連桿類零件加工工藝分析

龔志超

（杭州歐佩亞海洋工程有限公司哈爾濱分公司，哈爾濱 150009）

0 引言

發(fā)動機的連桿組一般是由連桿體、大頭蓋、軸瓦等組成。連桿組在發(fā)動機中的作用主要是將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，并傳遞動力。連桿在正常工作時需要承受流體壓力、運動慣性力以及預(yù)緊力（螺栓產(chǎn)生）等多種力的作用，由此可知連桿在發(fā)動機中的工作環(huán)境比較惡劣，所承受的外界載荷復(fù)雜、載荷大。因此，生產(chǎn)加工出的連桿不僅要求具有足夠的強度和剛度，還必須要有良好的精度來保持其工作的可靠性和穩(wěn)定性。

1 連桿加工工藝

1.1 連桿技術(shù)要求

圖1 所示連桿大小頭均需要與曲軸等其他零件進行配合，因此其尺寸公差和表面質(zhì)量要求較高：大頭要求尺寸公差I(lǐng)T5，表面粗糙度低于Ra0.4；小頭尺寸公差I(lǐng)T6，表面粗糙度Ra1.6。連桿兩頭孔的中心距會對氣缸的壓縮比產(chǎn)生影響，從而對發(fā)動機效率產(chǎn)生影響。對于兩孔之間的尺寸公差要求為IT8。同時，連桿兩孔軸線的水平面內(nèi)平行度誤差為7 級，垂直面內(nèi)的平行度公差為8 級。連桿兩頭的端面與大頭孔中心線的垂直度公差為9 級。垂直度公差低時會引起連桿大頭兩端面和曲軸的兩內(nèi)側(cè)面發(fā)生磨損，從而使連桿的壽命變短。連桿的兩個螺栓孔軸線與連桿大頭結(jié)合面的垂直度要求為0.01 mm/100 mm。根據(jù)實際經(jīng)驗，連桿小頭和大頭的質(zhì)量誤差不能超過±3g。

1.2 連桿的加工工藝

圖1 連桿零件圖

連桿的主要加工表面是兩頭（大頭和小頭）以及兩端面；次要加工表面是連桿體和蓋的結(jié)合面；較重要的是軸瓦、油孔、螺栓座面。首先進行備料，并對毛坯進行調(diào)質(zhì)處理。使用銑床銑削連桿兩頭的平面，預(yù)留磨量0.5 mm。采用磨床以大平面為定位面，粗磨另一大平面。以粗磨的大平面為基準，鉆、擴、鉸小頭孔。以基面及大、小頭孔定位，裝夾工件銑尺寸99±0.01 mm 兩側(cè)面，保證對稱（此平面為工藝用基準面）。采用鏜床粗鏜連桿的大頭孔，并對兩端進行倒角。精磨連桿的兩端面，確保大端面厚度尺寸和公差。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195±0.8 mm。對連桿進行稱重，去除多余的質(zhì)量。珩磨大頭孔至規(guī)定的要求，之后檢驗各部分的尺寸和精度并進行無損探傷。最后，將檢驗合格的零件入庫備用。

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。

連桿機械加工工藝制定是以主要加工表面為重點。連桿的加工工藝路線主要包括三個基本階段：1）連桿體與蓋切開之前所進行的機械加工；2）連桿體與蓋切開之后所進行的機械加工；3）連桿體與蓋安裝后所進行的機械加工。第一階段的主要目的是獲得精基準，為后續(xù)加工做準備。第二階段是進行除精加工以外的其他表面的加工，如大頭孔、軸瓦等的加工。第三階段是精加工，主要是實現(xiàn)各個尺寸和精度的要求。因此，第一階段主要是粗加工，剩下的兩個階段是半精加工和精加工。

2 連桿加工工藝分析

2.1 連桿加工注意事項

連桿作為柴油機的重要零件，連接活塞和曲軸實現(xiàn)運動形式的轉(zhuǎn)換及動力的傳遞。連桿的外形比較復(fù)雜，不容易實現(xiàn)定位和裝夾。連桿零件的剛度差，加工過程中容易發(fā)生變形。連桿零件作為一種發(fā)動機精密零件，不僅尺寸、形狀、位置等精度要嚴格要求，并且要求表面粗糙度低。因此，連桿的加工是一個非常困難的事情，加工精度很難保證。在進行連桿零件的加工時，特別是制定工藝路線時需要注意以下幾個關(guān)鍵的問題：

1）選取的毛坯尺寸要盡量小（與零件的最終尺寸接近），以減少加工過程中去除材料量，這樣也可以極大地降低切削力給工件帶來的加工變形。

2）連桿零件與曲軸、活塞等相比，生產(chǎn)的節(jié)拍較短，因此需要使用高生產(chǎn)率的設(shè)備進行加工。

3）連桿本身剛度較差，在夾緊力等外力的作用下會發(fā)生變形，從而對加工精度產(chǎn)生一定的影響。合理確定連桿的夾緊力、夾緊方向以及夾緊力的作用點是非常重要的。通常多是將夾緊力作用在連桿大頭和小頭孔的端面上并與端面保持垂直。夾緊力不能直接作用于桿身（剛性比較差），如果必須施加在此處，那么要將夾緊力的作用方向選為連桿的水平方向。

4）毛坯的精加工表面要采取多次加工的方式進行。連桿的毛坯通常是模鍛件，雖然經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，但是仍然會有殘余應(yīng)力存在。為了減小內(nèi)應(yīng)力對連桿加工產(chǎn)生的影響，在連桿的重要表面需要分為粗加工、半精加工和精加工進行，并在這些加工之間合理地添加一些其他工序。這樣可以使內(nèi)應(yīng)力有足夠的時間進行重新的分布，能夠有效地保證連桿的最終加工質(zhì)量。

5）連桿的加工一般多屬于大批量生產(chǎn)，因此可以考慮設(shè)計專門的夾具或者工裝進行裝夾。此外，連桿的尺寸精度、形位誤差以及表面光潔度要求都非常高，需要采用高精度的設(shè)備（通常采用數(shù)控機床）進行加工。

6）在連桿加工的過程中，要將探傷安排到工序中。并及時進行去毛刺等以保證裝配精度。

2.2 連桿的檢驗

零件的檢驗是機械加工中的一項重要程序，加工過程和加工完畢都需要進行檢驗，以確保所加工的零件達到了設(shè)計的要求。連桿加工之后需要通過檢驗來驗證所加工的零件是否達到了設(shè)計的要求。連桿的檢驗主要包括孔圓柱度、內(nèi)徑尺寸等。根據(jù)連桿零件圖進行連桿檢驗是機械加工的一個組成部分。

根據(jù)實際情況，連桿兩端孔平行度的檢驗可以采用心軸進行；在檢測平臺上使用等高的V 型塊支撐連桿的心軸；對于大端和小端采取相同的方式進行檢測。連桿的螺釘孔與結(jié)合面垂直度的檢測需要制作專門的檢測工具，采用心軸檢測公差；也可以采用塞尺進行檢測。

3 結(jié)語

連桿零件的工況復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，因此進行連桿零件的加工時要確保制定的工藝合理。本文通過分析具體零件的精度和尺寸要求制定了合理的加工工藝，在此基礎(chǔ)上對連桿類零件的加工工藝進行了分析。連桿作為一個典型的機械零件，其機械加工工藝的制定對于其他類零件的加工具有一定的參考意義。

［1］金鴻祥.簡述汽車連桿加工工藝［J］.工業(yè)設(shè)計，2011（6）：20-26.

［2］楊杰.防爆柴油機連桿加工工藝［J］.煤礦機械，2012（8）：119-120.

［3］王晶梅.連桿加工工藝［J］.承德民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2002（4）：13-14.

［4］張紹杰.冀永曼.汽車連桿加工工藝的設(shè)計［J］.湖南農(nóng)機，2012（7）：50-51.