發(fā)動(dòng)機(jī)連桿漲斷加工工藝研究

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1、工工 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)（計(jì)（ 論論 文文 ）題 目：發(fā)動(dòng)機(jī)連桿漲斷加工工藝研究專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 日 期： 2006/04/21 1目目 錄錄摘要.2ABSTRACT .3一緒論.41.1 引言.41.2 汽車(chē)連桿的分類及其結(jié)構(gòu) .51.2.1 汽車(chē)連桿的分類.51.2.2 汽車(chē)連桿主要結(jié)構(gòu) .51.3 傳統(tǒng)連桿加工技術(shù)簡(jiǎn)介 .51.3.1 連桿毛坯制備方法 .51.3.2 傳統(tǒng)連桿制造工藝規(guī)程與要求 .61.4 選題的意義、目的、內(nèi)容 .71.4.1 選題的意義.71.4.2 選題的目的.71.4.3 主要研究?jī)?nèi)容.71.

2、5 本章小結(jié).8二裂解原理及常見(jiàn)材料分析 .92.1 連桿裂解技術(shù)的發(fā)展 .92.2 連桿裂解原理.92.3 連桿裂解工藝流程與要求 .92.4 常見(jiàn)的連桿裂解缺陷 .102.5 常用連裂解材桿料介紹 .11三連桿漲斷加工工藝過(guò)程 .133.1 漲斷連桿加工工藝分析 .133.1.1 連桿材料和毛坯的特點(diǎn) .133.1.2 斷裂面設(shè)計(jì).133.1.3 初始裂解槽加工及加工設(shè)備 .133.1.4 裂解加工及其設(shè)備.143.1.5 裂解加工技術(shù)質(zhì)量要求及其影響因素分析.153.2 連桿漲斷力學(xué)及參數(shù)分析 .163.2.1 裂解曲率半徑 R 與 K1和 Y 的關(guān)系 .173.2.2 裂解槽張角 與

3、K1和 Y 關(guān)系.183.2.3 裂解槽深度 H 與 K1和 Y 關(guān)系.193.3 機(jī)械加工工藝分析 .193.3.1 機(jī)加工技術(shù)要求.193.3.2 機(jī)加工工時(shí).213.4 本章小結(jié).21參考文獻(xiàn).232摘要摘要本文主要研究發(fā)動(dòng)機(jī)連桿漲斷加工工藝，在此基礎(chǔ)上介紹了適合于漲斷加工的連桿材料及各種材料的性能和應(yīng)用范圍。根據(jù)已知的一些連桿漲斷影響因素，對(duì)適合漲斷的連桿材料進(jìn)行了綜合分析，分析了鋼中各組成化學(xué)成分對(duì)力學(xué)性能和物理性能的影響，針對(duì)新型漲斷連桿材料 C70S6 鋼，對(duì)奇瑞 E4g16 型連桿進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)裂解理論分析。并分析了應(yīng)力集中程度，預(yù)制裂解槽張角、曲率半徑、槽深對(duì)裂解力及幾何形狀因

4、子等。通過(guò)上述分析與研究，確定一種新的連桿漲斷研究方法，并得到了一些工藝參數(shù)的影響規(guī)律，為以后的研究提供技術(shù)支持。關(guān)鍵詞：連桿；漲斷；分析；工藝AbstractThis paper aim at the technique of fracture splitting of connecting rod, materials of connecting rod suitable for fracture splitting and their functions and scope of application were presented. The materials fitting to f

5、racture splitting have been analyzed, according to some influence factors that the former has researched. The influence that the chemistry compositions to the mechanics function and the physical function in steel have been analyzed. The theory of quasi-static fracture splitting of suitable connectin

6、g rod for E4g16 has been studied.Through analysis and research above, a new study method of fracture splitting of connecting rod has been confirmed, some variable regularity of technician parameters have been obtained. All of them will be advantage with future study work.Key words: Connecting rod Fr

7、acture splitting Analysis Technobogy緒論緒論1.11.1 引言引言 汽車(chē)工業(yè)作為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，進(jìn)年來(lái)發(fā)展非常迅速，特別是 2008 年全球性的經(jīng)濟(jì)危機(jī)的爆發(fā)，在給我國(guó)汽車(chē)工業(yè)帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的同時(shí)，而更多的則是機(jī)遇。2009 年 10 月 20 日第 1000 萬(wàn)輛汽車(chē)在長(zhǎng)春一汽誕生1。作為汽車(chē)和摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零部件，連桿的需求量也與日劇增。尤其 2009 年隨著中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量突破千萬(wàn)輛大關(guān)，連桿的需求已過(guò)億件，同時(shí)其他行業(yè)對(duì)連桿的需求量也在與日俱增。因此如何在連桿設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中提高產(chǎn)品的質(zhì)量、簡(jiǎn)化加工過(guò)程、降低成本、降低能耗已經(jīng)成為提高產(chǎn)品競(jìng)

8、爭(zhēng)能力的核心技術(shù)。連桿作為內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵零件，起著連接活塞和曲軸的作用。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間，連桿的工作環(huán)境非常的惡劣，除了承受燃燒室燃?xì)猱a(chǎn)生的壓力外，還要承受縱向和橫向的慣性力。因此連桿是在一個(gè)復(fù)雜變化的應(yīng)力狀態(tài)下工作，這些應(yīng)力包括交變拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，因而連桿的主要損壞形式是疲勞斷裂和過(guò)量變形。若連桿的剛度不夠則可能產(chǎn)生大頭孔失圓，導(dǎo)致連桿大頭軸瓦因油膜破壞而燒損；如果連桿桿身彎曲則會(huì)造成活塞與氣缸偏磨，活塞環(huán)漏氣，竄油等問(wèn)題2?？梢?jiàn)作為發(fā)動(dòng)機(jī)中重要零的部件，為此就要求連桿在質(zhì)量盡可能小的情況下，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。然而傳統(tǒng)、落后的生產(chǎn)模式已經(jīng)越來(lái)越難以適應(yīng)上述要求，加工技術(shù)變革就成為了連桿

9、制造技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。而傳統(tǒng)的連桿加工技術(shù)工藝復(fù)雜、定位不夠精確、裝拆麻煩、廢品率高、經(jīng)濟(jì)性差3。因此迫切需要新技術(shù)和新工藝在連桿加工中應(yīng)用，而連桿裂解加工新工藝就是在這種情況下產(chǎn)生和應(yīng)用的。連桿裂解技術(shù)首先興起于西方汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，在 90 年代逐漸成熟起來(lái)的一種連桿制造新工藝，是對(duì)傳統(tǒng)的連桿加工工藝的重大變革，并已成為一個(gè)國(guó)家發(fā)動(dòng)機(jī)連桿制造業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。作為一種先進(jìn)的制造技術(shù)，該工藝在國(guó)外各大汽車(chē)公司已經(jīng)得到了廣泛的推廣應(yīng)用，許多大型汽車(chē)公司、研究機(jī)構(gòu)以及工具、設(shè)備制造公司相繼在連桿裂解技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展了大量的研究工作，并已設(shè)計(jì)、制造出了大型的自動(dòng)化生產(chǎn)線。連桿裂解加工技術(shù)得到不

10、斷發(fā)展并日趨成熟。在目前我國(guó)連桿生產(chǎn)過(guò)程中廣泛存在著新技術(shù)缺乏、開(kāi)發(fā)能力不足、技術(shù)裝備陳舊以及材料等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)還有很大一部連桿制造企業(yè)普遍采用傳統(tǒng)落后的加工技術(shù)，消耗大量的材料、能源、工時(shí)、設(shè)備，刀具等，成本居高不下，而且質(zhì)量更是難以保證。在汽車(chē)生產(chǎn)尤其是轎車(chē)生產(chǎn)的規(guī)模不斷變大，全球性競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的大背景下，拘泥于落后工藝的連桿生產(chǎn)模式已難以滿足日益提高的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品性能要求和現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的需求。國(guó)內(nèi)雖有部分工廠采用了連桿裂解加工新技術(shù)加工連桿，但是絕大多數(shù)的生產(chǎn)線都是從國(guó)外成套引進(jìn)的?？梢哉f(shuō)核心技術(shù)還是一直被國(guó)外壟斷。對(duì)于國(guó)內(nèi)日益成熟并發(fā)展壯大汽車(chē)制造也市場(chǎng)，迫切的需要新技術(shù)、新裝備的自主

11、化。為了不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量 、降低生產(chǎn)成本、增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，國(guó)內(nèi)部分汽車(chē)公司已經(jīng)原有傳統(tǒng)的連桿生產(chǎn)線進(jìn)行了技術(shù)改造，并加大對(duì)漲斷技術(shù)及其裝備的研發(fā)投入，并取得較大突破。1隨著連桿制造技術(shù)的發(fā)展，連桿裂解技術(shù)以其精密、優(yōu)質(zhì)、高效率、低成本和顯著的競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)，必將成為我國(guó)乃至世界范圍內(nèi)連桿制造技術(shù)的發(fā)展方向。1.21.2 汽車(chē)連桿的分類及其結(jié)構(gòu)汽車(chē)連桿的分類及其結(jié)構(gòu)1.2.11.2.1 汽車(chē)連桿的分類汽車(chē)連桿的分類1、柴油機(jī)連桿柴油機(jī)連桿，因承受的爆發(fā)壓力大，轉(zhuǎn)速偏低，首先考慮強(qiáng)度，故結(jié)構(gòu)尺寸偏大、質(zhì)量大、剛度好4。2、汽油機(jī)連桿設(shè)計(jì)汽油機(jī)連桿，尤其是高速汽油機(jī)連桿時(shí)，因其轉(zhuǎn)速高、慣性力大，所以連

12、桿設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)輕巧，質(zhì)量輕，剛度好4。1.2.21.2.2 汽車(chē)連桿主要結(jié)構(gòu)汽車(chē)連桿主要結(jié)構(gòu)連桿由大頭、桿身和小頭組成。連桿小頭一般采用薄壁圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，使其受力較均勻，重量輕，小頭與桿身之間采用較大圓弧半徑，以減小過(guò)渡處應(yīng)力集中。連桿小端寬度做成錐形，承受燃燒壓力負(fù)荷的小端下部面積較大，可適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)高輸出功率，同時(shí)也比以往等寬度結(jié)構(gòu)減輕了重量。而連桿桿身相對(duì)連桿大頭的縱向軸線是對(duì)稱的，因而工字形斷面的連桿桿身適合于模鍛，并且剛度大而質(zhì)量輕。連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連，大頭有整體式和分開(kāi)式兩種，一般都采用分開(kāi)式，即分為大頭體和大頭蓋，借特制的連桿螺栓連接，如圖 1-1 所示。圖 1-1 平分式

13、1.31.3 傳統(tǒng)連桿加工技術(shù)簡(jiǎn)介傳統(tǒng)連桿加工技術(shù)簡(jiǎn)介1.3.11.3.1 連桿毛坯制備方法連桿毛坯制備方法連桿在工作中承受多種交變載荷的作用，要求其具有很高的強(qiáng)度和剛度，因此連桿的材料一般都采用高強(qiáng)度的碳鋼和合金鋼。如 45 號(hào)鋼、55 號(hào)鋼、40Cr、40MnB、40MnVB 等。傳統(tǒng)連桿生產(chǎn)方法通常有鑄造和鍛造，由于鑄鐵連桿件質(zhì)量不穩(wěn)定力學(xué)性能差而漸漸被淘2汰。鍛造工藝很好的解決了這方面的問(wèn)題，因此，一般連桿在大批量生產(chǎn)時(shí)多采用模鍛法制造毛坯。目前，國(guó)內(nèi)外連桿毛坯主要有兩種類型，即整體式和體蓋分開(kāi)式。其中，整體式因有節(jié)材節(jié)能，以及節(jié)省鍛造模具等特點(diǎn)被廣泛采用5。另外，在國(guó)內(nèi)有些生產(chǎn)的連桿

14、的工廠，采用了連桿輥鍛加工工藝。輥鍛法生產(chǎn)的連桿鍛件，其表面質(zhì)量、內(nèi)部金屬組織、金屬纖維方向以及機(jī)械強(qiáng)度等方面都可達(dá)到模鍛水平，并且設(shè)備簡(jiǎn)單，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)率較高，適于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自功化，適于在大批大量生產(chǎn)中應(yīng)用。粉末冶金生產(chǎn)連桿是新發(fā)展起來(lái)的一種工藝，主要包括粉末鍛造工藝和粉末冶金工藝(一次燒結(jié)法)。粉末鍛造技術(shù)是常規(guī)的粉末冶金工藝和精密鍛造有機(jī)結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)頗具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的少、無(wú)削金屬加工方法。以金屬粉末為原料，經(jīng)過(guò)預(yù)成形壓制。因?yàn)榉勰╁懺旃に嚰夹g(shù)制造的零件具有材料利用率高、力學(xué)性能好、鍛件尺寸精度高、質(zhì)量輕、質(zhì)量偏差很小、切屑加工余量少等特點(diǎn)，因而粉末冶金技術(shù)發(fā)展的也越來(lái)越成熟。

15、1.3.21.3.2 傳統(tǒng)連桿制造工藝規(guī)程與要求傳統(tǒng)連桿制造工藝規(guī)程與要求傳統(tǒng)的連桿制造工藝中，主要有兩種方法：（1）整體式；即連桿體和連桿蓋整體鑄造或鍛造。（2）體蓋分開(kāi)式；即連桿體和連桿蓋分別鑄造或鍛造。其中整體整體式因有節(jié)材節(jié)能，以及節(jié)省鍛造模具等特點(diǎn)被廣泛采用。雖然整體法優(yōu)越與分體法，但是其工藝路線還是非常的繁瑣，而其為了定位準(zhǔn)確，裝夾牢靠，還必須設(shè)計(jì)專用的組合夾具。其加工的具體工藝路線是：先劃線，然后立銑，再劃線，在立銑，接著是對(duì)毛坯進(jìn)行熱處理，之后劃線，立銑，再劃線，再在臥式銑床銑削，之后在加工中心進(jìn)行后續(xù)加工。因此可以看出其加工工藝路線非常繁瑣，一般情況下其加工工藝具體過(guò)程如下：

16、粗磨連桿體兩側(cè)面拉削連桿體的分離面、大小定位點(diǎn)拉削連桿體與蓋半圓、側(cè)定位點(diǎn)、螺栓座面、分離面清洗粗加工連桿小頭孔粗、半精、精加工螺栓孔、銑連桿體和蓋的鎖瓦槽磨分離面壓襯套并精整倒角并銑平小頭襯套鉆油道孔清洗裝配連桿精磨兩側(cè)面半精、精鏜大小頭孔終檢。采用上述傳統(tǒng)加工方法有以下幾個(gè)缺點(diǎn)： 1）需要分別鍛造連桿蓋和連桿體，或者整體鍛造連桿，再用銑刀將留有切斷余量的連桿鍛件大頭孔分離成連桿蓋和連桿體；2）連桿蓋和連桿體的結(jié)合面需要精加工，精度要求很高，需要粗磨、精磨等多道加工工序；3）連桿蓋和連桿體之間需要定位元件，需要用專用螺栓、插銷等特定元件來(lái)保證連桿蓋和連桿體的可靠定位；4）連接螺栓孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，

17、表面加工精度要求高，而且螺栓孔的加工要與結(jié)合面保持很高的垂直度。因此根據(jù)上述的加工缺點(diǎn)，在傳統(tǒng)的加工工藝中必須要滿足以下幾點(diǎn)要求：31）連桿毛坯件大頭孔要制成橢圓形，并要留有足夠的加工余量，大頭孔厚度要大于桿體和小頭孔 3-4mm；2）連桿體和連桿蓋拉削分離時(shí)，兩斷面要保持相對(duì)平行，不能偏差太大；3）在加工螺栓孔時(shí)，保證定位精準(zhǔn)；為防止加工后零件變形導(dǎo)致尺寸超差，應(yīng)不間斷隨機(jī)抽查零件尺寸，以保證尺寸及形位公差要求。1.41.4 選題的意義、目的、內(nèi)容選題的意義、目的、內(nèi)容1.4.11.4.1 選題的意義選題的意義連桿作為發(fā)動(dòng)機(jī)中重要的部件之一，其質(zhì)量直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)乃至整部汽車(chē)的安全使用和行駛

18、。而連桿裂解技術(shù)的應(yīng)用可以很好是提高連桿的質(zhì)量，但是作為一種先進(jìn)的制造技術(shù)，該工藝在國(guó)外各大汽車(chē)公司得到廣泛的推廣應(yīng)用，加工的范圍涵蓋了轎車(chē)、輕型車(chē)等車(chē)輛的小型連桿以及卡車(chē)等重型車(chē)輛的大型連桿，并且正在逐步取代傳統(tǒng)加工工藝，成為連桿加工業(yè)的一大趨勢(shì)。而在我國(guó)國(guó)內(nèi)除了極少公司花巨資從國(guó)外引進(jìn)連桿裂解生產(chǎn)線進(jìn)行連桿裂解加工外，其他企業(yè)仍然采用傳統(tǒng)落后的加工方法，嚴(yán)重阻礙了我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，因此，必須加強(qiáng)連桿裂解工藝與裝備的研究開(kāi)發(fā)，并迅速在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用，這對(duì)于我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力具有非常重要的意義。1.4.21.4.2 選題的目的選題的目的目前國(guó)

19、外對(duì)裂解技術(shù)研究的比較深，對(duì)各種工藝參數(shù)的合理選擇掌握了很多成熟的經(jīng)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)雖然也在開(kāi)展連桿裂解工藝的研究，但是主要設(shè)備和材料還需由國(guó)外進(jìn)口，并且在技術(shù)上也很不成熟，在實(shí)際生產(chǎn)中還存在著許多的問(wèn)題，如撕裂、裂不開(kāi)、掉渣、斷裂面變形等裂解缺陷，影響產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，但目前各種因素對(duì)連桿裂解質(zhì)量的影響機(jī)理還不明確，對(duì)裂解力能參數(shù)的選用主要依靠經(jīng)驗(yàn)，尚無(wú)理論支持。因此對(duì)于連桿裂解技術(shù)的研究就顯得十分的迫切?，F(xiàn)有的文獻(xiàn)資料雖然表明影響連桿裂解質(zhì)量的因素很多，如裂解溫度、裂解速度、連桿材料特性、裂解槽參數(shù)、背壓力等8，但是都可以通過(guò)對(duì)裂解槽優(yōu)化設(shè)計(jì)、裂解力能參數(shù)合理選擇、提高設(shè)備加工精度及功能等來(lái)改善連桿

20、裂解質(zhì)量。所以在分析連桿裂解加工中，找出連桿裂解的宏觀和微觀機(jī)理、各因素對(duì)連桿裂解質(zhì)量的影響，然后選取合理的裂解槽參數(shù)、降低連桿裂解力、降低能耗。因此進(jìn)行連桿裂解加工工藝及其參數(shù)的研究，將為連桿材料的研發(fā)、設(shè)備設(shè)計(jì)和工藝的編排提供依據(jù)和支持，對(duì)提高連桿裂解的質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。1.4.31.4.3 主要研究?jī)?nèi)容主要研究?jī)?nèi)容本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：41）結(jié)合近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在裂解設(shè)備和工藝等方面已經(jīng)取得的成果，根據(jù)彈塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)和應(yīng)力集中的相關(guān)理論，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿裂解工藝，并結(jié)合已知的一些連桿裂解影響因素，對(duì)適合裂解的連桿材料進(jìn)行了綜合分析，分析鋼材中各組成化學(xué)成分對(duì)鋼的力學(xué)性能和物理性能的

21、影響；分析金相組織對(duì)鋼材的力學(xué)性能和物理性能的影響，為制造裂解新材料的方法和工藝提供參考。 2）針對(duì)新型裂解連桿材料 C70S6 鋼，對(duì)奇瑞 E4G16 型發(fā)動(dòng)機(jī)配套連桿進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)裂解力學(xué)理論分析。3）通過(guò)準(zhǔn)靜態(tài)裂解理論，根據(jù)彈性、斷裂和應(yīng)力集中的相關(guān)理論分析于計(jì)算，獲得預(yù)制裂解“V”型槽張角、曲率半徑、槽深等相關(guān)數(shù)據(jù)。對(duì)連桿裂解的參數(shù)選擇、預(yù)制裂解槽的合理設(shè)計(jì)及裂解工藝參數(shù)的確定提供參考。1.51.5 本章小結(jié)本章小結(jié)本章主要介紹了國(guó)內(nèi)外的裂解連桿生產(chǎn)現(xiàn)狀，毛坯件的生產(chǎn)方式和連桿裂解所用的材料等，分析了部分連桿材料的化學(xué)成分及其力學(xué)性能。為連桿漲斷加工工藝分析做鋪墊。5裂解原理及常見(jiàn)材料分析

22、裂解原理及常見(jiàn)材料分析2 21 1 連桿裂解技術(shù)的發(fā)展連桿裂解技術(shù)的發(fā)展針對(duì)傳統(tǒng)連桿制造工藝的缺點(diǎn)，為了降低制造費(fèi)用和工時(shí)，提高配合精度，對(duì)連桿后續(xù)加工工藝的改進(jìn)進(jìn)行了研究，連桿的裂解工藝應(yīng)運(yùn)而生。首先于 80 年代中期，由 Alfling 公司在德國(guó)申請(qǐng)專利。其后，與其相關(guān)研究不斷在美、德獲得進(jìn)展。連桿裂解技術(shù)是對(duì)連桿傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)加工技術(shù)的重大變革，實(shí)現(xiàn)了連桿桿身和連桿蓋結(jié)合面進(jìn)行無(wú)屑斷裂剖分加工的新技術(shù)，具有加工工序少、設(shè)備投資小、制造成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好、裝配精度高、承載能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。2.22.2 連桿裂解原理連桿裂解原理連桿裂解技術(shù)的原理是基于材料斷裂力學(xué)和應(yīng)力集中理論，首先人為的使整體

23、鍛造的連桿毛坯大頭孔產(chǎn)生裂痕，形成初始裂紋源，以提高裂解過(guò)程的應(yīng)力集中系數(shù)；然后利用特定的方法使初始裂紋源啟裂并快速擴(kuò)展，達(dá)到連桿本體與連桿蓋分離的目的6。其裂解過(guò)程如圖 1-2 所示,可分為以下幾步：（1）在連桿鍛造毛坯大頭孔內(nèi)，預(yù)先加工出裂解槽，形成初始斷裂源；（2）在裂解專用設(shè)備上首先從連桿大頭內(nèi)孔側(cè)施加徑向力，使裂紋由內(nèi)孔向外不斷擴(kuò)展直至完全裂解；（3）連桿蓋從連桿本體上分離出來(lái)，利用斷裂面犬牙交錯(cuò)的特征，再在裂解專用設(shè)備上將裂解分離后的連桿蓋與本體精確復(fù)位，最后在斷裂面完全嚙合的條件下，完成上螺栓工序及其它后續(xù)與傳統(tǒng)工藝相同的切削加工工序。 圖 1-2 連桿裂解過(guò)程2.32.3 連桿

24、裂解工藝流程與要求連桿裂解工藝流程與要求連桿裂解工藝對(duì)于毛坯的要求比較高，不僅要求其材料塑性變形小、強(qiáng)度好、脆性適中、工藝性好，還要在保證連桿強(qiáng)韌等性能指標(biāo)的前提下，限制連桿的韌性指標(biāo)，使斷口6呈現(xiàn)脆性斷裂特征7。根據(jù)資料知，奇瑞 E4G16 型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿為鍛件，其材料是 C70S6。以下是針對(duì)奇瑞 E4G16 連桿的裂解加工工藝流程：首先粗磨連桿兩側(cè)面；粗、半精鏜連桿的大小頭孔；鉆螺栓孔、油孔并攻絲；激光加工裂解槽；清洗除雜；在裂解主機(jī)上漲斷大頭孔；裝配螺栓；壓襯套并拉小頭孔；精磨連桿桿身兩側(cè)面；精鏜大小頭孔且小頭孔為橢圓行；稱重并進(jìn)行動(dòng)平衡；清洗；檢驗(yàn)入庫(kù)。對(duì)比傳統(tǒng)加工工藝可知，裂解工藝是

25、以整體加工代替分體加工。將原有連桿桿身與連桿蓋的半圓加工變?yōu)榱呀庋b配螺栓后大頭孔整圓精加工，省去了連桿桿身與連桿蓋結(jié)合面的拉削與磨削等傳統(tǒng)加工工序，簡(jiǎn)化了螺栓孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和整體加工工藝，降低了螺栓孔的加工精度要求。此外，斷裂剖分的結(jié)合面凸凹不平，大大提高了接觸面積，可使連桿承載能力、抗剪能力、連桿桿身和連桿蓋的定位精度、裝配質(zhì)量大幅度提高。裂解加工過(guò)程中的工藝要求：1）首先要選擇合理的裂解材料，以滿足連桿機(jī)械性能和裂解加工要求：2）要合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)裂解的形狀和尺寸，采用先進(jìn)加工技術(shù)，用于保證裂解槽的尺寸和槽面的質(zhì)量；3）合理選擇裂解力參數(shù)，保證裂解力與裂解速度完美配合；4）在裂解過(guò)程中要保證連桿

26、身和蓋做直線運(yùn)動(dòng)，并保證工件在各個(gè)工序間傳遞準(zhǔn)確精準(zhǔn)，尤其在裂解后的定扭矩螺栓的裝配工序中，嚴(yán)格保證兩端面完全嚙合，防止錯(cuò)位。2.42.4 常見(jiàn)的連桿裂解缺陷常見(jiàn)的連桿裂解缺陷在連桿裂解加工過(guò)程中一些主要缺陷為：1）連桿外輪廓大面積掉渣(俗稱爆口)；2）因裂紋分叉導(dǎo)致斷裂面夾渣(包夾)；3）斷裂面嚙合性差；3）因裂紋擴(kuò)展偏移引起斷裂面偏離預(yù)定位置；4）由于一側(cè)裂紋槽迅速啟裂而引起的單邊斷裂；5）裂解過(guò)程中塑性變形較大而引起的大頭孔失圓等。 因此為了保證裂解質(zhì)量，在裂解材料選擇時(shí)必須注意：首先要保證鍛造空冷后有足夠的強(qiáng)度，以滿足連桿使用性能的需要；其次要求在保證強(qiáng)韌綜合性能指標(biāo)的前提下，呈現(xiàn)脆性

27、斷裂特征，且其斷裂面應(yīng)有良好的嚙合性。另外還應(yīng)注意裂解槽的加工以及槽的各項(xiàng)7參數(shù)，同時(shí)還有裂解載荷選擇，加載速度控制等。2.52.5 常用連裂解材桿料介紹常用連裂解材桿料介紹目前，國(guó)外用于裂解加工的連桿材料主要有粉末冶金、高碳鋼、球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵。C70S6 是最早在室溫條件下采用裂解加工的鍛鋼連桿材料，鍛后利用鍛造余熱控制冷卻代替鍛后重新調(diào)質(zhì)處理,金相組織為珠光體加斷續(xù)的鐵素體，其成分特點(diǎn)是低硅、低錳、添加微量合金元素釩及易切削的元素硫，合金元素較少。SpltasCO70 具有和 C70S6 相同的化學(xué)成分,在冶煉工藝中添加了控制合成物，進(jìn)一步提高了材料的可加工性。SpltasSCO 系列

28、鍛鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能如表 1-1 和表 1-2。表 1-1SPLITASCO 系列鍛鋼的化學(xué)成分化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)CMnSiSPVC70S60.700.550.600.07SPLITASCO700.700.550.600.07SPLITASCO500.501.600.65 0.150.07SPLITASCO380.381.200.650.0750.0850.085表 1-2SPLITASCO 系列鍛鋼的力學(xué)性能牌號(hào)抗拉強(qiáng)度/MPa屈服強(qiáng)度/MPa沖擊韌性k/J.cm2疲勞極限/MPaC70S6 9705347.7333SPLITASCO709505455.5 310SPLITASCO

29、50954575433095057543159395753.93159555752.8315SPLITASCO389336705.43509186453.83508806153.7350從表中可以看出：鋼材加入 V，使珠光體中的鐵素體內(nèi)彌散析出碳(氮)化物，但加入這些元素會(huì)降低沖擊韌度，因此采用低碳含量和加入元素 Mn，就具有較好的綜合力學(xué)性能。而8加入 V、Ti 等合金元素，其碳化物在鍛造加熱過(guò)程中，使晶粒的長(zhǎng)大受到限制，鍛后晶粒較細(xì)，又加強(qiáng)了晶粒細(xì)化強(qiáng)化，進(jìn)一步提高了強(qiáng)度和韌性8。目前，模鍛和模鑄連桿還是占據(jù)主、重要地位，然而隨著粉末冶金技術(shù)的飛速發(fā)展，模鍛和模鑄臨著粉末鍛造鋼連桿和粉末一

30、次燒結(jié)鋼連桿成形工藝的挑戰(zhàn)。就國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀而言，粉末冶金鍛造工業(yè)雖然有了一定的發(fā)展，但要提供大批量和高質(zhì)量的粉末冶金鍛件還不成熟。而且涉及設(shè)備更新、技術(shù)改進(jìn)等方面費(fèi)用問(wèn)題，因此在今后很長(zhǎng)的的時(shí)期內(nèi)，國(guó)產(chǎn)連桿生產(chǎn)還將以模鍛工藝為主。9連桿漲斷加工工藝過(guò)程連桿漲斷加工工藝過(guò)程3.13.1 漲斷連桿加工工藝分析漲斷連桿加工工藝分析3.1.13.1.1 連桿材料和毛坯的特點(diǎn)連桿材料和毛坯的特點(diǎn)連桿的材料及金相組織不僅影響連桿的使用性能和機(jī)械加工時(shí)的切削性，而且還決定了裂解加工的可裂開(kāi)性和斷面質(zhì)量，對(duì)裂解工藝的成敗起決定作用。因此連桿裂解加工要求其材料塑性變形小，強(qiáng)度較好，脆性適中，工藝性好。按裂解加工技術(shù)

31、要求，并根據(jù)上文的介紹可知用于連桿裂解的材料基本上有球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、粉末燒結(jié)金屬、高碳鋼等。鑄造連桿的低塑性和易脆斷極適宜裂解加工技術(shù)的應(yīng)用。但鑄造連桿重量偏差大,機(jī)械性能較差，其使用受到限制。鍛鋼連桿組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能好，在傳統(tǒng)連桿制造業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，尤其用于負(fù)荷大、轉(zhuǎn)速高的發(fā)動(dòng)機(jī)以及要求連桿具有高疲勞強(qiáng)度和可靠性的場(chǎng)合，但鍛造連桿毛坯幾何精度低，材料韌性高，裂解加工產(chǎn)生的變形大，機(jī)械加工余量大，重裝精度低。裂解連桿鍛造毛坯形狀、尺寸與普通連桿毛坯并無(wú)多大區(qū)別。但為減少裂解過(guò)程中的裂解力及裂解時(shí)的大頭孔變形，在不影響斷裂面嚙合的情況下，盡量減少大頭孔中心處裂解截面積。3.1.23.1.

32、2 斷裂面設(shè)計(jì)斷裂面設(shè)計(jì)連桿斷裂截面的形狀影響著裂解的質(zhì)量。裂解過(guò)程中裂紋首先發(fā)生在連桿大頭孔內(nèi)表面，然后向兩側(cè)的螺栓孔和外側(cè)表面擴(kuò)展，當(dāng)裂紋擴(kuò)展至螺栓孔處時(shí)由一條裂紋擴(kuò)展成兩條裂紋，越過(guò)螺栓孔后兩條裂紋重新匯合。由于圓形的截面有利于兩條裂紋在同一點(diǎn)匯合，可因此提高裂解的質(zhì)量。相反，如果斷裂截面接近于矩形，兩條裂紋匯合不到一起的風(fēng)險(xiǎn)就大大增加，結(jié)果就很有可能產(chǎn)生暴口的缺陷。所以斷裂截面的設(shè)計(jì)要盡量接近于圓形而避免矩形截面。另外下述原因也有可能產(chǎn)生爆口缺陷：激光割槽深度不夠；漲斷工位不穩(wěn)定，需要加以調(diào)整；所用毛坯材料脆性過(guò)大，有質(zhì)量問(wèn)題，需要整改。3.1.33.1.3 初始裂解槽加工及加工設(shè)備初

33、始裂解槽加工及加工設(shè)備初始裂解“V”型槽的質(zhì)量決定著連桿裂解加工的質(zhì)量。初始裂解槽的作用就是制造缺口效應(yīng)，提高應(yīng)力集中系數(shù)，滿足張開(kāi)型斷裂裂解的條件，確保斷裂發(fā)生在預(yù)定的位置，并且可以有效的降低裂解加工時(shí)的加工載荷，保證裂解加工順利進(jìn)行和裂解加工的質(zhì)量。初始裂解“V”型槽的主要尺寸主要有三個(gè)參數(shù)決定，既槽深 h、張角 、和曲率半 r徑。裂紋槽的加工不僅要保證適當(dāng)?shù)牟凵?、張角、曲率半徑，而且?yīng)保證大頭孔中心兩側(cè)的裂紋槽位置對(duì)稱、槽深一致，減少槽深偏差，以保證最終獲得兩個(gè)高質(zhì)量的斷裂剖分面。若兩側(cè)槽深不一致，則會(huì)產(chǎn)生一邊開(kāi)裂而一邊未開(kāi)裂的“單邊斷裂”現(xiàn)象。目前常用的 “V” 型槽的加工方法有機(jī)械拉

34、削法和激光加工。機(jī)械拉削“V 型”裂解槽的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，加工參數(shù)與制造精度容易控制。但由于在加工過(guò)程中拉刀會(huì)磨損變10鈍，從而使得裂解槽曲率半徑增大，將導(dǎo)致裂解缺陷率提高，為此在加工中需要經(jīng)常更換刀具或修刀。然而激光加工“V” 型裂解槽就不存在這方面的缺陷，因其具有切縫窄、速度快、無(wú)刀具磨損、易裂解、重復(fù)精度高的特點(diǎn)，可降低裂解力、減少大頭孔裂解變形等優(yōu)點(diǎn)，所以機(jī)械拉削裂解槽正在逐漸被激光加工裂解槽所取代。成用設(shè)備有裂解槽專業(yè)機(jī)械拉削機(jī)床，裂解槽激光加工專用機(jī)床等。3.1.43.1.4 裂解加工及其設(shè)備裂解加工及其設(shè)備裂解過(guò)程中，為了保證裂解槽快速啟裂、裂紋定向擴(kuò)展并最后閉合，形成脆性斷裂面

35、，必須嚴(yán)格控制載荷的施加方式、大小以及速度。為了保證裂解的質(zhì)量，裂解加工必須在專用的機(jī)床上才能完成。裂解設(shè)備如圖 2-1 所示：1加緊缸；2大頭定位套；3側(cè)向?qū)к墸?推力銷；5背壓復(fù)位缸；6連桿圖 2-1 連桿裂解主機(jī)9該設(shè)備主要以下幾個(gè)部分：4 個(gè)加緊油缸、1 個(gè)大頭定位套、1 付側(cè)向?qū)к墶? 個(gè)楔形推力銷和 1 個(gè)背壓復(fù)位油缸。其工作過(guò)程大致是先將連桿小頭和大頭固定在各自的定位套上，夾緊缸夾緊連桿大頭后，楔形推力銷在其下拉缸作用下迅速向下移動(dòng)，推動(dòng)大頭孔定位套向后滑動(dòng)，大頭孔因此被拉斷，分離成蓋、桿兩部分。之后用壓縮空氣來(lái)清理斷面以清除影響嚙合的小料渣，在背壓復(fù)位缸的推動(dòng)下蓋、桿復(fù)位并彼此

36、精確地嚙合在一起。為保證蓋、桿之間的精確復(fù)位，裂解設(shè)備導(dǎo)軌必須有非常高的導(dǎo)向精度。大頭孔定位套是一個(gè)非常重要的零件，其直徑對(duì)裂解質(zhì)量影響很大，合理的直徑有助于大頭孔受力狀態(tài)良好，從而獲得很高的裂解質(zhì)量和很小的變形。另外為了后續(xù)的機(jī)械加工，連桿裂解后需采用螺栓將連桿桿身與連桿蓋裝合，并按技術(shù)要求施加扭矩。由于斷裂面呈現(xiàn)犬牙交錯(cuò)形態(tài)，因此在裝配螺栓過(guò)程中需保證裂解后的連桿桿身與連桿蓋完全嚙合、不錯(cuò)位。為防止錯(cuò)位或施加扭矩不一致，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行兩側(cè)螺栓的裝配。因此為了保證裝配質(zhì)量，必須在專用定扭矩上螺栓設(shè)備上進(jìn)行。預(yù)裝配后將扭矩卸載，使連桿桿身與連桿蓋分離，對(duì)斷裂面進(jìn)行吸塵或采用高壓氣體清渣，然后按連桿

37、的技術(shù)要求重新裝配螺栓至所要求的扭矩。113.1.53.1.5 裂解加工技術(shù)質(zhì)量要求及其影響因素分析裂解加工技術(shù)質(zhì)量要求及其影響因素分析連桿裂解加工技術(shù)屬于精密加工技術(shù)，裂解加工后大頭孔僅需精鏜，技術(shù)質(zhì)量有以下3 個(gè)方面的要求：1) 裂解加工后連桿大頭孔不能有較大的失圓與變形，以免造成后續(xù)精加工余量的不足。一般情況下，轎車(chē)類連桿裂解加工前后大頭孔直徑平均變化量要控制在 0. 05 mm 以下，而卡車(chē)類連桿一般要求裂解加工后其大頭孔直徑變化量在 0. 08 mm 以下；2) 由于斷裂面將作為后續(xù)加工及裝配的定位基準(zhǔn)，所以要求斷裂面具有較好的三維凹凸曲面形態(tài)，以滿足精確嚙合的要求。斷裂面的質(zhì)量一般

38、通過(guò)斷裂面擴(kuò)展的水平誤差、斷裂面凸凹不平程度、連桿大頭端外側(cè)面掉渣面積等來(lái)衡量；3) 由于連桿工作條件惡劣，在高溫環(huán)境下承受交變載荷的作用且運(yùn)動(dòng)速度極高，因此要求斷裂面(接觸面) 強(qiáng)度高、承載能力強(qiáng)。影響裂解加工質(zhì)量的因素除了上述幾種外還有下列原因：連桿裂解加工的材料。采用裂解方式加工的連桿，其材料有特殊的要求，首先要保證鍛造空冷后有足夠的強(qiáng)度，以滿足連桿使用性能的需要；其次要求在保證強(qiáng)韌綜合性能指標(biāo)的前提下，呈現(xiàn)脆性斷裂特征，且其斷裂面應(yīng)有良好的嚙合性。有試驗(yàn)表明，連桿材料選擇不當(dāng)是引起大頭孔失圓的主要因素，例如常規(guī) 42CrMo 材料的連桿即便在預(yù)制裂紋槽與裂解工藝參數(shù)都十分理想的條件下，

39、也發(fā)生裂不開(kāi)、塑性變形較大、大頭孔明顯失圓等問(wèn)題。而對(duì)于脆性較好的鑄鐵材料、粉末冶金材料與可裂解鍛鋼材料，裂解加工后連桿大頭孔變形量明顯變小。鍛造工藝的影響。用于裂解加工的鍛鋼一般都是鍛造后利用鍛造余熱控制冷卻的方法得到所需的組織與性能，而省去了鍛后的調(diào)質(zhì)處理。加熱溫度與鍛后的冷卻速度對(duì)材料力學(xué)性能及微觀組織有重要影響，進(jìn)而對(duì)裂解加工質(zhì)量產(chǎn)生影響。加熱溫度過(guò)高將導(dǎo)致晶粒直連桿大頭孔圓度變化量增加。在同一加熱溫度條件下，鍛后冷卻速度越快，連桿的硬度、強(qiáng)度越高、脆性越好，有利于裂解加工，但冷卻速度過(guò)快會(huì)產(chǎn)生馬氏體組織，而且過(guò)高的硬度將不利于裂解后連桿大頭孔的后續(xù)精加工，故要求其在滿足強(qiáng)韌綜合性能前

40、提下，提高材料強(qiáng)度。裂解載荷及加載速度的影響。有試驗(yàn)表明，裂解主動(dòng)載荷過(guò)大，將導(dǎo)致裂解后連桿大頭孔塑性變形量增大。同時(shí)，較大的裂解載荷必然會(huì)帶來(lái)較大的殘余應(yīng)力，在連桿裝機(jī)后殘余應(yīng)力的釋放也將影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能。而裂解載荷過(guò)小，會(huì)產(chǎn)生裂不開(kāi)的現(xiàn)象，嚴(yán)重的還會(huì)損害裂解加工設(shè)備。因此為保證裂解加工質(zhì)量，常采用“背壓”裂解加工方法，即裂解前向連桿蓋端螺栓孔處及桿部圓弧過(guò)渡處施加背壓力，背壓力增大，裂解主動(dòng)載荷也隨之增加，將增加大頭孔變形量，故背壓力為裂解載荷的 1/ 41/ 3 較為合理10。加載速度越大，越容易發(fā)生脆性斷裂，斷裂面質(zhì)量越好，大頭孔變形量越小，隨著加載速度的增加，斷裂面塑性區(qū)寬度下降

41、，當(dāng)加載速度大于 130 mm/ s 時(shí)，隨著加載速度的提高，斷裂面塑性區(qū)寬度下降趨于平緩。所以為了減小斷裂面塑性區(qū)寬度，提高裂解加工12質(zhì)量，加載速度大于 130 mm/ s 較好。3.23.2 連桿漲斷力學(xué)及參數(shù)分析連桿漲斷力學(xué)及參數(shù)分析在連桿裂解加工過(guò)程中的工藝要求一下幾點(diǎn)：1）首先要選擇合理的裂解材料，以滿足連桿機(jī)械性能和裂解加工要求：2）要合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)裂解的形狀和尺寸，采用先進(jìn)加工技術(shù)，用于保證裂解槽的尺寸和槽面的質(zhì)量；3）合理選擇裂解力參數(shù)，保證裂解力與裂解速度完美配合；4）在裂解過(guò)程中要保證連桿身和蓋做直線運(yùn)動(dòng)，并保證工件在各個(gè)工序間傳遞準(zhǔn)確精準(zhǔn)，尤其在裂解后的定扭矩螺栓的裝配

42、工序中，嚴(yán)格保證兩端面完全嚙合，防止錯(cuò)位。為滿足上述要求，可運(yùn)用斷裂力學(xué)中的線彈性斷裂力學(xué)理論對(duì)影響材料裂解各項(xiàng)因素進(jìn)行分析。連桿裂解加工類型屬于線彈性斷裂力學(xué)理論中的張開(kāi)型斷裂，而張開(kāi)型斷裂又屬于低應(yīng)力脆斷的基本形式。張開(kāi)型斷裂裂紋的尖端的應(yīng)力場(chǎng)為： （1）在式（）中，K1是裂紋端部區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的一個(gè)公共因子，是決定裂紋端部區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度的因素、x、y、xy為應(yīng)力的分量；， 為裂紋尖端附近點(diǎn)的極坐標(biāo)。從式中可以明顯看出：隨著 減小，各應(yīng)力分量值 x 、y 、xy 隨之增大。當(dāng) 0 時(shí)，x 、y 、xy 趨向于無(wú)窮大，即裂紋尖端應(yīng)力的奇異性。應(yīng)力隨著 的減小而增大，這樣在緊靠裂紋尖端處的一定范圍

43、內(nèi)其應(yīng)力值將達(dá)到或超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度而發(fā)生屈服，此區(qū)域即裂紋尖端塑性區(qū)。其中 K1的通式為：K1=Y （2）Y 為幾何形狀因子，是一個(gè)和裂紋形狀、加載方式和試件幾何形狀有關(guān)的幾何校正因數(shù)。K1和外界作用應(yīng)力及裂紋長(zhǎng)度有關(guān)，當(dāng) K1增大到足以使裂紋尖端材料分離而進(jìn)入失穩(wěn)擴(kuò)展，引起試件斷裂，即達(dá)到臨界狀態(tài)。在資料8中根據(jù)式子計(jì)算 C70S6 的 K1C的值為 26.69 MPam1/2。有強(qiáng)度因子知只有當(dāng) K1K1C時(shí)才會(huì)發(fā)生斷裂。 根據(jù)不同幾何形狀下的裂解力和斷裂面可得斷裂應(yīng)力為裂解力與斷裂面積的比值。連桿的斷裂面面積計(jì)算可按照連桿蓋或連桿體的斷面如圖2-2 所示，幾何形狀因子 Y 可有式（2）

44、得到。13圖 2-2 連桿體設(shè)計(jì)連桿裂解裝置時(shí)，要考慮必須要考慮到施加載荷的大小、方向及速度等因素，而且還必須注意控制大頭空的塑性變形、單邊變形以及彎曲斷裂。因此設(shè)計(jì)合理的裂解裝置是裂解工藝成功的關(guān)鍵。圖 2-3 是裂解裝置的力學(xué)模型及其受力分析11：圖 2-3 連桿裂解裝置力學(xué)模型及受力分析受力平衡方程：F=23.2.13.2.1 裂解曲率半徑裂解曲率半徑 r r 與與 K K1 1和和 Y Y 的關(guān)系的關(guān)系根據(jù)上述分析和公式可求得 K1和 Y 的數(shù)值，如下表所示：表 2-1 連桿裂解曲率半徑與 K1和 Y 的關(guān)系（=00）14H=0.6mmr(mm)2=000.10.150.20.3裂解力

45、 F（kN）52.4054.8555.4070.50斷裂面積 S（mm2）243.40243.00243.00343.00斷裂應(yīng)力 (MPamm2)215.0226.5230.0296.8K1 （MPam1/2）26.526.726.826.7Y2.852.702.682.10表 2-2 裂解槽曲率半徑與 K1和 Y 的關(guān)系（=450）H=0.6mmr(mm)2=9000.10.150.20.3裂解力 F（KN）53.75555556.0071.10斷裂面積 S（mm2）243.40243.00243.00243.50斷裂應(yīng)力 (MPamm2)221.00229.50233.30299.5K1

46、（MPam1/2）26.8526.8826.8026.82Y2.802.702.682.10從表中可以得出，當(dāng)槽深和張角不變的時(shí)，隨著曲率半徑的增加，幾何形狀因子減小，從而裂解力不斷增加；而半徑在 0.10.2mm 之間變化時(shí)，裂解力變化不大，而幾何形狀因子和裂解力呈現(xiàn)遞增關(guān)系。因此實(shí)際生產(chǎn)中裂解槽的曲率半徑一般都在 0.10.2mm區(qū)間選擇。3.2.23.2.2 裂解槽張角裂解槽張角 與與 K K1 1和和 Y Y 關(guān)系關(guān)系在裂解槽深 H 和半徑 r 不變時(shí)，張角 的變化與 K1和 Y 的關(guān)系如下表：表 2-3 連桿裂解槽張角 與 K1和 Y 關(guān)系（r=0.1）H=0.6mm2r=0.1 m

47、m0306090裂解力 F（kN）52.4359.3063.8253.75斷裂應(yīng)力 (MPamm2）215.3243.7261.2220.9K1（MPam1/2）26.5826.9027.0026.78Y2.862.552.402.80表 2-4 連桿裂解槽張角 與 K1和 Y 關(guān)系（r=0.2）H=0.6mm2r=0.2 mm306090裂解力 F（kN）060.363.956.0斷裂應(yīng)力 (MPamm2）230.0250.5265.8233.5K1（MPam1/2）26.827.027.126.80Y2.682.482.352.6515從表 2-3 和 2-4 中可以看到張角在 00900

48、區(qū)間變化時(shí)，裂解力 F 與幾何因子 Y 基本成反比關(guān)系，這與應(yīng)力集中的理論很類似。因而在加工裂解槽時(shí)應(yīng)盡可能使張角 的值最小，這樣不僅可以減小裂解力節(jié)約能源，而且還可以提高連桿的質(zhì)量。3.2.33.2.3 裂解槽深度裂解槽深度 H H 與與 K K1 1和和 Y Y 關(guān)系關(guān)系在張角 和半徑不變的前提下，隨著槽深的變化裂解力和幾何因子 Y 變化有下列變化：表 2-5 連桿裂解槽深度 H 與 K1和 Y 關(guān)系（=00）2=00r=0.2mm0.40.50.60.70.8裂解力 F（kN）63.7559.1055.4053.3050.37斷裂面積 S（mm2）246.40243.40240.4023

49、7.50234.65斷裂應(yīng)力 (MPamm2）258.7242.8230.0224.0215.0K1（MPam1/2）26.6526.7026.6826.8026.95Y2.902.752.702.552.50表 2-6 連桿裂解槽深度 H 與 K1和 Y 關(guān)系（2=900）2=900H（mm）r=0.2mm0.40.50.60.70.8裂解力 F（kN）65.2761.2056.155.4750.85斷裂面積 S（mm2）246.40243.40240.40237.50234.65斷裂應(yīng)力 (MPamm2 )264.9251.5233.2233.4236.8K1（MPam1/2）26.702

50、6.7326.8426.8026.95Y2.852.682.702.452.28根據(jù)表中的數(shù)據(jù)顯示可知，隨著槽深的增大其幾何因子 Y 遞減的趨勢(shì)，且裂解力也相應(yīng)的遞減。因此在加工槽深時(shí)可優(yōu)先考慮 H=0.8mm。根據(jù)以上各項(xiàng)數(shù)據(jù)的分析知，裂解槽越深，裂解力越小，裂解越容易，效果越好。然而根據(jù)裂解工藝要求知在裂解后對(duì)連桿桿體和大頭孔端蓋進(jìn)行螺栓裝配，然后鏜除，消除變形對(duì)內(nèi)孔圓度的影響，因此如果裂解槽深度增加在后期的機(jī)加工中對(duì)其的加工余量必然加大，就有可能造成內(nèi)孔圓周的變化，一致于影響精度和強(qiáng)度。因此在預(yù)制連桿裂解槽時(shí)為了控制這方面的影響取槽深 H 的范圍為 0.40.75mm 之間，裂解槽的曲率

51、半徑 r 取12mm 之間，張角 取 00600之間。3.33.3 機(jī)械加工工藝分析機(jī)械加工工藝分析3.3.13.3.1 機(jī)加工技術(shù)要求機(jī)加工技術(shù)要求為了保證連桿的質(zhì)量，必須對(duì)連桿大、小頭孔的的尺寸精度和形狀精度；大、小頭孔軸心線在兩個(gè)互相垂直方向的平行度；大、小頭孔中心距；連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線的垂直度等做出嚴(yán)格的技術(shù)要求。16用查表法確定機(jī)械加工余量：查機(jī)械加工工藝手冊(cè)第一卷中表 3.225、表 3.226 和表 3.227 知在大頭平面加工中各工序的加工余量（mm）如下表：?jiǎn)蚊婕庸し椒▎蚊嬗嗔拷?jīng)濟(jì)精度工序尺寸表面粗糙度毛坯31.612.5粗銑1.5IT12()320. 0012.

52、5精銑0.6IT10()100. 003.2粗磨0.3IT8()050. 001.6精磨0.1IT7()025. 00 0.8大頭孔各工序尺寸及其公差，有機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程中 229 和234 表得：工序名稱工序基本余量工序經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸極限尺寸表面粗糙度珩磨0.10H650.90.4精鏜0.8H850.80.8半精鏜1H11501.6二次粗鏜2H12496.3一次粗鏜2H124712.5擴(kuò)孔545小頭孔各工序尺寸及其公差，根據(jù)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程中表 2-29和 2-30 表得：工序名稱工序基本余量工序經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸極限尺寸表面粗糙度精鏜0.2H8241.6鉸0

53、.8H923.86.4擴(kuò)8H102312.517鉆鉆至151512.5在加工余量、進(jìn)給量和切削速度的選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的加工要求選擇合理的參數(shù)。正確地各種參數(shù)，不僅提高加工效率，保證必要的刀具耐用度和經(jīng)濟(jì)性，更重要的是可以保證加工質(zhì)量。3.3.23.3.2 機(jī)加工工時(shí)機(jī)加工工時(shí)在機(jī)加工中，銑床選用 X52K 機(jī)床，磨床選用 M7350 磨床，鉆床選用 Z3080 鉆床。根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)選取各項(xiàng)加工數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算得各項(xiàng)加工用時(shí)（min） ，如下表：機(jī)加工項(xiàng)目基本時(shí)間（min）輔助時(shí)間（min）其他（min）銑連桿大小頭平面0.110.18粗磨大小頭平面0.010.21鉆小頭孔0.120.

54、50.2擴(kuò)小頭孔0.070.25鉸小頭孔0.200.18擴(kuò)大頭孔0.250.20粗銑連桿蓋螺母座面0.050.18銑軸瓦鎖口槽0.030.18鉆螺栓孔0.450.50.2擴(kuò)螺栓孔0.120.25倒角螺栓孔口0.03鉸螺栓孔0.45粗鏜大頭孔0.200.5大頭孔倒角0.05半精鏜大頭孔0.23精鏜大頭孔0.23鉆小頭油孔0.14小頭孔兩端面及小頭油孔倒角0.050.2鏜小頭孔襯套0.23珩磨大頭孔0.47檢驗(yàn)入庫(kù)183.43.4 本章小結(jié)本章小結(jié) 本章通過(guò)對(duì)裂解工藝過(guò)程分析以機(jī)加工過(guò)程分析，得出了在裂解加工工藝過(guò)程中，關(guān)鍵工藝是裂解槽的預(yù)制和裂解速度的控制。分別分析了裂解槽的三個(gè)幾何參數(shù)對(duì)裂解力

55、和裂解質(zhì)量影響的一般規(guī)律，并給出了裂解槽參數(shù)的最佳取值范圍。另外，機(jī)加工過(guò)程分析中，分別計(jì)算了各工藝過(guò)程的用時(shí)。對(duì)制定工藝卡片具有指導(dǎo)意義。19參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 馬進(jìn).今年我國(guó)第 1000 萬(wàn)輛汽車(chē)下線N.新華網(wǎng).2009-10-20.2 吳社強(qiáng).汽車(chē)構(gòu)造M.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.2003:9-323 劉若南.潘力本譯.(日)GP 企畫(huà)室.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)圖解M.吉林科學(xué)技術(shù)出版社.1995:1-494 周穎.田其鑄.汽車(chē)設(shè)計(jì)手冊(cè)（發(fā)動(dòng)機(jī)附件卷）.長(zhǎng)春汽車(chē)研究所.1985.5（1）：1531825 曹正, 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿材料的現(xiàn)狀及發(fā)展趨J.汽車(chē)工藝與材料.2007.(1):7-96 谷諍巍.

56、發(fā)動(dòng)機(jī)連桿裂解加工工藝J.新技術(shù)新工藝.2003.(7):14-157 楊慎華.寇淑清.鄭祺峰. 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿裂解制造工藝及設(shè)備J. 材料工藝設(shè)備 2005 年第 2 期8 閻洪濤. 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿裂解工藝參數(shù)確定及數(shù)值模擬D. 河北: 燕山大學(xué),20069 谷諍巍.姚衛(wèi)國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿裂解工藝與裝備J汽車(chē)制造技術(shù) 2006.11：104-10510 張志強(qiáng).金文明.楊慎華.連桿裂解加工質(zhì)量要求及影響因素分析J. 新技術(shù)新工藝.2009.(8).91-9211 劉慕雙.李明分開(kāi)面裂解連桿工藝分析J.拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸 2008.35(1):67-6920小結(jié)通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)我在大學(xué)階段所學(xué)習(xí)的模機(jī)械制

57、造方面的知識(shí)做了一個(gè)很好的總結(jié)和鞏固，也對(duì)平時(shí)所學(xué)習(xí)的比較零散的知識(shí)做到了系統(tǒng)化的運(yùn)用。也發(fā)現(xiàn)了自己在學(xué)科內(nèi)的某些方面知識(shí)的欠缺，做到了很好的復(fù)習(xí)和理解，對(duì)機(jī)械制造、加工工藝、理論分析有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。用到了大量專業(yè)知識(shí)，例如機(jī)械設(shè)計(jì)、工程制圖、材料力學(xué)、公差與配合等學(xué)科。通過(guò)在設(shè)計(jì)中查閱和復(fù)習(xí)其相關(guān)知識(shí)，對(duì)部分已生疏的學(xué)科又重新做了認(rèn)識(shí)，且在以前學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上更加深了理解，同時(shí)也把書(shū)本上學(xué)到的知識(shí)用到了實(shí)際設(shè)計(jì)中，將單一的學(xué)科和其他配套學(xué)科融合在一起，學(xué)會(huì)了綜合考慮問(wèn)題。在陳老師的講解下，明確了連桿的一般工作原理、制造工藝、加工工藝。期間在圖書(shū)館借閱了許多相關(guān)手冊(cè)和書(shū)

58、籍，充分利用和查閱各種資料，并與肖媛同學(xué)進(jìn)行了深入的交流，盡最大努力搞好了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中還用到了一些計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，更是受益匪淺，例如在設(shè)計(jì)中用到 Auto CAD 進(jìn)行平面制圖和 pro/E 三維繪圖，使得在設(shè)計(jì)中對(duì)于零件的空間造型和平面投影有了和直觀的表達(dá)。在本次設(shè)計(jì)中我認(rèn)為最大的收獲就是鞏固專業(yè)知識(shí)的同時(shí)也接觸了很多新東西。21致謝首先衷心感謝陳杰平教授，論文的選題、研究的方向和設(shè)計(jì)內(nèi)容都得到陳老師的精心指導(dǎo)與熱情的幫助。陳老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的作風(fēng)，豐富的理論知識(shí)給了我很深的啟迪，使我受益匪淺。我的論文是在您悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，我的每一點(diǎn)進(jìn)步和提高都得益于陳老師的指導(dǎo)、鼓勵(lì)、影響和支持；同時(shí)也使我在思維方法、工作作風(fēng)以及學(xué)習(xí)態(tài)度方面得到進(jìn)步。感謝所有關(guān)心和幫助過(guò)我的老師們、同學(xué)們！