关于连杆的机械加工工艺分析

　　摘要：连杆是汽车发动机主要的传动部件，连杆的结构特点对加工精度的要求很高。本文从连杆的结构特点及材料选择、技术要求、加工工艺特点等方面对连杆进行了详细的阐述，并对东风6BTA型发动机连杆总成的机械加工工艺过程进行了简单的分析，最后对连杆机械加工工艺设计中要求注意的几个问题进行了论述。
　　关键词：连杆；机械加工；工艺分析
　　1.前言
　　连杆作为汽车、船舶等发动机中的主要传动机构，其作用是将活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。连杆在工作过程中会受到气体压力和惯性力的影响，使得连杆要具有较好的强度和刚度，其加工精度的高低对发动机的性能有着直接的影响，而加工工艺选择是否合理决定着加工精度的高低，除需要选用精密的加工设备外，还需要一些必备的夹具、测量工具及辅助工具等工艺设备，这样有助于改善连杆加工条件，提高生产效率。
　　2.连杆结构特点及材料选择
　　连杆是汽车、船舶等发动机中的重要传动部件，其作用是将活塞承受的压力传给曲轴。通常，连杆由连杆体、连杆盖、连杆螺栓以及连杆轴瓦等零件组成，连杆小头、连杆大头以及杆身构成连杆体和连杆盖。杆身通常做成工字型或H型截面形状，这样有助于连杆在运行中承受急剧变化的动载荷。连，杆小头用于安装活塞销，连杆大头与曲轴连杆的轴颈相连，且为分开式，一部分与杆身联为一体，另一部分为连杆盖，两部分由连接螺栓固定为一体。
　　连杆既是传力件，又为运动件，在工作中会受到巨大的冲击力与惯性力的作用，因此，所选的连杆材料应具有较高的刚度、强度及抗疲劳性能，同时，在满足工作要求的前提下，连杆质量尽可能的轻，有助于减小惯性力。一般选用45钢、40Cr、40MnBH等调质钢。
　　3.连杆总成技术要求
　　连杆总成需要进行机械加工的表面主要为：连杆大小头孔及其表面，连杆体和连杆盖的结合面以及连杆的螺栓孔等，其主要技术要求如下所示。
　　3.1.连杆大小头孔的技术要求。连杆大头孔与轴瓦、曲轴，连杆小头孔与活塞销配合装配，大、小头孔的公差等级分别为IT6和IT8，圆柱度公差分别为0.012mm和0.0025mm。连杆大、小孔轴线在连杆轴线方向上的平行度要求小于等于0.04mm。大头孔端面对其中心轴线的垂直度要求为小于等于0.08mm，大、小头孔端面的公差等级分比为IT9和IT12。
　　3.2.螺栓孔的技术要求。连杆在工作中受到的动载荷会传送到连杆螺栓上，因此对螺栓孔及其端面提出更高的技术要求：连杆螺栓孔的公差等级为IT8，表面粗糙度Ra≤6.3μm。
　　3.3.连杆体和连杆盖结合面的技术要求。连杆受到的动载荷会导致连杆体与连杆盖的结合面发生倾斜，连杆轴颈与轴瓦产生磨损，保证连杆体与连杆盖结合面的平行度公差小于等于0.025mm。
　　4.连杆机械加工工艺特点
　　连杆因外形复杂、刚度差、易变形等特点难于进行定位和装夹，使得连杆零件在机械加工工艺中具备如下特点。
　　4.1.大批量的连杆零件，为缩短生产周期，需选用生产效率相对较高的机床进行加工。
　　4.2.连杆零件的工作面具有较高的尺寸精度、位置精度以及表面粗糙度要求，需选用高精度的数控机床进行加工和工装。
　　4.3.相同批次连杆零件的质量差要有严格的范围，必要时需进行称重、去重。
　　4.4.连杆零件机械加工工艺中应有探伤和去除飞边、毛刺工序。
　　5.东风6BTA型发动机连杆总成机械加工分析
　　5.1.连杆总成加工设备
　　结合连杆总成的外形特点以及精度要求，选用经济合理的加工设备。连杆总成大小孔要求很高的加工精度，半精镗、精镗加工时选用德国EX-CELL-O公司的镗床设备，选用转台式立式拉床加工连杆外部端面，选用T70金刚镗床粗加工连杆大小孔，切断面则选用双面卧式组合铣床加工。
　　5.2.连杆总成加工工艺特点
　　5.2.1.连杆体与连杆盖的厚度不同，有助于提高连杆加工的工艺性能。连杆端面的精磨可在螺栓孔加工之前进行。加工精度能确保螺栓孔及轴瓦对端面的位置精度的要求。
　　5.2.2.东风6BTA型发动机连杆小头端面的特殊楔形结构，提高了承压的面积，从而增大了活塞的强度和刚度。
　　5.3.连杆总成定位与夹紧
　　5.3.1.粗加工基准定位选用连杆的基准端面、连杆大、小头毛坯外圆进行定位，该定位有助于确保大、小头孔及连杆盖端面均匀的加工余量，从而确保了连杆总成位置、形状要求。
　　5.3.2.精加工基准定位选用连杆端面、小头顶面以及大、小头的侧面进行定位。连杆盖的定位选用盖的端面、螺栓的座面及侧面进行加工定位。该装夹定位可靠，变形小，从而保证了连杆的加工精度。
　　5.4.连杆总成加工工艺流程
　　连杆总成的机械加工工艺流程为：磨削模锻两端面→切端盖→镗小头孔→拉小头孔→拉连杆大头侧面、结合面→拉螺栓底面→拉连杆盖侧面→粗镗杆身下半圆、上半圆→探伤→精磨杆身端面→精镗螺栓孔→去连杆盖毛刺→粗镗大头孔→半精镗、精镗大头孔→清洗、编组管理→称重检查→包装、下箱。