连杆加工工艺
实习目的:实践是检验真理的惟一标准。在课堂上,我们学习了很多理论知识,但是
如果我们在实际当中不能灵活运用,那就等于没有学。实习就是将我们在
课堂上学的理论知识运用到实战中,是大学学习中的重要组成部分,学校
很是重视,每年都要组织各个专业的学生到相关的单位去参观实习,增长
同学们的见识,让我们更加了解本专业的实际应用,同时为我们以后的学
习和工作打下坚实的基础。
实习内容
了解连杆构成:
1、构件的形式
连杆机构的构件大多制成杆状,但根据受力和结构等需要,并不一定都做成杆状,常见的形式为;
(1)杆状,它的构造简单,加工方便,一般在杆长(运动)尺寸R 胶大时采用。
(2)盘状,有时它本身就是一个皮带轮或齿轮,在圆盘上距轴心R 处装上销轴,以便和其他构件组成回转副,尺寸R 为杆长。这种回转体的质量均匀分布,故盘状结构能比杆转的更适于较高的转速,常用做曲柄或摆杆。
(3)桁架和箱形梁,当构件较长或受力较大,采用整体式杆件不经济或制造困难是可采用这种结果形式。
(4)曲轴,结构简单,与它主成运动副的构件可做成整体式的,但由于悬臂,强度及杆度较差。当工作载荷和尺寸较大,或曲柄安置在转动轴的中间部分时,此形式在内燃机、压缩机等机械中经常采用,曲柄在中间轴劲处与连杆相连,连杆必须部分为连杆体和连杆盖,然后用螺栓将其拧紧。
2、运动副的形式
(1)回转副,可利用滑动轴承或滚动轴承组成回转副。滑动轴承的结构简单,但轴承间隙会影响构件的运动性质,当构件和运动副较多时,间隙引起的积累误差必增大。如采用滚动轴承作回转副,则磨檫损失小,运动副间隙小,启动灵敏,但专配复杂,两构件接头处的颈向尺寸较大,可用滚针轴承解决着一矛盾。
(2)移动副,组成移动副的两构件和各种导路的形式。带有调整板的T 型导路:圆柱形导路:带有侧板棱柱形导路:V 型导路:可调整的带有燕尾形的组合导路:滚珠的滚柱导
路:带有滚柱的滚柱导路。
连杆加工:连杆的功用是将活塞承受的力传给曲轴,从而使得活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动,连杆承受活塞销传来的气体作用力及本身的摆动和活塞往复运动的惯性力。这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此,连杆受到的是压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。这就要求连杆在质量尽可能小的条件下,有足够的刚度和强度。
连杆的加工工艺程序如下:
(1)柴油机连杆加工工艺过程如下:
毛坯检查→粗
磨两端面→钻小头
孔→小头孔倒角(辅
助定位)→拉小头孔
→ 拉(大头两侧面、
凸台面)→切断铣→
拉圆弧→磨大头对
口面→钻螺栓孔→
粗钻→铣瓦槽(固定
瓦)→钻油孔→扩铰
螺栓孔→清孔→扩
大头孔(粗加工)→
大头孔倒角→半精磨大头孔→半精镗大头孔→压小头孔衬套→拉衬套孔→衬套
孔倒角→精磨两端面→精镗大头孔→珩磨大头孔→精镗小头孔→终检。
汽油机连杆加工工艺过程如下:毛坯检查→粗磨两端面→钻小头孔→小头孔倒角→拉小头孔→ 拉两侧面、凸台面→铣断→拉大头圆弧两侧面→磨对口面→钻螺栓孔→精锪窝座→铣锁瓦槽→钻油孔→人工去毛刺→钻连杆盖沉孔→扩铰螺栓孔→去毛刺→清洗→装配→套螺母→拧紧力矩并校正→扩大头孔→大头孔倒角→磨标记面→精镗大头孔→压衬套→返工→衬套孔倒
角→精磨两端面→精镗大头孔→珩磨大头孔→总成清洗去毛刺→精镗小头孔→终检。
1.定位基准的选择
在连杆机械加工工艺过程中,大部分工序选用连杆的一个指定的端面和小头
孔作为主要基面,并用大头处指定一侧的外表面
作为另一基面。这是由于:端面的面积大,定位
比较稳定,用小头孔定位可直接控制大、小头孔
的中心距。这样就使各工序中的定位基准统一起
来,减少了定位误差。具体的办法是,如图(1—
2)所示:在安装工件时,注意将成套编号标记的
一面不与夹具的定位元件接触(在设计夹具时亦
作相应的考虑)。在精镗小头孔(及精镗小头衬套
孔)时,也用小头孔(及衬套孔)作为基面,这
时将定位销做成活动的称“假销”。当连杆用小头
孔(及衬套孔)定位夹紧后,再从小头孔中抽出
假销进行加工。
为了不断改善基面的精度,基面的加工与主
要表面的加工要适当配合:即在粗加工大、小头
孔前,粗磨端面,在精镗大、小头孔前,精磨端
面。
由于用小头孔和大头孔外侧面作基面,所以这些表面的加工安排得比较早。在小头孔作为定位基面前的加工工序是钻孔、扩孔和铰孔,这些工序对于铰后的孔与端面的垂直度不易保证,有时会影响到后续工序的加工精度。
在第一道工序中,工件的各个表面都是毛坯表
面,定位和夹紧的条件都较差,而加工余量和切削力都较大,如果再遇上工件本身的刚性差,则对加
加工精度常有深远的影响。连杆的加工就是如此,在连杆加工工艺路线中,在精加工主要表面开始前,先粗铣两个端面,其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此,粗铣就是关键工序。在粗铣中工件如何定位呢?一个方法是以毛坯端面定位,在侧面和端部夹紧,粗铣一个端面后,翻身以铣好的面定位,铣另一个毛坯面。但是由于毛坯面不平整,连杆的刚性差,定位夹紧时工件可能变形,粗铣后,端面似乎平整了,一放松,工件又恢复变形,影响后续工序的定位精度。另一方面是以连杆的大头外形及连杆身的对称面定位。这种定位方法使工件在夹紧时的变形较小,同时可以铣工件的端面,使一部分切削力互相抵消,易于得到平面度较好的平面。同时,由于是以对称面定位,毛坯在加工后的外形偏差也比较小。
2.确定合理的夹紧方法
既然连杆是一个刚性比较差的工件,就应该十分注意夹紧力的大小,作用力的方向及着力点的选择,避免因受夹紧力的作用而产生变形,以影响加工精度。在加工连杆的夹具中,可以看出设计人员注意了夹紧力的作用方向和着力点的选择。在粗铣两端面的夹具中,夹紧力的方向与端面平行,在夹紧力的作用方向上,大头端部与小头端部的刚性高,变形小,既使有一些变形,亦产生在平行于端面的方向上,很少或不会影响端面的平面度。夹紧力通过工件直接作用在定位元件上,可避免工件产生弯曲或扭转变形。
在加工大小头孔工序中,主要夹紧力垂直作用于大头端面上,并由定位元件承受,以保证所加工孔的圆度。在精镗大小头孔时,只以大平面(基面)定位,并且只夹紧大头这一端。小头一端以假销定位后,用螺钉在另一侧面夹紧。小头一端不在端面上定位夹紧,避免可能产生的变形。
3.连杆两端面加工
采用粗铣、精铣、粗磨、精磨四道工序,并将精磨工序安排在精加工大、小头孔之前,以便改善基面的平面度,提高孔的加工精度。粗磨在转盘磨床上,使用砂瓦拼成的砂轮端面磨削。这种方法的生产率较高。精磨在M7130型平面磨床上用砂轮的周边磨削,这种办法的生产率低一些,但精度较高。
4.连杆大小孔的加工
大小头孔加工既要保证孔本身的精度、表面粗糙度要求,还要保证相互位置和孔孔与端面垂直度要求。小头底孔径由钻孔、扩、铰孔及倒角等工序完成。青铜衬套,再以衬套内孔定位,在金刚镗床上精镗内孔。大头孔的半精镗、精镗、珩磨工序都是在合装后进行。
5.连杆的工艺特点
(1)连杆体和盖厚度不一样,改善了加工工艺性。连杆盖厚度为31mm ,比连
杆杆厚度单边小3.8mm ,盖两端面精度产品要求不高,可一次加工而成。
由于加工面小,冷却条件好,使加工振动和磨削烧伤不易产生。
连杆杆和盖装配后不存在端面不一致的问题,故连杆两端面的精磨不需要在装配后进
行,可在螺栓孔加工之前。
螺栓孔、轴瓦对端面的位置精度可由加工精度直接保证,而不会受精磨加工精度的影响。
(2)连杆小头两端面由斜面和一段窄平面组成。这种楔形结构的设计可增大其承压面积,以提高活塞的强度和刚性。
在加工方面,与一般连杆相比,增加了斜面加工和小头孔两斜面上倒角工序;用提高零件定位及压头导向精度来避免衬套压偏现象的发生,但却增加了压衬套工序加工的难度。
(3)带止口斜结合面。连杆结合面结构种类较多,有平切口和斜切口,还有键槽形、锯齿形和带止口的。该连杆为带止口斜结合面.
精加工基准采用了无间隙定位方法,在产品设计出定位基准面。在连杆杆和总成的加工中,采用杆端面、小头顶面和侧面、大头侧面的加工定位方式;在螺栓孔至止口斜结合面加工工序的连杆盖加工中,采用了以其端面、螺栓两座面、一螺栓座面的侧面的加工定位方法。这种重复定位精度高且稳定可靠的定位、夹紧方法,可使零件变形小,操作方便,能通用于从粗加工到精加工中的各道工序。由于定位基准统一,使各工序中定位点的大小及位置也保持相同。这些都为稳定工艺、保证加工精度提供了良好的条件。 6、连杆用的材料
一般有以下6种,1. 中碳钢 2. 中碳合金钢 3. 铸铁(分可锻铸铁和球墨铸) 4. 粉末冶金 5. 非调质钢 6涨断连杆。连杆是柴油机的重要部件,不但要有高的抗拉、压强度和高的疲劳强度,而且要有足够的刚性和韧性。通常连杆是以调质状态在发动机里服役,其寿命首先取决于调质工艺质量,硬度应在HB207~289(因不同柴油机型号而异) ;第三,应经磁力探伤确保无裂纹.
连杆常用的材料有以下几种,45号钢(中碳钢)、40Cr 、42Cr (中碳合金钢)、40CrMo 以及采用可锻铸铁GTS65 和/或球墨铸铁GGG70 (多用于汽油机)等,连杆材料的调质热处理非常重要,其寿命首先取决于调质工艺质量,即它的金相必须是1~4级晶粒度的细的回火索氏体(可有少量托氏体和极少量铁素体) ;小型汽油机连杆多采用可锻铁或者球铁,前者硬度应于210--260HBS ,抗拉强度不低于619MPa ;后者硬度240--280HBS ,抗拉强度不低于690MPa 。铸铁材料连杆一般也要经过表面喷丸等技术处理。冶金粉末锻造工艺在欧美国家30年代就已经应用于实际生产,随之技术的不断改进,冶金粉末零件成为了一种新兴的金属零件成形工艺。常用材料HS150TM 及HS160TM, 粉锻连杆的力学性能以及疲劳性能与锻钢连杆相似,高强度的粉锻连杆抗拉强度可达1000MPa 以上. 非调质钢连杆材料例如35MnVS,49MnVS3,30SiMnVS6等等,而涨断是一种处理连杆的加工工艺。不再一一赘述。
连杆的检验
连杆加工工序多,中间又插入热处理工序,因而需经多次中间检验,最终
检查项目和其他零件一样,包括尺寸精度、形状精度和位置精度以及表面粗糙度
检验,只不过连杆某些要求较高而已。
由于装配的要求,大小头孔要按尺寸分组,连杆的位置精度要在检具上进行,如大小头孔轴心线在两个互相垂直方向上的平行度。在大小头孔中穿入心轴,大头的心轴
放在等高垫铁上,使大头心轴与平板平行。将连杆至于直立位置时,在小头心轴上距离为100mm 处测量高度的读数差,即为大小头孔在连杆轴心线方向的平行度误差值;工件置于水平位置时,同样方法测得出来的读数差,即为大小头孔在垂直连杆轴心线方向的平行度误差值。连杆还要进行探伤检查其内在质量。
连杆及连杆盖加工工艺过程
连杆零件的主要技术要求
的机械加工工艺过程、连杆加工工艺过程分析、连杆的检验等问题。让我全面的了解连杆,正确了解连杆的加工工艺过程、连杆材料的选择、连杆加工等问题,尽量减少由操作不慎等其它人为因素带来的不必要的损失。