发动机连杆的加工工艺设计.doc

详情1040707438天津大学毕 业 设 计 中文题目: 发动机连杆的加工工艺设计 英文题目: Engine connecting rod process design 学生姓名 系 别 专业班级 200 指导教师 成绩评定 2010 年 6月 目 录1 前言11.1 连杆的国内外发展状况11.1.1 连杆的毛坯材料发展状况11.1.2 连杆的加工工艺发展状况12 连杆的结构及特点23 连杆的主要技术要求33.1 大、小头孔的尺寸精度、形状精度43.2 大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度43.3 大、小头孔中心距43.4 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度43.5 大、小头孔两端面的技术要求43.6 螺栓孔的技术要求43.7 有关结合面的技术要求43.8 连杆的材料和毛坯53.8.1 连杆的材料53.8.1 连杆的毛坯53.9连杆的机械加工工艺过程53.10 连杆的机械加工工艺过程分析83.11 连杆加工工艺设计应考虑的问题103.12 切削用量的选择原则103.13 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差114 连杆的检验135 结束语14【参 考 文 献】15致 谢16附录1:外文文献原文17附录2:外文文献中文翻译23摘 要连杆是发动机的主要传动件之一，其大头孔与曲轴连接，小头孔通过活塞销与活塞连接，它的作用是将活塞的气体压力传送给曲轴，又受曲轴驱动而带动活塞压缩汽缸中的气体。本文主要对连杆的加工工艺进行了设计。因为连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比较差，容易产生变形，所以在安排工艺过程时，需要把各主要表面的粗、精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，最后达到零件的技术要求。关键词： 连杆；精度；加工工艺；设计 ABSTRACTThe main engine connecting rod is one of transmission, The crankshaft connecting with big hole，Small head holes through the piston pin connected with the pistons，Its function is to send the gas pressure piston crankshaft， Driven by the crankshaft and drive and the gas cylinder piston compressor. This paper focuses on the linkage of the design process. Because of the dimension precision, accuracy and precision of the shape of requirements are very high, but the connecting rod of rigid, easily, so in the arrangement of deformation process, need to major surface coarse, finishing processes. Gradually reduce limits. But, cutting force and effect of stress, and the deformation after processing, and finally achieve the technical requirements of the parts.Keywords: Connecting rod; Precision; processing technology; Design 1 前言随着汽车工业制造技术的发展，对于汽车发动机的动力性能及可靠性要求越来越高，而连杆的强度、刚度对提高发动机的动力性及可靠性至关重要，因此，国内外各大汽车公司对发动机连杆的材料及制造技术的研究都非常重视。“小体积、大功率、低油耗”的高性能发动机对连杆提出更新、更高的要求：(1)作为高速运动件重量要轻，减小惯性力，降低能耗和噪声；(2)强度、刚度要高，并且要有较高的韧性；(3)连杆比要大，连杆要短。这就意味着对连杆的设计和加工有着更高的要求。其一，杆身有足够的刚度可以预防工作时发生弯曲变形；其二，连杆的大端和连杆盖有足够的刚度，以防大端变形时连杆螺栓承受附加的弯曲应力和大端失圆，使轴承润滑破坏。同时，还要求连杆组具有足够的疲劳强度和冲击韧性。1.1 连杆的国内外发展状况1.1.1 连杆的毛坯材料发展状况在毛坯材料方面，国内传统工艺连杆毛坯材料一般采用42CrMo 、35CrMo 、40MnVB、45CrMnB、40Cr 、45 、40CrMnB S40C等调质钢和S43CVS1 (进口) 35MnV、40MnS等非调质钢。19841994年期间，康明斯生产线用调质钢毛坯40MnBH(GB5216-85),1995年全面转用非调质钢材料毛坯38MnV。而德国发动机系统和零部件专家马勒（MahleGMbH）公司先后推出C70S6BY钢、36MnVS4BY钢、70MnVS4BY钢等【1】。1.1.2 连杆的加工工艺发展状况在加工工艺方面，国内外连杆生产方式大致有：锻造、铸造、粉末冶金等，传统锻造有将连杆体和盖分开锻造、连杆体和连杆盖的整体锻造两种。60年代中期粉末热锻技术开始发展起来，从上世纪80年代以来，粉末冶金注射成型（PIM）得到应用，大多数连杆制造中使用的中碳钢和低合金钢逐步由新钢种和粉末冶金的锻造材料所代替【2】。在连杆体与连杆盖分离工艺方面，国内外连杆的加工工艺大部分采取的方法有锯断、铣断等工艺；最新工艺是使用断裂分开，即胀断工艺（或者裂解工艺），该工艺是用切口(或用机械方法或用激光束制造预裂纹) 断裂,使大端连杆盖从连杆体移去。国内部分汽车工业制造厂及设备制造厂如一汽大众、上海大众和上海通用等公司都采用了该技术【3】。连杆属于典型的“杂件”类零件，不但精度要求高，形状复杂，制造难度大，而且生产批量大，连杆的质量直接影响发动机质量。本设计详细介绍了连杆的加工方法的拟订和确立，并对连杆加工工序进行设计。从零件加工工艺的方向进行了一定的探讨。2 连杆的结构及特点连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，它由连杆体及连杆盖两部分组成。如图1所示： 图1 连杆组连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起。为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴氏合金轴瓦金属。在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，可以用来补偿轴瓦的磨损。连杆小头用活塞销与活塞连接。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。连杆大、小头两端对称分布在连杆中截面的两侧。考虑到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等(基本尺寸相同)。在连杆小头的顶端设有油孔(或油槽)，发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头衬套与活塞销之间的摆动运动副。连杆的作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动，以输出动力。因此，连杆的加工精度将直接影响发动机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素