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1、畢業(yè)設計（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 號: 姓 名: 指導老師: 教務二處制 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 復直線運動轉換為曲軸的旋轉運動。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、結構設計。在對其設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。 關鍵詞：連桿；工藝設計；加工余量；工序尺寸 Abstract

2、Automotive engine 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 wi

3、thstand the impact 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 anal

4、ysis and mechanical allowance, the process to determine the size of their understanding of the specific design. Keywords: Link; Process design; Allowance 目錄 摘 要 II 目 錄 I 1緒 論 1 1.1 設計的主要研究內容 1 1.2 加工工藝設計的目的及意義 2 2 汽車連桿機械加工工藝設計 2 2.1 連桿的結構特點及作用 2 2.2 連桿的主要技術要求 3 2.2.1 大、小頭孔

5、的尺寸精度、形狀精度 4 2.2.2 大、小頭孔中心距 4 2.3 連桿的材料和毛坯 4 2.4 連桿的機械加工工藝過程分析 5 2.4.1 工藝過程的安排 5 2.4.2 定位基準的選擇 5 2.4.3 連桿兩端面的加工 5 2.4.4 大頭側面的加工 6 3 連桿加工工藝卡片及工序卡片的填寫 6 3.1 連桿加工工藝卡片及工序卡片的填寫 錯誤！未定義書簽。 4 裝配 7 4.1 安裝活塞環(huán) 7 4.2 將活塞連桿組裝入汽缸內 7 結 論 1 致 謝 1 參考文獻 - 1 - 發(fā)動機連

6、桿機械加工工藝研究 1 緒論 1. 1 設計的主要研究內容 近年來，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展和競爭的日益激烈，汽車生產企業(yè)對汽 車零部件設計與制造的要求越來越高，只有高質量、高效率、低成本、低能耗 的產品才能在市場競爭中立足。許多采用原本的加工技術加工的產品已經難以 在市場中生存，對傳統(tǒng)加工技術的變革成為汽車工業(yè)未來的發(fā)展趨勢及發(fā)展方 向。傳統(tǒng)的加工工藝隨著工業(yè)生產水平的提高，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。 的汽 [1]。連 ，處 發(fā)動機作為汽車的重要的組成部分，其設計制造水平是衡量一個國家 車工業(yè)水

7、平。當代汽車工業(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 桿作為發(fā)動機關鍵運動、受力部件，其設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)動機關鍵運動、受力部件，其設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運動轉化為曲軸旋轉 運動的紐帶。連桿在發(fā)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?；钊魍鶑椭本€運動，曲軸作旋轉運動 于兩者之間的連桿的運動狀態(tài)比較復雜，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

8、期穩(wěn)定的運轉，對連桿的性能要求比較苛刻，連桿在質 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，可能會產生連 桿大頭孔失圓，進而導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，在加工技術方面就需要很大 的發(fā)展。 此設計主要是對傳統(tǒng)的汽車連桿的機械加工工藝設計。。 此設計主要是對傳統(tǒng)的汽車連桿的機械加工工藝設計。 1.2 加工工藝設計的目的及意義 在加工工藝方面，國內外連桿生產方式大致有：鍛造、

9、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 （或用機械方法或用激光束制造預裂紋 ） 斷裂 ,使大端連桿 蓋從連桿體移去。國內部分汽車工業(yè)制造廠及設備制造廠如一汽大眾、上海大 眾和上海通用等公司都采

10、用了該技術 【3】 。 連桿屬于典型的“雜件”類零件，不但精度要求高，形狀復雜，制造難度 大，而且生產批量大，連桿的質量直接影響發(fā)動機質量。本設計詳細介紹了連 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計 2.1 連桿的結構特點及作用 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 是將活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動。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。

11、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，連桿的大頭孔內裝有薄壁 金屬軸瓦。大頭孔和小頭孔內分別安裝了軸瓦和襯套。軸瓦有鋼質的底，底的 內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。 活賽連桿組 活鑫連4T組由酒応 活宜祎、酒睦冊、連桿、連桿 苫由瓦呼組咸, 遇什瓦

12、 圖2-1連桿組 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，連桿的大頭孔內裝有薄壁金屬軸瓦。大頭孔和小頭孔內分別安裝 了軸瓦和襯套。軸瓦有鋼質的底， 底的內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

13、 連桿蓋的結合面及連桿螺栓定位孔等。 連桿總成的主要技術要求 （圖2-2）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應不大于0.4卩m ;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應不大于3.2卩m。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

14、桿的材料和毛坯 連桿材料一般采用 45、40Cr、40CrMnB，經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。 目前我國有些生產連桿的工廠，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，毛壞產生 塑性變形，從而得到所需要的形狀。用輥鍛法生產的連桿鍛件，在表面質量、 內部金屬組織、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 備簡單，勞動條件好，生產率較高，便于實現(xiàn)機械化、自動化，適于在大批大 量生產中應用。輥鍛需經多次逐漸成形。 1-上的紀 A下啟鶴蟆冥 弘生桿毛逐 笹罐棋貝 5-T^

15、 圖2-2連桿輥鍛示意圖 1200C0， 圖(2-2)給出了連桿的鍛造工藝過程，將棒料在爐中加熱至 1140 / 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調質處理，使 之得到細致均勻的回火索氏體組織，以改善性能，減少毛坯內應力。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

16、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)以零件圖中規(guī)定的工藝凸臺為精基準。有的連桿在大、小頭側面有三個或四 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。粗磨在轉盤磨床上， 使用砂瓦拼成的砂輪端面磨削

17、。這種方法的生產率較高。精磨在 M7130 型平面 磨床上用砂輪的周邊磨削，這種辦法的生產率低一些，但精度較高。 2.2.6 大頭側面的加工 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 工藝卡是設計者與加工者之間最好的連接紐帶，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，HR

18、B225~262，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 X m ; ( 10)每裝配 20 對工件檢驗力矩； ( 11 )稱量大，小頭重量，當大頭重量小于 1160 克時，小頭重量，應小于 460 克； ( 12 )當大頭重量大于 1160 克時，小頭應小于 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

19、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。 4.2 將活塞連桿組裝入汽缸內 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. 正確選擇活塞組，潤滑活塞總成，調整活塞環(huán)位置。 5. 將活塞組輕

20、放入汽缸內。 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. 選用預調式扭力扳手擰緊連桿螺栓。 13. 使用轉角器，再將螺母旋轉 90 。 14. 轉動皮帶輪，檢查曲軸的轉動情況。 15. 依次裝入第四、第二、第三活塞連桿

21、組。 16. 整理工位、工具。 結論 在設計的過程中，顯示出以前自己對于基礎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計， 并且享受了每一個過程，在這次畢業(yè)設計的過程中我學到了很多東西，我認為 以后的日子自己應該更加努力認真 , 以冷靜沉著的心態(tài)去辦好每一件事情。 希望這次經歷讓我以后的學習生活中不斷的成長與進步。 在這次畢業(yè)設計中，我的指導老師給予我很大的幫助，在 整個論文寫作過 程中，他對我的啟發(fā)和讓我明確了設計內容。 使我在學院所學的專業(yè)用于實踐，

22、在完成設計的過程中，有時會比較著急，容易犯錯，而老師細心叮囑，不要著 急，一步一步來。同時感謝我的同學，在設計過程中幫助我搜集材料并一起探 討設計方案，在每次有關于畢業(yè)設計的通知或消息時，都及時的告訴我。同時 感謝大學期間各位老師的悉心教導。 參考文獻 [1] 王先逵編著 . 機械制造工藝學 . 第二版 . 北京: 機械工業(yè)出版社 ,2006.1 [2] 李 洪編著 . 機械加工工藝手冊 . 第一版 . 北京 : 北京出版社 ,1996.1 [3] 鞠魯粵編著 . 機械制造基礎 . 第四版 . 上海: 上海交通大學出版社 ,2007.8 [4] 趙 程編著 . 機械工程材料 . 第二版 . 北京: 機械工業(yè)出版社 ,2007.8 [5] 濮良貴編著 . 機械設計 . 第八版 . 北京: 高等教育出版社 ,2006.5 [6] 曾東憲編著 汽車制造工藝學 北京 機械工業(yè)出版社 2005 9 [7] （美）Paul Kenneth Wrigh著.21世紀制造.馮常學等譯.北京：北京大學出 版社,2004 [8] 德） Bruno Lotter 著. 西德工業(yè)產品裝配技術 . 傅參力等譯 . 沈陽 ： 沈陽 冶金機械出版社 ,1990