发动机连杆加工工艺分析设计
摘
连杆活塞式发动机压缩机零件头孔曲轴连接头孔通活塞销活塞连接作活塞气体压力传送曲轴收曲轴驱动带动活塞压缩汽缸中气体连杆承受击动载荷求连杆质量强度高安排工艺程时先基准般〞加工原连杆加工外表头孔两端面较重加工外表连杆体盖结合面螺栓孔定位面
连杆传力零件运动件单加连杆尺寸提高承载力须综合材料选结构设计设计中先连杆工艺程分析联系实际通具体设计解进行连杆机械加工工艺程分析机械加工余量工序尺寸确实定
关键词：发动机连杆定位基面工艺设计
目 录
第章 发动机概述 1
11发动机定义 1
12发动机开展历史 1
13发动机分类 2
14发动机总体结构 2
第二章 连杆分析 3
21连杆作 3
22连杆结构特点 3
23连杆工艺分析 4
第三章 连杆工艺规程设计 7
31确定连杆材料毛坯 7
32连杆机械加工工艺程 7
34连杆机械加工工艺程夹紧方法 8
第四章 连杆机械加工工艺程分析 9
41工艺程安排 9
42连杆加工外表工序安排 9
43连杆机械加工工艺路线 10
第五章 机械加工余量工序尺寸确实定 12
51头孔两端面加工余量工序尺寸 12
52头孔端面加工余量工序尺寸 12
53头孔加工余量工序尺寸 12
54头孔加工余量工序尺寸 13
55螺栓孔加工余量工序尺寸 13
56头油孔加工余量工序尺寸 13
57连杆盖定位销孔加工余量工序尺寸 14
58头油孔加工余量工序尺寸 14
59确定切削量工时 14
510工艺卡片制订 15
谢 辞 29
参考资料 30
附录 31
第章 发动机概述
11发动机定义
发动机称引擎种够种形式转化种更机器通常化学转化机械〔电转化机器称谓电动机〕时适动力发生装置指包括动力装置整机器方汽油发动机航空发动机
12发动机开展历史
发动机早诞生英国发动机概念源英语义指种产生动力机械装置〞着科技进步断研制出途种类型发动机种发动机根前提某种燃料燃烧产生动力
谓外燃机说燃料发动机外部燃烧发动机种燃烧产生热转化成动瓦特创造蒸汽机种典型外燃机量煤燃烧产生热水加热成量水蒸汽时高压便产生然种高压推动机械做功完成热动转变
外燃气轮机种发动机工作特点燃烧产生高压燃气利燃气高压推动燃气轮机叶片旋转输出动力燃气轮机范围广难精细调节输出功率汽车摩托车少燃气轮机局部赛车装燃气轮机
类智慧穷种新型发动机断研制出出安操控需目前止爱摩托车种选择——复式发动机
13发动机分类
〔1〕燃料分：汽油机柴 油机等
〔2〕工作循环分：四程发动机二程发动机
〔3〕气门位置分：顶置气门式发动机侧置气门式发动机
〔4〕气缸排列分：直列式发动机v型发动机
〔5〕气缸数分：单缸发动机缸发动机
14发动机总体结构
发动机两机构：曲柄连杆机构配气机构
发动机五系统：冷系润滑系燃料供应系点火系起动系
第二章 连杆分析
21连杆作
活塞复运动转变曲轴旋转运动作活塞组燃气压力传曲轴连杆运动外左右摆动作复杂面运动连杆工作时承受气体压力复惯性力产生交变载荷求应足够疲劳强度结构刚度时连杆传力零件运动件单加连杆尺寸提高承载力须综合材料选结构设计
22连杆结构特点
图21 连杆结构图
连杆连杆连杆盖两局部组成连杆体连杆盖头孔螺母螺栓曲轴装配起图21 175Ⅱ型柴油机连杆头孔装薄壁金属轴瓦轴瓦刚质母体外表浇层耐磨合金连杆体头连杆盖间组垫片补偿轴瓦磨损连杆头活塞销活塞连接头孔压入青铜衬套减少头孔活塞销磨损时便磨损进行修理更换
连杆柴油机零件作活塞顶面膨胀气体压力传曲轴受曲轴驱动带动活塞压缩汽缸中气体工作中承受着急剧变化动载荷
23连杆工艺分析
类连杆技术条件基类似仅数值差异面具体介绍175Ⅱ型柴油机连杆技术条件
(1) 头孔精度
头孔轴瓦曲轴头活塞销密切配合减少击良影响便传热头孔头衬套孔尺寸公差均IT6头孔外表粗糙度Ra＜08μm 衬套孔外表粗糙度Ra＜04μm头孔圆度公差0005mm圆柱度公差001mm头压衬套底孔圆度公差0007mm圆柱度公差0015mm头衬套孔圆度公差0004mm圆柱度公差0008mm
〔2〕头孔轴心线两互相垂直方行度
两孔轴心线连杆轴线方行度误差会活塞气缸中倾斜造成气缸壁磨损均匀时曲轴连杆轴颈产生边缘磨损两孔轴心线连杆轴线方行度求较高两孔轴心线垂直连杆轴线方行度误差均匀磨损影响较公差值较处规定：两孔轴心线连杆轴线方行度100mm长度公差003mm垂直连杆轴线方行度100mm长度公差006mm
〔3〕头孔中心距
头孔中心距影响气缸压缩影响柴油机效率规定拟高求：180±005mm
〔4〕头孔两端面头孔轴心线垂直度
头孔两端面头孔轴心线垂直度影响轴瓦安装磨损时垂直度加工程中影响加工头孔两端面时定位精度提出定求：头孔两端面头孔轴心线垂直度100mm长度公差01mm
〔5〕关螺栓孔技术求
连杆工作程中承受着急剧变化动载荷动载荷传递连杆体连杆盖两螺栓螺母螺栓螺母提出高技术求外安装两动力螺栓孔端面提出定求：螺栓孔公差等级IT8外表粗糙度Ra＜32μm两螺栓孔互相垂直两方行度100mm长度公差015mm螺栓孔两端面螺栓孔轴心线圆跳动100mm长度公差02mm
〔6〕关结合面技术求
连杆受动载荷时结合面歪斜连杆盖连杆体着结合面产生相错位曲轴连杆劲轴瓦结合良产生均匀磨损结合面面度影响连杆体连杆盖垫片贴合紧密程度影响螺栓受力情况曲轴轴瓦磨损处规定：结合面头孔端面垂直度100mm长度公差02mm结合面面度公差001mm
连杆结构形式直接影响机械加工工艺性济性影响连杆结构工艺性素方面
（1） 连杆盖连杆体连接方式
连杆盖连杆体定位方式连杆螺栓套筒齿形凸肩四种方式连杆螺栓螺栓孔尺寸公差较螺栓孔尺寸公差般H7外表粗糙度Ra16μm齿形凸肩定位定位精度高接合稳定性制造工艺较简单连杆螺栓孔尺寸接合面齿形凸肩采拉削方法加工适批量生产成批生产时铣削方法加工
（2） 连杆头厚度
考虑加工时定位加工中输送等求连杆般采相等厚度等厚度连杆加工定位夹紧方便常工艺程中先等厚度加工连杆头加工需尺寸
（3） 连杆杆身油孔深度
活塞削连杆头衬套孔间需进行润滑发动机连杆采压力润滑连杆杆身钻油孔润滑油连杆头油孔头衬套油孔般Φ4mm~Φ8mm深孔深孔加工困难连杆阶梯孔代直径通孔改善工艺性改变润滑方式防止深孔加工
第三章 连杆工艺规程设计
31确定连杆材料毛坯
汽车发动机连杆材料般采45钢〔精选含碳质量分数042~047〕40Cr35CrMo调质处理提高强度抗击力国工厂球墨铸铁制造连杆
钢制连杆般采锻造单件批生产时采锻造简单胎模进行锻造次进行批量生产采模锻模锻般分两工序进行初锻终锻通常切边进行热较正中型连杆头端面常进行精压提高毛坯精度
模锻生产率高需较锻造设备课题中连杆设计采45钢钢制连杆采锻造完成
32连杆机械加工工艺程
连杆尺寸精度加工外表形状精度位置精度求高刚性拟差容易产生变形连杆机械加工带困难必须予充分重视
孔作基面头处指定侧外圆面作基面端面面积定位拟稳定头孔定位直接控制头孔中心距达基准统减少定位误差安装工件时注意成套编号标记面夹具定位元件接触精镗头孔时头孔衬套孔作基面时定位销做成活动连杆头孔衬套孔定位夹紧头孔中抽出假销进行加工
3 4 连杆机械加工工艺程夹紧方法
然连杆刚性拟差工件应该十分注意夹紧力作方着力点选择防止受夹紧力作产生变形影响加工精度例：粗铣端面夹具中夹紧力方端面行夹紧力作方头端部头端部刚性高变形变形产生行端面方少会影响端面行度夹紧力通工作直接作定位元件防止工作产生弯曲扭转变形
例：加工头孔工序中夹紧力垂直作头端面定位元件承受保证加工孔圆度精镗头孔时头端面定位头端头端假销定位辅助支承侧面托信螺钉侧面夹紧端端面定位夹紧防止产生变形
第四章 连杆机械加工工艺程分析
41工艺程安排
连杆加工中两素影响加工精度：
（1） 连杆身刚度拟低外力〔切削力夹紧力〕作容易变形
（2） 连杆模锻件孔加工余量切削时会产生较剩余应力引起应力重新分布
安排工艺程时需外表粗精加工工序分工样粗加工生产变形半精加工中修正半精加工中生产变形精加工中修正达零件技术求
外表工序安排：
（1） 两端面：粗铣粗磨半精磨精磨
（2） 头孔：钻孔扩孔拉孔精镗压入衬套精镗
（3） 头孔：粗镗半精镗精镗
（4） 螺栓孔：钻孔扩孔铰孔
次外表加工视需安排工艺程中间面
42连杆加工外表工序安排
连杆加工外表头孔端面连杆盖连杆体接合面连杆螺栓孔次加工外表油孔锁口槽等外检验清洗毛刺等工序
头孔加工序般：头孔加工序般：粗镗—半精镗—金刚镗—珩磨保证外表加工精度外表粗糙求连杆机械机械加工时粗加工精加工光整加工工序分阶段进行
连杆刚度较差确定夹紧力作点时应连杆夹紧力切削力作产生变形时减变形消应力加工精度影响增加辅助工序金刚镗头孔前连接连杆盖连杆体螺栓松开头孔粗加工产生变形精镗工序中消连续式拉床组成连杆拉削动线采取松开连杆方法变形工序中修正
根连杆结构特点机械加工求外表加工序致纳：加工头端面加工基准孔〔头孔〕工艺凸台粗半精加工外表〔包括头孔接合面螺栓孔等〕连杆盖连杆体装配起精加工连杆总成校正连杆总重量头孔进行精加工光整加工
43连杆机械加工工艺路线
进行量工艺分析制定出批量生产连杆加工工艺路线：
（1） 锻造
（2） 铣两面
（3） 粗磨两面
（4） 退磁
（5） 钻扩头孔
（6） 锪头孔口倒角
（7） 拉头孔
（8） 粗镗头孔
（9） 车头外圆
（10） 成套编号
（11） 粗铣螺栓孔面
（12） 精铣螺栓孔面
（13） 钻扩铰两螺栓孔
（14） 中间检验
（15） 半精磨两面
（16） 退磁
（17） 半精镗头孔
（18） 精镗头孔
（19） 中间检测
（20） 钻头油孔
（21） 毛刺
（22） 压入衬套
（23） 铣开
（24） 全部毛刺
（25） 螺栓孔口倒角
（26） 钻连杆盖定位销孔
（27） 钻连杆体定位销孔
（28） 装配连杆体连杆盖
（29） 精磨两面
（30） 精镗衬套孔头孔
（31） 精细镗头孔
（32） 中间检验
（33） 车头两端面孔口倒角
（34） 全部毛刺
（35） 清洗
（36） 检验
第五章 机械加工余量工序尺寸确实定
51头孔两端面加工余量工序尺寸：
175Ⅱ型柴油机材料采45钢生产类型批量生产采模锻方式
根述原始资料加工工艺分确定加工外表机械加工余量工序尺寸确定头孔两端面加工余量工序尺寸表51
表51：头孔两端面加工余量工序尺寸
工序名称
工序余量
济精度
工序尺寸公差
粗铣
2mm
IT13
34±02
粗磨
05mm
IT10
335±005
半精磨
03mm
IT8
332±002
精磨
02mm
IT7
330025 0050
52头孔端面加工余量工序尺寸：
确定头孔端面加工余量工序尺寸表52
表52：头孔端面加工余量工序尺寸
工序名称
工序余量
济精度
工序尺寸公差
粗铣
2mm
IT13
34±02
粗磨
05mm
IT11
335±005
半精磨
03mm
IT 8
332±002
精磨
02mm
IT 7
330025 0050
铣落差
4mm
IT 7
290 029
53头孔加工余量工序尺寸：
确定头孔加工余量工序尺寸表53
表53：头孔加工余量工序尺寸
工序名称
工序余量
济精度
工序尺寸公差
钻孔
30mm
IT11
Φ30+0130 0
扩孔
2mm
IT20
Φ32
拉孔
05mm
IT7
Φ325
精镗
05mm
IT7
Φ33
54头孔加工余量工序尺寸：
确定头孔加工余量工序尺寸表54
表54：头孔加工余量工序尺寸
工序名称
工序余量
济精度
工序尺寸公差
粗镗
5mm
IT10
Φ45
半精镗
2mm
IT9
Φ52
精镗
1mm
IT8
Φ53
55螺栓孔加工余量工序尺寸：
确定螺栓孔加工余量工序尺寸表55
表55：螺栓孔加工余量工序尺寸
工序名称
工序余量
济精度
工序尺寸公差
钻孔
5mm
IT11
Φ112+0110 0
扩孔
06mm
IT 9
Φ118+0043 0
铰孔
02mm
IT 8
Φ12+0027 0
56头油孔加工余量工序尺寸：
确定头油孔加工余量工序尺寸表56
表56：头油孔加工余量工序尺寸
工序名称
工序余量
济精度
工序尺寸公差
钻孔
4mm
IT11
Φ4+0110 0
57连杆盖定位销孔加工余量工序尺寸：
确定连杆盖定位销孔加工余量工序尺寸表57
表57：连杆盖定位销孔加工余量工序尺寸
工序名称
工序余量
济精度
工序尺寸公差
钻孔
3mm
IT11
Φ3+0110 0
58头油孔加工余量工序尺寸：
确定头油孔加工余量工序尺寸表58
表8：头油孔加工余量工序尺寸
工序名称
工序余量
济精度
工序尺寸公差
钻孔
35mm
IT11
Φ35+0110 0
59确定切削量工时
扩钻孔Φ32+010 0
利Φ32+010 0钻头Φ30mm孔进行扩钻根关手册规定扩钻切削量根钻孔切削量选取
f〔12~18〕f钻〔12~18〕×065×0750585~087〔mmr〕
根机床说明书选取f065mmr
V(12~13)V钻〔12~13〕×126~4(mmmin)
轴转速n516~34rmin孔机床说明书取nw68rmin
实际切削速度
Vπdwnw1000π×37×68100079(mmin)
切削工时：l335mm l6mm l3mm
T1〔335+6+3〕nwf42568×065101(min)
扩孔Φ325
采刀具：Φ325专扩孔钻
进量：f〔09~12〕×07 (切削手册表210)
063~084(mmr)
查机床说明书取f065mmr
机床轴转速：取n68rmin切削速度v826mmin
机开工时 l335mm l3mm l3mm
T1〔335+3+3〕nf39568×065093(min)
510工艺卡片制订
175Ⅱ连杆零件工艺程卡片表59
表59 ：175Ⅱ型柴油机连杆机械加工工艺程卡
机械加工工艺程综合卡片
产品名称
零件名称
材 料
某 柴 油 机 厂
75Ⅱ型柴油机
连 杆
45钢
序号
工序名称
技术条件检查求
工 序 简 图
设备
夹具
1
锻造
连杆锻造工艺进行
双面铣专机床
铣夹具
2
粗铣两面
铣尺寸34±02
3
粗磨两面
磨完面翻身磨面保证尺寸335±005
M7475型转盘磨床
磁力吸盘
4
退磁
5
钻扩头孔
钻Φ30
扩Φ32+010 0
Z535型立式钻床
滑柱式钻模
6
锪头孔口倒角
面锪锪面
Z535型立式钻床
7
拉头孔
拉孔径Φ325
L55型立式拉床
拉刀
8
粗镗头孔
粗镗Φ45头孔中心距保证180±005
镗孔专机床
镗夹具
9
车头外圆
车头外圆直径Φ745
C618K型车床
车夹具
10
成套编号
11
粗铣螺栓孔面
先工位Ⅰ铣螺栓孔两端面翻身工位Ⅱ铣螺栓孔两端面
X62W型卧式铣床
铣夹具三面刃铣刀
12
精铣螺栓孔面
先工位Ⅰ铣螺栓孔两端面翻身工位Ⅱ铣螺栓孔两端面
X62W型卧式铣床
铣夹具三面刃铣刀
13
钻扩铰两螺栓孔
钻Φ112扩Φ118铰Φ12
1） 两螺栓孔距离59±01
2） 螺栓孔轴心线头孔端面距离1675±010
3） 两孔行度100mm长度公差015
4） 端面G螺栓孔圆跳动100mm长度公差020
Z535型立式钻床
钻模
14
中间检验
1） 尺寸检验：
① 59±01
② 295±01
③ 2898±014
④ 5596±01
⑤ 2698±02
⑥ Φ12
⑦ 180±005
⑧ 745
⑨ 1675±010
⑩ 105+02 0
⑪ 66+02 0
2〕两K孔两互相垂直方行度100mm长度公差015
3〕G面K孔圆跳动100mm长度公差020
板
通量具
15
半精磨两面
磨完面翻身磨面保证尺寸332±002
M7475型面磨床
磁力吸盘
16
退磁
退磁机
17
半精镗头孔
图示位置装夹头孔直径镗Φ52+08 0头孔两端面头孔轴心线垂直度100mm长度公差01
镗孔专机床
镗夹具
18
精镗头孔
图示装夹加工尺寸技术条件：头孔直径Φ33 +0027 0
(1)圆度公差0007圆柱度公差0015
(2)头孔轴心线连杆轴线方行度长度100mm长度公差003
(3)头孔轴心线垂直连杆轴线方行度100mm长度公差006
T760型金刚镗床
镗夹具
19
中间检测
1) 尺寸检测
① 180±005
② Φ33+027 0
③ Φ52+006 0
④ 332±002
2） 头孔圆度公差0007圆柱度公差0015
3） 头孔轴心线连杆轴线方行度100mm长度公差003
4） 头孔轴心线垂直连杆轴线方行度100mm长度公差006
5） Ⅰ面头孔轴心线垂直度100mm长度公差01
检验台
通量位置偏差检验夹具
20
钻头油孔
图示位置装夹钻Φ4磨Φ8深3
台钻
钻模
21
毛刺
头孔毛刺
22
压入衬套
连杆衬套油孔轴心线轴度公差Φ1mm
油压机
23
铣开
先工位Ⅰ铣开连杆边翻身工位Ⅱ铣开连杆边
〔1〕F面两Ⅰ面垂直度100mm长度公差02
〔2〕F面面度公差001
X62W型卧式铣床
铣夹具
24
全部毛刺
25
螺栓孔口倒角
倒角05×45°
台钻
钻夹具
26
钻连杆盖定位销孔
钻4Φ3深5定位销孔
(1)销孔间距离63±0120±01
(2)销孔连杆盖剖分面中心距离315±0110±01
台钻
钻夹具
27
钻连杆体定位销孔
钻4Φ35深5定位销孔
(1)销孔间距离63±0120±01
(2)销孔连杆体制分面中心线面离315±0110±01
台钻
钻夹具
28
装配连杆体连杆盖
扭力扳手
工艺螺栓工艺垫片
29
精磨两面
保持尺寸330025 0050
M7475面磨床
磁力吸盘
30
精镗衬套孔头孔
1） 镗衬套直径Φ28头孔直径Φ528+0030 0
2） 衬套圆度公差0004圆柱度公差0008
3） 头孔圆度公差0005圆柱公差0010
4） 衬套孔头孔轴心线连杆轴线方行度100mm长度公差003
5） 衬套孔头孔轴心线垂直连杆轴线方行度100mm长度公差006
6） 头孔距离180±005
T760型金刚镗床
镗夹具
31
精细镗头孔
Φ53
T760型金刚镗床
镗夹具
32
中间检验
1） 尺寸检验
①165 ②Φ8 ③3 ④45°⑤Φ28 ⑥180±005 ⑦Φ4 ⑧Φ53
⑨33
2） 衬套孔圆度公差0004圆柱度公差0008
3） 头孔圆度公差0005圆柱度公差0010
4） 头孔衬套孔轴心线连杆轴线方行度100mm长度公差003
5） 头孔衬套孔轴心线垂直方行度100mm长度公差006
6） 连杆衬套油孔轴心线轴度公差Φ1mm
检验台
检具通量具
33
车头两端面孔口倒角
1） 两端面间距离29
2） 头端面头端面间落差
2±015
3） 头衬套口倒角倒角05×45°
车床
活心轴
34
全部毛刺
35
清洗
36
检验
图纸尺寸技术求检验
工序简图见附录
谢 辞
课题选题研究程中吴明明老师悉心指导吴老师屡次询问研究进程指点迷津帮助开拓研究思路精心点拨热忱鼓励吴老师丝苟作风严谨求实态度踏踏实实精神仅授文教做历时三载终生受益穷道吴老师感谢情法言语表达
感谢课老师三年培养文化底蕴深厚安详宁静激情飞扬方塑造积极乐观生态度刻画永远留恋青春记忆离时候舍诸位老师深深鞠躬
感谢父母迈出步凝聚着心血汗水始终支持关爱直勇敢前动力
感谢学朋友永远记伴走欢笑泪水日子关心帮助举目亲长沙感觉塌实温暖
写感谢限希老师家朋友体会感恩心幸运谢谢
钱 威
2021年5月28日
参考资料
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[15]孙业保编车燃机[M] 北京北京理工学出版社1997
附 录
工序简图排版
附录1
工序2
粗铣两面
附录2
工序3
粗磨两面
附录3
工序5
钻扩头孔
附录4
工序6
锪头孔口倒角
附录5
工序7
拉头孔
附录6
工序8
粗镗头孔
附录7
工序9
车头外圆
附录8
工序11
粗铣螺栓孔面
附录9
工序12
精铣螺栓孔面
附录10
工序13
钻扩铰两螺栓孔
附录11
工序15
半精磨两面
附录12
工序17
半精镗头孔
附录13
工序18
精镗头孔
附录14
工序20
钻头油孔
附录15
工序23
铣开
附录16
工序25
螺栓孔口倒角
附录17
工序26
钻连杆盖定位销孔
附录18
工序27
钻连杆体定位销孔
附录19
工序29
精磨两面
附录20
工序30
精镗衬套孔头孔
附录21
工序31
精细镗头孔
附录22
工序32
车头两端面孔口倒
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摘
连杆活塞式发动机压缩机零件头孔曲轴连接头孔通活塞销活塞连接作活塞气体压力传送曲轴收曲轴驱动带动活塞压缩汽缸中气体连杆承受击动载荷求连杆质量强度高安排工艺程时先基准般〞加工原连杆加工外表头孔两端面较重加工外表连杆体盖结合面螺栓孔定位面
连杆传力零件运动件单加连杆尺寸提高承载力须综合材料选结构设计设计中先连杆工艺程分析联系实际通具体设计解进行连杆机械加工工艺程分析机械加工余量工序尺寸确实定
关键词：发动机连杆定位基面工艺设计
目 录
第章 发动机概述 1
11发动机定义 1
12发动机开展历史 1
13发动机分类 2
14发动机总体结构 2
第二章 连杆分析 3
21连杆作 3
22连杆结构特点 3
23连杆工艺分析 4
第三章 连杆工艺规程设计 7
31确定连杆材料毛坯 7
32连杆机械加工工艺程 7
34连杆机械加工工艺程夹紧方法 8
第四章 连杆机械加工工艺程分析 9
41工艺程安排 9
42连杆加工外表工序安排 9
43连杆机械加工工艺路线 10
第五章 机械加工余量工序尺寸确实定 12
51头孔两端面加工余量工序尺寸 12
52头孔端面加工余量工序尺寸 12
53头孔加工余量工序尺寸 12
54头孔加工余量工序尺寸 13
55螺栓孔加工余量工序尺寸 13
56头油孔加工余量工序尺寸 13
57连杆盖定位销孔加工余量工序尺寸 14
58头油孔加工余量工序尺寸 14
59确定切削量工时 14
510工艺卡片制订 15
谢 辞 29
参考资料 30
附录 31
第章 发动机概述
11发动机定义
发动机称引擎种够种形式转化种更机器通常化学转化机械〔电转化机器称谓电动机〕时适动力发生装置指包括动力装置整机器方汽油发动机航空发动机
12发动机开展历史
发动机早诞生英国发动机概念源英语义指种产生动力机械装置〞着科技进步断研制出途种类型发动机种发动机根前提某种燃料燃烧产生动力
谓外燃机说燃料发动机外部燃烧发动机种燃烧产生热转化成动瓦特创造蒸汽机种典型外燃机量煤燃烧产生热水加热成量水蒸汽时高压便产生然种高压推动机械做功完成热动转变
外燃气轮机种发动机工作特点燃烧产生高压燃气利燃气高压推动燃气轮机叶片旋转输出动力燃气轮机范围广难精细调节输出功率汽车摩托车少燃气轮机局部赛车装燃气轮机
类智慧穷种新型发动机断研制出出安操控需目前止爱摩托车种选择——复式发动机
13发动机分类
〔1〕燃料分：汽油机柴 油机等
〔2〕工作循环分：四程发动机二程发动机
〔3〕气门位置分：顶置气门式发动机侧置气门式发动机
〔4〕气缸排列分：直列式发动机v型发动机
〔5〕气缸数分：单缸发动机缸发动机
14发动机总体结构
发动机两机构：曲柄连杆机构配气机构
发动机五系统：冷系润滑系燃料供应系点火系起动系
第二章 连杆分析
21连杆作
活塞复运动转变曲轴旋转运动作活塞组燃气压力传曲轴连杆运动外左右摆动作复杂面运动连杆工作时承受气体压力复惯性力产生交变载荷求应足够疲劳强度结构刚度时连杆传力零件运动件单加连杆尺寸提高承载力须综合材料选结构设计
22连杆结构特点
图21 连杆结构图
连杆连杆连杆盖两局部组成连杆体连杆盖头孔螺母螺栓曲轴装配起图21 175Ⅱ型柴油机连杆头孔装薄壁金属轴瓦轴瓦刚质母体外表浇层耐磨合金连杆体头连杆盖间组垫片补偿轴瓦磨损连杆头活塞销活塞连接头孔压入青铜衬套减少头孔活塞销磨损时便磨损进行修理更换
连杆柴油机零件作活塞顶面膨胀气体压力传曲轴受曲轴驱动带动活塞压缩汽缸中气体工作中承受着急剧变化动载荷
23连杆工艺分析
类连杆技术条件基类似仅数值差异面具体介绍175Ⅱ型柴油机连杆技术条件
(1) 头孔精度
头孔轴瓦曲轴头活塞销密切配合减少击良影响便传热头孔头衬套孔尺寸公差均IT6头孔外表粗糙度Ra＜08μm 衬套孔外表粗糙度Ra＜04μm头孔圆度公差0005mm圆柱度公差001mm头压衬套底孔圆度公差0007mm圆柱度公差0015mm头衬套孔圆度公差0004mm圆柱度公差0008mm
〔2〕头孔轴心线两互相垂直方行度
两孔轴心线连杆轴线方行度误差会活塞气缸中倾斜造成气缸壁磨损均匀时曲轴连杆轴颈产生边缘磨损两孔轴心线连杆轴线方行度求较高两孔轴心线垂直连杆轴线方行度误差均匀磨损影响较公差值较处规定：两孔轴心线连杆轴线方行度100mm长度公差003mm垂直连杆轴线方行度100mm长度公差006mm
〔3〕头孔中心距
头孔中心距影响气缸压缩影响柴油机效率规定拟高求：180±005mm
〔4〕头孔两端面头孔轴心线垂直度
头孔两端面头孔轴心线垂直度影响轴瓦安装磨损时垂直度加工程中影响加工头孔两端面时定位精度提出定求：头孔两端面头孔轴心线垂直度100mm长度公差01mm
〔5〕关螺栓孔技术求
连杆工作程中承受着急剧变化动载荷动载荷传递连杆体连杆盖两螺栓螺母螺栓螺母提出高技术求外安装两动力螺栓孔端面提出定求：螺栓孔公差等级IT8外表粗糙度Ra＜32μm两螺栓孔互相垂直两方行度100mm长度公差015mm螺栓孔两端面螺栓孔轴心线圆跳动100mm长度公差02mm
〔6〕关结合面技术求
连杆受动载荷时结合面歪斜连杆盖连杆体着结合面产生相错位曲轴连杆劲轴瓦结合良产生均匀磨损结合面面度影响连杆体连杆盖垫片贴合紧密程度影响螺栓受力情况曲轴轴瓦磨损处规定：结合面头孔端面垂直度100mm长度公差02mm结合面面度公差001mm
连杆结构形式直接影响机械加工工艺性济性影响连杆结构工艺性素方面
（1） 连杆盖连杆体连接方式
连杆盖连杆体定位方式连杆螺栓套筒齿形凸肩四种方式连杆螺栓螺栓孔尺寸公差较螺栓孔尺寸公差般H7外表粗糙度Ra16μm齿形凸肩定位定位精度高接合稳定性制造工艺较简单连杆螺栓孔尺寸接合面齿形凸肩采拉削方法加工适批量生产成批生产时铣削方法加工
（2） 连杆头厚度
考虑加工时定位加工中输送等求连杆般采相等厚度等厚度连杆加工定位夹紧方便常工艺程中先等厚度加工连杆头加工需尺寸
（3） 连杆杆身油孔深度
活塞削连杆头衬套孔间需进行润滑发动机连杆采压力润滑连杆杆身钻油孔润滑油连杆头油孔头衬套油孔般Φ4mm~Φ8mm深孔深孔加工困难连杆阶梯孔代直径通孔改善工艺性改变润滑方式防止深孔加工
第三章 连杆工艺规程设计
31确定连杆材料毛坯
汽车发动机连杆材料般采45钢〔精选含碳质量分数042~047〕40Cr35CrMo调质处理提高强度抗击力国工厂球墨铸铁制造连杆
钢制连杆般采锻造单件批生产时采锻造简单胎模进行锻造次进行批量生产采模锻模锻般分两工序进行初锻终锻通常切边进行热较正中型连杆头端面常进行精压提高毛坯精度
模锻生产率高需较锻造设备课题中连杆设计采45钢钢制连杆采锻造完成
32连杆机械加工工艺程
连杆尺寸精度加工外表形状精度位置精度求高刚性拟差容易产生变形连杆机械加工带困难必须予充分重视
孔作基面头处指定侧外圆面作基面端面面积定位拟稳定头孔定位直接控制头孔中心距达基准统减少定位误差安装工件时注意成套编号标记面夹具定位元件接触精镗头孔时头孔衬套孔作基面时定位销做成活动连杆头孔衬套孔定位夹紧头孔中抽出假销进行加工
3 4 连杆机械加工工艺程夹紧方法
然连杆刚性拟差工件应该十分注意夹紧力作方着力点选择防止受夹紧力作产生变形影响加工精度例：粗铣端面夹具中夹紧力方端面行夹紧力作方头端部头端部刚性高变形变形产生行端面方少会影响端面行度夹紧力通工作直接作定位元件防止工作产生弯曲扭转变形
例：加工头孔工序中夹紧力垂直作头端面定位元件承受保证加工孔圆度精镗头孔时头端面定位头端头端假销定位辅助支承侧面托信螺钉侧面夹紧端端面定位夹紧防止产生变形
第四章 连杆机械加工工艺程分析
41工艺程安排
连杆加工中两素影响加工精度：
（1） 连杆身刚度拟低外力〔切削力夹紧力〕作容易变形
（2） 连杆模锻件孔加工余量切削时会产生较剩余应力引起应力重新分布
安排工艺程时需外表粗精加工工序分工样粗加工生产变形半精加工中修正半精加工中生产变形精加工中修正达零件技术求
外表工序安排：
（1） 两端面：粗铣粗磨半精磨精磨
（2） 头孔：钻孔扩孔拉孔精镗压入衬套精镗
（3） 头孔：粗镗半精镗精镗
（4） 螺栓孔：钻孔扩孔铰孔
次外表加工视需安排工艺程中间面
42连杆加工外表工序安排
连杆加工外表头孔端面连杆盖连杆体接合面连杆螺栓孔次加工外表油孔锁口槽等外检验清洗毛刺等工序
头孔加工序般：头孔加工序般：粗镗—半精镗—金刚镗—珩磨保证外表加工精度外表粗糙求连杆机械机械加工时粗加工精加工光整加工工序分阶段进行
连杆刚度较差确定夹紧力作点时应连杆夹紧力切削力作产生变形时减变形消应力加工精度影响增加辅助工序金刚镗头孔前连接连杆盖连杆体螺栓松开头孔粗加工产生变形精镗工序中消连续式拉床组成连杆拉削动线采取松开连杆方法变形工序中修正
根连杆结构特点机械加工求外表加工序致纳：加工头端面加工基准孔〔头孔〕工艺凸台粗半精加工外表〔包括头孔接合面螺栓孔等〕连杆盖连杆体装配起精加工连杆总成校正连杆总重量头孔进行精加工光整加工
43连杆机械加工工艺路线
进行量工艺分析制定出批量生产连杆加工工艺路线：
（1） 锻造
（2） 铣两面
（3） 粗磨两面
（4） 退磁
（5） 钻扩头孔
（6） 锪头孔口倒角
（7） 拉头孔
（8） 粗镗头孔
（9） 车头外圆
（10） 成套编号
（11） 粗铣螺栓孔面
（12） 精铣螺栓孔面
（13） 钻扩铰两螺栓孔
（14） 中间检验
（15） 半精磨两面
（16） 退磁
（17） 半精镗头孔
（18） 精镗头孔
（19） 中间检测
（20） 钻头油孔
（21） 毛刺
（22） 压入衬套
（23） 铣开
（24） 全部毛刺
（25） 螺栓孔口倒角
（26） 钻连杆盖定位销孔
（27） 钻连杆体定位销孔
（28） 装配连杆体连杆盖
（29） 精磨两面
（30） 精镗衬套孔头孔
（31） 精细镗头孔
（32） 中间检验
（33） 车头两端面孔口倒角
（34） 全部毛刺
（35） 清洗
（36） 检验
第五章 机械加工余量工序尺寸确实定
51头孔两端面加工余量工序尺寸：
175Ⅱ型柴油机材料采45钢生产类型批量生产采模锻方式
根述原始资料加工工艺分确定加工外表机械加工余量工序尺寸确定头孔两端面加工余量工序尺寸表51
表51：头孔两端面加工余量工序尺寸
工序名称
工序余量
济精度
工序尺寸公差
粗铣
2mm
IT13
34±02
粗磨
05mm
IT10
335±005
半精磨
03mm
IT8
332±002
精磨
02mm
IT7
330025 0050
52头孔端面加工余量工序尺寸：
确定头孔端面加工余量工序尺寸表52
表52：头孔端面加工余量工序尺寸
工序名称
工序余量
济精度
工序尺寸公差
粗铣
2mm
IT13
34±02
粗磨
05mm
IT11
335±005
半精磨
03mm
IT 8
332±002
精磨
02mm
IT 7
330025 0050
铣落差
4mm
IT 7
290 029
53头孔加工余量工序尺寸：
确定头孔加工余量工序尺寸表53
表53：头孔加工余量工序尺寸
工序名称
工序余量
济精度
工序尺寸公差
钻孔
30mm
IT11
Φ30+0130 0
扩孔
2mm
IT20
Φ32
拉孔
05mm
IT7
Φ325
精镗
05mm
IT7
Φ33
54头孔加工余量工序尺寸：
确定头孔加工余量工序尺寸表54
表54：头孔加工余量工序尺寸
工序名称
工序余量
济精度
工序尺寸公差
粗镗
5mm
IT10
Φ45
半精镗
2mm
IT9
Φ52
精镗
1mm
IT8
Φ53
55螺栓孔加工余量工序尺寸：
确定螺栓孔加工余量工序尺寸表55
表55：螺栓孔加工余量工序尺寸
工序名称
工序余量
济精度
工序尺寸公差
钻孔
5mm
IT11
Φ112+0110 0
扩孔
06mm
IT 9
Φ118+0043 0
铰孔
02mm
IT 8
Φ12+0027 0
56头油孔加工余量工序尺寸：
确定头油孔加工余量工序尺寸表56
表56：头油孔加工余量工序尺寸
工序名称
工序余量
济精度
工序尺寸公差
钻孔
4mm
IT11
Φ4+0110 0
57连杆盖定位销孔加工余量工序尺寸：
确定连杆盖定位销孔加工余量工序尺寸表57
表57：连杆盖定位销孔加工余量工序尺寸
工序名称
工序余量
济精度
工序尺寸公差
钻孔
3mm
IT11
Φ3+0110 0
58头油孔加工余量工序尺寸：
确定头油孔加工余量工序尺寸表58
表8：头油孔加工余量工序尺寸
工序名称
工序余量
济精度
工序尺寸公差
钻孔
35mm
IT11
Φ35+0110 0
59确定切削量工时
扩钻孔Φ32+010 0
利Φ32+010 0钻头Φ30mm孔进行扩钻根关手册规定扩钻切削量根钻孔切削量选取
f〔12~18〕f钻〔12~18〕×065×0750585~087〔mmr〕
根机床说明书选取f065mmr
V(12~13)V钻〔12~13〕×126~4(mmmin)
轴转速n516~34rmin孔机床说明书取nw68rmin
实际切削速度
Vπdwnw1000π×37×68100079(mmin)
切削工时：l335mm l6mm l3mm
T1〔335+6+3〕nwf42568×065101(min)
扩孔Φ325
采刀具：Φ325专扩孔钻
进量：f〔09~12〕×07 (切削手册表210)
063~084(mmr)
查机床说明书取f065mmr
机床轴转速：取n68rmin切削速度v826mmin
机开工时 l335mm l3mm l3mm
T1〔335+3+3〕nf39568×065093(min)
510工艺卡片制订
175Ⅱ连杆零件工艺程卡片表59
表59 ：175Ⅱ型柴油机连杆机械加工工艺程卡
机械加工工艺程综合卡片
产品名称
零件名称
材 料
某 柴 油 机 厂
75Ⅱ型柴油机
连 杆
45钢
序号
工序名称
技术条件检查求
工 序 简 图
设备
夹具
1
锻造
连杆锻造工艺进行
双面铣专机床
铣夹具
2
粗铣两面
铣尺寸34±02
3
粗磨两面
磨完面翻身磨面保证尺寸335±005
M7475型转盘磨床
磁力吸盘
4
退磁
5
钻扩头孔
钻Φ30
扩Φ32+010 0
Z535型立式钻床
滑柱式钻模
6
锪头孔口倒角
面锪锪面
Z535型立式钻床
7
拉头孔
拉孔径Φ325
L55型立式拉床
拉刀
8
粗镗头孔
粗镗Φ45头孔中心距保证180±005
镗孔专机床
镗夹具
9
车头外圆
车头外圆直径Φ745
C618K型车床
车夹具
10
成套编号
11
粗铣螺栓孔面
先工位Ⅰ铣螺栓孔两端面翻身工位Ⅱ铣螺栓孔两端面
X62W型卧式铣床
铣夹具三面刃铣刀
12
精铣螺栓孔面
先工位Ⅰ铣螺栓孔两端面翻身工位Ⅱ铣螺栓孔两端面
X62W型卧式铣床
铣夹具三面刃铣刀
13
钻扩铰两螺栓孔
钻Φ112扩Φ118铰Φ12
1） 两螺栓孔距离59±01
2） 螺栓孔轴心线头孔端面距离1675±010
3） 两孔行度100mm长度公差015
4） 端面G螺栓孔圆跳动100mm长度公差020
Z535型立式钻床
钻模
14
中间检验
1） 尺寸检验：
① 59±01
② 295±01
③ 2898±014
④ 5596±01
⑤ 2698±02
⑥ Φ12
⑦ 180±005
⑧ 745
⑨ 1675±010
⑩ 105+02 0
⑪ 66+02 0
2〕两K孔两互相垂直方行度100mm长度公差015
3〕G面K孔圆跳动100mm长度公差020
板
通量具
15
半精磨两面
磨完面翻身磨面保证尺寸332±002
M7475型面磨床
磁力吸盘
16
退磁
退磁机
17
半精镗头孔
图示位置装夹头孔直径镗Φ52+08 0头孔两端面头孔轴心线垂直度100mm长度公差01
镗孔专机床
镗夹具
18
精镗头孔
图示装夹加工尺寸技术条件：头孔直径Φ33 +0027 0
(1)圆度公差0007圆柱度公差0015
(2)头孔轴心线连杆轴线方行度长度100mm长度公差003
(3)头孔轴心线垂直连杆轴线方行度100mm长度公差006
T760型金刚镗床
镗夹具
19
中间检测
1) 尺寸检测
① 180±005
② Φ33+027 0
③ Φ52+006 0
④ 332±002
2） 头孔圆度公差0007圆柱度公差0015
3） 头孔轴心线连杆轴线方行度100mm长度公差003
4） 头孔轴心线垂直连杆轴线方行度100mm长度公差006
5） Ⅰ面头孔轴心线垂直度100mm长度公差01
检验台
通量位置偏差检验夹具
20
钻头油孔
图示位置装夹钻Φ4磨Φ8深3
台钻
钻模
21
毛刺
头孔毛刺
22
压入衬套
连杆衬套油孔轴心线轴度公差Φ1mm
油压机
23
铣开
先工位Ⅰ铣开连杆边翻身工位Ⅱ铣开连杆边
〔1〕F面两Ⅰ面垂直度100mm长度公差02
〔2〕F面面度公差001
X62W型卧式铣床
铣夹具
24
全部毛刺
25
螺栓孔口倒角
倒角05×45°
台钻
钻夹具
26
钻连杆盖定位销孔
钻4Φ3深5定位销孔
(1)销孔间距离63±0120±01
(2)销孔连杆盖剖分面中心距离315±0110±01
台钻
钻夹具
27
钻连杆体定位销孔
钻4Φ35深5定位销孔
(1)销孔间距离63±0120±01
(2)销孔连杆体制分面中心线面离315±0110±01
台钻
钻夹具
28
装配连杆体连杆盖
扭力扳手
工艺螺栓工艺垫片
29
精磨两面
保持尺寸330025 0050
M7475面磨床
磁力吸盘
30
精镗衬套孔头孔
1） 镗衬套直径Φ28头孔直径Φ528+0030 0
2） 衬套圆度公差0004圆柱度公差0008
3） 头孔圆度公差0005圆柱公差0010
4） 衬套孔头孔轴心线连杆轴线方行度100mm长度公差003
5） 衬套孔头孔轴心线垂直连杆轴线方行度100mm长度公差006
6） 头孔距离180±005
T760型金刚镗床
镗夹具
31
精细镗头孔
Φ53
T760型金刚镗床
镗夹具
32
中间检验
1） 尺寸检验
①165 ②Φ8 ③3 ④45°⑤Φ28 ⑥180±005 ⑦Φ4 ⑧Φ53
⑨33
2） 衬套孔圆度公差0004圆柱度公差0008
3） 头孔圆度公差0005圆柱度公差0010
4） 头孔衬套孔轴心线连杆轴线方行度100mm长度公差003
5） 头孔衬套孔轴心线垂直方行度100mm长度公差006
6） 连杆衬套油孔轴心线轴度公差Φ1mm
检验台
检具通量具
33
车头两端面孔口倒角
1） 两端面间距离29
2） 头端面头端面间落差
2±015
3） 头衬套口倒角倒角05×45°
车床
活心轴
34
全部毛刺
35
清洗
36
检验
图纸尺寸技术求检验
工序简图见附录
谢 辞
课题选题研究程中吴明明老师悉心指导吴老师屡次询问研究进程指点迷津帮助开拓研究思路精心点拨热忱鼓励吴老师丝苟作风严谨求实态度踏踏实实精神仅授文教做历时三载终生受益穷道吴老师感谢情法言语表达
感谢课老师三年培养文化底蕴深厚安详宁静激情飞扬方塑造积极乐观生态度刻画永远留恋青春记忆离时候舍诸位老师深深鞠躬
感谢父母迈出步凝聚着心血汗水始终支持关爱直勇敢前动力
感谢学朋友永远记伴走欢笑泪水日子关心帮助举目亲长沙感觉塌实温暖
写感谢限希老师家朋友体会感恩心幸运谢谢
钱 威
2021年5月28日
参考资料
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[2]
[3]陈宏钧编实机械加工工艺手册〔第2版〕[M] 机械工业出版社 200408
[4]王茂元编机械制造技术 [M]机械工业出版社2005
[5]丁柏群王晓娟编汽车制造工艺技术 机械工业出版社2005
[6]郑修编 机械制造工艺学 机械工业出版社
[7 ]王隆太编先进制造技术 机械工业出版社
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[9 ]扬桢 程光蕴编机械设计根底 高等教育出版社
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附 录
工序简图排版
附录1
工序2
粗铣两面
附录2
工序3
粗磨两面
附录3
工序5
钻扩头孔
附录4
工序6
锪头孔口倒角
附录5
工序7
拉头孔
附录6
工序8
粗镗头孔
附录7
工序9
车头外圆
附录8
工序11
粗铣螺栓孔面
附录9
工序12
精铣螺栓孔面
附录10
工序13
钻扩铰两螺栓孔
附录11
工序15
半精磨两面
附录12
工序17
半精镗头孔
附录13
工序18
精镗头孔
附录14
工序20
钻头油孔
附录15
工序23
铣开
附录16
工序25
螺栓孔口倒角
附录17
工序26
钻连杆盖定位销孔
附录18
工序27
钻连杆体定位销孔
附录19
工序29
精磨两面
附录20
工序30
精镗衬套孔头孔
附录21
工序31
精细镗头孔
附录22
工序32
车头两端面孔口倒
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