【正文】 一般選用切削性能高的刀 具材料和合理的 幾何參數， 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，切削時將產生較大的殘余內應力，并引起內應力重 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 兩側面，保證對稱（此平面為工藝用基準面） X62W 組合機床或專用工裝 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鞯姆N類和制造方法的選擇應使零件總的生產成本降低，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 連桿的結構特點 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，提高生產率，改善勞動條件，適應控制數控機床是一種具有“隨機應變”功能的機床，他能在加工中，根據切削條件的變化，自動調整切削條件，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量，并達到最大的經濟效率。 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，粗加工產生的變形在半精加工中得到修正，半精加工產生的變形在精加工中得到修正，最后達到零件的技術要求 [3]。 連桿大小頭孔德加工時連桿加工中的關鍵工序，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)的制造技術還是先進制造技術，其核心均是以工藝 信息內容為中心。汽車工業(yè)在 100 多年的發(fā)展過程中，經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)產品，頻繁換型，采取大批量規(guī)模經營的生產方式，同時將產品輸出轉變?yōu)橘Y本輸出，以多種合作方式跨國經營，使汽車的生產趨于國際化?？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，避免轉動。 國內外研究狀況和和相關領域中已有的研究成果 隨著科學技術的發(fā)展，各料、新工藝和新技術不斷涌現，機械制造工藝正向高質量、高生產率和低成本方向發(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、自動轉位加工產品的功能，使多品種、中小批量4 生產實現了加工自動化，大大 促進了自動化的進程，尤其是將計算機輔助設計與制造結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)展的又一關鍵性技術，并進一步朝著網絡化、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量，以減小慣性力的作用。反映連桿精度的參數主要有 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。 目前我國有些生產連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。 X62W 組合機床或專用工裝鋸片銑刀厚 2mm 7 銑 以基面和一側面 (指 ? mm)定位裝夾工件，銑連桿 體 和蓋結合面，保直徑方向測量深度為 26mm X62 組合夾具或專用工裝 8 磨 以基面和一側面定位裝夾工件，磨連桿 體和蓋的結合面 M7350 9 锪 以基面、結合面和一側面定位，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。粗磨在轉盤磨床上，使用砂瓦拼成的砂輪端面磨削。 大頭孔經過 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、連桿體裝配后的結合強度有較大的影響。從而達到所需要的技術要求。 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。 螺栓孔的技術要求 在前面已經說過，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小；而兩孔軸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接起來，使活塞的往復直線運動變?yōu)榍幕剞D運動，以輸出動力。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。 設計的主要內容 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的重要載體，許多高效自動的加工制造技術，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量已經超過 6400 萬輛，在工業(yè)發(fā)達國家中汽車工業(yè)的產值已占其國民經濟總產值的 8%以上，占其整個機械制造業(yè)產值的 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)動機的五大主關件之一，其在發(fā)動機中的地位是顯而易見的。