摘要：连杆零件广泛运用于汽车、压缩机中，其作用是把活塞和曲轴连接起来，使活塞的往复直线运动变为曲轴的回转运动，以输出动力。连杆零件的机械加工是一项十分复杂精细的工艺，本文就连杆零件的机械加工工艺规程和专用夹具设计进行论述。
关键词：连杆零件；机械加工工艺规程；专用夹具设计
引言
机械制造业是现代各行各业发展的重要基础，其为各种设备提供了基础零部件，因此机械零件的质量直接关系到了设备的使用寿命和效率，也会对加工业产品的质量造成明显的影响。本文即是对连杆零件的机械加工工艺和专用夹具设计进行研究，探讨当前连杆零件的机械加工工艺，并介绍专用夹具的设计原则，以期为相关工作提供参考。
一、连杆的结构与材料选择
连杆是较细长的变截面非圆形杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，能更好适应在工作中承受的急剧变化的动载荷。连杆是由连杆大头、杆身和连杆小头三部分组成，连杆大头是分开的，一半与杆身为一体，一半为连杆盖，连杆盖用螺栓和螺母与曲轴主轴颈装配在一起。为减少磨损和磨损后便于修理，在连杆小头孔中压入青铜材套，大头孔中装有薄壁金属轴瓦。
连杆零件的结构决定了其在材料选择上有较高要求：具有较高的机械强度和刚度、抗疲劳强度；为减小惯性力，尽量减轻杆身重量。通常采用相同材料，例如连杆采用 45 号钢，毛坯整体模锻，正火处理，加工中间采用调质处理，提高强度和抗冲击能力。但为方便加工连杆，也可在连杆的大头侧面或小头侧面设置工艺凸台或工艺侧面。
二、连杆零件的工艺特点
2.1 改善连杆的加工工艺
连杆盖的厚度是 31 mm，相比起连杆杆厚度单边要小3.8 mm，而对盖两端面的精度要求较低，通过一次加工即可完成。由于加工面积较小，连杆体具有良好的冷却性能，降低加工中振动的发生与磨削烧伤事故的产生。连杆的杆体和盖在装配后没有端面相接不一致的情况，因此在炼钢的两端面位置的精磨工作不用在装备后，可以在螺栓孔的加工工序前完成精磨工序。
2.2 连杆两端的组成为斜面和窄平面
连杆两端的锲形结构能增加连杆的承压面积，让整体活塞的强度和刚性提高到一个新等级。在工序和工艺方面，仅比一般的连杆增加斜面部分的加工和小头孔位置的两个斜面的倒角加工，在工序复杂度方面没有太大影响。可采用零部件定位的提高和压头导向精度的改善，确保衬套不存在压偏现象，但在一定程度上提升了压衬套工序的加工难度。
2.3带止口斜结合面
连杆结合面的结构种类有很多，包括平切口、斜切口、锯齿形和带止口各种不同类型的结合面结构。在使用性能的角度，由于重复定位的精度较高，在拧紧螺钉时，带止口斜结合面可自动滑移消除止口间隙。在工艺性的角度，具有定位可靠的特点，连杆成品经拆装后大头孔径圆度变化小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于连杆由多面组成且结构复杂，精度要求较高，加工难度增大；结合面和螺孔不垂直，呈72°角，螺栓孔只好在切断工序后、拉结合面工序前加工。螺栓孔和结合面分别先后加工，为达到互换性装配要求，加工精度相应提高。
三、现代连杆零件的机械加工工艺规程
3.1定位基面的选择
定位基面是指计算水位和高程的起始面，在选择的是应注意三个基本要素，（1）以零件加工时的第一个平面为基准面，（2）以该基准面为基础选择另外一个平面作为粗基准面，（3）在选择时要考虑到连杆零件加工的特殊要求，保证连杆零件质量。
3.2加工材料的选择
由于连杆零件主要用于连接活塞和曲轴，并辅助二者进行协同运动，要求连杆零件需要能承受来自不同方向的变向荷载，因此该零件一般采取整体加工方式，同时其加工材料的强度对连杆的质量影响较大。目前所采用的加工材料主要为高新复合型材料，在满足连杆硬度要求基础上降低材料的消耗比例。由于连杆零件需要精细的加工，因此该材料的可塑性需较强，可以提高零件的精度。
3.3加工设备和工艺的选择
连杆零件的生产规模较大，由于各类设备对连杆零件的需求量较大，因此加工时选择机床作为主体加工设备。同时其加工工艺应以多道工序为主，包括零件铸造、时效处理、铣连杆端面、钻孔、镗孔、沟槽、铣沟槽、质检等多个步骤。具体加工工艺并不是一成不变，需根据连杆零件所安装设备不同，对工艺进行微调，在保障连杆零件质量的基础上，使其实用性得到进一步提升。
3.4检验工作
由于连杆零件在实际加工过程中的工序较多，包含大量的中间工序，因此在检验时应从中间工序开始，对零件本身的精度、形状、功能等进行质检。在制定检验流程时需根据具体的连杆种类进行，不同设备当中所需要连杆的质量要求不同，导致检验流程具有一定差异。
四、专用夹具的设计
连杆零件本身加工时要求的精密度较高，传统的通用性夹具无法满足实际生产需求，必须设计和生产连杆零件的专用夹具。我国的专用夹具设计技术目前发展速度较快，已逐渐发展成熟，夹具设计的内容也在进一步扩展。在设计过程中需要对钻套的高度、最下端距离、工件距离及各孔的位置等进行确定，孔径大小是确定钻套高度的基础，钻套的高度越大，孔径就越大，此时被加工的连杆零件在孔内的移动偏差就会越小，使打孔加工精密度得到进一步提升。在实际设计中，需保持钻套与夹具下端、加工工件之间的距离，有效避免刀具对零件削切时将材料带入到钻套内部，保证夹具的使用寿命。
夹具在设计过程中需要注意三个原则，（1）保证夹具设计的基准与连杆零件基准相符合；（2）保障夹具当中定位构件选择的合理性；（3）在夹具设计时应遵循“六点定位”原则。夹具的主要功能就是对工件进行定位与夹紧，保证连杆零件在加工过程中能被快速的定位与加工，简化复杂的加工工艺，缩短加工时间，进而提升效率。由于连杆本身强度较高，因此在加工时为避免其受加工设备作用发生位移，就必须保证夹具能够固定工件，并保证来自不同方向的作用力对夹具的固定不会造成影响。夹具的夹紧力一定要控制在水平方向上，保证其水平位移被降到最低程度。
连杆零件的专用夹具可分为拉压式和弯曲式两种，其中拉压式的夹具由U型模具、轴芯、套筒及四个开口销所组成，该夹具的刚度较强，利用加强筋来提高U型模具的固定效果，可有效减少套筒部位钢板的厚度，节约生产材料和制造成本。弯曲夹具则是由两个U型模具、底板及支撑座构成的，该夹具在设计时需充分考虑加载力单一方向上的限制，底板需远离连杆盖的一端，保证夹具自身的稳定性。
结束语：连杆零件作为发动机、发电机上重要的零件，其质量直接影响这类设备的运行效果。在加工工艺选择上应注意对材料、基面、加工流程等的选择，并使用合理的专用夹具来提供整体生产效率。
参考文献
[1]刘玉中.设计杠杆零件的机械加工工艺规程及钻 12孔的专用夹具[J].中国新技术新产品，2011.
[2]张秋丽.探讨连杆零件的机械加工工艺[J].房地产导刊，2013（02）.
论文作者:唐书蛟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第25期
论文发表时间:2018/1/30
标签：连杆论文; 夹具论文; 零件论文; 加工论文; 加工工艺论文; 工序论文; 小头论文; 《建筑学研究前沿》2017年第25期论文;