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本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)
捷達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)
院系名稱： 汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)班級(jí)： 車輛工程07-3班
學(xué)生姓名： 金釗
指導(dǎo)教師： 朱榮福
職 稱： 講師
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二○一一年六月
The Graduation Design For Bachelor's Degree
Processing Technology of Jetta’s Engine Connecting Rod and Fixture Design
Candidate：JinZhao
Specialty：Vehicle Engineering
Class：BW 07-3
Supervisor：Lecturer ZhuRongFu
Heilongjiang Institute of Technology
2011-06·Harbin
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
連桿是柴油機(jī)的主要傳動(dòng)件之一，其在發(fā)動(dòng)機(jī)中的地位是顯而易見(jiàn)的。它是發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞動(dòng)力的主要運(yùn)動(dòng)件，在機(jī)體中做復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)，連桿小頭隨活塞作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；連桿大頭隨曲軸作高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；連桿桿身在大、小頭孔運(yùn)動(dòng)的合成下作復(fù)雜的擺動(dòng)。連桿在承受往復(fù)的慣性力之外，還要承受高壓氣體的壓力，在氣體的壓力和慣性力合成下形成交變載荷，這就要求連桿具有耐疲勞、抗沖擊，并具備足夠的強(qiáng)度、剛度和較好的韌性。
本文主要論述了連桿的加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)。連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，而連桿的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，因此在安排工藝過(guò)程時(shí)，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開(kāi)。逐步減少加工余量、切削力及內(nèi)應(yīng)力的作用，并修正加工后的變形，就能最后達(dá)到零件的技術(shù)要求。
關(guān)鍵詞: 連桿；加工余量；精度；變形；加工工藝；夾具設(shè)計(jì)
Ⅰ
ABSTRACT
The connecting rod is one of the main driving medium of diesel engine, its status is obvious in engine. It is the main accessory of movement which can transmit the engine’s power. It can do the complex movement in the plane, the small connecting rod run the up and down with the piston；the big connecting rod is rolling in high speed with crankshaft; the connecting rod’s do the complex swing with the big and small connecting rod’s movement. Beside it is stood by the reciprocating inertia force, also under great pressure and gas pressure, the gas pressure and inertia synthesis alternating load, formed under the requires connecting rod fatigue resistance, impact resistance, and possess enough intensity, stiffness and good toughness.
This text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod. The precision of size, the precision of profile and the precision of position , of the connecting rod is demanded highly , and the rigidity of the connecting rod is not enough, easy to deform, so arranging the craft course, need to separate the each main and superficial thick finish machining process. Reduce the function of processing the surplus , cutting force and internal stress progressively , revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the part finally .
Keyword: Connecting rod；Deformation；Machining allowance；Precision；Processing technology；Design of clamping device
Ⅱ
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract……………………………………………………………………………………Ⅱ
第 1 章 緒論……………………………………………………………………………1
1.1課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義……………………………………………………1
1.2國(guó)內(nèi)外研究狀況和和相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果………………………………3
1.3設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容………………………………………………………………………4
第 2 章 汽車連桿加工工藝………………………………………………………4
2.1 連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ………………………………………………………………4
2.2 連桿的主要技術(shù)要求 …………………………………………………………5
2.2.1 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度 …………………………………6
2.2.2 大、小頭孔軸心線在兩個(gè)互相垂直方向的平行度 ………………6
2.2.3 大、小頭孔中心距 ………………………………………………………6
2.2.4 連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線的垂直度………………………6
2.2.5 大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求…………………………………………6
2.2.6 螺栓孔的技術(shù)要求 ………………………………………………………6
2.2.7 有關(guān)結(jié)合面的技術(shù)要求…………………………………………………7
2.3 連桿的材料和毛坯 …………………………………………………………7
2.4 連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程 …………………………………………………8
2.5 連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析………………………………………………11
2.5.1 工藝工程的安排 …………………………………………………………11
2.5.2 定位精準(zhǔn)的選擇 …………………………………………………………11
2.5.3 確定合理的夾緊方法……………………………………………………13
2.5.4 連桿兩端面的加工 ………………………………………………………13
2.5.5 連桿大、小頭孔的加工 …………………………………………………13
2.5.6 連桿螺栓孔的加工 ………………………………………………………14
2.5.7 連桿體與連桿蓋的銑開(kāi)工序……………………………………………14
2.5.8 大頭側(cè)面的加工 …………………………………………………………14
2.6 連桿加工工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題……………………………………………14
2.6.1 工序安排 …………………………………………………………………14
2.6.2 定位基準(zhǔn) …………………………………………………………………14
2.6.3 夾具使用 …………………………………………………………………14
2.7 切削用量的選擇原則 …………………………………………………………15
2.7.1 粗加工時(shí)切削用量的選擇原則 ………………………………………15
2.7.2 精加工時(shí)切削用量的選擇原則 ………………………………………16
2.8 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差 …………………………16
2.8.1 確定加工余量 ……………………………………………………………16
2.8.2 確定工序尺寸及其公差…………………………………………………17
2.9 計(jì)算工藝尺寸鏈 ………………………………………………………………18
2.9.1 連桿蓋的卡瓦槽的計(jì)算…………………………………………………18
2.9.2 連桿體的卡瓦槽的計(jì)算…………………………………………………19
2.10 工時(shí)定額的計(jì)算 ……………………………………………………………21
2.10.1 銑連桿大、小頭平面 …………………………………………………21
2.10.2 粗磨大、小頭平面 ………………………………………………………21
2.10.3 加工小頭孔 ……………………………………………………………21
2.10.4 銑大頭側(cè)面 ……………………………………………………………22
2.10.5 擴(kuò)大頭孔 …………………………………………………………………23
2.10.6 銑開(kāi)連桿體和蓋…………………………………………………………23
2.10.7 加工連桿體 ……………………………………………………………24
2.10.8 銑、磨連桿蓋結(jié)合面 …………………………………………………26
2.10.9 銑、鉆、鏜連桿總成體…………………………………………………28
2.10.10 粗鏜大頭孔……………………………………………………………29
2.10.11 大頭孔兩端倒角 ………………………………………………………30
2.10.12 精磨大、小頭兩平面 …………………………………………………30
2.10.13 半精鏜大頭孔及精鏜小頭孔 ………………………………………30
2.10.14 精鏜大頭孔 ……………………………………………………………31
2.10.15 鉆小頭油孔 ……………………………………………………………31
2.10.16小頭孔兩端倒角 ……………………………………………………31
2.10.17 鏜小頭孔襯套 …………………………………………………………32
2.10.18 衍磨大頭孔 ……………………………………………………………32
2.11 連桿的檢驗(yàn) ……………………………………………………………………32
2.11.1 觀察外表缺陷及觀察表面粗糙度……………………………………32
2.11.2 連桿大頭孔圓柱度的檢驗(yàn) ……………………………………………32
2.11.3 連桿體、連桿上蓋對(duì)大頭孔中心線的對(duì)稱度的檢驗(yàn) ……………33
2.11.4 連桿大、小頭孔平行度的檢驗(yàn) ………………………………………33
2.11.5 連桿螺釘孔與結(jié)合面垂直度的檢驗(yàn)…………………………………33
2.12 本章小結(jié) ………………………………………………………………………33
第 3 章 夾具設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………34
3.1 銑剖分面夾具的設(shè)計(jì) …………………………………………………………34
3.1.1 問(wèn)題的提出 ………………………………………………………………34
3.1.2 夾具設(shè)計(jì) …………………………………………………………………34
3.2 擴(kuò)大頭孔夾具的設(shè)計(jì) …………………………………………………………36
3.2.1 問(wèn)題的指出 ………………………………………………………………36
3.2.2 夾具設(shè)計(jì) …………………………………………………………………37
3.3 本章小結(jié) ………………………………………………………………………39
第 4 章 基于Pro/E的零件設(shè)計(jì)與制造 ……………………………………39
4.1 CAD/CAM技術(shù)的形成與發(fā)展 …………………………………………………40
4.2 Pro/E軟件的特點(diǎn)及主要功能 ……………………………………………40
4.3整體外形設(shè)計(jì) …………………………………………………………………40
4.4 本章小結(jié) ……………………………………………………………………………50
結(jié)論 …………………………………………………………………………………………51
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………52
致謝 …………………………………………………………………………………………53
附錄…………………………………………………………………………………………………54
第 1 章 緒 論
1.1課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
汽車工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，在社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著舉足輕重的作用。在現(xiàn)代社會(huì)中，汽車工業(yè)不僅能為人類提供數(shù)量最多及適宜的交通運(yùn)輸工具，而且還能帶動(dòng)相關(guān)工業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)整個(gè)社會(huì)的繁榮。目前全世界的汽車總產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)6400萬(wàn)輛，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家中汽車工業(yè)的產(chǎn)值已占其國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的8%以上，占其整個(gè)機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)值的30%。汽車工業(yè)在100多年的發(fā)展過(guò)程中，經(jīng)歷激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)與兼并改組世界能源危機(jī)及第三次工業(yè)革命的沖擊，依然發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，并呈現(xiàn)出兩種迥然不同的發(fā)展模式。一種是美、日、歐洲等主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展汽車工業(yè)的模式：資本高度集中壟斷，利用其高科技優(yōu)勢(shì)自主開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，頻繁換型，采取大批量規(guī)模經(jīng)營(yíng)的生產(chǎn)方式，同時(shí)將產(chǎn)品輸出轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y本輸出，以多種合作方式跨國(guó)經(jīng)營(yíng)，使汽車的生產(chǎn)趨于國(guó)際化。另一種是一些新興工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展中國(guó)家發(fā)展汽車工業(yè)的模式：采用優(yōu)惠政策引進(jìn)外資及先進(jìn)的技術(shù)與裝備，先期進(jìn)口散件進(jìn)行裝車，之后逐步提高汽車零件的國(guó)產(chǎn)化率，進(jìn)而達(dá)到零部件自給，最終形成自成體系的汽車工業(yè)。第二種模式中，韓國(guó)和西班牙先獲得了成功經(jīng)驗(yàn)，之后巴西、中國(guó)和墨西哥亦采用了這種模式使各自國(guó)家的汽車工業(yè)獲得了快速發(fā)展。
汽車工業(yè)是當(dāng)代工業(yè)大生產(chǎn)的典型代表。它實(shí)行大批量規(guī)模生產(chǎn)，追求大批量、優(yōu)質(zhì)量、低成本與高效益的綜合經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。為達(dá)此目標(biāo)，汽車工業(yè)要不斷吸收與采納新技術(shù)、新工藝核心材料方便的最新研究成果。目前汽車工業(yè)已成為先進(jìn)制造技術(shù)的重要載體，許多高效自動(dòng)的加工制造技術(shù)，如柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）等均已應(yīng)用于汽車工業(yè)中。但無(wú)論是傳統(tǒng)的制造技術(shù)還是先進(jìn)制造技術(shù)，其核心均是以工藝信息內(nèi)容為中心?？梢?jiàn)工藝問(wèn)題在整個(gè)制造業(yè)乃至汽車制造中的重要性[1]。
眾所周知，連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)的五大主關(guān)件之一，其在發(fā)動(dòng)機(jī)中的地位是顯而易見(jiàn)的。它是發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞動(dòng)力的主要運(yùn)動(dòng)件，在機(jī)體中做復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)，連桿小頭隨活塞作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；連桿大頭隨曲軸作高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；連桿桿身在大、小頭孔運(yùn)動(dòng)的合成下作復(fù)雜的擺動(dòng)。
連桿在承受往復(fù)的慣性力之外，還要承受高壓氣體的壓力，在氣體的壓力和慣性力合成下形成交變載荷，這就要求連桿具有耐疲勞、抗沖擊，并具備足夠的強(qiáng)度、剛度和較好的韌性。
連桿材料一般采用45鋼或40Cr，45Mn2等優(yōu)質(zhì)鋼或合金鋼。鋼制連桿都用模鍛制造毛坯。它的鍛造工藝有兩種方案，將連桿體和蓋分開(kāi)鍛造，連桿體和蓋整體鍛造。
從鍛造后材料的組織來(lái)看，分開(kāi)鍛造的連桿蓋金屬纖維是連續(xù)的，因此具有較高的強(qiáng)度，而整體鍛造的連桿，銑切后，連桿蓋的金屬纖維是斷裂的，因而削弱了強(qiáng)度。整體鍛造要增加切開(kāi)連桿的工序，但整體鍛造可以提高材料利用率，減少結(jié)合面的加工余量。加工時(shí)裝夾也比較方便。工廠中連桿的材料是40Cr，調(diào)質(zhì)處理，整體鍛造，只需要一套鍛模，一次便可鍛成，也有利于組織和管理生產(chǎn)。鍛造師表面冷卻速度快，對(duì)內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面應(yīng)力是平衡的，但銑分開(kāi)面后應(yīng)力不平衡，易變形，所以要增加校力這一工序[2]。
曲軸連桿廠的連桿加工屬于大批量生產(chǎn)，而連桿剛性差，因此工藝路線多為工序分散，大部分工序用高生產(chǎn)的組合機(jī)床和專用機(jī)床，并廣泛地使用氣動(dòng)、液動(dòng)夾具、以提高生產(chǎn)率。在加工過(guò)程中，連桿毛坯件的大頭孔是橢圓的，沿橢圓短軸銑分開(kāi)面，去掉加工余量，正好是一個(gè)圓與曲軸相配合，毛坯鍛造后要進(jìn)行磁場(chǎng)探傷，檢驗(yàn)裂紋，并校直保證直線度。在車間，連桿的工藝過(guò)程卡把工序排為40多個(gè)，主要分為粗加工，半精加工和精加工三個(gè)階段。
首先進(jìn)行兩端面加工。連桿的兩端面是連桿加工過(guò)程中最主要的定位基準(zhǔn)面，而且在許多工序中使用，所以應(yīng)先加工它，且隨著工藝過(guò)程的進(jìn)行要逐漸精化其基準(zhǔn)，以提高其定位精度。在車間銑兩端時(shí)，為保證兩端面對(duì)稱于桿身軸線，以桿身定位，在專用銑床上裝兩把硬質(zhì)合金端銑刀盤，工件裝夾在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上作低速回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，加工完一個(gè)面，轉(zhuǎn)過(guò)180°再加工另一端面。然后采用雙端面磨床進(jìn)行磨削，以保證兩端面的平行度和高的生產(chǎn)率。
連桿大小頭端面對(duì)稱分布在桿身的兩側(cè)，由于大小頭孔厚度不等，所以大頭端面與同側(cè)小頭端面不在一個(gè)平面上，用這樣不等高面作定位基準(zhǔn)，必定會(huì)產(chǎn)生定位誤差。因大小頭厚度公差要求不高，工廠在制定工藝時(shí)采用最經(jīng)濟(jì)的方法加工成一樣的厚度。這樣，以任一端面、小頭孔及工藝凸臺(tái)作為大部分工序的統(tǒng)一定位基準(zhǔn)，有利于保證連桿的加工精度，而且端面面積大，定位也比較穩(wěn)定。
連桿大小頭孔德加工時(shí)連桿加工中的關(guān)鍵工序，尤其大頭孔的加工時(shí)連桿各部位加工中要求最高的部位，直接影響連桿成品的質(zhì)量。
一般先加工小頭孔，因尺寸小，鍛坯上不鍛出預(yù)孔，所以小頭孔首道工序?yàn)殂@削加工，加工方案多為：鉆--擴(kuò)（拉）--鏜（鉸），采用有三個(gè)爪的浮動(dòng)夾板，自動(dòng)定心夾緊，它的錐度和小頭錐度相同，并用大孔心軸定位，避免轉(zhuǎn)動(dòng)。然后加工大頭孔，一般都會(huì)鍛出預(yù)孔，所以加工方案為粗鏜--半精鏜--精鏜。采用整體鍛造大頭孔在半精鏜之后將連桿身蓋銑開(kāi)，并以分開(kāi)面定位鉆螺紋出孔，斜剖式結(jié)構(gòu)連桿剛性不足，設(shè)計(jì)時(shí)加浮動(dòng)支撐，然后合鉆擴(kuò)，攻螺紋保證同軸度，修正螺紋孔時(shí)，可用銑刀擴(kuò)孔，不用鉆頭，以消除向下的力。這一工序主要保證螺紋孔的垂直度，可將垂直度轉(zhuǎn)化為平行度進(jìn)行檢驗(yàn)。
組裝后精鏜大小頭孔，在專用雙軸鏜床上同時(shí)進(jìn)行。大小頭孔的光整加工是保證孔的尺寸，形狀精度和表面粗糙度不可缺少的工序。大孔的衍磨是一種有切屑的加工，去掉波峰，提高孔德圓柱度，小孔的滾壓則是一種無(wú)切屑的加工，把波峰壓下去，降低表面粗糙度。
連桿本身剛度比較低，易變形，所以在安排工藝時(shí)應(yīng)把各主要面粗、精加工工序分開(kāi)，這樣，粗加工產(chǎn)生的變形在半精加工中得到修正，半精加工產(chǎn)生的變形在精加工中得到修正，最后達(dá)到零件的技術(shù)要求[3]。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況和和相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機(jī)械制造工藝正向高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。電火花、電解、超聲波、種新材激光、電子束和離子束加工等工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機(jī)械能、切削力進(jìn)行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。
數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)，提高了更新頻繁的小批量零件和形狀復(fù)雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，大大推進(jìn)了機(jī)械加工工藝的進(jìn)步，使工藝過(guò)程的自動(dòng)化達(dá)到了一個(gè)新的階段。目前，數(shù)控機(jī)床的工藝功能已由加工循環(huán)控制、加工中心，發(fā)展到適應(yīng)控制。加工循環(huán)控制雖可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)加工工序的自動(dòng)化，但不同的工序中刀具的更換及工件的重新裝夾，仍須人工來(lái)完成。加工中心是一種高度自動(dòng)化的多工序機(jī)床，能自動(dòng)完成刀具的更換，工件的轉(zhuǎn)位和定位，主軸和進(jìn)給量的變換等，使工件在機(jī)床上只安裝一次就能完成全部加工。因此，他可以顯著縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，適應(yīng)控制數(shù)控機(jī)床是一種具有“隨機(jī)應(yīng)變”功能的機(jī)床，他能在加工中，根據(jù)切削條件的變化，自動(dòng)調(diào)整切削條件，是機(jī)床保持最佳狀態(tài)下進(jìn)行加工，因而有效提高加工效率，擴(kuò)大品種，更好的保證了加工質(zhì)量，并達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效率。
近年發(fā)展起來(lái)的以計(jì)算機(jī)為行動(dòng)中心，完成加工、裝卸、運(yùn)輸、管理的柔性制造系統(tǒng)，具有監(jiān)視、診斷、修復(fù)、自動(dòng)轉(zhuǎn)位加工產(chǎn)品的功能，使多品種、中小批量生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了加工自動(dòng)化，大大促進(jìn)了自動(dòng)化的進(jìn)程，尤其是將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造結(jié)合起來(lái)而形成的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，是加工自動(dòng)化向智能化方向發(fā)展的又一關(guān)鍵性技術(shù)，并進(jìn)一步朝著網(wǎng)絡(luò)化、集成化和智能化的方向發(fā)展。
工藝裝備的設(shè)計(jì)、制造、使用和管理，體現(xiàn)著一個(gè)企業(yè)的工藝技術(shù)水平，夾具設(shè)計(jì)與制造又是制造環(huán)境中的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期時(shí)間和加工成本的重要因素，工裝設(shè)計(jì)水平的高低，很大程度上反映出企業(yè)制造能力的高低。
夾具設(shè)計(jì)與制造是機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的一項(xiàng)重要步驟，傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)制造時(shí)需大量的工時(shí)消耗和金屬材料的消耗。目前，基于特征參數(shù)化技術(shù)已在機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的各個(gè)階段得到廣泛的應(yīng)用，夾具設(shè)計(jì)也必須向標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、參數(shù)化方向發(fā)展。而且，為了適應(yīng)我國(guó)加入WTO后機(jī)電產(chǎn)品的創(chuàng)新能力和盡快機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的全程仿真，快速組合夾具的發(fā)展正是適應(yīng)了這種要求。
夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展[4]。
1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
1）對(duì)捷達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的工藝進(jìn)行編排，并且制定出整套的機(jī)械加工工藝過(guò)程卡；
2）設(shè)計(jì)出進(jìn)行連桿加工工藝所需要的夾具；
3）利用計(jì)算機(jī)中的pro/e軟件建立連桿的三維模型。
第 2 章 汽車連桿加工工藝
2.1 連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一，它在柴油機(jī)中，把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿在工作中承受著急劇變化的動(dòng)載荷。連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。連桿體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。為了減少磨損和便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦有鋼質(zhì)的底，底的內(nèi)表面澆有一層耐磨巴氏合金軸瓦金屬。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，可以用來(lái)補(bǔ)償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時(shí)便于在磨損后進(jìn)行修理和更換。
在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，連桿除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)盡量減小連桿自身的質(zhì)量，以減小慣性力的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動(dòng)機(jī)中各連桿的質(zhì)量不能相差太大，因此，在連桿部件的大、小頭兩端設(shè)置了去不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱量后切除不平衡質(zhì)量。連桿大、小頭兩端對(duì)稱分布在連桿中截面的兩側(cè)?？紤]到裝夾、安放、搬運(yùn)等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔(或油槽)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把氣缸體下部的潤(rùn)滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤(rùn)滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副。
連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來(lái)，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機(jī)的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。反映連桿精度的參數(shù)主要有5個(gè)：（1）連桿大端中心面和小端中心面相對(duì)連桿桿身中心面的對(duì)稱度；（2）連桿大、小頭孔中心距尺寸精度；（3）連桿大、小頭孔平行度；（4）連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度；（5）連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度[5]。
2.2 連桿的主要技術(shù)要求
連桿上需進(jìn)行機(jī)械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，連桿體與連桿蓋的結(jié)合面及連桿螺栓定位孔等。連桿總成的主要技術(shù)要求（圖2.1）如下。
圖2.1 連桿總成圖
2.2.1 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度
為了使大頭孔與軸瓦及曲軸、小頭孔與活塞銷能密切配合，減少?zèng)_擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級(jí)為IT6，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于0.4μm；大頭孔的圓柱度公差為0.012 mm，小頭孔公差等級(jí)為IT8，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于3.2μm。小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為0.0025 mm，素線平行度公差為0.04/100 mm。
2.2.2 大、小頭孔軸心線在兩個(gè)互相垂直方向的平行度
兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會(huì)使活塞在汽缸中傾斜，從而造成汽缸壁磨損不均勻，同時(shí)使曲軸的連桿軸頸產(chǎn)生邊緣磨損，所以兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度公差較??；而兩孔軸心線在垂直于連桿軸線方向的平行度誤差對(duì)不均勻磨損影響較小，因而其公差值較大。兩孔軸心線在連桿的軸線方向的平行度在100 mm長(zhǎng)度上公差為0.04 mm；在垂直與連桿軸心線方向的平行度在100 mm長(zhǎng)度上公差為0.06 mm。
2.2.3 大、小頭孔中心距
大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，所以規(guī)定了比較高的要求：150±0.05 mm。
2.2.4 連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線的垂直度
連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線的垂直度，影響到軸瓦的安裝和磨損，甚至引起燒傷；所以對(duì)它也提出了一定的要求：規(guī)定其垂直度公差等級(jí)應(yīng)不低于IT9（大頭孔兩端面對(duì)大頭孔的軸心線的垂直度在100 mm長(zhǎng)度上公差為0.08 mm）。
2.2.5 大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求
連桿大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同，但從技術(shù)要求是不同的，大頭兩端面的尺寸公差等級(jí)為IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8μm, 小頭兩端面的尺寸公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3μm。這是因?yàn)檫B桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端面間有配合要求，而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內(nèi)檔之間沒(méi)有配合要求。連桿大頭端面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面間距離尺寸的公差帶中，這給連桿的加工帶來(lái)許多方便。
2.2.6 螺栓孔的技術(shù)要求
在前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，連桿在工作過(guò)程中受到急劇的動(dòng)載荷的作用。這一動(dòng)載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個(gè)螺栓及螺母上。因此除了對(duì)螺栓及螺母要提出高的技術(shù)要求外，對(duì)于安裝這兩個(gè)動(dòng)力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。規(guī)定：螺栓孔按IT8級(jí)公差等級(jí)和表面粗糙度Ra應(yīng)不大于6.3μm加工；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對(duì)稱度公差為0.25 mm。
2.2.7 有關(guān)結(jié)合面的技術(shù)要求
在連桿受動(dòng)載荷時(shí)，接合面的歪斜使連桿蓋及連桿體沿著剖分面產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)位，影響到曲軸的連桿軸頸和軸瓦結(jié)合不良，從而產(chǎn)生不均勻磨損。結(jié)合面的平行度將影響到連桿體、連桿蓋和墊片貼合的緊密程度，因而也影響到螺栓的受力情況和曲軸、軸瓦的磨損。對(duì)于本連桿，要求結(jié)合面的平面度的公差為0.025 mm[6]。
2.3 連桿的材料和毛坯
連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強(qiáng)度。因此，連桿材料一般采用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼；如45鋼、55鋼、40Cr、40CrMnB等。近年來(lái)也有采用球墨鑄鐵的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料損耗少，成本低。隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應(yīng)用，使粉末冶金件的密度和強(qiáng)度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個(gè)很有發(fā)展前途的制造方法。
連桿毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對(duì)材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進(jìn)的毛坯制造方法的可能性來(lái)確定毛坯的制造方法。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)，連桿多用模鍛制造毛坯。連桿模鍛形式有兩種，一種是體和蓋分開(kāi)鍛造，另一種是將體和蓋鍛成—體。整體鍛造的毛坯，需要在以后的機(jī)械加工過(guò)程中將其切開(kāi)，為保證切開(kāi)后粗鏜孔余量的均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對(duì)于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動(dòng)力大和金屬纖維被切斷等問(wèn)題，但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時(shí)少、模具少等優(yōu)點(diǎn)，故用得越來(lái)越多，成為連桿毛坯的一種主要形式?？傊?，毛坯的種類和制造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。
目前我國(guó)有些生產(chǎn)連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。圖（2.2）為連桿輥鍛示意圖．毛坯加熱后，通過(guò)上鍛輥模具和下鍛輥模具的型槽，毛壞產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需要的形狀。用輥鍛法生產(chǎn)的連桿鍛件，在表面質(zhì)量、內(nèi)部金屬組織、金屬纖維方向以及機(jī)械強(qiáng)度等方面都可達(dá)到模鍛水平，并且設(shè)備簡(jiǎn)單，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)率較高，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，適于在大批大量生產(chǎn)中應(yīng)用。輥鍛需經(jīng)多次逐漸成形。
圖2.2 連桿輥鍛示意圖
連桿必須經(jīng)過(guò)外觀缺陷、內(nèi)部探傷、毛坯尺寸及質(zhì)量等的全面檢查，方能進(jìn)入機(jī)械加工生產(chǎn)線[7]。
2.4 連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程
由上述技術(shù)條件的分析可知，連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，但是連桿的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給連桿的機(jī)械加工帶來(lái)了很多困難，必須充分的重視[8]。
連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程如下表2.1所示：
連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程表2.1
工序
工序名稱
工序內(nèi)容
工藝裝備
1
銑
銑連桿大、小頭兩平面,每面留磨量0.5mm
X52K
2
粗磨
以一大平面定位，磨另一大平面，保證中心線對(duì)稱，無(wú)標(biāo)記面稱基面。（下同）
M7350
3
鉆
與基面定位，鉆、擴(kuò)、鉸小頭孔
Z3080
4
銑
以基面及大、小頭孔定位，裝夾工件銑尺寸mm兩側(cè)面，保證對(duì)稱（此平面為工藝用基準(zhǔn)面）
X62W組合機(jī)床或?qū)Ｓ霉ぱb
5
擴(kuò)
以基面定位，以小頭孔定位，擴(kuò)大頭孔為
Z3080
6
銑
以基面及大、小頭孔定位，裝夾工件，切開(kāi)工件，編號(hào)桿身及上蓋分別打標(biāo)記。
X62W組合機(jī)床或?qū)Ｓ霉ぱb鋸片銑刀厚2mm
7
銑
以基面和一側(cè)面(指mm)定位裝夾工件，銑連桿體和蓋結(jié)合面，保直徑方向測(cè)量深度為26mm
X62組合夾具或?qū)Ｓ霉ぱb
8
磨
以基面和一側(cè)面定位裝夾工件，磨連桿體和蓋的結(jié)合面
M7350
9
锪
以基面、結(jié)合面和一側(cè)面定位，裝夾工件，锪兩螺栓座面mm,R11mm,保證尺寸mm
X62W
10
鉆、擴(kuò)
鉆2—螺栓孔，擴(kuò)2—深19mm螺栓孔并倒角
Z3050
11
鉗
用專用螺釘，將連桿體和連桿蓋裝成連桿組件，其扭力矩為100—120N.m
12
鏜
粗鏜大頭孔
T6 8
13
倒角
大頭孔兩端倒角
X62W
14
磨
精磨大小頭兩端面，保證大端面厚度為mm
M7130
15
磨
精磨兩端面
M7130
16
鏜
以基面、一側(cè)面定位，半精鏜大頭孔，精鏜小頭孔至圖紙尺寸，中心距為mm
可調(diào)雙軸鏜
17
鏜
精鏜大頭孔至尺寸
T2115
18
鉗
按規(guī)定值去重量
19
鉆
鉆連桿體小頭油孔
Z3025
20
壓銅套
雙面氣動(dòng)壓床
21
擠壓銅套孔
壓床
22
倒角
小頭孔兩端倒角
Z3050
23
鏜
半精鏜、精鏜小頭銅套孔
T2115
24
珩磨
珩磨大頭孔
珩磨機(jī)床
25
檢
檢查各部尺寸及精度
26
探傷
無(wú)損探傷及檢驗(yàn)硬度
27
入庫(kù)
連桿的主要加工表面為大、小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體和蓋的結(jié)合面及連桿螺栓孔定位面，次要加工表面為軸瓦鎖口槽、油孔、大頭兩側(cè)面及體和蓋上的螺栓座面等。
連桿的機(jī)械加工路線是圍繞著主要表面的加工來(lái)安排的。連桿的加工路線按連桿的分合可分為三個(gè)階段：第一階段為連桿體和蓋切開(kāi)之前的加工；第二階段為連桿體和蓋切開(kāi)后的加工；第三階段為連桿體和蓋合裝后的加工。第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準(zhǔn)備精基準(zhǔn)（端面、小頭孔和大頭外側(cè)面）；第二階段主要是加工除精基準(zhǔn)以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工，為合裝做準(zhǔn)備的螺栓孔和結(jié)合面的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第三階段則主要是最終保證連桿各項(xiàng)技術(shù)要求的加工，包括連桿合裝后大頭孔的半精加工和端面的精加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前后來(lái)分，合裝之前的工藝路線屬主要表面的粗加工階段，合裝之后的工藝路線則為主要表面的半精加工、精加工階段。
2.5 連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析
2.5.1 工藝過(guò)程的安排
在連桿加工中有兩個(gè)主要因素影響加工精度：
（1）連桿本身的剛度比較低，在外力（切削力、夾緊力）的作用下容易變形。
（2）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削時(shí)將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力，并引起內(nèi)應(yīng)力重新分布。
因此，在安排工藝進(jìn)程時(shí)，就要把各主要表面的粗、精加工工序分開(kāi)，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在后面。這是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夾緊力必然大，加工后容易產(chǎn)生變形。粗、精加工分開(kāi)后，粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精加工中修正；半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應(yīng)力的作用，逐步修正加工后的變形，就能最后達(dá)到零件的技術(shù)條件。
各主要表面的工序安排如下：
（1）兩端面：粗銑、精銑、粗磨、精磨
（2）小頭孔：鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、精鏜、壓入襯套后再精鏜
（3）大頭孔：擴(kuò)孔、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜、珩磨
一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過(guò)程的中間或后面。
2.5.2 定位基準(zhǔn)的選擇
在連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程中，大部分工序選用連桿的一個(gè)指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭處指定一側(cè)的外表面作為另一基面。這是由于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、小頭孔的中心距。這樣就使各工序中的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來(lái)，減少了定位誤差。具體的辦法是，如圖（2.3）所示：在安裝工件時(shí)，注意將成套編號(hào)標(biāo)記的一面不與夾具的定位元件接觸（在設(shè)計(jì)夾具
圖2.3 連桿的定位方向
時(shí)亦作相應(yīng)的考慮）。在精鏜小頭孔（及精鏜小頭襯套孔）時(shí)，也用小頭孔（及襯套孔）作為基面，這時(shí)將定位銷做成活動(dòng)的稱“假銷”。當(dāng)連桿用小頭孔（及襯套孔）定位夾緊后，再?gòu)男☆^孔中抽出假銷進(jìn)行加工。
為了不斷改善基面的精度，基面的加工與主要表面的加工要適當(dāng)配合：即在粗加工大、小頭孔前，粗磨端面，在精鏜大、小頭孔前，精磨端面。
由于用小頭孔和大頭孔外側(cè)面作基面，所以這些表面的加工安排得比較早。在小頭孔作為定位基面前的加工工序是鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔，這些工序?qū)τ阢q后的孔與端面的垂直度不易保證，有時(shí)會(huì)影響到后續(xù)工序的加工精度。
在第一道工序中，工件的各個(gè)表面都是毛坯表面，定位和夾緊的條件都較差，而加工余量和切削力都較大，如果再遇上工件本身的剛性差，則對(duì)加工精度會(huì)有很大影響。因此，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對(duì)于整個(gè)工藝過(guò)程的加工精度常有深遠(yuǎn)的影響。連桿的加工就是如此，在連桿加工工藝路線中，在精加工主要表面開(kāi)始前，先粗銑兩個(gè)端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此，粗銑就是關(guān)鍵工序。在粗銑中工件如何定位呢？一個(gè)方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，粗銑一個(gè)端面后，翻身以銑好的面定位，銑另一個(gè)毛坯面。但是由于毛坯面不平整，連桿的剛性差，定位夾緊時(shí)工件可能變形，粗銑后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢復(fù)變形，影響后續(xù)工序的定位精度。另一方面是以連桿的大頭外形及連桿身的對(duì)稱面定位。這種定位方法使工件在夾緊時(shí)的變形較小，同時(shí)可以銑工件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度較好的平面。同時(shí)，由于是以對(duì)稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。
2.5.3 確定合理的夾緊方法
既然連桿是一個(gè)剛性比較差的工件，就應(yīng)該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點(diǎn)的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形，以影響加工精度。在加工連桿的夾具中，可以看出設(shè)計(jì)人員注意了夾緊力的作用方向和著力點(diǎn)的選擇。在粗銑兩端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾緊力的作用方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，既使有一些變形，亦產(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會(huì)影響端面的平面度。夾緊力通過(guò)工件直接作用在定位元件上，可避免工件產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。
在加工大小頭孔工序中，主要夾緊力垂直作用于大頭端面上，并由定位元件承受，以保證所加工孔的圓度。在精鏜大小頭孔時(shí)，只以大平面（基面）定位，并且只夾緊大頭這一端。小頭一端以假銷定位后，用螺釘在另一側(cè)面夾緊。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形。
2.5.4 連桿兩端面的加工
采用粗銑、精銑、粗磨、精磨四道工序，并將精磨工序安排在精加工大、小頭孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度。粗磨在轉(zhuǎn)盤磨床上，使用砂瓦拼成的砂輪端面磨削。這種方法的生產(chǎn)率較高。精磨在M7130型平面磨床上用砂輪的周邊磨削，這種辦法的生產(chǎn)率低一些，但精度較高。
2.5.5 連桿大、小頭孔的加工
連桿大、小頭孔的加工是連桿機(jī)械加工的重要工序，它的加工精度對(duì)連桿質(zhì)量有較大的影響。
小頭孔是定位基面，在用作定位基面之前，它經(jīng)過(guò)了鉆、擴(kuò)、鉸三道工序。鉆時(shí)以小頭孔外形定位，這樣可以保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差較小。
小頭孔在鉆、擴(kuò)、鉸后，在金剛鏜床上與大頭孔同時(shí)精鏜，達(dá)到IT6級(jí)公差等級(jí)，然后壓入襯套，再以襯套內(nèi)孔定位精鏜大頭孔。由于襯套的內(nèi)孔與外圓存在同軸度誤差，這種定位方法有可能使精鏜后的襯套孔與大頭孔的中心距超差。
大頭孔經(jīng)過(guò)擴(kuò)、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜和珩磨達(dá)到IT6級(jí)公差等級(jí)。表面粗糙度Ra 為0.4μm，大頭孔的加工方法是在銑開(kāi)工序后，將連桿與連桿體組合在一起，然后進(jìn)行精鏜大頭孔的工序。這樣，在銑開(kāi)以后可能產(chǎn)生的變形，可以在最后精鏜工序中得到修正，以保證孔的形狀精度。
2.5.6 連桿螺栓孔的加工
連桿的螺栓孔經(jīng)過(guò)鉆、擴(kuò)、鉸工序。加工時(shí)以大頭端面、小頭孔及大頭一側(cè)面定位。
為了使兩螺栓孔在兩個(gè)互相垂直方向平行度保持在公差范圍內(nèi)，在擴(kuò)和鉸兩個(gè)工步中用上下雙導(dǎo)向套導(dǎo)向。從而達(dá)到所需要的技術(shù)要求。
粗銑螺栓孔端面采用工件翻身的方法，這樣銑夾具沒(méi)有活動(dòng)部分，能保證承受較大的銑削力。精銑時(shí)，為了保證螺栓孔的兩個(gè)端面與連桿大頭端面垂直，使用兩工位夾具。連桿在夾具的工位上銑完一個(gè)螺栓孔的兩端面后，夾具上的定位板帶著工件旋轉(zhuǎn) ，銑另一個(gè)螺栓孔的兩端面。這樣，螺栓孔兩端面與大頭孔端面的垂直度就由夾具保證。
2.5.7 連桿體與連桿蓋的銑開(kāi)工序
剖分面（亦稱結(jié)合面）的尺寸精度和位置精度由夾具本身的制造精度及對(duì)刀精度來(lái)保證。為了保證銑開(kāi)后的剖分面的平面度不超過(guò)規(guī)定的公差0.03mm ，并且剖分面與大頭孔端面保證一定的垂直度，除夾具本身要保證精度外，鋸片的安裝精度的影響也很大。如果鋸片的端面圓跳動(dòng)不超過(guò)0.02 mm,則銑開(kāi)的剖分面能達(dá)到圖紙的要求，否則可能超差。但剖分面本身的平面度、粗糙度對(duì)連桿蓋、連桿體裝配后的結(jié)合強(qiáng)度有較大的影響。因此，在剖分面銑開(kāi)以后再經(jīng)過(guò)磨削加工。
2.5.8 大頭側(cè)面的加工
以基面及小頭孔定位，它用一個(gè)圓銷（小頭孔）。裝夾工件銑兩側(cè)面至尺寸，保證對(duì)稱（此對(duì)稱平面為工藝用基準(zhǔn)面）。
2.6 連桿加工工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題
2.6.1 工序安排
連桿加工工序安排應(yīng)注意兩個(gè)影響精度的因素：（1）連桿的剛度比較低，在外力作用下容易變形；（2）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力。因此在連桿加工工藝中，各主要表面的粗精加工工序一定要分開(kāi)。
2.6.2 定位基準(zhǔn)
精基準(zhǔn)：以桿身對(duì)稱面定位，便于保證對(duì)稱度的要求，而且采用雙面銑，可使部分切削力抵消。
統(tǒng)一精基準(zhǔn)：以大小頭端面，小頭孔、大頭孔一側(cè)面定位。因?yàn)槎嗣娴拿娣e大，定位穩(wěn)定可靠；用小頭孔定位可直接控制大小頭孔的中心距。
2.6.3 夾具使用
應(yīng)具備適應(yīng)“一面一孔一凸臺(tái)”的統(tǒng)一精基準(zhǔn)。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準(zhǔn)”情況，這時(shí)小頭定位銷應(yīng)做成活動(dòng)的，當(dāng)連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進(jìn)行加工。
保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時(shí)，夾具可考慮重復(fù)定位情況，如采用夾具限制7個(gè)自由度（其是長(zhǎng)圓柱銷限制4個(gè)，長(zhǎng)菱形銷限制2個(gè)）。長(zhǎng)銷定位目的就在于保證垂直度。但由于重復(fù)定位裝御有困難，因此要求夾具制造精度較高，且采取一定措施，一方面長(zhǎng)圓柱銷削去一邊，另一方面設(shè)計(jì)頂出工件的裝置[6]。
2.7 切削用量的選擇原則
正確地選擇切削用量，對(duì)提高切削效率，保證必要的刀具耐用度和經(jīng)濟(jì)性，保證加工質(zhì)量，具有重要的作用。
2.7.1 粗加工時(shí)切削用量的選擇原則
粗加工時(shí)加工精度與表面粗糙度要求不高,毛坯余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時(shí)，要盡可能保證較高的單位時(shí)間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。
金屬切除率可以用下式計(jì)算：
式中：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的金屬切除量（mm3/s）
切削速度（m/s）
進(jìn)給量（mm/r）
切削深度（mm）
提高切削速度、增大進(jìn)給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個(gè)因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量，影響最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的吃刀深度ap,其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量度f(wàn)，最后確定一個(gè)合適的切削速度V。
選用較大的ap和f以后，刀具耐用度t顯然也會(huì)下降，但要比V對(duì)t的影響小得多，只要稍微降低一下V便可以使t回升到規(guī)定的合理數(shù)值，因此，能使V、f、ap的乘積較大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大ap可使走刀次數(shù)減少，增大f又有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對(duì)提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的。
1）切削深度的選擇：
粗加工時(shí)切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來(lái)確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應(yīng)當(dāng)盡量將粗加工余量一次切除。只有當(dāng)總加工余量太大，一次切不完時(shí)，才考慮分幾次走刀。
2）進(jìn)給量的選擇：
粗加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的因素主要是切削力。因此，進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度來(lái)確定。選擇進(jìn)給量時(shí)應(yīng)考慮到機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長(zhǎng)度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度好的情況下，可選用大一些的進(jìn)給量；在剛性和強(qiáng)度較差的情況下，應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn)給量。
3）切削速度的選擇：
粗加工時(shí)，切削速度主要受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制。切削深度、進(jìn)給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時(shí)必須考慮到機(jī)床的許用功率。如超過(guò)了機(jī)床的許用功率，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。
2.7.2 精加工時(shí)切削用量的選擇原則
精加工時(shí)加工精度和表面質(zhì)量要求較高，加工余量要小且均勻。因此，選擇精加工的切削用量時(shí)應(yīng)先考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率。
1）切削深度的選擇：
精加工時(shí)的切削深度應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定。通常希望精加工余量不要留得太大，否則，當(dāng)吃刀深度較大時(shí)，切削力增加較顯著，影響加工質(zhì)量。
2）進(jìn)給量的選擇：
精加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度。進(jìn)給量增大時(shí)，雖有利于斷屑，但殘留面積高度增大，切削力上升，表面質(zhì)量下降。
3）切削速度的選擇：
切削速度提高時(shí)，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。只有當(dāng)切削速度受到工藝條件限制而不能提高時(shí)，才選用低速，以避開(kāi)積屑瘤產(chǎn)生的范圍。
由此可見(jiàn)，精加工時(shí)選用較小的吃刀深度ap和進(jìn)給量f，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)滿足生產(chǎn)率的要求[9]。
2.8 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差
2.8.1 確定加工余量
用查表法確定機(jī)械加工余量：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]-[11]
（1）、平面加工的工序余量（mm）如表2.2
平面加工的工序余量表 2.2
單面加工方法
單面余量
經(jīng)濟(jì)精度
工序尺寸
表面粗糙度
毛坯
30
12.5
粗銑
1.5
IT12()
27()
12.5
精銑
0.6
IT10()
25.8()
3.2
粗磨
0.3
IT8()
25.2()
1.6
精磨
0.1
IT7()
25()
0.8
則連桿兩端面總的加工余量為：
A總=
=（A粗銑+A精銑+A粗磨+A精磨）
=（1.5+0.6+0.3+0.1）
（2）、連桿鑄造出來(lái)的總的厚度為
2.8.2 確定工序尺寸及其公差
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版》第三章3.1.4
1）、大頭孔各工序尺寸及其公差（如表2.3）
大頭孔各工序尺寸及其公差表 2.3
工序名稱
工序基
本余量
工序經(jīng)濟(jì)
精度
工序尺寸
最小極限尺寸
表面粗糙度
擴(kuò)孔
5
（）
一次粗鏜
2
（）
12.5
二次粗鏜
2
（）
6.3
半精鏜
1
（）
1.6
精鏜
0.4
（）
0.8
衍磨
0.08
0.4
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版》第三章3.1.4
2）、小頭孔各工序尺寸及其公差（如表2.4）
小頭孔各工序尺寸及其公差表 2.4
工序
名稱
工序基本余量
工序經(jīng)濟(jì)
精度
工序
尺寸
最小極限尺寸
表面
粗糙度
鉆
鉆至
12.5
擴(kuò)
9
12.5
鉸
0.2
6.4
精鏜
0.2
1.6
2.9 計(jì)算工藝尺寸鏈
2.9.1 連桿蓋的卡瓦槽的計(jì)算（如圖2.4）
圖2.4 連桿蓋的卡瓦槽尺寸鏈
增環(huán)為： ； 減環(huán)為： ；封閉環(huán)為：
1）、極限尺寸為：
2）、的上、下偏差為:
3）、的公差為:
4）、的基本尺寸為:
=
5）、的最終工序尺寸為:
2.9.2 連桿體的卡瓦槽的計(jì)算（如圖2.5）
圖2.5 連桿體的卡瓦槽尺寸鏈
增環(huán)為： ； 減環(huán)為： ；封閉環(huán)為：
1）、極限尺寸為：
2）、的上、下偏差為:
3）、的公差為:
4）、的基本尺寸為:
=
5）、的最終工序尺寸為:
2.10 工時(shí)定額的計(jì)算[12]
2.1