一种连杆异形喇叭孔型线加工及检测方法与流程

本发明属于机械加工检测领域，更具体的说涉及一种连杆异形喇叭孔型线加工及检测方法。

背景技术：

1、随着全球内燃机行业的高速发展，汽车发动机连杆内孔低摩擦副结构已成为后续汽车发动机连杆发展的趋势；汽车发动机的核心技术向高强度、小型化、轻量化、低排量等方向发展，连杆的强度、刚性、疲劳强度等对提高发动机的动力性及可靠性至关重要，采用高强度材料、低摩擦、优化结构的轻量化连杆设计方案已成为连杆市场的主导。在发动机工作过程中，发动机活塞销受力产生弯曲同时截面变成椭圆，由此造成载荷向发动机连杆小孔外侧应力集中，应力集中程度与活塞销的弯曲和椭圆变形程度有关，同时连杆主要承受交变拉压载荷；在这种情况下，小孔尺寸会在大小孔中心线方向逐渐增大，减少了活塞销和连杆小孔的接触面积，造成应力集中；此情况会增大活塞销和连杆间的接触应力，影响连杆的疲劳寿命。

2、研究表面抛物型线与双曲型线的润滑和变形特性都要优于无型线；双曲型线对连杆小头润滑和变形匹配的综合改善效果较好。有研究团队针对连杆小孔润滑不良建立了ehd仿真分析模型，对连杆小头轴承油膜压力，粗糙度接触压力、油膜厚度和润滑油泄油量等参数进行分析，润滑油流动不畅是导致连杆小头失效的主要原因，通过更改连杆小孔型线能降低最大粗糙接触压力，改善润滑，提升发动机性能。

3、根据以上情况，将发动机连杆小孔设计成椭圆+喇叭异型孔结构，通过对发动机连杆结构设计分析、cae强度分析、可靠性分析及疲劳寿命分析；发动机连杆小孔椭圆+喇叭异型孔结构能有效的改善活塞销和连杆间的应力集中，提高发动机连杆总成的疲劳寿命；同等安全系数的情况下，连杆小孔低摩擦副可以有效的降低连杆总成重量，达到提升轻量化水平。

4、连杆小头端椭圆+喇叭异形孔的机械加工相对传统的连杆直孔而言，加工难度系数非常大，当前基本都是采用德国进口的专用镗床设备和刀具，来保证连杆小头端椭圆+喇叭异形孔的加工，德国阿尔芬、毛瑟精镗专机通过调整电机控制镗头摆动角度实现椭圆+喇叭孔的加工，通过滚压技术对内孔进行修正提高表面粗糙度，最终实现产品最终的加工要求，但其设备和刀具的售价非常昂贵，导致批量生产成本较高。然采用常规的机加工方法来加工连杆小头端椭圆+喇叭异形孔，合格率太低，合格率仅能达到15%左右，且尺寸精度不达标及其不稳定，需要不断的调整加工，不适合批量化的生产，现阶段国内不具备汽车发动机连杆小头端椭圆+喇叭孔批量生产加工技术，相关技术处于被国外垄断状态。

技术实现思路

1、本发明连杆小头端椭圆+喇叭异型孔加工及检测方法，该方法主要通过在现有精镗机基础上通过主轴设计优化、程序调整、系统补偿，结合合理的工艺参数设置与余量分配，以及加工中心增加滚光系统修正技术，实现小头端椭圆喇叭孔型线加工，采用气动量仪实现小头端椭圆孔检测，采用轮廓仪实现小头端喇叭孔型线检测，使其满足批量化生产的需求，提高连杆椭圆孔加工的合格率和生产效率，经验证，该加工及检测方法同样适用于其它连杆产品小头端异形椭圆喇叭孔加工及检测，整体效果明显，满足现行批量生产的需要。

2、为了实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：所述的连杆异形喇叭孔型线加工及检测方法包括

3、步骤1半精镗小孔，去除余量；

4、步骤2精镗小孔，椭圆孔+喇叭孔型线；

5、步骤3精镗大孔、

6、步骤4滚光修正小孔，提升粗糙度；

7、步骤5进行检测。

8、进一步地，2.所述的步骤1、半精镗小孔，去除余量，采用以下方法实现的：精镗机主轴回转中心轴线与主轴进给轴线形成夹角，这个角度的大小决定了椭圆孔长轴与短轴的差值大小针对连杆椭圆孔的计算出角度x，通过旋转动力头来调整主轴偏转角度，从而实现椭圆孔加工。

9、进一步地，所述的步骤2具体加工方案为精镗机带自动刀补系统，加工过程中根据小头端喇叭孔型线点位设定进给位置，精镗机主轴旋转进给过程中，刀具补偿器根据设定的进给位置进行补偿线性变化来实现小头喇叭孔加工。

10、进一步地，所述的步骤3采用精镗专机在第3工位加工，用步骤2工序中加工后的大小孔来定位，采用专用pcd镗刀d3编号，加工主轴转速s=2000r/min，进给f=100mm/r，大孔加工余量单边0.15mm ，公差按 h7 控制，完成连杆大孔精镗的切削加工保证连杆大孔与端面垂直度0.03，大孔粗糙度ra1.6。

11、进一步地，所述的步骤4采用的数控设备系统是fanuc 0i-md，传动机构是三轴线性滚柱导轨的加工中心专用滚光刀具d4编号安装在高精度液压刀柄上，设备压力(35~45)bar，主轴转速3500n/min，主轴进给200mm/min,按椭圆孔喇叭孔型线轨迹程序磨削修正小孔，将小孔表面粗糙度提升到rz1.2以内。

12、进一步地，所述的步骤5气动量仪/电感量仪实现小头端椭圆孔长短轴尺寸检测，小头喇叭孔型线轮廓度采用轮廓仪检测，测量方式为接触式测量，通过轮廓仪测针按照设定点位取值后拟合出一条理论型线，通过理论上下线值对比，可判定型线是否满足要求；

13、通过轮廓仪测针按照设定点位取值后拟合出一条型线，通过理论上下线值（即波动范围）对比进行轮廓度评价，型线轮廓在±0.002范围内为合格。

14、本发明有益效果：

15、该方法主要通过在现有精镗机基础上通过主轴设计优化、程序调整、系统补偿，结合合理的工艺参数设置与余量分配，以及加工中心增加滚光系统修正技术，实现小头端椭圆喇叭孔型线加工，采用气动量仪实现小头端椭圆孔检测，采用轮廓仪实现小头端喇叭孔型线检测，使其满足批量化生产的需求，提高连杆椭圆孔加工的合格率和生产效率，经验证，该加工及检测方法同样适用于其它连杆产品小头端异形椭圆喇叭孔加工及检测，整体效果明显，满足现行批量生产的需要。

技术特征：

1.一种连杆异形喇叭孔型线加工及检测方法，其特征在于：所述的连杆异形喇叭孔型线加工及检测方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种连杆异形喇叭孔型线加工及检测方法，其特征在于：所述的步骤1半精镗小孔，去除余量，采用以下方法实现的：精镗机主轴回转中心轴线与主轴进给轴线形成夹角，角度的大小决定椭圆孔长轴与短轴的差值大小针对连杆椭圆孔的计算出角度x，通过旋转动力头来调整主轴偏转角度，从而实现椭圆孔加工。

3.根据权利要求1所述的一种连杆异形喇叭孔型线加工及检测方法，其特征在于：所述的步骤2具体加工方案为精镗机带自动刀补系统，加工过程中根据小头端喇叭孔型线点位设定进给位置，精镗机主轴旋转进给过程中，刀具补偿器根据设定的进给位置进行补偿线性变化来实现小头喇叭孔加工。

4.根据权利要求1所述的一种连杆异形喇叭孔型线加工及检测方法，其特征在于：所述的步骤3采用精镗专机在第3工位加工，用步骤2工序中加工后的大小孔来定位，采用专用pcd镗刀d3编号，加工主轴转速s=2000r/min，进给f=100mm/r，大孔加工余量单边0.15mm ，公差按 h7 控制，完成连杆大孔精镗的切削加工保证连杆大孔与端面垂直度0.03，大孔粗糙度ra1.6。

5.根据权利要求1所述的一种连杆异形喇叭孔型线加工及检测方法，其特征在于：所述的步骤4采用的数控设备系统是fanuc 0i-md，传动机构是三轴线性滚柱导轨的加工中心专用滚光刀具d4编号安装在高精度液压刀柄上，设备压力35~45bar，主轴转速3500n/min，主轴进给200mm/min,按椭圆孔喇叭孔型线轨迹程序磨削修正小孔，将小孔表面粗糙度提升到rz1.2以内。

6.根据权利要求1所述的一种连杆异形喇叭孔型线加工及检测方法，其特征在于：所述的步骤5气动量仪/电感量仪实现小头端椭圆孔长短轴尺寸检测，小头喇叭孔型线轮廓度采用轮廓仪检测，测量方式为接触式测量，通过轮廓仪测针按照设定点位取值后拟合出一条理论型线，通过理论上下线值对比，可判定型线是否满足要求；

技术总结
本发明公开了一种连杆异形喇叭孔型线加工及检测方法，属于机械加工领域，所述的连杆异形喇叭孔型线加工及检测方法包括步骤1半精镗小孔；步骤2精镗小孔；步骤3精镗大孔；步骤4滚光修正小孔；步骤5检测。经过实际应用证明，如上连杆小头端异形喇叭孔型线加工及检测方案能实现连杆小头端椭圆孔、喇叭孔加工及检测，满足产品加工尺寸及质量要求，完全达到设计目的，适用于其它任意连杆加工，解决了小头异型喇叭孔加工检测技术难题，方案完全适应大规模生产的需要。

技术研发人员：柳鹏增,冀会平,侯飞,张涛涛,孟金兰,周洋,刘兴元,谭开福,张勇,李红
受保护的技术使用者：建设工业集团（云南）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15