传统连杆加工工艺

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仅供参考学习第 1 页 分析传统连杆加工工艺的优缺点

By(林的论文)

1.3 传统连杆加工技术简介

1.3.1连杆毛坯制备方法

连杆在工作中承受多种交变载荷的作用，要求其具有很高的强度和刚度，因此连杆的材料一般都采用高强度的碳钢和合金钢。如45号钢、55号钢、40Cr、40MnB、40MnVB等。传统连杆生产方法通常有铸造和锻造，由于铸铁连杆件质量不稳定力学性能差而渐渐被淘汰。锻造工艺很好的解决了这方面的问题，因此，一般连杆在大批量生产时多采用模锻法制造毛坯。目前，国内外连杆毛坯主要有两种类型，即整体式和体盖分开式。其中，整体式因有节材节能，以及节省锻造模具等特点被广泛采用[11]。另外，在小头平面也有两种类型:①小头采用平面结构②小头采用锲形结构。由于锲形结构可以直接减少材料、加工余量等优点，许多发动机连杆厂已由原来的平面改为锲形，但要注意锲形结构的小头毛坯，在粗加工时要解决好单边切削问题[11]。 ---------------精品文档---------------

仅供参考学习第 2 页 另外，在国内有些生产的连杆的工厂，采用了连杆辊锻加工工艺。辊锻法生产的连杆锻件，其表面质量、内部金属组织、金属纤维方向以及机械强度等方面都可达到模锻水平，并且设备简单，劳动条件好，生产率较高，适于实现机械化、自功化，适于在大批大量生产中应用。辊锻需经多次逐渐成形[12]。如一汽无锡柴油机厂用自动辊锻机做专用制坯设备，生产效率高、坯料精度好，已成功地用于热模锻压力机等多种连杆的锻造生产线，使用效果良好。但成形辊锻也有其工艺局限性，它只适用于长轴类和板片中的部分锻件[13]。

粉末冶金生产连杆是新发展起来的一种工艺，主要包括粉末锻造工艺和粉末冶金工艺(一次烧结法)。粉末锻造技术是常规的粉末冶金工艺和精密锻造有机结合而发展起来的一项颇具市场竞争力的少、无削金属加工方法。以金属粉末为原料，经过预成形压制。在保护气氛中进行加热烧结及作为锻造毛坯，然后在压力机上一次锻造成形和实现无飞边精密模锻[14-15]。由于粉末锻造工艺技术制造的零件具有材料利用率高、力学性能好、锻件尺寸精度高、质量轻、质---------------精品文档---------------

仅供参考学习第 3 页 量偏差很小、切屑加工余量少等特点，因而于20世纪70年代，在许多国家掀起了粉末锻造热潮。80年代以来,在美、日等国达到了工业规模生产与大量装车应用阶段[16]。 今年来在国内粉末冶金锻造工业虽然有了一定的发展，但要提供大批量和高质量的粉末冶金锻件还不成熟。粉末烧结法主要是鉴于粉锻连杆的生产成本相对较高，从而激发了人们去继续研究开发在技术上更先进与经济上更合理的新工艺、新材料。但是烧结连杆疲劳性能与现在生产使用的最好的铸造连杆相同[17]。

此外，德国 Aachen 工业大学塑料研究中心曾和德国大众汽车公司合作用碳纤维强化制造塑料连杆(CFRP)，试验和试车结果表明，这种塑料连杆能显著轻量化[18]。但目前仍未获得令人满意的疲劳强度，由于纤维材料的价格昂贵、布放纤维的工艺复杂及生产成本居高不下，至今未能改变传统工艺生产方法的价格与利润之比，因而在近期尚难以大量应用。

1.3.2 传统连杆制造工艺规程与要求

传统的连杆制造工艺中，主要有两种方法：

（1）整体式；即连杆体和连杆盖整体铸造---------------精品文档---------------

仅供参考学习第 4 页 或锻造。

（2）体盖分开式；即连杆体和连杆盖分别铸造或锻造。

其中整体整体式因有节材节能，以及节省锻造模具等特点被广泛采用。另外，在小头平面也有两种类型:①小头采用平面结构②小头采用锲形结构[19]。

虽然整体法优越与分体法，但是其工艺路线还是非常的繁琐，而其为了定位准确，装夹牢靠，还必须设计专用的组合夹具。其加工的具体工艺路线是：先划线，然后立铣，再划线，在立铣，接着是对毛坯进行热处理，之后划线，立铣，再划线，再在卧式铣床铣削，之后在加工中心进行后续加工。因此可以看出其加工工艺路线非常繁琐，一般情况下其加工工艺具体过程如下：

粗磨连杆体两侧面→拉削连杆体的分离面、大小定位点→拉削连杆体与盖半圆、侧定位点、螺栓座面、分离面→清洗→粗加工连杆小头孔→粗、半精、精加工螺栓孔、铣连杆体和盖的锁瓦槽→磨分离面→压衬套并精整→倒角并铣平小头衬套→钻油道孔→清洗→装配连杆→精磨两侧面→半精、精镗大小头孔→终检。 ---------------精品文档---------------

仅供参考学习第 5 页 采用上述传统加工方法有以下几个缺点：

1)需要分别锻造连杆盖和连杆体，或者整体锻造连杆，再用铣刀将留有切断余量的连杆锻件大头孔分离成连杆盖和连杆体；

2）连杆盖和连杆体的结合面需要精加工，精度要求很高，需要粗磨、精磨等多道加工工序；

3）连杆盖和连杆体之间需要定位元件，需要用专用螺栓、插销等特定元件来保证连杆盖和连杆体的可靠定位；

4）连接螺栓孔结构复杂，表面加工精度要求高，而且螺栓孔的加工要与结合面保持很高的垂直度。

因此根据上述的加工缺点，在传统的加工工艺中必须要满足以下几点要求：

1） 连杆毛坯件大头孔要制成椭圆形，并要留有足够的加工余量，大头孔厚度要大于杆体和小头孔3-4mm；

2） 连杆体和连杆盖拉削分离时，两断面要保持相对平行，不能偏差太大；

3） 在加工螺栓孔时，保证定位精准；

4） 为防止加工后零件变形导致尺寸超差，应不间断随机抽查零件尺寸，以保证尺寸及形---------------精品文档---------------

仅供参考学习第 6 页 位公差要求。

传统的铸造和模锻仍占主导地位

By发动机连杆生产工艺的进展

曲轴连杆厂的连杆加工属于大批量

生产, 而连杆刚性差, 因此工艺路线多为

工序分散, 大部分工序用高生产率的组

合机床和专用机床, 并广泛地使用气动、

液动夹具, 以提高生产率。我们在车间首

先看到的是连杆毛坯件, 它的大头孔是

椭圆的, 沿椭圆短轴铣分开面, 去掉加工

余量, 正好是一个圆与曲轴相配合, 毛坯

锻造后要进行磁场探伤, 检验裂纹, 并校

直保证直线度。在车间, 我们看到过程卡

把工序排为40 多个, 主要分为粗加工, 半

精加工和精加工三个阶段。

首先进行两端面加工。连杆的两端

面是连杆加工过程中最主要的定位基准

面, 而且在许多工序中使用, 所以应先加

工它, 且随着工艺过程的进行要逐渐精

化其基准, 以提高其定位精度。我们在车

间看到铣两端时, 为保证两端面对称于

杆身轴线, 以杆身定位, 在专用铣床上装 ---------------精品文档---------------

仅供参考学习第 7 页 两把硬质合金端铣刀盘, 工件装夹在回

转工作台上作低速回转进给运动, 加工

完一个面, 转过180°再加工另一端面。然

后采用双端面磨床进行磨削, 以保证两

端面的平行度和高的生产率。

By连杆加工工艺.pdf

旧加工工艺，缺点指出，

By浅谈连杆加工工艺中的一些新的技术.pdf

国内工艺进展、加工情况

国外的进展情况

机加工

由于连杆具有刚性差、夹紧难、不易定位和加

工精度高等特点, 给机加工带来了不少的困难。特

别是在对连杆的需求量急剧增加的情况下, 传统的

工艺已不能适应大规模的生产, 从而新颖的工艺不

断涌出。现就连杆关键部位的传统加工工艺与新颖

工艺相比较连杆两平面的加工

连杆两平面是连杆加工过程中的主要定位面, ---------------精品文档---------------

仅供参考学习第 8 页 其精度要求较高。传统的加工工艺有粗铣

精铣。精磨或拉削、精磨或铣削斗精车或粗

磨一‘精磨等方式。目前上柴连杆加工工艺

是采用粗铣、粗磨、锯开。精磨体精铣盖, 体盖

不等厚。连杆毛坯余量较大, 公差为一一

飞, 且有的最大弯曲度。故先采用两边铣

削去除大部分余量, 修正弯曲缺陷。再用粗、精磨

保证平面各项要求。此种工艺至少需要六台机床

两台粗铣床、两台磨床、一台锯床、一台精铣床

和六个操作工人。因要去除大量余量, 必将造成人

力、物力和能源的浪费, 且连杆的对称度很难控

制。最近, 国外和国内部分小连杆轿车用厂家

用卧式双端面磨床粗、精加工两平面。此加工方式

十分适合大规模生产, 具有高效率、高精度、自动

化程度高的优点, 但一次性投资大。在国外对于大

连杆加工技术已很完善, 可以提供此类设备有德 ---------------精品文档---------------

仅供参考学习第 9 页 国公司、意大利的公司、美

国的公司可以磨削体盖不等厚的连

杆。但国内还没有完全掌握这一技术, 目前仅有

杭州机床厂和上海机床厂研制这种设备, 国内大型

连杆生产厂家还没有使用此类的国内设备。

图是意大利公司生产的设

备, 其一个加工循环为零件进人送料盘。小头面

进入砂轮斗砂轮进给, 进行切入磨升进给停止,

进

行光磨。连杆随进给盘转出。主要的加工数据如表

分离面加工

为了保证连杆分离面能够精确的吻合对分离

面的加工要求比较高。对于体盖分开式的传统加工

工艺有拉削粗铣。精铣或拉削、磨削铣

削。磨削对整体式的加工工艺则是再增加锯开或

铣开或拉开工序。连杆加工工艺一例：

锯开、半精铣、精拉包括螺栓支承面。在用锯

床锯开体盖时, 体盖分离面的平面度很差锯到500根之后, 平面度 ---------------精品文档---------------

仅供参考学习第 10 页 定规则性, 盖向下凹

主要项目粗磨精磨主要项目粗磨精磨, 且分离面形状呈一体向上凸, 如图所示。

当采用体体、盖盖合幢大头孔时（采用这种合镗方式是为了体上大头孔有倒角而盖上没有倒角）,就会产生分离面接触不好, 如图所示。这对定位、夹紧, 镗孔都有影响, 所以增加半精铣工序,

修正分离面。此工艺方式至少需要三台机床一台锯床、一台铣床、一台拉床, 三个操作工人, 费材费能, 且效率低, 不适合大规模生产。

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毛病

大、小头孔加工

大、小头孔是连杆加工中对尺寸精度、形位精

度要求最高的, 对大、小头孔的精加工则更是重