专利名称：发动机连杆裂解加工装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发动机连杆机械加工装置。
背景技术：
连杆是发动机的重要零件，传统的机械加工方法的主要工序是对锻件毛坯首先粗铣，磨连杆两侧面，并将连杆盖与杆铣开，分别加工连杆盖与杆上的螺栓孔(定位孔)，再分别磨削连杆盖与杆部的结合面，最后对装配在一起的连杆进行精磨两侧面、精镗大小头孔等工序。
连杆裂解工艺是连杆加工的一种新工艺，是对连杆传统机械加工工艺的重大变革，连杆裂解原理是利用材料断裂理论，首先将锻造的连杆毛坯大头孔人为产生裂痕，形成初始裂纹源。然后在连杆裂解加工设备上对连杆大头孔内侧面施加径向力，使裂纹由内孔向外不断扩展，直至完全裂解。最后在断裂面完全啮合的条件下，穿入螺栓并拧紧至所要求的扭矩，其余的精加工与传统的机械加工工序相同。
与传统的加工工序相比，裂解方法使连杆的分体加工转变为整体加工，可取消传统连杆加工工艺中的杆与盖的切断以及杆与盖结合面磨削这两道生产效率较低的工序。传统工艺加工连杆螺栓孔，其杆与盖上的螺栓孔必须分开独立加工，共需14道工序，而连杆裂解工艺为整体加工，仅需6道工序。由于适合连杆裂解工艺的材料为高碳钢、粉末冶金、球墨铸铁等脆性材料，因而连杆体与连杆盖分离后，其断裂面有犬牙交错的表面特征，经裂解后杆与盖的分离面可达到完全的啮合，无需增加额外的螺栓定位孔，可省去螺栓孔的铰或镗的精加工。这不仅降低了螺栓孔的加工精度和加工成本，同时还可使连杆承载能力、抗剪能力、杆与盖的定位精度以及装配质量大幅提高。
自该项新技术产生以来，美国福特公司、MTS公司，德国ALFLING公司等多家公司先后研究开发了裂解加工设备，日本也相应地开展了这方面的研究。如美国通用公司采用“气动下拉式”方法对连杆进行裂解加工，并申请了专利，其专利公开号为US4768694，专利
公开日期Sep.6，1988；美国福特公司采用“水平式”工装对连杆大头孔进行裂解加工，其专利公开号为US5105538A，专利
公开日期Apr.21，1992；美国MTS公司采用“装有液压活塞的裂解块”进行裂解加工，其专利公开号为US4754906，专利
公开日期Jul.5，1988；德国ALFLING公司采用“水平力作用”的工装进行裂解加工，其专利公开号为US5169046，专利
公开日期Dec.8，1992；日本实用新型者采用“偏心转轴作用方式”进行裂解加工其专利公开号为特开平11-245122，专利
公开日期平成11年(1999)9月14日；上述现有生产技术或专利技术中主要存在的问题1)“水平力作用式”不宜实现自动化生产的工件传递。2)“偏心转轴式”和“裂解块装有液压活塞式”实际应用困难。3)在连杆裂解加工中杆与盖分离后，大头孔变形较大，杆与盖接合面变形较大，影响杆与盖接合面的啮合质量和装配精度。
技术内容
本实用新型的目的在于克服已有技术存在的技术问题，提供一种可提高连杆装配质量和装配精度的发动机连杆裂解加工设备。
本实用新型主要要解决的技术问题如下1)利用该裂解加工设备，将裂解分离后的连杆盖与连杆本体进一步精确定位。保证杆与盖的接合面完全啮合，提高连杆装配质量和装配精度。
2)连杆裂解加工技术中，杆与盖的接合面的啮合质量与裂解工装的机械结构、加载方式、裂解速度密切相关。本实用新型探索了一种新的裂解加工机械结构，从而进一步解决连杆大批量生产中的产品质量问题。
3)连杆裂解加工后，虽然杆与盖已经实现啮合状态。但尚未穿入螺栓故在裂解加工后，应采用自动化传送装置，将处于啮合状态的连杆从裂解工序传送至装配螺栓工序。故要求裂解设备应适宜于自动传送工件方式的需要。本裂解加工设备采用一种新的裂解装置。有利于连杆各工序间的自动传递。
4)发动机连杆具有品种多，型号规格不一的特点，本实用新型通过可调整机构和可更换的关键零件，以实现不同中心距，不同大头孔尺寸的连杆的裂解加工。
技术方案本实用新型的上述目的是这样实现的，结合附图说明如下发动机连杆裂解加工装置是由压紧机构、连杆大头孔裂解机构、滑块与导向块机构组成，其特征在于压紧机构是由4个水平压紧油缸20和对应的4个垂直锁紧油缸27构成，每个水平压紧油缸20通过连接在其活塞杆21端部的压紧块17、32分别压紧连杆盖端的螺纹孔处和大头与杆部过渡处，4个垂直锁紧油缸27采用具有斜面的活塞杆分别将4个水平压紧油缸20的活塞杆锁紧，连杆大头孔裂解机构是由装在连杆大头孔内的裂解定套11和裂解动套12组成的胀套和胀套内的下拉式楔形拉杆13构成，裂解定套11固定在定块5上，裂解动套12装在由背压油缸24驱动的可移动的滑块29上，楔形拉杆13装在机架4下部的裂解油缸24的活塞杆上，滑块与导向块机构中的滑块29安装在滑块座28上，并由4个滑块导向块33导向，滑块后端通过连接块30与背压油缸24的活塞杆连接，连杆小头由位置可调的小头孔定位轴10定位。
本实用新型的优点和技术效果是通过上述技术方案所采用的各项技术措施。本实用新型与目前在国内外继续广泛采用的连杆分体加工的传统工艺相比，可减少机加工工序60％，可节省设备投资25％，减少刀具费用35％，节省40％。与现有裂解加工设备相比，由于本实用新型采用“背压式”裂解方式并采用“液压式”楔形拉杆进行裂解，同时裂解加载用的液压主油缸供油系统具有大流量、速度快且可变的特征，可使裂解过程在瞬间完成。按动态断裂力学的理论，裂纹的高速扩展形成瞬间快速断裂，对断裂面的重新啮合将非常有利的，故本实用新型与现有技术相比，可进一步提高连杆裂解面的啮合质量，进一步提高连杆的装配精度和产品质量。此外，由于采用“下拉式”裂解方式，可更加方便地实现连杆在各工序间的自动化传递，更加容易实现自动化生产过程，并可简化自动化传递装置的设计与制造。本实用新型适合多品种、多种规格型号连杆的裂解加工。所采取的可调与可更换关键零件的技术措施。也给连杆多品种的生产带来了方便和有益的效果。
图1是连杆裂解加工装置的主视图。
图2是连杆裂解加工装置的俯视图。
图3是图2中杆端锁紧油缸沿A-A方向处的剖视图。
图4是连杆裂解加工后杆与盖分离图。
图5是图1在B-B方向处的剖视图。
图中1.裂解液压缸 2.矩形连接块 3.连接支架 4.机架 5.定块 6.固定套 7.导向套 8.丝杠、螺母机构 9.调整块体 10.小头定位块 11.裂解定套 12.动套 13.楔形拉杆 14.连杆本体 15.16.连杆盖 17.水平压块 18.定位销 19.防转块 20.水平压紧油缸 21.水平油缸活塞杆 22.垫块 23.定位螺杆 24.背压油缸 25.盖端箱体 26.活塞杆 27.锁紧油缸 28.滑块座 29.滑块 30.连接块 31.连接板 32.水平压块 33.导向块 34.调整块 35.调整垫 36.导向板 37.盖端箱体 38.导向块调整板具体实施方式
以下结合附图所示实施例，进一步说明本实用新型的具体内容和实施方式及其工作过程。
1)在连杆裂解加工中采取了“背压式”的裂解方式，即在裂解前采用四个水平压紧油缸20压紧连杆盖端的螺纹孔处及大头与杆部过渡处。同时采取四个垂直锁紧油缸27将四个水平压紧油缸的活塞杆21锁紧，可使连杆大头孔中心断裂面预先处于预压紧状态。
当胀断块在“下拉式”楔形拉杆13的快速作用下，可实现连杆裂解部位的瞬间快速断裂。由于连杆断裂时盖端将与本体产生分离，在断裂面的裂纹扩展过程中，盖端将有一定量的位移，为保持裂解时所需的背压力，本实用新型采用了背压油缸24，即在背压油缸24处单独设置液压蓄势器，背压油缸后腔与该液压蓄势器相通。当盖端产生位移时，背压油缸24的液压油排入蓄势器中，可保证在裂解过程中盖端始终有背压力的作用。在“背压”断裂方式下，可获得啮合性很好的断裂面，将减少断裂的撕裂现象，减少掉渣的数量，从而达到提高连杆裂解质量的目的。
2)为使连杆裂解后连杆盖16和连杆体14精确复位，连杆盖端采用了滑块与导向块机构。四个镶块有锡青铜的导向块33，可调整前后位置，可对滑块体29方便地调整位置，精确的保证滑块体29与定块5中心一致，左右位置一致，从而可使裂解后的连杆盖16与连杆体14精确复位，保证杆和盖的完全啮合。
滑块29安装在滑块座上，并由四个滑块导向块导向，滑块后端通过连接件与滑块油缸的活塞杆连接。背压油缸上设有换向阀，在背压油缸24连接板上设置滑块定位调节螺杆。当裂解楔形拉杆向下运动结束，滑块油缸换向阀动作后，滑块油缸前腔进油，向后运动一段距离后，由定位螺杆23将滑块停止住。
3)为使连杆裂解加工过程易于实现自动化，适应于自动化传递工件的要求，本实用新型采用下拉式裂解方式与机构，即将裂解工装(楔形拉杆13、裂解液压缸1)等均置于机架中心底部。从而在裂解连杆的上部为自动化传递装置提供足够的空间。
4)为防止裂解液压缸活塞杆及楔形拉杆13转动，在活塞杆与矩形连接块2间采用螺母备紧，并在连接支架3的顶面板上开一个矩形窗口，其左右两侧面与矩形连接块2保持公差配合关系。而楔形拉杆13向下运动过程中，用固定套6和锡青铜材料的导向套7导向。
5)为适应发动机连杆多品种、多型号规格的要求，本实用新型采取了小裂解楔形拉杆13、裂解定套11、裂解动套12、压紧块17和32、头孔定位轴10可更换的方式与结构。同时为适应中心距的变化，小头孔定位轴10装于调整块体9上，调整块体9采用矩形导轨方式装于杆端的定块5上，调整块体9上装有丝杠螺母机构8，以调整其前后位置。
6)经实际应用证明，连杆裂解速度对连杆断裂面啮合特性、产品质量有很大的影响。对于不同规格的连杆需要采用不同的最佳裂解速度。为此本实用新型在裂解液压缸1液压系统设计中采用了大流量的设计原则，并采用电液比例阀与较大规格的蓄势器的设计方案可在较宽的范围内，保证连杆杆与盖的瞬间断裂实现快速裂解的目的。
导向块33的前后位置可由安装于滑块座28两侧面上的调整板38和调整螺栓调整，导向块33的前端和下平面上均装有导轨，导轨用螺栓与导向块33连接。
裂解液压油缸1安装在机架4下方的连接支架3上，其活塞杆通过矩形连接块2与楔形拉杆13联结并采用螺母备紧，矩形连接块2与连接支架顶面板上的矩形窗口两侧面保持公差配合。
楔形拉杆13用固定套6和导向套7导向，固定套6采用螺栓固定在定块5和滑块座28上，导向套7反装于固定套6内。
装置的机械部分主要由机架、连杆定位、中心距调整、连杆压紧、定块、动滑块、连杆裂解等机构构成。
如图1、图2所示当连杆自动化传动装置(图中未画出)自动放入小头定位块10、和由裂解定套11、动套12组成的连杆大头孔胀套后，四个水平压块17、32首先在四个水平油缸20的作用下压向连杆的盖端螺纹孔处的平面和大头与杆部的圆弧过渡处。在四个水平油缸20驱动压块17、32压紧连杆后，四个锁紧油缸27立刻动作，见图1、图3所示。使具有一定锥度的活塞杆26上升并压紧四个水平油缸活塞杆21，并与垫块22、箱体25构成钢性支承作用。此时，载有盖端两个水平压紧油缸与两个锁紧油缸的动滑块29已由背压油缸24驱动，压紧在连杆杆端的定块5上。在四个锁紧油缸27动作后，裂解液压缸1动作，驱动楔形拉杆13向下运动。该楔形拉杆13将向下作用力变成水平作用力，从而推动裂解动套12。在动套12水平作用力下，裂纹将沿连杆大头孔中心处预先加工好的V形槽或初始断裂槽快速扩展，从而使连杆盖从连杆本体上分离。在楔形拉杆13向下运动的过程中，滑块29也将向后移动，滑块29向后移动将使背压油缸24的活塞压缩后腔液压油，而此时背压油缸24的换向阀并不换向，使少量较高压力的液压油流向蓄势器。这样可保证在裂解过程中连杆盖也处于背压状态下，从而可获得较好的断裂面。
当裂解液压缸1向下的行程到位后，背压油缸24的换向阀换向，滑块29再向后移动一小段距离。此时连杆本体14与连杆盖16已完全分离，如图4所示。在裂解液压缸1驱动楔形拉杆13向下运动复位后，滑块29在背压油缸24驱动下向前运动，使裂解动套12与定套11合拢。也即，使分离后的连杆盖16与连杆本体14啮合。
参见图1、图2所示在连杆盖16与连杆体14啮合后，该裂解装置的四个锁紧油缸的活塞杆26先退回，然后四个水平油缸活塞杆21退回，致使四个连接在活塞杆26上的水平压块17、32与连杆脱离。
在上述动作完成后，即可由自动化传递装置将杆与盖已经啮合好的连杆零件传至下一道工序。至此，连杆大头孔裂解工序结束，并在此状态下，该裂解加工装置等待自动化传递装置，将另一个连杆由上一道加工裂解槽工序传至本工位。
权利要求1.发动机连杆裂解加工装置是由压紧机构、连杆大头孔裂解机构、滑块与导向块机构组成，其特征在于压紧机构是由4个水平压紧油缸20和对应的4个垂直锁紧油缸27构成，每个水平压紧油缸20通过连接在其活塞杆21端部的压紧块17、32分别压紧连杆盖端的螺纹孔处和大头与杆部过度处，4个垂直锁紧油缸27采用具有斜面的活塞杆分别将4个水平压紧油缸20的活塞杆锁紧，连杆大头孔裂解机构是由装在连杆大头孔内的裂解定套11和裂解动套12组成的胀套和胀套内的下拉式楔形拉杆13构成，裂解定套11固定在定块5上，裂解动套12装在由背压油缸24驱动的可移动的滑块29上，楔形拉杆13装在机架4下部的裂解油缸24的活塞杆上，滑块与导向块机构中的滑块29安装在滑块座28上，并由4个滑块导向块33导向，滑块后端通过连接件与背压油缸24的活塞杆连接，连杆小头由位置可调的小头孔定位轴10定位。
2.根据权利要求1所述的发动机连杆裂解加工装置，其特征在于所说的楔形拉杆13、裂解定套11、裂解动套12、压紧块17和32、小头孔定位轴10可以更换。
3.根据权利要求1或2所述的发动机连杆裂解加工装置，其特征在于小头孔定位轴10安装在调整块体9上，调整块体9采用矩形导轨方式装于杆端的定块5上，调整块体9上装有丝杠螺母机构8。
4.根据权利要求1所述的发动机连杆裂解加工装置，其特征在于所说的背压油缸24处单独设置液压蓄势器，背压油缸后腔与该液压蓄势器相通。
5.根据权利要求1所述的发动机连杆裂解加工装置，其特征在于所说的背压油缸上设有换向阀，背压油缸24连接板上设置滑块定位调节螺杆。
6.根据权利要求1所述的发动机连杆裂解加工装置，其特征在于导向块33的前后位置可由安装于滑块座28两侧面上的调整板38和调整螺栓调整，导向块33的前端和下平面上均装有导轨，导轨用螺栓与导向块33连接。
7.根据权利要求1所述的发动机连杆裂解加工装置，其特征在于所说的裂解液压油缸1安装在机架4下方的连接支架3上，其活塞杆通过矩形连接块2与楔形拉杆13联结并采用螺母备紧，矩形连接块2与连接支架顶面板上的矩形窗口两侧面保持公差配合。
8.根据权利要求1所述的发动机连杆裂解加工装置，其特征在于楔形拉杆13用固定套6和导向套7导向，固定套6采用螺栓固定在定块5和滑块座28上，导向套7反装于固定套6内。
专利摘要本实用新型涉及发动机连杆机械加工装置。发动机连杆裂解加工装置是由压紧机构、连杆大头孔裂解机构、滑块与导向块机构组成,压紧机构是由4个水平压紧油缸通过连接在其活塞杆端部的压紧块分别压紧连杆盖端的螺纹孔处和大头与杆部过度处,由4个垂直锁紧油缸锁紧,连杆大头孔裂解机构是由装在连杆大头孔内的裂解定套和裂解动套组成的胀套和胀套内的下拉式楔形拉杆13构成,滑块与导向块机构中的滑块安装在滑块座上,并由4个滑块导向块导向,滑块后端通过连接件与背压油缸的活塞杆连接,连杆小头由位置可调的小头孔定位轴定位。
文档编号B23P15/00GK2511428SQ0127193
公开日2002年9月18日 申请日期2001年11月30日 优先权日2001年11月30日
发明者杨慎华, 寇淑清, 金文明, 谷净巍, 赵勇, 王学寰 申请人:吉林大学