【文章內(nèi)容簡介】 在X軸的截面慣性矩約是Y軸的4倍。 當(dāng)曲軸采用整體式或組合式時(shí)，為了將活塞和連桿從汽缸抽出，連桿大頭采用部分形式。汽油機(jī)連桿大頭采用平切口。柴油機(jī)采用連桿大頭既有平切口也有斜切口。 柴油機(jī)連桿大頭斜部分對進(jìn)一步加大曲柄銷有利。大頭部分方向從反動機(jī)前端看，在直角坐標(biāo)系的I～I(xiàn)I象限，與連桿軸線成30～60夾角。這樣當(dāng)功沖程時(shí)，大頭上蓋承受最大爆發(fā)壓力部分的強(qiáng)度可加強(qiáng)一些，排氣沖程時(shí)，更大的連桿螺釘能夠承受的拉應(yīng)力會小一些。為了減小連桿螺釘承受的剪切應(yīng)力，斜切口連桿大頭蓋要進(jìn)行定位。大頭蓋的斷面有多種形式，帶加強(qiáng)筋的蓋質(zhì)量較輕，剛度也好。 連桿螺釘工作時(shí)，承受很大拉力，若斷裂，可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果。因此連桿螺釘必須有足夠的抗疲勞強(qiáng)度，常采用中碳合金鋼制造，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。為了防止連桿螺釘松動，在螺釘尾部采用特殊結(jié)構(gòu)，螺母采用花槽螺母，再穿上開口銷或鎖緊鐵絲防松。防松也可采用鎖緊片。若無螺母，則螺釘螺紋部分采用特殊結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行鍍銅等防松處理。汽車機(jī)平切口連桿的大頭定位，用連桿螺釘中部直徑較大、表面光滑的定位圓柱面，圓柱面與大頭上下蓋孔有精密的配合關(guān)系。 連桿的技術(shù)要求分析連桿是一種難以鍛造成形的鍛件，最大截面與最小截面之比很大，桿部細(xì)長為工字形，厚度尺寸公差較?。B桿成型要求有較高的鍛造水平。連桿材料為40Cr，下料規(guī)格：63mm154mm．其工序過程為；切料一加熱一道輥鍛制坯一予鍛、終鍛一切邊、沖孔一余熱淬火一回火一拋丸一測硬一冷校正一探傷一壓印一檢查入庫。根據(jù)連桿鍛件圖規(guī)定，毛坯錯(cuò)差不大于lmm； ；表面拋丸清理；調(diào)質(zhì)硬度為3．7～；特殊要求：兩端頭部放在同一平面檢查時(shí)。 連桿材料與毛坯的確定在編寫本研究課題中的連桿工藝時(shí)，采用了連桿裂解連桿技術(shù)，故對材料有著特殊的要求。裂解加工工藝要求大頭孔不能產(chǎn)生明顯的塑性變形，以保證精加工后大頭孔的圓度要求。因此在保證連桿強(qiáng)韌綜合性能指標(biāo)的前提下，限制連桿的韌性指標(biāo)，使斷口呈現(xiàn)脆性斷裂特性，以便具有良好的嚙合性。目前連桿材料主要有粉末冶金、高碳鋼、球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵。 粉末冶金材料具有良好的脆性斷裂性能，用裂解方法加工連桿廣泛采用此種材料。其優(yōu)點(diǎn)是鍛造毛坯的精確度高，可取消連桿毛坯粗加工，減少了材料費(fèi)用和加工工序。粉末冶金鍛造連桿甚至在燒結(jié)成型時(shí)就可預(yù)壓出裂紋槽，從而可取消缺口加工工序。粉末冶金技術(shù)的發(fā)展使獲得高密度、高強(qiáng)度的粉末冶金材料變得更容易也更廉價(jià)，促進(jìn)了連桿裂解加工技術(shù)的發(fā)展和使用范圍 。鑄造連桿的低塑性和易脆斷極適宜裂解加工技術(shù)的應(yīng)用。但鑄造連桿重量偏差大，機(jī)械性能較差，其使用受到限制。鍛鋼連桿尺寸精度高、組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能好，在傳統(tǒng)連桿制造業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，尤其用于負(fù)荷大、轉(zhuǎn)速高的發(fā)動機(jī)以及要求連桿具有高疲勞強(qiáng)度和可靠性的場合。目前廣泛用于制造轎車連桿的C70S6高碳微合金非調(diào)質(zhì)鋼，鍛造后直接空冷機(jī)械性能即可達(dá)到要求，可取消常規(guī)熱處理以及校直和消除應(yīng)力的工序，尤其是可裂性好，極適合裂解加工 。 連桿工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 連桿加工工藝的主要特色一、 連桿傳統(tǒng)的加工工藝．傳統(tǒng)加工工藝流程：毛坯鍛造→銑兩端面→粗磨兩端面→鉆小頭孔→鉆大頭孔→粗鏜小頭 孔→粗鏜大頭孔→半精鏜小頭孔→半精鏜大頭孔→切連桿大頭分開面→粗銑離面→精銑分離面→鉆鉸定位銷孔→攻螺紋孔→磨分離面→精磨兩端面壓銅 套→精鏜火頭孔→精鏜銅套孔→珩磨大頭孔。鑒于鍛造法生產(chǎn)的連桿比鑄造法成本高，故采用鑄造法大批生產(chǎn)珠光體可鑄鐵連桿，1965年由美國通用汽車公司使用后，相繼有德國Opel汽車公司、Vauxhall汽車公司等用于轎車發(fā)動機(jī)，均成功地取代了部分鍛造連桿。此后，又采用球墨鑄鐵制造連桿，以取代可鍛鑄鐵。僅德國的鑄造行業(yè)，每年供應(yīng)歐洲汽車制造業(yè)需用的鑄造連桿約達(dá)1000萬根以上“其中Opel汽車公司就是其最大用戶之一。確定鑄造連桿形狀和尺寸的主要因素是疲勞強(qiáng)度，它須通過107周次循環(huán)負(fù)荷的疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)。鑄造連桿經(jīng)噴丸強(qiáng)化處理后，其疲勞的質(zhì)量偏差為3％～4％。近來可采用“裂痕撐斷法”剖分連桿體與蓋的新切斷工藝，從而減少了機(jī)加工工序，降低了生產(chǎn)成本。鍛造是使鋼鐵或有色金屬材料產(chǎn)生塑性變形，從而變成具有一定形狀和尺寸的鍛件，并改善其組織結(jié)構(gòu)而獲得高的力學(xué)性能?，F(xiàn)今汽車鍛造行業(yè)幾乎都是采用模鍛法，主要用以制造形狀復(fù)雜和性能要求高的零部件或毛坯，諸如曲軸、前粱、連桿、轉(zhuǎn)向節(jié)等。全球主要汽車制造業(yè)每年需用發(fā)動機(jī)連桿約達(dá)2億根，％ 為模鍛連桿 。為滿足發(fā)動機(jī)連桿的大量需求，多采用錘上熱模鍛法在自動化鍛造生產(chǎn)線上大批量生產(chǎn)。其主要制造工藝過程是：首先將鋼坯加熱(如感應(yīng)加熱)到鍛造溫度，然后將此鋼坯送人自動軋鋼機(jī)進(jìn)行初軋，使其延伸成一定要求的幾何形狀和尺寸的預(yù)制坯，最后，將此預(yù)制坯送人鍛壓機(jī)的鍛模中進(jìn)行終鍛， 以獲得最終產(chǎn)品形狀和尺寸精度。或者采用多模鍛造方法就不需要進(jìn)行軋制，但與連續(xù)鍛造相比，則有更多的材料浪費(fèi)在毛刺上；與初軋到終鍛的鍛造相比，纖維狀取向更惡化。關(guān)于模鍛連桿的材料選擇，以往多使用傳統(tǒng)的可熱處理鋼(如42Cr4Mn鋼等)，現(xiàn)可選用控制軋制的微合金化鋼。通常模鍛毛坯的質(zhì)量損失為其總質(zhì)量的4％～7％ ，鍛造成品連桿的質(zhì)量偏差為3％～5％?！?“切斷法”發(fā)動機(jī)連桿分離面加工的傳統(tǒng)方法可以稱為有屑切削法．即在對整體毛坯連扦的兩端面及大、小頭孔進(jìn)行粗加工之后。用切削的方法(銑削或鋸削)將整體連桿切斷．分成連桿體廈連桿蓋兩個(gè)零件。然后再用拉削磨削或精銑的方 法。對連桿體及連扦蓋這兩個(gè)零件的分離面分別進(jìn)行精加工，以滿足設(shè)計(jì)的尺寸、表面粗糙度、平面度和垂直度的要求這是一種帶切屑的切削加工方法， 一般可稱為切斷法(CUT OFF) (見圖11)。在分離面進(jìn)行精加工之后，將連桿體及蓋成對合在一起，再加工連桿螺栓孔；隨后，已加工完螺拴孔的連桿體及蓋再成對地、不可互換地用連桿螺栓臺裝在一起，并按規(guī)定扭矩?cái)Q緊，轉(zhuǎn)入其它情加工工序。不論連桿的毛是鍛造的還是鑄造的，這種傳統(tǒng)的連桿切斷法在汽車制造業(yè)以及一切內(nèi)燃機(jī)制造業(yè)界一直沿用至今，幾乎有近百年的歷史. 圖11 切斷法二、連桿現(xiàn)代的加工工藝在連桿的現(xiàn)代加工工藝中，最具有現(xiàn)代特色的就是采用了對連桿桿身和連桿蓋結(jié)合面進(jìn)行無屑斷裂剖分加工的先進(jìn)加工技術(shù)“連桿裂解”工藝。連桿裂解加工技術(shù)的基礎(chǔ)是斷裂理論。根據(jù)斷裂力學(xué)原理，裂紋表面通常有張開型、前后滑移型和平面剪切型三種位移形式。當(dāng)物體受到垂直于斷裂平面的正應(yīng)力作用時(shí)，發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂，即張開型斷裂。其特點(diǎn)是斷裂時(shí)承受的工作應(yīng)力較低，通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度，塑性變形小，斷口方向與正應(yīng)力垂直。連桿裂解加工的原理是通過在大頭適當(dāng)位置設(shè)計(jì)并預(yù)制缺口，形成應(yīng)力集中，再主動施加垂直于預(yù)定斷裂面的載荷進(jìn)行引裂。當(dāng)滿足發(fā)生脆性斷裂的條件時(shí)，在幾乎不發(fā)生塑性變形的情況下，在缺口處規(guī)則斷裂，實(shí)現(xiàn)連桿體與連桿蓋的無屑斷裂剖分。其加工原理如圖1－2所示。由于斷裂面呈犬牙交錯(cuò)自然形態(tài)，具有極高的配合精度，無需再加工。在后續(xù)的大頭孔精加工及裝配過程中，以斷裂剖分的三維曲面定位，分離后的連桿蓋與連桿體在斷裂面處自然嚙合、精確合裝。 圖1－2 裂解加工原理連桿裂解加工屬于精密加工技術(shù)。斷裂剖分后大頭孔僅需精鏜，因此在定向裂解過程中，大頭孔不能有較大的失圓與變形，以免造成后續(xù)精加工的余量不足；由于斷裂面將作為后續(xù)加工及裝配的基準(zhǔn)，所以要求斷裂面具有較好的三維凹凸曲面形態(tài)，以滿足精確嚙合的要求；同時(shí)，連桿作為發(fā)動機(jī)的重要零件，工作狀態(tài)惡劣，在高溫環(huán)境下承受交變載荷的作用，運(yùn)動速度極高，因此要求斷裂面(接觸面)強(qiáng)度高、承載能力強(qiáng)。鍛造的連桿毛坯，在實(shí)施斷裂剖分之前，先粗鏜連桿大頭孔，然后在其預(yù)定斷裂處加工兩個(gè)對置的溝槽，為應(yīng)力集中點(diǎn)，見圖1－3a。隨后，將連桿 a） 開槽的連桿　b)斷裂剖分工藝示意圖1－3 連桿斷裂剖分工藝示意圖大頭孔套裝到一臺進(jìn)行斷裂剖分的裝置的兩個(gè)半芯軸上，并將連桿進(jìn)行定位和夾緊。然后利用沖擊力，將用來脹裂連桿的楔插入上述半芯軸中，此時(shí)在楔的沖擊下，連桿的大頭孔在溝槽處被斷裂剖分為連桿體和連桿蓋，見圖1－3b。這種新工藝，使分離后的連桿和連桿蓋能直接在斷裂面處自然精確合裝，無需加工配合面，達(dá)到了減少加工工序和減少加工機(jī)床的目的。此外，除連桿剖分面具有較高的配合精度外，還由于其剖分接觸面是凸凹不平的，大大提高了接觸面積，從而提高了連桿承載能力。 因此，在融入裂解技術(shù)之后，本課題所采用的連桿工藝規(guī)程為：0 鍛造10