第一章 汽车连杆加工工艺设计
图1-3 连杆辊锻制坯示意图 图1-4 连杆预锻、终锻、冲孔示意图 a)预锻 b)终锻 c）冲孔
1.4 连杆的机械加工工艺过程设计
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。
连杆机械加工工艺过程如下表（1.1）所示：
表1.1 连杆机械加工工艺过程
工序 1 2 3 工序名称 铣 粗磨 钻 工序内容 铣连杆大、小头两平面,每面留磨量0.5mm 以一大平面定位，磨另一大平面，保证中心线对称，无标记面称基面。（下同） 与基面定位，钻、扩、铰小头孔 以基面及大、小头孔定位，装夹工件铣4 铣 平面为工艺用基准面） 5 扩 以基面定位，以小头孔定位，扩大头孔为Φ60mm 以基面及大、小头孔定位，装夹工件，工艺装备 X52K M7350 Z3080 X62W组合工装 Z3080 X62W组合6 铣 机床或专用刀厚2mm 切开工件，编号杆身及上盖分别打标记。 工装锯片铣尺寸99?0.01mm两侧面，保证对称（此机床或专用5
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以基面和一侧面定位装夹工件，铣连杆7 铣 体和盖结合面，保直径方向测量深度为27.5mm 8 磨 以基面和一侧面定位装夹工件，磨连杆体和盖的结合面 以基面及结合面定位装夹工件，铣连杆体和盖5?0.10?0.05X62组合夹具或专用工装 M7350 X62组合夹具或专用工装 X62W 9 铣 mm?8mm斜槽 以基面、结合面和一侧面定位，装夹工10 锪 ?0。3件，锪两螺栓座面R120mm,R11mm,保证尺寸22?0.25mm 11 12 13 14 15 16 17 钻 扩 铰 钳 镗 倒角 磨 钻2—?10mm螺栓孔 先扩2—?12mm螺栓孔，再扩2—?13mm深19mm螺栓孔并倒角 Z3050 Z3050 Z3050 T6 8 X62W M7130 铰2—?12.2mm螺栓孔 用专用螺钉，将连杆体和连杆盖装成连杆组件，其扭力矩为100—120N.m 粗镗大头孔 大头孔两端倒角 精磨大小头两端面，保证大端面厚度为38?0.170?0.232mm 以基面、一侧面定位，半精镗大头孔，18 镗 精镗小头孔至图纸尺寸，中心距为190?0.1mm 可调双轴镗 19 20 21 22 23 镗 称重 钳 钻 压铜套 精镗大头孔至尺寸 称量不平衡质量 按规定值去重量 钻连杆体小头油孔?6.5mm,?10mm T2115 弹簧称 Z3025 双面气动压床 6
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24 25 26 27 28 29 30 挤压铜套孔 倒角 镗 珩磨 检 探伤 入库 小头孔两端倒角 半精镗、精镗小头铜套孔 珩磨大头孔 检查各部尺寸及精度 无损探伤及检验硬度 压床 Z3050 T2115 珩磨机床 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。
1.5 连杆的机械加工工艺过程分析
1.5.1 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
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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。 1.5.2 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1-5所示：在安装工件时，注意将成套编号标记的一面不
图1-5 连杆的定位方向
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，
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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
工精度会有很大影响。因此，第一道工序的定位和夹紧方法的选择，对于整个工艺过程的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。
1.5.3 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。 1.5.4 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。 1.5.5 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
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汽车连杆的加工工艺及夹具设计
