汽车连杆大头孔珩磨机设计

1、汽车连杆大头孔珩磨机设计【摘要】珩磨是对工件表面进行光整和精整的磨削加工方法，高精度珩磨具有安全、经济、可靠、耐用、高效等优点，被广泛地应用于加工汽缸套，油缸，活塞销孔，连杆孔、泵体缸孔、液压阀孔、轴承孔、轴瓦等。随着珩磨机床的加工精度越来越高，对其工作性能地要求也越来越高了，不仅需要机床具有良好的静态特性，而且要具有良好的动态特性。因此，对珩磨机床进行整机的静动态特性分析已成为设计的必要环节。本文阐述了国内外机械动态性能的发展状况，对机床的动态特性进行了研究。本文针对连杆珩磨中出现的问题进行了工艺分析，找出影响工件质量的主要因素，并对所采取的措施加以讨论，如提高衍磨机主轴运行刚度及精度;改进

2、夹具，使其自由平稳浮动;选用耐磨材料做导套;加大冲屑及润滑力度;选择适应高速冲击切削的金属基单晶刚玉磨石;提高磨石胶接强度，调整网纹角度，使切削痕迹不重复，周圈均布等，使工作质量得以很大提高【关键词】 连杆 珩磨机 工艺 可编程控制器The top gem of a girdle-pendant of major part hole of connecting rod of car mill is designed【Summary】The honing is to carry on the whole and precise whole rubing and paring the prepar

3、ation method of the light to the surface of the work piece, it has advantage such as being safe, economic, reliable, durable, high-efficient that the high precision is honed, widely applied to processing the cylinder jacket, the oil cylinder, the piston sells the hole, hole of the connecting rod, pu

4、mp body jar hole, hydraulic valve hole, bearing hole, axle bush,etc. As machining accuracy of honing the lathe being higher and higher, require higher and higher to its working performance, not only need the lathe to have good static characteristics, but also have good dynamic characteristics. So go

5、 on the quiet dynamic characteristic of the complete machine analyze that has become the necessary links designed honing lathing. This text explains the state of development of the dynamic performance of the domestic and foreign machinery, carry on the research to the dynamic characteristic of the l

6、athe. This text has carried on the craft analysis to the question that the connecting rod appeared when honed, find out that influences the main factor of the work piece quality, and discuss about measures taken, such as improving and spreading out the basic shaft of the mill to operate the rigidity

7、 and precision; Improve the jig, make it float freely steadily; Select the wear-resisting material for use to make and lead set; Devote more efforts to washing the bits and lubricated; Choose to meet and assault the single crystal corundum rubstone of metal base cut at a high speed; Improve rubstone

8、 glue connect intensity, adjust wove angle, make it repeat not to cut trace, enclose and deploy etc. in week, make the work quality be improved greatly.【Keyword】Connecting rod Mill of top gem of a girdle-pendant Craft Programmable controller目 录引 言1第一章汽车连杆加工工艺11.1 连杆的结构特点11.2 连杆的主要技术要求21.3连杆的材料和毛坯31.

9、4 连杆的机械加工工艺过程分析4第二章珩磨加工技术的特点及国内外发展状况62.1 珩磨技术的发展及其应用情况62.2 珩磨技术介绍7第三章珩磨机的对策及改进措施1212131314结论16致谢17参考文献18引 言珩磨的应用范围已扩展到了整个金属加工工业领域。主要的应用领域为：汽车工业，刀具及机床加工工业，压缩机工业，液压及气压器件生产以及航空航天领域。除此之外在摩托车和电机的生产制造中珩磨加工也得到了广泛应用。 根据加工工件的不同和加工精度的不同，珩磨技术大致分为以下几种：平顶珩磨、铰珩、刷珩、激光珩磨、同轴珩磨、模拟珩磨、高压液体珩磨、超精加工（FMF）和配珩等 ，其中平顶珩磨、铰珩、激光

10、珩磨在汽车领域有广泛的应用。连杆是发动机的主要零件之一，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，因此在安排工艺过程时，就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，就能最后达到零件的技术要求。第一章 汽车连杆加工工艺1.1 连杆的结构特点连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，它在柴油机中，把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲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。连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。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

11、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。在发动机工作过程中，连杆受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用，连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的质量，以减小惯性力的作用。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。为了保证发动机运转均衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大，因此，在连杆部件的大、小头两端设置了去不平衡质量的凸块，以便在称量后

12、切除不平衡质量。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柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有5个：（1）连杆大端中心面和小端中心面相对连杆杆身中心面的对称度；（2）连杆大、小头孔中心距尺寸精度；（3）连杆大、小

13、头孔平行度；（4）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；（5）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。1.2 连杆的主要技术要求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，同时又压缩汽缸内气体。因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有5个：（1）连杆大端中心面和小端中心面相对连杆杆身中心面的对称度；（2）连杆大、小头孔中心距尺寸精度；（3）连杆大、小头孔平行度；（4）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；（5）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。连杆技术要求（11） 大、小头孔的尺寸精度、形状精度m；大头

14、孔的圆柱度公差为0.012 mmm。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。 大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，从而造成汽缸壁磨损不均匀，同时使曲轴的连杆轴颈产生边缘磨损，所以两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度公差较小；而两孔轴心线在垂直于连杆轴线方向的平行度误差对不均匀磨损影响较小，因而其公差值较大。两孔轴心线在连杆的轴线方向的平行度在100 mm长度上公差为0.04 mm；在垂直与连杆轴心线方向的平行度在100 mm长度上公差为0.06 mm。 大、小头孔中心距大小头孔的中心距

15、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：1900.05 mm。 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度，影响到轴瓦的安装和磨损，甚至引起烧伤；所以对它也提出了一定的要求：规定其垂直度公差等级应不低于IT9（大头孔两端面对大头孔的轴心线的垂直度在100 mm长度上公差为0.08 mm）。 大、小头孔两端面的技术要求m。这是因为连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两轴肩端面间有配合要求，而连杆小头两端面与活塞销孔座内档之间没有配合要求。连杆大头端面间距离尺寸的公差带正好落在连杆小头端面间距离尺寸的公差带中，这给连杆的加工带来许多方便。 螺栓孔

16、的技术要求m加工；两螺栓孔在大头孔剖分面的对称度公差为0.25 mm。 接合面的技术要求在连杆受动载荷时，接合面的歪斜使连杆盖及连杆体沿着剖分面产生相对错位，影响到曲轴的连杆轴颈和轴瓦结合不良，从而产生不均匀磨损。结合面的平行度将影响到连杆体、连杆盖和垫片贴合的紧密程度，因而也影响到螺栓的受力情况和曲轴、轴瓦的磨损。对于本连杆，要求结合面的平面度的公差为0.025 mm。1.3连杆的材料和毛坯连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。因此，连杆材料一般采用高强度碳钢和合金钢；如45钢、55钢、40Cr、40CrMnB等。近年来也有采用球墨铸铁的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料损耗

17、少，成本低。随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用，使粉末冶金件的密度和强度大为提高。因此，采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造方法。连杆毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。根据生产纲领为大量生产，连杆多用模锻制造毛坯。连杆模锻形式有两种，一种是体和盖分开锻造，另一种是将体和盖锻成体。整体锻造的毛坯，需要在以后的机械加工过程中将其切开，为保证切开后粗镗孔余量的均匀，最好将整体连杆大头孔锻成椭圆形。相对于分体锻造而言，整体锻造存在所

18、需锻造设备动力大和金属纤维被切断等问题，但由于整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少、锻造工时少、模具少等优点，故用得越来越多，成为连杆毛坯的一种主要形式。总之，毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成本降低，性能提高。1.4 连杆的机械加工工艺过程分析 工艺过程的安排在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度：（1）连杆本身的刚度比较低，在外力（切削力、夹紧力）的作用下容易变形。（2）连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削时将产生较大的残余内应力，并引起内应力重新分布。因此，在安排工艺进程时，就要把各主要表面的粗、精加工工序分开，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中间，精加工安排在后面。这是由于粗加工

19、工序的切削余量大，因此切削力、夹紧力必然大，加工后容易产生变形。粗、精加工分开后，粗加工产生的变形可以在半精加工中修正；半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。这样逐步减少加工余量，切削力及内应力的作用，逐步修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术条件。各主要表面的工序安排如下：（1）两端面：粗铣、精铣、粗磨、精磨（2）小头孔：钻孔、扩孔、铰孔、精镗、压入衬套后再精镗（3）大头孔：扩孔、粗镗、半精镗、精镗、金刚镗、珩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。1.4.2 定位基准的选择在连杆机械加工工艺过程中，大部分工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作为主要基面，并用大头

20、处指定一侧的外表面作为另一基面。这是由于：端面的面积大，定位比较稳定，用小头孔定位可直接控制大、小头孔的中心距。这样就使各工序中的定位基准统一起来，减少了定位误差。具体的办法是在安装工件时，注意将成套编号标记的一面不与夹具的定位元件接触（在设计夹具时亦作相应的考虑）。在精镗小头孔（及精镗小头衬套孔）时，也用小头孔（及衬套孔）作为基面，这时将定位销做成活动的称“假销”。当连杆用小头孔（及衬套孔）定位夹紧后，再从小头孔中抽出假销进行加工。1.4.3 确定合理的夹紧方法既然连杆是一个刚性比较差的工件，就应该十分注意夹紧力的大小，作用力的方向及着力点的选择，避免因受夹紧力的作用而产生变形，以影响加工精

21、度。在加工连杆的夹具中，可以看出设计人员注意了夹紧力的作用方向和着力点的选择。在粗铣两端面的夹具中，夹紧力的方向与端面平行，在夹紧力的作用方向上，大头端部与小头端部的刚性高，变形小，既使有一些变形，亦产生在平行于端面的方向上，很少或不会影响端面的平面度。夹紧力通过工件直接作用在定位元件上，可避免工件产生弯曲或扭转变形。在加工大小头孔工序中，主要夹紧力垂直作用于大头端面上，并由定位元件承受，以保证所加工孔的圆度。在精镗大小头孔时，只以大平面（基面）定位，并且只夹紧大头这一端。小头一端以假销定位后，用螺钉在另一侧面夹紧。小头一端不在端面上定位夹紧，避免可能产生的变形。1.4.4 连杆两端面的加工采

22、用粗铣、精铣、粗磨、精磨四道工序，并将精磨工序安排在精加工大、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。1.4.5 连杆大、小头孔的加工连杆大、小头孔的加工是连杆机械加工的重要工序，它的加工精度对连杆质量有较大的影响。小头孔是定位基面，在用作定位基面之前，它经过了钻、扩、铰三道工序。钻时以小头孔外形定位，这样可以保证加工后的孔与外圆的同轴度误差较小。小头孔在钻、扩、铰后，在金刚镗床上与大头孔同时精镗，达到IT6级公差等级，然后压入衬套，

23、再以衬套内孔定位精镗大头孔。由于衬套的内孔与外圆存在同轴度误差，这种定位方法有可能使精镗后的衬套孔与大头孔的中心距超差。m，大头孔的加工方法是在铣开工序后，将连杆与连杆体组合在一起，然后进行精镗大头孔的工序。这样，在铣开以后可能产生的变形，可以在最后精镗工序中得到修正，以保证孔的形状精度。1 连杆螺栓孔的加工连杆的螺栓孔经过钻、扩、铰工序。加工时以大头端面、小头孔及大头一侧面定位。精铣螺栓孔端面采用工件翻身的方法，这样铣夹具没有活动部分，能保证承受较大的铣削力。精铣时为了保证螺栓孔的两个端面与连杆大头端面垂直度，使用两工位夹具。连杆在夹具的工位上铣完一个螺栓孔的两端面后，夹具上的定位板带着工件

24、旋转1800 ，铣另一个螺栓孔的两端面。这样，螺栓孔两端面与大头孔端面的垂直度就由夹具保证。第二章 珩磨加工技术的特点及国内外发展状况2.1 珩磨技术的发展及其应用情况早在20年代初期，珩磨机就在汽车、拖拉机行业得到应用、早期的珩磨，主要用来提高工件的表面粗糙度，效率低，应用范围小。但在生产实践中，人们发现珩磨加工有许多独特的优点，是一种具有广泛前途的切削技术，因而很快地推广应用于船舶、轴承、军工和工程机械等制造业中。近三十年来，珩磨机床、珩磨工艺、珩磨工具均有很大的发展，特别是人造金刚石和立方氮化硼磨料的问世并在珩磨加工中的应用，把珩磨加工推向一个新的阶段。如今，珩磨已成为能快速可靠地去除一

25、定的余量、提高表面粗糙度和精度的一种办精加工和精加工的工艺方法。珩磨不需要特殊的条件就能使零件过的精确的尺寸、几何精度、良好的表面质量和高的实用寿命，因而在国外机械制造业的各个领域中被广泛的应用，甚至成为某些领域中必不可少的加工手段。由于珩磨加工具有上述特点，因而国外许多厂家对珩磨技术的发展十分重视，为适应珩磨技术发展的需要，生产珩磨机床的公司和厂家也日益增多，对珩磨理论的研究也愈来愈深入，他们已把近代科学技术的研究成果，如数控技术、液压技术、多工位全面自动化技术、自动化监测技术、振动技术、强力磨削技术、电镀电解技术以及新颖磨料、冷却润滑等技术应用于珩磨技术中。60年代以来，出现了许多适合于各

26、种产品结构和生产特点到俄精密珩磨机床和珩磨工具。我国珩磨加工在汽车、拖拉机气缸内表面和齿轮表面加工中应用较早，但主要作为一种光饰加工使用，对精密小孔珩磨的研究则起步较晚。经过十多年的生产实践，越来越多的人认识到珩磨是一种有效而经济的加工方法，已引起各机械制造行业的重视。国外在珩磨机生产方面发展十分迅速，生产的珩磨机床有立式和卧式两大类型，品种和规格繁多，有单轴、双轴、多轴多工位、全自动化的珩磨机等，以适应各用户的要求，其中比较典型的珩磨机如美国Sunnen公司生产的MBC-1804卧式珩磨机，采用强力磨削技术，可以切除较大的余量，生产效率比普通珩磨高35倍，操作简便并配有尺寸自动测量装置，集合

27、精度可控制在0.0010.002mm内；英国Jones和Shipman公司生产的FA-738型立式珩磨机，当配备自动送料、装夹、自动尺寸检测自动分组等机构，可运用到自动生产线中；西德Nagel公司生产的VS-6-30型立式珩磨机，采用数字仅给控制系统，可精确地控制进给量；2SM-3RM双头立式珩磨机，可在一台机床上同时进行粗、精珩磨；4VS-6RM立式四轴六工位珩磨机，用四根不同尺寸的整体可调式成型珩磨头，分别切除一定的余量，零件经过四个工委的加工，就可达到所要求的尺寸和精度，该机床还专门配备一个测量工位，采用启动测头对已加工孔进行测量；西德Gehring公司近期研制成功一项珩磨自动测量专利C

28、ylindromnatik控制仪，据称配备了这种控制点意的珩磨机，在工作过程中对被加工孔的上、中、下三个面上进行连续的测量，将测得的数据不断与输入的数据进行比较，自动修正珩磨行程位置和珩磨冲程长度，从而使被加工零件孔得到合乎要求的几何形状。为了提高珩磨生产效率、尺寸精度、几何精度和改善表面粗糙度，珩磨机制造厂不仅再机床控制系统方面采用新技术，而且再珩磨进给方面也十分重视，研制并应用多种新颖进给装置，如定压定量进给、机械步进进给等。传统的珩磨，即早期的珩磨实际上是一种摩擦工艺，最初生产珩磨头装于钻床上，进行珩磨，来处理各类汽缸套的机械加工，以原孔中心为导向，砂条与工件间相对运动来切削工件，即用来

29、作最后的光整加工，其切削量非常小，切削量最大0.15mm。因此对机床本身的精度要求较低，对控制系统、液压系统、冷切系统要求不是很高。现代珩磨可以定义为一种切削金属的方法，实现尺寸、圆度、直线度、位置度、表面粗糙度的要求。珩磨作为一种万能的孔加工方法，在粗珩工序采用大切削量的粗珩，最大切削量可达0.701.00mm。并可取消传统的精镗、精磨工序，具有安全、经济、可靠、耐用、高效等优点，被广泛地应用于加工汽缸套，油缸，活塞销孔，连杆孔、泵体缸孔、液压阀孔、轴承孔、轴瓦等。我国的传统工艺和珩磨机制造技术束缚了珩磨技术的广泛应用。比如上述的连杆孔、泵体缸孔、液压阀孔、轴承孔、轴瓦等，一般采用粗镗、精镗

30、工艺，有的还采用磨内孔工序。但在国外，在粗镗后就采用珩磨工序，使其表面粗糙度和形位精度达到很高要求，即高效又高质。再比如锥孔、盲孔和球面，我们认为不可用珩磨工序，但在国外采用专用珩磨机也可以进行珩磨。因此，珩磨的研究机构和制造企业要义不容辞的开发此类新产品，并将这些新产品介绍并用于更多零件珩磨的新工艺的责任。2.2 珩磨技术介绍珩磨不但生产率高, 并且加工精度也很高, 一般尺寸精度可达IT5IT6 级,表面粗糙度可达0.8m, 并且能修正孔的几何形状偏差。近年来应用塑料(金刚砂)混合压制成的珩磨油石, 根据不同用途可压制各种形状, 使珩磨不仅能用于加工内孔, 并能加工外圆、平面、球面及各种特形

31、表面, 如外圆表面化的珩磨工具为柱形珩轮, 齿轮的珩磨工具为磨料齿轮。为进一步提高珩磨生产率,珩磨工艺朝着强力珩磨、自动控制尺寸的自动珩磨、电解珩磨和超声珩磨等方向发展。2 珩磨加工的特点珩磨加工简单地说，就是在珩磨头上按需要装配一块或数块油石，采用特定的机构给予适当的压力，使油石径向张开，均匀地压向工件孔壁，以工件孔壁为导向，通过珩磨头同时作旋状和往复二元的复合运动，由油石上众多的磨粒在面接触状态下进行切削，以获得高精度表面。它既是磨削加工的特殊形式，又是一种高效率的加工方法。它不仅能去除预留的加工余量，而且是一种提高工件尺寸、几何形状精度和表面质量的有效加工方法。珩磨的加工的主要特点如下：

32、(1) 珩磨的原理、机床的结构和操作都很简单，也容易实现自动化。自由式珩磨，对机床的精度要求低，与加工同样精度的磨床比较，其主要精度要求为磨床的1/21/7，动力消耗为磨床的1/21/10。因机床结构简单，造价远远低于内圆磨床，因此，一般条件的工厂都可采用。珩磨设备除采用专用珩磨机外，也可用车床、钻床或镗床等设备改装而成。(2) 加工精度高。珩磨加工能在短时间内经济地获得高的几何精度。当加工小直径孔时，孔的不圆度、锥度可达0.51 m，直线度可达1 m；加工中等直径孔（50200mm)是，不圆度一般在5 m以下。加工外圆时，不圆度最高可达0.04 m。加工尺寸分散度误差可控制在21 m范围。需

33、要说明的一点：由于珩磨油石采用金刚石和立方氮化硼等磨料，加工中油石磨损很小，即油石受工件修整量很小。因此，孔的精度在一定程度上取决于珩磨头上油石的原始精度。所以我们用金刚石和立方氮化硼油石时，珩磨前要很好地修整油石，以确保孔的精度。(3) 加工表面质量特性好。珩磨加工的最高表面粗糙度可达Ra1.2 m。经过珩磨加工的零件，其表面形成一种有规则均匀而细密的交叉网纹，这种网纹有利于润滑油的贮存和油膜的保持，并具有较高的表面支撑率，因而能承受较大的载荷，耐磨损。此外，珩磨切削速度低，冷却液便于进入切削区，带走珩磨产生的大部分热量，故被加工表面不会产生烧伤、变质层、裂纹、嵌砂和两件变形等缺陷，因而特别

34、适用于加工有相对运动的精密偶件。(4) 加工范围广。珩磨几乎适用除铅以外所有材料的加工。他主要用于各类孔的加工，如通孔、盲孔，带沟槽孔、键槽孔、窗口孔、多台阶孔、圆锥孔、椭圆孔、余摆线孔等。此外，还能加工外圆柱面、平面、球面、曲面及齿轮表面等。加工孔径范围为12000mm，孔长12400mm，长径比1/46307。(5) 珩磨切削效率高。珩磨是在面接触状态下进行多刃切削。在相同的时间内，珩磨参加切削的磨料颗粒为普通磨削的1001000倍，因而有较高的金属去除率。珩磨液压阀套类孔，金属切除率可达8090mm ？/s ，若采用强力珩磨，其切削效率还可高几倍。一般来说，珩磨的切削效率比研磨高38倍。

35、同时珩磨是一共建孔壁为导向，进给力有中心均匀地压向孔壁。因此，只要切除很少的余粮，便可经济地完成空的精加工。珩磨的这种进给方式，对于深孔和薄壁零件孔的加工特别有利。(6) 珩磨工艺较经济，对于薄壁孔和刚性不足的工件，或材料较硬的工件表面，用珩磨进行光整加工时，不需要复杂的设备与工装，而且操作方便。2 珩磨加工的应用范围珩磨工艺应用十分广泛，主要应用范围有如下几个方面：(1) 该工艺大量应用于各种形状的孔的光整或精加工，孔径从 1120mm，长度可达 12000mm，国内珩磨机工作范围：5250mm，孔长 3000mm。(2) 珩磨磨工艺可用于外圆、球面及环形曲面加工，如镀铬活塞环、挺杠球面与滚

36、球轴承的内外圆等。(3) 可用于汽车、拖拉机与轴承制造业中的大量生产，也适用于各类机械制造中的批量生产。如磨缸套、缸孔、连杆孔、油泵油嘴与液压阀体孔、轴套、摇臂和齿轮孔等。(4) 适用于对金属材料与非金屑材料的加工，如铸铁、淬火与末淬火钢、硬铝、青铜、黄铜、硬铬与硬质合金、玻璃、陶器、晶体、硅片与烧结材料等。2 珩磨加工的原理珩磨的加工原理是利用安装于珩磨头周围的若干条油石，由涨开机构（有机械式和液压式）将油石沿径向涨开，使其压向工件孔壁以便产生一定的面接触，同时使珩磨头作旋转和往复运动（工件不动），由此而实现对孔的低速磨削。影响工件珩磨精度的因素很多，但主要有三种：(1) 珩磨头旋转速度；(

37、2) 油石的膨胀压力；(3) 珩磨头的往复运动速度。这三种因素的合理配合可以极大的提高工件的加工质量。图 2-4 是一个典型的机械式珩磨头结构。它是靠液压控制油石涨缩的。它主要由两个部分组成：右边的调节头和左边的工作头。工作头是由钢质壳体、油石 1和油石座 2 组成，在壳体内部有一根锥心 3，它和心杠 7 连接起来起到控制进给作用，当心杠 7 得到一个进给量，进而将进给传递给锥心 3 ，而锥心通过它自身的锥角把杆的横向进给变化成珩磨油石的纵向进给。从而完成了珩磨油石的涨开过程。由于珩磨头在每一往复行程内的转数为一非整数，因而它在每一行程的起始位置上都与上次错开一个角度，这就使得油石上的每颗磨粒

38、在加工表面上的切削轨迹不致重复，从而形成均匀交叉的珩磨网纹。珩磨过程中，珩磨头由机床主轴带动相对工件作旋转和直线往复运动，同时油石对被加工表面作径向进给运动。前两种运动构成珩磨的主运动，并使油石形成螺旋运动，因此，油石上大量的磨粒就在加工表面上刻划下螺旋形交叉网纹的珩磨条纹，图 2-5 是单个油石在孔中完成一个双行程运动后所刻划的条痕展开示意图，图中dW为孔长；Lw 为孔的周长；为网纹交叉角。，分别是油石在一个双行程中转折时顺次的位置。并且，为了避免每条油石的运动轨迹重复，即不让油石上的磨粒仍在原先刻出的条痕上刻划，应使油石在一个双行程终了时的位置，相对其行程的初始位置，在圆周方向上有一个附加

39、的偏移量 S。此外，珩磨头每转一转，油石与前一转的切削轨迹在轴向上有一段重叠长度，使前后磨削轨迹的衔接更平滑均匀。这样，在整个珩磨过程中，孔壁和油石面的每一点相互干涉的机会差不多相等。因此，随着珩磨的进行孔表面和油石表面不断产生干涉点，不断将这些干涉点磨去并产生新的更多的干涉点，又不断磨去，使孔和油石表面接触表面不断增加，互相干涉的程度和切削作用不断减弱，孔和油石的圆度和圆柱度也不断提高，最后完成孔表面的创制过程。为了得到更好的圆柱度，在可能的情况下，珩磨中经常使零件掉头，或者改变珩磨头与工件轴向的相互位置。2 珩磨加工方式珩磨的加工方式有很多种，其中最为基本的为以下三种：(1) 定压进给珩磨

40、：定压进给中，进给机构以恒定的压力压向孔壁，分三个阶段。第一个阶段是脱落切削阶段，这种定压珩磨，开始时由于孔壁粗糙，油石与孔壁接触面积很小，接触压力大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表面因接触压力大，加上切屑对油石粘结剂的磨耗，使磨粒与粘结剂的结合强度下降，因而有的磨粒在切削压力的作用下自行脱落，油石面即露出新磨粒，此即油石自锐。第二阶段是破碎切削阶段，随着珩磨的进行，孔表面越来越光，与油石接触面积越来越大，单位面积的接触压力下降，切削效率降低。同时切下的切屑小而细，这些切屑对粘结剂的磨耗也很小。因此，油石磨粒脱落很少，此时磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端负荷很大，磨粒易破

41、裂、崩碎而形成新的切削刃。第三阶段为堵塞切削阶段，继续珩磨时油石和孔表面的接触面积越来越大，极细切屑堆积于油石与孔壁之间不易排除，造成油石堵塞，变得很光滑。因此油石切削能力极低，相当于抛光。若继续珩磨，油石堵塞严重而发生粘结性堵塞时，油石完全失去切削能力并严重发热，孔的精度和表面粗糙度均会受到影响。此时应尽快结束珩磨。(2) 定量进给珩磨：定量进给珩磨时，进给机构以恒定的速度扩张进给，使磨粒强制性地切入工件。因此珩磨过程只存在脱落切削和破碎切削，不可能产生堵塞切削现象。因为当油石产生堵塞切削力下降时，进给量大于实际磨削量，此时珩磨压力增高，从而使磨粒脱落、破碎，切削作用增强。用此种方法珩磨时，

42、为了提高空精度和降低表面粗糙度值，最后可用不进给珩磨一定时间。(3) 定压定量进给珩磨：开始时以定压进给珩磨，当油石进入堵塞切削阶段时，转换为定量进给珩磨，以提高效率。最后可用不进给珩磨，提高孔的精度和降低表面粗糙度值。第三章珩磨机的对策及改进措施3.1机床与夹具浮动问题(1)机床: 珩磨机主轴是以滑配合穿过旋转套的花键轴旋转套用滚动轴承固定，定位长度为300mm珩磨头通过卜子联接套、带锥柄的液压转动阀体与主轴联接，伸出长度为500800mm。经静态测量，珩磨机有部分超差(见表l)，当将能够调整的部分都调整过来，珩磨效果仍然不好、用排除的思路分析，主轴最细部位的直径在30mm以上，刚度不成问题

43、偶然一次长子连接套钩口处拉断，发现晰磨头在受力不均衡时歪斜。经分析珩磨头歪斜是多种误差积累的结果，旋转套旷量在扭矩作用下叮产生5歪斜，花键轴旷量也可产生5歪斜，卡子连接套上、下分别可产生18歪斜，累加起来，珩磨头歪斜可达46。这种歪斜肉眼难于观察，但由于主轴伸出较长，受力时，在珩磨头端部可偏移2mm以上。原设计使用带有万向节性质的卡子联接，设计初衷是可少量浮动，以弥补夹具平面与主轴的不垂直度;十字转轴起撞车保护销作用;便于配各种直径的珩磨头。由于连杆较薄，孔较大，不足以扶正珩磨头，在切削力不均衡时，珩磨头受到的扭转力矩很大，轻则形状超差(锥孔、喇叭口)，重则自锁性卡滞，导致珩磨条脱落、破损，工

44、作报废。(2)夹具:原夹具平面浮动是由类似推力轴承的一圈无保持架的滚珠实现的，由于内外圈间隙较大(此间隙用于调整夹具浮动量)，不仅产生滚珠间的相互挤压，还有可能在一侧挤成一串，使夹具浮动时好时坏，不稳定。经改造，滚珠限制在保持架内随机滚动，夹具浮动得以改善。3.2磨石与胶粘剂问题 (1)珩磨石材料:本工序珩磨石按惯例应该采用白刚玉。经试验，由于工件薄，晰磨头往复速度快(45次/S)，磨粒受正、反向冲击大，加之材料韧性稍大，显得磨料臂开强度不足，很快破碎，失去切削能力，磨石损耗率大。为此，改用单晶刚玉，其特点是单颗粒球状晶体，强度与韧性均比白刚玉、棕刚玉、褐刚玉高，具有良好的多棱角的切削刃，相对

45、4oMnvBA调质锻造钢在高速往复冲击下，有较好的一切削能力。磨石尺寸为18mm3mm5mm，共6条磨石。(2)磨料粒度:经对比试验，选定80，名义上基本粒子尺寸为212180m，实际上在250100m间，由于有少量粗大粒子存在，偶尔可在工件上有肉眼清晰可见粗大划痕(0.2mm)，粗大划痕过长、连片，将造成工件粗糙度超差报废。(3)磨石结合剂:由于磨石受冲击力较大，采用强度较高的金属基粘合剂。(4)磨石胶粘剂:由于磨石受冲击力较大，受主轴歪斜卡滞影响，用常规胶粘剂己不能可靠地将其粘接在晰磨头的磨石支架上。试生产时，琦磨45件/套时，磨石就有损坏，通过减小磨石厚度(减少剥离力)，采用914胶粘剂

46、，也只能达到300多件/套。后经选用多种胶粘剂进行试验，最终选用某军工研究所生产的金属基胶粘剂，可晰磨960件/套而不脱落。3.3珩磨石的压力问题珩磨石的工作压力是使珩磨石上的磨粒切人加工工件，并在往复及交又运动中，磨粒能正常自刃自砺，磨石能脱落自砺。本工序参照该机床推荐的图5标准，按预定的珩m/min，选取高压沂磨压力为与，低压修光压力为0.4MPa，不但满足珩磨质量和生产节拍的要求，而且珩磨中冲击明显减小。其实质是连杆珩磨速度、往复速度、压力、材料硬度、磨料劈开强度(自刃自砺)、粒度及粘接强度(脱落自砺)等多种因素的内在恰当匹配。3.4夹具的冲屑功能问题珩磨头冷却、润滑以及冲屑所用的甭磨液

47、是通过夹具上的导套冲向工件，且随夹具的加夹紧、松开过程来控制冷却液的开、关(见图6)。沂磨液如不能及时把珩磨下来的矽粒、铁屑冲走，这些杂物将带入加工部位，造成工件划伤。该工况要求导套既要耐磨，又要便于排屑。试验组先后选用锡青铜、灰铸铁、球墨铸铁等材料做导套进行试验，最后采用球墨铸铁材料的导套，因为球墨铸铁材料的耐磨性好，不会产生很大变形，尺寸稳定，使因材料引起的测量误差小，因此用这种材料的导套既做珩磨头导向，又做气动在线测量和尺寸标定样圈最好。同时，将导套内排屑槽由直槽改为螺旋槽，螺旋槽使进人导套内的液体旋转，从磨石侧方将磨屑冲走，有利于排屑。除此，改进了过滤装置，避免铁屑过滤不净。结 论通过

48、对汽车连杆大头孔珩磨机的设计，使我学到了许多有关机械的知识,主要归纳为以下两个方面：第一方面：连杆件外形较复杂，而刚性较差。且其技术要求很高，所以适当的选择机械加工中的定位基准,是能否保证连杆技术要求的重要问题之一。在连杆的实际加工过程中，选用连杆的大小头端面及大头孔作为主要定位基面，同时选用大头孔两侧面作为一般定位基准。为保证小头孔尺寸精度和形状精度，可采用自为基准的加工原则；保证大小头孔的中心距精度要求，可采用互为基准原则加工。对于加工主要表面，按照“先基准后一般”的加工原则。连杆的主要加工表面为大小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及螺栓孔定位面，次要的加工表面为轴瓦锁口

49、槽、油孔、大头两侧面及连杆体和盖上的螺栓座面等。连杆机械加工路线是围绕主要加工表面来安排的。连杆加工路线按连杆的分合可以分为三个阶段：第一个阶段为连杆体和盖切开之前的加工；第二个阶段为连杆体和盖的切开加工；第三个阶段为连杆体和盖合装后的加工。第二方面：主要是关于夹具的设计方法及其步骤。（1）、定位方案的设计：主要确定工件的定位基准及定位基面；工件的六点定位原则；定位元件的选用等。（2）、导向及对刀装置的设计：由于本设计主要设计的是扩大头孔夹具和铣结合面夹具，所以主要考虑的是选用钻套的类型及排屑问题，以及对刀块的类型，从而确定钻套和对刀块的位置尺寸及公差。（3）、夹紧装置的设计：针对连杆的加工特

50、点及加工的批量，对连杆的夹紧装置应满足装卸工件方便、迅速的特点，所以一般都采用自动夹紧装置。（4）、夹具体设计：连杆的结构特点是比较小，设计时应注意夹具体结构尺寸的大小。夹具体的作用是将定位及夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时能承受一部分切削力。所以夹具体的材料一般采用铸铁。（5）、定位精度和定位误差的计算：对用于粗加工的夹具，都应该进行定位误差和稳定性的计算，以及设计的夹具能否满足零件加工的各项尺寸要求。（6）、绘制夹具装备图及夹具零件图。致 谢本研究及学位论文是在我的导师谢哲东的亲切关怀和悉心指导下完成的。他博学的知识，严谨的科学作风，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，谢老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。谢老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向谢老师