摘要連桿是柴油機的主要傳動件之一，本文主要論述了連桿的加工工藝及其夾具設計。連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，而連桿的剛性比較差，容易產生變形，因此在安排工藝過程時，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開。逐步減少加工餘量、切削力及內應力的作用，並修正加工後的變形，就能最後達到零件的技術要求。
第一章汽車連桿加工工藝
1.1 連桿的結構特點
連桿是汽車發動機中的主要傳動部件之一，它在柴油機中，把作用於活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅動而帶動活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿在工作中承受著急劇變化的動載荷。連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。
連桿體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。為了減少磨損和便於維修，連桿的大頭孔內裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦有鋼質的底，底的內表面澆有一層耐磨巴氏合金軸瓦金屬。
在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，可以用來補償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連線。小頭孔內壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時便於在磨損後進行修理和更換。
在發動機工作過程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，連桿除應具有足夠的強度和剛度外，還應盡量減小連桿自身的質量，以減小慣性力的作用。連桿桿身一般都採用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。為了保證發動機運轉均衡，同一發動機中各連桿的質量不能相差太大，因此，在連桿部件的大、小頭兩端設定了去不平衡質量的凸塊，以便在稱量後切除不平衡質量。
連桿大、小頭兩端對稱分布在連桿中截面的兩側。考慮到裝夾、安放、搬運等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。在連桿小頭的頂端設有油孔(或油槽)，發動機工作時，依靠曲軸的高速轉動，把氣缸體下部的潤滑油飛濺到小頭頂端的油孔內，以潤滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動運動副。
連桿的作用是把活塞和曲軸聯接起來，使活塞的往復直線運動變為曲柄的迴轉運動，以輸出動力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機的效能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。反映連桿精度的引數主要有5個：
（1）連桿大端中心面和小端中心面相對連桿桿身中心面的對稱度；（2）連桿大、小頭孔中心距尺寸精度；（3）連桿大、小頭孔平行度；（4）連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度；（5）連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。
1.2 連桿的主要技術要求
連桿上需進行機械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，連桿體與連桿蓋的結合面及連桿螺栓定位孔等。連桿總成的主要技術要求（圖1-1）如下。
連桿總成圖（1—1）
為了使大頭孔與軸瓦及曲軸、小頭孔與活塞銷能密切配合，減少衝擊的不良影響和便於傳熱。大頭孔公差等級為it6，表面粗糙度ra應不大於0.4μm；大頭孔的圓柱度公差為0.
012 mm，小頭孔公差等級為it8，表面粗糙度ra應不大於3.2μm。小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為0.
0025 mm，素線平行度公差為0.04/100 mm。
兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會使活塞在汽缸中傾斜，從而造成汽缸壁磨損不均勻，同時使曲軸的連桿軸頸產生邊緣磨損，所以兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度公差較小；而兩孔軸心線在垂直於連桿軸線方向的平行度誤差對不均勻磨損影響較小，因而其公差值較大。兩孔軸心線在連桿的軸線方向的平行度在100 mm長度上公差為0.04 mm；在垂直與連桿軸心線方向的平行度在100 mm長度上公差為0.
06 mm。
大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到發動機的效率，所以規定了比較高的要求：190±0.05 mm。
連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度，影響到軸瓦的安裝和磨損，甚至引起燒傷；所以對它也提出了一定的要求：規定其垂直度公差等級應不低於it9（大頭孔兩端面對大頭孔的軸心線的垂直度在100 mm長度上公差為0.08 mm）。
連桿大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同，但從技術要求是不同的，大頭兩端面的尺寸公差等級為it9，表面粗糙度ra不大於0.8μm, 小頭兩端面的尺寸公差等級為it12，表面粗糙度ra不大於6.3μm。
這是因為連桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端麵間有配合要求，而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內檔之間沒有配合要求。連桿大頭端麵間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端麵間距離尺寸的公差帶中，這給連桿的加工帶來許多方便。
在前面已經說過，連桿在工作過程中受到急劇的動載荷的作用。這一動載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個螺栓及螺母上。因此除了對螺栓及螺母要提出高的技術要求外，對於安裝這兩個動力螺栓孔及端麵也提出了一定的要求。
規定：螺栓孔按it8級公差等級和表面粗糙度ra應不大於6.3μm加工；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對稱度公差為0.
25 mm。
在連桿受動載荷時，接合面的歪斜使連桿蓋及連桿體沿著剖分面產生相對錯位，影響到曲軸的連桿軸頸和軸瓦結合不良，從而產生不均勻磨損。結合面的平行度將影響到連桿體、連桿蓋和墊片貼合的緊密程度，因而也影響到螺栓的受力情況和曲軸、軸瓦的磨損。對於本連桿，要求結合面的平面度的公差為0.
025 mm。
連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強度。因此，連桿材料一般採用高強度碳鋼和合金鋼；如45鋼、55鋼、40cr、40crmnb等。近年來也有採用球墨鑄鐵的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料損耗少，成本低。
隨著粉末冶金鍛造工藝的出現和應用，使粉末冶金件的密度和強度大為提高。因此，採用粉末冶金的辦法製造連桿是乙個很有發展前途的製造方法。
連桿毛坯製造方法的選擇，主要根據生產型別、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對材料的組織效能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現有生產條件及採用先進的毛坯製造方法的可能性來確定毛坯的製造方法。根據生產綱領為大量生產，連桿多用模鍛製造毛坯。連桿模鍛形式有兩種，一種是體和蓋分開鍛造，另一種是將體和蓋鍛成—體。
整體鍛造的毛坯，需要在以後的機械加工過程中將其切開，為保證切開後粗鏜孔餘量的均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對於分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造裝置動力大和金屬纖維被切斷等問題，但由於整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時少、模具少等優點，故用得越來越多，成為連桿毛坯的一種主要形式。總之，毛坯的種類和製造方法的選擇應使零件總的生產成本降低，效能提高。
目前我國有些生產連桿的工廠，採用了連桿輥鍛工藝。圖（1-2）為連桿輥鍛示意圖．毛坯加熱後，通過上鍛輥模具2和下鍛輥模具4的型槽，毛坏產生塑性變形，從而得到所需要的形狀。用輥鍛法生產的連桿鍛件，在表面質量、內部金屬組織、金屬纖維方向以及機械強度等方面都可達到模鍛水平，並且裝置簡單，勞動條件好，生產率較高，便於實現機械化、自動化，適於在大批大量生產中應用。
輥鍛需經多次逐漸成形。
圖（1-2）連桿輥鍛示意圖
圖(1-3)、圖(1-4)給出了連桿的鍛造工藝過程，將棒料在爐中加熱至1140～1200c0，先在輥鍛機上通過四個型槽進行輥鍛製坯見圖(1-3)，然後在鍛壓機上進行預鍛和終鍛，再在壓床上衝連桿大頭孔並切除飛邊見圖(1-4)。鍛好後的連桿毛坯需經調質處理，使之得到細緻均勻的回火索氏體組織，以改善效能，減少毛坯內應力。為了提高毛坯精度，連桿的毛坯尚需進行熱校正。
連桿必須經過外觀缺陷、內部探傷、毛坯尺寸及質量等的全面檢查，方能進入機械加工生產線。
由上述技術條件的分析可知，連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，但是連桿的剛性比較差，容易產生變形，這就給連桿的機械加工帶來了很多困難，必須充分的重視。
連桿機械加工工藝過程如下表(1—1)所示：
連桿的主要加工表面為大、小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體和蓋的結合面及連桿螺栓孔定位面，次要加工表面為軸瓦鎖口槽、油孔、大頭兩側面及體和蓋上的螺栓座面等。
連桿的機械加工路線是圍繞著主要表面的加工來安排的。連桿的加工路線按連桿的分合可分為三個階段：第一階段為連桿體和蓋切開之前的加工；第二階段為連桿體和蓋切開後的加工；第三階段為連桿體和蓋合裝後的加工。
第一階段的加工主要是為其後續加工準備精基準（端麵、小頭孔和大頭外側面）；第二階段主要是加工除精基準以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工，為合裝做準備的螺栓孔和結合面的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第三階段則主要是最終保證連桿各項技術要求的加工，包括連桿合裝後大頭孔的半精加工和端麵的精加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前後來分，合裝之前的工藝路線屬主要表面的粗加工階段，合裝之後的工藝路線則為主要表面的半精加工、精加工階段。
在連桿加工中有兩個主要因素影響加工精度：
（1）連桿本身的剛度比較低，在外力（切削力、夾緊力）的作用下容易變形。
（2）連桿是模鍛件，孔的加工餘量大，切削時將產生較大的殘餘內應力，並引起內應力重新分布。
因此，在安排工藝程序時，就要把各主要表面的粗、精加工工序分開，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在後面。這是由於粗加工工序的切削餘量大，因此切削力、夾緊力必然大，加工後容易產生變形。粗、精加工分開後，粗加工產生的變形可以在半精加工中修正；半精加工中產生的變形可以在精加工中修正。
這樣逐步減少加工餘量，切削力及內應力的作用，逐步修正加工後的變形，就能最後達到零件的技術條件。
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