连杆激光涨断工艺

连杆激光涨断工艺

连杆是汽车发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。发动机的可靠性在很大程度上取决于连杆的可靠程度，在连杆的总成可靠性的因素之中分合面质量与定位关系是主要因素，因此解决好连杆体与连杆盖之间的定位问题，可以降低连杆的生产成本，提高发动机的可靠性。

但由于连杆的外形比较复杂、容易变形、刚性差，尺寸精度、位置精度以及表面质量等要求较高，在制造上具有一定难度。而其连杆制造技术的好坏直接影响着连杆的使用性能和经济性能以及一个企业的生存和发展，随着生产技术的发展，传统的制造技术渐渐不能适应现在生产的要求。先后在国外很多连杆生产厂家提出了“涨断技术”，连杆涨断工艺的应用，使连杆在加工质量、生产率和生产成本等诸多方面都发生了显著变化，柴油发动机的性能得到了进一步提升。

该技术是以整体加工代替分体加工，用切口(用机械方法或激光技术等方法制造预裂纹) 断裂，使大端连杆盖从连杆体移去，使连杆体与盖的分离达到理想的脆性断裂，并能很容易达到其连杆使用性能要求的一门先进技术.

大致过程如下:

1、激光加工涨断槽

连杆分离面涨断工艺要考虑涨断槽的加工工艺。利用机械加工“V”型槽，在加工过程中其刀具容易磨损，刀尖会变钝，变短，加工出来的槽的曲率半径就会增大，槽的深度就会减小，因为其“V”型槽的曲率半径越小，它的应力集中效果就越好，所需的胀断力就越小，同时增加槽的深度H也有利于减小胀断力，但由于后续工序加工余量的限制，槽的深度不能超过一定范围。如果刀具磨损使其“V”槽的半径增大，从应力集中系数变小，导致胀断力增加，大头塑性变形增大，会造成断裂面撕裂等不良现象，所以在机械加工应力槽时需要经常检查更换

刀具，并在专用的磨刀仪上定期修磨刀具。

激光加工应力槽是一种非常可靠的加工方法，具有切缝窄、速度快、无刀具磨损、易裂解、重复精度高等特点，该方法加工的矩形槽尺寸稳定，同时槽宽W 很小，可控制在0. 15mm 之内，应力集中系数大，使得裂解质量进一步提高，而且激光可对裂纹槽缺口根部进行淬火处理，进一步提高缺口根部的应力集中系数，保证脆性断裂由于无刀具磨损，因此，该种方法目前得到了广泛应用。

该工序通过调节激光的脉冲频率和脉冲强度来控制涨断槽的深度及宽度。涨断槽的形状为V形，在激光切割的凹槽处形成应力集中，从而为连杆的涨断打下很好的基础。

2、涨断并清洁断面

涨断装置由一个带吹气嘴的芯棒及定中心元件组成，涨断装置对大头孔施加一个撑开的力，这样在V形凹槽处将形成应力集中，从而将连杆体和连杆盖撑断，并沿着V形槽准确断裂。断裂面的特性可使连杆体和连杆盖装配时处于最佳吻合。连接到颗粒过滤器及吸气装置的管路用于吹走涨断时的颗粒，从而达到用压缩空气吹去断面残渣的目的。

3、螺栓装配

该工位是通过带振动式储料器的螺栓进料装置、分离装置以及带导管和气嘴的进料器，将螺栓进料、安装，并用安装在齿条式安装支架及液压驱动垂直滑台上.的快速BOSCH拧紧机进行预拧紧，当拧紧至某一设定扭矩处时，通过设有等待功能的装置松开螺栓，清理结合面，最后拧紧螺栓至要求。

4、压装和精整衬套

此工位具备衬套自动进料功能，包括料架（电气和机械连动控制）的振动式储料器的存贮能力约半个班次，还具备分料、输送及自动定向的功能。该设备还有一个可以手工调节、带直线轴承并可用于安装压装单元的水平滑台及装于立柱中间的垂直滑台，通过监控和调整NC控制的压装单元及反向固定装置，达到压装之后衬套精整的目的

与传统工艺的区别

1、大头孔的粗加工

传统工艺要在切断后对大头孔进行粗拉，或者在切断前将它加工成椭圆形（或者毛坯为椭圆形），所以要在2个工位上进行粗加工，而且因为是断续加工，

振动大、刀具磨损快、刀具消耗大。而涨断工艺将大头孔加工成圆形，所以可在1个工位上加工。涨断工艺的生产设备只需要1个主轴，而传统工艺的生产设备则需要2个主轴。

2、连杆体、盖分离方法

传统工艺采用拉断（或铣断、锯断）法，而涨断工艺是在螺栓孔加工之后涨断。采用涨断工艺后，连杆与连杆盖的分离面完全啮合，这就改善了连杆盖与连杆分离面的结合质量，所以分离面不需要进行拉削加工和磨削加工。由于分离面完全啮合，将连杆与连杆盖装配时，也不需要增加额外的精确定位，如螺栓孔定位（或定位环孔），只要两枚螺栓拉紧即可，这样可省去螺栓孔的精加工（铰或镗）。

3、结合面的加工

传统工艺是在拉断后还要磨削结合面，且连杆体/盖的装配定位靠两个螺栓孔中的定位孔和螺栓的定位部分配合来定位，所以对螺栓孔与其分离面的垂直度和两螺栓孔的中心距尺寸都有严格的要求。尺寸误差导致连杆与连杆盖装配后有残余应力留在连杆总成。连杆总成的两侧面和大小头孔精加工完毕后，要送到发动机装配线上与曲轴装配，这时要拆开连杆盖与连杆，释放残余应力，这会造成连杆大头孔变形。当连杆盖与连杆被再次安装到发动机曲轴上时，变形严重的可导致无法安装。

4、螺栓孔加工

涨断工艺加工的连杆体/盖的装配定位是以涨断断面作定位，而传统工艺加工的连杆体/盖的装配定位靠两个螺栓孔中的定位孔和螺栓的定位部分配合来定位，所以对螺栓孔和螺栓的精度要求都很高。以两个螺栓孔孔距为例：传统工艺加工时公差要求为±.05mm，而采用涨断工艺加工时为±0.1mm。采用涨断工艺加工连杆时，两个螺栓孔可不同时加工，这样为多品种加工创造了便利条件。

连杆大头孔采用涨断工艺后，它们的分离面是最完全的啮合，所以没有分离面及螺栓孔加工误差等影响。采用涨断工艺加工的连杆螺栓孔结构简单，精度要求低，使用6工位自动线就可以完成螺栓孔加工；而传统工艺加工连杆螺栓孔则需要14个工位，而且需要分别定位夹紧连杆体/盖，夹具复杂，设备工装投资很大。

无法精确地加工零件分离后的表面并组合一直是人们难以克服的问题，直到