汽车典型零件制造工艺之连杆制造工艺.ppt

连杆制造工艺,汽车典型零件制造工艺,连杆概述 1.1 连杆的概念与工作原理 1.2 连杆的结构特点 1.3 连杆的材料与毛坯连杆的传统加工方法 2.1 连杆的技术要求 2.2 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）2.4 连杆主要表面的加工连杆加工的新工艺裂解 3.1 连杆裂解加工概述 3.2 裂解槽的加工 3.3 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,主要内容,1.1 连杆的概念与工作原理,1.连杆概述,连杆是发动机中的重要零件。它连接活塞和曲轴，将活塞的往复运动转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。,1.连杆概述,1.2 连杆的结构特点及结构工艺性分析,连杆的组成：大头、小头、杆身连杆大头为分开式结构，一半为连杆盖，另一半与杆身相连，通过连杆螺栓连接起来；为减小活塞销与小头孔之间的磨损及磨损后便于修理，小头孔内压入衬套；大头内装有轴瓦，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。连杆体与连杆盖的接合面方向的不同，可分为平切口连杆和斜切口连杆。,1.连杆概述,平切口连杆,斜切口连杆,连杆的结构工艺性分析,1）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。,1.连杆概述,2）连杆大、小头厚度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需厚度。,3）连杆杆身润滑油孔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。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孔。,两种润滑小头孔结构,大小头厚度相等,1.连杆概述,1.3 连杆的材料和毛坯,连杆的材料：一般采用45钢、45C或35CrMo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，此时可免去调制工艺，节约工时和能源。,连杆毛坯的制作方法：模锻、辊锻模锻,1.连杆概述,连杆毛坯的分类：体盖连成一体的整体式毛坯和体盖分开的分体式毛坯。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。为给切断工序保留加工余量，一般将整体式毛坯大头孔锻成椭圆形。整体式连杆毛坯锻造工时少、模具少，是连杆毛坯制作的主要形式。,整体式毛坯,分体式毛坯,2.连杆的传统加工方法,2.1 连杆的技术要求,反映连杆精度的主要参数：1）连杆小头孔的尺寸、形状精度；尺寸公差不低于IT7，Ra不大于0.80m，圆柱度公差等级不低于7级。衬套孔尺寸公差不低于IT6，Ra 0.40m，圆柱度公差等级不低于6级。2）连杆大头孔的尺寸、形状精度；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IT6，Ra0.80m，圆柱度公差等级不低于6级。3）连杆小头孔轴线对大头孔轴线的平行度；在大小头孔轴线确定的平面平行方向，平行度公差不大于100:0.03；垂直方向，平行度公差不大于100:0.06。4）连杆大、小头孔中心距尺寸精度；连杆大小头孔中心距极限偏差通常为0.05mm。5）连杆大头端面对大头孔轴线的垂直度；不低于8级精度，端面粗糙度Ra 1.25m6）连杆的重量和同一组连杆的重量差要求。,2.连杆的传统加工方法,某连杆加工技术要求表：,2.连杆的传统加工方法,2.2 连杆加工的定位与夹紧,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、形状和位置公差要求严格，表面粗糙度小。,根据加工工艺要求，在连杆上设置工艺凸台或辅助基准孔。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。,小凸点,工艺凸台,辅助基准孔,2.连杆的传统加工方法,1）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。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；工位为铣另一端面，此时以已加工过的端面作为定位基准，即互为基准。,毛坯表面，精度不高,2.连杆的传统加工方法,2)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，加工其中一孔时，常以另一孔为定位基准。,加工小头孔以端面、大头孔和小头工艺凸台为定位基准,以端面和工艺凸台为定位基准，可同时加工大、小头孔,2.连杆的传统加工方法,3）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准,连杆定位的合理夹紧,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置的选择，以免使连杆在夹紧力下发生变形，降低加工精度。,连杆的夹紧变形,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。加工大小头孔时，夹紧力要垂直于大头端面，并由定位元件承受，以保证所加工孔的圆度。,粗铣连杆两端面的夹具,2.连杆的传统加工方法,2.3 连杆加工的工序安排（以某型号连杆为例）,零件名称：连杆 材料：45钢 生产纲领：大批量生产,2.连杆的传统加工方法,该型号连杆加工工艺过程：,2.连杆的传统加工方法,2.连杆的传统加工方法,2.连杆的传统加工方法,2.4 连杆主要表面的加工,2.4.1 连杆大小头端面的加工,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。,端面加工工序余量（mm）：,2.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式：,1）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，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为定位基准，加工有凸点标记的一侧端面；第二个工步，连杆翻转180，以已加工的端面为基准，加工另一侧端面。,2.连杆的传统加工方法,2）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。磨削端面之前，以连杆杆身定位，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.连杆的传统加工方法,2.4.2 连杆大、小头孔的加工,连杆大、小头孔加工精度和表面粗糙度要求很高，可分为粗加工、半精加工和精整加工三个阶段。,1）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，需先钻孔、扩孔，然后铰孔或拉孔。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镗头和多工位夹具进行加工。,2）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。一般小头底孔和衬套孔采用金刚镗精加工，大头孔多采用金刚镗及珩磨加工。,2.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55mm):,小头孔各工序尺寸及其公差:,2.连杆的传统加工方法,视频：连杆大小头孔加工,2.连杆的传统加工方法,2.4.3 连杆辅助基准和其他平面的加工,辅助基准主要是指连杆的工艺凸台和连杆侧面。其他平面指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。这些表面加工面积不大，加工位置分散、数量多，提高加工效率是关键。,这些平面常采用铣削或拉削加工，接合面的精加工一般采用高效磨削。,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,a,b两种组合形式，每种形式由两个工步完成。加工时以小头孔、端面及大头外形表面定位。,3.连杆加工的新工艺裂解,3.1 连杆裂解加工概述,连杆裂解（连杆胀断）技术是20世纪90年代初发展起来的一种先进的连杆加工新技术，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。,经过裂解加工的连杆,裂解加工过的连杆盖端面,3.连杆加工的新工艺裂解,连杆裂解技术的原理：利用人为在连杆大头孔内加工出的V型槽或矩形槽（裂解槽）；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。,3.连杆加工的新工艺裂解,3.2 裂解槽的加工,裂解槽,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,1）拉削加工由于拉刀在加工过程中磨损，V形槽形状随之变化，从而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状不同，裂解过程中可能会出现一个分离面已断开，另一个分离面尚未完全断开的现象。,3.连杆加工的新工艺裂解,2）激光加工,1995年，德国Mauser 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、易裂解、大头孔裂解变形小,连杆裂解质量高等优点,目前许多汽车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.连杆加工的新工艺裂解,3.3 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,3.连杆加工的新工艺裂解,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：,3.连杆加工的新工艺裂解,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镗、半精镗大小头孔钻、攻螺纹孔加工裂解槽裂解装配螺栓压衬套并精整加工衬套精磨连杆两端面精镗大小头孔铰珩小头孔清洗检验,连杆传统加工与裂解加工对比简图,3.连杆加工的新工艺裂解,3.4 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：1）极大的提高了连杆体与连杆盖之间的定位精度。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 和抗剪切能力。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 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）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）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。,3.连杆加工的新工艺裂解,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。,连杆裂解技术的发展方向：1)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和裂解加工，满足不同排量发动机连杆生产的需要。2)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。3)简单化 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,谢 谢,