CN102486199A

CN102486199A - 一种发动机连杆的加工工艺

Info

Publication number: CN102486199A
Application number: CN2010106208715A
Authority: CN
Inventors: 罗珒; 黄鹏华; 王磊
Original assignee: SAIC GM Wuling Automobile Co Ltd
Current assignee: SAIC GM Wuling Automobile Co Ltd
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2012-06-06

Abstract

本发明提供了一种发动机连杆的加工工艺，其采用先整体锻造连杆再胀断裂解连杆的方式。本发明的有益效果是：整体锻造减少了分体锻造的工序以及零件的加工余量、简化了连杆体和连杆盖的设计要求、减小了加工成本；胀断裂解工艺使的连杆体和连杆盖的断裂剖分面是有犬牙交错结构的三维曲面，无需对连杆体和连体盖接合面进行铣削和磨削加工；连杆体和连杆盖装配时无需额外的精确定位。因此采用本发明的先整体锻造再胀断裂解的连杆生产工艺有着加工工序少、节省加工设备、生产效率高、产品质量好、以及生产成本低等显著特点；此外，断裂剖分面的犬牙接触面增加了连杆体和连杆盖的结合面积，提高了连杆的抗剪切承载能力。

Description

一种发动机连杆的加工工艺

【技术领域】

本发明涉及汽车发动机技术领域，尤其涉及一种发动机连杆的加工工艺。

【背景技术】

连杆是发动机上的重要运动部件之一，其作用是将活塞承受的气体压力传递给曲轴，并使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，以对外输出功率，因而主要承载气缸内气体爆燃的冲击力和曲轴旋转的惯性力，从而需要承受着压缩、拉伸、弯曲等交变载荷。为了保证高速运转下的曲轴始终处于平衡状态、以及方便连杆的加工后的质量分组(控制一个台套四只连杆的重量相近，以保证曲轴回转平衡。)，对连杆不仅有较高的尺寸精度要求，而且对其质量公差也有严格的控制。

现有的连杆生产工艺主要是先分体式锻造连杆毛坯、然后分体加工连杆体、连杆盖、再合体加工大头孔、小头孔，其中分体加工连杆体、连杆盖包括加工连杆体、连杆盖的结合面以及螺栓孔。整体加工工序繁多，以及对连杆体、连杆盖结合面以及螺栓孔的加工精度要求高，造成连杆加工成本增加；另外因为该生产工艺工序繁多、机械加工工艺性差，所以较大的尺寸误差累积将导致连杆体和连杆盖的装配精度降低、使连杆的可靠性和耐久性大大降低。

【发明内容】

为了解决现有技术中连杆加工工序繁多、加工成本过高，连杆体和连杆盖的定位精度低，以及对连杆体和连杆盖之间的结合面、螺栓孔的加工精度要求高的问题，本发明提供一种连杆生产工艺，其采用先整体锻造再胀断裂解的工艺。

本发明中的连杆生产工艺，包括如下步骤：

A.整体锻造包括连杆体和连杆盖的连杆毛坯；

B.进行连杆表面加工；

C.在所述连杆大头孔的预定剖分位置的内侧表面加工出应力槽；

D.胀断裂解所述连杆体和所述连杆盖：即在大头孔内壁上施加垂直于由所述预定剖分位置确定的预定剖分面向外冲击力(在连杆大头孔处设有两块半圆型胀断块，胀断块沿连杆中心方向两端快速撑开，胀断连杆)，使所述预定剖分面处受到瞬间正应力拉力，实现所述连杆体和所述连杆盖的断裂剖开；

H.进行后续连杆表面加工。

本发明的进一步改进是：应力槽是具有缺口敏感性的矩形应力槽，该应力槽是用激光切割工艺加工而成的。

本发明的进一步改进是：应力槽为具有深度0.4mm～0.6mm、宽度0.03mm的矩形应力槽，相对与矩形切割槽能保证应力更加集中，使裂解后的断裂面控制在2mm内，保证连杆的精确装配和较小的变形量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：整体锻造连杆减少了分体锻造的工序以及零件的加工余量、简化了连杆体和连杆盖的设计要求、减小了加工成本，另外整体锻造连杆使得大头孔可以一次粗加工成型避免了加工工序过多造成的累积误差过大的问题致使装配不准确；胀断裂解连杆使连杆体和连杆盖可以在几乎不发生塑性变形的情况下实现无屑断裂剖分，所得到的断裂剖分面是具有极高定位精度的有犬牙交错结构的三维曲面，可以直接作为精确啮合连杆体和连杆盖的结合面、而无需对连杆体和连体盖接合面进行铣削和磨削加工，该具有极高定位精度的三维断裂剖分面能够精确啮合连杆体和连杆盖、而无需用定位销或其它方式进行连杆体和连杆盖的装配定位，还能保证连杆大头孔在反复拆装后的变形量极小、孔的圆度复位精度高；先整体锻造再胀断裂解的工艺简化了螺栓孔处的结构设计以及加工工艺。因此采用本发明的先整体锻造再胀断裂解的连杆生产工艺有着加工工序少、节省加工设备、生产效率高、产品质量好、以及生产成本低等显著特点；此外，断裂剖分面的犬牙接触面增加了连杆体和连杆盖的结合面积，提高了连杆的抗剪切承载能力。

【附图说明】

图1是本发明发动机连杆的结构主视图；

图2是本发明发动机连杆的结构侧视图。

【具体实施方式】

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明中的连杆生产工艺采用先整体锻造再胀断裂解的工艺，包括如下步骤：

A.整体锻造包括连杆体1和连杆盖2的连杆毛坯；

B.进行连杆表面加工；

C.在连杆大头孔3的预定剖分位置的内侧表面加工出应力槽31；

D.胀断裂解连杆体1和连杆盖2：即在大头孔内壁上施加垂直于由所述预定剖分位置确定的预定剖分面向外冲击力(在连杆大头孔处设有两块半圆型胀断块，胀断块沿连杆中心方向两端快速撑开，胀断连杆)，使预定剖分面处受到瞬间正应力拉力，实现连杆体1和连杆盖2的断裂剖开；

H.进行后续连杆表面加工。

本发明中的应力槽31是具有高缺口敏感性的矩形应力槽，该应力槽是用激光切割工艺加工而成的，所谓的高缺口敏感性是缺口应力集中。

本发明中的应力槽31为具有深度0.4mm～0.6mm、宽度0.03mm的矩形应力槽，相对与矩形切割槽能保证应力更加集中，使裂解后的断裂面控制在2mm内，保证连杆的精确装配和较小的变形量。

本发明采用非调制钢进行连杆整体锻造。非调制钢在连杆锻造成型后通过断后冷却速度来达到性能要求，无需像调制钢进行淬火和高温回火热处理来达到性能要求。

本发明采用连杆整体锻造的锻造工艺。连杆整体一体锻造成型，相对于分体锻造，可有效地减少加工工序以及零件的加工余量、简化了连杆体和连杆盖的设计要求、减小了加工成本，并且由于采用连杆体和连杆盖整体的锻造成型方式，故大头孔可一次粗加工成型，避免了加工工序过多造成的累积误差较大问题，同时降低了机加工成本。

现有发动机连杆胀断工艺中应力槽的的设置多为V型槽，或在连杆厚度端面加设两条铸造应力V型槽，即连杆大头端胀断区域三面存在应力槽。本连杆设计仅在连杆大头端大头孔内侧设置一条矩形槽，可保证胀断区域集中于矩形槽或矩形槽极小的范围内，保证胀断面在大头孔中心面，控制装配质量。同时矩形槽在激光切割过程中便于控制激光切割尺寸。

本发明采用胀断的裂解工艺来裂解连杆。该工艺的原理是基于断裂力学的脆性断裂理论。脆性断裂的特点：

1)胀断时的工作应力较低，一般远远低于材料的屈服强度，因而胀断时塑性变形极小，使断裂面能够完全啮合。

2)断裂面与拉力相垂直，因此，在整体锻造的连杆毛坯大头孔预定剖分位置的内侧表面，加工具有高缺口敏感性的初始裂纹矩形应力槽、形成应力集中处，即在大头孔内壁上施加垂直于由所述预定剖分位置确定的预定剖分面向外冲击力，使预定剖分面处受到瞬间正应力拉力、脆性断裂的发生条件得到满足，从而在几乎不发生塑性变形的情况下实现连杆体、连杆盖的无屑断裂剖开，所得到的断裂剖分面上形成密布的锯齿形态。

本发明中的胀断裂解连杆的主要步骤包括：加工矩形应力槽-断裂剖分-用压缩空气吹干净断裂面的残留金属-装配连杆，其中加工矩形应力槽采用激光切割的方式。胀断工艺的材料、应力槽深度、胀断速度、压力等是胀断质量的主要影响因素；切割应力槽有激光切割和成型刀切割两种方法，其中激光切割方式的质量稳定，能保证胀断工序的顺利实施，但是当激光调焦不精确时，会造成应力槽边浅，应力槽作用减小，胀断时的速度及引起断裂的冲击力也变小，胀断质量会变差；而拉刀切割方式的成本相对较低，但是由于刀具在使用过程中的磨损，会逐渐使矩形槽深度减小，尖角处出现R圆角，因而胀断的质量并不理想。所以，本发明采用激光切割的方式来加工矩形应力槽，并严格控制激光调焦的精度，使应力槽深度控制稳定，保证了后续胀断时断裂面在极小的范围内变动、从而保证了连杆体和连杆盖的精确啮合。

本发明采用胀断的裂解工艺来裂解连杆，所得到的断裂剖分面是具有极高定位精度的有犬牙交错结构的三维曲面，可以直接作为精确啮合连杆体和连杆盖的结合面，而无需对连杆体和连体盖接合面进行铣削和磨削加工；该具有极高定位精度的三维断裂剖分面能够精确啮合连杆体和连杆盖，而无需额外的精确定位方式来进行连杆体和连杆盖的装配定位，例如如果用螺栓孔定位，就只需要拧紧螺栓即可，省略了螺栓孔的精加工；该断裂剖分面还能保证连杆大头孔在反复拆装后的变形量极小、孔的圆度复位精度高；此外，断裂剖分面的犬牙接触面增加了连杆体和连杆盖的结合面积，提高了连杆体和连杆盖的啮合精度、也提高了连杆的抗剪切承载能力，啮合后的连杆在高温环境下承受交变载荷时具有更改的强度和承载能力。

本发明中的先整体锻造再胀断裂解的工艺简化了螺栓孔处的结构设计以及加工工艺；连杆体端加工螺纹，杆身与连杆盖只需要螺栓进行连接、不需螺母(因为胀断式导致犬牙结合面，使得连杆体和连杆盖定位好，无需其他方式定位，螺栓孔精度高，可加工螺纹，无需螺母装配；如果连杆盖和连杆体螺栓孔不是一次性加工，对中不好，无法加工螺纹，需要装配螺母)。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种发动机连杆的加工工艺，包括如下步骤：

A.整体锻造包括连杆体(1)和连杆盖(2)的连杆毛坯；

B.进行连杆表面加工；

C.在所述连杆大头孔(3)的预定剖分位置的内侧表面加工出应力槽(31)；

D.胀断裂解所述连杆体(1)和所述连杆盖(2)：即在大头孔内壁上施加垂直于由所述预定剖分位置确定的预定剖分面向外冲击力，使所述预定剖分面处受到瞬间正应力拉力，实现所述连杆体(1)和所述连杆盖(2)的断裂剖开；

H.进行后续连杆表面加工。

2.根据权利要求1所述的发动机连杆的加工工艺，其特征在于：所述应力槽(31)是具有缺口敏感性的矩形应力槽。

3.根据权利要求2所述的发动机连杆的加工工艺，其特征在于所述应力槽(31)为具有深度0.4mm～0.6mm、宽度0.03mm的矩形应力槽。