3083 連桿合件加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計

3083 連桿合件加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計,連桿,加工,工藝,關(guān)鍵,癥結(jié),樞紐,工序,工裝,設(shè)計 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告學(xué) 生 姓 名 ： 趙彧 學(xué) 號： 05010150專 業(yè) ： 機械工程及自動化設(shè)計 (論文 )題目 ： 連桿合件加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計指 導(dǎo) 教 師 : 王栓虎2009 年 3 月 22 日畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述摘要 連桿是汽車發(fā)動機的主要傳動件之一，本文主要論述了連桿的作用，連桿的材料，連桿的制造過程等的國內(nèi)外的現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢。雖然目前來說連桿的制造還是鑄、鍛，但已有極大的改進(jìn)，新技術(shù)的應(yīng)用，高制造精度，降低生產(chǎn)成本，節(jié)約材料成為主流。連桿材料的選擇上，傳統(tǒng)的碳鋼已不滿足需求，新材料的運用必將給連桿帶來更廣的前景。關(guān)鍵詞 連桿 材料 制造 1 連桿連桿的功用是將活塞承受的力傳給曲軸，從而使得活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。連桿承受活塞銷傳來的氣體作用力及其本身擺動和活塞組往復(fù)運動時的慣性力。這些力的大小和方向都是周期性變化的。因此，連桿受到的是壓縮、拉伸和彎曲等交變載荷。這就要求連桿在質(zhì)量盡可能小的條件下，有足夠的剛度和強度。若連桿的剛度不夠，則可能產(chǎn)生的后果是：其大頭孔失圓，導(dǎo)致連桿大頭軸瓦因油膜破壞而燒損；連桿桿身彎曲，造成活塞與汽缸偏磨、活塞環(huán)漏氣和竄油等 ???。2 連桿的國內(nèi)外現(xiàn)狀2．1 國內(nèi)現(xiàn)狀高強度、輕量化、低成本是汽車發(fā)動機連桿用材料的發(fā)展趨勢，我國的發(fā)動機鍛鋼連桿制造技術(shù)與國外差距不大，但在連桿輕量化方面還相當(dāng)落后。在滿足性能指標(biāo)的前提下，連桿的材料和制造技術(shù)關(guān)聯(lián)很大，非調(diào)質(zhì)鋼的應(yīng)用就是考慮節(jié)省調(diào)質(zhì)工序。近年來，采取裂解連桿體和連桿蓋分界面技術(shù)可以大幅度地減少機械加工工序，由此開發(fā)了高強度低韌性的高碳非調(diào)質(zhì)鋼和粉末冶金鍛件，以滿足工藝的需要 ???。2．1．1 連桿的材料多年來高速柴油機連桿一直以優(yōu)質(zhì)中碳結(jié)構(gòu)鋼和中碳合金結(jié)構(gòu)鋼為主。如45、40Cr、35CrMo、42CrMo 和 40MnB。結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)熱模鍛后調(diào)質(zhì)處理，獲得良好的綜合力學(xué)性能。近年采用的新型柴油機連桿材料有 2 類。第 1 類為微合金非調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，如中國一汽的 6DL 柴油機。第 2 類為高碳非調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，為適應(yīng)連桿體一蓋“裂解”加工技術(shù)的需要而迅速發(fā)展 ???。2．1．2 連桿的制造目前，連桿生產(chǎn)中有模鑄工藝、模鍛工藝、粉末鍛造工藝、常規(guī)粉末冶金工藝、粉末熱擠壓一鍛造工藝、碳纖維強化工藝等。由于模鍛成形具有接近最終產(chǎn)品的幾何形狀和尺寸精度，并同時改善其組織，能獲得更高的力學(xué)性能；模鍛鋼連桿的疲勞強度和可靠性高，適用于負(fù)荷大、轉(zhuǎn)速高的汽油和柴油發(fā)動機，因此，在連桿制造中占據(jù)主導(dǎo)地位。普通模鍛連桿需要在鍛后進(jìn)行全身銑削加工，以消除鍛造過程中產(chǎn)生的脫碳層、氧化坑、裂紋、折疊等表面缺陷，通過這一銑削加工，會使連桿表層的纖維組織受到破壞，強度大幅度降低 ???。在多年探索的基礎(chǔ)上，國內(nèi)形成了精密輥鍛—液壓模鍛錘模鍛復(fù)合工藝 ???和連桿精鍛工藝等較為先進(jìn)的工藝 ???。鑄造連桿工藝也是一種常用的工藝方法。采用鑄造連桿有 4 個優(yōu)點（1）與鍛造連桿相比設(shè)計的靈活性比較大；（2）改善丁連桿的機加工性能；（3）鑄造連桿的尺寸比較接近連桿的成品尺寸 ；（4）在使用上能夠滿足可靠性要求 ???。常規(guī)粉末冶金工藝制造汽車連桿已有十幾年，粉末鍛造工藝使用最廣。粉末鍛造工藝比較昂貴，較適合于小批量生產(chǎn)．或制造高負(fù)荷與高速發(fā)動機的連桿。對于大批量生產(chǎn)的．速度不高于 7000rpm 的 2.0L 下的發(fā)動機的連桿，可用較經(jīng)濟的壓制—燒結(jié)—精整—熱處理工藝扣“斷裂剖分法”制造 ???。傳統(tǒng)的普通模鍛和機械加工方法已難以滿足當(dāng)今汽車、摩托車等工業(yè)生產(chǎn)中對產(chǎn)品高質(zhì)量、高精度、高效率、低消耗、低成本的要求。粉末鍛造技術(shù)是常規(guī)的粉末冶金工藝和精密鍛造有機結(jié)臺而發(fā)展起來的一項頗具有市場競爭力的少、無切削金屬加工方法。該方法以金屬粉末為原料，經(jīng)過預(yù)成形壓制，在保護(hù)氣體中進(jìn)行加熱燒結(jié)及作為鍛造毛坯，然后在壓力機上一次鍛造威形和實現(xiàn)無飛邊精密模鍛，從而獲得了與普通模鍛件質(zhì)量密度相同、形狀復(fù)雜的精密鍛件。汽車發(fā)動機連桿是承受強烈沖擊及動態(tài)應(yīng)力最高的典型動力學(xué)負(fù)荷零件，其負(fù)荷與其自身質(zhì)量成比例，因此連桿的輕量化對發(fā)動機具有特別的重要意義。由于粉末鍛造采用粉末坯料的稱量法，使每根連桿得到同一質(zhì)量。因此，連桿聯(lián)接曲軸旋轉(zhuǎn)時，明顯減輕了動平衡所引起的影響 ???。 2．2 國外現(xiàn)狀2．2．1 連桿的材料鋁基復(fù)合材料，密度低、比強度和比模量高、抗熱疲勞性能好，但在汽車上的應(yīng)用受到價格及生產(chǎn)質(zhì)量控制等方面的制約，還沒有形成很大的規(guī)模。目前，鋁基復(fù)合材料在連桿零件上的試驗或使用顯示出了卓越的性能，如本田公司開發(fā)成功的由不秀鋼絲增強的鋁基復(fù)合材料連桿比鋼制連桿降重 30%，對 1.2L 的汽油發(fā)動機可提高燃料經(jīng)濟性 5%????。以鈦為基加入其他合金元素組成的合金稱作鈦合金 ????。鈦有兩種同質(zhì)異晶體：882℃以下為密排六方結(jié)構(gòu) α 鈦，882℃以上為體心立方的 β 鈦。 ????鈦合金具有比強度高、高溫強度高和耐腐蝕等優(yōu)點。例如用 α+β 系鈦合金制造的發(fā)動機連桿，強度相當(dāng)于 45 鋼調(diào)質(zhì)的水平，而重量可以降低 30%。鈦合金應(yīng)用的最大阻力來自其高價格，豐田中央研究所開發(fā)了一種成本較低的鈦基復(fù)合材料。該復(fù)合材料以 Ti-6Al-4V 合金為基體，以 TiB 為增強體，用粉末冶金法生產(chǎn)，已在發(fā)動機連桿上應(yīng)用 ????。奧貝球鐵具有優(yōu)越的耐磨性，極好的耐疲勞性，優(yōu)越的斷裂韌性，低成本，很高的強度和韌塑性，按美國和德國標(biāo)準(zhǔn)制造的奧貝球鐵牌號，其最高強度級別達(dá)到1400MPa，超過了調(diào)質(zhì)鋼和滲碳鋼的強度水平 ????。可以用 ADI 代替鋼制造汽車輪轂、全輪驅(qū)動雙聯(lián)桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、發(fā)動機正時齒輪、曲軸和連桿等。經(jīng)實物測量，代替鍛鋼制造曲軸可以降重 10%，代替鋁合金制造載貨車輪轂每只可降重 0.5kg????。2．2．2 連桿的制造粉末鍛造連桿已經(jīng)成功應(yīng)用，近年開發(fā)的一次燒結(jié)粉末冶金連桿技術(shù)的生產(chǎn)成本較低，可實現(xiàn) 11%的輕量化。德國 Opel 公司裝在 2.0L 的 OHC 發(fā)動機上行駛 30萬 km 的效果未見異常 ????。國外粉末冶金燒結(jié)鍛造技術(shù)有較大發(fā)展，粉末鍛造連桿重量精度可達(dá) 1%????。發(fā)動機連桿裂解加工技術(shù)是目前國際上連桿生產(chǎn)的最新技術(shù)，具有傳統(tǒng)連桿加工方法無可比擬的優(yōu)越性，其加工工序少、節(jié)省精加工設(shè)備、節(jié)材節(jié)能、生產(chǎn)成本低。此外，連桿裂解加工技術(shù)還可使連桿承載能力、抗剪能力、桿和蓋的定位精度及裝配質(zhì)量大幅度提高，對提高發(fā)動機生產(chǎn)技術(shù)水平和整機性能具有重要作用。其原理是通過在連桿大頭孔中心處設(shè)計并預(yù)制缺口(預(yù)制裂紋槽)，形成應(yīng)力集中，再主動施加垂直預(yù)定斷裂面的載荷進(jìn)行引裂，在幾乎不發(fā)生變形的情況下，在缺口處斷裂，實現(xiàn)連桿體與連桿蓋的無屑斷裂剖分 ????。通過國內(nèi)外的現(xiàn)狀比較之后可以看到，高強度、輕量化、低成本是連桿的趨勢。制造技術(shù)水品方面，國內(nèi)和國外相當(dāng)，工藝方面，國內(nèi)和國外都有新的進(jìn)展，但國內(nèi)制造連桿的材料主要還是鋼，對于鈦合金材料、鋁基復(fù)合材料等材料的應(yīng)用遜于國外。3 發(fā)展趨勢節(jié)約材料，減少加工，提高制造精度，降低生產(chǎn)成本，這是國內(nèi)外連桿加工未來的理念和趨勢。就材料而言，輕質(zhì)、高耐疲勞性、斷裂韌性、較低成本及較高耐磨性的材料將會廣泛地應(yīng)用，如奧貝球鐵、鋁基復(fù)合材料等。就加工技術(shù)而言，少機械加工、高制造精度、降低生產(chǎn)成本的加工技術(shù)成為主流，如粉末鍛造、連桿裂解等加工技術(shù)。4 組合機床現(xiàn)狀組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的高效專用機床。組合機床能對工件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位同時加工。組合機床可分為具有固定夾具的單工位組合機床、具有移動夾具的多工位組合機床和轉(zhuǎn)塔式組合機床三類。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，組合機床有了新的進(jìn)展，進(jìn)展綜述如下：高效柔性化（模塊化）如可更換多軸箱的雙坐標(biāo)或三坐標(biāo)加工模塊以及既可換箱(多鈾或單鈾)、可換刀(在單主鈾箱時)的加工模塊，這樣既有較高的生產(chǎn)率，又有較高的柔性；為了進(jìn)一步實現(xiàn)高效加工，進(jìn)—步提高通用部件的快速性能和可靠性，采用新刀具材抖和新穎刀具；為了提高工作的可靠性和可利用率，在原有的三坐標(biāo)加工模塊上設(shè)打監(jiān)視主袖進(jìn)給力、功率、刀具振動及軸承溫度的多種傳感器，顯示其工作狀況，在出現(xiàn)異常時，發(fā)出報警信號，以便采取措施；提高加工精度。我國組合機床及組合機床自動線總體技術(shù)水平較發(fā)達(dá)國家相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎全都從國外進(jìn)口。高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機床及其自動線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機床，因此提高組合機床加工精度、組合機床柔性、組合機床工作可靠性和組合機床技術(shù)的成套性為我國組合機床的主攻方向。參 考 文 獻(xiàn)[1] 連桿的作用及材質(zhì)要求[EB/OL].(2009-01-19)[2009-01-19].http://www.chinazyqc.com/html/jis/300.html.[2] 曹正. 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