一種發動機連杆的加工工藝的製作方法

2023-06-27 10:03:36

專利名稱：一種發動機連杆的加工工藝的製作方法
一種發動機連杆的加工工藝
技術領域：
本發明涉及汽車發動機技術領域，尤其涉及一種發動機連杆的加工工藝。背景技術：
連杆是發動機上的重要運動部件之一，其作用是將活塞承受的氣體壓力傳遞給曲軸，並使活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動，以對外輸出功率，因而主要承載氣缸內氣體爆燃的衝擊力和曲軸旋轉的慣性力，從而需要承受著壓縮、拉伸、彎曲等交變載荷。為了保證高速運轉下的曲軸始終處於平衡狀態、以及方便連杆的加工後的質量分組(控制一個臺套四隻連杆的重量相近，以保證曲軸迴轉平衡。)，對連杆不僅有較高的尺寸精度要求，而且對其質量公差也有嚴格的控制。現有的連杆生產工藝主要是先分體式鍛造連杆毛坯、然後分體加工連杆體、連杆蓋、再合體加工大頭孔、小頭孔，其中分體加工連杆體、連杆蓋包括加工連杆體、連杆蓋的結合面以及螺栓孔。整體加工工序繁多，以及對連杆體、連杆蓋結合面以及螺栓孔的加工精度要求高，造成連杆加工成本增加；另外因為該生產工藝工序繁多、機械加工工藝性差，所以較大的尺寸誤差累積將導致連杆體和連杆蓋的裝配精度降低、使連杆的可靠性和耐久性大大降低。

發明內容為了解決現有技術中連杆加工工序繁多、加工成本過高，連杆體和連杆蓋的定位精度低，以及對連杆體和連杆蓋之間的結合面、螺栓孔的加工精度要求高的問題，本發明提供一種連杆生產工藝，其採用先整體鍛造再脹斷裂解的工藝。本發明中的連杆生產工藝，包括如下步驟A.整體鍛造包括連杆體和連杆蓋的連杆毛坯；B.進行連杆表面加工；C.在所述連杆大頭孔的預定剖分位置的內側表面加工出應力槽；D.脹斷裂解所述連杆體和所述連杆蓋即在大頭孔內壁上施加垂直於由所述預定剖分位置確定的預定剖分面向外衝擊力(在連杆大頭孔處設有兩塊半圓型脹斷塊，脹斷塊沿連杆中心方向兩端快速撐開，脹斷連杆)，使所述預定剖分面處受到瞬間正應力拉力， 實現所述連杆體和所述連杆蓋的斷裂剖開；H.進行後續連杆表面加工。本發明的進一步改進是應力槽是具有缺口敏感性的矩形應力槽，該應力槽是用雷射切割工藝加工而成的。本發明的進一步改進是應力槽為具有深度0. 4mm 0. 6mm、寬度0. 03mm的矩形應力槽，相對與矩形切割槽能保證應力更加集中，使裂解後的斷裂面控制在2mm內，保證連杆的精確裝配和較小的變形量。與現有技術相比，本發明的有益效果是整體鍛造連杆減少了分體鍛造的工序以及零件的加工餘量、簡化了連杆體和連杆蓋的設計要求、減小了加工成本，另外整體鍛造連杆使得大頭孔可以一次粗加工成型避免了加工工序過多造成的累積誤差過大的問題致使裝配不準確；脹斷裂解連杆使連杆體和連杆蓋可以在幾乎不發生塑性變形的情況下實現無屑斷裂剖分，所得到的斷裂剖分面是具有極高定位精度的有犬牙交錯結構的三維曲面，可以直接作為精確嚙合連杆體和連杆蓋的結合面、而無需對連杆體和連體蓋接合面進行銑削和磨削加工，該具有極高定位精度的三維斷裂剖分面能夠精確嚙合連杆體和連杆蓋、而無需用定位銷或其它方式進行連杆體和連杆蓋的裝配定位，還能保證連杆大頭孔在反覆拆裝後的變形量極小、孔的圓度復位精度高；先整體鍛造再脹斷裂解的工藝簡化了螺栓孔處的結構設計以及加工工藝。因此採用本發明的先整體鍛造再脹斷裂解的連杆生產工藝有著加工工序少、節省加工設備、生產效率高、產品質量好、以及生產成本低等顯著特點；此外， 斷裂剖分面的犬牙接觸面增加了連杆體和連杆蓋的結合面積，提高了連杆的抗剪切承載能力。

圖1是本發明發動機連杆的結構主視圖；圖2是本發明發動機連杆的結構側視圖。
具體實施方式下面結合

及具體實施方式
對本發明進一步說明。本發明中的連杆生產工藝採用先整體鍛造再脹斷裂解的工藝，包括如下步驟A.整體鍛造包括連杆體1和連杆蓋2的連杆毛坯；B.進行連杆表面加工；C.在連杆大頭孔3的預定剖分位置的內側表面加工出應力槽31 ；D.脹斷裂解連杆體1和連杆蓋2 即在大頭孔內壁上施加垂直於由所述預定剖分位置確定的預定剖分面向外衝擊力(在連杆大頭孔處設有兩塊半圓型脹斷塊，脹斷塊沿連杆中心方向兩端快速撐開，脹斷連杆)，使預定剖分面處受到瞬間正應力拉力，實現連杆體 1和連杆蓋2的斷裂剖開；H.進行後續連杆表面加工。本發明中的應力槽31是具有高缺口敏感性的矩形應力槽，該應力槽是用雷射切割工藝加工而成的，所謂的高缺口敏感性是缺口應力集中。本發明中的應力槽31為具有深度0. 4mm 0. 6mm、寬度0. 03mm的矩形應力槽，相對與矩形切割槽能保證應力更加集中，使裂解後的斷裂面控制在2mm內，保證連杆的精確裝配和較小的變形量。本發明採用非調製鋼進行連杆整體鍛造。非調製鋼在連杆鍛造成型後通過斷後冷卻速度來達到性能要求，無需像調製鋼進行淬火和高溫回火熱處理來達到性能要求。本發明採用連杆整體鍛造的鍛造工藝。連杆整體一體鍛造成型，相對於分體鍛造， 可有效地減少加工工序以及零件的加工餘量、簡化了連杆體和連杆蓋的設計要求、減小了加工成本，並且由於採用連杆體和連杆蓋整體的鍛造成型方式，故大頭孔可一次粗加工成型，避免了加工工序過多造成的累積誤差較大問題，同時降低了機加工成本。
現有發動機連杆脹斷工藝中應力槽的的設置多為V型槽，或在連杆厚度端面加設兩條鑄造應力V型槽，即連杆大頭端脹斷區域三面存在應力槽。本連杆設計僅在連杆大頭端大頭孔內側設置一條矩形槽，可保證脹斷區域集中於矩形槽或矩形槽極小的範圍內，保證脹斷面在大頭孔中心面，控制裝配質量。同時矩形槽在雷射切割過程中便於控制雷射切割尺寸。本發明採用脹斷的裂解工藝來裂解連杆。該工藝的原理是基於斷裂力學的脆性斷裂理論。脆性斷裂的特點1)脹斷時的工作應力較低，一般遠遠低於材料的屈服強度，因而脹斷時塑性變形極小，使斷裂面能夠完全嚙合。2)斷裂面與拉力相垂直，因此，在整體鍛造的連杆毛坯大頭孔預定剖分位置的內側表面，加工具有高缺口敏感性的初始裂紋矩形應力槽、形成應力集中處，即在大頭孔內壁上施加垂直於由所述預定剖分位置確定的預定剖分面向外衝擊力，使預定剖分面處受到瞬間正應力拉力、脆性斷裂的發生條件得到滿足，從而在幾乎不發生塑性變形的情況下實現連杆體、連杆蓋的無屑斷裂剖開，所得到的斷裂剖分面上形成密布的鋸齒形態。本發明中的脹斷裂解連杆的主要步驟包括加工矩形應力槽-斷裂剖分-用壓縮空氣吹乾淨斷裂面的殘留金屬-裝配連杆，其中加工矩形應力槽採用雷射切割的方式。脹斷工藝的材料、應力槽深度、脹斷速度、壓力等是脹斷質量的主要影響因素；切割應力槽有雷射切割和成型刀切割兩種方法，其中雷射切割方式的質量穩定，能保證脹斷工序的順利實施，但是當雷射調焦不精確時，會造成應力槽邊淺，應力槽作用減小，脹斷時的速度及引起斷裂的衝擊力也變小，脹斷質量會變差；而拉刀切割方式的成本相對較低，但是由於刀具在使用過程中的磨損，會逐漸使矩形槽深度減小，尖角處出現R圓角，因而脹斷的質量並不理想。所以，本發明採用雷射切割的方式來加工矩形應力槽，並嚴格控制雷射調焦的精度， 使應力槽深度控制穩定，保證了後續脹斷時斷裂面在極小的範圍內變動、從而保證了連杆體和連杆蓋的精確嚙合。本發明採用脹斷的裂解工藝來裂解連杆，所得到的斷裂剖分面是具有極高定位精度的有犬牙交錯結構的三維曲面，可以直接作為精確嚙合連杆體和連杆蓋的結合面，而無需對連杆體和連體蓋接合面進行銑削和磨削加工；該具有極高定位精度的三維斷裂剖分面能夠精確嚙合連杆體和連杆蓋，而無需額外的精確定位方式來進行連杆體和連杆蓋的裝配定位，例如如果用螺栓孔定位，就只需要擰緊螺栓即可，省略了螺栓孔的精加工；該斷裂剖分面還能保證連杆大頭孔在反覆拆裝後的變形量極小、孔的圓度復位精度高；此外，斷裂剖分面的犬牙接觸面增加了連杆體和連杆蓋的結合面積，提高了連杆體和連杆蓋的嚙合精度、也提高了連杆的抗剪切承載能力，嚙合後的連杆在高溫環境下承受交變載荷時具有更改的強度和承載能力。本發明中的先整體鍛造再脹斷裂解的工藝簡化了螺栓孔處的結構設計以及加工工藝；連杆體端加工螺紋，桿身與連杆蓋只需要螺栓進行連接、不需螺母(因為脹斷式導致犬牙結合面，使得連杆體和連杆蓋定位好，無需其他方式定位，螺栓孔精度高，可加工螺紋， 無需螺母裝配；如果連杆蓋和連杆體螺栓孔不是一次性加工，對中不好，無法加工螺紋，需要裝配螺母)。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種發動機連杆的加工工藝，包括如下步驟A.整體鍛造包括連杆體(1)和連杆蓋O)的連杆毛坯；B.進行連杆表面加工；C.在所述連杆大頭孔(3)的預定剖分位置的內側表面加工出應力槽(31)；D.脹斷裂解所述連杆體(1)和所述連杆蓋O)即在大頭孔內壁上施加垂直於由所述預定剖分位置確定的預定剖分面向外衝擊力，使所述預定剖分面處受到瞬間正應力拉力， 實現所述連杆體(1)和所述連杆蓋O)的斷裂剖開；H.進行後續連杆表面加工。
2.根據權利要求1所述的發動機連杆的加工工藝，其特徵在於所述應力槽(31)是具有缺口敏感性的矩形應力槽。
3.根據權利要求2所述的發動機連杆的加工工藝，其特徵在於所述應力槽(31)為具有深度0. 4mm 0. 6mm、寬度0. 03mm的矩形應力槽。
全文摘要
本發明提供了一種發動機連杆的加工工藝，其採用先整體鍛造連杆再脹斷裂解連杆的方式。本發明的有益效果是整體鍛造減少了分體鍛造的工序以及零件的加工餘量、簡化了連杆體和連杆蓋的設計要求、減小了加工成本；脹斷裂解工藝使的連杆體和連杆蓋的斷裂剖分面是有犬牙交錯結構的三維曲面，無需對連杆體和連體蓋接合面進行銑削和磨削加工；連杆體和連杆蓋裝配時無需額外的精確定位。因此採用本發明的先整體鍛造再脹斷裂解的連杆生產工藝有著加工工序少、節省加工設備、生產效率高、產品質量好、以及生產成本低等顯著特點；此外，斷裂剖分面的犬牙接觸面增加了連杆體和連杆蓋的結合面積，提高了連杆的抗剪切承載能力。
文檔編號F16C7/02GK102486199SQ20101062087
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者王磊, 羅珒, 黃鵬華 申請人:上汽通用五菱汽車股份有限公司