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柴油机连杆的加工工艺分析

2018-05-14郁冬

科技风 2018年26期
关键词:连杆加工工艺柴油机

摘 要:本文分析了柴油机连杆的用途及其特点,阐述了连杆的毛坯制造,探讨了连杆的加工工艺过程。在选择制造方法与毛坯种类时,应考虑成本与性能等因素,进而实现降低生产成本、提高性能的目的。

关键词:柴油机;连杆;加工工艺

1 绪论

在发动机中,最为重要的传动部件当属连杆,应用于柴油机时,可转移活塞顶面膨胀压力,使之传输至曲轴,后经曲轴驱动,实现活塞压缩气缸中气体的带动。为实现维修的便易,以及磨损的有效降低,在连杆大头孔中,需进行金属轴瓦的安装。对轴瓦来讲,其底部所用材料为钢质,内部浇有耐磨巴氏合金轴瓦金属。不仅如此,其与连杆盖之间常会放置一组垫片,用于对磨损瓦轴的补偿。而连杆小头,它需与活塞进行连接,通过活塞销进行实现。在小头孔内,还需价格青铜衬套进行亚茹,以此来降低所发生的磨损,并方便用于进行更换与维修。

2 连杆的毛坯制造

在选择制造连杆毛坯的制造方法时,需按照零件对组织性能要求、材料工艺性与生产材料进行,其工艺性主要包括可锻性与可塑性,同时还要结合零件外形尺寸与形状进行,根据车间具体制造方法与现有条件,确定最终的制造方案。目前,对我国连杆生产工厂来讲,采用工艺多为连杆辊锻。如下图,在加热毛坯之后,经由上、下锻辊模具2、4型槽,使之产生形变,并获取所期形状。通过对辊锻法的运用,所产生的连杆锻件,无论是机械强度也好,还是金属纤维也罢,或是内部金属组织等,均可达到模锻水准,不仅如此,其设备尤为简易,且具有较好的劳动条件,以及较高的生产效率,使之达到自动化与机械化的目标,还可实现大批量生产,对于辊锻来讲,它需历经多次,才可达到所需形状。

连杆辊锻示意图

3 连杆的加工工艺过程

3.1 定位基准的选择

加工连杆机械时,在多数工序中,其主要基面选择小头孔与指定端面,除此之外,其另一基面由大头确定,其制定的外表面即为基面。主要因为断面有较大的面积与稳定的定位,利用小头孔定位便可对小、大头孔中心距加以控制。所以通过这种方法可以统一工序内各定位基准,使定位误差有所减少。面对此种情形时,可以采用下面的方法来解决:工件在安装过程中,在夹具的设计中应将夹具定位原件与编号标记的一面相接触。在精镗小头衬套孔(精镗小头孔)时,其基面常选择衬套孔(小头孔),此时常用“假销”来称呼定位销。在定位夹紧(衬套孔)小头孔后,接假销从小头孔内抽出并加工。在加工初期,工件的所有表面都为毛坯状态,夹紧与定位条件并不理想,且需要较大的切削力与加工余量,若工件原本刚性并不理想,还会影响加工精度。在加工连杆时也同样如此,其工艺路线的加工中,开始加工前,首先应对两个端面进行粗铣,毛坯端面用于定位粗磨端面。如何定位粗銑中工件,其方法并不唯一,一种可以用毛坯端来定位,接下来夹紧端部与侧面,当一个端面粗铣完毕后,将其翻转,将其另一面的定位铣好。然而,因为连杆刚性强度不佳,且毛坯面不平整,所以在夹紧定位时工件形状可能会受到影响,进而对后续定位工序的精度产生影响。从另一角度来看,为连杆身与连杆大头外形的对称面进行定位。利用该方法来定位可以减小工件形变程度,对断面进行铣洗时,两端可以同时进行,抵消部分切削力,有利于得到较好的平面度。因为在定位时选择对称面,所以加工毛坯后,对其外形产生的影响较小,得到的外形无偏差或有较小的偏差。

3.2 加工阶段的划分和加工顺序的安排

因连杆刚性的不足,导致在加工时,常会出现应力问题,从而引发变形的出现。在工艺安排时,首先,需区分表面的粗、精加工。如此一来,可于半精加工中,实现对粗加工变形的修正,不仅如此,在精加工中,还可实现对半精加工的修正,以此来实现目标的所需。在工序安排上,首先,对定位基准进行加工,如磨、铣等工序,之后,在对孔进行加工,以此来满足先面后孔的需求。通常情况下,连杆工艺加工过程有以下几点:

(1)粗加工阶段。该阶段发生于盖合与连杆体之前,隶属于加工阶段,即加工基准面与辅助基准面,加工盖合与连杆体,例如,两者的磨、铣等。

(2)半精加工阶段。该阶段发生于盖合与连杆体之后,隶属于加工阶段,例如,对孔口倒角、半精镗大头孔等的加工。总而言之,该阶段的实施,为大、小头孔精加工打下良好的基础。

(3)精加工阶段。该阶段针对的是连杆表面,即在大、小头孔达标的基础上实现,例如精镗小头活塞销轴承孔,以及珩磨大头孔等。

3.3 确定合理的夹紧方法

连杆并不具备较强的刚性,在夹紧时应注意对力度的控制,在选择着力点与方向时也应主要,减少或避免因夹紧力过大对其形状产生影响,进而对加工精度产生影响。在连杆的加工过程中能够发现,设计人员在选择着力点与作用方向时较为注意。对夹具两端面进行粗铣时,端面与夹紧力方向处于平衡装填,此时小头端部与大头端部有着较高的刚性,所以其形状受到的影响较小,即便有变形产生,依旧与端面相平衡,对端面平面度不会产生影响。利用工件,定位元件会受到夹紧力,减少或避免扭转或弯曲现象的产生。

3.4 连杆主要面的加工方法

通过对四道工序,如精磨、粗磨、精铣以及粗铣的运用,结合精加工中的精磨工序,实现对基面平度的有效改善,以此来达到对孔加工精度的提升。在转盘磨床上,通过对砂瓦的运用,实现磨削砂轮端面。此方式具有较高的生产效率。在M7130型平面磨床上,通过精磨的运用,实现磨削砂轮的目的,此方式虽然生产率较低,但是却有着较高的精度。定位是建立在小头孔与基面之上,利用圆销进行实现。通过工件铣两侧面至尺寸的装夹,以此来实现对称的保障。

4 结语

连杆,它常用于进行曲轴与活塞的连接,用其实现活塞运动的转变,在使之转变为回转运动的基础上,实现动力的输出。因而,对柴油机来讲,其性能由连杆精度决定,而连杆精度主要取决于工艺选择。

参考文献:

[1]高云巍,常峰瑜,王永敏.内燃机车柴油机连杆深油孔加工工艺[J].机车车辆工艺,2017(06):2123.

[2]秦健健,毛虎平.基于多岛遗传算法的柴油机连杆结构优化设计[J].机械设计与制造,2017(04):218221.

作者简介:郁冬(1977),男,江苏姜堰人,讲师,主要从事机械制造加工工艺及夹具方面的理论、技能教学及研究。

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