发动机连杆机械加工工艺设计

1、毕业设计（论文）目：发动机连杆机械加工工艺研究院 系 专业班级 学 号 指导老师教务二处制连杆是汽车发动机中重要的组成部分，木文主要论述了发动机连 杆的机械加工工艺。连杆主要是把活塞和曲轴连接起来，使活塞的往 复直线运动转换为曲轴的旋转运动。连杆承受的是冲击动载荷，因此 要求连杆刚度和强度。由于连杆既是传动零件又是运动件，须综合材 料选用、结构设计。在对其设计中我们先对连杆工艺过程分析，联系 实际通过对其具体设计的了解进行连杆机械加工工艺过程分析及其 机械加工余量、工序尺寸的确定。关键词：连杆；工艺设计；加工余量；工序尺寸AbstractAutomotive engine connecting

2、 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 of dynami

3、c 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 mechanical allowance

4、, the process to determine the size of their understanding of the specific desig n.Keywords: Link; Process design; Allowanee摘要I目录I1绪论11.1设计的主要研究内容11. 2 加工工艺设计的目的及意义12汽车连杆机械加工工艺设计22. 1连杆的结构特点及作用22.2连杆的主要技术要求32.2.1大、小头孔的尺寸精度、形状精度32. 2. 2大、小头孔中心距42.3 连杆的材料和毛坯42.4 连杆的机械加工工艺过程分析52.4. 1工艺过程的安排52.4.2定位基准的选

5、择52.4.3连杆两端面的加工52.4. 4大头侧面的加工53连杆加工工艺卡片及工序卡片的填写53. 1连杆加工工艺卡片及工序卡片的填写54 装配64. 1 安装活塞环64.2将活塞连杆组装入汽缸内7结论1致谢1参考文献1发动机连杆机械加工工艺研究1绪论1.1设计的主要研究内容近年来，随着汽车工业的快速发展和竞争的日益激烈，汽车生产企业对汽 车零部件设计与制造的要求越来越高，只有高质量、高效率、低成本、低能耗 的产品才能在市场竞争中立足。许多采用原本的加工技术加工的产品已经难以 在市场中生存，对传统加工技术的变革成为汽车工业未来的发展趋势及发展方 向。传统的加工工艺随着工业生产水平的提高，尤其

6、是加工工艺和材料的不断 革新，得以深入发展。并且，一些能够打破常规的新工艺为现代企业提供了更 多的加工方案。发动机作为汽车的重要的组成部分，其设计制造水平是衡量一个国家的汽 车工业水平。当代汽车工业的发展需要高效率、低排放的发动机，这就意味着 发动机内部的每一个零件都要在满足机械性能的条件下尽量减轻自身重量。连 杆作为发动机关键运动、受力部件，其设讣制造也必然向着重量轻、疲劳强度 大的趋势发展。连杆作为发动机关键运动、受力部件，其设计制造也必然向着重量轻、疲 劳强度大的趋势发展。连杆是发动机中重要的零部件，是将活塞的直线往复运动转化为曲轴旋转 运动的纽带。连杆在发动机工作过程中既要承受装配载荷

7、，同时需要将活塞所 受到气体爆发的圧力传递给曲轴。活塞作往复直线运动，曲轴作旋转运动，处 于两者之间的连杆的运动状态比较复杂，承受着拉伸、压缩、弯曲等交变载荷。 为了保证发动机能够长期稳定的运转，对连杆的性能要求比较苛刻，连杆在质 量小的情况下，必须有足够的强度和刚度。如果连杆刚度不够，可能会产生连 杆大头孔失圆，进而导致连杆大头轴瓦因油膜破坏而烧损；连杆刚度不够，可 能造成连杆杆身弯曲变形，造成活塞与气缸偏磨，活塞环漏气、窜油等现象。 随着人类对汽车需求量的不断增加，连杆的数量是随着发动机缸数决定，因此 连杆的需求量随着汽车增加量呈数倍增长。因此，在加工技术方面就需要很大 的发展。此设计主要

8、是对传统的汽车连杆的机械加工工艺设H o O此设计主要是对传统的汽车连杆的机械加工工艺设计。1.2加工工艺设计的目的及意义在加工工艺方面，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曲新钢种和粉末冶 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、铳断等工艺；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

9、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釆用了该技术W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汽车连杆机械加工工艺设计2.1连杆的结构特点及作用连杆是汽车发动机重要组成部分，连杆位于活塞与曲轴之间。连杆的作用 是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。在发动机中，把作用与活塞顶面 的膨胀的压力传递给曲轴，乂受曲

10、轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。连 杆在工作中承受着急剧变化的动载荷。连杆曲大头、小头和杆身等部分组成。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。大头孔和小头孔内分别安装了轴瓦和衬套。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。 连杆在质量减小的情况下，就必须有足够的强度和刚度，所以连杆杆身的截面 多为“工”字型。如图（图2-1）所示。活

11、塞迢杆组由活疼、活寒坏、活宝幼、逶杆、暹杆 幷由瓦哥组咸c连杆瓦图2-1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。大头孔和小头孔内分别安装 了轴瓦和衬套。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。连杆在质量减小的情况下，就必须有足够 的强度和刚度，所以连杆杆身的截面多为“工”字型。2.2连杆的主要技术要求连杆上需进行机械加工的主要表面

12、为：大、小头孔及其两端面，连杆体与 连杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等。连杆总成的主要技术要求（图2-2）如下。USLWtAI2x(ypjt技术*求353D-当仟体住图合土；Jt.Si的铁用i. oSS«SS?ji«3：aojif 种，元祇掘斷霰馆R，不勺*庫S、JH3 8a3-n3HK.ft«eQ建杆应仓力»Ofi6退直 if-更丸处理i.eaHjaftr2 连軒全出炭丽上不财 2復曲、咚耳刃?.這歼虫品的金超JURE莎鷺为/兹均角累 氏停佩纵钱仕«九詳以却"虫坎3件在图2-2连杆总成图2.2.1大、小头孔的尺寸精度、形状精度大头孔公

13、差等级为IT6,表面粗糙度Ra应不大于0.4um：大头孔的圆柱度 公差为0.012 mm,小头孔公差等级为IT8,表面粗糙度Ra应不大于3.2 n m。小 头压衬套的底孔的圆柱度公差为0.0025 mm,素线平行度公差为0.04/100 mm。2.2.2大、小头孔中心距大小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比，即影响到发动机的效率，所以规 定了比较高的要求：190±0.05 mmo2.2.3连杆的材料和毛坯连杆材料一般釆用45、40Cr、40CrMnB,经过处理提高强度和刚度。钢制连 杆一般采用锻造球墨铸铁采用锻造。目前我国有些生产连杆的工厂，采用了连杆辗锻工艺。图（2-2）为连杆幅 锻示

14、意图.毛坯加热后，通过上锻線模具2和下锻轨模具4的型槽，毛坏产生 塑性变形，从而得到所需要的形状。用辗锻法生产的连杆锻件，在表面质量、 内部金属组织、金属纤维方向以及机械强度等方面都可达到模锻水平，并且设 备简单，劳动条件好，生产率较高，便于实现机械化、自动化，适于在大批大 量生产中应用。辗锻需经多次逐渐成形。L上盘電Z-A毛墟4-F檢寢棋貝5-下斑幄图2-2连杆辘锻示意图图（2-2）给出了连杆的锻造工艺过程，将棒料在炉中加热至1140-1200C0, 先在辗锻机上通过四个型槽进行馄锻制坯见，然后在锻压机上进行预锻和终锻, 再在压床上冲连杆大头孔并切除飞边见。锻好后的连杆毛坯需经调质处理，使

15、之得到细致均匀的回火索氏体组织，以改善性能，减少毛坯内应力。为了提高 毛坯精度，连杆的毛坯尚需进行热校正。2.2.4连杆的机械加工工艺过程分析（1）工艺过程的安排两端面：粗铳、精铳、粗磨、精磨；小头孔：钻孔、扩孔、较孔、精镇、压入衬套后再精镇；大头孔：扩孔、粗镇、半精镇、精镇、金刚镇、歼亍磨；一些次要表面的加工，则视需要和可能安排在工艺过程的中间或后面。（2）定位基准的选择连杆外形复杂不易定位大、头是由细长的杆身连接，刚度差，易变形；保 证大头孔与端面垂直，加工时，应以一端面为定位基准。同时保证两孔位置公 差，加工一孔时，以另一孔作为定位基准（互为定位基准）。连杆加工中大多 数以零件图中规定的

16、工艺凸台为精基准。有的连杆在大、小头侧面有三个或四 个中心孔作为辅助基准，实现大、小头孔同时加工。2.2.5连杆两端面的加工釆用粗铳、精铳、粗磨、精磨四道工序，并将精磨丄序安排在精加工大、 小头孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度。粗磨在转盘磨床上， 使用砂瓦拼成的砂轮端面磨削。这种方法的生产率较高。精磨在M7130型平面 磨床上用砂轮的周边磨削，这种办法的生产率低一些，但精度较高。2.2.6大头侧面的加工以基面及小头孔定位，它用一个圆销（小头孔）。装夹工件铳两侧面至尺 寸，保证对称（此对称平面为工艺用基准面）。3连杆加工工艺卡片及工序卡片的填写工艺卡是设计者与加工者之间最好的连接纽

17、带，它能够直观的告诉加工者 零件的加工工艺规程，需要多少个工部加工该零件。而工序卡是直接体现出每 一个工部里面的细分，甚至体现到每一个工位需要怎样去加工。下面是汽车发动机连杆加工工艺规程：（1）毛坯探锻；（2）模锻成型，切边；（3）热处理，HRB225262,抛丸去除氧化皮；（4）去毛刺：（5）编号；（6）自检；（7）去毛刺飞边；（8）清洗连杆体及连杆盖，及去毛刺；（9）将配对的连杆体及连杆盖用工艺螺栓组配到一起，标记均朝，上，保 证拧紧力矩100-120 N Xm；（10）每装配20对工件检验力矩；（11）称量大，小头重量，当大头重量小于1160克时，小头重量，应小于 460 克；（12）当

18、大头重量大于1160克时，小头应小于510克；（13）大头重量不大于1223克；（14）按称重去除配重块材料；（15）检验连杆各部位尺寸；（16）磁粉探伤机检测连杆体是否有裂缝，裂纹气孔等缺陷；（17）退磁；（18）将连杆工艺螺栓拆卸，合格工件成对，存放指定地点；4装配4.1安装活塞环1用柴油清洁哥活塞环、活塞连杆总成。2. 用压缩空气吹净各活塞环、活塞连杆总成上的柴油。3. 用手安装油环。4. 使用活塞环拆装钳，将第二道气环装入活塞环槽内。4.2将活塞连杆组装入汽缸内1. 检查一缸的连杆轴颈是否处于活塞下止点位置。2. 清洁连杆轴颈和汽缸。3. 用机油润滑连杆轴颈和汽缸璧。4正确选择活塞组，

19、润滑活塞总成，调整活塞环位置。5. 将活塞组轻放入汽缸内。6. 用活塞环卡箍将三道活塞环收紧，用木锤轻轻敲击卡箍边沿，使卡箍的下 沿与缸体上平面完全贴合。7. 用木锤轻轻敲击活塞顶部，当活塞顶部刚进入汽缸时，停止敲击。&观察活塞顶部的标记方向和连杆落位情况。9. 两人配合将连杆顺利落位到连杆轴颈上。10. 润滑轴瓦和连杆轴承盖。.确认方向后选用将连杆轴承盖套入连杆大头，选用14套筒、短接杆，棘 轮扳手对连杆固定螺母进行紧固。12. 选用预调式扭力扳手拧紧连杆螺栓。13. 使用转角器，再将螺母旋转90° o14. 转动皮带轮，检查曲轴的转动情况。15. 依次装入笫四、第二、第三活塞连杆组。16. 整理工位、工具。在设计的过程中，显示出以前自己对于基础知识没有很好的掌握，我遇到 了很大的困难，每次改进我都收获很多。虽