专利名称：一种发动机连杆加工方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机连杆领域，更具体的说，是涉及一种发动机连杆的加工方法。
背景技术：
连杆的功用是将活塞承受的力传给曲轴，从而使得活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆在传递力的过程中，承受着很高的周期性冲击力、惯性力和弯曲力。这就要求连杆应具有高的强度、韧性和疲劳性能。同时，因其是发动机的重要运动部件，故要求很高的重量精度。随着汽车行业的发展，连杆的加工制造工艺也在不断改进。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。这种加工工序复杂、成本高、效率低、加工精度很难保证，若连杆的刚度不够，其大头孔失圆而导致连杆大头轴瓦因油膜破坏而烧损连杆杆身弯曲，造成活塞与气缸偏磨、活塞环漏气和窜油等。同时由于重型柴油机连杆大头承受载荷较大，对其大头孔内表面的粗糙度和圆柱度要求很高，镗孔时大头孔内表面的刀痕也容易使连杆轴瓦在大头孔中旋转，对发动机造成毁灭性的破坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能提高连杆生产效率和连杆的承载能力、抗剪能力，防止连杆轴瓦在连杆大头中转动的发动机连杆加工方法。 为解决以上的技术问题，发明本发明采用的技术方案是 本发明为一种发动机连杆加工方法，所述的发动机连杆加工方法的主要步骤为a)在为进行断裂的连杆毛坯的断裂截面上加工出螺栓连接孔；b)然后在连杆毛坯的边沿位置设置凹下的预加工应力槽，在连杆毛坯的连杆大头孔内侧设置出预制裂纹槽；c)再在连杆涨断加工设备上对连杆大头孔施加垂直于预定断裂面的，使连杆本体和连杆盖在不发生塑性变形的情况下被分离的涨断应力F ;d)断裂实现后，将断裂的连杆本体和连杆盖两部分通过啮合面啮合，在螺栓连接孔穿入螺栓，并拧紧至所要求的扭矩；e)将对连杆大头孔内进行的精镗工艺改成绗磨工艺的加工方法。 所述的预制裂纹槽通过在连杆大头孔内侧沿预加工应力槽方向激光割槽方式实现，所述的垂直于大头孔平面的涨断应力F可以根据确定尺寸的预加工应力槽计算出其大小。 所述的对连杆毛坯施加的垂直于预定断裂面的相应载荷进行引裂和催裂时，裂纹首先在连杆大头孔内表面开始起裂，然后向两侧的螺栓孔及外侧表面扩展，当裂纹扩展至螺栓孔处时由一条裂纹分成上下两条裂纹，越过螺栓孔后上下两条裂纹重新汇合，连杆盖与连杆本体分离。
所述的在连杆毛坯的理想涨断面的连杆毛坯的边沿位置设置凹下的预加工应力
槽，连杆大头孔内侧的理想涨断面位置设置出凹槽结构的直线型的预制裂纹槽； 所述的连杆毛坯采用可实现脆性断裂，且连杆大头孔不产生明显的塑性变形的材料。 所述的连杆毛坯的断裂截面设置为圆形或接近于圆形的结构。 所述的珩磨工艺的珩磨网纹为交叉的网纹结构，交叉网纹方向与锁瓦槽方向不同。 所述的连杆毛坯采用的材料是加工后变形量《40 m，圆度误差可减为3 m的C70S6钢。 采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果 涨断连杆为整体加工，大大减少了工序数量，提高了生产效率，而且连杆身与杆盖分离后，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，可省去螺栓孔的较或镗的精加工。这不仅降低了螺栓孔的加工精度和加工成本，同时还可以使连杆承载能力、抗剪能力、杆与盖的定位精度以及装配质量大幅度提高。
下面对本说明书中各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明
图1为本发明所述的连杆的结构示意 图2为本发明的连杆的正面结构示意 图3为本发明的连杆的连杆盖的结构示意 图4为本发明的连杆的连杆盖的銜磨网纹德示意图； 图中标记为1、连杆毛坯；2、连杆本体；3、螺栓连接孔；4、预加工应力槽；5、连杆大头孔；6、预制裂纹槽；7、涨断应力F ;8、大头孔平面；9、连杆盖；10、断裂截面；11、螺栓；12、珩磨网纹；13、理想涨断面。
具体实施例方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式
如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明 如附图1、2、3、4所示，本发明为一种发动机连杆加工方法，所述的发动机连杆加工方法的主要步骤为a)在为进行断裂的连杆毛坯1的断裂截面10上加工出螺栓连接孔3 ;b)然后在连杆毛坯1的边沿位置设置凹下的预加工应力槽4，在连杆毛坯1的连杆大头孔5内侧设置出预制裂纹槽6 ;c)再在连杆涨断加工设备上对连杆大头孔5施加垂直于预定断裂面的，使连杆本体2和连杆盖(9)在不发生塑性变形的情况下被分离的涨断应力F7 ;d)断裂实现后，将断裂的连杆本体2和连杆盖9两部分通过啮合面啮合，在螺栓连接孔3穿入螺栓ll，并拧紧至所要求的扭矩；e)将对连杆大头孔5内进行的精镗工艺改成绗磨工艺的加工方法。 所述的预制裂纹槽6通过在连杆大头孔5内侧沿预加工应力槽4方向激光割槽方式实现，所述的垂直于大头孔平面8的涨断应力F7可以根据确定尺寸的预加工应力槽4计算出其大小。 将图2所示的连杆平放在夹具上，连杆大头的上表面就是大头孔平面8。大头孔中间那个"X"型符号即为涨断应力F7，自上而下垂直连杆大头孔平面。图2中表示在连杆大头上的竖线表示理想涨断面13，也就是说，连杆大头沿着此竖线断开。 连杆涨断时，连杆大头孔5中会放个楔形块，然后从上到下的涨断应力F7把楔形块更紧的压入连杆大头孔5中，从而将连杆大头涨开。 所述的对连杆毛坯1施加的垂直于预定断裂面的相应载荷进行引裂和催裂时，裂纹首先在连杆大头孔内表面8开始起裂，然后向两侧的螺栓孔及外侧表面扩展，当裂纹扩展至螺栓孔处时由一条裂纹分成上下两条裂纹，越过螺栓孔后上下两条裂纹重新汇合，连杆盖9与连杆本体5分离。 所述的在连杆毛坯1的理想涨断面13的连杆毛坯1的边沿位置设置凹下的预加工应力槽4，连杆大头孔5内侧的理想涨断面13位置设置出凹槽结构的直线型的预制裂纹槽6 ; 所述的连杆毛坯1采用可实现脆性断裂，且连杆大头孔不产生明显的塑性变形的材料。 如附图3所示，本发明所述的连杆毛坯1的断裂截面10设置为圆形或接近于圆形的结构。 如附图4所示，本发明所述的珩磨工艺的珩磨网纹12为交叉的网纹结构，交叉网纹方向与锁瓦槽方向不同。 所述的连杆毛坯1采用的材料是加工后变形量《40 ii m，圆度误差可减为3 ii m的C70S6钢。 本发明通过对连杆进行涨断，从而提高生产效率和连杆的承载能力、抗剪能力等。同时对涨断后的连杆进行珩磨加工连杆大头孔，防止连杆轴瓦在连杆大头中转动的现象。
本发明的连杆加工方法对传统的连杆加工工艺方法进行重大变革，加工方法的原理主要是利用材料断裂理论。材料脆性断裂具有以下特点1)断裂时承受的工作能力较低，通常远远低于材料的屈服强度，塑性变形小；2)断裂受温度影响较大；3)断口方向与正应力方向垂直。 本发明的连杆加工方法正是依照脆性断裂的上述特点，通过在连杆毛坯1的大头孔5内侧开出预制裂纹槽6，然后在连杆涨断加工设备上对连杆大头孔5施加垂直于预定断裂面的正应力，满足脆性断裂的发生条件，使连杆本体2和连杆盖9在不发生塑性变形的情况下被分离。最后在断裂面完全啮合的条件下，穿入螺栓11并拧紧至所要求的扭矩，然后继续进行其他精加工。 为了解决涨断后精镗连杆大头孔5可能出现连杆轴瓦在连杆大头孔5中转动的问题，将对连杆大头孔5进行的精镗工艺改成绗磨工艺。 在连杆大头孔内侧延应力槽方向激光割槽，也就是图2中2所示位置，称为预制缺口 (预制裂纹槽6)。激光割槽深度与断裂强度成正比，即对于一定的应力值，存在着一个临界的裂纹深度，当裂纹深度小于此值时，裂纹是稳定的，只有大于此值时，裂纹失稳，裂纹越深，材料的临界断裂应力越低。因此，对于一个给定尺寸的缺口可以计算出作用应力，反之，对于给定作用应力的构件，可以预测临界裂纹尺寸。 综上所述，对连杆本体2施加垂直预定断裂面的相应载荷进行引裂和催裂时，裂纹首先在连杆大头孔5内表面开始起裂，然后向两侧的螺栓孔3及外侧表面扩展，当裂纹扩展至螺栓孔3处时由一条裂纹分成上下两条裂纹，越过螺栓孔后上下两条裂纹重新汇合，连杆盖9与连杆本体2分离。 在涨断过程中，必须限制连杆大头孔5变形，防止单边断裂或撕裂，保证端面啮合性。该连杆采用的是C70S6钢，这种材质室温下可实现脆性断裂，连杆大头孔5不产生明显的塑性变形，其变形量《40 ii m，经机加工后，其圆度误差可减为3 ii m。足以保证断裂端面啮合性。 涨断分离后的连杆盖9必须精确复位，与连杆本体2在断裂面处完全啮合，以进行后续加工。设计断裂截面时尽量接近于圆形，如图3所示，圆形的断裂截面有利于上下两条裂纹在同一点汇合，从而提高涨断质量。相反，若断裂截面越接近于矩形，上下两条裂纹不在同一点汇合的风险就越大，结果会产生暴口缺陷。 为了解决涨断后精镗大头孔可能出现连杆轴瓦在连杆大头孔中转动的问题，将对大头孔进行的精镗工艺改成绗磨工艺。 由于连杆大头载荷很大，即轴瓦受到的曲轴的作用力也很大，并且精镗大头孔时，镗刀刀痕的方向与锁瓦槽的方向一致，则轴瓦就容易在连杆大头孔中旋转，而珩磨网纹12为交叉网纹结构，如图3所示，交叉网纹方向与锁瓦槽方向不同，这样必然导致珩磨网纹12的摩擦系数比精镗网纹的摩擦系数大，所以在珩磨网纹12的连杆大头孔5中，连杆轴瓦很难发生转动。 上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。
权利要求
一种发动机连杆加工方法，其特征在于所述的发动机连杆加工方法的主要步骤为a)在为进行断裂的连杆毛坯(1)的断裂截面(10)上加工出螺栓连接孔(3)；b)然后在连杆毛坯(1)的边沿位置设置凹下的预加工应力槽(4)，在连杆毛坯(1)的连杆大头孔(5)内侧设置出预制裂纹槽(6)；c)再在连杆涨断加工设备上对连杆大头孔(5)施加垂直于预定断裂面的，使连杆本体(2)和连杆盖(9)在不发生塑性变形的情况下被分离的涨断应力F(7)；d)断裂实现后，将断裂的连杆本体(2)和连杆盖(9)两部分通过啮合面啮合，在螺栓连接孔(3)穿入螺栓(11)，并拧紧至所要求的扭矩；e)将对连杆大头孔(5)内进行的精镗工艺改成絎磨工艺的加工方法。
2. 按照权利要求1所述的发动机连杆加工方法，其特征在于所述的预制裂纹槽(6) 通过在连杆大头孔(5)内侧沿预加工应力槽(4)方向激光割槽方式实现，所述的垂直于大 头孔平面(8)的涨断应力F(7)可以根据确定尺寸的预加工应力槽(4)计算出其大小。
3. 按照权利要求l所述的发动机连杆加工方法，其特征在于所述的对连杆毛坯(1) 施加的垂直于预定断裂面的相应载荷进行引裂和催裂时，裂纹首先在连杆大头孔(5)内表 面开始起裂，然后向两侧的螺栓孔及外侧表面扩展，当裂纹扩展至螺栓孔处时由一条裂纹 分成上下两条裂纹，越过螺栓孔后上下两条裂纹重新汇合，连杆盖(9)与连杆本体(5)分 离。
4. 按照权利要求l所述的发动机连杆加工方法，其特征在于所述的在连杆毛坯(1) 的理想涨断面(13)的连杆毛坯(1)的边沿位置设置凹下的预加工应力槽(4)，连杆大头孔 (5)内侧的理想涨断面(13)位置设置出凹槽结构的直线型的预制裂纹槽(6)。
5. 按照权利要求1所述的发动机连杆加工方法，其特征在于所述的连杆毛坯(1)采 用可实现脆性断裂，且连杆大头孔不产生明显的塑性变形的材料。
6. 按照权利要求l所述的发动机连杆加工方法，其特征在于所述的连杆毛坯(1)的断裂截面(10)设置为圆形或接近于圆形的结构。
7. 按照权利要求1所述的发动机连杆加工方法，其特征在于所述的珩磨工艺的珩磨网纹(12)为交叉的网纹结构，交叉网纹方向与锁瓦槽方向不同。
8. 按照权利要求1或5所述的发动机连杆加工方法，其特征在于所述的连杆毛坯(1)采用的材料是加工后变形量《40 ii m，圆度误差可减为3 ii m的C70S6钢。
全文摘要
本发明提供一种应用于发动机连杆领域的连杆加工方法，所述的加工方法为a)在连杆毛坯(1)的断裂截面(10)上加工出螺栓连接孔(3)；b)在连杆毛坯(1)的边沿设置预加工应力槽(4)，在连杆大头孔(5)内侧设置出预制裂纹槽(6)；c)在连杆涨断加工设备上对连杆大头孔(5)施加垂直于预定断裂面的涨断应力F(7)；d)将断裂的连杆本体(2)和连杆盖(9)两部分啮合，穿入螺栓(11)，并拧紧；e)将对连杆大头孔(5)内进行的精镗工艺改成絎磨工艺的加工方法。采用本发明的加工方法，大大减少了工序数量，提高了生产效率，而且连杆身与杆盖分离后，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。
文档编号B23P15/00GK101704180SQ20091022634
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月17日 优先权日2009年9月14日
发明者卢艳坤, 李为松, 李达成, 胡文青 申请人:奇瑞汽车股份有限公司