1.本发明涉及发动机连杆领域，尤其涉及一种连杆小头端椭圆孔的镗削加工方法。
背景技术：2.连杆是内燃机的关键零部件之一，连杆将活塞承受的力传递给曲轴，从而使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。发动机运转过程中，作用在活塞上的燃气压力和惯性力是以动态分布载荷的形式通过活塞销作用在连杆小头端孔上，因此连杆小头端孔主要承受交变的拉压载荷，由于缸内燃烧爆发压力巨大，不仅活塞销要发生弯曲变形，而且连杆小头端孔也要发生弹性变形。
3.为应对以上工况，基于变形协调理论，如图1所示，将连杆小头端孔的形状设计为椭圆喇叭状(连杆小孔的主视图为椭圆状，连杆小孔的纵面剖视图为喇叭状)，能有效地改善活塞销和连杆小头端孔间的应力集中现象，使连杆工作时承受的载荷更加均匀，从而提高其承载和传动能力，提高连杆的疲劳寿命，同时降低了发动机运转时的噪音，并且，在同等安全系数的情况下，小头椭圆喇叭状异形孔设计可以有效地降低连杆总质量，提升连杆的轻量化水平，是发动机轻量化设计的一个方向。
4.现有连杆小头端孔通常采用专机进行生产，导致连杆加工成本高，加工效率低，使用单一专机进行加工已无法满足市场需求；而现有的数控加工中心发展成熟，加工成本低，适合大批量加工，但是现有的数控加工方法不能不对连杆小头端孔进行加工成椭圆喇叭状。
技术实现要素：5.基于上述问题，本发明的目的是提供一种连杆小头端椭圆孔的镗削加工方法，本发明采用如下技术方案：
6.本发明提供了一种连杆小头端椭圆孔的镗削加工方法，包括以下步骤：
7.步骤一，对连杆进行定位，使得所述连杆长度方向上的轴线与工作台的水平面夹角为α，夹角α值可以根据公式计算α＝arccos b1/(b1+a)，其中b1为连杆小头端镗削椭圆孔的短轴基准值，b1+a为连杆小头端镗削椭圆孔的长轴基准值，a为镗削椭圆孔的椭圆度；
8.步骤二，将镗刀安装在数控加工中心的镗刀杆上，刀尖的旋转直径为连杆小头端椭圆孔的长轴基准值b1+a；
9.步骤三，确定所述镗刀实际工进时的起始点坐标和终止点坐标，采用两轴联动直线插补方法，使所述镗刀在工进的过程中同时所述工作台在水平方向上同步进给来对所述连杆的小头端孔进行镗削加工椭圆孔；所述工作台水平进给速度与所述镗刀杆的进给速度的比值为tanα。
10.优选的，在实施所述步骤一之前，对所述连杆的大小端钻取成孔以方便在所述步骤一中通过工装夹具对连杆进行定位夹紧。
11.优选的，所述步骤一中，所述工装夹具包括伸缩菱形定位销、固定圆柱定位销、角
度块和压爪；通过所述角度块对所述连杆进行倾角定位，所述角度块的倾斜面与所述工作台的水平面夹角为α，且所述角度块固定在所述工作台上；通过所述伸缩菱形定位销对所述连杆的小头端成孔进行定位，所述伸缩菱形定位销由夹具气缸带动伸缩；通过固定圆柱定位销对所述连杆的大头端成孔进行定位，所述固定圆柱定位销固定在所述角度块上；通过压爪对所述连杆进行压紧固定。
12.优选的，对所述连杆的小端钻取成孔后，对所述连杆小头端的成孔进行半精镗加工，半精镗加工后的成孔圆柱度控制在φ0.015mm以内，留有加工余量为0.3mm。
13.优选的，所述镗刀杆的直径d≤(d-2)-2
×h×
tanα；其中，d为所述镗刀杆(4)的直径；d为所述连杆小头端镗削椭圆孔的短轴基准值b1；h为所述连杆小头端最大位置的厚度。
14.优选的，在所述步骤3中，根据所述连杆的实际尺寸在绘图软件上绘制出连杆小头端理论的中心点坐标o(x，y)、刀具起始点坐标a(x1，y1)和刀具终止点坐标b(x2，y2)；然后利用寻边器确定所述连杆1小头端实际的中心坐标c(x3，y3)，然后根据计算公式确定所述镗刀实际工进时的起始点坐标d(x4，y4)、终止点坐标e(x5，y5)。
15.优选的，所述数控加工中心为cnc数控加工中心。
16.与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
17.本发明拓展了数控加工中心的应用范围，无需额外采用专机来进行生产，保证了连杆小头端孔的加工质量和尺寸精度，降低了生产成本，适合大批量生产；本方法加工的连杆小头端椭圆孔短轴尺寸可满足x＝b1
±
0.003mm，长轴尺寸可满足y＝x+a(椭圆度)
±
0.004mm。
附图说明
18.下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
19.图1为本发明连杆小头端椭圆孔的结构图；
20.图2为本发明实施例一中连杆小头端椭圆孔的镗削加工示意图；
21.图3为本发明实施例一中连杆小头端椭圆孔的镗削加工过程模拟计算轨迹图。
22.图4为本发明实施例一图3中a向连杆小头端椭圆孔的结构示意图。
23.附图标记说明：1、连杆；2、工作台；3、镗刀；4、镗刀杆；5、伸缩菱形定位销；6、固定圆柱定位销；7、角度块；8、压爪。
具体实施方式
24.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
25.需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示
的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.实施例一
28.如图2至3所示，本实施例中公开了一种连杆小头端椭圆孔的镗削加工方法，包括以下步骤：
29.步骤一，对连杆1进行定位，使得所述连杆1长度方向上的轴线与工作台2的水平面夹角为α，夹角α值可以根据公式计算α＝arccos b1/(b1+a)，其中b1为连杆小头端镗削椭圆孔的短轴基准值，b1+a为连杆小头端镗削椭圆孔的长轴基准值，a为镗削椭圆孔的椭圆度。
30.步骤二，将镗刀3安装在数控加工中心的镗刀杆4上，镗刀3刀尖的旋转直径为连杆小头端椭圆孔的长轴基准值b1+a；
31.步骤三，确定所述镗刀3实际工进时的起始点坐标和终止点坐标，采用两轴联动直线插补方法，使所述镗刀3在工进的过程中同时所述工作台2在水平方向上同步进给来对所述连杆1的小头端孔进行镗削加工椭圆孔。
32.需要说明的是，在实施本加工方法步骤一之前需要对连杆1的大小端进行钻孔处理，对连杆1的大小端钻取成孔以方便在步骤一中通过工装夹具对连杆1进行定位夹紧。
33.在本实施例中，对步骤一中连杆1进行定位夹紧的工装夹具包括伸缩菱形定位销5、固定圆柱定位销6、角度块7和压爪8。具体来说，角度块7安装固定在工作台2上，通过角度块7对连杆1进行倾角定位，角度块7的倾斜面与工作台2的水平面夹角为α。伸缩菱形定位销5活动连接在角度块7上，伸缩菱形定位销5的底部由夹具气缸带动伸缩；通过伸缩菱形定位销5对所述连杆1的小头端成孔进行定位。固定圆柱定位销6安装固定在角度块7上，通过固定圆柱定位销6对连杆1的大头端成孔进行定位。定位完成后采用压爪8压紧在连杆1的大小头端端面上，加工过程中压爪8不松开，压爪8可防止在对连杆1小头端进行镗削加工椭圆孔的过程中连杆1发生转动，加工完成后压爪松开。待压爪8压紧连杆1后，气缸带动伸缩菱形定位销5回缩与连杆1的小头端孔脱离。一般而言，连杆大小端压爪8是分开压紧的，一般采用液压压紧，压强≥0.8mpa，压紧的形式一般为杠杆式或者旋转式压紧。
34.对连杆1的小端钻取成孔后，还需要对连杆1小头端的成孔进行半精镗加工，连杆1的小头端成孔半精镗加工圆柱度控制在φ0.015mm以内，并且留有加工余量为0.3mm。如此可消除批量生产过程中由于缩菱形定位销5磨损导致的连杆小头端椭圆孔偏镗问题，同时可避免断续切削造成的小头端椭圆孔尺寸不稳的现象。
35.在本实施例中，为了便于镗削后排屑，以及为避开刀具镗削过程中镗刀杆和小头端孔的干涉问题，镗刀杆4的直径小于普通镗刀杆的直径，具体来说，镗刀杆4的直径d≤(d-2)-2
×h×
tanα；其中，d为镗刀杆4的直径；d为连杆小头端镗削椭圆孔的短轴基准值b1；h为连杆小头端最大位置的厚度；α为连杆1长度方向上的轴线与工作台2的水平面夹角。
36.在步骤3中，确定所述镗刀3实际工进时的起始点坐标和终止点坐标，具体来说：根据连杆1的实际尺寸在绘图软件上绘制出连杆1小头端理论的中心点坐标o(x，y)、刀具起始点坐标a(x1，y1)和刀具终止点坐标b(x2，y2)；然后利用寻边器确定所述连杆1小头端实际的中心坐标c(x3，y3)，然后根据计算公式确定所述镗刀3实际工进时的起始点坐标d(x4，y4)、终止点坐标e(x5，y5)。
37.其中计算公式具体为：根据x
1-x＝x
4-x3，得到x4＝x
1-x+x3；
38.根据y
1-y＝y
4-y3，得到y4＝y
1-y+y3；最终求得d(x4，y4)。
39.根据x
2-x＝x
5-x3，得到x5＝x
2-x+x340.根据y
2-y＝y
5-y3，得到y5＝y
2-y+y3；最终求得e(x5，y5)。
41.在步骤3中，工作台2水平进给速度与镗刀杆4的进给速度的比值为tanα，目的是保证连杆1小头端镗削加工的椭圆孔与连杆小头端的横切面垂直。
42.在本实施例中，所述数控加工中心为cnc数控加工中心。
43.实施例二
44.本实施例中公开了一种连杆小头端椭圆孔的镗削加工方法，利用数控加工中心通过投影关系采用两轴联动直线插补的方式，加工出连杆小头端椭圆孔。镗削过程采用一个镗刀杆4，采用单次工进即可完成椭圆孔的加工。由于连杆1小头端椭圆孔出入口位置为断续切削，镗刀杆4的旋转速度为2200r/min，进给速度为：180mm/min。加工参数根据小头端内表面的外观情况进行调整，若有震纹等异常情况，可适当增大旋转速度或降低进行速度。上述加工完成后，可以使得连杆小头端孔及相关尺寸控制在以下范围：短轴尺寸x＝b1
±
0.003mm，长轴尺寸y＝x+a(椭圆度)
±
0.004mm；连杆大小端孔中心距y＝l
±
0.025mm；小头端孔内表面粗糙度：rz6.3。其余步骤与实施例一相同。
45.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
技术特征：1.一种连杆小头端椭圆孔的镗削加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，对连杆(1)进行定位，使得所述连杆(1)长度方向上的轴线与工作台(2)的水平面夹角为α，夹角α值可以根据公式计算α＝arccosb1/(b1+a)，其中b1为连杆小头端镗削椭圆孔的短轴基准值，b1+a为连杆小头端镗削椭圆孔的长轴基准值，a为镗削椭圆孔的椭圆度；步骤二，将镗刀(3)安装在数控加工中心的镗刀杆(4)上，刀尖的旋转直径为连杆小头端椭圆孔的长轴基准值b1+a；步骤三，确定所述镗刀(3)实际工进时的起始点坐标和终止点坐标，采用两轴联动直线插补方法，使所述镗刀(3)在工进的过程中同时所述工作台(2)在水平方向上同步进给来对所述连杆(1)的小头端孔进行镗削加工椭圆孔；所述工作台(2)水平进给速度与所述镗刀杆(4)的进给速度的比值为tanα。2.根据权利要求1所述的连杆小头端椭圆孔的镗削加工方法，其特征在于：在实施所述步骤一之前，对所述连杆(1)的大小端钻取成孔以方便在所述步骤一中通过工装夹具对所述连杆(1)进行定位夹紧。3.根据权利要求2所述的连杆小头端椭圆孔的镗削加工方法，其特征在于：所述步骤一中，所述工装夹具包括伸缩菱形定位销(5)、固定圆柱定位销(6)、角度块(7)和压爪(8)；通过所述角度块(7)对所述连杆(1)进行倾角定位，所述角度块(7)的倾斜面与所述工作台(2)的水平面夹角为α，且所述角度块(7)固定在所述工作台(2)上；通过所述伸缩菱形定位销(5)对所述连杆(1)的小头端成孔进行定位，所述伸缩菱形定位销(5)由夹具气缸带动伸缩；通过固定圆柱定位销(6)对所述连杆(1)的大头端成孔进行定位，所述固定圆柱定位销(6)固定在所述角度块(7)上；通过压爪(8)对所述连杆(1)进行压紧固定。4.根据权利要求2所述的连杆小头端椭圆孔的镗削加工方法，其特征在于：对所述连杆(1)的小端钻取成孔后，对所述连杆(1)小头端的成孔进行半精镗加工，半精镗加工后的成孔圆柱度控制在φ0.015mm以内，留有加工余量为0.3mm。5.根据权利要求1所述的连杆小头端椭圆孔的镗削加工方法，其特征在于：所述镗刀杆(4)的直径d≤(d-2)-2
×
h
×
tanα；其中，d为所述镗刀杆(4)的直径；d为所述连杆(1)小头端镗削椭圆孔的短轴基准值b1；h为所述连杆(1)小头端最大位置的厚度。6.根据权利要求1所述的连杆小头端椭圆孔的镗削加工方法，其特征在于：在所述步骤3中，根据所述连杆(1)的实际尺寸在绘图软件上绘制出所述连杆(1)小头端理论的中心点坐标o(x，y)、刀具起始点坐标a(x1，y1)和刀具终止点坐标b(x2，y2)；然后利用寻边器确定所述连杆(1)小头端实际的中心坐标c(x3，y3)，然后根据计算公式确定所述镗刀(3)实际工进时的起始点坐标d(x4，y4)、终止点坐标e(x5，y5)。7.根据权利要求1所述的连杆小头端椭圆孔的镗削加工方法，其特征在于：所述数控加工中心为cnc数控加工中心。
技术总结本发明公开了一种连杆小头端椭圆孔的镗削加工方法，包括以下步骤，对连杆进行定位，使连杆长度方向上的轴线与工作台的水平面夹角为α，夹角α值可以根据公式计算α＝arccos b1/(b1+a)，其中b1为连杆小头端镗削椭圆孔的短轴基准值，b1+a为连杆小头端镗削椭圆孔的长轴基准值，a为镗削椭圆孔的椭圆度；将镗刀安装在数控加工中心的镗刀杆上，刀尖的旋转直径为连杆小头端椭圆孔的长轴基准值b1+a；确定镗刀实际工进时的起始点坐标和终止点坐标，采用两轴联动直线插补方法对连杆的小头端孔进行镗削加工椭圆孔。本发明拓展了数控加工中心的应用范围，无需额外采用专机来进行生产，保证了连杆小头端孔的加工质量和尺寸精度，降低了生产成本，适合大批量生产。适合大批量生产。适合大批量生产。
技术研发人员：张强 殷然 李玲
受保护的技术使用者：承德苏垦银河连杆有限公司
技术研发日：2022.07.26
技术公布日：2022/11/1
