汽车发动机连杆铣削组合机床研究

徐 铭，苏华礼，马江虎

（1.安阳工学院；2.安阳第二机床有限公司，河南安阳455000）

0 前言

连杆是汽车发动机的主要传动部件之一，是活塞与曲轴之间重要的连接结构，通过连杆可以将活塞的往复直线运动转化为曲轴的回转运动输出。连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆体和连杆盖端面的加工质量决定了大小头孔中心距的精度，进而影响发动机的效率。为适应汽车发动机行业的要求，迫切需要设计一种组合机床，以提高连杆的生产效率和加工精度。

1 连杆零件分析

机床总体方案的确定必须全面了解工件的加工要求[1]。连杆铣削组合机床，用于加工连杆的端面，工件材料为42Cr，硬度为HB234～HB273。被加工表面的粗糙度为Ra12.5；铣削深度为mm。如图1和图2所示。

2 机床总体方案的确定

加工平面的方法有很多，如车削、铣削、刨削等。对于被加工零件连杆，因其不是回转体，不方便装夹，不能在车床上加工；用刨床进行刨削时，加工效率较低，加工精度不能满足使用要求；端铣刀为多刃刀具，用端铣刀对连杆两端面进行铣削时，不仅装夹快速、方便，还能有效提高加工效率，保证加工精度。

与普通机床相比，组合机床具有生产效率高、加工质量稳定、自动化程度高、劳动强度低，配置灵活等特点[2]。因此，用组合机床来完成对连杆的铣削加工更合理。

根据连杆的加工要求，采用一台立式单面铣削组合机床进行加工，如图3所示。

连杆固定在夹具上，夹具固定在机械滑台上，铣削动力头带动直径为φ200 mm、齿数Z=14的硬质合金铣刀作旋转主运动，工作台作纵向进给运动。每次可完成3组工件的铣削加工。适用于大批量生产，结构紧凑，刚性好，生产率高，加工质量稳定。

3 工艺分析

3.1 定位基准的选择

为了保证连杆的加工精度、实现工序集中，必须正确选择连杆的定位基准。本机床采用专用夹具通过液压系统对工件进行夹紧，可以满足其加工精度要求。工件的定位基准见图4和图5。

3.2 确定铣削用量

铣削用量的大小可根据连杆被加工表面粗糙度值和生产率的具体要求来确定[3]。若生产率要求不高，可以取很小的每齿走刀量，一次铣削4～5 mm的余量，每齿的进给量一般为0.02～0.03 mm。

3.2.1 确定背吃刀量ap

背吃刀量ap是平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸。已知工序要求，加工余量为1.5mm，即ap=1.5mm。

3.2.2 确定铣削速度vc

铣削速度vc是指铣刀外缘处的线速度，取铣削速度vc=60m/min。

3.2.3 确定进给量 fz、f、vf

1）每齿进给量 fz。它是指铣刀每转一个刀齿时，工件与铣刀的相对位移。取 fz=0.15mm/z。

2）每转进给量f。它是指铣刀每转一转时，工件与铣刀的相对位移。

3）进给速度vf。它是指铣刀每分钟相对工件的移动距离。由铣削速度vc=60m/min,求得铣刀转速：

则进给速度vf=fn=2.1×95.5=200.55mm/min

3.2.4 确定铣削宽度ae

铣削宽度ae是指垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸。铣削宽度ae等于工件的最大宽度，即ae=46.3mm。

4 绘制加工工序图

连杆加工工序图反映了该组合机床上所要完成的工艺内容、加工部位的相关尺寸、精度要求、定位基准、夹紧部位以及加工余量等情况。是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要技术文件[4]。被加工零件工序图是在被加工零件图基础上，突出本机床的加工内容，加工工序图如6、7所示。

在工艺方案和机床总体方案确定的基础上绘制加工示意图和机床尺寸联系图。

5 结论

汽车发动机连杆铣削组合机床的研制，达到了预期的设计目的。被加工的连杆固定在夹具上，夹具固定在机械滑台上，主电动机通过传动装置带动铣刀旋转实现主运动，两个进给电机带动工作台纵向移动实现进给运动，完成对工件的铣削加工。该组合机床具有结构紧凑、刚性好、生产率高、加工质量稳定等特点，有效地提高了连杆的加工精度和生产效率。

[1]钱文捷，鲁伦文.连杆零件的机械加工工艺规定[J].湖南农机，2010（11）：82-83.

[2]谢家瀛.组合机床设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

[3]郑修本.机械制造工艺学[M].3版.北京:机械工业出版社,2012.

[4]张海军.连杆加工工艺设计[J].新技术新工艺，2009(8)：71-72.