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连杆盖机械加工工艺研究

 论文栏目:加工工艺论文     更新时间:2018/1/4 11:36:52   

摘要:随着现在社会经济的发展,汽车成了人类不可或缺的一代步工具,汽车是由一个个或大或小的零件拼凑组成,而发动机可以说是汽车的心脏。而连杆在发动机中充当着重要的角色。汽车在高速行驶的过程中,连杆受到很高强度的冲击力和扭矩。这就要求连杆的矩要高强度、高韧性和较好的疲劳性能,连杆是内燃机重要的传动零件。文章针对连杆的组成部分连杆盖的机械加工工艺规程及车夹具的设计作相关讨论。

关键词:连杆盖;工艺;机械加工;误差

在现代社会,各式各样的汽车随处可见,已然深入人们的生活当中。汽是由一个个或大或小的零件拼凑组成,发动机是汽车的心脏,而连杆在发动机中充当着重要的角色。汽车在高速行驶的过程中,连杆受到很高强度的冲击力和扭矩。这就要求连杆的矩要高强度、高韧性和较好的疲劳性能。而本次课题研究的连杆盖是连杆的重要组合部件之一。同样要求连杆盖具有较高的强度和精度。在实际生产过程中,为了保证部件的高效生产,要求每道工序都必须合理。这样才能既保证生产率又能够保证每个产品都是合格优质的。

1机械加工工艺规程作用

在实际生活中,机械加工工艺规程的基本作用主要体现在以下三点:(1)能作为指导生产的主要技术文件:依据工艺理论和必要工艺试验制定合理适合的加工工艺规程。在按照工艺规程进行生产,既可以保证生产产品的高质量,还能够达到良好的经济效益,从而提高生产效率。(2)生产组织和管理工作的基本依据:通过工艺规程所包含的内容可以看出,在生产管理过程中,零件生产前的所需的材料和毛坯的选择,工艺加工装备的确定以及准备,调整机床的功率负载,设计和制造专用的工艺装备,编排生产作业计划,计算生产成本等,都是以工艺规程作为最根本的依据。(3)新建或扩建工厂的基本材料:工厂在新建或者扩建的时候,确定必需的生产机器和其他的设备的规格,以及车间的面积、机械设备的安放位置和布局等都只能通过工艺规程才能够确定。工艺规程在机械制造中扮演着重要的角色。因此工艺规程的制定是机械制造中最关键的技术文件之一。

2连杆盖结构

连杆是处于发动机上曲柄连杆机构中,其大头孔与曲柄连接,为了将活塞的直线往复循环运动变为曲轴的旋转运动并且输出动力,所以小头孔与活塞通过活塞销连接。连杆体和连杆盖是连杆机构中重要的零件,在实际情况中连杆是承受着冲击动态载荷,因此要求连杆的质量要轻、强度要求要高、刚度足够强。连杆大头为分开式结构,连杆盖是通过舌顶和舌槽来定位的,并且使用螺栓连接。大头孔和小头孔都安装有轴瓦和衬套。为了减轻连杆体的质量并且保证连杆体具有足够的强度和刚度,连杆体的杆身形状采用工字形,且连杆体表面不需要机械加工。通过连杆体大头和小头端面与连杆体对称结构可知,连杆盖的大、小头结构具有对称性。

3连杆锻造

锻造连杆毛坯的工艺可以分为以下两种方式:第一种方式是整体锻造,即将连杆体和连杆盖作为一个整体进行锻造;第二种方式是分开锻造,即分开连杆体和连杆盖,各自互不干扰,单独锻造。分析锻造后材料的组织上来看,分开锻造的连杆盖金属纤维是连续并且完整的,因此选择这样的毛坯经过加工产出的连杆盖具有较好的强度,所以一般采用的锻造毛坯的工艺方案是分开锻造。而整体锻造的连杆,连杆盖与连杆体分开后,连杆盖的金属纤维是断裂的,并且不完整,这就减小了连杆盖的强度。但是整体锻造仍有其不可磨灭的优点:①它可极大的提高材料利用率;②它能减少连杆体与连杆盖结合面的加工余量;③在加工工件时,装夹也较其他方式更为方便;④整体锻造是一套完整的锻模,这样可以一次性就完成锻造,有利于产品的管理和组织。热处理:热处理是一种将材料在固态状态下,通过高温加热、保温以及冷却的方式,来获得需求的组织和性能的加工工艺。本次设计采用热处理新工艺,它是利用锻造之后的余热淬火,然后高温回火调。这种方法使得热处理后的工件拥有优质且综合机械性能,并且这种处理方式使得材料的疲劳强度增强,同时还能节约大量的能源,不仅环保也间接的获取一定的经济效益。

4连杆工序加工顺序

根据先对基准面进行加工,后对其它表面进行加工的原则。首先安排加工用作精基准的表面,然后以精基准表面进行定位,加工其他表面。连杆盖机械加工顺序的安排:首先是车两端面然后磨两端面。提高精基准的质量有利于保证后续加工工序。根据先加工面,后加工孔的原则。第一步要对连杆盖的两端面、舌顶面等表面进行加工,其次对连杆盖的螺栓孔及倒螺栓孔口角进行加工。依据先对主表面经过后对次表面进行加工(即先粗加工后精加工)的原则。首先要连杆盖的两端面、舌顶面的精基准面的表面进行加工,其次是对次表面穿插进行加工。连杆盖磨两端面的工序如图1所示。

5计算切削用

选择确定切削用量的步骤为:先选择确定背吃刀量ap,然后再选择合适的进给量f,最后根据进给量和背吃刀量确定切削速度vc。5.1背吃刀量ap(背吃刀量)的选择与确定就粗加工来说,其工序的加工余量小,且均为相对均匀的。当加工系统刚性足够时,即可一次性加工成功。本课题的设计是根据粗加工条件,可以将其一次性切割到要求的工艺尺寸。所以取背吃刀量为1.8mm。5.2f(进给量)的选择与确定行粗加工或者半精加工时,生产率和进给量是成正比的关系,若选择的进给量不合适,定会对刀具造成较大的损坏,从而损坏刀具。最后根据已有工件的材料材质,查看《切削用量手册》,确定选取进给量为0.1mm/min。5.3切削速度vc的选择与确定确定ap(背吃刀量)和f(进给量)后,根据刀具寿命T来确定切削速度vc。当背吃刀量和进给量选定后,在此基础上可以选出切削速度。经查阅《金属切削手册》,工件材料为合金结构钢且经过热处理,工序为粗加工。一般粗车时,背吃刀量ap和进给量f均较大,故选择较低的切削速度。通过公式可以确定切削速度,也可以通过查表确定切削速度。

6选择加工方法以及加工经济精度的确认

选择符合质量标准的加工机械设备、工艺设施和符合标准技术等级的加工工人,没有增加加工时间,这是最为理想的加工条件,在此条件下经济加工精度可以保证工件的表面粗糙度和加工精度。而加工的方法是根据零件表面、材料和加工精度以及生产率的要求,考虑实际情况的工艺条件,经济加工精度等因素综合来选择。依据工件各加工部位表面粗糙度的原则要求,可将两侧定位面直接铣削到最终尺寸,这样是符合加工经济精度;舌顶面需要分步骤来进行,首先对其进行粗铣、再进行半精铣和精铣,直至得到最终尺寸,来满足或者达到加工经济精度的要求;因大部分工序的精基准选择的是两端面,根据工艺需求提高两端面精度要求,两端面经过铣削和磨削到最终尺寸。螺栓孔的加工选择在镗床上进行,其加工经济精度选择为IT12,可以一次性钻孔到最终尺寸。螺栓台子面的加工在车床上进行,其加工经济精度为IT12,粗车到最终尺寸。倒螺栓孔口角是在钻床上进行的,加工经济精度为IT12。

7结束语

汽车发动机连杆有着非常必要性的作用,而连杆盖两端面位置误差要求比较高,机械加工第一道工序是车两端面和磨两端面,符合基准先行的原则,后续工序加工其他的表面,文章的设计思路对后期实践工作有一定参考意义。

参考文献:

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[2]吴拓.现代机床夹具设计[M].北京:化学工业出版社,2009.

[3]李昌年.机床夹具设计与制造[M].北京:机械工业出版社,2006.

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[5]王伯平.互换性与测量技术基础[M].北京:机械工业出版社,2008.

作者:陈玉和 单位:中国葛洲坝集团机械船舶有限公司

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