連桿零件的機械加工工藝規定

錢文捷，魯倫文

（湖南機電職業技術學院，湖南 長沙 410151）

眾所周知，連桿零件廣泛運用于汽車、壓縮機中，其作用是把活塞和曲軸連接起來，使活塞的往復直線運動變為曲軸的回轉運動，以輸出動力。連桿零件的機械加工是一項十分復雜和精細的工藝，在此，筆者將從以下幾個方面分別介紹和分析自己對于連桿零件的機械加工工藝規定的一些看法。

1 連桿的結構與材料選擇

我們知道，連桿是較細長的變截面非圓形桿件，其桿身截面從大頭到小頭逐步變小，這樣能更好地適應在工作中承受的急劇變化的動載荷。一般來說，連桿是由連桿大頭、桿身和連桿小頭三部分組成，連桿大頭是分開的，一半與桿身為一體，一半為連桿蓋，連桿蓋用螺栓和螺母與曲軸主軸頸裝配在一起。為了減少磨損和磨損后便于修理，在連桿小頭孔中壓入青銅材套，大頭孔中裝有薄壁金屬軸瓦。

連桿零件的結構決定了其在材料選擇上有較高的要求：具有較高的機械強度和剛度；具有較高的抗疲勞強度；為減小慣性力，盡量減輕桿身重量。所以，通常采用相同的材料，對于本連桿采用45號鋼，毛坯整體模鍛，正火處理，加工中間采用調質處理，提高強度和抗沖擊能力。但為方便加工連桿，也可以在連桿的大頭側面或小頭側面設置工藝凸臺或工藝側面。

2 連桿零件的工藝特點

連桿的加工精度將直接影響柴油機等的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素，反映連桿精度的參數主要有5個，連桿大端中心面和小端中心面相對與連桿桿身中心面的對稱度；連桿大小頭孔中心距尺寸精度；連桿大小頭孔平行度；連桿大小頭孔尺寸精度、形狀精度；連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。結合連桿精度的參數，筆者認為連桿零件的工藝特點可歸結為以下三個方面。

2.1 改善了連桿的加工工藝

連桿蓋的厚度是31mm，相比起連桿桿厚度單邊要小3.8mm，而對蓋兩端面的精度要求較低，通過一次加工即可完成。由于加工面積較小，連桿體具有良好的冷卻性能，從而降低了加工中振動的發生和磨削燒傷事故的產生。連桿的桿體和蓋在裝配之后沒有端面相接不一致的情況，因此在煉鋼的兩端面位置的精磨工作不用在裝備后，可以在螺栓孔的加工工序之前完成精磨工序。螺栓孔和軸瓦對于連桿端面的位置精度不受精磨加工工序的精度影響，可以由部件的加工精度直接確保。

2.2 連桿兩端的組成為斜面和窄平面

連桿兩端的鍥形結構能夠增加連桿的承壓面積，讓整體活塞的強度和剛性提高到一個新的等級。在工序和工藝方面，僅僅比一般的連桿增加了斜面部分的加工和小頭孔位置的兩個斜面的倒角加工，在工序復雜度方面沒有太大的影響。可以采用零部件定位的提高和壓頭導向精度的改善，確保襯套不存在壓偏現象，但是在一定程度上提升了壓襯套工序的加工難度。

2.3 帶止口斜結合面

連桿結合面的結構種類有很多種，包括平切口、斜切口、鍵槽形、鋸齒形和帶止口各種不同類型的結合面結構。在使用性能的角度，由于重復定位的精度較高，在擰緊螺釘時，帶止口斜結合面可自動滑移消除止口間隙。在工藝性的角度，具有定位可靠的特點，連桿成品經拆裝后大頭孔徑圓度變化小。由于連桿由多面組成且結構復雜，精度要求較高，所以加工難度增大；結合面和螺孔不垂直，呈72°角，螺栓孔只好在切斷工序后、拉結合面工序前加工。螺栓孔和結合面分別先后加工，為達到互換性裝配要求，加工精度相應提高。

3 連桿零件的設計原則及加工工藝流程

和普通的機械部件一樣，連桿零件的設計原則主要有以下幾點：能夠可靠地保證零件圖紙上所有技術要求的實現。必須能滿足生產綱領的要求。在滿足技術要求和生產綱領的前提下，一般要求工藝成本最低。盡量減輕工人的勞動強度，保障生產安全。對于連桿的加工順序或者工藝流程大致如下：粗磨上下端面—鉆、拉小頭孔—拉側面—切開—拉半圓孔、接合面、螺栓孔—配對加工螺栓孔—裝成合件—精加工合件—大小頭孔光整加工—去重分組、檢驗。

為了保證大批生產加工質量，所以工藝規程設計編制完成后，還需投入小批生產試制考驗，嚴格檢驗零件的加工精度，證明產品質量穩定可靠和工藝確實成熟后，方可投入大批生產。一個企業對成批生產的產品，能設計編制出一個比較先進的、經濟合理的工藝規程方案，付諸于實施，并有可靠的工藝裝備、加工設備和檢測手段來保證，以及具有理論聯系實際的工藝技術人員作指導，又有精通熟練的操作工人去掌握和操作，則零件的加工質量一定能保證，工效一定是高的，產品質量達到第一流是完全可能的，企業的經濟效益和社會效益一定是好的。

4 連桿零件疲勞性能試驗方法

以發動機為例，發動機連桿要有足夠的強度，否則一旦失效，打壞發動機機體，會造成巨大經濟損失。所以，對連桿的疲勞性能試驗和檢測就十分的重要了。連桿的疲勞性能試驗有二種方法：一是發動機臺架試驗，試驗結果準確可靠，這是發動機定型及可靠性檢驗不可替代的，但試驗周期長成本高；二是通過高頻疲勞試驗機的疲勞試驗，這種方法時間短、費用低，是對比試驗、結構和工藝優化的理想試驗方法，但不能完全模擬連桿在實際工作條件下的受力狀態。

機械制造工業是國民經濟中一個十分重要的產業，從農業機械到工業機械，從輕工業機械到重工業機械，從航空航天設備到機車車輛、汽車、船舶等設備，從機械產品到電子電器、儀表產品等，都必須有機械及其制造。而連桿零件則是很多設備中所不可缺少的，了解連桿的機械制造工藝過程和連桿零件機械加工工藝規定才能把產品制造出來。

［1］李世濤.12V180ZJC柴油機連桿結構設計特點分析與大小孔加工工藝［J］.農業裝備與車輛工程，2007，（8）.

［2］楊可禎.機械設計［M］.北京：高等教育出版社，2006.