械拉削、線切割，國(guó)外采用水刀和激光加工)，形成應(yīng)力集中，主動(dòng)施加垂直預(yù)定斷裂面載荷進(jìn)行引裂，河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院10在幾乎不發(fā)生變形的情況之下，在缺口處規(guī)則脆性斷裂，實(shí)現(xiàn)連桿體與連桿蓋的無(wú)屑斷裂剖分，使大端連桿蓋從連桿體移去。國(guó)內(nèi)部分汽車廠及設(shè)備制造廠如一汽—大眾、上海大眾和上海通用等都采用了該技術(shù)。 連桿工藝研究方向和研究的關(guān)鍵問(wèn)題本設(shè)計(jì)的目的主要是制定一條適合脹斷工藝的工藝方案，基本需要解決以下問(wèn)題：首先是要確定毛坯的材料以及其毛坯的制造方法。目前,絕大多數(shù)連桿是由需要淬火和回火的中碳鋼和低合金鋼經(jīng)過(guò)鍛造加工制造的，但正不斷由新鋼種和粉末冶金的鍛造材料所代替。脹斷連桿要求其材料塑性變形小、強(qiáng)度好、脆性適中、工藝性好，即在保證連桿強(qiáng)韌綜合性能指標(biāo)的前提下，限制連桿的韌性指標(biāo)，使斷口呈現(xiàn)脆性斷裂特征。而可用于連桿裂解的材料主要有粉末燒結(jié)材料、高碳鋼、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵。應(yīng)用比較廣泛的材料是粉末燒結(jié)材料和高碳鋼。提到粉末冶金，粉末冶金是利用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合以及各種類型制品的工藝技術(shù)。對(duì)粉末冶金零件工業(yè)提出的主要要求是降低成本、改進(jìn)使用性能、減輕零件重量及保護(hù)環(huán)境。對(duì)其零件的使用性能而言,關(guān)鍵在于開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度、高精度材料，耐熱、耐磨材料及高性能材料。在脹斷加工工序之中，其脹斷加工技術(shù)主要有三道關(guān)鍵核心工序，即加工初始應(yīng)力槽、脹斷、裝配螺栓等。初始應(yīng)力槽設(shè)計(jì)主要問(wèn)題：；設(shè)計(jì)；。脹斷槽（應(yīng)力槽）的位置的確定在一定程度上反應(yīng)了斷裂的方向，斷裂的方向必須與螺釘安裝方向垂直，如果說(shuō)不能準(zhǔn)確的在這個(gè)角度和位置上斷裂的話，不但在安裝的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生很大的難度，也很難保證大頭孔的圓柱度。所以合理設(shè)計(jì)脹斷應(yīng)力槽，是有效提高缺口效應(yīng)與應(yīng)力集中系數(shù)、降低脹斷力、提高斷裂效率與質(zhì)量關(guān)鍵因素，脹斷應(yīng)力槽的目的就是制造缺口效應(yīng)，提供應(yīng)力集中，為脹斷提供條件，并保證其斷裂發(fā)生在在設(shè)定的位置。脹斷槽形狀主要有機(jī)械加工而成的“V ”型槽與激光加工的矩形槽，其參數(shù)主要有張角、曲率半徑、槽深、槽長(zhǎng)等。而脹斷槽的加工方法的選擇也河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院11是至關(guān)重要的，采用什么樣的加工方式才最合理、最能達(dá)到要求，并且最節(jié)省制造成本等都是必需要考慮的問(wèn)題。脹斷主要解決的問(wèn)題是：如何核心設(shè)備的選擇以及其夾具的設(shè)計(jì)。設(shè)備的選擇，在沒(méi)有現(xiàn)有設(shè)備的前提之下，應(yīng)該如何選擇其設(shè)備，選用什么設(shè)備，或者如何選用現(xiàn)有的其他設(shè)備進(jìn)行改裝，在脹斷時(shí)是否能真正的達(dá)到所謂的脆性斷裂等，以及在選定設(shè)備的基礎(chǔ)上如何來(lái)設(shè)計(jì)其工裝等都是有待去思考和解決的問(wèn)題。關(guān)于螺栓裝配，在裝配螺栓過(guò)程中必須保證裂解后的連桿桿身與連桿蓋完全嚙合、不錯(cuò)位。為防止錯(cuò)位或施加扭矩不一致，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行兩側(cè)螺栓的裝配，裝配螺栓需要進(jìn)行螺栓預(yù)裝配及定扭矩裝配。第二章 連桿零件的分析、連桿零件的分析 連桿零件結(jié)構(gòu)分析本課題設(shè)計(jì)的零件是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿（零件圖