柴油機連桿的加工工藝分析

摘 要：本文分析了柴油機連桿的用途及其特點，闡述了連桿的毛坯制造，探討了連桿的加工工藝過程。在選擇制造方法與毛坯種類時，應(yīng)考慮成本與性能等因素，進而實現(xiàn)降低生產(chǎn)成本、提高性能的目的。

關(guān)鍵詞：柴油機；連桿；加工工藝

1 緒論

在發(fā)動機中，最為重要的傳動部件當(dāng)屬連桿，應(yīng)用于柴油機時，可轉(zhuǎn)移活塞頂面膨脹壓力，使之傳輸至曲軸，后經(jīng)曲軸驅(qū)動，實現(xiàn)活塞壓縮氣缸中氣體的帶動。為實現(xiàn)維修的便易，以及磨損的有效降低，在連桿大頭孔中，需進行金屬軸瓦的安裝。對軸瓦來講，其底部所用材料為鋼質(zhì)，內(nèi)部澆有耐磨巴氏合金軸瓦金屬。不僅如此，其與連桿蓋之間常會放置一組墊片，用于對磨損瓦軸的補償。而連桿小頭，它需與活塞進行連接，通過活塞銷進行實現(xiàn)。在小頭孔內(nèi)，還需價格青銅襯套進行亞茹，以此來降低所發(fā)生的磨損，并方便用于進行更換與維修。

2 連桿的毛坯制造

在選擇制造連桿毛坯的制造方法時，需按照零件對組織性能要求、材料工藝性與生產(chǎn)材料進行，其工藝性主要包括可鍛性與可塑性，同時還要結(jié)合零件外形尺寸與形狀進行，根據(jù)車間具體制造方法與現(xiàn)有條件，確定最終的制造方案。目前，對我國連桿生產(chǎn)工廠來講，采用工藝多為連桿輥鍛。如下圖，在加熱毛坯之后，經(jīng)由上、下鍛輥模具2、4型槽，使之產(chǎn)生形變，并獲取所期形狀。通過對輥鍛法的運用，所產(chǎn)生的連桿鍛件，無論是機械強度也好，還是金屬纖維也罷，或是內(nèi)部金屬組織等，均可達到模鍛水準，不僅如此，其設(shè)備尤為簡易，且具有較好的勞動條件，以及較高的生產(chǎn)效率，使之達到自動化與機械化的目標，還可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，對于輥鍛來講，它需歷經(jīng)多次，才可達到所需形狀。

連桿輥鍛示意圖

3 連桿的加工工藝過程

3.1 定位基準的選擇

加工連桿機械時，在多數(shù)工序中，其主要基面選擇小頭孔與指定端面，除此之外，其另一基面由大頭確定，其制定的外表面即為基面。主要因為斷面有較大的面積與穩(wěn)定的定位，利用小頭孔定位便可對小、大頭孔中心距加以控制。所以通過這種方法可以統(tǒng)一工序內(nèi)各定位基準，使定位誤差有所減少。面對此種情形時，可以采用下面的方法來解決：工件在安裝過程中，在夾具的設(shè)計中應(yīng)將夾具定位原件與編號標記的一面相接觸。在精鏜小頭襯套孔（精鏜小頭孔）時，其基面常選擇襯套孔（小頭孔），此時常用“假銷”來稱呼定位銷。在定位夾緊（襯套孔）小頭孔后，接假銷從小頭孔內(nèi)抽出并加工。在加工初期，工件的所有表面都為毛坯狀態(tài)，夾緊與定位條件并不理想，且需要較大的切削力與加工余量，若工件原本剛性并不理想，還會影響加工精度。在加工連桿時也同樣如此，其工藝路線的加工中，開始加工前，首先應(yīng)對兩個端面進行粗銑，毛坯端面用于定位粗磨端面。如何定位粗銑中工件，其方法并不唯一，一種可以用毛坯端來定位，接下來夾緊端部與側(cè)面，當(dāng)一個端面粗銑完畢后，將其翻轉(zhuǎn)，將其另一面的定位銑好。然而，因為連桿剛性強度不佳，且毛坯面不平整，所以在夾緊定位時工件形狀可能會受到影響，進而對后續(xù)定位工序的精度產(chǎn)生影響。從另一角度來看，為連桿身與連桿大頭外形的對稱面進行定位。利用該方法來定位可以減小工件形變程度，對斷面進行銑洗時，兩端可以同時進行，抵消部分切削力，有利于得到較好的平面度。因為在定位時選擇對稱面，所以加工毛坯后，對其外形產(chǎn)生的影響較小，得到的外形無偏差或有較小的偏差。

3.2 加工階段的劃分和加工順序的安排

因連桿剛性的不足，導(dǎo)致在加工時，常會出現(xiàn)應(yīng)力問題，從而引發(fā)變形的出現(xiàn)。在工藝安排時，首先，需區(qū)分表面的粗、精加工。如此一來，可于半精加工中，實現(xiàn)對粗加工變形的修正，不僅如此，在精加工中，還可實現(xiàn)對半精加工的修正，以此來實現(xiàn)目標的所需。在工序安排上，首先，對定位基準進行加工，如磨、銑等工序，之后，在對孔進行加工，以此來滿足先面后孔的需求。通常情況下，連桿工藝加工過程有以下幾點：

（1）粗加工階段。該階段發(fā)生于蓋合與連桿體之前，隸屬于加工階段，即加工基準面與輔助基準面，加工蓋合與連桿體，例如，兩者的磨、銑等。

（2）半精加工階段。該階段發(fā)生于蓋合與連桿體之后，隸屬于加工階段，例如，對孔口倒角、半精鏜大頭孔等的加工。總而言之，該階段的實施，為大、小頭孔精加工打下良好的基礎(chǔ)。

（3）精加工階段。該階段針對的是連桿表面，即在大、小頭孔達標的基礎(chǔ)上實現(xiàn)，例如精鏜小頭活塞銷軸承孔，以及珩磨大頭孔等。

3.3 確定合理的夾緊方法

連桿并不具備較強的剛性，在夾緊時應(yīng)注意對力度的控制，在選擇著力點與方向時也應(yīng)主要，減少或避免因夾緊力過大對其形狀產(chǎn)生影響，進而對加工精度產(chǎn)生影響。在連桿的加工過程中能夠發(fā)現(xiàn)，設(shè)計人員在選擇著力點與作用方向時較為注意。對夾具兩端面進行粗銑時，端面與夾緊力方向處于平衡裝填，此時小頭端部與大頭端部有著較高的剛性，所以其形狀受到的影響較小，即便有變形產(chǎn)生，依舊與端面相平衡，對端面平面度不會產(chǎn)生影響。利用工件，定位元件會受到夾緊力，減少或避免扭轉(zhuǎn)或彎曲現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3.4 連桿主要面的加工方法

通過對四道工序，如精磨、粗磨、精銑以及粗銑的運用，結(jié)合精加工中的精磨工序，實現(xiàn)對基面平度的有效改善，以此來達到對孔加工精度的提升。在轉(zhuǎn)盤磨床上，通過對砂瓦的運用，實現(xiàn)磨削砂輪端面。此方式具有較高的生產(chǎn)效率。在M7130型平面磨床上，通過精磨的運用，實現(xiàn)磨削砂輪的目的，此方式雖然生產(chǎn)率較低，但是卻有著較高的精度。定位是建立在小頭孔與基面之上，利用圓銷進行實現(xiàn)。通過工件銑兩側(cè)面至尺寸的裝夾，以此來實現(xiàn)對稱的保障。

4 結(jié)語

連桿，它常用于進行曲軸與活塞的連接，用其實現(xiàn)活塞運動的轉(zhuǎn)變，在使之轉(zhuǎn)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運動的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)動力的輸出。因而，對柴油機來講，其性能由連桿精度決定，而連桿精度主要取決于工藝選擇。

參考文獻：

[1]高云巍，常峰瑜，王永敏.內(nèi)燃機車柴油機連桿深油孔加工工藝[J].機車車輛工藝，2017（06）：2123.

[2]秦健健，毛虎平.基于多島遺傳算法的柴油機連桿結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J].機械設(shè)計與制造，2017（04）：218221.

作者簡介：郁冬（1977），男，江蘇姜堰人，講師，主要從事機械制造加工工藝及夾具方面的理論、技能教學(xué)及研究。