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第一章 汽车连杆加工工艺
1.1 汽车连杆的结构特点
连杆是汽车发动机的主要传动部件之一，在发动机中，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。连杆包括连杆体和盖。工作时，连杆工作在动态荷载作用下的急剧变化的条件下。连杆大头孔的体和盖用垫片相连，连杆用螺栓和螺母和曲轴装在一起。。
发动机工作时，依靠高速曲轴润滑油飞溅在缸体小头的底部的油孔顶部油孔内，来润滑连杆衬套和活塞销之间摇摆运动副。
连杆的主要功能是连接活塞和曲轴并将活塞的往复直线运动转换为曲轴的旋转运动，输出功率。则连杆加工精度将直接影响发动机的性能，直接影响精度的主要因素是工艺选择的过程。有五个主要反映连杆参数的准确性:(1)连杆大头和小头中心表面相对表面的连杆轴中心对称度；(2)的精度连杆很小，大头孔平行度；(3)小，大头孔中心距尺寸的精度(4)大螺栓孔和结合面垂直度；(5)连杆小，大的孔隙大小，形状精度准确。
1.2 汽车连杆的主要技术要求
连杆加工主要表面上需要是:小，大头孔以及两端面，还有结合连杆体、连杆体与盖的结合面及连杆螺栓定位孔等。等等。 1.2.1 小、大头孔的尺寸精度、形状精度
为了使大头孔与轴瓦及曲轴、小头孔与活塞销能密切配合，以减少冲击不良影响和传热的影响。公差顶级：大头孔IT6，小头孔IT8；表面粗糙度：大头孔Ra应不小于或等于0.4μm，小头孔Ra应该不小于或等于3.2μm；圆柱度公差：大头孔是0.012mm，小头孔衬套0.0025mm。且小头孔素线平行度公差是0.04/100mm。 1.2.2 小、大头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度
两孔轴心线在连杆平行度误差会导致气缸中的活塞倾斜，而气缸壁引起的不均匀磨损，同时使曲轴连杆轴颈产生边缘磨损，所以两个孔轴心线在轴连杆平行度公差较小；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，所以它的公差值应更大。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100mm长度公差是0.06mm 1.2.3 小、大头孔中心距
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
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较高的要求：190±0.1 mm。 1.2.4 小、大头孔两端面的技术要求
连杆大、小头孔两端面间距离的基本尺寸相同，但技术要求是不同的：尺寸公差等级：大头两端面为IT9，小头两端面为IT12，表面粗糙度：大头孔Ra不大于0.8μm,，小头孔Ra不大于6.3μm。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。
1.2.5有关结合面的技术要求
当连杆动态荷载作用下，接合面的歪斜使头连杆盖及连杆体沿着剖分面产生相对错位，使曲轴的连杆轴颈和轴瓦结合不良，导致不均匀磨损。结合面的平行度会影响连杆体，连杆盖和垫片紧密程度的结合密度，也影响螺栓的受力情况和曲轴、轴瓦的磨损。则连杆结合面平面度公差是0.025mm。
1.3 汽车连杆的材料和毛坯
连杆在循环荷载的作用下，需要有高强度。因此，连杆的材料一般采用高强度碳钢和合金钢；45钢、55钢、40CrMnB等。近年来也有使用球墨铸铁，粉末冶金零件的尺寸精度高，不浪费材料，成本低。随着粉末冶金锻造工艺的实现，粉末冶金零件的工业性能大大提高。因此，采用粉末冶金制造连杆的实践是一个很有前途的方法。
言之简而，毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总生产成本的降低，性能改进。
1.4 汽车连杆的机械加工工艺过程
从上述技术条件的分析，连杆的尺寸精度、形状精度和位置精度要求很高，但连杆的刚性较差，容易变形，它带来了很多困难为连杆加工，必须充分注意。
连杆机械加工工艺过程如下表(1—1)所示：
表(1—1) 连杆机械加工工艺过程
工序 工序名称 工序内容 工艺装备 1 铣 铣连杆小、大头两平面，每面留磨量0.5mm X52K 以一大平面定位，磨另一大平面，保证中心线对称，无标记2 粗磨 M7350 面称基面。（下同） 3 钻 与基面定位，钻、扩、铰小头孔 Z3080 X62W组以基面及小、大头孔定位，装夹工件铣尺寸99?0.01mm两侧4 铣 合机床或面，保证对称（此平面为工艺用基准面） 专用工装 ;.
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表(1—1) 连杆机械加工工艺过程 5 扩 6 铣 7 8 9 铣 磨 铣 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ;.
锪 钻 Z3080 X62W组合机床或以基面及小、大头孔定位，装夹工件，切开工件，编号杆身专用工装及上盖分别打标记。 锯片铣刀厚2mm X62组合以基面和一侧面定位装夹工件，铣连杆体和盖结合面，保直夹具或专径方向测量深度为27.5mm 用工装 以基面和一侧面定位装夹工件，磨连杆体和盖的结合面 M7350 X62组合0.10以基面及结合面定位装夹工件，铣连杆体和盖5?mm8mm??0.05夹具或专斜槽 用工装 以基面、结合面和一侧面定位，装夹工件，锪两螺栓座面X62W ?0。3mm，R11mm，保证尺寸22?0.25mm R120Z3050 Z3050 Z3050 T6 8 X62W M7130 以基面定位，以小头孔定位，扩大头孔为Φ60mm 钻2—?10mm螺栓孔 先扩2—?12mm螺栓孔，再扩2—?13mm深19mm螺栓孔扩 并倒角 铰 铰2—?12.2mm螺栓孔 用专用螺钉，将连杆体和连杆盖装成连杆组件，其扭力矩为钳 100—120N.m 镗 粗镗大头孔 倒角 大头孔两端倒角 磨 镗 0.170精磨大小头两端面，保证大头面厚度为38??0.232mm 以基面、一侧面定位，半精镗大头孔，精镗小头孔至图纸尺可调双轴寸，中心距为190?0.1mm 镗 镗 精镗大头孔至尺寸 T2115 称重 称量不平衡质量 弹簧称 钳 按规定值去重量 钻 钻连杆体小头油孔?6.5mm，?10mm Z3025 双面气动压铜套 压床 挤压铜套 压床 孔 倒角 小头孔两端倒角 Z3050 镗 半精镗、精镗小头铜套孔 T2115 珩磨 珩磨大头孔 珩磨机床 检 检查各部尺寸及精度 探伤 无损探伤及检验硬度 入库 .
1.5 汽车连杆的机械加工工艺过程分析
1.5.1 工艺过程的安排
影响加工精度的主要因素有两种:
(1)连杆模锻，而孔机械加工余量，切割时将会产生较大的残余应力，并导致一个内部应力再分布。
(2)连杆本身的刚度较低，在外力的作用下，容易变形。 主要加工表面的流程安排如下: (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):大扩孔：扩孔、粗镗、半精镗、精镗、金刚镗、珩磨
有的次要表面的加工，则视需要和可能安排在工艺过程的中间或后面。 1.5.2 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。
图（1-1）连杆的定位方向 具体方法见图(1，1):在安
装工件时，注意到一个完整的序列号标签不会接触夹具定位元件。在精镗小头孔时，也用小头孔作为基面，定位销做成活动的称“假销”。当当连杆用小头孔（及衬套孔）
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定位夹紧后，再从小头孔中抽出假销进行加工。
第一道工序的定位和夹紧方法的选择，对于整个工艺过程的加工精度常有深远的影响。连杆的加工就是如此，在连杆加工工艺路线中，在精加工主要表面开始前，先粗铣两个端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此，粗铣就是关键工序。在粗铣中工件如何定位呢？一个方法是以毛坯端面定位，在侧面和端部夹紧，粗铣一个端面后，翻身以铣好的面定位，铣另一个毛坯面。 1.5.3 确定合理的夹紧方法
由于连杆是一个刚性比较差的工件，应该非常注意夹紧力的大小，和作用力的方向及着力点的选择，以避免由于夹紧力的作用而变形，影响加工精度。对于连杆的加工夹具，可以看出设计者非常注意夹紧力作用方向和着力点的选择。两端粗铣夹具的夹紧力方向平行于端面，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。 1.5.4 汽车连杆两端面的加工
采用粗铣、精铣、粗磨、细磨四个工序，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。 1.5.5 汽车连杆小、大头孔的加工
小，大头孔连杆加工的处理是一个重要的过程，它的加工精度对连杆的质量有很大的影响。
小头孔为定位基面，作为基准面之前，通过钻、扩、铰三道工序。钻小头孔外形定位，这样我们可以确保加工孔和外圆同轴误差较小。
如果因为衬套孔和外圆定位错误，则此方法有可能定位衬套精镗的衬套孔与大头孔的中心距超差。
大头孔经过扩、粗镗、半精镗、精镗、金刚镗和珩磨达到IT6级公差等级。表面粗糙度Ra 为0.4μm，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。 1.5.6 汽车连杆螺栓孔的加工
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