柴油机连杆的加工工艺分析

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。