CN1883875A - 斯太尔柴油机连杆体螺纹孔的加工方法及其专用挤压丝锥 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种斯太尔柴油机连杆体螺纹孔的加工方法及其专用挤压丝锥，经过钻孔、粗扩、沉孔加工、精扩、挤丝，即可完成连杆体螺纹孔的加工；本发明挤丝底孔的直径为φ13.15mm－φ13.25mm，经过多次试验证明，挤丝后的螺纹完全满足技术要求，并且挤压丝锥的工作寿命较长，可完全适用于自动化设备进行自动化加工；挤压丝锥在挤压加工时，金属材料处于弹性与塑性变形状态中，螺孔的扩张量极小，可得到精度很高的内螺纹，通过挤丝，螺纹表面粗糙度较低，尺寸的稳定性较好；挤压时，金属内部的晶粒滑移，从牙型顶部到底部形成了冷硬度逐渐增加的冷硬层，提高了螺纹的抗拉强度。
Description
技术领域
本发明涉及斯太尔柴油机连杆体螺纹孔的加工方法，还涉及应用于该加工方法的专用丝锥。
背景技术
如附图4所示，斯太尔柴油机连杆体与连杆盖是通过两支连杆螺栓拧入连杆体上的两个螺栓孔，两个螺栓孔的结构分别如图5和图6所示，并以螺纹拧紧的方式连接。在曲柄连杆机构工作运动时，螺栓与连杆螺栓孔的螺纹型面产生微动拉挤，处于微动磨损状态。因此，连杆螺栓孔不但形位精度要求较高，同时要求螺纹型面具有抗磨性，螺纹牙体、与基体的连接应具备一定程度的抗拉强度，防止早期失效，如螺纹型面裂纹，螺纹牙体扭曲、脱落等，一旦失效就会造成高速运动的连杆断裂，使柴油机报废。
普通切削丝锥加工出来的内螺纹，金属纤维被切断，不具备高的抗拉强度、抗剪强度，显然不适合用于加工连杆螺栓孔。因此，研制一种适合加工具体材质、形位精度要求、能承载所规定扭矩连杆螺栓孔的挤压丝锥，并用恰当的工艺过程来实现该孔的加工，意义非浅。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种金属纤维连续，抗拉、抗剪强度较高，加工的表面粗糙度也较好的斯太尔柴油机连杆体螺纹孔的加工方法。
本发明所要解决的另一技术问题是提供了在上述加工方法中使用的挤压丝锥。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：斯太尔柴油机连杆体螺纹孔的加工方法，包括以下步骤：
第一步钻孔：在柴油机连杆体与连杆盖连接的螺纹孔位置钻孔，所述孔为两个，一个为通孔，一个为盲孔；通孔的钻孔直径为φ12mm-φ12.5mm；盲孔的钻孔直径为φ12mm-φ12.5mm，孔深32.5mm-34.0mm；
第二步粗扩：用扩孔钻头将上述通孔扩至直径为φ12.5mm-φ13.0mm；用扩孔钻头将上述盲孔扩至直径为φ12.5mm-φ13.0mm，孔深32.5mm-34.0mm；
第三步沉孔加工：用扩孔钻将上述两孔孔口位置加工出沉孔，沉孔的直径为φ15.0mm-φ15.5mm，沉孔深3-6mm；
第四步精扩：用扩孔钻将上述直径为φ12.5mm-φ13.0mm的通孔扩至直径为φ13.15mm-φ13.25mm；用扩孔钻将上述直径为φ12.5mm-φ13.0mm的盲孔扩至直径为φ13.15mm-φ13.25mm，孔深32.5mm-34.0mm，所述盲孔的孔底面为平面，孔底面与孔壁之间的过渡圆角为R2.5mm-R3.5mm；
第五步挤丝：用挤压丝锥将经过精扩且直径为φ13.15mm-φ13.25mm的两孔挤丝，螺纹的规格为M14×1.5，螺纹的深度相对于连杆体与连杆盖的结合面为23mm-25mm。
在上述加工方法中使用的挤压丝锥，所述挤压丝锥包括位于锥体前端的锥形导引部、与锥形导引部连接的挤压螺纹成形部、与螺纹成形部连接的刀柄部，所述刀柄部上固设有保持丝锥挤丝方向的导向部。
作为一种改进，所述挤压螺纹成形部的长度为15mm-22mm，挤压刃的螺距为1.5mm，挤压刃的大径为φ14.1mm-φ14.3mm，挤压刃的中径为φ13.1mm-φ13.3mm，挤压刃的小径为φ12.3mm-φ12.5mm。
作为进一步的改进，所述挤压螺纹成形部的热处理的表面硬度为HRC63-66，挤压丝锥其余部分的表面硬度为HRC32-48。
作为进一步的改进，所述挤压螺纹成形部的外表面镀有BN-SiN复合陶瓷薄膜。
作为一种改进，所述导向部的直径为φ14.85mm-φ14.98mm，导向部的前端与挤压螺纹成形部的前端之间的距离为25mm-44mm。
由于采用上述技术方案，斯太尔柴油机连杆体螺纹孔经过钻孔、粗扩、沉孔加工、精扩、挤丝，即可完成；挤压丝锥底孔要求较高：过大，基础金属量少，造成内螺纹小径过大，强度不够；过小，封闭挤压的金属无处可去，造成丝锥折断；本发明底孔的直径为φ13.15mm-φ13.25mm，经过多次试验证明，挤丝后的螺纹完全满足技术要求，并且挤压丝锥的工作寿命较长，可完全适用于自动化设备进行自动化加工；挤压丝锥在挤压加工时，金属材料处于弹性与塑性变形状态中，螺孔的扩张量极小，可得到精度很高的内螺纹，通过挤丝，螺纹表面粗糙度较低，尺寸的稳定性较好；挤压时，金属内部的晶粒滑移，从牙型顶部到底部形成了冷硬度逐渐增加的冷硬层，提高了螺纹的抗拉强度。
所述挤压丝锥包括位于锥体前端的锥形导引部、与锥形导引部连接的挤压螺纹成形部、与螺纹成形部连接的刀柄部，所述刀柄部上固设有保持丝锥挤丝方向的导向部；锥形导引部和导向部的设立，保证了所加工连杆体螺纹的形状和位置的准确性。
所述挤压螺纹成形部的外表面镀有BN-SiN复合陶瓷薄膜，提高了挤压丝锥的表面硬度，从而提高了挤压丝锥的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例挤压丝锥的结构示意图；
图2是图1中C-C向的剖视图；
图3是本发明实施例挤压螺纹成形部轴向截面的剖视图；
图4是本发明实施例背景技术的结构示意图；
图5是图4中A-A向的剖视图；
图6是图4中B-B向的剖视图。
具体实施方式
斯太尔柴油机是我国从奥地利引进的发动机，在国内有多家企业生产。引进二十多年来，由于其优异的动力性能受到了用户的欢迎。随着技术的进步和产量的不断增大，引进的生产工艺已经不太适合现有的生产和技术要求，而且对斯太尔柴油机性能的提高造成瓶颈。其中斯太尔柴油机连杆体螺纹孔的加工质量，是柴油机生产工艺中特别需要改进的。
从理论上讲，采用挤压丝锥进行螺纹加工能提高连杆的可靠性和整机的使用寿命。但传统的挤压丝锥一般用于加工有色金属，因为有色金属硬度较低，该方法较易实现；但采用合金结构钢经过锻压成形的连杆体，其硬度较高，如何将挤丝方法应用于连杆体螺纹的加工，成为一大技术难题。
经过我们多年的研究和试验，实现了加工方法的突破，并详述如下。
斯太尔柴油机连杆体螺纹孔的加工方法，包括以下步骤：
第一步钻孔：在柴油机连杆体与连杆盖连接的螺纹孔位置钻孔，所述孔为两个，一个为通孔，一个为盲孔；通孔的钻孔直径为φ12.4mm；盲孔的钻孔直径为φ12.4mm，孔深33mm；
第二步粗扩：用扩孔钻头将上述通孔扩至直径为φ12.9mm；用扩孔钻头将上述盲孔扩至直径为φ12.9mm，孔深33mm；
第三步沉孔加工：用扩孔钻头将上述两孔孔口位置加工出沉孔，沉孔的直径为φ15.0mmmm，沉孔深5mm；
第四步精扩：用扩孔钻将上述直径为φ12.9mm的通孔扩至直径为φ13.25mm；用扩孔钻将上述直径为φ112.9mm的盲孔扩至直径为φ13.25mm，孔深33mm，所述盲孔的孔底面为平面，孔底面与孔壁之间的过渡圆角为R2.5mm；
第五步挤丝：用挤压丝锥将经过精扩且直径为φ13.15mm-φ13.25mm的两孔挤丝，螺纹的规格为M14×1.5，螺纹的深度相对于连杆体与连杆盖的结合面为24mm。
当然，作为本技术领域的普通工程技术人员来说，第三步的沉孔加工可以合并到第二步粗扩的步骤中，即在第二步的粗扩中使用台阶扩孔钻；或者将第三步的沉孔加工与第四步的精扩合并到第四步骤的精扩中，即在第四步的精扩中使用台阶扩孔钻，这些方法是对本发明实质内容的简单技术变换，当然也在本发明的保护范围之内。
在上述加工方法中使用的挤压丝锥，如图1所示，所述挤压丝锥包括位于锥体前端的锥形导引部1、与锥形导引部连接的挤压螺纹成形部2、与螺纹成形部连接的刀柄部3，所述刀柄部上固设有保持丝锥挤丝方向的导向部4。
如图3所示，所述挤压螺纹成形部2的长度为16mm，挤压刃的螺距为1.5mm，挤压刃的大径d为φ14.2mm，挤压刃的中径d2为φ13.13mm，挤压刃的小径d1为φ12.4mm。
如图2所示，所述挤压螺纹成形部2的横截面为正四边形，所述正四边形的棱角处为圆弧过渡。本实施例同一横截面上具有四个挤压刃，挤压力较为平衡，而且挤压丝锥的制作工艺也较为简单。
所述挤压螺纹成形部2的热处理的表面硬度为HRC63-66，挤压丝锥其余部分的表面硬度为HRC32-48。
所述挤压螺纹成形部2的外表面镀有BN-SiN复合陶瓷薄膜，以提高挤压螺纹成形部2的表面硬度，进而提高挤压丝锥的使用寿命。
所述导向部4的直径为φ14.9mm，导向部4的前端与挤压螺纹成形部2的前端之间的距离为30mm，这种结构，可以使用连杆盖上的螺栓孔进行定位，完全满足了连杆体和连杆盖的安装定位要求。
本实施例仅仅是对本发明的举例，其中作为形状特征的技术参数，不是唯一的，其参数的范围以权利要求的内容为准。任何被本发明的权利要求所覆盖的技术特征的选择，正是本发明所保护的实质内容。
Claims (7)
1.斯太尔柴油机连杆体螺纹孔的加工方法，其特征是：它包括以下步骤：
第一步 钻孔：在柴油机连杆体与连杆盖连接的螺纹孔位置钻孔，所述孔为两个，一个为通孔，一个为盲孔；通孔的钻孔直径为φ12mm-φ12.5mm；盲孔的钻孔直径为φ12mm-φ12.5mm，孔深32.5mm-34.0mm；
第二步 粗扩：用扩孔钻头将上述通孔扩至直径为φ12.5mm-φ13.0mm；用扩孔钻头将上述盲孔扩至直径为φ12.5mm-φ13.0mm，孔深32.5mm-34.0mm；
第三步 沉孔加工：用扩孔钻头将上述两孔孔口位置加工出沉孔，沉孔的直径为φ15.0mm-φ15.5mm，沉孔深3-6mm；
第四步 精扩：用扩孔钻将上述直径为φ12.5mm-φ13.0mm的通孔扩至直径为φ13.15mm-φ13.25mm；用扩孔钻将上述直径为φ12.5mm-φ13.0mm的盲孔扩至直径为φ13.15mm-φ13.25mm，孔深32.5mm-34.0mm，所述盲孔的孔底面为平面，孔底面与孔壁之间的过渡圆角为R2.5mm-R3.5mm；
第五步 挤丝：用挤压丝锥将经过精扩且直径为φ13.15mm-φ13.25mm的两孔挤丝，螺纹的规格为M14×1.5，螺纹的深度相对于连杆体与连杆盖的结合面为23mm-25mm。
2.在上述加工方法中使用的挤压丝锥，其特征是：所述挤压丝锥包括位于锥体前端的锥形导引部(1)、与锥形导引部连接的挤压螺纹成形部(2)、与螺纹成形部连接的刀柄部(3)，所述刀柄部上固设有保持丝锥挤丝方向的导向部(4)。
3.如权利要求2所述的挤压丝锥，其特征是：所述挤压螺纹成形部(2)的长度为15mm-22mm，挤压刃的螺距为1.5mm，挤压刃的大径为φ14.1mm-φ14.3mm，挤压刃的中径为φ13.1mm-φ13.3mm，挤压刃的小径为φ12.3mm-φ12.5mm。
4.如权利要求3所述的挤压丝锥，其特征是：所述挤压螺纹成形部(2)的横截面为正四边形，所述正四边形的棱角处为圆弧过渡。
5.如权利要求3所述的挤压丝锥，其特征是：所述挤压螺纹成形部(2)的热处理的表面硬度为HRC63-66，挤压丝锥其余部分的表面硬度为HRC32-48。
6.如权利要求5所述的挤压丝锥，其特征是：所述挤压螺纹成形部(2)的外表面镀有BN-SiN复合陶瓷薄膜。
7.如权利要求2所述的挤压丝锥，其特征是：所述导向部(4)的直径为φ14.85mm-φ14.98mm，导向部(4)的前端与挤压螺纹成形部(2)的前端之间的距离为25mm-44mm。
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