新技術、新設備在連桿加工工藝中的應用

摘 要:對PX連桿的加工工藝進行改進.通過應用裂解工藝省去了連桿結合面的加工. 應用疊珩工藝縮短單個連桿的加工時間.先進的R242型臥式雙端面磨床有效的縮短了連桿端面的加工時間.通過工藝改進和先進設備的使用，減少了連桿加工生產中的加工工序，節省了加工設備，降低生產成本，縮短了工時，極大的提高了生產效率.

關鍵詞:連桿;工藝;裂解技術;雙端面磨床;疊珩

中圖分類號:TH162+.1 文獻標志碼:A文章編號:16717953(2009)04009803

New Technologies、New Equipment in the Application of Connecting rod's Machining Technics

ZHAO Peifeng LI Chunbo2

(School of Mechanical Engineer，DaLian Jiao Tong University，DaLian Liaoning 116028，China)

Abstract: The PX connecting rod's machining technics are improved. Fracture Splitting Process leave out processing of combination of surface. Honing technics shortened the processing time of a single-link. The advanced R242 double ends grinding machine can shortened the processing time of connecting rod . Through the use of technology and advanced equipment to improve reduce the manufacturing procedure of connecting-rod in the production processes， save the processing equipment， redue the cost， shorting the man-hour， greatly improving the productivity.

Key words: connecting rod;technics;fracture splitting process;double ends grinding machine;honing

連桿是發動機的主要零件之一，是發動機傳遞動力的主要運動件。連桿在機體中做復雜的平面運動。連桿小頭隨活塞作上下往復運動;連桿大頭隨曲軸作高速回轉運動;連桿桿身在大、小頭孔運動的合成下作復雜的擺動。連桿在承受往復的慣性力之外，還要承受高壓氣體的壓力。在氣體的壓力和慣性力合成下形成交變載荷，這就要求連桿具有耐疲勞、抗沖擊，并具備足夠的強度、剛度和較好的韌性。在今天隨著汽車工業的高速發展，“小體積、大功率、低油耗” 的高性能發動機對連桿提出更新、更高的要求:1) 作為高速運動件重量要輕，減小慣性力，降低能耗和噪聲;2)強度、剛度要高，并具有較高的韌性;3)連桿比要大，連桿要短。這也就意味著對連桿的設計和加工有更高的要求^[1]。

1 PX連桿加工工藝的改進及分析

PX連桿是某汽車廠年產24萬件以上并具有高質量要求的產品。這就要求連桿的生產在提高生產效率的基礎上還要保證高質量的產品。

1.1 加工工藝路線

1)原有加工工序:粗磨兩端面→拉削大孔和結合面→連桿體小端鉆孔→連桿體小端鉸孔倒角→反面加工→反面加工→桿體鉆孔→桿蓋鉆孔→桿體精加工→桿蓋精加工→桿體攻絲→銑槽→裝配→大小孔倒角→螺栓最終扭矩檢查→精研兩端面→小端精鏜→壓銅套→鉆注油孔→大端精鏜→小端精鏜→清洗→內徑、重量選別、刻印

2)改進后的加工工序:粗磨兩端面→小端鉆孔→精磨兩端面→粗精鏜大小孔→大小孔倒角→加工螺栓孔→大孔裂解→擰螺栓→壓銅套→鉆油孔→珩磨大小頭孔→內徑、重量選別、刻印

新加工工序與原有加工工序最大的不同在于有“大孔裂解”的工序，有了此道工序省去了對結合面的加工，減少了工序，節省了工時，提高了生產效率。

1.2 加工工藝改進的關鍵部分

通過從連桿毛坯、材料、加工設備，新工藝的應用四方面，闡述新加工工藝的特點。

1.2.1 連桿毛坯

傳統的連桿毛坯有整體式和桿蓋分開式兩種。原加工工序采用的是桿蓋分開式的毛坯。桿蓋分開式比整體式多了一套模具，增加了成本。整體式因節省材料、少一套鍛造模具等優點，因而得到廣泛應該用。傳統連桿毛坯的整體式要求大頭為橢圓形而且要進行切斷和結合面的加工。通過裂解工藝的應用，使連桿毛坯的大頭從橢圓形改為圓形，不僅節省了材料和模具費，而且省去了結合面加工的工序，節省了刀具費。

裂解工藝是通過在連桿大頭孔中心處設計并預制缺口(預制裂紋槽)，形成應力集中，再主動施加垂直預定斷裂面的載荷進行引裂，在幾乎不發生變形的情況下，在缺口處規則斷裂，實現連桿體與連桿蓋的無屑斷裂剖分。

1.2.2 材料的選擇

裂解技術會對大孔造成塑性變形，因此要選擇合適的材料，使變形減少到對精加工基本上沒有影響。本文選擇牌號為C70S6(德國牌號)的裂解連桿用鋼。20世紀70年代，德國開始采用C70S6鋼裂解連桿，當時有19種發動機連桿采用此鋼，到目前為止有60多種不同的發動機采用。這種鋼制造連桿不受尺寸限制，從摩托車連桿到重型載貨車連桿均可使用。歐洲目前大量采用C70S6鋼生產連桿，一汽大眾的捷達轎車連桿采用這種鋼生產，奇瑞的多款發動機也采用這種鋼生產^[2]。C70S6鋼的各種性能都達到了PX連桿的設計要求，可以取代原有的S35VCS(日本牌號)鋼。

1.2.3 新設備在端面加工加工中的應用

連桿的加工從大、小頭兩端面開始，大、小頭端面是整個機加工過程中的主要的定位基準面，并對大、小頭孔都有著位置精度要求。現有的MZ7650A臥式雙端面磨床雖然加工精度可以達到工藝要求但效率很低，可以引進意大利Giustina公司生產的型號為R242的臥式雙端面磨床，該設備采用旋轉式進給盤，可以有三個位置，加工三種不同厚度、不同長短的連桿，連桿的長度差可以達30mm。每次裝料前，砂輪自動張開0.8mm，以免裝料后零件與砂輪相撞。每一個加工循環包括:零件進入送料盤座→小頭在前進入砂輪→砂輪進給，進行切入磨→停止進給，進行光磨→零件隨進給盤轉出工件。R242的臥式雙端面磨床自動上料、卸料，不需要夾緊定位，節省了很多工時，對砂輪磨損自動測量，及時對砂輪進行修補，保證了加工的精度。 R242臥式雙端面磨床加工時間短、加工質量高。

1.2.4 新工藝的應用

裂解技術的基本原理是:用激光或拉刀再連桿大頭孔的剖分面上加工一個V型凹槽，如圖1所示，用圖2所示的裝置對大頭孔施加一個撐開的力，這樣在V型凹槽處將形成應力集中，當滿足發生脆性斷裂的條件時，在幾乎不發生塑性變形的情況下，在缺口處規則斷裂，實現連桿體與連桿蓋的無屑斷裂剖分，從而將連桿體和連桿蓋撐斷^[3]。由于V型凹槽處的應力集中，使斷裂沿槽準確斷裂，斷裂面呈犬牙交錯的自然形態，斷裂面的特性具有極高的配合精度，無需再加工。在后續的大頭孔精加工及裝配過程中以斷裂剖分的三維曲面定位，分離后的連桿蓋與連桿體在斷裂面處自然嚙合、精準合裝。減少了加工工序(無結合面的銑削、磨削及拉削)，省去了結合面加工，可節省大量的刀具及模具費，使連桿的加工變得更簡單，可節省機床投資25%，節省面積30%。由于結合面的特殊形狀，使蓋的定位準確，可保證連桿在使用過程中的精度，可以不必像傳統連桿那樣采用定位螺栓、定位銷、齒形等定位方式，大大降低成本，節省了操作人員。降低了生產線運行費用，節省能源40%，刀具消耗降低35%，并減少了維護保養。

通過裂解工藝的應用，連桿體和蓋的螺栓孔的加工從原來14個工步，2次裝夾，減少到6個工步，一次裝夾(如圖3)，提高了生產效率，減少了生產設備和操作人員，防止了二次裝夾產生的誤差。

采用疊珩的工藝方法對連桿的大小孔進行珩磨。用特殊的夾具，可同時裝夾4-6個連桿，每個連桿都可以在水平和垂直方向作輕微移動，夾具上下各有一個導向套，當珩磨工具下行時，零件得以定位，然后夾具自鎖，使定位精度得以保持。上線后，用氣動量儀檢查孔徑和中心距，將不合格品剔出去;大頭要經過三次珩磨，每一個珩磨循環之后都用氣動量儀進行檢測，結果可反饋到到上下加工工位，以及時對加工參數進行調整。小頭孔的珩磨要經過兩次。這種工藝已經被多家汽車制造商采用，顯著的提高了生產率，珩磨每個零件的單件時間只有10秒，如果兩班生產，每天可生產8000件連桿。采用剛性珩磨頭，可以糾正形狀誤差及大、小孔對端面的垂直度，可保證大、小頭孔的平行度。

2 結束語

通過對PX連桿的加工工藝進行改進，減少了連桿的加工工序，縮短了工時，降低了生產成本，提高了生產效率。為企業的未來更好的發展，提供了有利的保證。

參考文獻

[1] 顏懷祥.淺談連桿加工工藝中的一些新的技術[J].柴油機設計與制造，2003(2)45-48.

[2] 包雪鵬，劉善德. C70S6裂解連桿性能分析[J].輕型汽車技術，2008(3)25-29.

[3] 劉慕雙，謝 穎，孟慶義.連桿分開面裂解的力學分析[J].機械設計與制造，2008(5)156-157.