一种发动机连杆及其制造方法

专利名称：一种发动机连杆及其制造方法
技术领域：
本发明属于发动机连杆领域，具体的说是一种发动机连杆及其制造方法。
背景技术：
连杆作为传递力的主要部件广泛应用于各类动力机车上，是各类发动机的重要 部件。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，因其是发动机重要的运动部件，故要 求很高的可靠性、耐用性。随着汽车行业的发展，连杆的需求量在不断的增加，也出现 了许多不同的加工制造工艺。传统的制造工艺中，连杆体与连杆盖的制造有两种方法1)连杆体与连杆盖整 体锻造一锯切分离一接触面机加工一装配。2)连杆体与连杆盖分别锻造一接触面机加 工一装配。采用上述两种工艺，不仅需要对连杆体与连杆盖的结合面进行拉削、铣削和 磨削，还要钻、铰连杆盖上的定位销孔和连杆的螺纹孔，以实现连杆体与连杆盖精确装 配。因此，需要较多精加工机床，复杂的加工工序及大量的加工工时。为了提高生产效率以及提高生产质量，出现了一种发动机连杆裂解(也称“胀 断”)加工技术，该技术是对连杆体与连杆盖的结合面进行无屑断裂剖分加工的新技术， 其原理是通过在连杆大头孔中心处设计并预制缺口(预制裂纹槽)，形成应力集中，再 主动施加垂直预定断裂面的载荷进行引裂，在几乎不发生变形的情况下，在缺口处规则 断裂，实现连杆体与连杆盖的无屑断裂剖分。具有加工工序少、设备投资小、制造成本 低、产品质量好、装配精度高、承载能力强等诸多优点。如申请号为200910226345.8的 中国发明专利申请，公开了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)在连杆毛坯的断裂截面上加工出螺栓连接孔；b)在连杆毛坯的边沿设置预加工 应力槽，在连杆大头孔内侧设置出预制裂纹槽；C)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涨断应力F ； d)将断裂的连杆本体和连杆盖两部分啮合，穿入 螺栓，并拧紧；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。但是，由于连杆裂解加工技术属于精密加工技术，其影响因素众多，连杆材 料、连杆锻造工艺、连杆断裂截面形状、初始裂纹槽以及连杆裂解设备等众多因素对裂 解加工质量有极大影响，裂解加工质量不易控制。

发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种结构简单、加工方便、加工质量稳 定的发动机连杆。为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决一种发动机连杆，包括连杆体和连杆盖，连杆体的第一配合面上制有第一凹槽 组以及与第一凹槽组交叉设置的第一凸齿组，第一凹槽组包括一个第一凹槽或者包括至 少两个相互平行设置的第一凹槽，第一凸齿组包括一个第一凸齿或者包括至少两个相互平行设置的第一凸齿，连杆盖的第二配合面上制有与第一凹槽组相契合的由第二凸齿组 成的第二凸齿组以及与第一凸齿组相契合的由第二凹槽组成的第二凹槽组。优选的，上述第一凸齿和第二凸齿是矩形、梯形、三角形、圆弧齿形、渐开线 齿形或锯齿形中的一种。本发明的另一目的是提供生产上述发动机连杆的方法一种生产发动机连杆的方法，包括以下步骤首先取连杆体和连杆盖连为一体的初始连杆，然后在初始连杆上确定第一配合 面的位置，然后切割线沿第一配合面并平行于第一凸齿组对初始连杆进行切割，每次切 割至第一凸齿组的第一凸齿所预设的位置时，向连杆盖方向切割出第二突块，第二突块 的下半部分与第一凸齿的形状相同，其上半部分与第二凹槽相对应，直至完全将初始连 杆分割开；将分割后的初始连杆的两部分固定在原位，以第二突块的下半部分与上半部分 的分界面所在平面作为第二配合面，然后切割线沿第二配合面并平行于第二凸齿组对分 割开后的初始连杆进行切割，每次切割至第二凸齿组的凸齿所预设的位置时，向连杆杆 体方向切割出第一突块，第一突块的上半部分与第二凸齿的形状相同，其下半部分与第 一凹槽相对应，然后继续沿第二配合面切割，直至完全将初始连杆分割开；将第一配合面和第二配合面之间的第一物料和第二物料去除即得所需成品。交换第一配合面和第二配合面的切割顺序，即得到下面的方案一种生产发动机连杆的方法，包括以下步骤首先取连杆体和连杆盖连为一体的初始连杆，然后在初始连杆上确定第二配合 面的位置，然后切割线沿第二配合面并平行于第二凸齿组对初始连杆进行切割，每次切 割至第二凸齿组的第二凸齿所预设的位置时，向连杆体方向切割出第一突块，第一突块 的上半部分与第二凸齿的形状相同，其下半部分与第一凹槽相对应，然后继续沿第二配 合面切割，直至完全将初始连杆分割开；将分割后的初始连杆的两部分固定在原位，以第一突块的上半部分与下半部分 的分界面所在平面作为第一配合面，然后切割线沿第一配合面并平行于第一凸齿组对分 割开后的初始连杆进行切割，每次切割至第一凸齿组的第一凸齿所预设的位置时，向连 杆盖方向切割出第二突块，第二突块的下半部分与第一凸齿的形状相同，其上半部分与 第二凹槽相对应，然后继续沿第一配合面切割，直至完全将初始连杆分割开；将第一配合面和第二配合面之间的第一物料和第二物料去除即得所需成品。为了取得更好的技术效果，进一步的技术措施还包括由于应力的作用，分隔开后的两个部分会有微量的变形，为了消除这一变形， 上述步骤一还包括分割完成后，将分割后的所述初始连杆的两部分固定在一起，按照 第一次分割的切割路径再次切割。以同样的路径再次切割可将变形部分消除，而且由于 此时的初始连杆已经分开，再次切割过程中不存在应力作用，因此不会产生变形。优选的，上述切割是数控电火花线切割。由于电火花线切割过程中切割线具有一定的宽度，而第一凸齿和第二凸齿的形 状由切割线的内侧决定，第一凹槽和第二凹槽的形状由切割线的外侧决定，为了防止由 此产生的第一凸齿和第二凹槽以及第二凸齿和第一凹槽不完全吻合的情况。因此，上述第二突块的下半部分的轮廓线分为第一外轮廓线和第一内轮廓线，第二突块的上半部分 的轮廓线分为第二外轮廓线和第二内轮廓线，其中，第一内轮廓线与第二外轮廓线的定 位侧大小相同。上述第一突块的上半部分的轮廓线分为第三外轮廓线和第三内轮廓线， 第一突块的下半部分的轮廓线分为第四外轮廓线和第二内轮廓线，其中，第三内轮廓线 与第四外轮廓线的定位侧大小相同。本发明与现有技术相比，具有如下有益效果1、交叉凹凸齿槽方式十分适合应用于连杆体与连杆盖的配合定位，在限制X向 (曲轴径向方向)和Y向(曲轴轴向方向)二维平面的自由度上有很高的定位刚性。具 体表现在以下几个方面a.由于交叉凹槽与凸齿都直接分布于连杆体与连杆盖的分合面上，齿高与齿宽 比例相对较小，齿根强度容易得到保证。b.交叉凹凸齿槽形状可根据需要而定，选择性大。根据要求强度的高低、拆装 的简便可选择如梯形、三角形、圆弧齿形、渐开线齿形、锯齿形、矩形、不规则齿形和 复合齿形等各种形状。c.交叉凹凸齿槽的数量可根据不同定位刚性的需要，设定为交叉一组或交叉多 组，在保证分合基面面积的前提下可设计多组齿槽。d.交叉凹凸齿槽X和Y两个方向上的定位刚性可按比例分配。通过改变齿槽与 曲轴轴线之间夹角及凹凸齿槽之间夹角来调整X和Y两个方向的定位强度。2、凹凸齿槽的配合松紧程度可根据需要确定。通过改变凹凸齿槽的尺寸公差来 改变其配合的性质。同时考虑拆装方便，可选择合适齿形及齿槽数。3、由于交叉凹凸齿槽结构形式的连杆，在连杆体与连杆盖分离加工时，能采用 整体定位分别加工的形式，因此在割开连杆体与连杆盖的一边连接处时，由于前道工序 的加工残余应力被释放后而产生变形，且连杆体侧与连杆盖侧的变形量又会不一样，而 能采用整体定位分别切割的方式在进行连接处的另一侧割开加工时对应地调整相对变形 的位置，变形部分可量化以及给予补偿调整，使加工后的连杆体与连杆盖保证完美的啮合。4、连杆体与连杆盖定位精度及重复定位精度高。由于齿槽的相对尺寸与齿形的 因素，连杆盖装入连杆体时齿与槽的导入面完整、导入面积非常大且导入性特别好，如 连杆体与连杆盖在精加工时的微变形量能被这种交叉、凹凸的结构接纳后予以较正和基 本消除，因此重复定位精度极高。5、由于交叉凹凸齿槽连杆体与连杆盖在定位装配时，齿与槽的导入部分十分完 整、刚性好且有一定的导入长度，十分方便装准位置，因此可以完全取消所有辅助定位 的措施，减少制造成本。6、交叉凹凸齿槽可在分合面的X和Y向以不同方向上可设各一组，或设一组和 多组，或设多组和多组也可，可将凹凸齿槽与X和Y向各成某一夹角，设各一组或设各 多组或设一组和多组。综上所述，交叉凹凸齿槽的啮合形式能采用整体定位分别切割加工的方法，因 此连杆体与连杆盖有较高的定位精度和较大的定位刚性，改变齿形和齿槽数及调整齿槽 间夹角和齿槽同曲轴轴心的夹角，分配X和Y向的定位强度比例，补偿应力变形误差，拆装方便且制造成本低等，对整体锻打式连杆的加工提供了一个比较完善的方案。


图1是实施例1的正面示意图； 图2是图1的左视图3是实施例1中第一次分割后的切割路径示意图； 图4是实施例1中第二次分割后的切割路径示意图； 图5是实施例1中连杆体和连杆盖分开后的状态示意图； 图6是实施例2的正面示意图； 图7是图6的左视图8是实施例2中第一次分割后的切割路径示意图； 图9是实施例2中第二次分割后的切割路径示意图； 图10是实施例2中连杆体和连杆盖分开后的状态示意图； 图11是实施例3中连杆体的正面示意图； 图12是图11的俯视示意图。
具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述实施例1如图1、2所示，一种发动机连杆，包括连杆体1和连杆盖2，连杆体1的第一配 合面Ia上制有第一凹槽组以及与第一凹槽组垂直交叉设置的第一凸齿组，第一凹槽组包 括一个第一凹槽3，第一凸齿组包括一个形状为矩形的第一凸齿4，连杆盖2的第二配合 面2a上制有与第一凹槽组相契合的由形状为矩形的第二凸齿5组成的第二凸齿组以及与 第一凸齿组相契合的由第二凹槽6组成的第二凹槽组。一种生产上述发动机连杆的方法，包括以下步骤参考图3，首先取连杆体1和连杆盖2连为一体的初始连杆，然后在初始连杆上 确定第一配合面Ia的位置，采用数控电火花线切割使切割线沿第一配合面Ia并平行于第 一凸齿组对初始连杆进行切割，每次切割至第一凸齿组的第一凸齿4所预设的位置时， 向连杆盖2方向切割出第二突块，第二突块的下半部分IOa与第一凸齿4的形状相同，其 上半部分IOb与第二凹槽6相对应，直至完全将初始连杆分割开，第一次分割完成后，将 分割后的所述初始连杆的两部分固定在一起，按照第一次分割的切割路径再次切割；参考图4，将分割后的初始连杆的两部分固定在原位，以第二突块的下半部分 IOa与上半部分IOb的分界面所在平面作为第二配合面2a，然后切割线沿第二配合面2a并 平行于第二凸齿组对分割开后的初始连杆进行切割，每次切割至第二凸齿组的凸齿4所 预设的位置时，向连杆体1方向切割出第一突块，第一突块的上半部分9a与第二凸齿5 的形状相同，其下半部分9b与第一凹槽3相对应，然后继续沿第二配合面2a切割，直至 完全将初始连杆分割开；参考图5，将第一配合面Ia和第二配合面2a之间的第一物料7和第二物料8去 除即得所需成品。参考图3、4，其中，上述第二突块的下半部分IOa的轮廓线分为第一外轮廓线 IOc和第一内轮廓线10d，第二突块的上半部分IOb的轮廓线分为第二外轮廓线IOe和第二内轮廓线10f，其中，第一内轮廓线IOd与第二外轮廓线IOe的定位侧大小相同。上述第一突块的上半部分9a的轮廓线分为第三外轮廓线9c和第三内轮廓线9d， 第一突块的下半部分9b的轮廓线分为第四外轮廓线9e和第四内轮廓线9f，其中，第三内 轮廓线9d与第四外轮廓线9e的定位侧大小相同。实施例2如图6、7所示，一种发动机连杆，包括连杆体1和连杆盖2，连杆体1的第一 配合面Ia上制有第一凹槽组以及与第一凹槽组垂直交叉设置的第一凸齿组，第一凹槽组 包括两个相互平行设置的第一凹槽3，第一凸齿组包括两个相互平行设置的且形状为矩 形的第一凸齿4，连杆盖2的第二配合面2a上制有与第一凹槽组相契合的由形状为矩形 的第二凸齿5组成的第二凸齿组以及与第一凸齿组相契合的由第二凹槽6组成的第二凹槽 组。一种生产上述发动机连杆的方法，包括以下步骤参考图8，首先取连杆体1和连杆盖2连为一体的初始连杆，然后在初始连杆上 确定第二配合面2a的位置，采用数控电火花线切割使切割线沿第二配合面2a并平行于第 二凸齿组对初始连杆进行切割，每次切割至第二凸齿组的第二凸齿5所预设的位置时， 向连杆体1方向切割出第一突块，第一突块的上半部分9a与第二凸齿5的形状相同，其 下半部分9b与第一凹槽3相对应，然后继续沿第二配合面2a切割，直至完全将初始连杆 分割开；参考图9，将分割后的初始连杆的两部分固定在原位，以第一突块的上半部分9a 与下半部分9b的分界面所在平面作为第一配合面la，然后切割线沿第一配合面Ia并平行 于第一凸齿组对分割开后的初始连杆进行切割，每次切割至第一凸齿组的第一凸齿4所 预设的位置时，向连杆盖2方向切割出第二突块，第二突块的下半部分IOa与第一凸齿4 的形状相同，其上半部分IOb与第二凹槽6相对应，然后继续沿第一配合面Ia切割，直 至完全将初始连杆分割开；参考图10，将第一配合面Ia和第二配合面2a之间的第一物料7和第二物料8去 除即得所需成品。参考图8、9，其中，上述第二突块的下半部分IOa的轮廓线分为第一外轮廓线 IOc和第一内轮廓线10d，第二突块的上半部分IOb的轮廓线分为第二外轮廓线IOe和第 二内轮廓线10f，其中，第一内轮廓线IOd与第二外轮廓线IOe的定位侧大小相同。上述第一突块的上半部分9a的轮廓线分为第三外轮廓线9c和第三内轮廓线9d， 第一突块的下半部分9b的轮廓线分为第四外轮廓线9e和第四内轮廓线9f，其中，第三内 轮廓线9d与第四外轮廓线9e的定位侧大小相同。实施例3如图11、12所示，一种发动机连杆，包括连杆体1和连杆盖2，连杆体1的第 一配合面Ia上制有第一凹槽组以及与第一凹槽组交叉设置的第一凸齿组，第一凹槽组包 括一个第一凹槽3，第一凸齿组包括一个形状为梯形的第一凸齿4，第一凹槽3与第一凸 齿4之间的夹角为60°，连杆盖2的第二配合面2a上制有与第一凹槽组相契合的由形状 为梯形的第二凸齿5组成的第二凸齿组以及与第一凸齿组相契合的由第二凹槽6组成的第 二凹槽组。
权利要求
1.一种发动机连杆，包括连杆体(1)和连杆盖(2)，其特征在于所述连杆体(1)的 第一配合面(Ia)上制有第一凹槽组以及与所述第一凹槽组交叉设置的第一凸齿组，所述 第一凹槽组包括一个第一凹槽(3)或者包括至少两个相互平行设置的第一凹槽(3)，所述 第一凸齿组包括一个第一凸齿(4)或者包括至少两个相互平行设置的第一凸齿(4)，所述 连杆盖(2)的第二配合面(2a)上制有与所述第一凹槽组相契合的由第二凸齿(5)组成的 第二凸齿组以及与第一凸齿组相契合的由第二凹槽(6)组成的第二凹槽组。
2.根据权利要求1所述的一种发动机连杆，其特征在于所述第一凸齿(4)和第二凸 齿(5)是矩形、梯形、三角形、圆弧齿形、渐开线齿形或锯齿形中的一种。
3.—种生产如权利要求1所述的发动机连杆的方法，其特征在于包括以下步骤步骤一首先取连杆体(1)和连杆盖(2)连为一体的初始连杆，然后在所述初始连杆上确定所述第一配合面(Ia)的位置，然后切割线沿所述第一配合面(Ia)并平行于所述第 一凸齿组对所述初始连杆进行切割，每次切割至所述第一凸齿组的所述第一凸齿(4)所 预设的位置时，向所述连杆盖(2)方向切割出第二突块，所述第二突块的下半部分(IOa) 与所述第一凸齿(4)的形状相同，其上半部分(IOb)与所述第二凹槽(6)相对应，直至完 全将所述初始连杆分割开；步骤二将分割后的所述初始连杆的两部分固定在原位，以所述第二突块的下半部 分(IOa)与上半部分(IOb)的分界面所在平面作为所述第二配合面(2a)，然后切割线沿所 述第二配合面(2a)并平行于所述第二凸齿组对分割开后的初始连杆进行切割，每次切割 至所述第二凸齿组的所述凸齿(4)所预设的位置时，向所述连杆体(1)方向切割出第一突 块，所述第一突块的上半部分(9a)与所述第二凸齿(5)的形状相同，其下半部分(9b)与 所述第一凹槽(3)相对应，然后继续沿所述第二配合面(2a)切割，直至完全将所述初始 连杆分割开；步骤三将所述第一配合面(Ia)和所述第二配合面(2a)之间的第一物料(7)和第二 物料(8)去除即得所需成品。
4.一种生产如权利要求1所述的发动机连杆的方法，其特征在于包括以下步骤步骤一首先取连杆体(1)和连杆盖(2)连为一体的初始连杆，然后在所述初始连杆上确定所述第二配合面(2a)的位置，然后切割线沿所述第二配合面(2a)并平行于所述第 二凸齿组对所述初始连杆进行切割，每次切割至所述第二凸齿组的所述第二凸齿(5)所 预设的位置时，向所述连杆体(1)方向切割出第一突块，所述第一突块的上半部分(9a) 与所述第二凸齿(5)的形状相同，其下半部分(9b)与所述第一凹槽(3)相对应，然后继 续沿所述第二配合面(2a)切割，直至完全将所述初始连杆分割开；步骤二将分割后的所述初始连杆的两部分固定在原位，以所述第一突块的上半部 分(9a)与下半部分(9b)的分界面所在平面作为所述第一配合面(Ia)，然后切割线沿所 述第一配合面(Ia)并平行于所述第一凸齿组对分割开后的初始连杆进行切割，每次切割 至所述第一凸齿组的所述第一凸齿(4)所预设的位置时，向所述连杆盖(2)方向切割出 第二突块，所述第二突块的下半部分(IOa)与所述第一凸齿(4)的形状相同，其上半部分 (IOb)与所述第二凹槽(6)相对应，然后继续沿所述第一配合面(Ia)切割，直至完全将所 述初始连杆分割开；步骤三将所述第一配合面(Ia)和所述第二配合面(2a)之间的第一物料(7)和第二物料(8)去除即得所需成品。
5.根据权利要求3或4所述的一种方法，其特征在于所述步骤一还包括第一次分割 完成后，将分割后的所述初始连杆的两部分固定在一起，按照第一次分割的切割路径再 次切割。
6.根据权利要求5所述的一种方法，其特征在于切割是数控电火花线切割。
7.根据权利要求6所述的一种方法，其特征在于所述第二突块的下半部分(IOa)的 轮廓线分为第一外轮廓线(IOc)和第一内轮廓线(IOd)，所述第二突块的上半部分(IOb) 的轮廓线分为第二外轮廓线(IOe)和第二内轮廓线(10f)，其中，所述第一内轮廓线 (IOd)与所述第二外轮廓线(IOe)的定位侧大小相同。
8.根据权利要求7所述的一种方法，其特征在于所述第一突块的上半部分(9a)的 轮廓线分为第三外轮廓线(9c)和第三内轮廓线(9d)，所述第一突块的下半部分(9b)的轮 廓线分为第四外轮廓线(9e)和第四内轮廓线(9f)，其中，所述第三内轮廓线(9d)与所述 第四外轮廓线(9e)的定位侧大小相同。
全文摘要
本发明公开了一种发动机连杆及其制造方法，该连杆的连杆体和连杆盖上分别交叉设置有凸齿和凹槽，并且连杆体上的凸齿与连杆盖上的凹槽相配合，连杆体上的凹槽与连杆盖上的凸齿相配合。该方法通过首先在初始连杆上切割出一半与凸齿相同，另一半与凹槽相适配的突块，然后从另一方向在初始连杆上切割出一半与凸齿相同，另一半与凹槽相适配的另一突块，并且其中任意一次切割均将另一次切割形成的突块对半分开。与现有技术相比，本发明有较高的定位精度和较大的定位刚性，改变齿形和齿槽数及调整齿槽间夹角和齿槽同曲轴轴心的夹角，分配X和Y向的定位强度比例，补偿应力变形误差，拆装方便且制造成本低等，对整体锻打式连杆的加工提供了一个完善的方案。
文档编号F16C7/02GK102011791SQ20101026510
公开日2011年4月13日 申请日期2010年8月24日 优先权日2010年8月24日
发明者钟树平 申请人:钟树平