【正文】 齊齊哈爾職業(yè)學(xué)院 摘要連桿是發(fā)動機中傳遞動力的重要零件，它把活塞的直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，并將作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率。連桿在工作過程中要承受裝配載荷（包括軸瓦過盈及螺栓預(yù)緊力）和交變工作載荷（包括氣體爆發(fā)壓力及慣性力）的作用，工作條件比較苛刻。根據(jù)零件的性質(zhì)和相關(guān)資料確定毛坯的尺寸和械加工余量。然后擬定連桿的工藝路線圖，制定該工件的夾緊方案，畫出夾具裝配圖。機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計包括工藝路線的制訂，基面的選擇，加工余量的確定，以及工件的定位、夾緊和機床夾具的設(shè)計。關(guān)鍵詞：連桿 柴油機 設(shè)計ABSTRACTConnectrod is the important powertransmitting ponent of the engine which changes the linear movement of the piston into the rotary motion of the crankshaft and transmits the force on the piston to the crankshaft in order to output the connectrod bears the assembly load(including the surplus force of the bearing bush) and repeated fluctuating load(including the exploding pressure of the gas and the inertial force)in the course of work，its running conditions are paratively harsh..We design the dimension of the blank and instrument process a margin of the part according to part character and the information of the part .Then, we design the handicrafts route picture of the shift forks. . The machinefinishing technological process design including the craft route making, the basic plane choice, the processing remainder determination, as well as the work piece localization, clamps with the engine bed jig design.Key word: Connectrod, Diesel engine, Design目錄摘要 IABSTRACT II1前言 IV2零件的分析 1 柴油機連桿的結(jié)構(gòu)特點 1 柴油機連桿的主要技術(shù)要求 2 連桿的材料和毛坯 3 3連桿工藝規(guī)程的設(shè)計 6 6 連桿的機械加工工藝過程 6 連桿加工工藝過程分析 9 連桿加工工藝設(shè)計應(yīng)考慮的問題 14 切削用量的選擇原則 15 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 17 計算工藝尺寸鏈 19 工時定額的計算 21 33 連桿的檢驗 344夾具設(shè)計 35 擴大頭孔夾具 35 結(jié)束語 38參考文獻 39 致謝 40附錄 411前言現(xiàn)代汽車正向著環(huán)保節(jié)能方向發(fā)展，這就要求發(fā)動機連桿不僅要有足夠的強度和剛度，而且要尺寸小、重量輕。因此，對連桿設(shè)計提出了更高的要求。連桿是汽車發(fā)動機主要的傳動構(gòu)件之一，它是把作用于活塞頂部的膨脹氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復(fù)直線運動變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運動，以輸出功率。連桿是柴油機的主要傳動構(gòu)件之一，在高頻率疲勞載荷下工作對強度有較高的要求。其作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復(fù)直線運動變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運動．以輸出動力。連桿屬于較難鍛造與加工的一種零件,對其制造方法及技術(shù),國內(nèi)外都給予了極大的關(guān)注。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素反映連桿精度。六缸柴油機內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊、功率大、噪聲低、振動大等。連桿是發(fā)動機中傳遞動力的重要零件，它把活塞的直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，并將作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率。連桿在柴油機工作過程中起著至關(guān)重要的作用。應(yīng)設(shè)計出一套較好的工藝規(guī)程來解決上述問題，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，減少柴油機的研發(fā)周期，降低柴油機的研發(fā)成本。選用國際上先進的加工方法來消除連桿加工過程出現(xiàn)的質(zhì)量低下、浪費資源等問題。目前連桿毛坯主要的制造方法有鑄造、模鍛和粉末冶金,并研制和開發(fā)復(fù)合材料連桿等。1) 鑄造連桿材料多為珠光體可鍛鑄鐵。在質(zhì)量和強度相同時，鑄造連桿的橫截面比模鍛連桿大20%左右，如鑄造連桿質(zhì)量為7459時，。為提高連桿疲勞強度，要對鑄造連桿表面進行噴丸處理。自1965年可鍛鑄鐵連桿首次裝機以來，隨著鑄造水平的日益提高和成本的不斷降低，鑄造連桿已在大型汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。如通用汽車公旬中心鑄造廠生產(chǎn)了5000萬支鑄造連桿。目前已有n種不同發(fā)動機鑄造連桿實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，且排量小于7L的汽車發(fā)動機連桿已由鑄造連桿代替。2) 模鍛連桿模鍛連桿性能可靠，檢驗手段比鑄造連桿簡單。現(xiàn)在，模鍛連桿可在自動模鍛線上進行大批量生產(chǎn)。模鍛連桿尺寸規(guī)格較多，早在1987年，鑄造連桿因其工作性能和價格在應(yīng)用上還占有一定優(yōu)勢。但是，由于模鍛設(shè)備的自動化，模鍛連桿又有所發(fā)展。現(xiàn)在，在大型高速汽油機中模鍛連桿已占統(tǒng)治地位。據(jù)倫敦的PRS(PlaningResearehsystem)調(diào)查分析，%為模鍛生產(chǎn)的，到90年代初，%。3) 粉末冶金連桿在各種材料的連桿中，粉末冶金連桿在硬度、耐磨性和強度等方面居于優(yōu)勢。德國發(fā)動機和傳動裝置零部件專家sMK，Krebsoge公布一項柴油機和汽油機連桿生產(chǎn)技術(shù)—無屑分開法(FractureSplittingverfahren)，其方法是在連桿預(yù)成型時，在連桿蓋和體的分割位置上留一道溝槽。鍛造時，溝槽形成閉合縫隙，隨后沿這條溝槽將連桿蓋從連桿體上分開。使用該工藝，連桿蓋和體的結(jié)合面不需加工便可實現(xiàn)精密結(jié)合，并相應(yīng)提高了承載能力，連桿可自動裝配。4) 復(fù)合材料連桿由于現(xiàn)有的連桿材料難以滿足現(xiàn)代發(fā)動機的更高要求，開發(fā)研制新材料已成為發(fā)展趨勢，其中復(fù)合材料是研究的重點，目前研究開發(fā)的復(fù)合材料連桿有:—FRM連桿該連桿以鋁合金為基體，不銹鋼纖維用于增加強度，即把不銹鋼纖維預(yù)制件壓鑄到以鋁合金為基體的連桿桿部，使其成為連桿毛坯，通過纖維強化，可大大提高高溫強度特性(FP)增強鋁(鎂)連桿陶瓷纖維材料是由99%氧化鋁(A12O3)組成。用這種材料增強的鋁(鎂)連桿，要比鋼質(zhì)連桿輕，并具有較高的強度、剛度和疲勞強度，可降低慣性力。這種連桿可用在高性能發(fā)動機上，如日本豐田(TOYOTA)汽車公司把這種連桿裝在賽車發(fā)動機上。塑料具有許多金屬材料不具備的優(yōu)點，如CFK塑料連桿質(zhì)量比鋼連桿輕60%左右，該連桿在發(fā)動機中的噪聲比鋼連桿低3~sdB(A)。纖維預(yù)制件壓鑄到以鋁合金為基體的連桿桿部，使其成為連桿毛坯，通過纖維強化，可大大提高高溫強度特性。在200℃時，可提高疲勞強度47%和縱彎強度36%。與鋼連桿相比，在強度和剛性相同時，質(zhì)量輕30%左右。到本世紀(jì)末，汽車發(fā)動機連桿主要采用鑄造連桿和模鍛連桿，而轎車發(fā)動機幾乎全用模鍛連桿。在連桿研究方面，更加著重輕量化、高負(fù)荷、低成本、嚴(yán)格控制質(zhì)量，在批量生產(chǎn)時質(zhì)量差的應(yīng)盡可能少，目前粉末冶金連桿質(zhì)量差的為1%，%。改革開放后我國已研究成功連桿輥鍛工藝，輥鍛連桿不僅不需要大型鍛壓設(shè)備，而且還改善了操作工人的勞動條件。為了節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材，降低產(chǎn)品成本，我國 還成功地試用了以稀土鎂球墨鑄鐵制造的高速柴油機連桿。試驗表明，鑄造連桿的硬度應(yīng)在HB210~250之間，上限是為了保證足夠的強度，下限是為了保證良好的切削性。這樣硬度的珠光體球鐵具有300~350牛頓/毫米的抗彎疲勞強度，與中碳鋼差不多。在大批上產(chǎn)鑄造連桿時為保證制造質(zhì)量穩(wěn)定，要求對爐料、澆注、熱處理等工藝規(guī)程嚴(yán)加控制，并進行仔細(xì)的內(nèi)在質(zhì)量檢查，例如超聲波或X線無損探傷等。塑料模具作為模具工業(yè)的分支更是取得了長足的發(fā)展。它帶來的是，滲透到國民經(jīng)濟發(fā)展的每一個領(lǐng)域的塑料制品。其中注塑成型制品產(chǎn)量占約30%左右 。中國模具工業(yè)在過去的十兒年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與發(fā)達(dá)工業(yè)國家相比仍然有較大差距。特別是CAD/CAE/CAM/CAM 技術(shù)的普及率不高，許多先進的注塑模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等。雖然我國開發(fā)了百余種CAD商品軟件，像CAXA、高華CAD、開目CAD等等，但其中優(yōu)秀的CAD/CAM系統(tǒng)很少，并且僅有少數(shù)CAD/CAM軟件帶有針對注塑模具行業(yè)的模塊，例如:CAXA提供的專業(yè)注塑模具設(shè)計與繪圖軟件CAXA注塑模設(shè)計師，然而這些設(shè)計軟件是基于二維的，已經(jīng)不適應(yīng)模具設(shè)計發(fā)展需求。其它國內(nèi)提供的三維注塑模設(shè)計軟件也都大部分處于研究與試驗階段，離實用化尚有一段距離。近20年來，隨著計算技術(shù)的不斷進步和研究者們的不懈努力，發(fā)動機連桿強度的研究取得了較大進展，尤其體現(xiàn)在連桿應(yīng)力的計算研究方面。然而，由于其固有的復(fù)雜性，連桿強度的設(shè)計預(yù)測還遠(yuǎn)未完善，對于連桿的研究還是個長期的課題。在六缸柴油機中，連桿是柴油機機的重要組成部件。連桿的加工關(guān)鍵是加工工藝的選擇，對零件進行機械加工的工藝設(shè)計，工藝設(shè)計主要包括正確劃分工序、確定工藝路線、合理安排加工順序、確定零件安裝方法、選擇刀具、其切削用量、切削液及質(zhì)量的檢驗等。夾具的選擇也很重要，夾具是將毛坯與機床固定連接的關(guān)鍵，夾具體的設(shè)計選擇是否正確將直接決定連桿質(zhì)量與精度的好壞，連桿體與連桿蓋連接螺釘孔的加工精度是確保連桿最終使用效果的重要原因。 52 2零件的分析 柴油機連桿的結(jié)構(gòu)特點連桿是柴油機中的主要傳動部件之一，它在柴油機中，把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅(qū)動而帶動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，可以用來補償軸瓦的磨損。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，同時便于在磨損后進行修理和更換。在發(fā)動機工作過程中，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)動機運轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動機中各連桿的質(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、小頭兩端對稱分布在連桿中截面的兩側(cè)?？紤]到裝夾、安放、搬運等要求，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)動機工作時，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動，把氣缸體下部的潤滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動運動副。連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復(fù)直線運動變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運動，以輸出動力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。反映連桿精度的參數(shù)主要有5個：（1）連桿大端中心面和小端中心面相對連桿桿身中心面的對稱度；（2）連桿大、小頭孔中心距尺寸精度；（3）連桿大、小頭孔平行度；（4）連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度；（5）連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。 柴油機連桿的主要技術(shù)要求連桿上需進行機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。連桿的主要技術(shù)要求（圖21）如下。圖21 連桿零件圖 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度為了使大頭孔與軸瓦及曲軸、小頭孔與活塞銷能密切配合，減少沖擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級為IT6，；，小頭孔公差等級為IT8。 大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會使活塞在汽缸中傾斜，從而造成汽缸壁磨損不均勻，同時使曲軸的連桿軸頸產(chǎn)生邊緣磨損，所以兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度公差較?。欢鴥煽纵S心線在垂直于連桿軸線方向的平行度誤差對不均勻磨損影響較小，因而其公差值較大。；在垂直與連桿軸心線方向的平行度在100 mm。 大、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)動機的效率，所以規(guī)定了比較高的要求：190177。 mm。 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度，影響到軸瓦的安裝和磨損，甚至引起燒傷；所以對它也提出了一定的要求：規(guī)定其垂直度公差等級應(yīng)不低于IT9（ mm）。 大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求連桿大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同，但從技術(shù)要求是不同的，大頭兩端面的尺寸公差等級為IT9，,小頭兩端面的尺寸公差等級為IT12。這是因為連桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端面間有配合要求，而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內(nèi)檔之間沒有配合要求。連桿大頭端面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面間距離尺寸的公差帶中，這給連桿的加工帶來許多方便。 螺栓孔的技術(shù)要求在前面已經(jīng)說過，連桿在工作過程中受到急劇的動載荷的作用。這一動載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個螺栓及螺母上。因此除了對螺栓及螺母要提出高的技術(shù)要求外，對于安裝這兩個動力螺栓孔