【正文】 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)的剛性來確定。 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。 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。 金屬切除率可以用下式計(jì)算： 1000... pw afVZ ? 式中： wZ 單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量（ mm3/s） V 切削速度（ m/s） f 進(jìn)給量（ mm/r） pa 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。 大頭側(cè)面的加工 以基面及小頭孔定位，它用一個(gè)圓銷（小頭孔） 。 大頭孔經(jīng)過 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)。在加工連桿的夾具中，可以看出設(shè)計(jì)人員注意了夾緊力的作用方向和著力點(diǎn)的選擇。具體的辦法是，如圖（ ）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 12 圖 連桿的定位方向 時(shí)亦作相應(yīng)的考慮）。 X62W 組合機(jī)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(cè)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。隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應(yīng)用，使粉末冶金件的密度和強(qiáng)度大為提高。 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(dòng)機(jī)的效率，所以規(guī)定了比較高的要求： 150177。 在發(fā)動(dòng)機(jī)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(qiáng)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。 近年發(fā)展起來的以計(jì)算機(jī)為行動(dòng)中心，完成加工、裝卸、運(yùn)輸、管理的柔性制造系統(tǒng)，具有監(jiān)視、診斷、修復(fù)、自動(dòng)轉(zhuǎn)位加工產(chǎn)品的功能，使多品種、中小批量4 生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了加工自動(dòng)化，大大 促進(jìn)了自動(dòng)化的進(jìn)程，尤其是將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造結(jié)合起來而形成的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，是加工自動(dòng)化向智能化方向發(fā)展的又一關(guān)鍵性技術(shù)，并進(jìn)一步朝著網(wǎng)絡(luò)化、集成化和智能化的方向發(fā)展。 一般先加工小頭孔，因尺寸小，鍛坯上不鍛出預(yù)孔，所以小頭孔首道工序?yàn)殂@削加3 工，加工方案多為：鉆 擴(kuò)（拉） 鏜（鉸），采用有三個(gè)爪的浮動(dòng)夾板，自動(dòng)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(dòng)。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。一種是美、日、歐洲等主要工業(yè)發(fā)達(dá)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(shì)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(shí)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。連桿在承受往復(fù)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(qiáng)度、剛度和較好的韌性。但無論是傳統(tǒng)的制造技術(shù)還是先進(jìn)制造技術(shù)，其核心均是以工藝 信息內(nèi)容為中心。 首先進(jìn)行兩端面加工。 連桿本身剛度比較低，易變形，所以在安排工藝時(shí)應(yīng)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(dá)到零件的技術(shù)要求 [3]。 5 第 2 章 汽車 連桿加工工藝 連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一，它在柴油機(jī)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(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機(jī)的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。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?？傊?，毛坯的種類和制造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。 （ 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，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對(duì)于整個(gè)工藝過程的加工精度常有深遠(yuǎn)的影響。 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。 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(dòng)部分，能保證承受較大的銑削力。 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)。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。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(jī)床的許用功率，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。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。因此，在剖分面銑開以后再經(jīng)過磨削加工。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。 確定合理的夾緊方法 既然連桿是一個(gè)剛性比較差的工件，就應(yīng)該十分注意夾緊 力的大小，作用力的13 方向及著力點(diǎn)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。這樣就使各工序中的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。（下同） M7350 3 鉆 與基面定位，鉆、擴(kuò)、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(duì)稱（此平面為工藝用基準(zhǔn)面） X62W 組合機(jī)床或?qū)Ｓ霉ぱb 5 擴(kuò) 以基面定位，以小頭孔定位，擴(kuò)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(hào)桿身及上蓋分別打標(biāo)記。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。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。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。因此，他可以顯著縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，適應(yīng)控制數(shù)控機(jī)床是一種具有“隨機(jī)應(yīng)變”功能的機(jī)床，他能在加工中，根據(jù)切削條件的變化，自動(dòng)調(diào)整切削條件，是機(jī)床保持最佳狀態(tài)下進(jìn)行加工，因而有效提高加工效率，擴(kuò)大品種，更好的保證了加工質(zhì)量，并達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效率。 連桿大小頭孔德加工時(shí)連桿加工中的關(guān)鍵工序，尤其大頭孔的加工時(shí)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。 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(qiáng)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(qiáng)度。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(chǎng)競爭與兼并改組世界 能源危機(jī)及第三次工業(yè)革命的沖擊，依然發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，并呈現(xiàn)出兩種迥然不同的發(fā)展模式。 本文主要論述了連桿的加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)?？梢姽に噯栴}在整個(gè)制造業(yè)乃至汽車制造中的重要性 [1]。連桿的 兩端面是連桿加工過程中最主要的定位基準(zhǔn)面，而且在許多工序中使用，所以應(yīng)先加工它，且隨著工藝過程的進(jìn)行要逐漸精化其基準(zhǔn)，以提高其定位精度。 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(xué)技術(shù)的發(fā)展，各料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機(jī)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。連桿在工作中承受著急劇變化的動(dòng)載荷。反映連桿精度的參數(shù)主要有 5 個(gè)：（ 1）連桿大端中心面和小端中心面相對(duì)連桿桿 身中心面的對(duì)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]。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。 目前我國有些生產(chǎn)連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。 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，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。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(gè)端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。粗磨在轉(zhuǎn)盤磨床上，使用砂瓦拼成的砂輪端面磨削。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。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準(zhǔn)”情況，這時(shí)小頭定位銷應(yīng)做成活動(dòng)的，當(dāng)連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進(jìn)行加工。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。只有當(dāng)切削速度受到工藝條件限制而 不能提高時(shí)，才選用低速，以避開積屑瘤產(chǎn)生 的范圍。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。 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。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。 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。同時(shí)，由于是以對(duì)稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。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。 連桿機(jī)械加工工藝過程如下表 所示： 連桿機(jī)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(duì)稱，無標(biāo)記面稱基面。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、 40Cr、 40CrMnB 等。 大、小頭孔軸心線在兩個(gè)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(huì)使活塞在汽缸中傾斜，從而造成汽缸壁磨損不均勻，同時(shí)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??；而兩孔軸心線在垂直于連桿軸線方向的平行度誤差對(duì)不均勻磨損影響較小，因而 其公差值較大。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。加工中心是一種高度自動(dòng)化的多工序機(jī)床，能自動(dòng)完成刀具的更換，工 件的轉(zhuǎn)位和定位，主軸和進(jìn)給量的變換等，使工件在機(jī)床上只安裝一次就能完成全部加工。這樣，以任一端面、小頭孔及工藝凸臺(tái)作為大部分工序的統(tǒng)一定位基準(zhǔn)，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。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(dá)國家中汽車工業(yè)的產(chǎn)值已占其國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的 8%以上，占其整個(gè)機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)值的 30%。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(shí)，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開。 眾所周知，連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)的五大主關(guān)件之一，其在發(fā)動(dòng)機(jī)中的地位是顯而易見的。在車間銑兩端時(shí)，為保證兩端面對(duì)稱于桿身軸線，以桿身定位，在專用銑床上裝兩把硬質(zhì)合金端銑刀盤，工件裝夾在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上作低速回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，加工完一個(gè)面，轉(zhuǎn)過 180176。電火花、電解、超聲波、種新材激光、電子束和離子束加工等工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機(jī)械 能、切削力進(jìn)行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。 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。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 ；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對(duì)稱度公差為 mm。圖（ ）為連桿輥鍛示意圖．毛坯加熱后，通過上鍛輥模具和下鍛輥模具的型槽，毛壞產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需要的形狀。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。因此，粗銑就是關(guān)鍵工序。這種方法的生產(chǎn)率較高。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) ?180 ，銑另一個(gè)螺栓孔的兩端面。 保證螺栓孔與螺栓 端面的垂直度。 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。 由此 可見，精加工時(shí)選用較小的吃刀深度 ap 和進(jìn)給量 f，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度 V，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)滿足生產(chǎn)率的要求 [9]。 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。如果鋸片的端面圓跳動(dòng)不超過 mm,則銑開的剖分面能達(dá)到圖紙的要求，否則可能超差。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。這種定位方法使工件在夾緊時(shí)的變形較小，同時(shí)可以銑工件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度較好的平面。 定位基準(zhǔn)的選擇 在連桿機(jī)械加工工藝過程中，大部分工序選用連桿的一個(gè)指定的端面