汽车连杆杆夹具及工艺毕业设计毕业设计(编辑修改稿)

汽车连杆杆夹具及工艺毕业设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

要。 加工时根据尺寸精度选择合理的机床设备型号。 零件主要尺寸及精度要求如图 河南工业职业技术学院 12 图 65（未装轴瓦） 大头孔上要装轴瓦，通过瓦与曲轴配合，配合间隙为 ～ ，为了保证良好的配合精度，减少冲击力的影响，大头孔的加工精度为 IT6，圆柱度为 ，表面粗糙度 Ra 为 m。 28（未装铜套） 小头孔是与活塞销配合的表面，加工尺寸精度要求为 IT5，圆柱度误差为 、表面粗糙度 m。 小头孔与活塞销的配合精度要求较高，如果配合间隙过小， 会影响连杆与活塞销之间的运动传力效果，如果配合间隙过大，又会晃动，使得发动机在运行过程中发出敲击声，考虑到工作后的磨损量 ，因此 ，安装时必须保证连杆小头孔与活塞销之间的配合间 隙为 ～。 大、小头孔两端面与曲轴轴承座端面配合，其精度影响到安装和磨损，端面厚度公差为 ，它与孔的垂直度误差为。 厚度尺寸为 mm 大、小头孔的中心距影 响到发动机的压缩比，即发动机的工作效率，河南工业职业技术学院 13 所以规定了较高的要求，中心距为 190+，大、小头孔的中心线的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，造成汽缸壁磨损不均匀，同时使曲轴的连杆颈产生边缘磨损，缩短发动机的使用寿命，所以规定平行度公差为。 大、小头孔中心线的扭曲对不均匀磨损的影响较小，一般规定扭曲度不大于。 这两项技术要求，对于结构刚性较差的连杆来说，加工可能有些困难，但是为了保证发动机的使用寿命，必须达到这些要求，加工中应特别注意。 连杆在工作过程中 ，受到急剧的动载荷的作用，这一作用又传递到连杆和盖的两个连接螺母上。 因此，除了对螺栓及螺母提出较高的技术要求外，对螺栓孔及两螺栓孔端面也有一定的要求，两螺栓孔在互相垂直的方向的平行度公差 ，两螺栓孔与结合面的垂直度 ，两螺栓孔的尺寸公差为。 零件材料的选择 考虑到在该工艺方案中采用胀断工艺，那么选择材料也是很重要的。 在过去其发动机连杆多采用中碳钢或者中碳合金钢，经过淬火和高温回火处理，处理后一般硬度在 HBS288～ HBS269 之间 .后来为了减低成本研发了非 调质钢并用与生产，在锻造后空冷，通过析出强化得到与淬火高温回火一样的力学性能，省去了淬火和高温回火，从而降低了成本。 后来为了减少机加工，更进一步降低成本，于是开发了用粉末冶金的方法来制造连杆，大大减少了机加工。 而且粉末冶金连杆的质量公差小，更适合用于发动机连杆是的制造。 美国就广泛的运用粉末冶金的方法来生产连杆。 在 20 世纪 90 年代中叶，钢厂与汽车厂合作开发了裂解连杆用钢，实际上它是一种含 %左右的高碳钢。 能用于胀断连杆的主要材料为粉末烧结材料、高碳微合金非调质钢、球墨铸铁以及可锻铸铁，其中 C70S6 高碳微合金非调质钢和粉末烧结材料应用最广。 那么在这种情况之下该如何来选择材料呢。 在粉末冶金和 C70S6之间做出一个选择。 据相关资料报道， 我国粉末冶金行业 与国外相比有如下差距： 河南工业职业技术学院 14 （ 1） 产品水平低 在产品精度方面，少数企业尺寸精度可达 IT7—8级，形位公差可达 8—9级，与国外水平相比低 1—2级，但一般企业约相差 2—3级。 在产品质量方面，最大的问题是质量不够稳定，产品内在重量和外观质量均有较大的差距。 而且高档粉末冶金零件国内还没有办法生产出来，即使生产出来，也是质量很差，所以很多高档的粉末冶金零件 还需要进口。 （ 2）工艺装备落后 在粉末冶金设备方面，主要是通过企业引进，购置国外粉末成形压机、烧结炉、模具加工和测试设备及消化吸收、改造设备的使用来提高产品质量。 粉末冶金行业除少数企业引进了国外先进的专用压机外，大多数企业仍采用通用压机、生产效率低、质量不稳定，由于压机功能少，不能生产复杂结构件，后续加工量较大。 在烧结炉方面也如此，多数企业仍采用性能较差的设备、能耗大、效率低、炉温均匀性差，质量不稳定。 目前，国内虽有少数设备制造企业在生产粉末冶金专用设备，但在性能及质量可靠性上与国外先进设备相比仍有较大差 距，还不能完全满足企业的要求。 另外，模具、模架的设计制造力量较弱，目前国内还没有形成一个专业生产粉末冶金模具、模架的企业，这导致粉末冶金新产品开发速度较慢，不能满足需要。 （ 3）买方市场下的产需矛盾 受粉末冶金企业技术、设备及规模等诸方面的影响，目前的情况是，低档产品多、生产过剩、市场竞争激烈，纷纷降低促销，严重影响整个行业的经济效益，而高档产品上不去虽有市场，能够胜任的厂家太少，市场供不应求，不能满足主机配套要求。 （ 4）科研跟不上产品发展需要 粉末冶金制品技术含量高，是技术密集型产 品。 大量的共性技术和新材料、新产品需要进行试验。 如模具、模架的设计与制造、高性能、复杂结构件的成形工艺、后续处理工艺、粉末热锻、温压、注射成形等工艺的研究等。 由于企业技术力量薄弱及忙于应付日常生产、经营等工作，无力研究，而研究单位科研经费紧张，自顾尚有问题，这种局面严重影响着粉末冶金技术的提高与发展。 （ 5）出口产品创汇方面 河南工业职业技术学院 15 粉末冶金制品企业主要为国内主机配套，能够出口创汇的企业较少。 （ 6）企业技术经济效益与国外同类企业相比差距较大 与粉末冶金连杆相比， C70S6钢在成本和使用性能 上都具有一定优越性，首先锻造后空冷不需要热处理，胀断后连杆与连杆盖接触面不无需机械加工，省去了机械加工费用，装配后连杆体与连杆盖的裂解面能紧密地接触并相互锁定，使其不产生错位和移动，提高了与曲轴零件的配合，同时也提高了曲轴的刚度，大大地改善了发动机的性能。 减轻连杆的重量一直都是连杆制造上讨论的一个主题，如果采用粉末冶金技术，在不改变连杆形状结构的前提之下会导致连杆的重量增加 15%～ 30%，这样使得连杆得重量有了很大的增加，那么发动机的重量也会在一定程度的增加，会影响其使用性能。 如果用粉末冶金制造连杆，就必 须重新设计连杆的形状结构，以减轻连杆的重量。 综上所述，考虑了各种因素，并经过组内成员的共同讨论，最后决定采用C70S6钢作为本次设计中连杆的材料。 C70S6钢的成分和力学性能 C70S6 材料中主要各化学成分质量百分比分别为： C为 0. 72 % ， Mn为 0. 5 % ， S为 0. 06 % ， P为 0. 009 % ， V为 0. 04 %；其金相组织为珠光体加断续的铁素体，抗拉强度为： 900MPa～ 1 050 MPa，屈服极限为 520 MPa，最大延伸率为 10 %。 其中 Mn作为强化项而存在，用以 提高材料的强度。 胀断工艺要求连杆裂解后的塑性变形最小，又要保证材料有良好的可切削加工性能。 C70S6为高碳钢，含 C量提高后，便增加了钢材的淬透性能，假如保持含 Mn量不变，连杆锻造空冷后硬度会提高，而且金相组织中可能会出现贝氏体，恶化可切削加工性能，须通过适当途径降低含 Mn量。 为了改善可切削加工性，提高了含 S量，钢中的 Mn和 S的亲和力大于 Fe和 S的亲和力，优先形成 MnS，从而降低钢的塑性，防止金相组织中可能会出现的贝氏体；另外 FeS会引起钢的“热脆”，促进了裂解时的断裂。 Mn和 S结合时含 Mn量又不能过低， 至少要高于 S三 倍的含量。 C70S6材料的力学性能 : 河南工业职业技术学院 16 表 极限抗拉强度/MPa 屈服强度 /MPa 伸长率 （ %） 压缩屈服强度/MPa 剪切强度 /MPa 990 580 14 610 655 毛坯的制造方法 由于连杆在发动机工作中要承受交变载荷以及冲击性载荷，一次应选用锻造，以使金属纤维尽量不被切断，保证连杆可靠地工作。 而且该零件的年产量是 6000，已经达到了大量生产的水平，要求其生产率比较高，零件尺寸不是很大，再者为了保证它的尺寸精度、加工精度，故选择模锻。 胀断工艺要求连杆 锻件在胀断过程之中不能有过大的塑性变形，因此模锻连杆性能的合格就是保证连杆达到理想的脆性断裂的因素。 用于胀断工艺的 C70S6系列高碳非调质钢，它的成分特点是低硅，低锰及添加了微量合金元素钒和易切削的 S元素，范围窄，纯度高。 工艺规程的定制 定位基准的分析 连杆工艺的基准选择 连杆件外形复杂而刚性较差 ,它的技术要求又很高 ,故恰当地选择机械加工中的定位基准是能否保证连杆技术要求的重要问题之一。 选用连杆的端面和小头孔作为定位基准 ,不仅便于在加工中实现基准统一 ,更重要的是使连杆的重要技术 要求中加工过程中实现基准重合 ,以减小定位误差。 对于一些要求高或加工中不易保证的技术要求 ,在精加工时也可以采用自为基准的原则进行加工 ,或采用互为基准的原则进行加工 ,或由机床精度直接保证。 在制造连杆毛坯时 ,在杆身一侧作出定位标记 , 在对大小头端面进行粗加工时 ,选取没有凸起标记的一侧为粗基准来加工。 紧接着以已加工过的端面为基准来加工第二个端面。 显然 ,第一个端面的精度 (如平面度 )要比第二个端河南工业职业技术学院 17 面高 ,在以后的加工中 ,当然用第一个端面做精基准为好。 加工连杆时要保证小头孔的壁厚均匀 ,所以在拉小头孔时 ,选大、小头孔的两个端面作为基准。 在加工中，先加工出大、小头孔两端面，可以为后续的精加工做好准备，既满足加工要求，方便加工，又符合统一基准选择的要求，提高了加工精度。 加工工艺路线的拟定 胀断连杆工艺现有的模锻工艺主要有以下三种： （ 1）辊锻（楔横轧）制坯 —— 热模锻生产线 工艺：下料→加热→辊锻→成型（预锻，终锻）→切边冲孔→热校正→ BY处理→喷丸处理→探伤处理→精压处理。 设备配置：下料机（带锯机）→中频感应加热炉（ 300KW)→辊锻机（Φ 460型）→热模锻压力机（ 25000KN）→闭式单点压力机→ BY控冷设备→喷丸机→探伤机→精压机 该生产线比较先进，以载货车连杆为主导产品，其采用了中频感应加热，辊锻或楔模轧制坯，在国内被广泛采用。 这种生产线便于实现自动化生产，具有噪声小，劳动环境好等优点。 可生产各种类型的发动机连杆。 （ 2)辊锻（楔横轧）制坯 —— 锤上模锻生产线 工艺：下料→加热→辊锻→成型（预锻，终锻）→切边冲孔→热校正→ BY处理→喷丸处理→探伤处理→精压处理。 设备配置：下料机（带锯机或棒料剪切机床）→中频感应加热炉（ 300KW）→辊锻机（Φ 370型）→液压精锻锤（ 25～ 50KJ）→开式压力机（ 1000KN）→BY控冷设备→抛丸机（ 600～ 1200kg/h)→荧光探伤机 600WE型）→电动螺旋压力机（ 400KW） 该生产线主要轿车连杆为主，锻件厚度公差基本在177。 ，错差在，切边模具没有氮气缸，可使模锻件定位后再切边，切边变性很小，精压尺寸精度可以控制在177。 （ 3）辊锻制坯 —— 摩擦压力机模锻（高能螺旋压力机）生产线 工艺：下料→加热→辊锻→预锻→终锻→切边冲压→热校正→ BY处理→抛丸处理→探伤处理→ 精压处理。 河南工业职业技术学院 18 设备配置：下料机（带锯机）→中频感应加热炉（ 250W)→辊锻机（Φ 460型）→摩擦压力机（ 630t）→摩擦压力机（ 1000t）→闭式单点压力机（ 250t）→摩擦压力机。 该生产线以柴油机连杆为主，在摩擦压力机上进行预锻、终锻、热校正，其工艺过程较为稳定，生产效率也比较高，适合中小型企业。 根据所生产的连杆类型和实际情况，故选择第 二 种模锻方式，即 辊锻（楔横轧）制坯 —— 锤上模锻生产线 用于胀断连杆制造的模锻过程中应注意以下几个问题： C70S6高碳非调质钢材料，其 中加热温度较高（ 1220～1290176。 C），需注意生产节拍的控制，保证热校正和去毛刺的温度不低于 950176。 C。 ，以保证锻件力学性能和纤维组织符合工艺要求。 屈服强度不低于 550MPa,断裂拉伸率不低于 10%，断裂收缩率不低于 20%。 该工序直接影响着胀断连杆的断裂效果，所以应该注意。 280～ 310HBS，冷校正的零件其硬度检验前应去掉表面硬化层。 ，组织为珠光体＋铁素体组织，铁素体的含量应约为 10%。 100%通过纵横磁化，进行磁粉探伤，检查表面裂纹。 机械加工余量，工序尺寸及毛坯 尺寸 确定 根据模锻的基本要求，在零件的基本尺寸上加上加工余量 2～ 4mm，所以在加工多数表面在基本尺寸的基础上单面加 2mm，一些特殊表面如螺钉座面上加2mm，侧面工艺凸台加工精度不是很高，在其表面加 1mm。 激光加工工序的加工余量。