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1)连杆功能和结构分析
连杆是发动机中的重要零件。它将作用于活塞顶面的膨胀气体的压力传给曲轴,推动曲轴旋转,同时受曲轴的驱动而带动活塞压缩汽缸内的气体。连杆结构复杂,其通常在大头处分开为连杆体和连杆盖两部分,连杆杆身是工字型截面,而且从大头到小头逐步变小。如果不作任何特征规划,直接运用特征造型技术构建连杆三维模型,造型很容易失败,难以获得较理想的结果,因为连杆结构复杂,不是简单的特征加减就可以完成的。2)连杆的机械加工工艺过程分析
连杆特征设计与机械加工密切相关,每一种加工方法与一个特征相对应,这是特征规划的基本原则。连杆毛坯是锻造件,连杆体和连杆盖整体锻造。连杆的主要加工工艺过程如下:铣连杆大小两端面→钻小头孔,扩至尺寸值,拉小头孔,并保证尺寸和表面粗糙值→铣大头定位凸台→从连杆上切下连杆盖→锪连杆盖上的螺帽凸台,钻螺栓孔,加工螺纹→把连杆和连杆盖用螺栓固定在一起,镗大头孔。
众人所知, 连杆是发动机的五大主关件之一,其在发动机中的地位是显而易见。它是发动机传递动力的主要运动件, 在机体中做复杂的平面运动,连杆小头随活塞作上下往复运动连杆大头随曲轴作高速回转运动连杆杆身在大、小头孔运动的合成下作复杂的摆动。连杆在承受往复的惯性力之外, 还要承受高压气体的压力, 在气体的压力和惯性力合成下形成交变载荷, 这就要求连杆具有耐疲劳、抗冲击, 并具备足够的强度、刚度和较好的韧性。在今天随着汽车工业的高速发展, “ 小体积、大功率、低油耗”的高性能发动机对连杆提出更新、更高的要求作为高速运动件重量要轻, 减小惯性力, 降低能耗和噪声强度、刚度要高, 并具有较高的韧性连杆比要大, 连杆要短。这也就意味着对连杆的设计和加工有更高的要求。目前对于连杆的加工主要的技术要求大致如表与上柴连杆比较连杆加工毛坯目前, 国内外连杆毛坯主要有两种类型①整体式如上柴、二汽、上海大众、天内等②体盖分开式一汽二发等。其中, 整体式因有节材节能, 以及节省锻造模具等特点被广泛采用。另外, 在小头平面也有两种类型① 小头采用平面结构上柴、一汽等② 小头采用锲形结构二汽神龙, 八等。由于锲形结构可以直接减少材料、加工余量等优点, 许多发动机连杆厂已由原来的平面改为锲形, 但要注意锲形结构的小头毛坯, 在粗加工时要解决好单边切削问题。锻造连杆毛坯是连杆加工的第一步, 它的精度直接影响后面的机加工。为提高毛坯精度, 国内部分连杆厂家引进先进的锻造技术和设备, 同时应用了模具技术, 可以严格控制重量公差和尺寸公差如白城精密锻造厂和南宫曲轴连杆厂均引进德国的设备。机加工由于连杆具有刚性差、夹紧难、不易定位和加工精度高等特点, 给机加工带来了不少的困难。特别是在对连杆的需求量急剧增加的情况下, 传统的工艺已不能适应大规模的生产, 从而新颖的工艺不断涌出。现就连杆关键部位的传统加工工艺与新颖工艺相比较连杆两平面的加工连杆两平面是连杆加工过程中的主要定位面,其精度要求较高。
连杆毛坯余量较大,飞, 且有的最大弯曲度。故先采用两边铣削去除大部分余量, 修正弯曲缺陷。再用粗、精磨保证平面各项要求。此种工艺至少需要六台机床,两台粗铣床、两台磨床、一台锯床、一台精铣床和六个操作工人。因要去除大量余量, 必将造成人
力、物力和能源的浪费, 且连杆的对称度很难控用卧式双端面磨床粗、精加工两平面。此加工方式十分适合大规模生产, 具有高效率、高精度、自动
大、小头孔是连杆加工中对尺寸精度、形位精度要求最高的, 对大、小头孔的精加工则更是重中之重。目前国内传统工艺为钻、膛或钻、拉,钻、扩、铰小头孔升切开连杆体盖。扩或粗锉大头孔。半精铿。精锁琦磨, 国外大多采用钻、精锉小头孔。粗锉大头孔、切开连杆体盖、半精铿、精铿。国内连杆生产厂家采用精锉后再琦磨以保证各项精度要求, 而国外已取消形磨, 直接利用精密机床对大、小头孔精加工, 此设备带有自动检测,自动补偿系统, 可以一次性保证各项精度, 比琦磨具有效率高, 废品率低等优点。上柴公司在结合自身的条件下, 引进新技术, 现新工艺为扩、镬小头孔一锯开连杆体、盖。荒锉大头孔。粗、精撞大头孔。半精镬大头孔, 精锉小头孔弓精键。此工艺建立的原因在粗加方面, 由于毛坯内孔质量差,余量多, 增加荒镬工序在精加工方面, 取消琦磨, 引进国外先进的精密镬床正在操作中。
由于连杆毛坯采用热模锻精锻工艺,毛坯余量显著减少,直接采用双端面磨床磨削连杆两端面,取消铣削工艺,更好地保证了两端面平面度和相互位置精度。
连杆剖分面的加工广泛采用平面拉削、磨削加工,剖分面上的齿形采用拉削或强力磨削加工,可靠地保证齿形加工精度。取消铣削工艺,从而更好地保证两端面的平面度和位置精度。随着连杆材质的改进,越来越多的采用连杆大头涨断剖分新工艺。
采用静压镗头的精镗连杆大小头孔专用机床,装有自动测量和自动补偿装置,加工精度可达6级,圆柱度0.003~0.004mm,粗糙度Ra0.8~1.6μm。连杆大、小头孔逐步由加工中心完成,以适应多品种的加工,采用珩磨或珩磨工艺对连杆大、小头孔进行超精加工,可靠地保证大、小头表面粗糙度及圆柱度的要求。
连杆螺栓孔当前广泛采用枪钻、枪铰连杆螺栓底孔、挤丝工艺,保证了连杆螺栓孔对结合面的垂直度0.15mm/100mm的要求,随着连杆涨断剖分新工艺的推广应用,采用加工中心加工连杆螺栓孔将获得推广。
由于连杆毛坯采用热模锻精锻工艺,毛坯余量显著减少,直接采用双端面磨床磨削连杆两端面,取消铣削工艺,更好地保证了两端面平面度和相互位置精度。连杆剖分面的加工广泛采用平面拉削、磨削加工,剖分面上的齿形采用拉削或强力磨削加工,可靠地保证齿形加工精度。取消铣削工艺,从而更好地保证两端面的平面度和位置精度。随着连杆材质的改进,越来越多的采用连杆大头涨断剖分新工艺。采用静压镗头的精镗连杆大小头孔专用机床,装有自动测量和自动补偿装置,加工精度可达6级,圆柱度0.003-0.004mm,粗糙度Ra=0.8-1.6μm。连杆大、小头孔逐步由加工中心完成,以适应多品种的加工,采用珩磨或珩磨工艺对连杆大、小头孔进行超精加工,可靠地保证大、小头表面粗糙度及圆柱度的要求。连杆螺栓孔当前广泛采用枪钻、枪铰连杆螺栓底孔、挤丝工艺,保证了连杆螺栓孔对结合面的垂直度0.15mm/100mm的要求,随着连杆涨断剖分新工艺的推广应用,采用加工中心加工连杆螺栓孔将获得推广。
各种钻床所使用的是夹具,通常称为钻具或钻套.使用钻具的工序,一般用钻头,绞刀,和丝锥等刀具来进行加工.在大多数情况下,加工工程的特点是刀具和机床主轴一起做旋转运动和送给运动,而工件和钻具则固定不动,因此,工件被加工孔是与旋转轴线同心的,其位置分布可以是同轴线的一些表面,也可以是不同轴线的互相平行或成任意角度的平面.