连杆裂解工艺.pdf

9 1998年第9期 传统工艺流程 清洗 拉削连杆体分离面 大小头定位点拉连杆体与盖半圆 侧定位点 螺栓座面 分离面 粗磨连杆体两侧面 磨分离面 压衬套并精整 倒角并铣平小头衬套 钻油道孔 粗加工连杆小头孔 粗 半精 精加工螺栓孔 铣连杆体和盖的锁瓦槽 装配连杆珩磨大小头孔 清洗终检 清洗 精磨两侧面半精 精镗大小头孔 裂解工艺流程 粗磨连杆两侧面 清洗 钻油道孔 钻 攻螺栓孔 拉裂解槽 裂解 装配 压衬套 精整衬套 倒角 精磨两侧面 称重分组 终检 清洗 铰珩连杆大小头孔半精镗 精镗大小头孔 图2 连杆裂解工艺 一汽 大众汽车有限公司于永仁 随着汽车工业的发展 世界汽车市场的 竞争愈演愈烈 高质量低成本的制造技术成 为争夺市场的重要手段 连杆裂解工艺以其 显著的经济效益而备受汽车制造公司重视 1裂解工艺的经济性 传统工艺采用分体工艺 用铣 锯 拉 磨 等方法加工连杆体和连杆盖的结合面 粗 半 精加工连杆体 连杆盖大 小头孔 精加工连 杆盖的定位销孔 精加工连杆体螺栓孔 然后 装配连杆体与连杆盖 精加工大小头孔 裂解工艺如图1所示 粗加工大小头孔 后 先钻攻螺栓孔 在连杆大头孔加工产生应 力集中的裂解槽 然后由楔铁向下移动推动 涨套对连杆产生压力 使连杆大头孔从裂解 槽处裂解 裂解后依靠分离面啮合定位 装 配螺栓后精加工大 小头孔 传统工艺和裂 解工艺的连杆加工流程如图2 1 裂解套 2 楔铁 3 裂解套 图1 粗镗大小头孔 半精镗小头孔 裂解工艺使连杆由分体加工变为整体加 工 省去了分离面拉削与磨削等工艺 降低了 螺栓孔的加工精度和加工成本 提高了经济 效益 据德国大众汽车公司计算 a 明显减少设备 减少机床投资25 b 缩短生产线长度 减少占地面积 30 c 取消连杆孔内的定位套或简化螺栓 降低外协件费用 降低单件成本 d 节省量辅具费用30 e 减少刀具种类 降低刀具成本 f 节约动能40 g 简化工艺 使废品率明显下降 可见裂解工艺的经济效益是明显的 2材料及其机械性能 连杆的材料及其金相组织不仅影响连杆 的产品性能和切削性 而且决定可裂开性和 断面质量 对裂解工艺起决定作用 裂解连 杆要求其材料塑性变形小 强度较好 脆性适 中 工艺性好 058105411B连杆材料为 C70S6B Y 其成分如表1 10 汽车工艺与材料 CSiMnPSAlCrMoNiV 0 67 0 73 0 15 0 25 0 45 0 55 0 045 0 060 0 070 0 01 0 10 0 20 0 03 0 02 0 03 0 04 表1 金相组织 珠光体加断续的铁素体 硬度 263 310 HBS 抗拉强度 900 150 MPa 屈服极限 520 MPa 最大伸长率 10 3连杆裂解工艺 3 1裂解工艺 3 1 1拉削裂解槽 如图3所示 连杆裂解前要先在连杆大 头孔的两侧面拉削出两条对称裂解槽 使连 杆裂解时产生应力集中 以实现定位断裂 图3 3 1 2裂解 在裂解工位上 为保证裂解时压力均匀 必须使工件精确定位 由电控比例阀控制油 缸带动楔铁涨套移动 到达匀速运动后 涨套 对连杆内径产生压力 使其首先在裂解槽尖 角部开裂 到螺栓孔后向两侧延展 直到连杆 完全涨开 如图4所示 1 连杆 2 涨套 3 楔铁 4 夹具 5 定位块 6 定位销 图4 3 1 3裂解的辅助工艺 在裂解前 楔铁从0加速到一定速度是 空行程 裂解过程是一个匀速过程 涨开后 压缩空气工位清理涨断口 楔铁再次工进 以 确认连杆是否完全裂开 3 2影响裂解质量的几个要素 3 2 1裂解槽 裂解槽的形状与深度 直接影响连杆裂 解的裂解压力从而影响变形 如图5所示 图5 由此可见 裂解槽深时裂解压力小 相应 变量小 但半精镗 精镗 珩磨单边余量之和 仅为0 72 mm 珩磨后裂解槽残留不能大于 0 1 mm 同时由于拉裂解槽的夹具与刀具定 位误差为0 1 mm 所以裂解槽深限定在 0 57 0 4 mm 同时裂解槽的形状对于裂 解质量影响很大 当拉刀刀片的刀尖角磨损 后 裂解槽的R变大 应力集中受影响 拉刀刀尖角圆弧半径与裂解缺陷率的关 系如下 R 0 1 mm时缺陷率为0 16 R 0 4 mm时缺陷率为0 41 注 刀尖角圆弧半径由ZOLL ER公司调 刀仪上测得 采用拉削方式加工的裂解槽质量不够稳 定 今年美国RAYCON 德国ALFIN G和 MAUSER等公司先后研究用激光和水刀来 加工裂解槽 质量非常稳定 3 2 2裂解夹具 连杆裂解后拧紧螺栓前 结合面的啮合 十分重要 所以要求裂解工位夹紧稳定 往复 11 1998年第9期 精镗后5 22 94 73 54 14 35 13 93 42 83 42 7 铰珩后2 61 12 81 92 72 62 92 12 21 72 01 5 涨套尺寸mm缺陷类型缺陷率缺陷原因 48 89单边裂解0 18 裂解槽形误差 裂解槽不对称 48 76掉渣0 82 由于变形造成压力不足 有撕裂 48 72掉渣 单边裂解2 5 由于变形造成压力不足行程不够 48 68掉渣 大 单边裂解涨不开约6 变形量太大 已无法正常使用 注 以上测量结果圆度均由Mahr公司圆度仪测得 尺寸由K OMEG量仪测得 4连杆裂解变形及对产品质量的影响 表2裂解连杆的缺陷 表3精镗和铰珩后工件的圆度值 m 运动精度高 夹具使分离面完全啮合 3 2 3涨套与楔铁 涨套与楔铁的尺寸直接影响裂解压力与 工作行程 当机床调整 涨套与楔铁尺寸都 很好时 裂解缺陷很少 此时裂解压力9 10 MPa 工作节拍13 s 但由于长时间工作必然 造成磨损和塑性变形 如表2 当单边塑性 变形量达到0 25 mm后涨套就无法使用 了 裂解工艺的可行性取决于两个要素 一 是裂解质量 二是裂解时的变形量 4 1裂解质量 裂解质量主要从以下方面描述 a 断面的啮合性 b 断面的质量 c 裂解的成功率 所以 影响裂解质量的因素主要有连杆 的材料及其金相组织 裂解机构及夹具 裂解 槽质量等 4 2连杆的变形量 裂解的变形量如果太大将影响精镗 大头孔的圆度和工艺性乃至产品质量 根据 美国Giddings 而根 据德国ALFIN G公司的Volker Ohrnberg2 er和Michael Haehnel工程师的研究结果 圆度平均变化量为0 028 mm 目前一汽 大众连杆线在9 10 MPa压 力 下 圆 度 的 平 均 变 形 值0 050 4mm 尺寸平 均变化值为0 092 5 mm 小于粗镗的余量 对镗削和铰珩的工艺性影响不大 表3为精 镗和铰珩后工件的圆度值 4 3裂解工艺对产品质量的影响 a 裂解虽是新兴工艺 其生产质量还是 很稳定的 目前我公司连杆线裂解自动线的 废品率为0 21 低于机械加工结合面的废 品率 b 用结合面装配 使结合面积增大 承 载能力提高 尤其使抗剪切能力大幅提高 c 由于结合面加工不采用螺栓孔定位 就不存在由于机械加工结合面产生