【正文】 s been further enhance performance. Diesel link this to the overall manufacturing process for major research programme, to link the expansion of off the main research directions. Linkage of the overall plan from the choice of materials to finished products for processing all the process. Special programmes on the principle of expansion off course and had to learn to do the exposition and careful analysis of technical requirements of connecting rod, widely accessible on the basis of relevant literature, worked out a basic link suitable for the actual production of new programmes and Line. At the same time, the author also focused on the design of the open laser stress trough, bulging off the two processes of the fixture and process equipment. Key words : Diesel engine,Technology of process, Clamping device of the splitting 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 7 第 一 章 緒 論 設(shè)計(jì)任務(wù) 本課題主要設(shè)計(jì) 汽車 連桿的加工工藝規(guī)程及 脹斷 、 銑卡瓦槽 專用夾具。 故為大批大量生產(chǎn)。連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。為了減少磨損和便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有薄壁金屬軸瓦。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，可以用來補(bǔ)償軸瓦的磨損。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。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。連桿大、小頭兩端對稱分布在連桿中截面的兩側(cè)。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔 (或油槽 )，發(fā)動機(jī)工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動，把氣缸體下部的潤滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤滑連桿小頭襯套與活 塞銷之間的擺動運(yùn)動副。因此， 在工作過程中，其承受著較高的周期性沖擊力、慣性力、壓縮應(yīng)力、縱向彎曲應(yīng)力、拉應(yīng)力、動載荷等，因此要求連桿重量要輕，必須有較高的強(qiáng)度、韌性和疲勞性能。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 8 但由于連桿的外形比較復(fù)雜、容易變形、剛性差，尺寸精度 、位置精度以及表面質(zhì)量等要求較高，在制造上具有一定難度。先后在國外很多連桿生產(chǎn)廠家提出了“脹斷技術(shù)”（又漲斷技術(shù)或裂解技術(shù)），國內(nèi)少部分連桿生產(chǎn)廠家也已采用該技術(shù)。該技術(shù)是以整體加工代替分體 加工，用切口 (用機(jī)械方法或激光技術(shù)等方法制造預(yù)裂紋 ) 斷裂，使大端連桿蓋從連桿體移去，使連桿體與蓋的分離達(dá)到理想的脆性斷裂，并能很容易達(dá)到其連桿使用性能要求的一門先進(jìn)技術(shù) (圖 )。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 9 與 傳統(tǒng)連桿加工方法 相比，脹斷工藝的優(yōu)勢很大：減少了 加工工序、節(jié)省精加工設(shè)備、 節(jié)省刀具磨損、 節(jié)材 料和 能 源 、 降低生產(chǎn) 成本 等， 連桿 脹斷 加工技術(shù)還可 提高 連桿承載能力、抗剪能力、桿和蓋的定位精度及裝配質(zhì)量，對提高發(fā)動機(jī)生產(chǎn)技術(shù)水平和整機(jī)性能具有 很 重要作用 。 國 內(nèi)外發(fā)動機(jī)連桿工藝發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 在毛坯材料方面：國內(nèi)傳統(tǒng)工藝連桿毛坯材料一般采用 42CrMo 、 35CrMo 、40MnVB、 45CrMnB、 40Cr 、 40CrMnB S40C 等調(diào)質(zhì)鋼和 S43CVS1 (進(jìn)口 ) 、35MnV 、 40MnS 等非調(diào)質(zhì)鋼。 60 年代中期粉末熱鍛技術(shù)開始發(fā)展起來，從 80 年代以來粉末冶金注射成型（ PIM） 成功的得到應(yīng)用，大多數(shù)連桿制造中使用的中碳鋼和低合金鋼逐步由新鋼種和 粉末冶金的鍛造材料所代替。 在加工工藝方面：國內(nèi)外連桿生產(chǎn)方式大致有：鍛造、鑄造、粉末冶金等，進(jìn)入 90年代后， 90%以上的連桿制造都采用了模鍛工藝；傳統(tǒng)鍛造有將連桿體和蓋分開鍛造、連桿整體鍛造兩種，連桿體與連桿蓋分離方式一般采取鋸斷、銑斷等工藝。 國內(nèi) 部分 汽車廠及設(shè)備制造廠 如 一汽 —大眾、上海大眾和上海通用等 都 采用 了該技術(shù)。目前 ,絕大多數(shù)連桿是由需要淬火和回火的中碳鋼和低合金鋼經(jīng)過鍛造加工制造的，但正不斷由新鋼種和粉末冶金的鍛造材料所代替。而可用于連桿裂解的材料主要有粉末燒結(jié)材料、高碳鋼、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵。 提到粉末冶金， 粉末冶金是 利 用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合以及各種類型制品的工藝技術(shù)。對其零件的使用性能而言 ,關(guān)鍵在于開發(fā)高強(qiáng)度、高精度材料，耐熱、耐磨材料及高性能材料。 初始應(yīng)力槽設(shè)計(jì)主要問題： ； 設(shè)計(jì)； 。所以合理設(shè)計(jì)脹斷應(yīng)力槽，是有效提高缺口效應(yīng)與應(yīng)力集中系數(shù)、降低脹斷力、提高斷裂效率與質(zhì)量關(guān)鍵因素，脹斷應(yīng)力槽的目的就是制造缺口效應(yīng)，提供應(yīng)力集中，為脹斷提供條件，并保證其斷裂發(fā)生在在設(shè)定的位置。而脹斷槽的加工方法的選擇也是至關(guān)重要的，采用什么樣的加工方式才最合理、最能達(dá)到要求，并且最節(jié)省制造成本等都是必需要考慮的問題。設(shè)備的選河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 11 擇，在沒有現(xiàn)有設(shè)備的前提之下，應(yīng)該如何選擇其設(shè)備，選用什么設(shè)備，或者如何選用現(xiàn)有的其他設(shè)備進(jìn)行改裝，在脹斷時(shí)是否能真正的達(dá)到所謂的脆性斷裂等，以及在選定設(shè)備的基礎(chǔ)上如何來設(shè)計(jì)其工裝等都是有待去思考和解決的問題。為防止錯(cuò)位或施加扭矩不一致，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行兩側(cè)螺栓的裝配，裝配螺栓需要進(jìn)行螺栓預(yù)裝配及定扭矩裝配。 為了減少連桿的慣性力，要求連桿的質(zhì)量要盡可能的輕，所以連桿采用“工字形”截面，以便保證有較高的強(qiáng)度和剛度，又能夠減輕連桿的質(zhì)量。兩端面的加工有垂直度的要求，加工過程中可考慮設(shè)計(jì)專用夾 具來適合加工需要 。 零件主要尺寸及精度要求如圖 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 圖 65（未裝軸瓦） 大頭孔上要裝軸瓦，通過瓦與曲軸配合，配合間隙為 ～ ，為了保證良好的配合精度，減少沖擊力的影響，大頭孔的加工精度為 IT6，圓柱度為 ，表面粗糙度 Ra 為 m。小頭孔與活塞銷的配合精度要求較高，如果配合間隙過小， 會影響連桿與活塞銷之間的運(yùn)動傳力效果，如果配合間隙過大，又會晃動，使得發(fā)動機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)出敲擊聲，考慮到工作后的磨損量 ，因此 ，安裝時(shí)必須保證連桿小頭孔與活塞銷之間的配合間 隙為 ～ 。厚度尺寸為? mm 大、小頭孔的中心距影 響到發(fā)動機(jī)的壓縮比，即發(fā)動機(jī)的工作效率，河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 13 所以規(guī)定了較高的要求，中心距為 190+，大、小頭孔的中心線的平行度誤差會使活塞在汽缸中傾斜，造成汽缸壁磨損不均勻，同時(shí)使曲軸的連桿頸產(chǎn)生邊緣磨損，縮短發(fā)動機(jī)的使用壽命，所以規(guī)定平行度公差為。這兩項(xiàng)技術(shù)要求，對于結(jié)構(gòu)剛性較差的連桿來說，加工可能有些困難，但是為了保證發(fā)動機(jī)的使用壽命，必須達(dá)到這些要求，加工中應(yīng)特別注意。因此，除了對螺栓及螺母提出較高的技術(shù)要求外，對螺栓孔及兩螺栓孔端面也有一定的要求，兩螺栓孔在互相垂直的方向的平行度公差 ，兩螺栓孔與結(jié)合面的垂直度 ，兩螺栓孔的尺寸公差為 。在過去其發(fā)動機(jī)連桿多采用中碳鋼或者中碳合金鋼，經(jīng)過淬火和高溫回火處理，處理后一般硬度在 HBS288～ HBS269 之間 .后來為了減低成本研發(fā)了非 調(diào)質(zhì)鋼并用與生產(chǎn)，在鍛造后空冷，通過析出強(qiáng)化得到與淬火高溫回火一樣的力學(xué)性能，省去了淬火和高溫回火，從而降低了成本。而且粉末冶金連桿的質(zhì)量公差小，更適合用于發(fā)動機(jī)連桿是的制造。在 20 世紀(jì) 90 年代中葉，鋼廠與汽車廠合作開發(fā)了裂解連桿用鋼，實(shí)際上它是一種含 %左右的高碳鋼。 那么在這種情況之下該如何來選擇材料呢？在粉末冶金和 C70S6之間做出一個(gè)選擇。在產(chǎn)品質(zhì)量方面，最大的問題是質(zhì)量不夠穩(wěn)定，產(chǎn)品內(nèi)在重量和外觀質(zhì)量均有較大的差距。 （ 2）工藝裝備落后 在粉末冶金設(shè)備方面，主要是通過企業(yè)引進(jìn)，購置國外粉末成形壓機(jī)、燒結(jié)爐、模具加工和測試設(shè)備及消化吸收、改造設(shè)備的使用來提高產(chǎn)品質(zhì)量。在燒結(jié)爐方面也如此，多數(shù)企業(yè)仍采用性能較差的設(shè)備、能耗大、效率低、爐溫均勻性差，質(zhì)量不穩(wěn)定。另外，模具、模架的設(shè)計(jì)制造力量較弱，目前國內(nèi)還沒有形成一個(gè)專業(yè)生產(chǎn)粉末冶金模具、模架的企業(yè)，這導(dǎo)致粉末冶金新產(chǎn)品開發(fā)速度較慢，不能滿足需要。 （ 4）科研跟不上產(chǎn)品發(fā)展需要 粉末冶金制品技術(shù)含量高，是技術(shù)密集型產(chǎn) 品。如模具、模架的設(shè)計(jì)與制造、高性能、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的成形工藝、后續(xù)處理工藝、粉末熱鍛、溫壓、注射成形等工藝的研究等。 （ 5）出口產(chǎn)品創(chuàng)匯方面 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 15 粉末冶金制品企業(yè)主要為國內(nèi)主機(jī)配套，能夠出口創(chuàng)匯的企業(yè)較少。 減輕連桿的重量一直都是連桿制造上討論的一個(gè)主題，如果采用粉末冶金技術(shù)，在不改變連桿形狀結(jié)構(gòu)的前提之下會導(dǎo)致連桿的重量增加 15%～ 30%，這樣使得連桿得重量有了很大的增加，那么發(fā)動機(jī)的重量也會在一定程度的增加，會影響其使用性能。 綜上所述，考慮了各種因素，并經(jīng)過組內(nèi)成員的共同討論，最后決定采用C70S6鋼作為本次設(shè)計(jì)中連桿的材料。其中 Mn作為強(qiáng)化項(xiàng)而存在，用以 提高材料的強(qiáng)度。 C70S6為高碳鋼，含 C量提高后，便增加了鋼材的淬透性能，假如保持含 Mn量不變，連桿鍛造空冷后硬度會提高，而且金相組織中可能會出現(xiàn)貝氏體，惡化可切削加工性能，須通過適當(dāng)途徑降低含 Mn量。 Mn和 S結(jié)合時(shí)含 Mn量又不能過低， 至少要高于 S三 倍的含量。而且該零件的年產(chǎn)量是 6000，已經(jīng)達(dá)到了大量生產(chǎn)的水平，要求其生產(chǎn)率比較高，零件尺寸不是很大，再者為了保證它的尺寸精度、加工精度，故選擇模鍛。 用于脹斷工藝的 C70S6系列高碳非調(diào)質(zhì)鋼，它的成分特點(diǎn)是低硅，低錳及添加了微量合金元素釩和易切削的 S元素，范圍窄，純度高。 選用連桿的端面和小頭孔作為定位基準(zhǔn) ,不僅便于在加工中實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一 ,更重要的是使連桿的重要技術(shù) 要求中加工過程中實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)重合 ,以減小定位誤差。 在制造連桿毛坯時(shí) ,在桿身一側(cè)作出定位標(biāo)記 , 在對大小頭端面進(jìn)行粗加工時(shí) ,選取沒有凸起標(biāo)記的一側(cè)為粗基準(zhǔn)來加工。顯然 ,第一個(gè)端面的精度 (如平面度 )要比第二個(gè)端河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 17 面高 ,在以后的加工中 ,當(dāng)然用第一個(gè)端面做精基準(zhǔn)為好。 在加工中，先加工出大、小頭孔兩端面，可以為后續(xù)的精加工做好準(zhǔn)備，既滿足加工要求，方便加工，又符合統(tǒng)一基準(zhǔn)選擇的要求，提高了加工精度。 設(shè)備配置：下料機(jī)（帶鋸機(jī)）→中頻感應(yīng)加熱爐（ 300KW)→輥鍛機(jī)（Φ 460型）→熱模鍛壓力機(jī)（ 25000KN）→閉式單點(diǎn)壓力機(jī)→ BY控冷設(shè)備→噴丸機(jī)→探傷機(jī)→精壓機(jī) 該生產(chǎn)線比較先進(jìn)，以載貨車連桿為主導(dǎo)產(chǎn)品，其采用了中頻感應(yīng)加熱，輥鍛或楔模軋制坯，在國內(nèi)被廣泛采用?？缮a(chǎn)各種類型的發(fā)動機(jī)連桿。 設(shè)備配置：下料機(jī)（帶鋸機(jī)或棒料剪切機(jī)床）→中頻感應(yīng)加熱爐（ 300KW）→輥鍛機(jī)（Φ 370型）→液壓精鍛錘（ 25～ 50KJ）→開式壓力機(jī)（ 1000KN）→BY控冷設(shè)備→拋丸機(jī)（ 600～ 1200kg/h)→熒光探傷機(jī) 600WE型）→電動螺旋壓力機(jī)（ 400KW） 該生產(chǎn)線主要轎車連桿為主，鍛件厚度公差基本在177。 （ 3）輥鍛制坯 —— 摩擦壓力機(jī)模鍛（高能螺旋壓力機(jī)）生產(chǎn)線 工藝：下料→加熱→輥鍛→預(yù)鍛→終鍛→切邊沖壓→熱校正→ BY處理→拋丸處理→探傷處理→ 精壓處理。 該生產(chǎn)線以柴油機(jī)連桿為主，在摩擦壓力機(jī)上進(jìn)行預(yù)鍛、終鍛、熱校正，其工藝過程較為穩(wěn)定，生產(chǎn)效率也比較高，適合中小型企業(yè)。 C），需注意生產(chǎn)節(jié)拍的控制，保證熱校正和去毛刺的溫度不低于 950176。 ，以保證鍛件力學(xué)性能和纖維組織符合工藝要求。該工序直接影響著脹斷連桿的斷裂效果，所以應(yīng)該注意。 ，組織為珠光體＋鐵素體組織，鐵素體的含量應(yīng)約為 10%。 機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯 尺寸 確定 根據(jù)模鍛的基本要求，在零件的基本尺寸上加上加工余量 2～ 4mm，所以在加工多數(shù)表面在基本尺寸的基礎(chǔ)上單面加 2mm，一些特殊表