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1、下面以CA6102發(fā)動機為例，對其連桿和曲軸的加工工藝及發(fā)動機總成進行分析。 1.1 連桿加工工藝 1.1.1 連桿的功用、結構特點及工作條件 連桿是汽車發(fā)動機主要的傳動構件之一，它是把作用于活塞頂部的膨脹氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復直線運動變?yōu)榍S的回轉運動，以輸出功率。CA6102發(fā)動機連桿采用直剖式結構，它由從大頭到小頭逐步變小的工字形截面的連桿體及連桿蓋、螺栓、螺母等組成。由以上部分合在一起形成連桿的大、小頭及桿身。 連桿大頭孔套在曲軸的連桿軸頸上，與曲軸相連，內裝有軸瓦。為了便于安裝，大頭設計成兩半，然后用連桿螺栓連接。連桿小頭與活塞銷相連，小頭壓人耐磨的銅襯套，孔內設

2、有油槽。小頭頂部有油孔，以便使曲軸轉動時飛濺的潤滑油能流到活塞銷的表面上，起到潤滑作用。為了減少慣性力，連桿桿身部位的金屬重量應當減少并且要有一定的剛度，所以桿身采用工字形斷面。連桿桿身部位是不加工的。在毛坯制造時，桿身的一側作出定位標記，作為加工及裝配基準。 連桿在工作中主要承受著以下三種動載荷： ① 氣缸內的燃燒壓力（連桿受壓）； ② 活塞連桿組的往復運動慣性力（連桿受拉）； ③ 連桿高速擺動時產生的橫向慣性力（連桿受彎曲應力）； 為了保證工作時連桿的一些危險點（螺栓、桿身或大端蓋等）不發(fā)生斷裂，將其設計成如圖1.1.1所示的結構。該結構不僅重量輕、剛度大，而且具有足夠的疲勞強度

3、和沖擊韌性。 圖1.1.1 連桿零件圖 1.1.2 連桿材料及毛坯制造方法 由于連桿在工作中承受多種急劇變化的動載荷，所以不僅要求其材料具有足夠的疲勞強度及結構剛度，而且還要使其縱剖面的金屬宏觀組織纖維方向應沿著連桿中心線并與連桿外形相符，不得有扭曲、斷裂、裂紋、疏松、氣泡、分層、氣孔和夾雜等缺陷。連桿成品的金相顯微組織應為均勻的細晶結構，不允許有片狀鐵素體。 CA6102發(fā)動機連桿材料采用 55#或 35MnVs，經(jīng)調質處理后，硬度為 226－271 HBS。采用整體模鍛的加工方式，具有勞動生產率高、鍛件質量好、材料利用率高、成本低等優(yōu)點。另外，為避免毛坯出現(xiàn)缺陷（疲勞

4、源），要求對其進行 100％的硬度測量和探傷。圖1.1.2為連桿毛坯圖。 1.1.3 連桿的主要加工表面及技術要求 如圖1.1.1所示，連桿的主要加工表面有：大小端孔、上下端面、大端蓋、體結合面以及連桿螺栓孔等。主要技術要求為： 1．大小端孔的精度：為了使大端孔與軸瓦及曲軸小端孔與活塞銷能密切配合，減少沖擊的不良影響和便于傳熱，大端孔尺寸為，小端孔尺寸為。大端孔及小端襯套孔粗糙度均為，大端孔的圓柱度公差為，小端襯套孔的圓柱度公差為，且采用分組裝配。 圖1.1.2 連桿毛坯圖 2．大小端孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度；兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會使活塞在氣缸中傾斜，

5、增加活塞與氣缸的摩擦力，從而造成氣缸壁磨損加劇。 CA6102連桿兩軸孔在連桿軸線方向上的平行度公差為0.04mm／100mm，在垂直于連桿軸線方向的平行度公差為0.06 mm／100mm。 3．大小端孔的中心距：大小端孔的中心距影響氣缸的壓縮比，所以對其要求較高，即中心距為（1900.05）mm。 4．大端孔兩端面對大端孔軸線的垂直度：此參數(shù)影響軸瓦的安裝和磨損，故要求其公差為0.1mm／100mm。 5．連桿螺栓孔：螺栓孔中心線對蓋體接合面與螺栓及螺母座面的垂直度誤差，會增加連桿螺栓的彎曲變形和扭轉變形，并影響螺栓伸長量而削弱螺栓強度，因此要求螺栓孔與蓋體接合面、螺栓及螺母座面垂直度

6、公差為0.25mm／100mm，螺栓孔孔徑為12.22+0.027mm．粗糙度為。 6．連桿螺栓預緊力要求：連桿螺栓裝配時的預緊力如果過小，工作時一旦脫開，則交變載荷能迅速導致螺栓斷裂。一般采用扭矩法，要求連桿螺母的預緊力為100～120 Nm。 7．對連桿重量的要求：為了保證發(fā)動機運轉平穩(wěn)，連桿大、小頭重量和整臺發(fā)動機上的一組連桿的重量按圖紙的規(guī)定嚴格要求。 1.1.4 連桿的機械加工工藝過程 l．連桿機械加工工藝過程的擬定： ① 連桿兩平面：粗磨一半精磨—精磨。 ② 連桿小端孔：鉆孔一拉孔一精鏜底孔—壓入襯套一精鏜。 ③ 連桿大端孔：擴孔—拉扎—擴孔—粗鏜—半精鏜—精鏜—

7、珩磨。 ④ 連桿螺栓孔：鉆孔—擴孔—鉸孔。 ⑤ 螺栓座面及螺母座面：粗锪—精銑。 ⑥ 連桿接合面：拉平面—精磨平面。 ⑦ 檢驗：連桿體和連桿蓋最終加工之后、連桿總成的關鍵工序和最終加工之后，均應安排檢驗工序。 ⑧ 去毛刺：在精銑螺栓座面和螺母座面、銑大小端去重凸塊、鉆大端油孔、銑連桿體和連桿蓋鎖瓦槽工序時，均應安排去毛刺工序。 2．連桿機械加工的主要工序： CA6102連桿加工生產線共 56道工序，46臺設備。表 1.1.1為其主要加工工序。 表1.1.1 連桿主要加工工序 工序號 工序名稱 工序簡圖 設備 1 粗磨兩平面 雙軸立式圓臺平面磨床 2 鉆

8、小端孔 立式六軸組合機床 續(xù)表 1.1.1 工序號 工序名稱 工序簡圖 設備 9 拉連桿兩側面、結合面、半圓面 坦克拉床 16 精磨結合面 雙軸立式圓臺平面磨床 1 （總成） 鉆、擴、鉸螺栓孔 臥式組合機床 12 （總成） 精磨兩平面 雙軸立式圓臺平面磨床 續(xù)表 1.1.1 工序號 工序名稱 工序簡圖 設備 13 （總成） 粗鏜大端孔 雙面金剛鏜床 25 （總成） 精鏜大端孔及小端銅套孔 英國精密鏜床 28 （總成） 珩磨大端孔 日本珩磨機床 1.1.5 連桿機械加工工藝過程分析及典

9、型夾具 1．定位基準的選擇：在選擇粗基準時，應滿足以下要求： ① 連桿大小端孔圓柱面及兩端面應與桿身縱向中心線對稱； ② 連桿大小端孔及兩端面應有足夠而且盡量均勻的加工余量； ③ 連桿大小端外形分別與大小端孔中心線對稱； ④ 保證作為精基準的端面有較好的表面質量。 為此，第一道工序為粗磨兩平面，為保證兩平面有均勻的加工余量．采用互為基準，如圖1.1.3所示。先選取沒有凸起標記一側的端面為粗基準來加工另一個端面．然后以加工過的端面為基準加工沒有凸起標記一側的端而，并在以后的大部分工序中以此端面作為精基準來定位．這樣，作為精基準的端面有較好的表面質量。 圖1.1.3 連桿磨兩平

10、面采用互為基準方法 因為加工是在同一臺磨床，通過工作臺回轉完成加工的，故調整h = A（h——夾具定位面高度差；A——加工余量）。這樣既能保證兩平面有足夠的加工余量（不出黑皮），又能很好地保證兩端面與連桿桿身縱向中心對稱。 在加工連桿小端孔時以其外表面定位，這樣可以保證加工后的孔與其外表面的同軸度誤差較小。 由于大、小端端面面積大、精度高、定位準確、夾緊可靠，所以大部分工序選用其一個指定的端面（消除三個自由度）和小端孔（消除兩個自由度），以及大端孔處指定的一個側面作為情基準。這不僅使基準統(tǒng)一而且還減少了定位誤差（基準重合）。 2．關鍵工序及典型夾具； ① 連桿大小端孔的鏜削加工：

11、CA6102連桿加工大小端孔的工藝方案（國內很多廠家采用）如圖1.1.4所示。它是以珩磨后的大端孔定位（塑料脹胎心軸夾緊定位），小端孔（襯套孔）用活動定位銷定位。加工時活動定位銷退出，工作臺進給，對小端襯套孔加工，以此來保證大小端孔中心距和兩孔在兩個相互垂直方向的平行度。這樣加工出來的零件很難保證兩孔的位置精度要求。因為： 第一，兩孔中心距是靠夾具與鏜頭的相互位置保證的，當機床未達到熱平衡狀態(tài)時，因夾具與鏜頭受熱變形不一樣．導致大小端孔中心距變化很大。 第二，以大端孔定位時（長銷定位），心軸的軸心線與連桿大端孔軸心線一致（理想狀態(tài)）。當心軸與鏜桿不平行時，小端襯套孔就與大端孔不平行。因是大

12、批大量生產，要在一個夾具上分別安裝兩個連桿，調整時分別進行，難度很大。另外大端孔在珩磨后有幾何形狀誤差，故心軸與大端孔不能很好貼合，使加工后平行度誤差的方向無規(guī)律。其次，在小端襯套孔加工前，其底孔與大端孔中心距有誤差，小端孔與定位端面有垂直度誤差等，將造成襯套孔鏜削余量不夠。 圖1.1.4 鏜連桿小端孔 1-調整螺釘；2-塑料；3-心軸；4-油缸；5-夾具體；6-削邊銷； 7-夾爪；8-工件；9-鏜刀桿；10-鏜頭；11-墊鐵；12-支座 CA6102連桿加工大小端孔的工藝方案。采用其上備有刀具（鏜大孔）自動補償裝置的英國精密鏜床對大小孔同時加工的新工藝，它可完全消除上述

13、的定位誤差，只要保證兩鏜頭中心距，兩孔中心距及在兩個相互垂直方向的平行度即可保證。 ② 連桿大端孔的最終加工：大端孔在最終的珩磨加工中是以大端孔（加工時定位銷退出）和一端面定位。所用設備為日本馬自達公司的T311—2珩磨機。其特點是油石擴張采用定壓、定速擴張方式，最后進入無火花磨削來完成其加工過程。其擴張原理如圖1.1.5所示。 珩磨頭帶有八塊細粒度的金剛石珩磨條，靠液壓擴張壓力的作用漲緊，在工件表面施加一定壓力，再靠壓力鎖死，然后由步進電動機實現(xiàn)定速珩磨條擴張磨削，最后定速進給停止，靠擴張壓力進行無火花磨削。珩磨余量一般為0.02 ～ 0.03mm，珩磨后的表面粗糙度可達，大頭孔的形狀精

14、度可達0.006mm。 另外，此設備還備有自動測量自動補償裝置。 ③ 連桿平面的加工：連桿平面是主要定位基準面（指一平面），它的加工精度（平面度、表面粗糙度）將直接影響每道工序的加工精度。其工藝安排：粗加工一半精加工一精加工。粗加工后作為連桿粗加工階段的定位基準，精加工后作為連桿精加工階段的定位基準。 連桿平面的粗精加工均采用雙軸立式圓臺平面磨床，可獲得較高的平面度。在機床的圓形工作臺上，相鄰布置著磨削兩個端面的夾具，磨削一端面后，工件翻轉放置在另一夾具上，磨削另一端面，工件通過兩次安裝，并隨工作臺旋轉兩圈后，完成兩面磨削。在機床的一個工作臺上可裝多個夾具，且裝卸等輔助時間與加工時間重合，提高了工作效率。同時采用如圖1.1.6所示的裝夾方式。其特點是夾緊力與端面平行，在其作用的方向上，即使有一些變形，因為是在非誤差敏感方向上，所以對端面的平面度影響很小。另外，夾緊力通過工件直接作用于定位元件上，可減少連桿的彎曲變形。 9