【正文】 005 mm 連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線(xiàn)的垂直度 連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線(xiàn)的垂直度影響到軸瓦的安裝和磨損甚至引起燒傷所以對(duì)它也提出了一定的要求規(guī)定其垂直度公差等級(jí)應(yīng)不低于 IT9 大頭孔兩端面對(duì)大頭孔的軸心線(xiàn)的垂直度在 100 mm 長(zhǎng)度上公差為 008 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(jí)為 IT9 表面粗糙度 Ra 不大于 08μ m 小頭兩端面的尺寸公差等級(jí)為 IT12 表面粗糙度 Ra 不大 于 63μ m 這是因?yàn)檫B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(xiāo)孔座內(nèi)檔之間沒(méi)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(lái)許多方便 螺栓孔的技術(shù)要求 在前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)連桿在工作過(guò)程中受到急劇的動(dòng)載荷的作用這一動(dòng)載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個(gè)螺栓及螺母上因此除了對(duì)螺栓及螺母要提出高的技術(shù)要求外對(duì)于安裝這兩個(gè)動(dòng)力螺栓孔及端面也提出了一定的要求規(guī)定螺栓孔按 IT8 級(jí)公差等級(jí)和表面粗糙度 Ra 應(yīng)不大于 63μ m 加 工兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對(duì)稱(chēng)度公差為 025 mm 有關(guān)結(jié)合面的技術(shù)要求 在連桿受動(dòng)載荷時(shí)接合面的歪斜使連桿蓋及連桿體沿著剖分面產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)位影響到曲軸的連桿軸頸和軸瓦結(jié)合不良從而產(chǎn)生不均勻磨損結(jié)合面的平行度將影響到連桿體連桿蓋和墊片貼合的緊密程度因而也影響到螺栓的受力情況和曲軸軸瓦的磨損對(duì)于本連桿要求結(jié)合面的平面度的公差為 0025 mm 13 連桿的材料和毛坯 連桿在工作中承受多向交變載荷的作用要求具有很高的強(qiáng)度因此連桿材料一般采用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼如 45 鋼 55 鋼 40Cr40CrMnB12 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?jī)?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 12 連桿輥鍛示意圖 圖 13 圖 14 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)圖 13 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)圖 14 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 連桿必須經(jīng)過(guò)外觀缺陷內(nèi)部探傷毛坯尺寸及質(zhì)量等的全面檢查方能進(jìn)入機(jī)械加工生產(chǎn)線(xiàn) 圖 13連桿輥鍛制坯示意圖 圖 14連桿預(yù)鍛終鍛沖孔示意圖 a 預(yù)鍛 b 終鍛 c 沖孔 14 連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程 由上述技術(shù)條件的分析可知連桿的尺寸精度形狀精度以及位置精度 的要求都很高但是連桿的剛性比較差容易產(chǎn)生變形這就給連桿的機(jī)械 加工帶來(lái)了很多困難必須充分的重視 連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程如下表 11 所示 工序 工序名稱(chēng) 工序內(nèi)容 工藝裝備 1 銑 銑連桿大小頭兩平面 每面留磨量 05mm X52K 2 粗磨 以一大平面定位磨另一大平面保證 中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)無(wú)標(biāo)記面稱(chēng)基面 下同 M7350 3 鉆 與基面定位鉆擴(kuò)鉸小頭孔 Z3080 4 銑 銑以基面及大小頭孔定位裝夾工件銑尺 寸 01 0 99 177。 mm 可調(diào)雙軸鏜 19 鏜 精鏜大頭孔至尺寸 T2115 20 稱(chēng)重 稱(chēng)量不平衡質(zhì)量 彈簧稱(chēng) 21 鉗 按規(guī)定值去重量 22 鉆 鉆連桿體小頭油孔Φ 65mmΦ 10mm Z3025 23 壓銅套 雙面氣動(dòng)壓床 24 擠壓銅套孔 壓床 25 倒角 小頭孔兩端倒角 Z3050 26 鏜 半精鏜精鏜小頭銅套孔 T2115 27 珩磨 珩磨大頭孔 珩磨機(jī)床 28 檢 檢查各部尺寸及精度 29 探傷 無(wú)損探傷及檢驗(yàn)硬度 3015 連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析 工藝過(guò)程的安排 在連桿加工中有兩個(gè)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 2 連桿是模鍛件孔的加工余量大切削時(shí)將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力并引起內(nèi)應(yīng)力重新分布 因此在安排工藝進(jìn)程時(shí)就要把各主要表面的粗精加工工序分開(kāi)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這是由于粗加工工序的切削余量大因此切削力夾緊力必然大加工后容易產(chǎn)生變形粗精加工分開(kāi)后粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精加 工中修正半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正這樣逐步減少加工余量切削力及內(nèi)應(yīng)力的作用逐步修正加工后的變形就能最后達(dá)到零件的技術(shù)條件 各主要表面的工序安排如下 1 兩端面粗銑精銑粗磨精磨 2 小頭孔鉆孔擴(kuò)孔鉸孔精鏜壓入襯套后再精鏜 3 大頭孔擴(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 定位基準(zhǔn)的選擇 在連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程中大部分工序選用連桿的一個(gè)指定的端面和小頭孔作為主要基面并用大頭處指定一側(cè)的外表面作為另一基面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這樣就使各工序中的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來(lái)減少了定位誤差具體的辦法是如圖 15 所示在安裝工件時(shí)注意將成套編號(hào)標(biāo)記的一面不與夾具的定位元件接觸在設(shè)計(jì)夾具時(shí)亦作相應(yīng)的考慮 在精鏜小頭孔及精鏜小頭襯套孔時(shí)也用小 圖 15M7130 型平面磨床上用砂輪的周邊磨削這種辦法的生產(chǎn)率低一些但精度較高 連桿大小頭孔的加工 連桿大小頭孔的加工是連桿機(jī)械加工的重要工序它的加工精度對(duì)連桿質(zhì)量有較大的影響 小頭孔是定位基面在用作定位基面之前它經(jīng)過(guò)了鉆擴(kuò)鉸三道工序 鉆時(shí)以小頭孔外形定位這樣可以保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差較小 小頭孔在鉆擴(kuò)鉸后在金剛鏜床上與大頭孔同時(shí)精鏜達(dá)到 IT6 級(jí)公差等級(jí)然后壓入襯套再以襯套內(nèi)孔定位精鏜大頭孔由于襯套的內(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 大頭孔經(jīng)過(guò)擴(kuò)粗鏜半精鏜精鏜金剛鏜和珩磨達(dá)到 IT6 級(jí)公差等級(jí)表面粗糙度 Ra 為 04μ m 大頭孔的加工方法是在銑開(kāi)工序后將連桿與連桿體組合在一起然后進(jìn)行精鏜大頭孔的工序這樣在銑開(kāi)以后可能產(chǎn)生的變形可以在最后精鏜工序中得到修正以保證孔的形狀精度 連桿螺栓孔的加工 連桿的螺栓孔經(jīng)過(guò)鉆擴(kuò)鉸工序加工時(shí)以大頭端面小頭孔及大頭一側(cè)面定位 為了使兩螺栓孔在兩個(gè)互相垂直方向平行度保持在公差范圍內(nèi)在擴(kuò)和鉸兩個(gè)工步中用上下雙導(dǎo)向套導(dǎo)向從而達(dá)到所需要的技術(shù)要求 粗銑螺栓孔端面采用工件翻身的方法這樣銑夾具沒(méi)有活動(dòng)部分能保證承受較大的銑削力精銑時(shí)為了保證螺栓孔的兩個(gè)端面與連桿大頭端面垂直使用兩工位夾具連桿在夾具的工位上銑完一個(gè)螺栓孔的兩端面后夾具上的定位板帶著工件旋轉(zhuǎn) 1800 銑另一個(gè)螺栓孔的兩端面這樣螺栓孔兩端面與大頭孔端面的垂直度就由夾具保證 連桿體與連桿蓋的銑開(kāi)工序 剖分面亦稱(chēng)結(jié)合面的尺寸精度和位置精度由夾具本身的制造精度及對(duì)刀精度來(lái)保證為了保證銑開(kāi)后的剖分面的平面度不超過(guò)規(guī)定的公差 003mm 并且剖分面與大頭孔端面保證一定的垂直度除夾具本身要保證精度外 鋸片的安裝精度的影響也很大 如果鋸片的端面圓跳動(dòng)不超過(guò) 002 mm 則銑開(kāi)的剖分面能達(dá)到圖紙的要求否則可能超差但剖分面本身的平面度粗糙度對(duì)連桿蓋連桿體裝配后的結(jié)合強(qiáng)度有較大的影響因此在剖分面銑開(kāi)以后再經(jīng)過(guò)磨削加工 大頭側(cè)面的加工 以基面及小頭孔定位它用一個(gè)圓銷(xiāo)小頭孔 裝夾工 件銑兩側(cè)面至尺寸保證對(duì)稱(chēng)此對(duì)稱(chēng)平面為工藝用基準(zhǔn)面 16 連桿加工工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題 工序安排 連桿加工工序安排應(yīng)注意兩個(gè)影響精度的因素 1 連桿的剛度比較低在外力作用下容易變形 2 連桿是模鍛件孔的加工余量大切削時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力因此在連桿加工工藝中各主要表面的粗精加工工序一定要分開(kāi) 定位基準(zhǔn) 精基準(zhǔn)以桿身對(duì)稱(chēng)面定位便于保證對(duì)稱(chēng)度的要求而且采用雙面銑可使部分切削力抵消 統(tǒng)一精基準(zhǔn)以大小頭端面小頭孔大頭孔一側(cè)面定位因?yàn)槎嗣娴拿娣e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 夾具使用 應(yīng)具備適應(yīng)一面一孔一凸臺(tái)的統(tǒng)一精基準(zhǔn)而大小頭定位銷(xiāo)是一次裝夾中鏜出故須考慮自為基準(zhǔn)情況這時(shí)小頭定位銷(xiāo)應(yīng)做成活動(dòng)的當(dāng)連桿定位裝夾后再抽出定位銷(xiāo)進(jìn)行加工 保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度為此精銑端面時(shí)夾具可考慮重復(fù)定位情況如采用夾具限制 7 個(gè)自由度其是長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)限制 4 個(gè)長(zhǎng)菱形銷(xiāo)限制 2 個(gè) 長(zhǎng)銷(xiāo)定位目的就在于保證垂直度但由于重復(fù)定位裝御有困難因此要求夾具制造精度較高且采取一定措施一方面長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)削去一邊另一方面設(shè)計(jì)頂出工件的裝置 17 切削用量的選擇原則 正確地選擇切削用量對(duì)提 高切削效率保證必要的刀具耐用度和經(jīng)濟(jì)性保證加工質(zhì)量具有重要的作用 粗加工時(shí)切削用量的選擇原則 粗加工時(shí)加工精度與表面粗糙度要求不高毛坯余量較大因此選擇粗加工的切削用量時(shí)要盡可能保證較高的單位時(shí)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 金屬切除率可以用下式計(jì)算 Zw ≈ V f ap1000 式中 Zw 單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量 mm3s V 切削速度 ms f 進(jìn)給量 mmr ap 切削深度 mm 提高切削速度增大進(jìn)給量和切削深度都能提高金屬切除率但是在這三個(gè)因素 中影響刀具耐用度最大的是切削速度其次是進(jìn)給量影響最小的是切削深度所以粗加工切削用量的選擇原則是首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的吃刀深度 ap 其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量度 f 最后確定一個(gè)合適的切削速度 V 選用較大的 ap 和 f 以后刀具耐用度 t 顯然也會(huì)下降但要比 V 對(duì) t 的 影響小得多只要稍微降低一下 V 便可以使 t 回升到規(guī)定的合理數(shù)值因此能使 Vfap 的乘積較大從而保證較高的金屬切除率此外增大 ap 可使走刀次數(shù)減少增大 f 又有利于斷屑因此根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用 量對(duì)提高生產(chǎn)效率減少刀具 消耗降低加工成本是比較有利的 1 切削深度的選擇 粗加工時(shí)切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機(jī)床夾具刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來(lái)確定在保留半精加工精加工必要余量的前提下應(yīng)當(dāng)盡量將粗加工余量一次切除只有當(dāng)總加工余量太大一次切不完時(shí)才考慮分幾次走刀 2 進(jìn)給量的選擇 粗加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的因素主要是切削力因此進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度來(lái)確定選擇進(jìn)給量時(shí)應(yīng)考慮到機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度刀桿尺寸刀片厚度工件的直徑和長(zhǎng)度等在工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度好的情況下可選用大一些的進(jìn)給量在剛性和強(qiáng)度較差的情況下應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn) 給量 3 切削速度的選擇 粗加工時(shí)切削速度主要受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制切削深度進(jìn)給量和切削速度三者決定了切削功率在確定切削速度時(shí)必須考慮到機(jī)床的許用功率如超過(guò)了機(jī)床的許用功率則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度 精加工時(shí)切削用量的選擇原則 精加工時(shí)加工精度和表面質(zhì)量要求較高加工余量要小且均勻因此選擇精加工的切削用量時(shí)應(yīng)先考慮如何保證加工質(zhì)量并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率 1 切削深度的選擇 精加工時(shí)的切削深度應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定通常希望精加工余量不要留得太大否則當(dāng)吃刀深度較大時(shí)切削力增加較顯著影響 加工質(zhì)量 2 進(jìn)給量的選擇 精加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度進(jìn)給量增大時(shí)雖有利于斷屑但殘留面積高度增大切削力上升表面質(zhì)量下降 3 切削速度的選擇 切削速度提高時(shí)切削變形減小切削力有所下降而且不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺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只有當(dāng)切削速度受到工藝條件限制而不能提高時(shí)