發(fā)動(dòng)機(jī)連桿機(jī)械加工工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-28 05:01 本頁(yè)面
【正文】 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿機(jī)械加工工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第1章 緒論 設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容近年來(lái)，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)汽車零部件設(shè)計(jì)與制造的要求越來(lái)越高，只有高質(zhì)量、高效率、低成本、低能耗的產(chǎn)品才能在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立足。許多采用原本的加工技術(shù)加工的產(chǎn)品已經(jīng)難以在市場(chǎng)中生存，對(duì)傳統(tǒng)加工技術(shù)的變革成為汽車工業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展方向。傳統(tǒng)的加工工藝隨著工業(yè)生產(chǎn)水平的提高，尤其是加工工藝和材料的不斷革新，得以深入發(fā)展。并且，一些能夠打破常規(guī)的新工藝為現(xiàn)代企業(yè)提供了更多的加工方案發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車的重要的組成部分，其設(shè)計(jì)制造水平是衡量一個(gè)國(guó)家的汽車工業(yè)水平。當(dāng)代汽車工業(yè)的發(fā)展需要高效率、低排放的發(fā)動(dòng)機(jī)，這就意味著發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的每一個(gè)零件都要在滿足機(jī)械性能的條件下盡量減輕自身重量。為了減輕汽車尾氣對(duì)環(huán)境的污染，未來(lái)的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)會(huì)越來(lái)越嚴(yán)格，需要發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸壓力進(jìn)一步增大，以滿足汽車節(jié)能減排的要求。連桿作為發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)、受力部件，其設(shè)計(jì)制造也必然向著重量輕、疲勞強(qiáng)度大的趨勢(shì)發(fā)展。連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)中重要的零部件，是將活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的紐帶。連桿在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中既要承受裝配載荷，同時(shí)需要將活塞所受到氣體爆發(fā)的壓力傳遞給曲軸?；钊魍鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，處于兩者之間的連桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)比較復(fù)雜，承受著拉伸、壓縮、彎曲等交變載荷。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)連桿的性能要求比較苛刻，連桿在質(zhì)量小的情況下，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。如果連桿剛度不夠，可能會(huì)產(chǎn)生連桿大頭孔失圓，進(jìn)而導(dǎo)致連桿大頭軸瓦因油膜破壞而燒損；連桿剛度不夠，可能造成連桿桿身彎曲變形，造成活塞與氣缸偏磨，活塞環(huán)漏氣、竄油等現(xiàn)象。隨著人類對(duì)汽車需求量的不斷增加，連桿的數(shù)量是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)決定，因此連桿的需求量隨著汽車增加量呈數(shù)倍增長(zhǎng)。因此，在加工技術(shù)方面就需要很大的發(fā)展。此設(shè)計(jì)主要是對(duì)傳統(tǒng)的汽車連桿的機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)。 加工工藝設(shè)計(jì)的目的及意義連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的主要傳動(dòng)部件之一，它在發(fā)動(dòng)機(jī)中，把作用于活塞頂面的膨脹的呀力傳遞給曲軸，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，低的內(nèi)表面澆有一層耐磨的巴氏合金軸瓦金屬。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，連桿除了必須具有剛度和強(qiáng)度外，還應(yīng)盡量減小連桿自身的質(zhì)量，用于減小慣性力的作用。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，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)。考慮到裝夾、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)，依靠曲軸的高速運(yùn)動(dòng)，把氣缸下部的潤(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連接起來(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，連桿的加工精度將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。第2章 汽車連桿機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì) 連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及作用連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)重要組成部分，連桿位于活塞與曲軸之間。連桿的作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)中，把作用與活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿在工作中承受著急劇變化的動(dòng)載荷。連桿由大頭、小頭和桿身等部分組成。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。大頭孔和小頭孔內(nèi)分別安裝了軸瓦和襯套。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。連桿在質(zhì)量減小的情況下，就必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，所以連桿桿身的截面多為“工”字型。 連桿的主要技術(shù)要求連桿上需進(jìn)行機(jī)械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，連桿體與連桿蓋的結(jié)合面及連桿螺栓定位孔等。連桿總成的主要技術(shù)要求（圖21）如下。圖21 連桿總成圖、小頭孔的尺寸精度、形狀精度大頭孔公差等級(jí)為IT6，； mm，小頭孔公差等級(jí)為IT8。 mm。、小頭孔中心距 大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的效率， 所以規(guī)定了比較高的要求：190177。 mm。 連桿的材料和毛坯連桿材料一般采用440Cr、40CrMnB，經(jīng)過(guò)處理提高強(qiáng)度和剛度。鋼制連桿一般采用鍛造球墨鑄鐵采用鍛造。目前我國(guó)有些生產(chǎn)連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。圖（22）為連桿輥鍛示意圖．毛坯加熱后，通過(guò)上鍛輥模具2和下鍛輥模具4的型槽，毛壞產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需要的形狀。用輥鍛法生產(chǎn)的連桿鍛件，在表面質(zhì)量、內(nèi)部金屬組織、金屬纖維方向以及機(jī)械強(qiáng)度等方面都可達(dá)到模鍛水平，并且設(shè)備簡(jiǎn)單，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)率較高，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，適于在大批大量生產(chǎn)中應(yīng)用。輥鍛需經(jīng)多次逐漸成形。圖22連桿輥鍛示意圖圖(22)給出了連桿的鍛造工藝過(guò)程，將棒料在爐中加熱至1140～1200C0，先在輥鍛機(jī)上通過(guò)四個(gè)型槽進(jìn)行輥鍛制坯見(jiàn)，然后在鍛壓機(jī)上進(jìn)行預(yù)鍛和終鍛，再在壓床上沖連桿大頭孔并切除飛邊見(jiàn)。鍛好后的連桿毛坯需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，使之得到細(xì)致均勻的回火索氏體組織，以改善性能，減少毛坯內(nèi)應(yīng)力。為了提高毛坯精度，連桿的毛坯尚需進(jìn)行熱校正。 連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析 工藝過(guò)程的安排：粗銑、精銑、粗磨、精磨：鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、精鏜、壓入襯套后再精鏜：擴(kuò)孔、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜、珩磨一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過(guò)程的中間或后面。連桿外形復(fù)雜不易定位大、頭是由細(xì)長(zhǎng)的桿身連接，剛度差，易變形；保證大頭孔與端面垂直，加工時(shí)，應(yīng)以一端面為定位基準(zhǔn)。同時(shí)保證兩孔位置公差，加工一孔時(shí)，以另一孔作為定位基準(zhǔn)（互為定位基準(zhǔn)）。連桿加工中大多數(shù)以零件圖中規(guī)定的工藝凸臺(tái)為精基準(zhǔn)。有的連桿在大、小頭側(cè)面有三個(gè)或四個(gè)中心孔作為輔助基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)大、小頭孔同時(shí)加工。采用粗銑、精銑、粗磨、精磨四道工序，并將精磨工序安排在精加工大、小頭孔之前，以便改善基面的平面度，
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