汽車發動機連桿銑削組合機床研究

徐 銘，蘇華禮，馬江虎

（1.安陽工學院；2.安陽第二機床有限公司，河南安陽455000）

0 前言

連桿是汽車發動機的主要傳動部件之一，是活塞與曲軸之間重要的連接結構，通過連桿可以將活塞的往復直線運動轉化為曲軸的回轉運動輸出。連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。連桿體和連桿蓋端面的加工質量決定了大小頭孔中心距的精度，進而影響發動機的效率。為適應汽車發動機行業的要求，迫切需要設計一種組合機床，以提高連桿的生產效率和加工精度。

1 連桿零件分析

機床總體方案的確定必須全面了解工件的加工要求[1]。連桿銑削組合機床，用于加工連桿的端面，工件材料為42Cr，硬度為HB234～HB273。被加工表面的粗糙度為Ra12.5；銑削深度為mm。如圖1和圖2所示。

2 機床總體方案的確定

加工平面的方法有很多，如車削、銑削、刨削等。對于被加工零件連桿，因其不是回轉體，不方便裝夾，不能在車床上加工；用刨床進行刨削時，加工效率較低，加工精度不能滿足使用要求；端銑刀為多刃刀具，用端銑刀對連桿兩端面進行銑削時，不僅裝夾快速、方便，還能有效提高加工效率，保證加工精度。

與普通機床相比，組合機床具有生產效率高、加工質量穩定、自動化程度高、勞動強度低，配置靈活等特點[2]。因此，用組合機床來完成對連桿的銑削加工更合理。

根據連桿的加工要求，采用一臺立式單面銑削組合機床進行加工，如圖3所示。

連桿固定在夾具上，夾具固定在機械滑臺上，銑削動力頭帶動直徑為φ200 mm、齒數Z=14的硬質合金銑刀作旋轉主運動，工作臺作縱向進給運動。每次可完成3組工件的銑削加工。適用于大批量生產，結構緊湊，剛性好，生產率高，加工質量穩定。

3 工藝分析

3.1 定位基準的選擇

為了保證連桿的加工精度、實現工序集中，必須正確選擇連桿的定位基準。本機床采用專用夾具通過液壓系統對工件進行夾緊，可以滿足其加工精度要求。工件的定位基準見圖4和圖5。

3.2 確定銑削用量

銑削用量的大小可根據連桿被加工表面粗糙度值和生產率的具體要求來確定[3]。若生產率要求不高，可以取很小的每齒走刀量，一次銑削4～5 mm的余量，每齒的進給量一般為0.02～0.03 mm。

3.2.1 確定背吃刀量ap

背吃刀量ap是平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸。已知工序要求，加工余量為1.5mm，即ap=1.5mm。

3.2.2 確定銑削速度vc

銑削速度vc是指銑刀外緣處的線速度，取銑削速度vc=60m/min。

3.2.3 確定進給量 fz、f、vf

1）每齒進給量 fz。它是指銑刀每轉一個刀齒時，工件與銑刀的相對位移。取 fz=0.15mm/z。

2）每轉進給量f。它是指銑刀每轉一轉時，工件與銑刀的相對位移。

3）進給速度vf。它是指銑刀每分鐘相對工件的移動距離。由銑削速度vc=60m/min,求得銑刀轉速：

則進給速度vf=fn=2.1×95.5=200.55mm/min

3.2.4 確定銑削寬度ae

銑削寬度ae是指垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸。銑削寬度ae等于工件的最大寬度，即ae=46.3mm。

4 繪制加工工序圖

連桿加工工序圖反映了該組合機床上所要完成的工藝內容、加工部位的相關尺寸、精度要求、定位基準、夾緊部位以及加工余量等情況。是組合機床設計的具體依據，也是制造、使用、調整和檢驗機床精度的重要技術文件[4]。被加工零件工序圖是在被加工零件圖基礎上，突出本機床的加工內容，加工工序圖如6、7所示。

在工藝方案和機床總體方案確定的基礎上繪制加工示意圖和機床尺寸聯系圖。

5 結論

汽車發動機連桿銑削組合機床的研制，達到了預期的設計目的。被加工的連桿固定在夾具上，夾具固定在機械滑臺上，主電動機通過傳動裝置帶動銑刀旋轉實現主運動，兩個進給電機帶動工作臺縱向移動實現進給運動，完成對工件的銑削加工。該組合機床具有結構緊湊、剛性好、生產率高、加工質量穩定等特點，有效地提高了連桿的加工精度和生產效率。

[1]錢文捷，魯倫文.連桿零件的機械加工工藝規定[J].湖南農機，2010（11）：82-83.

[2]謝家瀛.組合機床設計簡明手冊[M].北京：機械工業出版社，2002.

[3]鄭修本.機械制造工藝學[M].3版.北京:機械工業出版社,2012.

[4]張海軍.連桿加工工藝設計[J].新技術新工藝，2009(8)：71-72.