连杆制造技术培训教案研究

1、连杆制造技术培训教案研究连杆制造技术培训教案研究连杆制造技术培训教案研究一、柴油机连杆概述 关键工序作业指导书产品名称：G型连杆产品图号：TC221003-88（Z）工艺文件名称：G型连杆体盖加工工艺工艺文件编号：32TC-JY-221003（Z）关键工序名称：精镗大小头孔工序号：4301.1 柴油机及曲柄连杆机构的构成 柴油机由两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。 曲柄连杆机构由曲轴、连杆以及及连杆铰接的活塞组成。 曲柄连杆机构的主要作用是把活塞的往复直线运动转化成曲轴的旋转运动并输出。曲轴由主轴和连杆轴间

2、隔布置，主轴用来支承曲轴，连杆轴及连杆用滑动轴承连接。曲轴安装时其轴向间隙有要求，以免工作过程中发生轴向窜动。连杆一端及连杆轴相连，一端及活塞相连（滑动轴承连接）。活塞头上靠近连杆部分开有挡油环槽，远离连杆部分开有挡气环槽，用来隔开活塞两侧的油和气。曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。 2一、柴油机连杆概述 关键工序作业指导书产品名称：G型连杆产品图号：TC221003-88（Z）工艺文件

3、名称：G型连杆体盖加工工艺工艺文件编号：32TC-JY-221003（Z）关键工序名称：精镗大小头孔工序号：4301.2 柴油机连杆的特性简述 连杆是柴油机主要的传力构件之一。连杆在工作时，承受三个方面的作用力： 气缸内的燃烧气体产生的压力； 活塞连杆组的高速往复运动惯性力； 连杆高速摆动时产生的横向惯性力。 这些力不仅有大小的变化，而且有方向的变化，即在每个循环中拉力和压力高频率交替2次，使连杆承受着复杂的交变载荷的作用。因此，连杆除了非正常原因造成断裂外，其主要失效形式是疲劳断裂。为了保持高速运转下的曲轴始终处于平衡状态，还要求连杆质量公差限制在一定的范围内，这就对连杆这种柴油机关键零部件

4、的制造技术提出了严格的要求。 3一、柴油机连杆概述 关键工序作业指导书产品名称：G型连杆产品图号：TC221003-88（Z）工艺文件名称：G型连杆体盖加工工艺工艺文件编号：32TC-JY-221003（Z）关键工序名称：精镗大小头孔工序号：430牌号：42CrMo（280/240连杆）成分：按GB3077-1988 C:0.38-0.45 Si:0.17-0.37 Mn:0.50-0.80 P0.035 S0.035 Cr: 0.90-1.20 Mo：0.15-0.25 Cu0.03Ni0.03硬度：270321HB抗拉强度932MPa4一、柴油机连杆概述 关键工序作业指导书产品名称：G型连

5、杆产品图号：TC221003-88（Z）工艺文件名称：G型连杆体盖加工工艺工艺文件编号：32TC-JY-221003（Z）关键工序名称：精镗大小头孔工序号：4301.3 柴油机连杆的组成 柴油机连杆主要由连杆图示几个部分组成：1一小头衬套；2一连杆体；3一深油孔；4一大头孔油槽；5一连杆盖；6一连杆螺钉；7一小头R 50 mm圆弧5二、我公司主要连杆产品关键工序作业指导书产品名称：G型连杆产品图号：TC221003-88（Z）工艺文件名称：G型连杆体盖加工工艺工艺文件编号：32TC-JY-221003（Z）关键工序名称：精镗大小头孔工序号：4306二、我公司主要连杆产品 关键工序作业指导书产品

6、名称：G型连杆产品图号：TC221003-88（Z）工艺文件名称：G型连杆体盖加工工艺工艺文件编号：32TC-JY-221003（Z）关键工序名称：精镗大小头孔工序号：4302.1 内燃机车柴油机连杆（280/240） 我公司生产的280连杆主要用于16V280ZJG、16V280ZJH、16V280ZJA、16V280ZJ等柴油机中，同时还可以用于其他公司生产的缸径280，冲程285，最大爆发压力不高于20MPa的中低速柴油机中。其主要作用是传递各缸内压缩燃油后燃烧的爆发力，从而推动活塞，带动连杆移动，从而使曲轴产生周期性的转动。由曲轴带动发电机，输出到各轮对的驱动电机上。 连杆装配由连杆体

7、、连杆盖、连杆螺钉、小头衬套和连杆轴瓦、定位销等组成。连杆瓦的上、下瓦由定位唇分别及连杆体和连杆盖定位，上瓦不开油槽，下瓦内开有油槽和进油孔。 280连杆严格按照图纸（QSC7-25A-00-000）加工，未注公差按GB/T1804-92中规定的IT7级。 7二、我公司主要连杆产品 关键工序作业指导书产品名称：G型连杆产品图号：TC221003-88（Z）工艺文件名称：G型连杆体盖加工工艺工艺文件编号：32TC-JY-221003（Z）关键工序名称：精镗大小头孔工序号：430 280连杆粗加工多采用连杆专用组合机床完成，粗加工完成后调质，再进行抛丸处理；精加工的关键工序螺纹孔，采用日本进口的牧

8、野MC1210和德国进口的CWK800加工中心完成，螺纹为挤压成型的一级精度螺纹；齿形面采用德国进口的ELB强力磨体盖一次装夹磨削成型，体盖齿面接触面积大于90%；大小头孔采用连杆专用金刚镗床大小头孔一次镗削完成，内孔圆柱度小于0.005，大小头孔平行度小于0.01。有效地确保了产品质量。 近年来，公司推行精细制造文化，并通过一系列的工艺革新，280连杆质量得到了进一步的提高。我公司年产4000组的280连杆生产线已成为国内一流的连杆制造基地。 8二、我公司主要连杆产品2.2 PA6军舰用柴油机连杆 关键工序作业指导书产品名称：G型连杆产品图号：TC221003-88（Z）工艺文件名称：G型连

9、杆体盖加工工艺工艺文件编号：32TC-JY-221003（Z）关键工序名称：精镗大小头孔工序号：430 PA6柴油机是我国1978年从法国热机协会引进生产许可证和图纸、国内自行生产的一型性能先进、通用性好的柴油机，广泛应用于民用发电和船舶主机上。在法国，将PA6柴油机作为海军舰船的主要动力，大到4700吨级的驱逐舰，小到800吨级的护卫舰，均采用PA6柴油机作主机。韩国、沙特等也采用PA6柴油机做舰船主机。在我国，PA6柴油机作为船舶主机，一直表现出良好的性能和可靠性。 我公司2005年首批试制成功PA6柴油机连杆，共生产二个批次四十余组，是我公司首次涉足船用连杆的制造。军品船用连杆的成功试制

10、拉开了我公司进军船用连杆市场的序幕。9二、我公司主要连杆产品2.3 G32船用柴油机连杆 关键工序作业指导书产品名称：G型连杆产品图号：TC221003-88（Z）工艺文件名称：G型连杆体盖加工工艺工艺文件编号：32TC-JY-221003（Z）关键工序名称：精镗大小头孔工序号：430 G32连杆是我公司为广州柴油机厂生产的主要用于G32型船用柴油机连杆，连杆锻件及加工经过船级社认可。连杆装配由连杆杆身、轴承上盖、轴承盖、连杆螺栓、 连杆螺母、小端衬套和连杆轴瓦、定位销、调整垫片等组成。 连杆杆身及轴承上盖由4颗M302螺栓采用液压拉伸工具把紧，连杆轴承上盖及轴承盖采用齿面及定位销定位，用2颗

11、M453螺栓采用液压拉伸工具把紧。小端球面接油罩通过油孔及小端衬套油槽沟通，并通过杆身18油孔及大端孔内油槽沟通以润滑轴承。10二、我公司主要连杆产品 关键工序作业指导书产品名称：G型连杆产品图号：TC221003-88（Z）工艺文件名称：G型连杆体盖加工工艺工艺文件编号：32TC-JY-221003（Z）关键工序名称：精镗大小头孔工序号：4302.4 MAN系列船用柴油机连杆 11二、我公司主要连杆产品 关键工序作业指导书产品名称：G型连杆产品图号：TC221003-88（Z）工艺文件名称：G型连杆体盖加工工艺工艺文件编号：32TC-JY-221003（Z）关键工序名称：精镗大小头孔工序号：

12、4302.4 MAN系列船用柴油机连杆 12三、连杆制造技术3.1 连杆毛坯的制造 连杆杆身在模锻后尽量不再进行机加工，否则会割断模锻时金属流动形成的纤维，造成纤维露头，影响疲劳性能，这就对连杆尤其是连杆杆身的模锻工艺提出了很高的要求。因此连杆的材料和模锻工艺是其制造技术的关键之一。DF8B型内燃机车采用的16V280柴油机，其连杆毛坯采用42CrMo模锻，杆身全加工后调质、喷丸处理；而Pa6连杆毛坯采用35CrMoA精锻毛坯，杆身外形均不再进行机加工，有效避免了金属纤维割断造成的疲劳性能的影响。 柴油机连杆材料一般选用42CrMo、35CrMo，这2种材料的特点是强度和韧性高、淬火变形小、适

13、宜制造高载荷下的重要零件。特别是承受冲击、震动、弯曲、扭13三、连杆制造技术转等载荷的零件。强度值较高，塑性又较好的材料其断裂韧性必然较高，连杆的选材是符合这一原则的。并且全面考虑材料的各项机械性能指标，做到既安全可靠，又可充分发挥材料的特性。 从柴油机的安全性而言，若连杆意外地经受超载或受到冲撞，则宁愿连杆变形而不愿其断裂，从而提高柴油机的安全性。且通过优化热处理工艺，强韧性可以进一步优化，从而满足使用要求。因此，在热处理工艺上主要采取了以下措施： (1)调质处理前增加正火工艺，进一步细化晶粒，为调质处理提供良好的组织条件； (2)提高回火温度，适当降低硬度和强度以提高韧性和塑性。14三、连

14、杆制造技术3.2 典型连杆加工工艺方案以280连杆为例，其主要加工工艺流程如下：体、盖一体的精锻连杆毛坯铣一侧平面及侧面基准 铣另一侧平面及粗镗大头孔铣螺钉安装面割开钻深油孔螺纹孔加工、小头圆弧加工、轴瓦定位槽加工一齿形加工 组装 半精镗大、小头孔及铣油槽 精镗大、小头孔 冷装小头衬套 精镗小头衬套称重配重去重打磨 清洗成品检验包装入库。15三、连杆制造技术3.3 典型工艺分析3.3.1连杆大、小头端面加工工艺(1)精锻连杆毛坯在体、盖割开之前完成大、小头端平面及小头扁部平面的精加工；(2)在加工平面之前，以杆身为基准，测量平面上3个定位点至杆身虚拟中间平面之问的距离；(3)加工平面时，在3个

15、定位基准上放上合适厚度的垫片，使得加工时杆身保持水平，这样加工后的3个平面可以及杆身保持较好的对称；且3个平面在同一次装夹中完成加工，3个平面之间的对称度可以得到很好的保证。16三、连杆制造技术3.3.2 深油孔加工工艺 (1)采用深孔枪钻机床，将钻深油孔安排在镗小头孔之前进行，此时由于小头孔未加工，钻深油孔时小头孔内不需要加装工艺块。当然前提是在锻造连杆毛坯时，在小头孔内油孔经过处要预留一块材料。 (2)如果工艺需要在精加工小头孔后钻深油孔，则需要在孔内加装工艺堵，防止高压切削油喷出。 (3)新型焊接合金枪钻能有效保证孔的质量，被加工孔粗糙度可达Ra1.6，且有效避免了孔的偏移和弯曲。 (4

16、)枪钻技术的运用大大提高了深孔加工的效率，比普通钻孔设备效率提高2倍以上。17三、连杆制造技术3.3.3 大、小头孔加工工艺 (1)连杆大、小头孔是连杆的关键重要特征，对连杆的使用起着重要作用，大、小头孔加工工序的合理安排尤其重要。 (2)将粗镗大头孔安排在立式加工中心上，连杆一侧平面加工完后进行粗镗孔，由加工程序控制；大头孔偏心镗2次，避免以前在双杆镗床上粗镗大头孔后连杆盖侧大头孔内留了较多的加工余量；连杆体、盖割开后连杆盖还需粗镗大头孔，简化了工艺流程。新工艺中将大头孔内油槽安排在半精镗大、小头工序中进行，在立式或卧式加工中心上进行加工，避免旧工艺中精镗大头孔后铣油槽出现孔内壁表面变形，提

17、高了大头孔的尺寸精度。18三、连杆制造技术3.3.4 大、小头孔的强化 (1)辊压强化。 (2)喷丸强化。 在了解喷丸强化技术之前，我们有必要将抛丸、喷砂、喷丸的三个容易混淆的概念解释一下。这三个概念其实就四个字：喷、抛、丸、砂，其中，喷抛是工艺方法，丸砂是使用的材料。喷，是用高压空气将丸、砂吹到工件的表面，抛是用高速旋转的叶片抛射到工件表面，丸用的是钢丸，砂用的是石英砂等。 喷丸过程就是将大量弹丸喷射到零件表面上的过程，有如无数小锤对表面锤击，因此，金属零件表面产生极为强烈的塑性形变，使零件表面产生一定厚度的冷作硬化层，称为表面强化层，此强化层会显著地提高零件的疲劳强度。 测评强化丸质量有三

18、个基本参数：强度、覆盖率、表面粗糙度。 19三、连杆制造技术 喷丸强度 影响喷丸强度的工艺参数主要有：弹丸直径、弹流速度、弹丸流量、喷丸时间等。弹丸直径越大，速度越快，弹丸及工件碰撞的动量越大，喷丸的强度就越大。喷丸形成的残余压应力可以达到零件材料抗拉强度的60，残余压应力层的深度通常可达0.25mm，最大极限值为mm左右。喷丸强度需要一定的喷丸时间来保证，经过一定时间，喷丸强度达到饱和后，再延长喷丸时间，强度不再明显增加。在喷丸强度的阿尔门试验中，喷丸强度的表征为试片变形的拱高。阿尔门（Almen）试验 喷丸强度常用N试片（用于有色金属试验）、A试片（最常用）、C试片（更高强度）来进行测量。

19、试验过程中，先测量试片原有变形，然后将卡好该试片的工装置于喷丸箱内，采用及工件相同的工艺进行喷射。喷丸结束，取下试片，测量变形拱高。 20三、连杆制造技术 喷丸强度 影响喷丸强度的工艺参数主要有：弹丸直径、弹流速度、弹丸流量、喷丸时间等。弹丸直径越大，速度越快，弹丸及工件碰撞的动量越大，喷丸的强度就越大。喷丸形成的残余压应力可以达到零件材料抗拉强度的60，残余压应力层的深度通常可达0.25mm，最大极限值为mm左右。喷丸强度需要一定的喷丸时间来保证，经过一定时间，喷丸强度达到饱和后，再延长喷丸时间，强度不再明显增加。在喷丸强度的阿尔门试验中，喷丸强度的表征为试片变形的拱高。阿尔门（Almen）

20、试验 喷丸强度常用N试片（用于有色金属试验）、A试片（最常用）、C试片（更高强度）来进行测量。试验过程中，先测量试片原有变形，然后将卡好该试片的工装置于喷丸箱内，采用及工件相同的工艺进行喷射。喷丸结束，取下试片，测量变形拱高。 21三、连杆制造技术 喷丸覆盖率 覆盖率是指工件上每一个点被钢丸打到的次数，有人对喷丸覆盖率常这样认为：我的喷嘴1上1下喷工件2遍，不就可以满足200的覆盖率了吗？乍一听觉得有道理，其实不是这样的。 覆盖率的测量是这样的：先在工件表面涂上一层彩釉或萤光釉，然后按工艺参数对工件进行喷丸，每喷表面一遍将工件取出，在显微镜（放大镜）下观察所残留的涂层在表面所占的比例，如还有20残留，则覆盖率为80。当残留只有2，即覆盖率为98时，可视为全部清除，即覆盖率为100，此时就有一个时间。若达到400的覆盖率，就是4倍的该时间。 22三、连杆制造技术表面粗糙度 由于钢丸的喷射，对工件表面的粗糙度产生一定的变化。影响表面粗糙度的因素有零件材料的强度和硬度、弹丸直径、喷射的角