探討連桿零件的機(jī)械加工工藝

摘要：隨著科技步伐的不斷加快，連桿零件在機(jī)械領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。連桿零件的工藝特點(diǎn)可歸結(jié)為3個(gè)方面：改善了連桿的加工工藝，連桿兩端的組成為斜面和窄平面，帶止口斜結(jié)合面。連桿的疲勞性能試驗(yàn)有 2 種方法：一是發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠；二是通過高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的疲勞試驗(yàn)，這種方法時(shí)間短、費(fèi)用低，但不能完全模擬連桿在實(shí)際工作條件下的受力狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：連桿結(jié)構(gòu)；材料選擇；加工工藝；疲勞性能

眾所周知，連桿零件廣泛運(yùn)用于汽車、壓縮機(jī)中，其作用是把活塞和曲軸連接起來，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力。連桿零件的機(jī)械加工是一項(xiàng)十分復(fù)雜和精細(xì)的工藝，在此，筆者將從以下幾個(gè)方面分別介紹和分析自己對(duì)于連桿零件的機(jī)械加工工藝規(guī)定的一些看法。

1 連桿的結(jié)構(gòu)與材料選擇

我們知道，連桿是較細(xì)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(yīng)在工作中承受的急劇變化的動(dòng)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(jié)構(gòu)決定了其在材料選擇上有較高的要求：具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和剛度；具有較高的抗疲勞強(qiáng)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(duì)于本連桿采用 45 號(hào)鋼，毛坯整體模鍛，正火處理，加工中間采用調(diào)質(zhì)處理，提高強(qiáng)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(cè)面或小頭側(cè)面設(shè)置工藝凸臺(tái)或工藝側(cè)面。

2 連桿零件的工藝特點(diǎn)

連桿的加工精度將直接影響柴油機(jī)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(shù)主要有 5 個(gè)，連桿大端中心面和小端中心面相對(duì)與連桿桿身中心面的對(duì)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(jié)合連桿精度的參數(shù)，筆者認(rèn)為連桿零件的工藝特點(diǎn)可歸結(jié)為以下三個(gè)方面。

2.1 改善了連桿的加工工藝

連桿蓋的厚度是 31 mm，相比起連桿桿厚度單邊要小3.8 mm，而對(duì)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(dòng)的發(fā)生和磨削燒傷事故的產(chǎn)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。

2.2 連桿兩端的組成為斜面和窄平面

連桿兩端的鍥形結(jié)構(gòu)能夠增加連桿的承壓面積，讓整體活塞的強(qiáng)度和剛性提高到一個(gè)新的等級(jí)。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(gè)斜面的倒角加工，在工序復(fù)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(dǎo)向精度的改善，確保襯套不存在壓偏現(xiàn)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(jié)合面

連桿結(jié)合面的結(jié)構(gòu)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(jié)合面結(jié)構(gòu)。在使用性能的角度，由于重復(fù)定位的精度較高，在擰緊螺釘時(shí)，帶止口斜結(jié)合面可自動(dòng)滑移消除止口間隙。在工藝性的角度，具有定位可靠的特點(diǎn)，連桿成品經(jīng)拆裝后大頭孔徑圓度變化小。由于連桿由多面組成且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求較高，所以加工難度增大；結(jié)合面和螺孔不垂直，呈 72°角，螺栓孔只好在切斷工序后、拉結(jié)合面工序前加工。螺栓孔和結(jié)合面分別先后加工，為達(dá)到互換性裝配要求，加工精度相應(yīng)提高。

3 連桿零件的設(shè)計(jì)原則及加工工藝流程

和普通的機(jī)械部件一樣，連桿零件的設(shè)計(jì)原則主要有以下幾點(diǎn)：能夠可靠地保證零件圖紙上所有技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)。必須能滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求。在滿足技術(shù)要求和生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下，一般要求工藝成本最低。盡量減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障生產(chǎn)安全。對(duì)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(cè)面—切開—拉半圓孔、接合面、螺栓孔—配對(duì)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(yàn)。

為了保證大批生產(chǎn)加工質(zhì)量，所以工藝規(guī)程設(shè)計(jì)編制完成后，還需投入小批生產(chǎn)試制考驗(yàn)，嚴(yán)格檢驗(yàn)零件的加工精度，證明產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠和工藝確實(shí)成熟后，方可投入大批生產(chǎn)。一個(gè)企業(yè)對(duì)成批生產(chǎn)的產(chǎn)品，能設(shè)計(jì)編制出一個(gè)比較先進(jìn)的、經(jīng)濟(jì)合理的工藝規(guī)程方案，付諸于實(shí)施，并有可靠的工藝裝備、加工設(shè)備和檢測(cè)手段來保證，以及具有理論聯(lián)系實(shí)際的工藝技術(shù)人員作指導(dǎo)，又有精通熟練的操作工人去掌握和操作，則零件的加工質(zhì)量一定能保證，工效一定是高的，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到第一流是完全可能的，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益一定是好的。

4 連桿零件疲勞性能試驗(yàn)方法

以發(fā)動(dòng)機(jī)為例，發(fā)動(dòng)機(jī)連桿要有足夠的強(qiáng)度，否則一旦失效，打壞發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。所以，對(duì)連桿的疲勞性能試驗(yàn)和檢測(cè)就十分的重要了。連桿的疲勞性能試驗(yàn)有二種方法：一是發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，這是發(fā)動(dòng)機(jī)定型及可靠性檢驗(yàn)不可替代的，但試驗(yàn)周期長成本高；二是通過高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的疲勞試驗(yàn)，這種方法時(shí)間短、費(fèi)用低，是對(duì)比試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)和工藝優(yōu)化的理想試驗(yàn)方法，但不能完全模擬連桿在實(shí)際工作條件下的受力狀態(tài)。

機(jī)械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中一個(gè)十分重要的產(chǎn)業(yè)，從農(nóng)業(yè)機(jī)械到工業(yè)機(jī)械，從輕工業(yè)機(jī)械到重工業(yè)機(jī)械，從航空航天設(shè)備到機(jī)車車輛、汽車、船舶等設(shè)備，從機(jī)械產(chǎn)品到電子電器、儀表產(chǎn)品等，都必須有機(jī)械及其制造。而連桿零件則是很多設(shè)備中所不可缺少的，了解連桿的機(jī)械制造工藝過程和連桿零件機(jī)械加工工藝規(guī)定才能把產(chǎn)品制造出來。

參考文獻(xiàn)

[1]李世濤.12V180ZJC 柴油機(jī)連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析與大小孔加工

工藝[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2007，（8）.

[2]楊可禎.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，200