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1、摘 要:连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。连杆是汽车发动机中的重要零件， 它连接着活塞和曲轴， 其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用 在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆的尺寸精度、 形状精度以及位置精度的要求都很高，而连 杆的刚性比较差， 容易产生变形， 因此在安排工艺过程时， 就需要把各主要表面的粗精加工工序分 开。逐步减少加工余量、 切削力及内应力的作用， 并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术 要求。连杆的结构特点 连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，它在柴油机中， 把作用于活塞顶面的膨胀的压力传 递给曲轴， 又受曲轴的驱动而带动活塞压
2、缩气缸中的气体。连杆在工作中， 除承受燃烧室燃气产生 的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变 的拉压应力、 又受弯曲应力。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位 是在连杆上的三个高应力区域。 连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具 有足够的钢性和韧性。 在发动机工作过程中， 连杆受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用，连 杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的质量，以减小惯性力的作用。 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
3、精度将直接影响柴油机的性能，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）连杆大端中心面和小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。连杆的材料和毛坯连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。 因此，连杆材料一般采用高强 度碳钢和合金钢。 近年来也有采用球墨铸铁的， 粉末冶金零件的尺寸精度高， 材料损耗少，成本低。 随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用，使粉末冶金件的密度和强度大为提高。因此，采用粉末冶金
4、 的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造方法。 连杆毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材 料的组织性能要求， 零件的形状及其外形尺寸， 毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法 的可能性来确定毛坯的制造方法。 总之， 毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成本降低， 性能提高。 连杆的锻造工艺过程， 首先将棒料在炉中加热至11401200C0，先在辊锻机上通过四个型槽进行辊锻制坯， 然后在锻压机上进行预锻和终锻，再在压床上冲连杆大头孔并切除飞边。锻好后的连 杆毛坯需经调质处理，使之得到细致均匀的回火索氏体组织，以改善性能，减少毛坯内应力。 为了
5、 提高毛坯精度，连杆的毛坯尚需进行热校正。连杆必须经过外观缺陷、内部探伤、毛坯尺寸及质量 等的全面检查，方能进入机械加工生产线。工艺过程的安排在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度： （1）连杆本身的刚度比较低，在外力（切削力、夹紧力）的作用下容易变形。 （2）连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削时将产生较大的残余内应力，并引起内应力重新 分布。 因此，在安排工艺进程时，就要把各主要表面的粗、精加工工序分开，即把粗加工安排在前， 半精加工安排在中间，精加工安排在后面。这是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夹紧力必然大，加工后容易产生变形。粗、精加工分开后，粗加工产生的变形可以在半精加工中修
6、正； 半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。这样逐步减少加工余量， 切削力及内应力的作用， 逐 步修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术条件。 各主要表面的工序安排如下： （1）两端面：粗铣、精铣、粗磨、精磨 （2）小头孔：钻孔、扩孔、铰孔、精镗、压入衬套后再精镗 （3）大头孔：扩孔、粗镗、半精镗、精镗、金刚镗、珩磨 一些次要表面的加工，则视需要和可能安排在工艺过程的中间或后面。夹紧方法的确定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
7、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。连杆两端面的加工采用粗铣、精铣、粗磨、精磨四道工序，并将精磨工序安排在
8、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。连杆大、小头孔的加工连杆大、小头孔的加工是连杆机械加工的重要工序，它的加工精度对连杆质量有较大的影响。 小头孔是定位基面，在用作定位基面之前，它经过了钻、扩、铰三道工序。钻时以小头孔外形 定位，这样可以保证加工后的孔与外圆的同轴度误差较小。 小头孔在钻、扩、铰后，在金刚镗床上与大头孔同时精镗，达到IT6 级公差等级，然后压入衬 套，再以衬套内孔定位精镗大头孔。由于衬套的内孔与外圆存在同轴度误差，这种定位方法有可能 使精镗后的衬套孔与大头孔的中心距超差。 大头孔经过扩、粗镗、半精镗、精镗
9、、金刚镗和珩磨达到IT6 级公差等级。表面粗糙度Ra 为 0.4 m ，大头孔的加工方法是在铣开工序后，将连杆与连杆体组合在一起， 然后进行精镗大头孔的 工序。这样，在铣开以后可能产生的变形， 可以在最后精镗工序中得到修正，以保证孔的形状精度。连杆螺栓孔的加工连杆的螺栓孔经过钻、扩、铰工序。加工时以大头端面、小头孔及大头一侧面定位。 为了使两螺栓孔在两个互相垂直方向平行度保持在公差范围内，在扩和铰两个工步中用上下双 导向套导向。从而达到所需要的技术要求。 粗铣螺栓孔端面采用工件翻身的方法，这样铣夹具没有活动部分，能保证承受较大的铣削力。 精铣时，为了保证螺栓孔的两个端面与连杆大头端面垂直，使用
10、两工位夹具。 连杆在夹具的工位上 铣完一个螺栓孔的两端面后，夹具上的定位板带着工件旋转1800 ，铣另一个螺栓孔的两端面。这 样，螺栓孔两端面与大头孔端面的垂直度就由夹具保证。连杆的机械加工工艺过程 由上述技术条件的分析可知，连杆的尺寸精度、 形状精度以及位置精度的要求都很高，但是连杆的刚性比较差，容易产生变形，这就给连杆的机械加工带来了很多困难，必须充分的重视。 连杆的主要加工表面为大、 小头孔和两端面， 较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及连杆 螺栓孔定位面，次要加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧面及体和盖上的螺栓座面等。 连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的加工来安排的。连杆的加工路
11、线按连杆的分合可分为 三个阶段： 第一阶段为连杆体和盖切开之前的加工；第二阶段为连杆体和盖切开后的加工；第三阶 段为连杆体和盖合装后的加工。第一阶段的加工主要是为其后续加工准备精基准（端面、小头孔和 大头外侧面）；第二阶段主要是加工除精基准以外的其它表面，包括大头孔的粗加工，为合装做准 备的螺栓孔和结合面的粗加工， 以及轴瓦锁口槽的加工等； 第三阶段则主要是最终保证连杆各项技 术要求的加工， 包括连杆合装后大头孔的半精加工和端面的精加工及大、小头孔的精加工。 如果按 连杆合装前后来分， 合装之前的工艺路线属主要表面的粗加工阶段，合装之后的工艺路线则为主要表面的半精加工、精加工阶段。参考文献：1.： （高等学校教学参考书机械原理丛书） 平面连杆机械设计-张世民编高等教育出版社2.连杆锻造工艺技术的进步-罗晴岚3.轿车连杆精密辊锻-模锻复合锻造工艺-杨慎华，邓春萍，金文明-吉林大学4.浅谈连杆加工工艺中的一些新的技术-颜怀祥上海柴油机股份有限公司5.铸造连杆工艺-蔡桂堂，耿临庄6.高速柴油机连杆的才来哦与热加工工艺-王荣熙内燃机配件
