柴油機(jī)連桿先進(jìn)制造工藝探討

1、柴油機(jī)連桿先進(jìn)制造工藝探討 第 27 頁(yè)摘 要連桿是柴油機(jī)的主要傳動(dòng)件之一，它在柴油機(jī)中，把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體。本文介紹了柴油機(jī)連桿制造工藝目前在國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀，闡述了柴油機(jī)連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要技術(shù)要求、材料及毛坯，機(jī)械加工工藝規(guī)程等傳統(tǒng)工藝以及連桿的先進(jìn)制造工藝。分析了我國(guó)柴油機(jī)連桿現(xiàn)階段存在的問(wèn)題，提出了連桿漲斷加工技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)比連桿傳統(tǒng)加工工藝與漲斷工藝流程，發(fā)現(xiàn)連桿張斷工藝簡(jiǎn)化了連桿螺栓孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和整體加工工藝，具有加工工序少、節(jié)省精加工設(shè)備、節(jié)材節(jié)能、產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)還探討了應(yīng)用漲斷工藝應(yīng)該考慮的幾個(gè)問(wèn)

2、題。關(guān)鍵詞: 連桿 加工工藝 漲斷技術(shù) 裂解AbstractConnecting rod was one of the main driving a diesel engine , it was an important role in the Diesel engine. It is used to the inflation pressure piston top transfer to the crankshaft and driven by the crankshaft driver and the gas piston compressor cylinder. This paper

3、introduces the diesel engine connecting rod manufacturing process is currently in the domestic present situation, expounds the structure characteristics of the connecting rod, The main technical requirements，materials and blank ,the traditional craft and of connecting rod advanced manufacturing tech

4、nology. Analyzes the present existing problems of diesel engine connecting rods rise, By comparing with the traditional processing connecting up broken process,found that connecting rod broken process simplified the connecting rod zhang the structure design and bolt hole processing technology, has t

5、he whole processing operations, less finish machining equipment and materials saving energy, high quality products, the production cost etc. Also discusses the application of cut craft up several problems should be considered.Keywords: Connecting rod Rise broken technology Processing technology Crac

6、king目錄1 前言11.1 課題背景及現(xiàn)狀11.2 課題的目的意義12 連桿傳統(tǒng)工藝22.1 連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)22.2 連桿的主要技術(shù)要求42.3連桿的材料和毛坯42.4連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程62.5 連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析112.6 連桿加工工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題122.7 切削用量的選擇原則122.8 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差142.9 連桿的檢驗(yàn)153連桿先進(jìn)制造工藝173.1 連桿漲斷加工技術(shù)原理及特點(diǎn)173.2 裂解工藝與核心設(shè)備203.3 連桿漲斷工藝應(yīng)考慮的問(wèn)題23結(jié)束語(yǔ)25參考文獻(xiàn):26致謝271 前言1.1 課題背景及現(xiàn)狀近百年來(lái)，柴油機(jī)因其功率范圍大、效率

7、高、能耗低，在各型名用船舶和中小型艦艇推薦裝置中確立了其主導(dǎo)地位。新材料、新工藝、新技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)使用，為柴油機(jī)注入了新的活力，使其在動(dòng)力機(jī)械，尤其是船舶動(dòng)力方面依然發(fā)揮著無(wú)法替代的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2000噸以上的船舶中，柴油機(jī)作為動(dòng)力的超過(guò)95%，預(yù)計(jì)這一情況仍將持續(xù)下去.受油價(jià)的影響，以及一些柴油機(jī)的缺點(diǎn)（比如煙度和噪聲）被一一克服，現(xiàn)在在乘用車市場(chǎng)，柴油機(jī)動(dòng)力開(kāi)始漸漸顯示其獨(dú)特的魅力。但是，由于受到各種因素的影響，我國(guó)的柴油機(jī)研究還是落后于世界水平。隨著我國(guó)船舶事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，作為船舶配套中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展瓶頸已日益凸顯。1.2 課題的目的意義柴油機(jī)是船舶的心臟，而柴

8、油機(jī)連桿則是承受強(qiáng)烈沖擊力和動(dòng)態(tài)應(yīng)力最高的動(dòng)力學(xué)負(fù)荷部件，其在工作中承受著急劇變化的動(dòng)載荷，再加上連桿的高頻擺動(dòng)產(chǎn)生的慣性力，會(huì)使連桿桿身發(fā)生形變，輕則會(huì)影響曲柄連桿機(jī)構(gòu)的正常工作，使機(jī)械效率下降。重則會(huì)破壞活塞的密封性能，是排放惡化，甚至造成活塞拉缸，拉瓦，使柴油機(jī)無(wú)法正常工作。因此對(duì)連桿的制造工藝提出了更高的要求。2 柴油機(jī)連桿傳統(tǒng)加工工藝2.1 連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)連桿是柴油機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一，它在柴油機(jī)中，把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)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(dòng)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

9、母與曲軸裝在一起。為了減少磨損和便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦有鋼質(zhì)的底，底的內(nèi)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(lái)補(bǔ)償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時(shí)便于在磨損后進(jìn)行修理和更換。在柴油機(jī)工作過(guò)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(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)盡量減小連桿自身的質(zhì)量，以減小慣性力的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。為了保證柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均衡，同一柴油機(jī)中各連桿的質(zhì)量不能相差太大，因此，在連桿部件的大、小頭兩端設(shè)置了去

10、不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱量后切除不平衡質(zhì)量。連桿大、小頭兩端對(duì)稱分布在連桿中截面的兩側(cè)?？紤]到裝夾、安放、搬運(yùn)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(shè)有油孔(或油槽)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把氣缸體下部的潤(rùn)滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤(rùn)滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副。連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來(lái)，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機(jī)的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。反映連桿精度的參數(shù)主要有5個(gè)：（1）連桿大端中心面和小端中心面相對(duì)連桿桿身中心面的對(duì)稱度；（2）連桿大、小頭孔中

11、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。2.2 連桿的主要技術(shù)要求連桿上需進(jìn)行機(jī)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(jié)合面及連桿螺栓定位孔等。連桿總成的主要技術(shù)要求圖2.1如下。圖2.1 連桿總成圖2.2.1 大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度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?zèng)_擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級(jí)為IT6，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于0.4m；大頭孔的圓柱度公差為0.012 mm，小頭孔公差等級(jí)為IT8，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于3.2m。小頭壓襯套的底孔的圓柱度公

12、差為0.0025 mm，素線平行度公差為0.04/100 mm。2.2.2 大、小頭孔軸心線在兩個(gè)互相垂直方向的平行度兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會(huì)使活塞在汽缸中傾斜，從而造成汽缸壁磨損不均勻，同時(shí)使曲軸的連桿軸頸產(chǎn)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?。欢鴥煽纵S心線在垂直于連桿軸線方向的平行度誤差對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)度上公差為0.06 mm。2.2.3 大、小頭孔中心距大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，

13、所以規(guī)定了比較高的要求：1900.05 mm。2.2.4 連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線的垂直度連桿大頭孔兩端面對(duì)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(duì)它也提出了一定的要求：規(guī)定其垂直度公差等級(jí)應(yīng)不低于IT9（大頭孔兩端面對(duì)大頭孔的軸心線的垂直度在100 mm長(zhǎng)度上公差為0.08 mm）。2.2.5 大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求連桿大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同，但從技術(shù)要求是不同的，大頭兩端面的尺寸公差等級(jí)為IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8m, 小頭兩端面的尺寸公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3m。這是因?yàn)檫B桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端面間

14、有配合要求，而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內(nèi)檔之間沒(méi)有配合要求。連桿大頭端面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面間距離尺寸的公差帶中，這給連桿的加工帶來(lái)許多方便。2.2.6 螺栓孔的技術(shù)要求在前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，連桿在工作過(guò)程中受到急劇的動(dòng)載荷的作用。這一動(dòng)載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個(gè)螺栓及螺母上。因此除了對(duì)螺栓及螺母要提出高的技術(shù)要求外，對(duì)于安裝這兩個(gè)動(dòng)力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。規(guī)定：螺栓孔按IT8級(jí)公差等級(jí)和表面粗糙度Ra應(yīng)不大于6.3m加工；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對(duì)稱度公差為0.25 mm。2.2.7 有關(guān)結(jié)合面的技術(shù)要求在連桿受動(dòng)載荷時(shí)，接合面的歪斜使連桿蓋及連桿體沿著剖分面產(chǎn)

15、生相對(duì)錯(cuò)位，影響到曲軸的連桿軸頸和軸瓦結(jié)合不良，從而產(chǎn)生不均勻磨損。結(jié)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(duì)于本連桿，要求結(jié)合面的平面度的公差為0.025 mm。2.3連桿的材料和毛坯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(qiáng)度。因此，連桿材料一般采用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼；如45鋼、55鋼、40Cr、40CrMnB等。近年來(lái)也有采用球墨鑄鐵的，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(xiàn)和應(yīng)用，使粉末冶金件的密度和強(qiáng)度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個(gè)很有發(fā)展前途的制造方法。連桿

16、毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對(duì)材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進(jìn)的毛坯制造方法的可能性來(lái)確定毛坯的制造方法。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)，連桿多用模鍛制造毛坯。連桿模鍛形式有兩種，一種是體和蓋分開(kāi)鍛造，另一種是將體和蓋鍛成體。整體鍛造的毛坯，需要在以后的機(jī)械加工過(guò)程中將其切開(kāi)，為保證切開(kāi)后粗鏜孔余量的均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對(duì)于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動(dòng)力大和金屬纖維被切斷等問(wèn)題，但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時(shí)少、模具少等優(yōu)點(diǎn)，故用得越來(lái)越多，成為連桿毛坯的一種主要形

17、式?？傊?，毛坯的種類和制造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。目前我國(guó)有些生產(chǎn)連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。圖2.2為連桿輥鍛示意圖毛坯加熱后，通過(guò)上鍛輥模具2和下鍛輥模具4的型槽，毛壞產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需要的形狀。用輥鍛法生產(chǎn)的連桿鍛件，在表面質(zhì)量、內(nèi)部金屬組織、金屬纖維方向以及機(jī)械強(qiáng)度等方面都可達(dá)到模鍛水平，并且設(shè)備簡(jiǎn)單，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)率較高，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，適于在大批大量生產(chǎn)中應(yīng)用。輥鍛需經(jīng)多次逐漸成形。圖2.2 連桿輥鍛示意圖圖2.3、圖2.4給出了連桿的鍛造工藝過(guò)程，將棒料在爐中加熱至11401200C0，先在輥鍛機(jī)上通過(guò)四個(gè)型槽進(jìn)行輥鍛制坯見(jiàn)圖2.2，然

18、后在鍛壓機(jī)上進(jìn)行預(yù)鍛和終鍛，再在壓床上沖連桿大頭孔并切除飛邊見(jiàn)圖2.3。鍛好后的連桿毛坯需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，使之得到細(xì)致均勻的回火索氏體組織，以改善性能，減少毛坯內(nèi)應(yīng)力。為了提高毛坯精度，連桿的毛坯尚需進(jìn)行熱校正。連桿必須經(jīng)過(guò)外觀缺陷、內(nèi)部探傷、毛坯尺寸及質(zhì)量等的全面檢查，方能進(jìn)入機(jī)械加工生產(chǎn)線。圖2.3連桿輥鍛制坯示意圖圖 2.4連桿預(yù)鍛、終鍛、沖孔示意圖2.4連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程由上述技術(shù)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(chǎn)生變形，這就給連桿的機(jī)械加工帶來(lái)了很多困難，必須充分的重視。連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程如下表2.1所示： 表2.1連桿加

19、工工藝工序工序名稱工序內(nèi)容工藝裝備1銑銑連桿大、小頭兩平面,每面留磨量0.5mmX52K2粗磨以一大平面定位，磨另一大平面，保證中心線對(duì)稱，無(wú)標(biāo)記面稱基面。（下同）M73503鉆與基面定位，鉆、擴(kuò)、鉸小頭孔Z30804銑以基面及大、小頭孔定位，裝夾工件銑尺寸mm兩側(cè)面，保證對(duì)稱（此平面為工藝用基準(zhǔn)面）X62W組合機(jī)床或?qū)Ｓ霉ぱb5擴(kuò)以基面定位，以小頭孔定位，擴(kuò)大頭孔為60mmZ30806銑以基面及大、小頭孔定位，裝夾工件，切開(kāi)工件，編號(hào)桿身及上蓋分別打標(biāo)記。X62W組合機(jī)床或?qū)Ｓ霉ぱb鋸片銑刀厚2mm7銑以基面和一側(cè)面定位裝夾工件，銑連桿體和蓋結(jié)合面，保直徑方向測(cè)量深度為27.5mmX62組合夾具

20、或?qū)Ｓ霉ぱb8磨以基面和一側(cè)面定位裝夾工件，磨連桿體和蓋的結(jié)合面M73509銑以基面及結(jié)合面定位裝夾工件，銑連桿體和蓋mm8mm斜槽X62組合夾具或?qū)Ｓ霉ぱb10锪以基面、結(jié)合面和一側(cè)面定位，裝夾工件，锪兩螺栓座面mm,R11mm,保證尺寸mmX62W11鉆鉆210mm螺栓孔Z305012擴(kuò)先擴(kuò)212mm螺栓孔，再擴(kuò)213mm深19mm螺栓孔并倒角Z305013鉸鉸212.2mm螺栓孔Z305014鉗用專用螺釘，將連桿體和連桿蓋裝成連桿組件，其扭力矩為100120N.m15鏜粗鏜大頭孔T6 816倒角大頭孔兩端倒角X62W17磨精磨大小頭兩端面，保證大端面厚度為mmM713018鏜以基面、一側(cè)面定

21、位，半精鏜大頭孔，精鏜小頭孔至圖紙尺寸，中心距為mm可調(diào)雙軸鏜19鏜精鏜大頭孔至尺寸T211520稱重稱量不平衡質(zhì)量彈簧稱21鉗按規(guī)定值去重量22鉆鉆連桿體小頭油孔6.5mm,10mmZ302523壓銅套雙面氣動(dòng)壓床24擠壓銅套孔壓床25倒角小頭孔兩端倒角Z305026鏜半精鏜、精鏜小頭銅套孔T211527珩磨珩磨大頭孔珩磨機(jī)床28檢檢查各部尺寸及精度29探傷無(wú)損探傷及檢驗(yàn)硬度30入庫(kù)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(jié)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(cè)面及體和蓋上的螺栓座面等。連桿的機(jī)械加工路線是圍繞著主要表面的加工來(lái)安排的。

22、連桿的加工路線按連桿的分合可分為三個(gè)階段：第一階段為連桿體和蓋切開(kāi)之前的加工；第二階段為連桿體和蓋切開(kāi)后的加工；第三階段為連桿體和蓋合裝后的加工。第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準(zhǔn)備精基準(zhǔn)（端面、小頭孔和大頭外側(cè)面）；第二階段主要是加工除精基準(zhǔn)以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工，為合裝做準(zhǔn)備的螺栓孔和結(jié)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(xiàng)技術(shù)要求的加工，包括連桿合裝后大頭孔的半精加工和端面的精加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前后來(lái)分，合裝之前的工藝路線屬主要表面的粗加工階段，合裝之后的工藝路線則為主要表面的半精加工、精加工階段。2.5 連桿的機(jī)械加工工

23、藝過(guò)程分析2.5.1 工藝過(guò)程的安排在連桿加工中有兩個(gè)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，孔的加工余量大，切削時(shí)將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力，并引起內(nèi)應(yīng)力重新分布。因此，在安排工藝進(jìn)程時(shí)，就要把各主要表面的粗、精加工工序分開(kāi)，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在后面。這是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夾緊力必然大，加工后容易產(chǎn)生變形。粗、精加工分開(kāi)后，粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精加工中修正；半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應(yīng)力的作用，逐步修正加工后的變形，就能最

24、后達(dá)到零件的技術(shù)條件。各主要表面的工序安排如下：（1）兩端面：粗銑、精銑、粗磨、精磨（2）小頭孔：鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、精鏜、壓入襯套后再精鏜（3）大頭孔：擴(kuò)孔、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜、珩磨一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過(guò)程的中間或后面。2.5.2 定位基準(zhǔn)的選擇在連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程中，大部分工序選用連桿的一個(gè)指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭處指定一側(cè)的外表面作為另一基面。這是由于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、小頭孔的中心距。這樣就使各工序中的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來(lái)，減少了定位誤差。具體的辦法是，如圖2.5所示：在安裝工件時(shí)，注意將成套編號(hào)標(biāo)記的一面

25、不圖2.5連桿的定位方向與夾具的定位元件接觸（在設(shè)計(jì)夾具時(shí)亦作相應(yīng)的考慮）。在精鏜小頭孔（及精鏜小頭襯套孔）時(shí)，也用小頭孔（及襯套孔）作為基面，這時(shí)將定位銷做成活動(dòng)的稱“假銷”。當(dāng)連桿用小頭孔（及襯套孔）定位夾緊后，再?gòu)男☆^孔中抽出假銷進(jìn)行加工。為了不斷改善基面的精度，基面的加工與主要表面的加工要適當(dāng)配合：即在粗加工大、小頭孔前，粗磨端面，在精鏜大、小頭孔前，精磨端面。由于用小頭孔和大頭孔外側(cè)面作基面，所以這些表面的加工安排得比較早。在小頭孔作為定位基面前的加工工序是鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔，這些工序?qū)τ阢q后的孔與端面的垂直度不易保證，有時(shí)會(huì)影響到后續(xù)工序的加工精度。在第一道工序中，工件的各個(gè)表面都是

26、毛坯表面，定位和夾緊的條件都較差，而加工余量和切削力都較大，如果再遇上工件本身的剛性差，則對(duì)加工精度會(huì)有很大影響。因此，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對(duì)于整個(gè)工藝過(guò)程的加工精度常有深遠(yuǎn)的影響。連桿的加工就是如此，在連桿加工工藝路線中，在精加工主要表面開(kāi)始前，先粗銑兩個(gè)端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此，粗銑就是關(guān)鍵工序。在粗銑中工件如何定位呢？一個(gè)方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，粗銑一個(gè)端面后，翻身以銑好的面定位，銑另一個(gè)毛坯面。但是由于毛坯面不平整，連桿的剛性差，定位夾緊時(shí)工件可能變形，粗銑后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢復(fù)變形，影響后續(xù)工序的定位精度。另一方面是以連

27、桿的大頭外形及連桿身的對(duì)稱面定位。這種定位方法使工件在夾緊時(shí)的變形較小，同時(shí)可以銑工件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度較好的平面。同時(shí)，由于是以對(duì)稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。2.5.3 確定合理的夾緊方法既然連桿是一個(gè)剛性比較差的工件，就應(yīng)該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點(diǎn)的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形，以影響加工精度。在加工連桿的夾具中，可以看出設(shè)計(jì)人員注意了夾緊力的作用方向和著力點(diǎn)的選擇。在粗銑兩端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾緊力的作用方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，既使有一些變形，亦產(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會(huì)

28、影響端面的平面度。夾緊力通過(guò)工件直接作用在定位元件上，可避免工件產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。在加工大小頭孔工序中，主要夾緊力垂直作用于大頭端面上，并由定位元件承受，以保證所加工孔的圓度。在精鏜大小頭孔時(shí)，只以大平面（基面）定位，并且只夾緊大頭這一端。小頭一端以假銷定位后，用螺釘在另一側(cè)面夾緊。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形。2.5.4 連桿兩端面的加工采用粗銑、精銑、粗磨、精磨四道工序，并將精磨工序安排在精加工大、小頭孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度。粗磨在轉(zhuǎn)盤磨床上，使用砂瓦拼成的砂輪端面磨削。這種方法的生產(chǎn)率較高。精磨在M7130型平面磨床上用砂輪的周邊磨削，這種辦法

29、的生產(chǎn)率低一些，但精度較高。2.5.5 連桿大、小頭孔的加工連桿大、小頭孔的加工是連桿機(jī)械加工的重要工序，它的加工精度對(duì)連桿質(zhì)量有較大的影響。小頭孔是定位基面，在用作定位基面之前，它經(jīng)過(guò)了鉆、擴(kuò)、鉸三道工序。鉆時(shí)以小頭孔外形定位，這樣可以保證加工后的孔與外圓的同軸度誤差較小。小頭孔在鉆、擴(kuò)、鉸后，在金剛鏜床上與大頭孔同時(shí)精鏜，達(dá)到IT6級(jí)公差等級(jí)，然后壓入襯套，再以襯套內(nèi)孔定位精鏜大頭孔。由于襯套的內(nèi)孔與外圓存在同軸度誤差，這種定位方法有可能使精鏜后的襯套孔與大頭孔的中心距超差。大頭孔經(jīng)過(guò)擴(kuò)、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜和珩磨達(dá)到IT6級(jí)公差等級(jí)。表面粗糙度Ra 為0.4m，大頭孔的加工方法是在

30、銑開(kāi)工序后，將連桿與連桿體組合在一起，然后進(jìn)行精鏜大頭孔的工序。這樣，在銑開(kāi)以后可能產(chǎn)生的變形，可以在最后精鏜工序中得到修正，以保證孔的形狀精度。2.5.6 連桿螺栓孔的加工連桿的螺栓孔經(jīng)過(guò)鉆、擴(kuò)、鉸工序。加工時(shí)以大頭端面、小頭孔及大頭一側(cè)面定位。為了使兩螺栓孔在兩個(gè)互相垂直方向平行度保持在公差范圍內(nèi)，在擴(kuò)和鉸兩個(gè)工步中用上下雙導(dǎo)向套導(dǎo)向。從而達(dá)到所需要的技術(shù)要求。粗銑螺栓孔端面采用工件翻身的方法，這樣銑夾具沒(méi)有活動(dòng)部分，能保證承受較大的銑削力。精銑時(shí)，為了保證螺栓孔的兩個(gè)端面與連桿大頭端面垂直，使用兩工位夾具。連桿在夾具的工位上銑完一個(gè)螺栓孔的兩端面后，夾具上的定位板帶著工件旋轉(zhuǎn)1800 ，

31、銑另一個(gè)螺栓孔的兩端面。這樣，螺栓孔兩端面與大頭孔端面的垂直度就由夾具保證。2.5.7 連桿體與連桿蓋的銑開(kāi)工序剖分面（亦稱結(jié)合面）的尺寸精度和位置精度由夾具本身的制造精度及對(duì)刀精度來(lái)保證。為了保證銑開(kāi)后的剖分面的平面度不超過(guò)規(guī)定的公差0.03mm ，并且剖分面與大頭孔端面保證一定的垂直度，除夾具本身要保證精度外，鋸片的安裝精度的影響也很大。如果鋸片的端面圓跳動(dòng)不超過(guò)0.02 mm,則銑開(kāi)的剖分面能達(dá)到圖紙的要求，否則可能超差。但剖分面本身的平面度、粗糙度對(duì)連桿蓋、連桿體裝配后的結(jié)合強(qiáng)度有較大的影響。因此，在剖分面銑開(kāi)以后再經(jīng)過(guò)磨削加工。2.5.8 大頭側(cè)面的加工以基面及小頭孔定位，它用一個(gè)圓

32、銷（小頭孔）。裝夾工件銑兩側(cè)面至尺寸，保證對(duì)稱（此對(duì)稱平面為工藝用基準(zhǔn)面）。2.6 連桿加工工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題2.6.1工序安排連桿加工工序安排應(yīng)注意兩個(gè)影響精度的因素：（1）連桿的剛度比較低，在外力作用下容易變形；（2）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力。因此在連桿加工工藝中，各主要表面的粗精加工工序一定要分開(kāi)。2.6.2定位基準(zhǔn)精基準(zhǔn)：以桿身對(duì)稱面定位，便于保證對(duì)稱度的要求，而且采用雙面銑，可使部分切削力抵消。統(tǒng)一精基準(zhǔn)：以大小頭端面，小頭孔、大頭孔一側(cè)面定位。因?yàn)槎嗣娴拿娣e大，定位穩(wěn)定可靠；用小頭孔定位可直接控制大小頭孔的中心距。2.6.3夾具使用應(yīng)具備適應(yīng)“一

33、面一孔一凸臺(tái)”的統(tǒng)一精基準(zhǔn)。而大小頭定位銷是一次裝夾中鏜出，故須考慮“自為基準(zhǔn)”情況，這時(shí)小頭定位銷應(yīng)做成活動(dòng)的，當(dāng)連桿定位裝夾后，再抽出定位銷進(jìn)行加工。保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時(shí)，夾具可考慮重復(fù)定位情況，如采用夾具限制7個(gè)自由度（其是長(zhǎng)圓柱銷限制4個(gè)，長(zhǎng)菱形銷限制2個(gè)）。長(zhǎng)銷定位目的就在于保證垂直度。但由于重復(fù)定位裝御有困難，因此要求夾具制造精度較高，且采取一定措施，一方面長(zhǎng)圓柱銷削去一邊，另一方面設(shè)計(jì)頂出工件的裝置。2.7 切削用量的選擇原則正確地選擇切削用量，對(duì)提高切削效率，保證必要的刀具耐用度和經(jīng)濟(jì)性，保證加工質(zhì)量，具有重要的作用。2.7.1 粗加工時(shí)切削用量的選擇

34、原則粗加工時(shí)加工精度與表面粗糙度要求不高,毛坯余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時(shí)，要盡可能保證較高的單位時(shí)間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。金屬切除率可以用下式計(jì)算：Zw V.f.ap.1000式中：Zw單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量（mm3/s）V切削速度（m/s）f 進(jìn)給量（mm/r）ap切削深度（mm） 提高切削速度、增大進(jìn)給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個(gè)因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量，影響最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的吃刀深度ap,其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量度f(wàn)，最

35、后確定一個(gè)合適的切削速度V.選用較大的ap和f以后，刀具耐用度t 顯然也會(huì)下降，但要比V對(duì)t的影響小得多，只要稍微降低一下V便可以使t回升到規(guī)定的合理數(shù)值，因此，能使V、f、ap的乘積較大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大ap可使走刀次數(shù)減少，增大f又有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對(duì)提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的。1）切削深度的選擇：粗加工時(shí)切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來(lái)確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應(yīng)當(dāng)盡量將粗加工余量一次切除。只有當(dāng)總加工余量太大，一次切不完時(shí)，才考慮分幾次走刀。2）進(jìn)

36、給量的選擇：粗加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的因素主要是切削力。因此，進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度來(lái)確定。選擇進(jìn)給量時(shí)應(yīng)考慮到機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長(zhǎng)度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度好的情況下，可選用大一些的進(jìn)給量；在剛性和強(qiáng)度較差的情況下，應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn)給量。3）切削速度的選擇：粗加工時(shí)，切削速度主要受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制。切削深度、進(jìn)給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時(shí)必須考慮到機(jī)床的許用功率。如超過(guò)了機(jī)床的許用功率，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。2.7.2 精加工時(shí)切削用量的選擇原則精加工時(shí)加工精度和表面質(zhì)量要求較高，加工余量要小且均勻。因此，選擇精加工的切

37、削用量時(shí)應(yīng)先考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率。1）切削深度的選擇：精加工時(shí)的切削深度應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定。通常希望精加工余量不要留得太大，否則，當(dāng)吃刀深度較大時(shí)，切削力增加較顯著，影響加工質(zhì)量。2）進(jìn)給量的選擇：精加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度。進(jìn)給量增大時(shí)，雖有利于斷屑，但殘留面積高度增大，切削力上升，表面質(zhì)量下降。3）切削速度的選擇：切削速度提高時(shí)，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。只有當(dāng)切削速度受到工藝條件限制而不能提高時(shí)，才選用低速，以避開(kāi)積屑瘤產(chǎn)生的范圍。由此可

38、見(jiàn)，精加工時(shí)選用較小的吃刀深度ap和進(jìn)給量f，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)滿足生產(chǎn)率的要求。2.8 確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差2.8.1 確定加工余量 用查表法確定機(jī)械加工余量：（1）、平面加工的工序余量（mm） 表2.2平面加工的工序余量單面加工方法單面余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸表面粗糙度毛坯4312.5粗銑1.5IT12()40()12.5精銑0.6IT10()38.8()3.2粗磨0.3IT8()38.2()1.6 精磨0.1IT7()38()0.8 則連桿兩端面總的加工余量為：A總= =（A粗銑+A精銑+A粗磨+A精磨

39、）2=（1.5+0.6+0.3+0.1）2=mm（2）、連桿鑄造出來(lái)的總的厚度為H=38+=mm2.8.2 確定工序尺寸及其公差1）、大頭孔各工序尺寸及其公差（鑄造出來(lái)的大頭孔為55 mm）工序名稱工序基本余量工序經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸最小極限尺寸表面粗糙度珩磨0.0865.565.50.4精鏜0.465.465.40.8半精鏜165651.6二次粗鏜264646.3一次粗鏜2626212.5擴(kuò)孔560592）、小頭孔各工序尺寸及其公差工序名稱工序基本余量工序經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸最小極限尺寸表面粗糙度精鏜0.21.6鉸0.26.4擴(kuò)912.5鉆鉆至12.52.9 連桿的檢驗(yàn)連桿在機(jī)械加工中要進(jìn)行中間檢驗(yàn)

40、，加工完畢后要進(jìn)行最終檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目按圖紙上的技術(shù)要求進(jìn)行。2.9.1 觀察外表缺陷及目測(cè)表面粗糙度;用量缸表，在大頭孔內(nèi)分三個(gè)斷面測(cè)量其內(nèi)徑，每個(gè)斷面測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向，三個(gè)斷面測(cè)量的最大值與最小值之差的一半即圓柱度。2.9.2 連桿大頭孔圓柱度的檢驗(yàn)用量缸表，在大頭孔內(nèi)分三個(gè)斷面測(cè)量其內(nèi)徑，每個(gè)斷面測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向，三個(gè)斷面測(cè)量的最大值與最小值之差的一半即圓柱度。2.9.3 連桿體、連桿上蓋對(duì)大頭孔中心線的對(duì)稱度的檢驗(yàn)圖2.6 連桿體對(duì)大頭孔中心紋對(duì)稱度的檢驗(yàn)采用圖2.6所示專用檢具（用一平尺安裝上百分表）。用結(jié)合面為定位基準(zhǔn)分別測(cè)量連桿體、連桿上蓋兩個(gè)半圓的半徑值，其差為對(duì)稱度誤差。2.9.4 連

41、桿大小頭孔平行度的檢驗(yàn)如圖2.7所示,將連桿大小頭孔穿入專用心軸，在平臺(tái)上用等高V形鐵支撐連桿大頭孔心軸，測(cè)量小頭孔心軸在最高位置時(shí)兩端面的差值，其差值的一半即為平行度。圖2.7 大小頭孔平行度的檢驗(yàn)圖2.9.5 連桿螺釘孔與結(jié)合面垂直度的檢驗(yàn)制做專用垂直度檢驗(yàn)心軸，其檢測(cè)心軸直徑公差，分三個(gè)尺寸段制做，配以不同公差的螺釘，檢查其接觸面積，一般在90%以上為合格，或配用塞尺檢測(cè)，塞尺厚度的一半為垂直度公差值。3連桿先進(jìn)制造工藝3.1 連桿漲斷加工技術(shù)原理及特點(diǎn)傳統(tǒng)的整體鍛造或鑄造連桿加工采用分體加工工藝：用銑、拉、磨等方法分別加工連桿體和連枰蓋的結(jié)合面；粗加工及半精加工連桿體、大頭孔、小頭孔；

42、精加工連桿蓋的定位銷孔及連桿體的螺栓孔；裝配連桿體與連桿蓋，精加工大頭孔和小頭孔。連桿漲斷加工技術(shù)具體工藝過(guò)程是：1)在連桿毛坯大頭孔的斷裂線處預(yù)先加工出兩條對(duì)稱V型裂解槽，形成初始斷裂源；2)在裂解專用設(shè)備上對(duì)連桿大頭內(nèi)孔側(cè)面施加徑向力，使裂紋由內(nèi)孔向外不斷擴(kuò)展直至完全裂解，最終把連桿蓋從連桿本體上漲斷而分離出來(lái)；3)在裂解專用設(shè)備上，再將裂解分離后的連桿蓋與本體精確復(fù)位，最后在斷裂面完全嚙合的條件下，完成螺栓工序及其他后續(xù)加工工序。連桿傳統(tǒng)加工與漲斷加工對(duì)比示意3.1圖3.1連桿傳統(tǒng)加工與漲斷加工對(duì)比示意圖與傳統(tǒng)加工方法相比較，漲斷加工使裂解的連桿蓋、接合面具有完全嚙合的交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，改善了接

43、臺(tái)面的結(jié)合質(zhì)量，不需再進(jìn)行接合面的加工，省去了分離面的拉削與磨削等工序。同時(shí)簡(jiǎn)化了連桿螺栓孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和整體加工工藝，降低了螺栓孔的加工精度要求。此外，減少了連桿總成的大頭孔變形，使連扦承載能力、抗剪能力與裝配質(zhì)量大幅度提高。因此，采用連桿斷工藝具有加工工序少、機(jī)床設(shè)備投資少、設(shè)備占地面積小、刀具費(fèi)用少、節(jié)省能源、產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。3.1.1 漲斷工藝與傳統(tǒng)工藝相比 與傳統(tǒng)工藝不傳統(tǒng)的連桿加工采用分體加工工藝，用銑、拉、磨等方法分別加工連桿體和連桿蓋的結(jié)合面；粗加工及半精加工連桿體、大頭孔、小頭孔；精加工連桿蓋、桿接合面具有完全嚙合的犬牙交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，以保證接合面精確相接、吻合，無(wú)需再

44、進(jìn)行接合面的加工。同時(shí)簡(jiǎn)化了連桿螺栓孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和整體加工工藝，具有加工工序少、節(jié)省精加工設(shè)備、節(jié)材節(jié)能、產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。(1)傳統(tǒng)加工工藝流程；粗磨連桿體兩側(cè)面拉削連桿體分離面、大小頭定位拉連桿體與蓋半圓、側(cè)定點(diǎn)、螺栓座面、分離面清洗粗加工連桿小頭孔粗、半精、精加工螺栓孔、銑連桿體和蓋得鎖瓦槽磨分離面壓襯套并精整倒角并銑平小頭襯套鉆油道孔清洗裝配兩側(cè)面半精、精鏜大小頭孔珩磨大小頭孔清洗終檢(2)漲斷加工工藝流程；粗磨連桿兩側(cè)面精鏜大小頭孔、半精鏜小頭孔鉆、攻螺栓孔鉆油道孔清洗拉裂解槽、裂解、裝配、壓襯套、精整襯套、倒角精磨兩側(cè)面半精鏜、精鏜大小頭孔鉸珩大小頭孔清洗終檢漲斷工藝改

45、變了連桿加工的關(guān)鍵生產(chǎn)工序，以整體加工代替分體加工，省去分離面的拉削與磨削等工藝，降低螺栓孔的加工精度要求，從而顯著地提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)國(guó)外資料介紹，漲斷加工技術(shù)的應(yīng)用，可減少機(jī)加工工序60%，節(jié)省機(jī)床設(shè)備投資25%，減少刀具費(fèi)用35%，節(jié)省能源40%，還可減少占地面積、減少?gòu)U品率等等，其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。 此外連桿漲斷技術(shù)還可使連桿承載能力、抗剪能力、桿、蓋的定位精度、裝配質(zhì)量大幅度提高，對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)技術(shù)水平具有重要作用。3.1.2 漲斷工藝材料 與傳統(tǒng)工藝不同，漲斷連桿用材料、裂解槽加工和漲斷裂解設(shè)備、以及定扭矩上螺栓是漲斷技術(shù)的核心與關(guān)鍵，對(duì)連桿的加工質(zhì)量起

46、決定性作用。 在室溫下可實(shí)現(xiàn)脆性斷裂的連桿材料主要有：粉末鍛造、高碳鋼、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵。 粉末鍛造是由粉末冶金與鍛造相結(jié)合形成的一種新材料技術(shù)和新型金屬成形工藝，粉末鍛造連桿產(chǎn)業(yè)快速成長(zhǎng)的關(guān)鍵因素在于1990年前后研發(fā)并得到成功應(yīng)用的漲斷工藝。由于采用這項(xiàng)新工藝，使得粉末鍛造連桿具有省料、省工、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)了粉末鍛造連桿對(duì)鍛鋼連桿的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。為與粉末鍛造連桿競(jìng)爭(zhēng)，歐洲鍛鋼連桿生產(chǎn)廠家在二十世紀(jì)九十年代末期，開(kāi)發(fā)了在室溫下可斷裂的高碳鋼C70鋼。這種高碳鋼連桿鍛造后直接空冷就可得到所需要的性能，省去了調(diào)質(zhì)熱處理工序。鍛鋼連桿尺寸精度高、組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能好，尤其適用于大負(fù)荷、高

47、轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)，以及對(duì)連桿具有高疲勞強(qiáng)度和高可靠性要求的場(chǎng)合。 目前，日本、歐洲和北美很多連桿生產(chǎn)企業(yè)均開(kāi)發(fā)出適用于漲斷加工的鍛鋼連桿，應(yīng)用較廣泛的鍛鋼連桿材料主要有C70S6高碳微合金非調(diào)質(zhì)鋼、SPUTASC0系列鍛鋼、FRACTIM鍛鋼和S53CVFS鍛鋼等。可用于漲斷工藝的連桿材料牌號(hào)如表l所示。常用可漲斷連桿材料力學(xué)性能如表3.1所示。表3.1 可用于漲斷工藝的連桿材料牌號(hào)表3.2 可漲斷連桿材料力學(xué)性能表3.2 裂解工藝與核心設(shè)備 從工藝流程上可以看出，裂解加工與傳統(tǒng)切削加工工藝的根本不同之處，在于裂解加工技術(shù)需有三道關(guān)鍵、核心工序：(1)加工大頭孔初始斷裂源工序；(2)施加徑向力裂解

48、與桿、蓋精確復(fù)位序；(3)定扭矩上螺栓工序。此三道核心工序的自動(dòng)化生產(chǎn)工藝與裝備是實(shí)施連桿裂解技術(shù)、保障產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)與前提3.2.1 裂解槽加工 連桿裂解槽加工方法主要有：拉削加工和激光加工。在漲斷加工早期應(yīng)用中。采用了機(jī)械拉削工藝加工“V型”裂解槽。日本本田公司也提出了一種采用旋轉(zhuǎn)切刀進(jìn)行斷裂狹槽的機(jī)械加工裝置。機(jī)械拉削“V型”裂解槽的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資少、加工成本低，缺點(diǎn)是刀具容易磨損，造成連桿加工質(zhì)量不穩(wěn)定。 1995年以來(lái)。德國(guó)Airing、Mauser公司、美國(guó)通用等公司研究開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的激光加工裂解槽技術(shù)。德國(guó)Mauser公司專利提出一種激光加工裂解槽的方法，如圖3.2(a)所示。采用

49、一個(gè)激光器，通過(guò)分配裝置將一束激光束分配到兩個(gè)聚光器上，兩個(gè)聚光器頭平行布置或交叉900布置，通過(guò)聚光器的上下運(yùn)動(dòng)同時(shí)對(duì)兩個(gè)連桿加工，在大頭孔柱面上加工出一系列沿直線排列的圓柱盲孔。瑞士LASAG公司專利提出了相類似的采用超大能量脈沖YAG激光器進(jìn)行裂解槽加工的方法，如圖3.2(b)所示。在這兩種激光加工方法中，激光振蕩器和應(yīng)用管嘴不能插入到連桿大頭孔內(nèi)，激光束和孔的內(nèi)壁面相傾斜。 日本本田公司專利提出一種較新穎的利用激光束加工槽的裝置和方法，如圖3.2(c)所示，從激光振蕩器射出的激光束由安裝在管狀頭部上的聚光透鏡所會(huì)聚，一對(duì)傾斜成一定角度并相對(duì)軸線對(duì)稱的反射鏡將會(huì)聚射出的激光束分成兩束，這

50、兩柬激光束分別通過(guò)射出孔基本垂直地施加在連桿大頭孔內(nèi)圓柱面上，通過(guò)聚光器沿軸線向下移動(dòng)同時(shí)在連桿內(nèi)圓柱面上加工出兩個(gè)V型裂解槽。在槽附近的上方設(shè)有兩個(gè)供給輔助氣體的氣管，將激光束加熱所產(chǎn)生的熔渣吹走。 與3.2(a)和3.2(b)相比較，這種加工方法激光會(huì)聚好，激光能量損失小，并且可以較精確地控制槽深和形狀，但不太適合大頭孔直徑較小的連桿加工。 由于采用激光切割連桿裂解槽具有切縫窄、裂解槽均勻、加工速度快、無(wú)刀具磨損、易裂解、大頭孔裂解變形小，連桿裂解質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，許多汽車公司傾向采用激光加工裂解槽。但該方法也有明顯的缺點(diǎn)：激光采用的光源是不可見(jiàn)光，激光對(duì)焦繁瑣、費(fèi)時(shí)；激光加工過(guò)程中，在大頭孔

51、內(nèi)表面靠近斷裂槽處易粘附熔渣而形成表面硬質(zhì)點(diǎn)，造成后續(xù)精鏜加工時(shí)鏜刀崩刃；當(dāng)激光對(duì)焦不精確，使裂解槽深度變淺，漲斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生爆口缺陷；激光裂解槽加工設(shè)備價(jià)格昂貴，維護(hù)使用成本高。(a) 德國(guó)Mauser公司 (b) 瑞士LASAG公司 (c)日本本田公司圖3.2 三種激光加工裂解槽裝置示意圖3.2.2 漲斷裂解加工設(shè)備 歸納起來(lái)漲斷裂解加工設(shè)備主要有以下兩類：1)楔形塊式其原理是利用液壓活塞帶動(dòng)楔形塊運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)放置在連桿大頭孔內(nèi)的動(dòng)套，實(shí)現(xiàn)連桿裂解。日本YASUNAGA公司專利、日本本田公司專利及德國(guó)ALFING公司專利均采用“上壓入式”結(jié)構(gòu)對(duì)連桿進(jìn)行裂解加工，如圖3.3所示。其特點(diǎn)都是采用一個(gè)

52、對(duì)稱的楔形塊壓入兩塊半圓動(dòng)套中，推動(dòng)動(dòng)套實(shí)現(xiàn)連桿漲斷裂解。日本本田公司專利、豐田公司專利則采用“下拉式”裝置對(duì)連桿大頭孔進(jìn)行裂解加工的方法。如圖3.4所示另外，德國(guó)ALFING公司又提出了兩種不同結(jié)構(gòu)形式的專利，一種是采用“水平力楔入式”的裝置對(duì)連桿大頭孔進(jìn)行裂解加工，如圖3.5(a)所示。另一種是采用“上拉式”的方法對(duì)連桿大頭孔進(jìn)行裂解加工，如圖3.5(b)所示，該裂解裝置自動(dòng)化程度很高，通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)將連桿輸送到裂解工位，抬起裝置將連桿抬起，大頭孔進(jìn)入裂解軸內(nèi)，小頭孔進(jìn)入菱形銷內(nèi)。菱形銷在滑臺(tái)帶動(dòng)下移動(dòng)， 圖3.3上壓入式連桿漲斷加工方法與設(shè)備示意圖 圖3.4下拉式連桿漲斷加工方法與設(shè)備示意圖使

53、大頭孔的一側(cè)緊靠在固定的裂解軸面上，彈性壓板將連桿壓緊，液壓缸帶動(dòng)楔形塊向上移動(dòng)，連桿大頭孔瞬間被漲斷，滑臺(tái)帶動(dòng)菱形銷同時(shí)回到原位。使裂開(kāi)的連桿蓋和連桿體迅速對(duì)齊，在裂解的同時(shí)打開(kāi)壓縮空氣吹凈裂解面。目前一汽大眾汽車有限公司就是采用“上掛式”的方法進(jìn)行生產(chǎn)加工。圖3.5 “水平力楔入式”和“上拉式”連桿漲斷加工方法與設(shè)備示意圖 (2)活塞液壓直接推動(dòng)式把液壓油缸及活塞產(chǎn)生的力施加在動(dòng)套塊上。通過(guò)活塞運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)連桿漲斷裂解。美國(guó)GIDDINGSLEWIS公司專利，德國(guó)寶馬公司專利均采用“裝有液壓活塞的裂解塊”進(jìn)行裂解加工，如圖7所示。這種方式漲斷時(shí)所需的裂解力小，分離面質(zhì)量高。上述兩類連桿裂解加工

54、設(shè)備都各具特色，都可以通過(guò)調(diào)整機(jī)構(gòu)和更換關(guān)鍵零件，實(shí)現(xiàn)不同中心距、不同大頭孔尺寸連桿的漲斷裂解加工。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，由于楔形塊與連桿大頭孔內(nèi)的動(dòng)、靜套及連桿大頭孔內(nèi)表面經(jīng)常承受較大的沖擊力、正壓力和摩擦力，使得楔形塊和動(dòng)、靜套相互接觸的表面產(chǎn)生磨損和擠壓變形，漲斷時(shí)易產(chǎn)生連桿撕裂和爆口缺陷。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成楔形塊的疲勞斷裂。3.3 連桿漲斷工藝應(yīng)考慮的問(wèn)題(1) 毛坯材料及毛坯工藝漲斷連桿要求其材料塑性變形小，強(qiáng)度較好、脆性適中、工藝性好。主要采用的材料有：高碳鋼、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、粉末燒結(jié)材料，這幾種材質(zhì)的毛坯，在室溫下可實(shí)現(xiàn)脆性斷裂，連桿大頭孔不產(chǎn)生明顯塑性變形。(2)漲斷面分三區(qū)，由斷裂源向外依次可分為纖