CN113634780A - 一种大功率柴油机连杆部件大端孔椭圆度的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大功率柴油机连杆部件大端孔椭圆度的控制方法，包括以下步骤：粗镗大端孔，并预留精镗大端孔加工余量；拆开连杆体和连杆盖，再组合连杆体和连杆盖；精镗大端孔；拆开连杆体和连杆盖；钻铰瓦片定位销孔；安装瓦片定位销；组合连杆体和连杆盖。本发明有益效果：解决了柴油机在整机装配前连杆部件椭圆度复检测量发生不合格的问题，大大降低连杆的返修率，有效提升了柴油机的连杆装配效率，满足柴油机高产能的生产任务需求，同时椭圆度的改善还可提升柴油机的使用可靠性。
Description
技术领域
本发明属于连杆部件大端孔椭圆度控制技术领域，尤其是涉及一种大功率柴油机连杆部件大端孔椭圆度的控制方法。
背景技术
大功率柴油机在进行整机装配前，需要对连杆部件(即装配上了瓦片的连杆)的大端孔按照设计的装配规范要求，对当连杆部件竖直放置且大端孔在上端时a、b、c三个方向的内孔尺寸进行测量，记测量的尺寸分别为a1、b1、c1；图1为连杆部件结构示意图，a、b、c三个方向如图1所示，a为竖直方向，b为水平正向夹角15度方向，c为水平负向夹角15度，要求装配后孔的圆度不大于0.015mm，尺寸a1≤(b1+c1)/2，且最小尺寸为a1，折合为直径差即椭圆度为0.03mm。
连杆在零件加工为成品时，按照设计要求，同样需要对如图2所示连杆零件(即不装瓦片的连杆)上A、B、C三个方向的内孔尺寸进行测量，记测量尺寸分别为A1、B1、C1；其中A为连杆盖中心轴的方向，B为连杆盖与连杆体对接处负向15度方向，C为连杆盖与连杆体对接处正向15度方向，即图1中连杆部件状态下a、b、c三个方向整体向连杆盖中心轴方向转移，且最终a方向与连杆盖中心轴重合即为图2中连杆零件状态下的A方向，转移后b、c的方向分别为图2中连杆零件上的B、C方向。对连杆零件(即不装瓦片的连杆)上A、B、C三个方向的内孔尺寸进行测量，要求大端孔的圆度不大于0.015mm，尺寸A1≤(B1+C1)/2,且最小尺寸为A1，折合为直径差即椭圆度为0.03mm。
目前，大端孔的加工过程依次为：粗镗大端孔-精镗大端孔、拆开连杆体和连杆盖、钻铰瓦片定位销孔(定位销孔位于连杆盖)、安装瓦片定位销、组合连杆体和连杆盖、瓦孔倒角。
按照以上原有的连杆大端孔加工工序，在成品完成加工后即开始进行测量椭圆度，连杆零件的椭圆度可以符合图纸设计要求，但是在柴油机整机装配前复检连杆大端孔椭圆度时，由于连杆部件与连杆零件的测量位置方向不同，且连杆部件在交库后均已存放了一定的时间，不定期的发生该测量值不满足原先设计规范要求的情况，需要将连杆返回加工车间进行返修处理，而返修的方式一般是采用砂纸轻微局部打磨大端孔的高点位置。这就存在以下问题：返修后的连杆的合格率并不能达到100％，由于这种砂纸处理不会使大端孔的基本尺寸改变多少，只会极小范围的影响其公差范围，进而影响整个大端孔的圆度，这属于形状公差范围，因此返修的连杆部分会破坏大端孔的形状精度，从而导致本来加工合格的零件发生了报废的情况；同时由于连杆在装配时属于核心部件，返修过程产生的时间在批量生产时会大大制约总装厂的柴油机整机装配效率，特别是在该柴油机在大批量生产的情况下会严重降低柴油机整机的装配效率，因此急迫需要解决柴油机整机装配前连杆部件椭圆度复检测量不合格的问题。
通常在加工过程中，对于大端孔测量不合格的，一般会考虑加工精度问题，不断优化加工精度，对加工后的大端孔进行测量合格为止。但是在生产加工中发现，加工精度的改变并不能明显提高连杆部件大端孔的合格率。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中柴油机整机装配前连杆部件大端孔椭圆度测量不合格的问题，提出一种大功率柴油机连杆部件大端孔椭圆度的控制方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种大功率柴油机连杆部件大端孔椭圆度的控制方法，包括以下步骤：
S1.粗镗大端孔，并预留精镗大端孔加工余量；
S2.拆开连杆体和连杆盖，再组合连杆体和连杆盖；
S3.精镗大端孔；
S4.拆开连杆体和连杆盖；
S5.钻铰瓦片定位销孔；
S6.安装瓦片定位销；
S7.组合连杆体和连杆盖。
进一步的，所述步骤S1中预留精镗大端孔的加工余量为0.7mm。
进一步的，所述步骤S3中在精镗大端孔时分工步小进给量进行。
进一步的，所述步骤S3中在精镗大端孔时分两刀精镗加工，且加工过程为：先镗削加工掉0.45mm，再完成最终的0.25mm。
进一步的，所述步骤S3中在精镗大端孔之前先进行瓦孔倒角。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的大功率柴油机连杆部件大端孔椭圆度的控制方法通过释放加工过程中的应力解决了柴油机在整机装配前连杆部件椭圆度测量不合格的问题，克服了技术偏见，大大降低连杆的返修率，有效提升了柴油机的连杆装配效率，满足柴油机高产能的生产任务需求，同时椭圆度的改善还可提升柴油机的使用可靠性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为连杆部件结构中测量方向示意图；
图2为连杆零件结构中测量方向示意图；
图3为图2中D-D方向的剖视图；
图4为本发明实施例所述的大功率柴油机连杆部件大端孔椭圆度的控制方法流程图；
图5为切削大端孔时的力和对应应力的方向示意图。
附图标记说明：
1、连杆体；2、连杆盖；3、瓦片。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图4所示，一种大功率柴油机连杆部件大端孔椭圆度的控制方法，包括以下步骤：
S1.粗镗大端孔，并预留精镗大端孔加工余量；现有技术中粗镗大端孔-精镗大端孔为一道工序的两个工步分别完成，粗镗和精镗区别在于粗镗是使用粗镗刀具且加工量较大，精镗是使用精镗刀具且加工量较小，连杆在机床平台上的安装状态没有变化；而本方案中，将粗镗和精镗彻底分为两道工序进行加工，同时为精镗时预留0.7mm的加工余量，明确该尺寸值的目的是为了在精加工时所有加工批次的连杆的加工量状态保持一致，使其在加工时的加工状态较为一致，进而使其加工后的状态也能够尽可能的一致，使得工艺参数固定化，降低工艺方法的不确定性；
S2.拆开连杆体1和连杆盖2，再组合连杆体1和连杆盖2；
发明人首先通过改变加工精度以提高大端孔合格率，但效果并不理想，通过多次试验后，发现加工应力对大端孔合格率具有重大影响，尽可能减小加工应力，能够显著提高大端孔的合格率，分析其原理如下，
如图5所示，列举了切削大端孔时三个位置处的受力情况，图中F表示铣刀的切削力，F’表示该点收到切削力F作用时产生的应力,箭头方向表示力的方向；
大端孔在粗镗前，连杆体1和连杆盖2是靠连杆螺栓通过力矩进行的连接，二者在结合位置处存在巨大的挤压力，大端孔粗镗就是在这种状态下进行的，加工时由于与刀具的切削力相互作用，使大端孔内部产生了加工内应力，如果其后直接进行精镗工序，该加工内应力会持续加大，也就是在原先的粗镗大端孔-精镗大端孔工序中，会叠加两次为抵抗刀削力产生的加工内应力，在精镗大端孔后不拆连杆的状态，即此时是在连杆螺栓紧固力作用下的平衡状态，这种状态下测量大端孔的椭圆度如果符合要求就会入库保存，但是当连杆与曲轴装配时是需要拆开连杆体1和连杆盖2的，也就是原来的平衡状态被打破，应力的外部状态发生变化，突然失去一个较大的外部力，导致应力释放，因此大端孔的椭圆度会受到影响；而本方案中在精镗之前，先拆开连杆体1和连杆盖2，以释放掉一部分可释放的加工内应力，然后再按照规定力矩连接连杆体1和连杆盖2，恢复大端孔；这里紧固力指的是连杆与曲轴装配后，要求连杆体1和连杆盖2紧固连接在一起的力，要保证连杆工作状态下不能与曲轴脱开，因此需要很大的紧固力；而在紧固力作用下和没有紧固力作业下，大端孔的圆度形状的差别会很大，所以，为了保证连杆装配状态下大端孔的尺寸和形状要求(图纸设计要求)，加工的时候也需要在加了紧固力的状态下进行加工才行，否则如果加工时不增加紧固力，而只在装配时增加紧固力，那么大端孔就会发生明显变化，因此紧固力是大端孔的一个状态力，即大端孔工作时的一个外部环境；
应力之所以会对零件产生影响，是由于它是在零件发生变形时想要抵抗这种变形而产生的的力，而如果需要抵抗的力消失了，那么应力就会逐步释放对零件产生的影响；紧固力在施加时，连杆体1和连杆盖2在大端孔处会产生微变形，这个过程中就会产生一个对抗变形的应力，并且在加工时又会产生一个对抗切削力的应力；影响大端孔的应力主要是加工完成后切削力消失，但由切削力产生的应力还在，所以切削力产生的应力是不良应力，要尽可能减小；而紧固力虽然大，且也会产生应力，但紧固力只是在需要拆卸连杆的时候短暂消失，最终的工作状态一直存在，也就始终对由它产生应力保持压制，那么该应力也就不会被释放，因此不会对连杆造成影响，换言之，在连杆的生命周期内，紧固力都压制其对应的应力，二者处于平衡状态，所以紧固力尽管对连杆大端孔是有影响的，但是大端孔加工时工艺方案制定的大前提就是在存在有紧固力的基础上进行考虑的，因此排除了紧固力对大端孔的影响；
S3.精镗大端孔；
S4.拆开连杆体1和连杆盖2，为下一道工序加工定位销孔做准确；
S5.钻铰瓦片定位销孔，在连杆盖2上加工定位销孔，用于安装定位销；
S6.安装瓦片定位销，用于连杆部件装配瓦片3时，对瓦片3进行定位，装配时，瓦片3上本身有一个定位孔，将其与大端孔内的定位销对正，实现瓦片3在大端孔中的定位装配；
S7.组合连杆体1和连杆盖2，将连杆盖2对接在连杆体1上，并按照设计要求的力矩通过螺栓固接在一起。
所述步骤S1中预留精镗大端孔加工余量为0.7mm。
所述步骤S3中在精镗大端孔时分工步小进给量进行。
所述步骤S3中在精镗大端孔时分两刀精镗加工，具体地，先镗削加工掉0.45mm，再镗削加工掉剩余的0.25mm，对步骤S3进行了加工余量参数的细化，目的是为了逐步减小加工余量，尽可能的降低加工内应力产生的可能，加工内应力是对抗加工切削力而产生的，即便产生了加工内应力，由于加工余量很小，产生的加工内应力也会很小，那么就算在后续零件存放过程中应力逐步释放对大端孔形状产生了影响，该影响也会很小。
所述步骤S3中在精镗大端孔之前先进行瓦孔倒角。如图3所示，瓦孔倒角是在大端孔的两个端面的孔沿处倾斜向内进行倒角加工的，现有技术中该工序是安排在精镗大端孔后的，这时大端孔的尺寸和形状已经最终形成；但是在实际中，通过数据测量，按照现有技术中的加工工序顺序，分别在倒角前和倒角后对大端孔的椭圆度进行测量可知倒角之前的状态较好，而在精镗后再进行倒角加工会对大端孔的形状产生影响，进而导致椭圆度产生变化；因此，将现有技术中该工序前移到精镗大端孔之前，避免在大端孔形成最终尺寸和形状后再造成影响。
经过对原加工方案的分析和试验验证，得出影响椭圆度合格率的因素主要是有：加工中产生的应力；连杆体1和连杆盖2紧固时产生的紧固应力；大端孔加工后的后续瓦孔倒角工序对孔的椭圆度有很大影响。因此，本方案的关键点在于：尽可能减小精镗大端孔时的加工余量，以减少加工过程应力的产生；在精镗大端孔前增加将连杆体1和连杆盖2松开的工序，以释放紧固应力和加工产生的内应力，这一点是影响应力最大的；将瓦孔倒角操作设置到精镗大端孔前，能够有效减少后续加工对孔径椭圆度的影响。
通过对原有方案加工而成的大端孔和本方案加工而成的大端孔在同等加工数量的提前下经过测量其各自的合格率进行比较得出：
采用原有方案进行加工，由于连杆部件椭圆度不合格导致的连杆返修率约为25％，返修成功率也约为75％，即经返修后还不合格的连杆约占总生产量的6.25％；而采用本方案加工控制大端孔椭圆度，连杆合格率达到98％以上，即未经返修情况下不合格的连杆占总生产量的2％以下。可以看出，采用本方案加工的大端孔仅在未返修情况下的不合格率也比原方案加工结果中不合格的大端孔经返修后的不合格率还要低很多，此结果已经是在原方案进行返修的情况下得到的，即原方案中还增加了返修成本。另外，由于企业生产中，连杆是成批量生产的，即生产数量较大，采用本方案加工，能够大大提高生产合格量，降低生产返修成本，为企业生产创利。
采用本方案的加工方法进行加工的连杆零件，在连杆零件和连杆部件状态下，即在连杆不安装瓦片3和安装瓦片3的情况下，测量的连杆大端孔的孔径的椭圆度均在0.005mm以内。特别是装了瓦片3后的数据也达到了预期的结果，加工后的连杆部件基本没有再进行返工修理的，因此，能够说明本方案的工艺措施是有效的。
本方案的加工控制方法对同类型的连杆均可使用，能够有效提升连杆大端孔椭圆度的合格率，从而大大提升连杆的一次校验合格率，进而提高了柴油机整机装配效率，缩短整机装配周期，同时椭圆度的改善还可提升柴油机的使用可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种大功率柴油机连杆部件大端孔椭圆度的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.粗镗大端孔，并预留精镗大端孔加工余量；
S2.拆开连杆体和连杆盖，再组合连杆体和连杆盖；
S3.精镗大端孔；
S4.拆开连杆体和连杆盖；
S5.钻铰瓦片定位销孔；
S6.安装瓦片定位销；
S7.组合连杆体和连杆盖。
2.根据权利要求1所述的一种大功率柴油机连杆部件大端孔椭圆度的控制方法，其特征在于：所述步骤S1中预留精镗大端孔加工余量为0.7mm。
3.根据权利要求1所述的一种大功率柴油机连杆部件大端孔椭圆度的控制方法，其特征在于：所述步骤S3中在精镗大端孔时分工步小进给量进行。
4.根据权利要求3所述的一种大功率柴油机连杆部件大端孔椭圆度的控制方法，其特征在于，所述步骤S3中在精镗大端孔时分两刀精镗加工，且加工过程为：先镗削加工掉0.45mm，再完成最终的0.25mm。
5.根据权利要求1所述的一种大功率柴油机连杆部件大端孔椭圆度的控制方法，其特征在于：所述步骤S3中在精镗大端孔之前先进行瓦孔倒角。
6.根据权利要求5所述的一种大功率柴油机连杆部件大端孔椭圆度的控制方法，其特征在于，瓦孔倒角的加工过程如下：在大端孔的两个端面上的孔沿处倾斜向内进行倒角。
7.根据权利要求1所述的一种大功率柴油机连杆部件大端孔椭圆度的控制方法，其特征在于：步骤S5中在连杆盖上加工瓦片定位销孔，用于安装定位销。
8.根据权利要求1所述的一种大功率柴油机连杆部件大端孔椭圆度的控制方法，其特征在于：步骤S7中将连杆盖对接在连杆体上，并通过螺栓固接在一起。
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