【文章內(nèi)容簡介】 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。 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 mm[6]。 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、 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(yīng)用，使粉末冶金件的密度和強(qiáng)度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個(gè)很有發(fā)展前途的制造方法。 連桿 毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可 鍛性）及零件對(duì)材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進(jìn)的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)，連桿多用模鍛制造毛坯。連桿模鍛形式有兩種，一種是體和蓋分開鍛造，另一種是將體和蓋鍛成 — 體。整體鍛造的毛坯，需要在以后的機(jī)械加工過程中將其切開，為保證切開后粗鏜孔余量的均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對(duì)8 于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動(dòng)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(shí)少、模具少等優(yōu)點(diǎn)，故用得越來越 多，成為連桿毛坯的一種主要形式?？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。 目前我國有些生產(chǎn)連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。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。用輥鍛法生產(chǎn)的連桿鍛件，在表面質(zhì)量、內(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 連桿輥鍛示意圖 連桿必 須經(jīng)過外觀缺陷、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 [7]。 連桿的機(jī)械加工工藝過程 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)械加工帶來了很多困難，必須充分的重視 [8]。 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。（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。 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。R ? mm,R11mm,保證尺寸 ? mm X62W 10 鉆、擴(kuò) 鉆 2— ? 螺栓孔，擴(kuò) 2— mm6? 深19mm 螺栓孔并倒角 Z3050 11 鉗 用專用螺釘，將連桿體和連桿蓋裝成連桿組件，其扭力矩為 100— 12 鏜 粗鏜大頭孔 T6 8 10 13 倒角 大頭孔兩端倒角 X62W 14 磨 精磨大小頭兩端面，保證大端面厚度為?? mm M7130 15 磨 精磨兩端面 M7130 16 鏜 以基面、一側(cè)面定位，半精鏜大頭孔，精鏜小頭孔至圖紙尺寸，中心距為 ? mm 可 調(diào)雙軸鏜 17 鏜 精鏜大頭孔至尺寸 T2115 18 鉗 按規(guī)定值去重量 19 鉆 鉆連桿體小頭油孔 mm5? Z3025 20 壓銅套 雙面氣動(dòng)壓床 21 擠壓銅套孔 壓床 22 倒角 小頭孔兩端倒角 Z3050 23 鏜 半精鏜、精鏜小頭銅套孔 T2115 24 珩磨 珩磨大頭孔 珩磨機(jī)床 25 檢 檢查各部尺寸及精度 26 探傷 無損探傷及檢驗(yàn)硬度 27 入庫 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(jié)合面及連桿螺栓孔定位面，次要加工表面為軸瓦鎖口槽、油孔、大頭兩側(cè)面及體和蓋上的螺栓座面等。 連桿的機(jī)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(gè)階段：第一階段為連桿體和蓋切開之前的加工；第二階段為連桿體和蓋切開后的加工；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(zhǔn)備精基準(zhǔn)（端面、小頭孔和大頭外側(cè)面）；第二階段主要是加工除精基準(zhǔn)以外的其它表面，包括大 頭孔的粗加工，為合裝做準(zhǔn)備的螺栓孔和結(jié)合11 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(xiàng)技術(shù)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。 連桿的機(jī)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(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，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，減少了定位誤差。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）。在精鏜小頭孔（及精鏜小頭襯套 孔）時(shí)，也用小頭孔（及襯套孔）作為基面，這時(shí)將定位銷做成活動(dòng)的稱“假銷” 。當(dāng)連桿用小頭孔（及襯套孔）定位夾緊后，再從小頭孔中抽出假銷進(jìn)行加工。 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(dāng)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(cè)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、擴(kuò)孔和鉸孔，這些工序?qū)τ阢q后的孔與端面的垂直度不易保證，有時(shí)會(huì)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(gè)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(duì)加工精度會(huì)有很大影響。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。因此，粗銑就是關(guān)鍵工序。在粗銑中工件如何定位呢 ？ 一個(gè)方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，粗銑一個(gè)端面后，翻身以銑好的面定位，銑另一個(gè)毛坯面。但是由于毛坯面不平整，連 桿的剛性差，定位夾緊時(shí)工件可能變形，粗銑后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢復(fù)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(duì)稱面定位。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。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。 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。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。在粗銑兩端面的夾具中，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(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會(huì)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(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)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(shí)，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(cè)面夾緊。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形。 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。粗磨在轉(zhuǎn)盤磨床上，使用砂瓦拼成的砂輪端面磨削。這種方法的生產(chǎn)率較高。精磨在 M7130 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 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 ，大頭孔的加工方法是在銑開工序后，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。 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。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) ?180 ，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工序 剖分面（亦稱結(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)刀精度來保證。為了保證銑開后的剖分面的平面度不超過規(guī)定的公差 ，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 mm,則銑開的剖分面能達(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，在剖分面銑開以后再經(jīng)過磨削加工。 大頭側(cè)面的加工 以基面及小頭孔定位，它用一個(gè)圓銷（小頭孔） 。裝夾工件 銑 兩側(cè)面至尺寸，保證對(duì)稱（此對(duì)稱平面為工藝用基準(zhǔn)面）。 連桿加工工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題 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。 定位基準(zhǔn) 精基準(zhǔn)：以桿 身對(duì)稱面定位，便于保證對(duì)稱度的要求，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。