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1、 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
2、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
3、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
4、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C Si M n P S Al Cr Mo Ni V0. 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
5、度 :900 + 150 M Pa屈服极限 :520 M Pa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 33. 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
6、销图 43. 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
7、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 RA YCON 、德国 AL F IN G 和MAU SER 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
8、 期精镗后 5. 2 2. 9 4. 7 3. 5 4. 1 4. 3 5. 1 3. 9 3. 4 2. 8 3. 4 2. 7铰珩后 2. 6 1. 1 2. 8 1. 9 2. 7 2. 6 2. 9 2. 1 2. 2 1. 7 2. 0 1. 5涨套尺寸 m m 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
9、测量结果圆度均由 Mahr 公司圆度仪测得 ,尺寸由 KOMEG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 10M Pa 、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
10、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 &Lewis 公司的研究结果 , 裂解前后直径平均变化量为 0. 023 mm ; 而根据德国 AL F IN G 公司的 Volker Ohrnberg2er 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 M Pa 压 力 下
11、 圆 度的 平 均 变 形 值 0. 050 4 mm , 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的螺栓孔与结合面之间应力 ; 也不会象机械加工结合面连杆出现的由于应力释放使结合面变形影响装配的情况。d. 采用结合面啮合的定位方式 ,定位精度和重复定位精度都很高 , 消除了由光孔与螺栓定位面配合产生的 0. 004 0. 006 mm间隙 ,有效减小装配时产生的圆度变形。1998 - 06 - 14 收稿 (责任编辑 陈 逍 )
