1、汽车发动机连杆加工工艺分析3.1 汽车发动机连杆结构特点及其主要技术要求连 杆 是 汽 车 发 动 机 中 的 主 要 传 力 部 件 之 一 ， 其 小 头 经 活 塞 销 与 活 塞 联 接 ， 大 头 与 曲 轴 连 杆 轴颈 联 接 气 缸 燃 烧 室 中 受 压 缩 的 油 气 混 合 气 体 经 点 火 燃 烧 后 急 剧 膨 胀 ， 以 很 大 的 压 力 压 向 活 塞 顶面 ， 连 杆 则 将 活 塞 所 受 的 力 传 给 曲 轴 ， 推 动 曲 轴 旋 转 。连 杆 部 件 由 连 杆 体 ， 连 杆 盖 和 螺 栓 、 螺 母 等 组 成 。 在 发 动 机 工 作 过
2、 程 中 ， 连 杆 要 承 受 膨 胀 气体 交 变 压 力 和 惯 性 力 的 作 用 ， 连 杆 除 应 具 有 足 够 的 强 度 和 刚 度 外 ， 还 应 尽 量 减 小 连 杆 自 身 的 重 量 ，以 减 小 惯 性 力 。 连 杆 杆 身 的 横 截 面 为 工 字 形 ， 从 大 头 到 小 头 尺 寸 逐 渐 变 小 。为 了 减 少 磨 损 和 便 于 维 修 ， 在 连 杆 小 头 孔 中 压 入 青 铜 衬 套 ， 大 头 孔 内 衬 有 具 有 钢 质 基 底 的 耐磨 巴 氏 合 金 轴 瓦 。为 了 保 证 发 动 机 运 转 均 衡 ， 同 一 发 动 机
3、中 各 连 杆 的 质 量 不 能 相 差 太 大 。 因 此 ， 在 连 杆 部 件 的大 、 小 头 端 设 置 了 去 不 平 衡 质 量 的 凸 块 ， 以 便 在 称 重 后 切 除 不 平 衡 质 量 。连 杆 大 、 小 头 两 端 面 对 称 分 布 在 连 杆 中 截 面 的 两 侧 。 考 虑 到 装 夹 、 安 放 、 搬 运 等 要 求 ， 连 杆大 、 小 头 的 厚 度 相 等 。连 杆 小 头 的 顶 端 设 有 油 孔 ， 发 动 机 工 作 时 ， 依 靠 曲 轴 的 高 速 转 动 ， 气 缸 体 下 部 的 润 滑 油 可 飞溅 到 小 头 顶 端 的 油
4、 孔 内 ， 以 润 滑 连 杆 小 头 铜 衬 套 与 活 塞 销 之 间 的 摆 动 运 动 副 。连 杆 上 需 进 行 机 械 加 工 的 主 要 表 面 为 ： 大 、 小 头 孔 及 其 两 端 面 ， 连 杆 体 与 连 杆 盖 的 结 合 面 及连 杆 螺 栓 定 位 孔 等 连 杆 总 成 的 技 术 要 求 如 下 ：（ 1） 为 了 保 证 连 杆 大 、 小 头 孔 运 动 副 之 间 有 良 好 的 配 合 ， 大 头 孔 的 尺 寸 公 差 等 级 为IT6， 表 面 粗 糙 度 Ra 值 应 不 大 于 0.4 m， 小 头 孔 的 尺 寸 公 差 等 级 为 I
5、T5， 表 面 粗 糙 度 Ra 值 应不 大 于 0.4 m。 对 两 孔 的 圆 柱 度 也 提 出 了 较 高 的 要 求 ， 大 头 孔 的 圆 柱 度 公 差 为 0.006mm， 小头 孔 的 圆 柱 度 公 差 为 0.00125mm。（ 2） 因 为 大 、 小 头 孔 中 心 距 的 变 化 将 会 使 气 缸 的 压 缩 比 发 生 变 化 ， 从 而 影 响 发 动 机 的 效 率 ，因 此 要 求 两 孔 中 心 距 公 差 等 级 为 IT9。 大 、 小 头 孔 中 心 线 在 两 个 相 互 垂 直 方 向 上 的 平 行 度 误 差 会使 活 塞 在 气 缸 中
6、 倾 斜 ， 致 使 气 缸 壁 唐 攒 不 均 匀 ， 缩 短 发 动 机 的 使 用 寿 命 ， 同 时 也 使 曲 轴 的 连 杆 轴颈 磨 损 加 剧 ， 因 此 也 对 其 平 行 度 公 差 提 出 了 要 求 。（ 3） 连 杆 大 头 孔 两 端 面 对 大 头 孔 中 心 线 的 垂 直 度 误 差 过 大 ， 将 加 剧 连 杆 大 头 两 端 面 与 曲 轴 连杆 轴 颈 两 端 面 之 间 的 磨 损 ， 甚 至 引 起 烧 伤 ， 所 以 必 须 对 其 提 出 要 求 。（ 4） 连 杆 大 、 小 头 两 端 面 间 距 离 的 基 本 尺 寸 相 同 ， 但 其
7、 技 术 要 求 不 同 。 大 头 孔 两 端 面 间 的 尺寸 公 差 等 级 为 IT9， 表 面 粗 糙 度 Ra 值 应 不 大 于 0.8 m； 小 头 两 端 面 间 的 尺 寸 公 差 等 级 为ITl2， 表 面 粗 糙 度 Ra 应 不 大 于 6.3 m。 这 是 因 为 连 杆 大 头 两 墙 面 与 曲 轴 连 杆 轴 颈 两 轴 肩 端 面 间有 配 合 要 求 ， 而 连 杆 小 头 两 端 面 与 活 塞 销 孔 座 内 档 之 间 投 有 配 合 要 求 。 连 杆 大 头 端 面 间 距 离 尺 寸的 公 差 带 正 好 落 在 连 杆 小 头 端 面 距
8、离 尺 寸 的 公 差 带 中 ， 这 将 给 连 杆 的 加 工 带 来 许 多 方 便 。（ 5） 为 了 保 证 发 动 机 运 转 干 稳 ， 对 连 杆 小 头 (约 占 连 杆 全 长 2/3)的 质 量 差 和 大 头 (约 占 全长 的 1/3)的 质 量 差 分 别 提 出 了 要 求 。 为 了 保 证 上 述 连 杆 总 成 的 技 术 要 求 ， 必 须 对 连 杆 体 和 连 杆 盖的 螺 栓 孔 、 结 合 面 等 提 出 要 求 。3.2 汽车发动机连杆的材料和毛坯连 杆 在 工 作 中 承 受 多 向 交 变 载 荷 的 作 用 ， 要 具 有 很 高 的 强
9、度 。 因 此 ， 连 杆 材 料 一 般 都 采 用 高强 度 碳 钢 和 合 金 钢 ， 如 45 钢 、 65 钢 、 40Cr、 40MnB 等 。 近 年 来 也 有 采 用 球 墨 铸 铁 和 粉 末 冶 金 材料 的 。某 汽 车 发 动 机 连 杆 采 用 40MnB 钢 ， 用 模 缎 法 成 型 ， 将 杆 体 和 杆 盖 锻 成 一 体 。 对 于 这 种 整 体 锻造 的 毛 坯 ， 要 在 以 后 的 机 械 加 工 过 程 中 将 其 切 开 。 为 了 保 证 切 开 孔 的 加 工 余 量 均 匀 ， 一 般 将 连 杆大 头 孔 锻 成 椭 圆 形 。 相 对
10、 于 分 体 锻 造 而 言 ， 整 体 锻 造 的 连 杆 毛 坯 具 有 材 料 损 耗 少 、 锻 造 工 时 少 、模 具 少 等 优 点 。 其 缺 点 是 所 需 锻 造 设 备 动 力 大 及 存 在 金 属 纤 维 被 切 断 等 问 题 。连 杆 毛 坯 的 锻 造 工 艺 过 程 是 将 棒 料 在 炉 中 加 热 至 1140 1200C。 先 在 辊 锻 机 上 通 过 四 个型 槽 进 行 辊 锻 制 坯 ， 然 后 在 锻 压 机 上 进 行 预 锻 和 终 锻 ， 最 后 在 压 床 上 冲 连 杆 大 头 孔 并 切 除 飞 边 。锻 造 好 的 连 杆 毛 坯
11、 需 经 调 质 处 理 ， 使 之 得 到 细 致 均 匀 的 回 火 索 氏 体 组 织 ， 从 而 改 善 性 能 ， 减 少 毛坯 内 应 力 。 此 外 ， 为 提 高 毛 坯 的 精 度 ， 还 需 进 行 热 校 正 、 外 观 缺 陷 检 查 、 内 部 探 伤 、 毛 坯 尺 寸 检查 等 工 序 ， 最 终 获 得 合 格 的 毛 坯 。 典 型 的 连 杆 毛 坯 采 用 工 字 形 断 面 截 形 ， 材 料 为 40MnB 钢 ，进 行 调 质 处 理 后 ， 要 求 硬 度 大 于 HB 220， 大 、 小 头 厚 度 为 39.6 40.0mm， 毛 坯 总 重
12、 量2.340 2.520Kg。 此 外 ， 对 两 端 面 有 形 状 误 差 要 求 3.3 汽车发动机连杆的主要工序分析3.3.1 定位基准的加工3.3.2 大头孔的加工3.3.2 小头孔的加工焊接 焊接是将两片金属局部加热或同时加热、加压而接合在一起的加工方法。我们常见工人一手拿着面罩，另一手拿着与电线相连的焊钳和焊条的焊接方法称为手工电弧焊，这是利用电弧放电产生的高温熔化焊条和焊件，使之接合。手工电弧焊在汽车制造中应用得不多。在汽车车身制造中应用最广的是点焊。点焊适于焊接薄钢板，操作时，2 个电极向 2块钢板加压力使之贴合并同时使贴合点(直径为 56 甽的圆形)通电流加热熔化从而牢固
13、接合。2 块车身零件焊接时，其边缘每隔 50100 甽焊接一个点，使 2 零件形成不连续的多点连接。焊好整个轿车车身，通常需要上千个焊点。焊点的强度要求很高，每个焊点可承受 5kN 的拉力，甚至将钢板撕裂，仍不能将焊点部位分离。在修理车间常见的气焊，是用乙炔燃烧并用氧气助燃而产生高温火焰，使焊条和焊件熔化并接合的方法。还可以采用这种高温火焰将金属割开，称为气割。气焊和气割应用较灵活，但气焊的热影响区较大，使焊件产生变形和金相组织变化，性能下降。因此，气焊在汽车制造中应用极少。 装配 装配是按一定的要求，用联接零件(螺栓、螺母、销或卡扣等)把各种零件相互联接和组合成部件，再把各种部件相互联接和组
14、合成整车。无论是把零件组合成部件，或是把部件组合成整车，都必须满足设计图纸规定的相互配合关系，以使部件或整车达到预定的性能。例如，将变速器装配到离合器壳上时，必须使变速器输入轴的中心线与发动机曲轴的中心线对准。这种对中心的方式不是在装配时由装配工人(钳工)来调节，而是由设计和加工制造来保证。如果你到汽车制造厂参观，最引人人胜的是汽车总装配线。在这条总装配线上，每隔几分钟就驶下一辆汽车。以我国一汽的解放牌货车总装配线为例。这条装配线是一条 165m 长的传送链，汽车随着传送链移动至各个工位并逐步装成，四周还有输送悬链把发动机总成、驾驶室总成、车轮总成等源源不断地从各个车间输送到总装配线上的相应工
15、位。在传送链的起始位置首先放上车架(底朝天)，然后将后桥总成(包括钢板弹簧和轮毂)和前桥总成(包括钢板弹簧、转向节和轮毂)安装到车架上，继而将车架翻过来以便安装转向器、贮气筒和制动管路、油箱及油管、电线以及车轮等，最后安装发动机总成(包括离合器、变速器和中央制动器)，接上传动轴,再安装驾驶室和车前板制件等。至此，汽车就可以驶下装配线。 三、汽车试验 由于汽车的使用条件复杂，汽车工业所涉及的技术领域极为广泛，致使许多理论问题研究得还不够充分，因此汽车工业特别重视试验研究。汽车的设计、制造过程始终离不开试验，无论是设计思想和理论计算、初步设计、技术设计、汽车定型还是在生产过程，都要进行大量的试验。
16、最后，在客户购买了汽车并使用的过程中，车辆交通管理部门还要定期对车况进行测试，以确保行车安全。 除了某些研究性试验外，汽车产品试验均应遵循一定的标准和规范、对试验条件、试验方法、测 试仪器及其精度、结果评价等进行限定，以确保试验结果的再现性和可对比性。不同国家甚至不同厂家的试验规范可能不同，因此在查看某种产品的试验数据时，必须弄清他们试验所依据的规程或标准。 热处理 热处理是将固态的钢重新加热、保温或冷却而改变其组织结构，以满足零件的使用要求或工艺要求的方法。加热温度的高低、保温时间的长短、冷却速度的快慢，可使钢产生不同的组织变化。铁匠将加热的钢件浸入水中快速冷却(行家称为淬火)，可提高钢件的
17、硬度，这是热处理的实例。热处理工艺包括退火、正火、淬火和回火等。退火是将钢件加热，保温一定时间，随后连同炉子起缓慢冷却，以获得较细而均匀的组织，降低硬度，以利于切削加工。正火是将钢件加热，保温后从炉中取出，随后在空气中冷却，适于对低碳钢进行细化处理。淬火是将钢件加热，保温后在水中或在油中快速冷却，以提高硬度。回火通常是淬火的后续工序，将淬火后的钢件重新加热，保温后冷却，使组织稳定，消除脆性。有不少汽车零件，既要保留心部的韧性，又要改变表面的组织以提高硬度，就需要采用表面高频淬火或渗碳、氰化等热处理工艺。铸造 铸造是将熔化的金属浇灌入铸型空腔中，冷却凝固后而获得产品的生产方法。在汽车制造过程中，
18、采用铸铁制成毛坯的零件很多，约占全车重量 10左右，如气缸体、变速器箱体、转向器壳体、后桥壳体、制动鼓、各种支架等。制造铸铁件通常采用砂型。砂型的原料以砂子为主，并与粘结剂、水等混合而成。砂型材料必须具有一定的粘合强度，以便被塑成所需的形状并能抵御高温铁水的冲刷而不会崩塌。为了在砂型内塑成与铸件形状相符的空腔，必须先用木材制成模型，称为木模。炽热的铁水冷却后体积会缩小，因此，木模的尺寸需要在铸件原尺寸的基础上按收缩率加大，需要切削加工的表面相应加厚。空心的铸件需要制成砂芯子和相应的芯子木模(芯盒)。有了木模，就可以翻制空腔砂型(铸造也称为“翻砂”)。在制造砂型时，要考虑上下砂箱怎样分开才能把木模取出，还要考虑铁水从什么地方流入，怎样灌满空腔以便得到优质的铸件。砂型制成后，就可以浇注，也就是将铁水灌入砂型的空腔中。浇注时，铁水温度在 12501350 度，熔炼时温度更高。
