【正文】 一般選用切削性能高的刀 具材料和合理的 幾何參數(shù)， 盡可能提高切削速度。如超過了機床的許用功率，則應適當降低切削速度。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應當盡量將粗加工余量一次切除。因此，選擇粗 加工的切削用量時，要盡可能保證較高的單位時間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。 夾具使用 應具備適應“一面一孔一凸臺”的統(tǒng)一精基準。因此，在剖分面銑開以后再經(jīng)過磨削加工。 14 粗銑螺栓孔端面采用工件翻身的方法，這樣銑夾具沒有活動部分，能保證承受較大的銑削力。由于襯套的內(nèi)孔與外圓存在同軸度誤差，這種定位方法有可能使精鏜后的襯套孔與大頭孔的中心距超差。 連桿兩端面的加工 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，提高孔的加工精度。 確定合理的夾緊方法 既然連桿是一個剛性比較差的工件，就應該十分注意夾緊 力的大小，作用力的13 方向及著力點的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形，以影響加工精度。因此，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對于整個工藝過程的加工精度常有深遠的影響。這樣就使各工序中的定位基準統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。 （ 2）連桿是模鍛 件，孔的加工余量大，切削時將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應力，并引起內(nèi)應力重 新分布。（下同） M7350 3 鉆 與基面定位，鉆、擴、鉸小頭孔 Z3080 4 銑 以基面及大、小頭孔定位，裝夾工件銑尺寸 ? mm 兩側(cè)面，保證對稱（此平面為工藝用基準面） X62W 組合機床或?qū)Ｓ霉ぱb 5 擴 以基面定位，以小頭孔定位，擴大頭孔為 mm54? Z3080 6 銑 以基面及大、小頭孔定位，裝夾 工件，切開工件，編號桿身及上蓋分別打標記?？傊?，毛坯的種類和制造方法的選擇應使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。近年來也有采用球墨鑄鐵的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料 損 耗少，成本低。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。兩孔軸心線在連桿的軸線方向的平行度在100 mm 長度上公差為 mm；在垂直與連桿軸心線方向的平行度在 100 mm 長度上公差為 mm。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。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。 5 第 2 章 汽車 連桿加工工藝 連桿的結(jié)構(gòu)特點 連桿是汽車發(fā)動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。因此，他可以顯著縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率，改善勞動條件，適應控制數(shù)控機床是一種具有“隨機應變”功能的機床，他能在加工中，根據(jù)切削條件的變化，自動調(diào)整切削條件，是機床保持最佳狀態(tài)下進行加工，因而有效提高加工效率，擴大品種，更好的保證了加工質(zhì)量，并達到最大的經(jīng)濟效率。 連桿本身剛度比較低，易變形，所以在安排工藝時應把各主要面粗、精加工工序分開，這樣，粗加工產(chǎn)生的變形在半精加工中得到修正，半精加工產(chǎn)生的變形在精加工中得到修正，最后達到零件的技術(shù)要求 [3]。 連桿大小頭孔德加工時連桿加工中的關(guān)鍵工序，尤其大頭孔的加工時連桿各部位加工中要求最高的部位，直接影響連桿成品的質(zhì)量。 首先進行兩端面加工。 從鍛造后材料的組織來看，分開鍛造的連桿蓋金屬纖維是連續(xù)的，因此具有較高的強度，而整體鍛造的連桿，銑切后，連桿蓋的金屬纖維是斷裂的，因而削弱了強度。但無論是傳統(tǒng)的制造技術(shù)還是先進制造技術(shù)，其核心均是以工藝 信息內(nèi)容為中心。汽車工業(yè)在 100 多年的發(fā)展過程中，經(jīng)歷激烈的國際市場競爭與兼并改組世界 能源危機及第三次工業(yè)革命的沖擊，依然發(fā)展勢頭強勁，并呈現(xiàn)出兩種迥然不同的發(fā)展模式。連桿在承受往復的慣性力之外，還要承受高壓氣體的壓力，在氣體的壓力和慣性力合成下形成交變載荷，這就要求連桿具有耐疲勞、抗沖擊，并具備足夠的強度、剛度和較好的韌性。 本文主要論述了連桿的加工工藝及其夾具設(shè)計。一種是美、日、歐洲等主要工業(yè)發(fā)達國家發(fā)展汽車工業(yè)的模式：資本高度集中壟斷，利用其高科技優(yōu)勢自主開發(fā)產(chǎn)品，頻繁換型，采取大批量規(guī)模經(jīng)營的生產(chǎn)方式，同時將產(chǎn)品輸出轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y本輸出，以多種合作方式跨國經(jīng)營，使汽車的生產(chǎn)趨于國際化?？梢姽に噯栴}在整個制造業(yè)乃至汽車制造中的重要性 [1]。整體鍛造要增加切開連桿的工序，但整體鍛造可以提高材料利用率，減少結(jié)合面的加工余量。連桿的 兩端面是連桿加工過程中最主要的定位基準面，而且在許多工序中使用，所以應先加工它，且隨著工藝過程的進行要逐漸精化其基準，以提高其定位精度。 一般先加工小頭孔，因尺寸小，鍛坯上不鍛出預孔，所以小頭孔首道工序為鉆削加3 工，加工方案多為：鉆 擴（拉） 鏜（鉸），采用有三個爪的浮動夾板，自動定心夾緊，它的錐度和小頭錐度相同，并用 大孔心軸定位，避免轉(zhuǎn)動。 國內(nèi)外研究狀況和和相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機械制造工藝正向高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。 近年發(fā)展起來的以計算機為行動中心，完成加工、裝卸、運輸、管理的柔性制造系統(tǒng)，具有監(jiān)視、診斷、修復、自動轉(zhuǎn)位加工產(chǎn)品的功能，使多品種、中小批量4 生產(chǎn)實現(xiàn)了加工自動化，大大 促進了自動化的進程，尤其是將計算機輔助設(shè)計與制造結(jié)合起來而形成的計算機集成制造系統(tǒng)，是加工自動化向智能化方向發(fā)展的又一關(guān)鍵性技術(shù)，并進一步朝著網(wǎng)絡(luò)化、集成化和智能化的方向發(fā)展。連桿在工作中承受著急劇變化的動載荷。 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，連桿除應具有足夠的強度和剛度外，還應盡量減小連桿自身的質(zhì)量，以減小慣性力的作用。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 [5]。 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： 150177。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及端面也提出了一定的要求。隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應用，使粉末冶金件的密度和強度大為提高。 目前我國有些生產(chǎn)連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。 X62W 組合機床或?qū)Ｓ霉ぱb鋸片銑刀厚 2mm 7 銑 以基面和一側(cè)面 (指 ? mm)定位裝夾工件，銑連桿 體 和蓋結(jié)合面，保直徑方向測量深度為 26mm X62 組合夾具或?qū)Ｓ霉ぱb 8 磨 以基面和一側(cè)面定位裝夾工件，磨連桿 體和蓋的結(jié)合面 M7350 9 锪 以基面、結(jié)合面和一側(cè)面定位，裝夾工件，锪兩螺栓座面 30012。 因此，在安排工藝進程時，就要把各主要表面的粗、精加工工序分開，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在后面。具體的辦法是，如圖（ ）所示：在安 裝工件時，注意將成套編號標記的一面不 與夾具的定位元件接觸（在設(shè)計夾具 12 圖 連桿的定位方向 時亦作相應的考慮）。連桿的加工就是如此，在連桿加工工藝路線中，在精加工主要表面開始前，先粗銑兩個端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。在加工連桿的夾具中，可以看出設(shè)計人員注意了夾緊力的作用方向和著力點的選擇。粗磨在轉(zhuǎn)盤磨床上，使用砂瓦拼成的砂輪端面磨削。 大頭孔經(jīng)過 擴、 粗鏜、半精鏜、精鏜、 金剛鏜和珩磨達到 IT6 級公差等級。精銑時，為了保證螺栓孔的兩個端面與連桿大頭端面垂直，使 用兩工位夾具。 大頭側(cè)面的加工 以基面及小頭孔定位，它用一個圓銷（小頭孔） 。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準”情況，這時小頭定位銷應做成活動的，當連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進行加工。 金屬切除率可以用下式計算： 1000... pw afVZ ? 式中： wZ 單位時間內(nèi)的金屬切除量（ mm3/s） V 切削速度（ m/s） f 進給量（ mm/r） pa 切削深度（ mm） 提高切削速度、增大進給量和切削 深度，都能提高金屬切除率。只有當總加工余量太大，一次切不完時，才考慮分幾次走刀。 精加工時切削用量的選擇原則 精加工時加工精度和表面質(zhì)量要求較高，加工余量要小且均勻。只有當切削速度受到工藝條件限制而 不能提高時，才選用低速，以避開積屑瘤產(chǎn)生 的范圍。 3）切削速度的選擇： 切削速度提高時，切削變形減小，切 削力有所下降，而且不會產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。切削深度、進給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時必須考慮到機床的許用功率。 1）切削深度的選擇： 粗加工時切削深度應根據(jù)工件的加工余量和由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。 粗加工時切削用量的選擇原則 粗加工時加工精度與表面粗糙度要求不高 ,毛坯余量較大。因為端面的面積大，定位穩(wěn)定可靠；用小頭孔定位可直接控制大小頭孔的中心距。但剖分面本身的平面度、粗糙度對連桿蓋、連桿體裝配后的結(jié)合強度有較大的影響。從而達到所需要的技術(shù)要求。 小頭孔在鉆、擴、鉸后，在金剛鏜床上與大頭孔同時精鏜，達到 IT6 級公差等級，然后壓入襯套，再以襯套內(nèi)孔定位精鏜大頭孔。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形。同時，由于是以對稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。 在第一道工序中，工件的各個表面都是毛坯表面，定位和夾緊的條件都較差，而加工余量和切削力都較大，如果再遇上工件本身的剛性差，則對加工精度會有很大影響。這是由于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、小頭孔的中心距。 連桿的機械加工工藝過程分析 工藝過程的安排 在連桿加工中有兩個主要因素影響加工精度： （ 1）連桿本身的剛度比較低，在外力（切削力、夾緊力）的作用下容易變形。 連桿機械加工工藝過程如下表 所示： 連桿機械加工工藝過程 表 9 工序 工序名稱 工序內(nèi)容 工藝裝備 1 銑 銑 連桿大、小頭兩平面 , X52K 2 粗磨 以一大平面定位，磨另一大平面，保證中心線對稱，無標記面稱基面。相對8 于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動力 大和金屬纖維被切斷等問題，但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時少、模具少等優(yōu)點，故用得越來越多，成為連桿毛坯的一種主要形式。因此，連桿材料一般采用高強度碳鋼和合金鋼；如 45 鋼、 55 鋼、 40Cr、 40CrMnB 等。 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。 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。 連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復直線運動變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運動，以輸出動力。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。 設(shè)計的主要內(nèi)容 1）對捷達發(fā)動機連桿的工藝進行編排，并且制定出整套的機械加工工藝過程卡； 2）設(shè)計出進行連桿加工工藝所需要的夾具； 3） 利用計 算機中的 pro/e 軟件建立 連桿的 三維模型。加工中心是一種高度自動化的多工序機床，能自動完成刀具的更換，工 件的轉(zhuǎn)位和定位，主軸和進給量的變換等，使工件在機床上只安裝一次就能完成全部加工。大孔的衍磨是一種有切屑的加工，去掉波 峰，提高孔德圓柱度，小孔的滾壓則是一種無切屑的加工，把波峰壓下去，降低表面粗糙度。這樣，以任一端面、小頭孔及工藝凸臺作為大部分工序的統(tǒng)一定位基準，有利于保證連桿的加工精度，而且端面面積大，定位也比較穩(wěn)定。在車間，連桿的工藝過程卡把工序排為 40 多個，主要分為粗加工，半精加工和精加工三個階段。它的鍛造工藝有兩種方案，將連桿體和蓋分開鍛造，連桿體和蓋整體鍛造。目前汽車工業(yè)已成為先進制造技術(shù)的重要載體，許多高效自動的加工制造技術(shù)，如柔性制造系統(tǒng)（ FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（ CIMS）等均已應用于汽車工業(yè)中。目前全世界的汽車總產(chǎn)量已經(jīng)超過 6400 萬輛，在工業(yè)發(fā)達國家中汽車工業(yè)的產(chǎn)值已占其國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的 8%以上，占其整個機械制造業(yè)產(chǎn)值的 30%。它是發(fā)動機傳遞動力的主要運動件，在機體中做復雜的平面運動，連桿小頭隨活塞作上下往復運動；連桿大頭隨曲軸作高速回轉(zhuǎn)運動；連桿桿身在大 、小頭孔運動的合成下作復雜的擺動。連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，而連桿的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，因此在安排工藝過程時，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開。另一種是一些新興工業(yè)發(fā)達國家發(fā)展中國家發(fā)展汽車工業(yè)的模式：采用優(yōu)惠政策引進外資及先進的技術(shù)與裝備，先期進口散件進行裝車，之后逐步提高汽車零件的國產(chǎn)化率，進而達到零部件自給，最終形成自成體系的汽車工業(yè)。 眾所周知，連桿是發(fā)動機的五大主關(guān)件之一，其在發(fā)動機中的地位是顯而易見的。