【文章內容簡介】 術要求 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。規(guī)定：螺栓孔按 IT8 級公差等級和表面粗糙度 Ra 應不大于 m 加工；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對稱度公差為 mm。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 9 有關結合面的技術要求 在連桿受動載荷時，接合面的歪斜使連桿蓋及連桿體沿著剖分面產生相對錯位，影響到曲軸的連桿軸頸和軸瓦結合不良，從而產生不均勻磨損。結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。對于本連桿，要 求結合面的平面度的公差為 mm。 毛坯的選擇 和加工余量的確定 原則 連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強度。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。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。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。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個很有發(fā)展前途的制造方法。 在選擇毛胚應遵循的原則是：在保證毛胚質量的前提下，力求選擇高效。低成本，制造周期 短的毛胚生產方法。首先由設計人員提出毛胚材料和加工后要達到的質量要求，然后再由工藝人員根據(jù)零件圖、生產批量、生產成本、并考慮交貨期限及現(xiàn)有可利用的設備，人員和技術水平等選定合適的毛胚生產方法。 加工余量指毛胚尺寸與零件尺寸之差。加工余量的大小對零件的加工質量和制造的經(jīng)濟性有較大的影響，余量過大會浪費原材料及機械加工時增加機床、刀具及 能源的消耗，余量過小 則不能消除上道工序留下的各種誤差，表面缺陷和本工序的裝夾誤差，易造成廢品。因此，應根據(jù)影響余量的因素合理確定加工余量，零件加工一般要經(jīng)多道工序，總加 工余量就是每個中間工序加工余量的總和。 （ 1）盡可能采用最小的加工余量的總和，以求縮短加工時間，降低零件的加工費用。 （ 2） 應有 足夠的加工余量，特別是最后工序，加工余量應能保證得到圖紙上所規(guī)定的表面粗糙度和精度要求。 （ 3）決定加工余量時，應考慮到零件在熱處理后的變形，負責可能出現(xiàn)次品，造成浪費。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 10 （ 4）決定加工余量時，應考慮被加工零件的大小。零件越大，由切削力、內應力引起的變形會越大，因此加工余量也相應大些。 (5) 數(shù)控加工余量不宜過大，特別是粗加工時，其加工余量不宜太大，否則數(shù)控機床高效、高精度的特點 難以實現(xiàn)。對于加工余量過大的毛坯，可在普通機床上先安排粗加工工序。 連桿的加工工序 由上述技術條件的分析可知，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，容易產生變形，這就給連桿的機械加工帶來了很多困難，必須充分的重視。 連桿機械加工工藝過程如下表 (22)所示： 表 (22) 工序 工序名稱 工序內容 工藝設備 OP10 探傷、退磁 檢查毛坯質量，去除磁性 磁粉探傷、退磁機 OP20 粗磨兩端面 磨大小頭孔，厚度 ? mm 臥式雙端面專用磨床 OP30 鉆鏜小頭孔，大小頭孔一側倒角 以基面及小頭孔外圓，大頭孔內表面定位，鉆鏜、倒角 加工中心 VM32SA OP40 半精鏜大頭孔，大小頭孔另一側倒角 以基面及大頭孔內表面定位，半精鏜 大頭孔直徑 φ ? mm 加工中心 VM32SA OP50 銑兩側面 以基面及大、小頭孔定位，裝夾工件銑尺寸 69 ? mm 兩側面，保證對稱，兩側面到中心線平行度 臥式雙面銑床 OP60 粗銑承壓面和螺栓底部孔 以基面及大小頭孔定位，粗銑承壓面及螺栓底部孔 φ 10 ? mm 臥式八軸銑床 OP70 精銑承壓面，鉆攻螺栓孔 以基面及大小頭孔內表面定位，銑承壓面直徑 φ 20 ? mm， 螺紋孔 M8? 1，螺紋對孔同軸度 φ 加工中心 VM32SA 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 OP80 脹斷、合裝、擰螺栓 以基面及大小頭孔內表面定位，激光切槽深度 ? mm，螺栓擰緊力 ? N m，角度 0090 2? 脹斷專用設備M3798 OP90 精磨兩端面 以基準面及小頭孔外表面定位，精磨兩端面厚度 ?? mm 端面磨床 RV1 OP100 半精鏜大頭孔、倒角、銑瓦槽 以基面及大小頭孔定位，鏜大頭孔φ? mm，瓦槽寬度 3 ? mm,深度? mm，倒角 ? mm 加工中心 VM32SA OP110 精鏜大小頭孔 以基面及大小頭孔外表面定位，大頭孔 直徑φ ? mm 及 中心對側面距離 ? mm，小頭孔直徑φ ?? mm 精鏜床 M3569 OP120 珩磨大小頭孔 珩磨大頭孔 直徑φ ? mm，小頭孔直徑φ ?? mm 專用珩磨機 OP130 清洗、去毛刺 無毛刺及贓物 超聲波清洗機 OP140 外觀檢測 無劃傷及缺陷，螺栓與承壓面結合處無縫隙毛刺及贓物 OP150 綜合檢測 檢測主要尺寸，公差要求 綜合檢測儀 OP160 稱重、分組、打標記 大頭總重每組 3 克，總重每組 3 克 稱重分選標記設備 OP170 涂油 涂油狀況覆蓋連桿全部且不滴油 涂油機 OP180 包裝入庫 符合 公司包裝規(guī)范 OP190 出庫檢驗 無銹蝕、無磕碰、無雜質，組號統(tǒng)一 連桿的主要加工表面為大、小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體 和蓋的結合面及連桿螺栓孔定位面，次要加工表面為軸瓦鎖口槽、 大頭兩側面及體和蓋上的螺栓座面等。 連桿的機械加工路線是圍繞著主要表面的加工來安排的。連桿的加工路線按連桿的分合可分為三個階段：第一階段為連桿體和蓋 脹斷 之前的加工；第二階段為連桿體和蓋 脹斷 后的加工；第三階段為連桿體和蓋合裝后的加工。第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準備精基準（端面、小頭孔和大頭外側面）；第二階段 主要是加工除精基準以外的其它表面，包括大頭洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 12 孔的粗加工，為合裝做準備的螺栓孔和結合面的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第三階段則主要是最終保證連桿各項技術要求的加工，包括連桿合裝后大頭孔的半精加工和端面的精加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前后來分，合裝之前的工藝路線屬主要表面的粗加工階段，合裝之后的工藝路線則為主要表面的半精加工、精加工階段。 連桿的加工工藝過程分析 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。 （ 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。 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。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，加工后容易產生變形。粗、精加工分開后，粗加工產生的變形可以在半精加工中修正；半精加工中產生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內應力的作用，逐步修正加工后的變形，就能最后達到零件的技術條件。 各主要表面的工 序安排如下： （ 1）兩端面：粗磨、精磨 （ 2）小頭孔：鉆孔、粗鏜、精鏜、珩磨 （ 3）大頭孔：粗鏜、半精鏜、精鏜、珩磨 一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過程的中間或后面。 定位基準的選擇 在連桿機械加工工藝過程中，大部分工序選用連桿的一個指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭處指定一側的外表面作為另一基面。這洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 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統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。具體的辦法是，如圖（ 22）所示：在安裝工件時 ，注意將 有標識標記的一面 與夾具的定位元件接觸 。在精鏜小頭孔 時，也用小頭孔作為基面，這時將定位銷做成活動的稱“假銷”。當連桿用小頭孔定位夾緊后，再從小頭孔中抽出假銷進行加工。 圖（ 22） 連桿定位方向 為了不斷改善基面的精度，基面的加工與主要表面的加工要適當配合：即在粗加工大、小頭孔前，粗磨端面，在精鏜大、小頭孔前，精磨端面。 由于用小頭孔和大頭孔外側面作基面，所以這 些表面的加工安排得比較早。在小頭孔作為定位基面前的加工工序是鉆孔、鏜 孔 ，這 些 工序對于鏜 后的孔與端面的垂直度不易保證，有時會影響到后續(xù)工序的加 工精度。 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。因此，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 14 對于整個工藝過程的加工精度常有深遠的影響。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 粗磨 兩個端面，其中粗磨端面又是 以毛坯端面定位。因此，粗磨就是關鍵工序。在粗磨 中工件如何定位呢？ 一個方法是以毛坯端面定位，在側面和端部夾緊，粗 磨一個端面后，翻身以磨好的面定位，磨 另一個毛坯面。 但是由于毛坯面 不平整，連桿的剛性差，定位夾緊時工件可能變形，粗磨 后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢復變形，影響后續(xù)工序的定位精度。另一方面是以連桿的大頭外形及連桿身的對稱面定位。這種定位方法使工件在夾緊時的變形較小，同時可以 磨 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。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。 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。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。在粗磨 兩端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾緊力的作用方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，既使有一些變形，亦產生在平行于端面的方向上，很少或不會影響端面的平面度。夾緊力通過工件直接作用在定位元件上，可避免工件產生彎曲或扭轉變形。 在加工大小頭孔工序中，主要夾緊力垂直作用于大頭端面上，并由定位元件承受，以保證所加工孔的圓度。在精鏜大小頭孔時，只以大平面（基面）定位，并且只夾緊大頭這一端。小頭一端以假銷定位后，用螺釘在另一側面夾 緊。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產生的變形。 連桿兩端面的加工 采用粗磨、精磨 兩 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。粗磨在 臥式雙端面專用磨床上，使用砂瓦拼成的砂輪端面磨削。這種方法的生產率較高。精磨在洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 15 RV1 型端 面磨床上用砂輪的周邊磨削，這種辦法的生產率低一些，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械加工的重要工序，它的加工精度對連桿質量有較大的影響。 小頭孔是定位基面，在用作定位基面之前，它經(jīng)過 了鉆、 鏜 兩 道工序。鉆時以小頭孔外形定位，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、 鏜 后，在 精 鏜床上與大頭孔同時精鏜，達到 IT6 級公差等級。 大頭孔經(jīng)過粗鏜、半精鏜、精鏜、珩磨達到 IT6 級公差等級。表面粗糙度 Ra 為 m，大頭孔的加工方法是在 脹斷 工序后，將連桿與連桿體組合在一起，然后進行精鏜大頭孔的工序。這樣，在 脹斷 以后可能產生的變形，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 銑 、鉆 工序。加工時以大頭端面、小頭孔及大頭一側面定位 。 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。精銑時，為了保證螺栓孔的兩個端面與連桿大頭