發(fā)動機連桿機械加工工藝設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目:發(fā)動機連桿機械加工工藝研究 院 系: 專業(yè)班級: 學(xué) 號: 姓 名: 指導(dǎo)老師: 教務(wù)二處制摘 要連桿是汽車發(fā)動機中重要的組成部分，本文主要論述了發(fā)動機連桿的機械加工工藝。連桿主要是把活塞和曲軸連接起來，使活塞的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。連桿承受的是沖擊動載荷，因此要求連桿剛度和強度。由于連桿既是傳動零件又是運動件，須綜合材料選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計。在對其設(shè)計中我們先對連桿工藝過程分析，聯(lián)系實際通過對其具體設(shè)計的了解進行連桿機械加工工藝過程分析及其機械加工余量、工序尺寸的確定。關(guān)鍵詞：連桿；工藝設(shè)計；加工余量；工序尺寸AbstractAutomotive engine

2、connecting rod is an important part of this paper discusses the machining process of engine connecting rod. The main link is connected to the piston and the crankshaft, so that the reciprocating linear motion of the piston is converted to rotary motion of the crankshaft. Link to withstand the impact

3、 of dynamic load, thus requiring the link stiffness and strength. Since both the transmission link is part of moving parts, must be integrated material selection, structural design. In its design, we first link process analysis, and practice by conducting rod machining process analysis and mechanica

4、l allowance, the process to determine the size of their understanding of the specific design.Keywords: Link; Process design; Allowance目 錄摘 要I目 錄I1緒 論11.1 設(shè)計的主要研究內(nèi)容11.2 加工工藝設(shè)計的目的及意義12 汽車連桿機械加工工藝設(shè)計22.1 連桿的結(jié)構(gòu)特點及作用22.2 連桿的主要技術(shù)要求32.2.1 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度32.2.2 大、小頭孔中心距42.3 連桿的材料和毛坯42.4 連桿的機械加工工藝過程分析52.4.1 工

5、藝過程的安排52.4.2 定位基準的選擇52.4.3 連桿兩端面的加工52.4.4 大頭側(cè)面的加工53 連桿加工工藝卡片及工序卡片的填寫53.1 連桿加工工藝卡片及工序卡片的填寫54 裝配64.1 安裝活塞環(huán)64.2 將活塞連桿組裝入汽缸內(nèi)7結(jié) 論1致 謝1參考文獻1發(fā)動機連桿機械加工工藝研究1 緒論1. 1 設(shè)計的主要研究內(nèi)容近年來，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展和競爭的日益激烈，汽車生產(chǎn)企業(yè)對汽車零部件設(shè)計與制造的要求越來越高，只有高質(zhì)量、高效率、低成本、低能耗的產(chǎn)品才能在市場競爭中立足。許多采用原本的加工技術(shù)加工的產(chǎn)品已經(jīng)難以在市場中生存，對傳統(tǒng)加工技術(shù)的變革成為汽車工業(yè)未來的發(fā)展趨勢及發(fā)展方向

6、。傳統(tǒng)的加工工藝隨著工業(yè)生產(chǎn)水平的提高，尤其是加工工藝和材料的不斷革新，得以深入發(fā)展。并且，一些能夠打破常規(guī)的新工藝為現(xiàn)代企業(yè)提供了更多的加工方案。發(fā)動機作為汽車的重要的組成部分，其設(shè)計制造水平是衡量一個國家的汽車工業(yè)水平。當(dāng)代汽車工業(yè)的發(fā)展需要高效率、低排放的發(fā)動機，這就意味著發(fā)動機內(nèi)部的每一個零件都要在滿足機械性能的條件下盡量減輕自身重量1。連桿作為發(fā)動機關(guān)鍵運動、受力部件，其設(shè)計制造也必然向著重量輕、疲勞強度大的趨勢發(fā)展。連桿作為發(fā)動機關(guān)鍵運動、受力部件，其設(shè)計制造也必然向著重量輕、疲勞強度大的趨勢發(fā)展。連桿是發(fā)動機中重要的零部件，是將活塞的直線往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為曲軸旋轉(zhuǎn)運動的紐帶。連桿在發(fā)

7、動機工作過程中既要承受裝配載荷，同時需要將活塞所受到氣體爆發(fā)的壓力傳遞給曲軸。活塞作往復(fù)直線運動，曲軸作旋轉(zhuǎn)運動，處于兩者之間的連桿的運動狀態(tài)比較復(fù)雜，承受著拉伸、壓縮、彎曲等交變載荷。為了保證發(fā)動機能夠長期穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，對連桿的性能要求比較苛刻，連桿在質(zhì)量小的情況下，必須有足夠的強度和剛度。如果連桿剛度不夠，可能會產(chǎn)生連桿大頭孔失圓，進而導(dǎo)致連桿大頭軸瓦因油膜破壞而燒損；連桿剛度不夠，可能造成連桿桿身彎曲變形，造成活塞與氣缸偏磨，活塞環(huán)漏氣、竄油等現(xiàn)象。隨著人類對汽車需求量的不斷增加，連桿的數(shù)量是隨著發(fā)動機缸數(shù)決定，因此連桿的需求量隨著汽車增加量呈數(shù)倍增長。因此，在加工技術(shù)方面就需要很大的發(fā)展

8、。此設(shè)計主要是對傳統(tǒng)的汽車連桿的機械加工工藝設(shè)計。此設(shè)計主要是對傳統(tǒng)的汽車連桿的機械加工工藝設(shè)計。1.2 加工工藝設(shè)計的目的及意義在加工工藝方面，國內(nèi)外連桿生產(chǎn)方式大致有：鍛造、鑄造、粉末冶金等，傳統(tǒng)鍛造有將連桿體和蓋分開鍛造、連桿體和連桿蓋的整體鍛造兩種。60年代中期粉末熱鍛技術(shù)開始發(fā)展起來，從上世紀80年代以來，粉末冶金注射成型（PIM）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【2】。在連桿體與連桿蓋分離工藝方面，國內(nèi)外連桿的加工工藝大部分采取的方法有鋸斷、銑斷等工藝；最新工藝是使用斷裂分開，即脹斷工藝（或者裂解工藝），該工藝是用切口(或用機械

9、方法或用激光束制造預(yù)裂紋) 斷裂,使大端連桿蓋從連桿體移去。國內(nèi)部分汽車工業(yè)制造廠及設(shè)備制造廠如一汽大眾、上海大眾和上海通用等公司都采用了該技術(shù)【3】。連桿屬于典型的“雜件”類零件，不但精度要求高，形狀復(fù)雜，制造難度大，而且生產(chǎn)批量大，連桿的質(zhì)量直接影響發(fā)動機質(zhì)量。本設(shè)計詳細介紹了連桿的加工方法的擬訂和確立，并對連桿加工工序進行設(shè)計。從零件加工工藝的方向進行了一定的探討。2 汽車連桿機械加工工藝設(shè)計 2.1 連桿的結(jié)構(gòu)特點及作用連桿是汽車發(fā)動機重要組成部分，連桿位于活塞與曲軸之間。連桿的作用是將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。在發(fā)動機中，把作用與活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅(qū)

10、動而帶動活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿在工作中承受著急劇變化的動載荷。連桿由大頭、小頭和桿身等部分組成。連桿體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。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。大頭孔和小頭孔內(nèi)分別安裝了軸瓦和襯套。軸瓦有鋼質(zhì)的底，底的內(nèi)表面澆有一層耐磨巴氏合金軸瓦金屬。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，可以用來補償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時便于在磨損后進行修理和更換。連桿在質(zhì)量減小的情況下，就必須有足夠的強度和剛度，所以連桿桿身的截面多為“工”字型。如圖（圖2-1）所示。圖2-1連桿組連桿體及

11、連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。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。大頭孔和小頭孔內(nèi)分別安裝了軸瓦和襯套。軸瓦有鋼質(zhì)的底，底的內(nèi)表面澆有一層耐磨巴氏合金軸瓦金屬。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，可以用來補償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時便于在磨損后進行修理和更換。連桿在質(zhì)量減小的情況下，就必須有足夠的強度和剛度，所以連桿桿身的截面多為“工”字型。2.2 連桿的主要技術(shù)要求連桿上需進行機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。連桿總成的主要技術(shù)要求（圖2

12、-2）如下。圖2-2 連桿總成圖2.2.1 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度大頭孔公差等級為IT6，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于0.4m；大頭孔的圓柱度公差為0.012 mm，小頭孔公差等級為IT8，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于3.2m。小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為0.0025 mm，素線平行度公差為0.04/100 mm。2.2.2 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)動機的效率， 所以規(guī)定了比較高的要求：190±0.05 mm。2.2.3 連桿的材料和毛坯連桿材料一般采用45、40Cr、40CrMnB，經(jīng)過處理提高強度和剛度。鋼制連桿一般采用鍛造球墨鑄鐵采用鍛造。目

13、前我國有些生產(chǎn)連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。圖（2-2）為連桿輥鍛示意圖毛坯加熱后，通過上鍛輥模具2和下鍛輥模具4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械強度等方面都可達到模鍛水平，并且設(shè)備簡單，勞動條件好，生產(chǎn)率較高，便于實現(xiàn)機械化、自動化，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2-2連桿輥鍛示意圖圖(2-2)給出了連桿的鍛造工藝過程，將棒料在爐中加熱至11401200C0，先在輥鍛機上通過四個型槽進行輥鍛制坯見，然后在鍛壓機上進行預(yù)鍛和終鍛，再在壓床上沖連桿大頭孔并切除飛邊見。鍛好后的連桿毛坯需經(jīng)調(diào)

14、質(zhì)處理，使之得到細致均勻的回火索氏體組織，以改善性能，減少毛坯內(nèi)應(yīng)力。為了提高毛坯精度，連桿的毛坯尚需進行熱校正。2.2.4 連桿的機械加工工藝過程分析（1）工藝過程的安排 兩端面：粗銑、精銑、粗磨、精磨； 小頭孔：鉆孔、擴孔、鉸孔、精鏜、壓入襯套后再精鏜； 大頭孔：擴孔、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。（2）定位基準的選擇連桿外形復(fù)雜不易定位大、頭是由細長的桿身連接，剛度差，易變形；保證大頭孔與端面垂直，加工時，應(yīng)以一端面為定位基準。同時保證兩孔位置公差，加工一孔時，以另一孔作為定位基準（互為定位基準）。連桿加工中大多數(shù)以零件圖

15、中規(guī)定的工藝凸臺為精基準。有的連桿在大、小頭側(cè)面有三個或四個中心孔作為輔助基準，實現(xiàn)大、小頭孔同時加工。2.2.5 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。2.2.6 大頭側(cè)面的加工以基面及小頭孔定位，它用一個圓銷（小頭孔）。裝夾工件銑兩側(cè)面至尺寸，保證對稱（此對稱平面為工藝用基準面）。3 連桿加工工藝卡片及工序卡片的填寫工藝卡是設(shè)計者與加工者之間最好的連

16、接紐帶，它能夠直觀的告訴加工者零件的加工工藝規(guī)程，需要多少個工部加工該零件。而工序卡是直接體現(xiàn)出每一個工部里面的細分 ，甚至體現(xiàn)到每一個工位需要怎樣去加工。下面是汽車發(fā)動機連桿加工工藝規(guī)程：（1）毛坯輥鍛；（2）模鍛成型，切邊；（3）熱處理，HRB225262，拋丸去除氧化皮；（4）去毛刺；（5）編號；（6）自檢；（7）去毛刺飛邊；（8）清洗連桿體及連桿蓋，及去毛刺；（9）將配對的連桿體及連桿蓋用工藝螺栓組配到一起，標記均朝，上，保證擰緊力矩100-120 N ×m；（10）每裝配20對工件檢驗力矩；（11）稱量大，小頭重量，當(dāng)大頭重量小于 1160克時，小頭重量，應(yīng)小于460克；（

17、12）當(dāng)大頭重量大于1160克時，小頭應(yīng)小于510克；（13）大頭重量不大于1223克；（14）按稱重去除配重塊材料；（15）檢驗連桿各部位尺寸；（16）磁粉探傷機檢測連桿體是否有裂縫，裂紋氣孔等缺陷；（17）退磁；（18）將連桿工藝螺栓拆卸，合格工件成對，存放指定地點；4 裝配4.1 安裝活塞環(huán)1.用柴油清潔哥活塞環(huán)、活塞連桿總成。 2.用壓縮空氣吹凈各活塞環(huán)、活塞連桿總成上的柴油。3.用手安裝油環(huán)。4.使用活塞環(huán)拆裝鉗，將第二道氣環(huán)裝入活塞環(huán)槽內(nèi)。4.2 將活塞連桿組裝入汽缸內(nèi)1.檢查一缸的連桿軸頸是否處于活塞下止點位置。2.清潔連桿軸頸和汽缸。3.用機油潤滑連桿軸頸和汽缸壁。4.正確選擇

18、活塞組，潤滑活塞總成，調(diào)整活塞環(huán)位置。5.將活塞組輕放入汽缸內(nèi)。6.用活塞環(huán)卡箍將三道活塞環(huán)收緊，用木錘輕輕敲擊卡箍邊沿，使卡箍的下沿與缸體上平面完全貼合。7.用木錘輕輕敲擊活塞頂部，當(dāng)活塞頂部剛進入汽缸時，停止敲擊。8.觀察活塞頂部的標記方向和連桿落位情況。9.兩人配合將連桿順利落位到連桿軸頸上。10.潤滑軸瓦和連桿軸承蓋。11.確認方向后選用將連桿軸承蓋套入連桿大頭，選用14套筒、短接桿，棘輪扳手對連桿固定螺母進行緊固。12.選用預(yù)調(diào)式扭力扳手擰緊連桿螺栓。13.使用轉(zhuǎn)角器，再將螺母旋轉(zhuǎn)90°。14.轉(zhuǎn)動皮帶輪，檢查曲軸的轉(zhuǎn)動情況。15.依次裝入第四、第二、第三活塞連桿組。16.整理工位、工具。1結(jié) 論在設(shè)計的過程中，顯示出以前自己對于基礎(chǔ)知識沒有很好的掌握，我遇到了很大的困難，每次改進我都收獲很多。雖然我的設(shè)計作品還不是很完善，以及借鑒資料還有很多的不足，但我心里還是很高興，因為我完成了一次設(shè)計，并且享受了每一個過程，在這次畢業(yè)設(shè)計的過程中我