1.连杆的功用、结构特点及主要技术要求
连杆功用是将活塞的力传给曲轴,变活塞的往复运动为曲轴的旋转运动。连杆的小头随活塞作往复运动,大头随曲轴作回转运动,杆身在大小头运动的合成下作摆动,所以,连杆除承受周期性变化的气体冲击外,还要承受较大的惯性力。这就要求连杆耐疲劳、抗冲击,并具有足够的强度、刚度及较好的韧性。由于发动机的结构不同,连杆结构略有差异,但基本上都由活塞销孔端(小头端,曲轴销孔端(大头端及杆身三部分组成(如图1 所示。大头与曲轴的连杆轴颈相连,一般做成分开式,即连杆体大头和连杆盖连杆杆身和盖用螺栓连接。小头用来安装活塞销,以连接活塞。杆身常做成“工”字形断面。连杆大小头端的高度根据结构的不同,有等高和不等高两种,在V 型发动机中,为了使结构紧凑,连杆经常采用不等高结构。
图1 连杆结构
现代的高性能发动机对连杆的要求是重量轻、强度高、刚度好、惯性力小且尽量采用强化工艺,其发展趋势是采用短连杆结构。发动机运动部件重量的减轻有助
于降低能耗和噪声,可以改善发动机的排放。对短连杆的需求是因为发动机正朝着体积小和功率大的方向发展。连杆机械加工的主要技术要求见表一
表一连杆机械加工的主要技术要求
2.连杆材料及毛坯汽车发动机连杆材料及其选择标准
连杆在工作中承受多向的交变载荷,要求有很高的强度,因此毛坯大都采用高强度碳钢和中碳合金钢模锻而成。近年来,由于在连杆加工中所采用得撑断新工艺和粉末冶金技术的发展,高碳钢、可锻铸铁和粉末冶金材料也被广泛应用。特别是粉末冶金锻造工艺的应用使粉末冶金件的密度和强度都大大提高,其密度可达7.8 克/厘米3,抗拉强度可达140~240 公斤/毫米2。粉末冶金零件毛坯的尺寸精度高,可以减少机械加工量和材料浪费,从而能降低成本。另外,一些具有新型组成或微观结构的材料,如复合材料、铝纤维增强合金材料等也有应用。连杆的毛坯形式有两种,一种是体、盖分开锻造,另一种是先将体、盖锻成一体,在加工过程中再切开后一种具有材料损耗少,锻造工时少等优点,故其应用愈来愈多,成为一种主要的毛坯形式。为
了保证连杆的质量和加工精度,各厂对连杆毛坯都有较严格的要求,连杆毛坯必须达到一定的技术要求并经过严
外观检查毛坯表面应光洁,非加工表面不允许有凹陷、飞刺及分层,并通过磁力探伤以检查是否有裂纹。此外,我们还要对毛坯的总重量及大小头重量也有严格
的要求，对毛坯重量的公差也有相关规定。 3.连杆的机械加工典型工艺路线 连杆形状复杂不易定位和夹紧， 其刚性差、 容易变形， 因此其加工精度较高。 3.1.连杆体 检查及验收毛坯→粗磨大小头两平面（半自动双头立轴圆台平面磨床）→钻铰小 头孔及一面倒角（钻铰组合机）→小头孔倒角（立式钻床）→拉半圆、结合面、 两侧面及倒角 （连续拉床） →拉螺栓座面 （20T 双溜板拉床） →拉小头去重面 （20T 双溜板拉床）→钻铰连杆体的螺栓孔、铣轴瓦锁口槽、精铣结合面以及钻油道阶 梯孔（13 工位自动线）→清理毛刺→ 清洗并吹净（清洗机）→检查零件。 3.2.连杆盖 检查及验收毛坯→拉连杆盖两平面（连续拉床）→拉半圆、结合面、两侧面及倒 角（连续拉床）→拉螺母座面及去重块三面（连续拉床）→ 钻铰螺栓孔、铣轴 瓦锁口槽、精铣结合面（13 工位自动线）→清理毛刺→清洗并吹净（清洗机） →检查零件。 3.3.连杆总成 装配连杆体及盖→拧紧连杆螺栓并保证力矩（螺栓拧紧机）→ 精磨大小头两平 面（半自动双头立轴圆台平面磨床）→粗镗大头孔（单面卧式金刚镗床）→大头 孔倒角（立式钻床）→半精镗、精镗大小头孔并两面倒角（11 工位镗孔自动线） →清理毛刺→称重、精铣连杆大小端凸台至规定重量（去重平衡铣）→ 中间检 查→清理毛刺→ 零件清洗（清洗机）→珩磨连杆大小头孔（单轴液压珩磨机、 珩磨自动线）→零件清洗（清洗机）→复检重量并分组（连杆总成专用秤）→修 磨重量（砂轮机）→去净连杆总成全部毛刺→ 最终检查。 4.连杆主要部位的加工工艺分析 4.1.两端平面的加工 连杆加工的首道工序就是加工两端平面。在大小头孔精加工前，往往还要对 此两平面进行精加工。连杆端面加工一般采用磨削工艺。在连杆毛坯锻造时，对 这两端面进行精压，尺寸精度可达±0.15～±0.20mm。精压的目的就是提高毛坯 精度，减少余量，使其不再经过车、铣粗加工就可直接磨削。 4.2.体盖分合面及其它平面的加工 连杆除了两端面以外的其它平面， 也包括体盖分合面及作定位用的大小头侧 面， 以及整体连
杆毛坯的体盖切开和切开后的半圆面， 大多在连续式拉床上拉削。 4.3.螺栓孔的加工 连杆螺栓孔一般分为定位部分和紧固部分，定位部分为光孔，紧固部分为螺 孔，因此，螺栓孔的尺寸和位置精度要求都比较高。作为定位的光孔，在钻孔后 还要进行铰孔。为了提高尺寸精度，螺栓孔采用枪钻和枪铰加工。在大规模自动 化生产及近年来所建立的自动系统中，组合机床自动线用得越来越多，并且作为 整个综合加工系统的一部分，纳入一条组合自动线中，或成为一条长自动线中的 组合部分。采用组合机床自动线更便于多件多面加工，有利提高生产率。 连杆新材料和新工艺已经在国内各大汽车厂 （奇瑞/上海大众/上海通用等汽 车厂）新建的发动机厂得到应用；芜湖市的奇瑞汽车有限公司第二发动机厂也建 了一条连杆线，连杆材料为 C70，加工工艺采用最新的激光撑断技术，规划中的 发动机三厂准备用粉末冶金作为连杆材料。
汽车用新材料的研究发展状况概要
