汽车典型零件制造工艺之连杆制造工艺课件.ppt

1、汽车典型零件制造工艺汽车典型零件制造工艺1.连杆概述连杆概述 1.1 连杆的概念与工作原理连杆的概念与工作原理 1.2 连杆的结构特点连杆的结构特点 1.3 连杆的材料与毛坯连杆的材料与毛坯2.连杆的传统加工方法连杆的传统加工方法 2.1 连杆的技术要求连杆的技术要求 2.2 连杆的加工定位与夹紧连杆的加工定位与夹紧 2.3 连杆加工的工序安排（以某型号连杆为例）连杆加工的工序安排（以某型号连杆为例）2.4 连杆主要表面的加工连杆主要表面的加工3.连杆加工的新工艺连杆加工的新工艺裂解裂解 3.1 连杆裂解加工概述连杆裂解加工概述 3.2 裂解槽的加工裂解槽的加工 3.3 连杆裂解加工过程及与传

2、统加工过程的对比连杆裂解加工过程及与传统加工过程的对比 3.4 连杆裂解加工的优势与展望连杆裂解加工的优势与展望主要内容主要内容1.1 1.1 连杆的概念与工作原理连杆的概念与工作原理1.1.连杆概述连杆概述连杆连杆是是发动机发动机中的重要零件中的重要零件。它连接活塞和它连接活塞和曲轴曲轴，将活塞的往复运动转将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动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。，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。1.1.连杆概述连杆概述1.2 1.2 连杆的结构特点及结构工艺性分析连杆的结构特点及结构工艺性分析连杆的组成：连杆的组成：大头、小头、杆身大头、小头、

3、杆身连杆大头为分开式结构，一半为连杆连杆大头为分开式结构，一半为连杆盖，另一半与杆身相连，通过连杆螺盖，另一半与杆身相连，通过连杆螺栓连接起来；栓连接起来；为减小活塞销与小头为减小活塞销与小头孔之间的磨损及磨损后便于修理，小孔之间的磨损及磨损后便于修理，小头孔内压入衬套；头孔内压入衬套；大头内装有轴瓦，大头内装有轴瓦，以减小大头孔与曲轴轴颈间的摩擦；以减小大头孔与曲轴轴颈间的摩擦；连杆杆身截面多为工字型。连杆杆身截面多为工字型。连杆体与连杆盖的接合面方向的不同，连杆体与连杆盖的接合面方向的不同，可分为可分为平切口连杆平切口连杆和和斜切口连杆。斜切口连杆。1.1.连杆概述连杆概述平切口连杆平切口

4、连杆斜切口连杆斜切口连杆连杆的结构工艺性分析连杆的结构工艺性分析1 1）连杆盖与连杆体的连接方式连杆盖与连杆体的连接方式传统主要有连杆螺栓、套筒、齿形和凸肩四种方式，斜切口常用后三种方式。传统主要有连杆螺栓、套筒、齿形和凸肩四种方式，斜切口常用后三种方式。1.1.连杆概述连杆概述2 2）连杆大、小头厚度连杆大、小头厚度考虑定位夹紧及运输要求，连杆考虑定位夹紧及运输要求，连杆大小头一般采用相等厚度。对于大小头一般采用相等厚度。对于不等厚的连杆（小头较薄）先按不等厚的连杆（小头较薄）先按等厚加工，最后将小头加工到所等厚加工，最后将小头加工到所需厚度。需厚度。3 3）连杆杆身润滑油孔连杆杆身润滑油孔

5、活塞销与连杆小头衬套间需润滑。活塞销与连杆小头衬套间需润滑。采用压力润滑需在杆身上钻深孔。采用压力润滑需在杆身上钻深孔。为避免深孔加工，可采用重力润为避免深孔加工，可采用重力润滑，在连杆小头铣开口槽或钻小滑，在连杆小头铣开口槽或钻小孔。孔。两种润滑小头孔结构大小头厚度相等1.1.连杆概述连杆概述1.3 1.3 连杆的材料和毛坯连杆的材料和毛坯连杆的材料连杆的材料：一般采用：一般采用4545钢、钢、45C45C或或35CrMo35CrMo调质处理，以提高其强度和调质处理，以提高其强度和抗冲击能力；也有采用非调质钢或球墨铸铁制造连杆，此时可免去调抗冲击能力；也有采用非调质钢或球墨铸铁制造连杆，此时

6、可免去调制工艺，节约工时和能源。制工艺，节约工时和能源。连杆毛坯的制作方法连杆毛坯的制作方法：模锻、辊锻：模锻、辊锻模锻模锻1.1.连杆概述连杆概述连杆毛坯的分类连杆毛坯的分类：体盖连成一体的体盖连成一体的整体式毛坯整体式毛坯和体盖分开的和体盖分开的分体式毛坯分体式毛坯。整体式毛坯在后续加工过程中需通过铣、锯或拉等形式将体盖切开。整体式毛坯在后续加工过程中需通过铣、锯或拉等形式将体盖切开。为为给切断工序保留加工余量给切断工序保留加工余量，一般一般将整体将整体式毛坯式毛坯大头孔锻成椭圆形。整体大头孔锻成椭圆形。整体式式连杆毛坯锻造工时少、模具少连杆毛坯锻造工时少、模具少，是，是连杆毛坯连杆毛坯制

7、作的制作的主要形式主要形式。整体式毛坯分体式毛坯2.2.连杆的传统加工方法连杆的传统加工方法2.1 2.1 连杆的技术要求连杆的技术要求反映连杆精度的主要参数反映连杆精度的主要参数：1 1）连杆小头孔）连杆小头孔的的尺寸尺寸、形状精度形状精度；尺寸公差不低于尺寸公差不低于IT7IT7，RaRa不大于不大于0.800.80m m，圆柱度公差等级不低于，圆柱度公差等级不低于7 7级。衬套级。衬套孔尺寸公差不低于孔尺寸公差不低于IT6IT6，Ra 0.40Ra 0.40m m，圆柱度公差等级不低于，圆柱度公差等级不低于6 6级。级。2 2）连杆）连杆大大头孔头孔的的尺寸尺寸、形状精度形状精度；与所用

8、轴瓦的种类相关，采用薄壁轴瓦精度要求最高，此时大头底孔为与所用轴瓦的种类相关，采用薄壁轴瓦精度要求最高，此时大头底孔为IT6IT6，Ra0.80Ra0.80m m，圆柱度公差等级不低于，圆柱度公差等级不低于6 6级。级。3 3）连杆小头孔）连杆小头孔轴线对大头孔轴线的轴线对大头孔轴线的平行度平行度；在大小头孔轴线确定的平面平行方向，平行度公差不大于在大小头孔轴线确定的平面平行方向，平行度公差不大于100:0.03100:0.03；垂直方；垂直方向，平行度公差不大于向，平行度公差不大于100:0.06100:0.06。4 4）连杆大、小头孔中心距）连杆大、小头孔中心距尺寸精度尺寸精度；连杆大小头

9、孔中心距极限偏差通常为连杆大小头孔中心距极限偏差通常为0.05mm0.05mm。5 5）连杆大头）连杆大头端面对大头孔轴线端面对大头孔轴线的的垂直度垂直度；不低于不低于8 8级精度，端面粗糙度级精度，端面粗糙度Ra 1.25Ra 1.25m m6 6）连杆的重量和同一组连杆的）连杆的重量和同一组连杆的重量差重量差要求。要求。2.2.连杆的传统加工方法连杆的传统加工方法某连杆加工技术要求表：某连杆加工技术要求表：2.2.连杆的传统加工方法连杆的传统加工方法2.2 2.2 连杆加工的定位与夹紧连杆加工的定位与夹紧连杆的工艺特点：连杆的工艺特点：外形复杂、不易定位；杆身细长，刚度差，易变性；尺寸、形

10、状和位置公差外形复杂、不易定位；杆身细长，刚度差，易变性；尺寸、形状和位置公差要求严格，表面粗糙度小。要求严格，表面粗糙度小。根据加工工艺要求，在连杆上设置根据加工工艺要求，在连杆上设置工艺凸台工艺凸台或或辅助基准孔辅助基准孔。连杆加工过程中，。连杆加工过程中，多以大、小头端面，大头孔或小头孔，以及零件图中规定的工艺凸台为精基多以大、小头端面，大头孔或小头孔，以及零件图中规定的工艺凸台为精基准。准。为区分作为定位基准的端面，通常在非定位一端的杆身锻造出小凸点。为区分作为定位基准的端面，通常在非定位一端的杆身锻造出小凸点。小凸点小凸点工艺凸台工艺凸台辅助基准孔辅助基准孔2.2.连杆的传统加工方法

11、连杆的传统加工方法1 1）加工两端面的定位）加工两端面的定位端面是后续加工其他表面的基准，因此连杆加工从端面加工开始。端面是后续加工其他表面的基准，因此连杆加工从端面加工开始。加工连杆两端面时分别采用两种定位方式：加工连杆两端面时分别采用两种定位方式：工位为铣其中一个端面，用两工位为铣其中一个端面，用两个个V型块夹持连杆大端的两侧圆弧面，以保证两侧面加工余量均匀；型块夹持连杆大端的两侧圆弧面，以保证两侧面加工余量均匀；工位工位为铣另一端面，此时以已加工过的端面作为定位基准，即为铣另一端面，此时以已加工过的端面作为定位基准，即互为基准互为基准。毛坯表面，精度不高毛坯表面，精度不高2.2.连杆的传

12、统加工方法连杆的传统加工方法2)2)加工大小头孔时的定位加工大小头孔时的定位加工大、小头孔时，以一端面为定位基准。为保证两孔位置公差要求，加工加工大、小头孔时，以一端面为定位基准。为保证两孔位置公差要求，加工其中一孔时，常以另一孔为定位基准。其中一孔时，常以另一孔为定位基准。加工小头孔加工小头孔以端面、大以端面、大头孔和小头头孔和小头工艺凸台为工艺凸台为定位基准定位基准以端面和工以端面和工艺凸台为定艺凸台为定位基准，可位基准，可同时加工大、同时加工大、小头孔小头孔2.2.连杆的传统加工方法连杆的传统加工方法3 3）加工连杆体与连杆盖接合面加工连杆体与连杆盖接合面以端面、小头孔和大头工艺凸台为基

13、准以端面、小头孔和大头工艺凸台为基准连杆定位的合理夹紧连杆定位的合理夹紧连杆是一个刚性较差的工件，应注意连杆是一个刚性较差的工件，应注意夹紧力的大小、方向以及着力点的位夹紧力的大小、方向以及着力点的位置的选择，以免使连杆在夹紧力下发置的选择，以免使连杆在夹紧力下发生变形，降低加工精度。生变形，降低加工精度。连杆的夹紧变形连杆的夹紧变形实际生产中，粗铣连杆两端面时，实际生产中，粗铣连杆两端面时，应使夹紧力主方向与端面平行。应使夹紧力主方向与端面平行。加工大小头孔加工大小头孔时时，夹紧力，夹紧力要要垂直于垂直于大头端面，并由定位元件承受，以大头端面，并由定位元件承受，以保证所加工孔的圆度。保证所加

14、工孔的圆度。粗铣连杆两端面的夹具2.2.连杆的传统加工方法连杆的传统加工方法2.3 2.3 连杆加工的工序安排（以某型号连杆为例）连杆加工的工序安排（以某型号连杆为例）零件名称：零件名称：连杆连杆 材料：材料：4545钢钢 生产纲领：生产纲领：大批大批量生产量生产2.2.连杆的传统加工方法连杆的传统加工方法该型号连杆加工工艺过程：该型号连杆加工工艺过程：2.2.连杆的传统加工方法连杆的传统加工方法2.2.连杆的传统加工方法连杆的传统加工方法2.2.连杆的传统加工方法连杆的传统加工方法2.4 2.4 连杆主要表面的加工连杆主要表面的加工2.4.1 2.4.1 连杆大小头端面的加工连杆大小头端面的

15、加工根据毛坯精度和加工余量大小，连杆两端面加工一般经历根据毛坯精度和加工余量大小，连杆两端面加工一般经历粗铣、精粗铣、精铣、粗磨、精磨铣、粗磨、精磨四道工序四道工序；并将精磨工序安排在精加工大、小头孔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。之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度。端面端面加工工序余量（加工工序余量（mmmm）：2.2.连杆的传统加工方法连杆的传统加工方法在大批量生产时，由于连杆毛坯精度高，加工余量小，直接可以采用在大批量生产时，由于连杆毛坯精度高，加工余量小，直接可以采用端面磨削端面磨削的方法加工连杆大小头端面。此时磨削加工有两种方

16、式：的方法加工连杆大小头端面。此时磨削加工有两种方式：1 1）在立轴多砂轮圆形工作台平面磨床上磨削在立轴多砂轮圆形工作台平面磨床上磨削立式五轴圆形工作台平面磨床磨削连杆大小头端面磨削时，以两个端面互为基准，磨削时，以两个端面互为基准，分两个工步进行磨削。第一个分两个工步进行磨削。第一个工步以无凸点标记的一侧端面工步以无凸点标记的一侧端面为定位基准，加工有凸点标记为定位基准，加工有凸点标记的一侧端面；第二个工步，连的一侧端面；第二个工步，连杆翻转杆翻转180180，以已加工的端面，以已加工的端面为基准，加工另一侧端面。为基准，加工另一侧端面。2.2.连杆的传统加工方法连杆的传统加工方法2 2）在

17、卧式对置双砂轮平面磨床上同时磨削连杆大小头端面在卧式对置双砂轮平面磨床上同时磨削连杆大小头端面此种平面磨床上，中间有一个大直此种平面磨床上，中间有一个大直径的轮毂转盘，在轮毂转盘上装有径的轮毂转盘，在轮毂转盘上装有多套磨床夹具。被加工连杆在一次多套磨床夹具。被加工连杆在一次装夹过程中两边对置的砂轮可同时装夹过程中两边对置的砂轮可同时磨削连杆大小头两端面。磨削连杆大小头两端面。磨削端面之前，以连杆杆身定位，磨削端面之前，以连杆杆身定位，需加工出中心孔。需加工出中心孔。卧式对置双砂轮磨削连杆大小头端面示意图2.2.连杆的传统加工方法连杆的传统加工方法2.4.2 2.4.2 连杆大、小头孔的加工连杆

18、大、小头孔的加工连杆连杆大、小头孔大、小头孔加工精度和表面粗糙度要求很高，可分为加工精度和表面粗糙度要求很高，可分为粗加工、半精粗加工、半精加工加工和和精整加工精整加工三个阶段。三个阶段。1 1）连杆大小头孔的粗加工和半精加工连杆大小头孔的粗加工和半精加工小头孔：若毛坯已冲出孔，以扩孔为粗加工；若毛坯未预制小头孔，需先小头孔：若毛坯已冲出孔，以扩孔为粗加工；若毛坯未预制小头孔，需先钻钻孔孔、扩孔扩孔，然后，然后铰孔或拉孔铰孔或拉孔。大头孔：对于整体式毛坯，若在切断前加工，要通过偏心扩孔或偏心镗孔加大头孔：对于整体式毛坯，若在切断前加工，要通过偏心扩孔或偏心镗孔加工出椭圆孔。多数情况是在切断连杆

19、盖后与连杆体合并加工大头孔，大批量工出椭圆孔。多数情况是在切断连杆盖后与连杆体合并加工大头孔，大批量生产一般采用多轴生产一般采用多轴镗镗头和多工位夹具进行加工。头和多工位夹具进行加工。2 2）连杆大小头孔的精加工和精整、光整加工连杆大小头孔的精加工和精整、光整加工连杆大头孔精加工和精整加工是在连杆体和连杆盖组装后进行。连杆大头孔精加工和精整加工是在连杆体和连杆盖组装后进行。一般小头底孔和衬套孔采用一般小头底孔和衬套孔采用金刚镗金刚镗精加工，大头孔多采用精加工，大头孔多采用金刚镗及珩磨金刚镗及珩磨加工。加工。2.2.连杆的传统加工方法连杆的传统加工方法大头孔各工序尺寸及其公差（铸造出来的大头孔为

20、大头孔各工序尺寸及其公差（铸造出来的大头孔为55mm):55mm):小头孔各工序尺寸及其公差小头孔各工序尺寸及其公差:2.2.连杆的传统加工方法连杆的传统加工方法视频：连杆大小头孔加工2.2.连杆的传统加工方法连杆的传统加工方法2.4.3 2.4.3 连杆辅助基准和其他平面的加工连杆辅助基准和其他平面的加工辅助基准主要是指辅助基准主要是指连杆的工艺凸台和连杆侧面连杆的工艺凸台和连杆侧面。其他平面指。其他平面指连杆盖与连杆盖与连杆体的接合面和连杆盖、体上与螺栓头、螺母的支承面等连杆体的接合面和连杆盖、体上与螺栓头、螺母的支承面等。这些表。这些表面加工面积不大，加工位置分散、数量多，提高加工效率是

21、关键。面加工面积不大，加工位置分散、数量多，提高加工效率是关键。这些平面常采用这些平面常采用铣削铣削或或拉削拉削加工，接合面的精加工一般采用加工，接合面的精加工一般采用高效磨削高效磨削。图为采用立式外拉床拉削分体式毛坯的连杆大头侧面、半圆孔及接合面，有图为采用立式外拉床拉削分体式毛坯的连杆大头侧面、半圆孔及接合面，有a,b两种组两种组合 形 式，合 形 式，每 种 形 式每 种 形 式由 两 个 工由 两 个 工步 完 成。步 完 成。加 工 时 以加 工 时 以小 头 孔、小 头 孔、端 面 及 大端 面 及 大头 外 形 表头 外 形 表面定位。面定位。3.3.连杆加工的新工艺连杆加工的新

22、工艺裂解裂解3.1 3.1 连杆裂解加工概述连杆裂解加工概述连杆裂解连杆裂解（连杆胀断）技术（连杆胀断）技术是是2020世纪世纪9090年代初发展起来的年代初发展起来的一种先一种先进的进的连杆加工新技术连杆加工新技术，其作用主要是使连杆体与连杆盖分离。经，其作用主要是使连杆体与连杆盖分离。经过裂解加工的连杆接合面定位更加准确。过裂解加工的连杆接合面定位更加准确。经过裂解加工的连杆裂解加工过的连杆盖端面3.3.连杆加工的新工艺连杆加工的新工艺裂解裂解连杆裂解技术的原理：连杆裂解技术的原理：利用人为在连杆大头孔内加工出的利用人为在连杆大头孔内加工出的V V型槽或矩形槽（型槽或矩形槽（裂解槽裂解槽）

23、；然后采）；然后采用一个楔形压头压入大头孔（连杆大头孔与压头之间还有一对半圆裂用一个楔形压头压入大头孔（连杆大头孔与压头之间还有一对半圆裂解套，称胀块），当压头向下移动时，初始裂解槽由内孔不断向外扩解套，称胀块），当压头向下移动时，初始裂解槽由内孔不断向外扩展，直至将大头孔沿裂痕断开，是连杆体与连杆盖分离。展，直至将大头孔沿裂痕断开，是连杆体与连杆盖分离。3.3.连杆加工的新工艺连杆加工的新工艺裂解裂解3.2 3.2 裂解槽的加工裂解槽的加工裂解槽裂解槽大头孔非圆形，要铣断大头孔非圆形，要铣断裂解加工毛坯与传统整体式毛坯对比裂解槽的加工方式裂解槽的加工方式1 1）拉削加工）拉削加工由于拉刀由于

24、拉刀在在加工加工过程中过程中磨损，磨损，V V形形槽形槽形状随之变化状随之变化，从而，从而影响连杆大头孔涨断影响连杆大头孔涨断后的变形。由于被拉削的两个断裂槽形后的变形。由于被拉削的两个断裂槽形状状不同不同，裂解过程中可能会裂解过程中可能会出现出现一个分一个分离面已断开，另一个分离面尚未完全断离面已断开，另一个分离面尚未完全断开开的现象的现象。3.3.连杆加工的新工艺连杆加工的新工艺裂解裂解2 2）激光加工激光加工19951995年，德国年，德国Mauser Mauser 公司研制出激光加工裂解槽方法。公司研制出激光加工裂解槽方法。激光切割裂解槽具有切缝窄、裂解槽均匀、加工速度快、无刀具磨损、

25、激光切割裂解槽具有切缝窄、裂解槽均匀、加工速度快、无刀具磨损、易裂解、大头孔裂解变形小易裂解、大头孔裂解变形小,连杆裂解质量高等优点连杆裂解质量高等优点,目前许多汽车目前许多汽车公司倾向采用激光加工裂解槽。公司倾向采用激光加工裂解槽。激光加工裂解槽原理图激光加工裂解槽设备图3.3.连杆加工的新工艺连杆加工的新工艺裂解裂解3.3 3.3 连杆裂解加工过程及与传统加工过程的对比连杆裂解加工过程及与传统加工过程的对比视频：连杆裂解工艺过程视频：连杆裂解工艺过程3.3.连杆加工的新工艺连杆加工的新工艺裂解裂解连杆裂解工艺过程与传统整体式毛坯连杆加工过程的对比：连杆裂解工艺过程与传统整体式毛坯连杆加工过

26、程的对比：3.3.连杆加工的新工艺连杆加工的新工艺裂解裂解采用裂解技术的连杆完整加工工艺过程采用裂解技术的连杆完整加工工艺过程粗磨连杆两端面粗磨连杆两端面粗镗、半精镗大小头孔粗镗、半精镗大小头孔钻、攻螺纹孔钻、攻螺纹孔加工裂解加工裂解槽槽裂解裂解装配螺栓装配螺栓压衬套并精整加工衬套压衬套并精整加工衬套精磨连杆两端面精磨连杆两端面精精镗大小头孔镗大小头孔铰珩小头孔铰珩小头孔清洗清洗检验检验连杆传统加工与裂解加工对比简图3.3.连杆加工的新工艺连杆加工的新工艺裂解裂解3.4 3.4 连杆裂解加工的优势与展望连杆裂解加工的优势与展望采用裂解技术加工连杆的优点：采用裂解技术加工连杆的优点：1 1）极大

27、的提高了连杆体与连杆盖之间的定位精度。）极大的提高了连杆体与连杆盖之间的定位精度。2 2）增大了连杆体与连杆盖之间的结合面积，增强了连杆的承载能力）增大了连杆体与连杆盖之间的结合面积，增强了连杆的承载能力 和抗剪切能力。和抗剪切能力。3 3）由于传统连杆整体式毛坯大头孔为椭圆形，而裂解加工的毛坯）由于传统连杆整体式毛坯大头孔为椭圆形，而裂解加工的毛坯 大头孔为圆形，从而简化了连杆毛坯的制造及大头孔的粗加工。大头孔为圆形，从而简化了连杆毛坯的制造及大头孔的粗加工。4 4）省去了切断及对结合面的加工，节省大量刀具和模具费用。）省去了切断及对结合面的加工，节省大量刀具和模具费用。5 5）综合经济效益

28、优势突出，大大减少了连杆生产的加工设备投资、）综合经济效益优势突出，大大减少了连杆生产的加工设备投资、操作人员数目、生产面积以及制造费用。操作人员数目、生产面积以及制造费用。3.3.连杆加工的新工艺连杆加工的新工艺裂解裂解连杆裂解技术的国内现状与展望：连杆裂解技术的国内现状与展望：目前，一汽大众、上海大众、奇瑞等公司相继采用连杆裂解工艺，但其绝大多目前，一汽大众、上海大众、奇瑞等公司相继采用连杆裂解工艺，但其绝大多数裂解加工设备都是从国外引进。为了增强市场竞争力，国内部分汽车公司已数裂解加工设备都是从国外引进。为了增强市场竞争力，国内部分汽车公司已经加大对裂解技术及装备的研发投入，并取得较大突破。经加大对裂解技术及装备的研发投入，并取得较大突破。连杆裂解技术的发展方向：连杆裂解技术的发展方向：1)1)柔性化柔性化 在一台设备上实现不同中心距、不同大头孔尺寸连杆的切槽在一台设备上实现不同中心距、不同大头孔尺寸连杆的切槽和裂解加工，满足不同排量发动机连杆生产的需要。和裂解加工，满足不同排量发动机连杆生产的需要。2)2)低成本低成本 降低设备投入，减少设备运行费用，降低整个连杆加工成本。降低设备投入，减少设备运行费用，降低整个连杆加工成本。3)3)简单化简单化 便于设备维护、检修。便于设备维护、检修。裂解连杆加工中心的激光切槽设备裂解连杆加工中心的液压胀断设备