漲斷連桿工藝

1、最新資料推薦漲斷連桿工藝連桿分離面的漲斷工藝(CRACKING TECHNOLOGY)是把連桿蓋從 連桿木體上斷裂而分離開(kāi)來(lái)。它不是用銃、鋸或拉這類傳統(tǒng)切削加工方法，而是對(duì)連桿大頭孔 的斷裂線處先加工出兩條應(yīng)力集中槽子(或 在毛坯時(shí)就做出溝槽) 然後帶楔形的壓頭往下移動(dòng)進(jìn)入連桿大頭孔，連桿大頭孔與壓頭 之間還有一對(duì)半圓套筒。當(dāng)壓頭往下移動(dòng)時(shí)對(duì)連桿大頭孔產(chǎn)生徑向力，這樣就使其在槽子 處出現(xiàn)裂縫，在徑向力的繼續(xù) 作用下，裂縫也繼續(xù)擴(kuò)大，最終把連 桿蓋從連桿本體上漲斷而分離出來(lái)。連桿漲斷工藝的實(shí)用性取決於其分離面的可裝配性。最理想的連桿及連桿蓋漲斷後的分離而，是不帶任何塑性變形的 脆性斷裂，使其可裝

2、配性達(dá)致最佳。影響其脆性斷裂的因素很多，如斷裂速度及材料等。至於連桿采用漲斷工藝時(shí)對(duì)其材料的要求，據(jù)德國(guó)KREBSOEGE公 司的研究結(jié)果，燒結(jié)粉末金屬連桿的可漲斷性較好，也是連桿漲斷工 藝首先在粉末金屬連桿上推行的原因。鑄鐵連桿最適宜的材料是GTS65-70,鍛鋼連桿的材料是70號(hào) 鋼。但是，70號(hào)鋼鍛造連桿在 漲裂時(shí)，不帶塑性變形的脆性斷裂以 及70號(hào)鋼的切削加工，將是該 工藝的難點(diǎn)。連桿分離而漲斷工藝的幾個(gè)工藝問(wèn)題*斷裂槽的加工工藝 連桿 斷裂槽加工有兩種工藝：拉削加工和激光加工）。17 / 19最新資料推薦采用拉削方法加工連桿大頭孔的兩條槽子，由於拉刀隨著加工時(shí)間 長(zhǎng)而磨損，被拉削的槽

3、子形狀也隨之而變化。槽子形狀的變化又影響連桿大頭孔在漲斷後的變形。由於被拉削的兩個(gè)斷裂槽形狀不一樣，在連桿分離面斷裂時(shí)會(huì)出 現(xiàn)一個(gè)分離而己斷開(kāi)，而另一個(gè)分離面尚未完 全斷開(kāi)的現(xiàn)象。采用激光加工連桿大頭孔的兩條槽子，可保持形狀一致，也就保 證了連桿大頭孔在漲斷後的變形也是一致。同時(shí)，激光加工的柔性好，加工運(yùn)行的費(fèi)用也小。所以，現(xiàn)在很多汽車公司如上海大眾汽車公司等，都傾向采用 激光加工連桿斷裂槽。*斷裂槽的槽深 德國(guó)ALFING機(jī)床公司的研究表明，連桿大頭 孔在漲斷後的圓度和楔力，與大頭孔預(yù)加工的槽子深度有關(guān)。由圖可知斷裂槽的深度大，則連桿大頭孔在漲斷後的變形小及漲 斷時(shí)的楔力小。但是，斷裂槽深度

4、不能太深，否則在最後精鎮(zhèn)大頭孔時(shí)會(huì)鎮(zhèn)不 掉，建議為0. 50mm左右。*采用漲斷工藝後連桿的裝配工藝當(dāng)連桿分離而斷開(kāi)之後，在分 離而上有些金屬粉粒未脫落，需要先吹凈分離面才裝配連桿與連桿 蓋，裝配完畢再松開(kāi)并第二次吹凈其分離面，然後再裝配連桿與連 桿蓋。所以，采用漲斷工藝後的連桿裝配工藝比傳統(tǒng)工藝要復(fù)雜。*連桿漲斷工藝流程 連桿采用漲斷工藝之後，其機(jī)械加工的工 藝流程與傳統(tǒng)工藝流程有了明顯的變化。連桿分離面漲斷工藝的優(yōu)點(diǎn)*簡(jiǎn)化了連桿及連桿蓋的設(shè)計(jì)要求 連桿分離而采用漲斷工藝後，連桿與連桿蓋的分離面完全嚙合，這就 改善了連桿蓋與連桿分離面的結(jié)合質(zhì)量，所以它們的分離面不需進(jìn) 行機(jī)械加工，省掉了分離

5、面的拉削加工和磨削加工。由於分離而完全嚙合，連桿與連桿蓋裝配一起時(shí)，也不需增加額 外的精確定位，如螺栓孔定位（或定位環(huán)孔），只要兩枚螺栓拉緊 即可。這樣可省掉螺栓孔的精加工（較或鎮(zhèn)）O*改善連桿總成的大頭孔變形采用傳統(tǒng)的連桿加工工藝，在裝 配前需要把連桿與連桿蓋的分離面磨削加工一次，以及螺栓孔作為 定位用，所以螺栓孔與其分離面的垂直度和兩螺栓孔的中心距尺寸 都有嚴(yán)格的要求。雖然以上的技術(shù)要求很高，但總有一定誤差，所以連桿與連桿蓋 裝配後有殘余應(yīng)力留在連桿最新資料推薦-總成。連桿總成的兩側(cè)面和大小頭孔精加工完畢後，要送到發(fā)動(dòng)機(jī)裝配 線上與曲軸裝配，這時(shí)要拆開(kāi)連桿蓋與連桿，釋放殘余應(yīng)力，產(chǎn)生 連

6、桿大頭孔變形的現(xiàn)象。當(dāng)連桿蓋與連桿再次裝到發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸上，嚴(yán)重的變形就引致裝 不上去的質(zhì)量問(wèn)題。連桿大頭采用漲斷工藝後，它們的分離面是最完全的嚙合。所以，沒(méi) 有分離而及螺栓孔加工誤差等影響，而這些加工誤差 以0.01mm單位來(lái)計(jì)算。采用漲斷工藝時(shí)連桿大頭孔亦有變形，但是比較小，其誤差以 0. 001mm單位來(lái)計(jì)算。例如德國(guó) ALFING 公司的 Volker Ohrnberger 和 Michael Haehnel兩位工程師的研究指出：在粗加工後連桿大頭孔不圓度大 約在12疫左右，在漲斷後大約在40疫左右，變形約為28痰。美國(guó)Giddings & Lewis Co.的研究指出：連桿大頭

7、 孔的平 均直徑在漲斷前後的平均變形僅為23疫(0.0009in)。*經(jīng)濟(jì)效益 據(jù)德國(guó)ALFING機(jī)床公司介紹，連桿分離面采用漲 斷工藝後的經(jīng)濟(jì)效益如下：*減少設(shè)備投資達(dá)25%以上；*縮 短連桿生產(chǎn)線的長(zhǎng)度，減少設(shè)備占地面積達(dá)30%以上；*節(jié)約能耗 40%以上；*節(jié)約刀具費(fèi)用35%以上；*明顯地減少設(shè)備、刀具 等的維護(hù)費(fèi)用。最新資料推薦國(guó)內(nèi)外汽車公司連桿采用漲斷工藝的情況國(guó)內(nèi)外連桿采用漲斷工藝 的汽車廠及設(shè)備制造廠包括：1991年美國(guó)FORD汽車公司的ROMEO 發(fā)動(dòng)機(jī)廠的4.6升V8發(fā)動(dòng)機(jī)的粉末鍛造連桿（由美國(guó)TRI-WAY 機(jī)床公司提供設(shè)備）；1991年德國(guó)BMW汽車公司的4升V8發(fā) 動(dòng)機(jī)

8、的粉末鍛造連桿（由德國(guó)EX-CELL-0機(jī)床公司提供設(shè)備）； 1992年美國(guó)CHRYSLER汽車公司的TRENTON發(fā)動(dòng)機(jī)廠的2升L-4 發(fā)動(dòng)機(jī)的粉末鍛造連桿（由加拿大ARVID公司提供設(shè)備）；1992年 美國(guó)FORD汽車公司Cleveland第二發(fā)動(dòng)機(jī)廠的2. 5升V-6發(fā)動(dòng) 機(jī)的粉末鍛造連桿（由美國(guó)LAMB機(jī)床公司提供設(shè)備）；1995年 中國(guó)一汽大眾的五氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的70號(hào)鋼鍛造連桿（由德國(guó) Ex-Cell-0機(jī)床公司提供設(shè)備）；1997年德國(guó)大眾的Audi汽車 公司的五氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的70號(hào)鋼鍛造連桿（由德國(guó)ALFING機(jī)床公 司提供設(shè)備）；1999年中國(guó)上海大眾的五氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的70號(hào)鋼 鍛造

9、連桿（由德國(guó)ALFING機(jī)床公司提供設(shè)備）。由於連桿分離面采用漲斷工藝要比傳統(tǒng)工藝具有更多的優(yōu)點(diǎn)，所 以它是符合精益生產(chǎn)原則的精益制造工藝，更是連桿制造工藝的發(fā) 展方向。目前，國(guó)外連桿分離面的漲斷工藝正在迅速且大量地進(jìn)入連桿生產(chǎn)領(lǐng)域。與傳統(tǒng)工藝的區(qū)別以整體鍛件毛坯加工為例，我廠采用的連桿漲 斷新工藝與傳統(tǒng)工藝相比有很多區(qū)別。1、大頭孔的粗力口工 傳統(tǒng)工藝要在切斷后對(duì)大頭孔進(jìn)行粗拉， 或者在切斷前將它加工成橢圓形（或者毛坯為橢圓形），所以要在2 個(gè)工位上.進(jìn)行粗加工，而且因?yàn)槭菙嗬m(xù)加工，振動(dòng)大、刀具磨損快、 刀具消耗大。而漲斷工藝將大頭孔加工成圓形，所以可在1個(gè)工位上加工。漲斷工藝的生產(chǎn)設(shè)備只需

10、要1個(gè)主軸，而傳統(tǒng)工藝的生產(chǎn)設(shè)備 則需要2個(gè)主軸。1是兩種工藝的連桿毛坯對(duì) 圖比圖。2、連桿體、蓋分離方法傳統(tǒng)工藝采用拉斷（或銃斷、鋸斷）法， 而漲斷工藝是在螺栓孔加工之后漲斷。采用漲斷工藝后，連桿與連桿蓋的分離面完全嚙合，這就改善了 連桿蓋與連桿分離而的結(jié)合質(zhì)量，所以分離而不需要進(jìn)行拉削加工 和磨削加工。由于分離面完全嚙合,最新資料推薦將連桿與連桿蓋裝配時(shí)，也不需要增加額外的精確定位，如螺栓孔定 位（或定位環(huán)孔），只要兩枚螺栓拉緊即可，這樣可省去螺栓孔的精加 工（較或鎮(zhèn)）。圖2為采用兩種工藝加工后的連桿體/蓋對(duì)比圖。3、結(jié)合面的加工傳統(tǒng)工藝是在拉斷后還要磨削結(jié)合面，且連桿體 /蓋的裝配定位靠

11、兩個(gè)螺栓孔中的定位孔和螺栓的定位部分配合來(lái) 定位，所以對(duì)螺栓孔與其分離而的垂直度和兩螺栓孔的中心距尺寸 都有嚴(yán)格的要求。尺寸誤差導(dǎo)致連桿與連桿蓋裝配后有殘余應(yīng)力留在連桿總成。連桿總成的兩側(cè)面和大小頭孔精加工完畢后，要送到發(fā)動(dòng)機(jī)裝配 線上與曲軸裝配，這時(shí)要拆開(kāi)連桿蓋與連桿，釋放殘余應(yīng)力，這會(huì) 造成連桿大頭孔變形。當(dāng)連桿蓋與連桿被再次安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上時(shí)，變形嚴(yán)重的可導(dǎo) 致無(wú)法安裝。圖3為兩種工藝的結(jié)合而對(duì)比圖。4、螺栓孔加工漲斷工藝加工的連桿體/蓋的裝配定位是以漲斷斷而 作定位，而傳統(tǒng)工藝加土的連桿體/蓋的裝配定位靠?jī)蓚€(gè)螺栓孔中的 定位孔和螺栓的定位部分配合來(lái)定位，所以對(duì)螺栓孔和螺栓的精度 要求

12、都很高。以兩個(gè)螺栓孔孔距為例：傳統(tǒng)工藝加工時(shí)公差要求為士 0.05mm, 而采用漲斷工藝加工時(shí)為0. 1 mmo采用漲斷工藝加工連桿時(shí)，兩個(gè)螺栓孔可不同時(shí)加工，這樣為多 品種加工創(chuàng)造了便利條件。連桿大頭孔采用漲斷工藝后，它們的分離面是最完全的嚙合，所 以沒(méi)有分離面及螺栓孔加工誤差等影響。采用漲斷工藝加工的連桿螺栓孔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求低，使用6 工位自動(dòng)線就可以完成螺栓孔加工；而傳統(tǒng)工藝加工連桿螺栓孔則 需要14個(gè)工位，而且需要分別定位夾緊連桿體/蓋，夾具復(fù)雜，設(shè) 備工裝投資很大。實(shí)際應(yīng)用最新資料推薦圖4連桿8工位專機(jī)自動(dòng)線 我公司連桿漲斷工藝采用德國(guó) KUSE&MAUSER設(shè)計(jì)制造的8

13、工位回轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)床（見(jiàn)圖4）。該設(shè)備具有激光加工漲斷槽一贊漲斷并清潔分離面一安裝螺栓 并預(yù)擰緊、松開(kāi)螺栓并清潔結(jié)合面然后擰緊螺栓至要求一一襯套上 料并壓裝及精整等功能。1、激光加工漲斷槽連桿分離而漲斷工藝要考慮漲斷槽的加工工 藝。一般來(lái)講，連桿漲斷槽有兩種加工工藝，即拉削加工和激光加 工。采用拉削方法加工時(shí)，由于拉刀在加工過(guò)會(huì)出現(xiàn)磨損，影響被拉 削的漲斷槽的形狀，繼而影響連桿大頭孔在漲斷后的變形。常常出現(xiàn)漲斷時(shí)一個(gè)分離而己斷開(kāi)，而另一個(gè)分離而尚未完全斷 開(kāi)的現(xiàn)象。而激光 加工可保證兩個(gè)漲斷槽的形狀一致，也就保證了連桿大 頭孔在漲斷后的變形一致。同時(shí)，激光加工還具有柔性好、加工運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，因此

14、 奇瑞公司采用了激光方法切割漲斷槽（見(jiàn)圖5）o該工序通過(guò)調(diào)節(jié)激光的脈沖頻率和脈沖強(qiáng)度來(lái)控制漲斷槽的深 度及寬度。漲斷槽的形狀為V形，在激光切割的凹槽處形成應(yīng)力集中，從而為連桿的漲 斷打下很好的基礎(chǔ)。2、漲斷并清潔斷而通過(guò)直接進(jìn)料驅(qū)動(dòng)裝置使連桿到達(dá)指定的漲 斷裝置處，漲斷裝置由一個(gè)帶吹氣嘴的芯棒及定中心元件組成，漲 斷裝置對(duì)大頭孔施加一個(gè)撐開(kāi)的力，這樣在V形凹槽處將形成應(yīng)力 集中，從而將連桿體和連桿蓋撐斷，并沿著V形槽準(zhǔn)確斷裂。斷裂面的特性可使連桿體和連桿蓋裝配時(shí)處于最佳吻合。連接到顆粒過(guò)濾器及吸氣裝置的管路用于吹走漲斷時(shí)的顆粒，從 而達(dá)到用壓縮空氣吹去斷而殘?jiān)哪康?。圖6為漲斷工位，圖7為漲斷

15、后的截面。3、螺栓裝配該工位是通過(guò)帶振動(dòng)式儲(chǔ)料器的螺栓進(jìn)料裝置、分 離裝置以及帶導(dǎo)管和氣嘴的進(jìn)料器，將螺栓進(jìn)料、安裝，并用安裝 在齒條式安裝支架及液壓驅(qū)動(dòng)垂直滑臺(tái)上.的快速BOSCH擰緊機(jī)進(jìn) 行預(yù)擰緊，當(dāng)擰緊至某一設(shè)定扭矩處時(shí)，通過(guò)設(shè)有等待功能的裝置 松開(kāi)螺栓，清理結(jié)合面，最后擰緊螺栓至要求。圖8為螺栓裝配工位。4、壓裝和精整襯套此工位具備襯套自動(dòng)進(jìn)料功能，包括料架 （電氣和機(jī)械連動(dòng)控制）的振動(dòng)式儲(chǔ)料器的存貯能力約半個(gè)班次，還具備分料、輸送及自動(dòng)定最新資料推薦-向的功能。該設(shè)備還有一個(gè)可以手工調(diào)節(jié)、帶直線軸承并可用于安裝壓裝單 元的水平滑臺(tái)及裝于立柱中間的垂直滑臺(tái)，通過(guò)監(jiān)控和調(diào)整NC控制 的壓

16、裝單元及反向固定裝置，達(dá)到壓裝之后襯套精整的目的(詳見(jiàn) 圖9)連桿的工藝特點(diǎn)(1)連桿體和蓋厚度不一樣，改善了加工工 藝性。連桿蓋厚度為31mm,比連桿桿厚度單邊小3. 8mm,蓋兩端而精 度產(chǎn)品要求不高，可一次加工而成。由于加工面小，冷卻條件好，使加工振動(dòng)和磨削燒傷不易產(chǎn)生。連桿桿和蓋裝配后不存在端面不一致的問(wèn)題，故連桿兩端而的精 磨不需要在裝配后進(jìn)行，可在螺栓孔加工之前。螺栓孔、軸瓦對(duì)端面的位置精度可由加工精度直接保證，而不會(huì) 受精磨加工精度的影響。(2) 連桿小頭兩端而由斜面和一段窄平面組成。這種楔形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可增大其承壓而積，以提高活塞的強(qiáng)度和剛 性。在加工方面，與一般連桿相比，增加了

17、斜面加工和小頭孔兩斜而 上倒角工序；用提高零件定位及壓頭導(dǎo)向精度來(lái)避免襯套壓偏現(xiàn)象 的發(fā)生，但卻增加了壓襯套工序加工的難度。(3) 帶止口斜結(jié)合而。連桿結(jié)合面結(jié)構(gòu)種類較多，有平切口和斜切口，還有鍵槽形、鋸 齒形和帶止口的。該連桿為帶止口斜結(jié)合面.連桿的工藝特點(diǎn)（1）連桿體和蓋厚度 不一樣，改善了加工工藝性。連桿蓋厚度為31mm,最新資料推薦比連桿桿厚度單邊小3. 8mm,蓋兩端面精度產(chǎn)品要求不高，可一次加 工而成。由于加工面小，冷卻條件好，使加工振動(dòng)和磨削燒傷不易產(chǎn)生。連桿桿和蓋裝配后不存在端面不一致的問(wèn)題，故連桿兩端而的精 磨不需要在裝配后進(jìn)行，可在螺栓孔加工之前。螺栓孔、軸瓦對(duì)端面的位置精

18、度可由加工精度直接保證，而不會(huì) 受精磨加工精度的影響。(2) 連桿小頭兩端而由斜面和一段窄平面組成。這種楔形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可增大其承壓而積，以提高活塞的強(qiáng)度和剛 性。在加工方面，與一般連桿相比，增加了斜面加工和小頭孔兩斜而 上倒角工序；用提高零件定位及壓頭導(dǎo)向精度來(lái)避免襯套壓偏現(xiàn)象 的發(fā)生，但卻增加了壓襯套工序加工的難度。(3) 帶止口斜結(jié)合而。連桿結(jié)合面結(jié)構(gòu)種類較多，有平切口和斜切口，還有鍵槽形、鋸 齒形和帶止口的。該連桿為帶止口斜結(jié)合面，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。精加工基準(zhǔn)采用了無(wú)間隙定位方法，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)出定位基準(zhǔn)面。在連 桿桿和總成的加工中(見(jiàn)圖6),采用桿端面、小頭頂而和側(cè) 面、大頭側(cè)面的加工定位

19、方式；在螺栓孔至止口斜結(jié)合面加工工序 的連桿蓋加 工中(見(jiàn)圖7),采用了以其端面、螺栓兩座面、一螺栓 座而的側(cè)而的加工定位方法。這種重復(fù)定位精度高且穩(wěn)定可靠的定位、夾緊方法，可使零件變 形小，操作方便，能通用于從粗加工到精加工中的各道工序。由于定位基準(zhǔn)統(tǒng)一，使各工序中定位點(diǎn)的大小及位置也保持相 同。最新資料推薦這些都為穩(wěn)定工藝、保證加工精度提供了良好的條件。材料與毛坯康明斯連桿選材為美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)SAE1541鋼，其材料標(biāo) 準(zhǔn)為康明斯標(biāo)準(zhǔn)30062-04,采用調(diào)質(zhì)熱處理工藝。國(guó)產(chǎn)化時(shí)，將毛坯材料定為40MnBH(GB5216-85),采用鍛造余熱 淬火加高溫回火調(diào)質(zhì)熱處理新工藝，此方法既能獲得良好的綜合機(jī) 械性能，又能提高疲勞強(qiáng)度，還能節(jié)省大量的能源。毛坯為整體鍛造，其外形精度高，省材料，簡(jiǎn)化工藝，便于組織 生產(chǎn)、加工和運(yùn)輸。該連桿硬度為HB255302(dB3. 53. 8),材料的奧氏體晶粒度 國(guó)標(biāo)規(guī)定為78級(jí)，CKD連桿實(shí)物的晶粒度水平為7級(jí)。材料標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比見(jiàn)表20近年來(lái)，非調(diào)質(zhì)鋼作為在傳統(tǒng)材料基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新品種, 得到廣泛的應(yīng)用。該材料對(duì)鍛造工藝而言，省去了調(diào)質(zhì)處理工藝，避免了熱處理裂 紋，節(jié)省了大量能源。從加工方而看，由于通過(guò)添加S、Ca等元素，明顯地改善了切 削性能，斷屑容易，排屑流暢，刀具壽命大大提高。在19841994年期間，康明斯采