龔志超

（杭州歐佩亞海洋工程有限公司哈爾濱分公司，哈爾濱 150009）

0 引言

發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿組一般是由連桿體、大頭蓋、軸瓦等組成。連桿組在發(fā)動(dòng)機(jī)中的作用主要是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并傳遞動(dòng)力。連桿在正常工作時(shí)需要承受流體壓力、運(yùn)動(dòng)慣性力以及預(yù)緊力（螺栓產(chǎn)生）等多種力的作用，由此可知連桿在發(fā)動(dòng)機(jī)中的工作環(huán)境比較惡劣，所承受的外界載荷復(fù)雜、載荷大。因此，生產(chǎn)加工出的連桿不僅要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度，還必須要有良好的精度來(lái)保持其工作的可靠性和穩(wěn)定性。

1 連桿加工工藝

1.1 連桿技術(shù)要求

圖1 所示連桿大小頭均需要與曲軸等其他零件進(jìn)行配合，因此其尺寸公差和表面質(zhì)量要求較高：大頭要求尺寸公差I(lǐng)T5，表面粗糙度低于Ra0.4；小頭尺寸公差I(lǐng)T6，表面粗糙度Ra1.6。連桿兩頭孔的中心距會(huì)對(duì)氣缸的壓縮比產(chǎn)生影響，從而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)效率產(chǎn)生影響。對(duì)于兩孔之間的尺寸公差要求為IT8。同時(shí)，連桿兩孔軸線的水平面內(nèi)平行度誤差為7 級(jí)，垂直面內(nèi)的平行度公差為8 級(jí)。連桿兩頭的端面與大頭孔中心線的垂直度公差為9 級(jí)。垂直度公差低時(shí)會(huì)引起連桿大頭兩端面和曲軸的兩內(nèi)側(cè)面發(fā)生磨損，從而使連桿的壽命變短。連桿的兩個(gè)螺栓孔軸線與連桿大頭結(jié)合面的垂直度要求為0.01 mm/100 mm。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，連桿小頭和大頭的質(zhì)量誤差不能超過(guò)±3g。

1.2 連桿的加工工藝

圖1 連桿零件圖

連桿的主要加工表面是兩頭（大頭和小頭）以及兩端面；次要加工表面是連桿體和蓋的結(jié)合面；較重要的是軸瓦、油孔、螺栓座面。首先進(jìn)行備料，并對(duì)毛坯進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。使用銑床銑削連桿兩頭的平面，預(yù)留磨量0.5 mm。采用磨床以大平面為定位面，粗磨另一大平面。以粗磨的大平面為基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸小頭孔。以基面及大、小頭孔定位，裝夾工件銑尺寸99±0.01 mm 兩側(cè)面，保證對(duì)稱（此平面為工藝用基準(zhǔn)面）。采用鏜床粗鏜連桿的大頭孔，并對(duì)兩端進(jìn)行倒角。精磨連桿的兩端面，確保大端面厚度尺寸和公差。以基面、一側(cè)面定位，半精鏜大頭孔，精鏜小頭孔至圖紙尺寸，中心距為195±0.8 mm。對(duì)連桿進(jìn)行稱重，去除多余的質(zhì)量。珩磨大頭孔至規(guī)定的要求，之后檢驗(yàn)各部分的尺寸和精度并進(jìn)行無(wú)損探傷。最后，將檢驗(yàn)合格的零件入庫(kù)備用。

連桿的主要加工表面為大、小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體和蓋的結(jié)合面及連桿螺栓孔定位面，次要加工表面為軸瓦鎖口槽、油孔、大頭兩側(cè)面及體和蓋上的螺栓座面等。

連桿機(jī)械加工工藝制定是以主要加工表面為重點(diǎn)。連桿的加工工藝路線主要包括三個(gè)基本階段：1）連桿體與蓋切開之前所進(jìn)行的機(jī)械加工；2）連桿體與蓋切開之后所進(jìn)行的機(jī)械加工；3）連桿體與蓋安裝后所進(jìn)行的機(jī)械加工。第一階段的主要目的是獲得精基準(zhǔn)，為后續(xù)加工做準(zhǔn)備。第二階段是進(jìn)行除精加工以外的其他表面的加工，如大頭孔、軸瓦等的加工。第三階段是精加工，主要是實(shí)現(xiàn)各個(gè)尺寸和精度的要求。因此，第一階段主要是粗加工，剩下的兩個(gè)階段是半精加工和精加工。

2 連桿加工工藝分析

2.1 連桿加工注意事項(xiàng)

連桿作為柴油機(jī)的重要零件，連接活塞和曲軸實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換及動(dòng)力的傳遞。連桿的外形比較復(fù)雜，不容易實(shí)現(xiàn)定位和裝夾。連桿零件的剛度差，加工過(guò)程中容易發(fā)生變形。連桿零件作為一種發(fā)動(dòng)機(jī)精密零件，不僅尺寸、形狀、位置等精度要嚴(yán)格要求，并且要求表面粗糙度低。因此，連桿的加工是一個(gè)非常困難的事情，加工精度很難保證。在進(jìn)行連桿零件的加工時(shí)，特別是制定工藝路線時(shí)需要注意以下幾個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題：

1）選取的毛坯尺寸要盡量小（與零件的最終尺寸接近），以減少加工過(guò)程中去除材料量，這樣也可以極大地降低切削力給工件帶來(lái)的加工變形。

2）連桿零件與曲軸、活塞等相比，生產(chǎn)的節(jié)拍較短，因此需要使用高生產(chǎn)率的設(shè)備進(jìn)行加工。

3）連桿本身剛度較差，在夾緊力等外力的作用下會(huì)發(fā)生變形，從而對(duì)加工精度產(chǎn)生一定的影響。合理確定連桿的夾緊力、夾緊方向以及夾緊力的作用點(diǎn)是非常重要的。通常多是將夾緊力作用在連桿大頭和小頭孔的端面上并與端面保持垂直。夾緊力不能直接作用于桿身（剛性比較差），如果必須施加在此處，那么要將夾緊力的作用方向選為連桿的水平方向。

4）毛坯的精加工表面要采取多次加工的方式進(jìn)行。連桿的毛坯通常是模鍛件，雖然經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理，但是仍然會(huì)有殘余應(yīng)力存在。為了減小內(nèi)應(yīng)力對(duì)連桿加工產(chǎn)生的影響，在連桿的重要表面需要分為粗加工、半精加工和精加工進(jìn)行，并在這些加工之間合理地添加一些其他工序。這樣可以使內(nèi)應(yīng)力有足夠的時(shí)間進(jìn)行重新的分布，能夠有效地保證連桿的最終加工質(zhì)量。

5）連桿的加工一般多屬于大批量生產(chǎn)，因此可以考慮設(shè)計(jì)專門的夾具或者工裝進(jìn)行裝夾。此外，連桿的尺寸精度、形位誤差以及表面光潔度要求都非常高，需要采用高精度的設(shè)備（通常采用數(shù)控機(jī)床）進(jìn)行加工。

6）在連桿加工的過(guò)程中，要將探傷安排到工序中。并及時(shí)進(jìn)行去毛刺等以保證裝配精度。

2.2 連桿的檢驗(yàn)

零件的檢驗(yàn)是機(jī)械加工中的一項(xiàng)重要程序，加工過(guò)程和加工完畢都需要進(jìn)行檢驗(yàn)，以確保所加工的零件達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。連桿加工之后需要通過(guò)檢驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證所加工的零件是否達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。連桿的檢驗(yàn)主要包括孔圓柱度、內(nèi)徑尺寸等。根據(jù)連桿零件圖進(jìn)行連桿檢驗(yàn)是機(jī)械加工的一個(gè)組成部分。

根據(jù)實(shí)際情況，連桿兩端孔平行度的檢驗(yàn)可以采用心軸進(jìn)行；在檢測(cè)平臺(tái)上使用等高的V 型塊支撐連桿的心軸；對(duì)于大端和小端采取相同的方式進(jìn)行檢測(cè)。連桿的螺釘孔與結(jié)合面垂直度的檢測(cè)需要制作專門的檢測(cè)工具，采用心軸檢測(cè)公差；也可以采用塞尺進(jìn)行檢測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

連桿零件的工況復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，因此進(jìn)行連桿零件的加工時(shí)要確保制定的工藝合理。本文通過(guò)分析具體零件的精度和尺寸要求制定了合理的加工工藝，在此基礎(chǔ)上對(duì)連桿類零件的加工工藝進(jìn)行了分析。連桿作為一個(gè)典型的機(jī)械零件，其機(jī)械加工工藝的制定對(duì)于其他類零件的加工具有一定的參考意義。

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