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说明书
毕业设计说明书
⼀．连杆⼯艺性分析
1.连杆结构功⽤分析
连杆是活塞式发动机和压缩机的重要零件之⼀，其⼤头孔与曲轴相连，⼩头孔通过活塞销与活塞相连，起作⽤是把活塞的往复
运动变成曲轴的旋转运动，所以连杆承受⽓缸内燃⽓的爆发⼒、连杆往复运动的惯性⼒、活塞连杆组在⾼速摆平⾯上的惯性
⼒，因此必须要求连杆有⾜够的刚度、强度，并且该件为⼩质量，外形复杂，不易定位；连杆的⼤、⼩头是由细长的杆⾝连
接，故刚性差，易弯曲、变形。尺⼨精度、形位精度和表⾯质量要求⾼。该件为薄弱件属难加⼯零件。所以在安排⼯艺过程
时，应把各主要表⾯的粗、精加⼯⼯序分开。
2.连杆的使⽤要求
随着汽车制造业的发展，对于汽车发动机的动⼒性能及可靠性能要求越来越⾼，⽽连杆的强度、刚度对提⾼发动机的动⼒性及
可靠性⾄关重要。因此，国内外各⼤汽车公司对发动机连杆的材料及制造技术的研究都⾮常重视。“⼩体积、⼤功率、低油
耗”的⾼性能发动机对连杆提出更新、更⾼的要求：
（1）作为⾼速运动件重量要轻，减⼩惯性⼒，降低能耗和噪声；
（2）强度、刚度要⾼，并且要有较⾼的韧性；
（3）连杆⽐要⼤，连杆要短。这意味着对连杆的设计和加⼯有着更⾼的要求。其⼀，杆⾝有⾜够的刚度可以预防⼯作时发⽣弯曲变形；其
⼆，连杆的⼤端和连杆盖
有⾜够的刚度以防⼤端变
形时连杆螺栓承受附加的
弯曲应⼒和⼤端失圆，使
轴承润滑破坏。同时，还
要求连杆组具有⾜够的疲
劳强度和冲击韧性。
⼆．连杆的结构与特点
连杆是汽车发动机中
的主要传动部件之⼀，它
由连杆体及连杆盖两部分
组成。如图所⽰：
连杆体及连杆盖上的⼤头孔⽤螺栓和螺母与曲轴装在⼀起。为了减少磨损和便于维修，连杆的⼤头孔内装有薄壁⾦属轴⽡。轴
⽡有钢质的底，底的内表⾯浇有⼀层耐磨巴⽒合⾦轴⽡⾦属。在连杆体⼤头和连杆盖之间有⼀组垫⽚，可以⽤来补偿轴⽡的磨
损。连杆⼩头⽤活塞销与活塞连接。⼩头孔内压⼊青铜衬套，以减少⼩头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进⾏修理和更
换。
连杆杆⾝⼀般都采⽤从⼤头到⼩头逐步变⼩的⼯字型截⾯形状。连杆⼤、⼩头两端对称分布在连杆中截⾯的两侧。考虑到装
夹、安放、搬运等要求，连杆⼤、⼩头的厚度相等(基本尺⼨相同)。在连杆⼩头的顶端设有油孔(或油槽)，发动机⼯作时，依
靠曲轴的⾼速转动，把⽓缸体下部的润滑油飞溅到⼩头顶端的油孔内，以润滑连杆⼩头衬套与活塞销之间的摆动运动副。
连杆的作⽤是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动，以输出动⼒。因此，连杆的加⼯精度将直
接影响发动机的性能，⽽⼯艺的选择⼜是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有5个：
（1）连杆⼤头端中⼼⾯和⼩头端中⼼⾯相对连杆杆⾝中⼼⾯的对称度；（2）连杆⼤、⼩头孔中⼼距尺⼨精度；
（3）连杆⼤、⼩头孔平⾏度；
（4）连杆⼤、⼩头孔尺⼨精度、形状精度；
（5）连杆⼤头螺栓孔与接合⾯的垂直度。
三．⽑坯的确定
汽车发动机的材料⼀般采⽤45钢（精选含碳的质量分数为0.42%~0.47%）或40Cr/35CrMo 。并经调质处理，以提⾼其强度及
抗冲击能⼒。我国有些⼯⼚也有⽤球墨铸铁制造连杆的。
钢制连杆⼀般采⽤锻造。在单件⼩批量的⽣产时，采⽤⾃由锻造或简单的胎膜进⾏锻造；由于我们这⾥进⾏的是⼤批量⽣产，
所以我们采⽤模锻。模锻⼀般分两个⼯序进⾏，即初锻和终锻，通过在切边后进⾏热校正。中、⼩型的连杆，其⼤⼩头的端⾯
常进⾏精压，以提⾼⽑坯精度。
模锻⽣产率⾼，但需要较⼤的锻造设备。在本课题中连杆设计我们采⽤45钢，钢制连杆采⽤锻造来完成。
四．机械加⼯⼯艺路线的确定
1.加⼯⽅法分析确定：
由于连杆本⾝的刚度差，切削加⼯时产⽣残余应⼒，易产⽣变形。因此，在安排⼯艺过程中应把各主要表⾯的粗、精加⼯⼯序
分开。这样，粗加⼯产⽣的变形就可以在半精加⼯中得到修正，半精加⼯中产⽣的变形可以在精加⼯中得到修正。最后达到零
件的技术要求。在⼯序安排上先加⼯定位基准，然后再加⼯孔，符合先⾯后孔和基准先⾏的
⼯序安排原则。
2.加⼯顺序的安排
修磨外形—热处理—铣削两平⾯—磨削平⾯—钻扩⼩头孔—铣开连杆体盖（与⼩孔中⼼线夹⾓为45°位置）—磨削结合⾯—钻
螺栓孔—攻螺纹—装配—粗、半精、精镗⼤头孔—珩磨⼤头孔—铣⼩头两端⾯—精镗⼩头孔—钻⼩头油孔—装配—检验。
3.定位基准的选择
在加⼯连杆时，⼤部分⼯序都采⽤统⼀的定位基准，⼀个端⾯，⼩头孔及⼯艺凸台。（这样有利于保证连杆的加⼯精度，⽽且
端⾯的⾯积⼤，定位也较稳定。其中，端⾯、⼩头孔作为定位基准，也符合基准重合原则。由于连杆的外形不规则，为了定位
需要，在连杆体⼤⼩头处做出⼯艺凸台作为辅助基准⾯。）粗基准的选择：选⽤加⼯的端⾯，可以保证余量的均匀（⾃位基
准）。
五．主要加⼯⼯序说明
1. 拉⼑的选择
根据孔的技术要求，精度等级。参考相关资料，加⼯该孔选⽤的⼑具为拉⼑。连杆的整体材料选⽤了45钢，调质后硬度为220~250HBS，抗拉强度75Gpa ,因此⼑具的材料应选⽤W6Mo5Cr4V2⾼速钢按整体式制造拉⼑。拉⼑热处理硬度，⼑齿及后
导部63~66HRC，前导部60~66HRC，前柄45~58HRC。根据加⼯要求选⽤综合式拉。因为综合式拉⼑较短，适⽤于拉削碳
钢和低合⾦钢，拉削精度和表⾯质量并不低于其它拉削⽅式，且拉⼑耐⽤度较⾼。因此，该⼯序的加⼯⼑具选⽤拉⼑综合式拉
削。
2.连杆体与连杆盖的分离
在本次课题中，采⽤了利⽤锯⽚铣⼑剖开的⽅式，然后磨分开⾯以达到配合精度的要求。⽽定位要靠螺栓定位。其他的常见定
位⽅式有锯齿定位、⽌⼝定位、套筒定位。⽽这些定位都需要实现加⼯结合⾯。
⽬前世界上⽐较先进的是连杆裂解技术，它很好的解决了配合定位的问题。发动机连杆裂解加⼯技术是⽬前国际上连杆⽣产的
最新技术，具有传统连杆加⼯⽅法⽆可⽐拟的优越性。连杆裂解⼯艺主要与传统加⼯⼯艺的区别体现在断裂⾯呈现⽝⽛交错的
⾃然断裂表⾯由此使其具有加⼯⼯序少、节省精加⼯设备、节材节能、⽣产成本低等优势。此外，连杆裂解加⼯技术还可使连
杆承载能⼒、抗剪能⼒、杆和盖的定位精度及装配质量⼤幅度提⾼，对提⾼发动机⽣产技术⽔平和整机性能具有重要作⽤。其
原理是通过在连杆⼤头孔中⼼处设计并预制缺⼝(预制裂纹槽)，形成应⼒集中，再主动施加垂直预定断裂⾯的载荷进⾏引裂，
在⼏乎不发⽣变形的情况下，在缺⼝处规则断裂，实现连杆体与连杆盖的⽆屑断裂剖分。
加⼯“V”型槽普遍采⽤的有两种⽅式。⼀种是拉削：利⽤拉⼑在⼤头孔内对称的拉出两个“V”型槽，形成初始裂纹槽。另外⼀种
是更为先进的激光切槽。激
光加⼯的是矩形槽，这是⼀种⾮常可靠的⽅法，由于⼑具没有磨损，该⽅法加⼯矩形槽尺⼨稳定。同时槽宽很⼩，可以控制在0.15mm之内，应⼒集中系数⼤。使得裂解质量进⼀步提⾼，因此，该种⽅法⽬前得到了⼴泛的应⽤。
裂解槽加⼯完毕后，采⽤涨断或者来断的⽅式使连杆体与连杆盖分离，在拉断或者涨断的过程中，⼒量集中于裂解槽，使⼯件
应⼒集中，瞬间断裂。这也要求连杆的材料具有⾼强度和低的塑性。⽬前，⽤于裂解加⼯的连杆材料主要有粉末冶⾦材料和锻
钢。粉末冶⾦材料具有良好的脆性断裂性能，早期裂解⼯艺加⼯连杆⼴泛采⽤此种材料。其优点是粉末锻造⽑坯的精确度⾼，
可取消连杆⽑坯粗加⼯，减少了材料费⽤和加⼯⼯序，粉末冶⾦锻造连杆甚⾄在烧结成型时就可预压出裂纹槽，从⽽可取消初
始裂纹槽加⼯⼯序。但粉末冶⾦连杆制坯成本较⾼，且其抗疲劳强度低于锻钢连杆，这限制了其应⽤的范围。锻钢连杆尺⼨精
度⾼、组织结构与⼒学性能好，尤其适⽤于⼤负荷、⾼转速的发动机以及对连杆具有⾼疲劳强度和⾼可靠性要求的场合。⽬
前，欧洲和北美很多连杆⽣产企业均开发出⽤于裂解加⼯的锻钢连杆，应⽤较⼴泛的锻钢连杆材料主要有C70S6⾼碳微合⾦
⾮调质钢、SPLITASCO系列锻钢、FRACTIM锻钢和S53CV-FS锻钢等。
