连杆工艺
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东风汽车有限公司商用车发动机厂
COMMERCIAL VEHICLE ENGINE PLANT, DONGFENG MOTOR CO., LTD.
连杆工艺简介及发展趋势
东风有限发动机厂
2006.12.13
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三、 EQ491连杆加工工艺简介
491连杆材料为QT700-2，为铸铁件，瓦盖为分体式，硬度HB217-269
以下为连杆体的加工工序安排：
工序号 05J 10 20 30 40 50 60 70 80 工序名称 毛坯检查 粗磨两端面 拉半圆孔、结合面 及两侧面 钻、扩、铰小头孔并倒角 精磨结合面 拉窝座面 钻、铰螺栓孔并倒角 铣瓦槽，钻油孔 清洗 五轴平面磨床 链式拉床 六工位圆工作台 机床 平面磨床 链式拉床 转鼓式机床 组合机 清洗机
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设备名称
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以下为连杆盖的加工工序安排
工序号 05J 10 20 30 40 工序名称 毛坯检查 拉两端面 拉半圆孔、结合面 及两侧面 磨结合面 钻铰螺栓孔并倒角 链式拉床 链式拉床 双轴立式磨床 转鼓式机床 设备名称
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毛坯的区别
上图为采用涨 断工艺的连杆 毛坯，大头孔 为圆形；下图 为传统工艺的 连杆毛坯，大 头孔为椭圆形
Leabharlann Baidu
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50
60 70
锪窝座面及螺栓孔倒角
铣瓦槽 清洗
组合机
4工位组合机 清洗机
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以下为连杆总成的加工工序安排
工序号 03 05 10 10A 20 30 40 50 工序名称 退磁 人工去毛刺 装配 人工装配 粗镗大头孔及倒角 精密镗床 去重机 装配 设备名称 退磁机
二、连杆简介
连杆一般采用中碳钢或中碳铬钢模锻、调质（调质即淬火和高温回火的综合热处理工艺）、 机械加工而成。由于在工作过程中，要承受往复惯性力产生的冲击性拉压 交变载荷以及连杆摆动中产生的惯性力使连杆承受弯曲交变载荷，连杆应 具有足够的强度和刚度。 连杆由小头、杆身、大头等三部分组成
1.小头：连杆的小头孔用来安装活塞销，以连接活塞。有的连杆小头孔内 压有两片铜衬套，小头油孔正好通在两衬套之间的间隙中， 润滑油可 由油孔进入衬套内表面，润滑衬套和小头孔，使连杆与活 塞销之间 转动灵活。
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3.大头：连杆大头孔用来连接曲轴，大头的剖分面一般有两种：一是平分 式，二是斜切式。
平分 切分面与连杆杆身轴线垂直，汽油机多 采用这种连杆。因为，一般汽油机连杆大头的横向 尺寸都小于气缸直径，可以方便地通过气缸进行拆 装，故常采用平切口连杆。
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斜分 切分面与连杆杆身轴线成30～60°夹角。柴 油机多采用这种连杆。因为，柴油机压缩比大，受 力较大，曲轴的连杆轴颈较粗，相应的连杆大头尺 寸往往超过了气缸直径，为了使连杆大头能通过气 缸，便于拆装，但斜切后会使连杆螺栓产生剪切应 力。一般都采用斜切口，最常见的是45°夹角。
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大头加工及装配工艺基本要求
连杆大端是配对加工的，没有互换性，也不可翻转 180°安装，故在其侧面打有配对和重量分组记号。 端盖一般用两根连杆螺栓紧固，大端为平分式的一 般用螺栓外圆柱面定位，连杆螺栓或螺母必须可靠 锁定，否则，产生松动就会酿成重大机械事故。其 锁定方法有：锁片法、开口销法、锥螺纹法、螺母 开槽法 螺纹镀层法以及采用高强度精致螺栓 螺母 的扭距法等。为防止连杆瓦转动和轴向窜动，在大 端剖分面处加工有定位舌槽与瓦片上的凸舌相配合。
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* 2. 改善连杆总成的大头孔变形
采用传统的连杆加工工艺，在装配前需要把连杆与连杆盖的 分离面磨削加工一次，以及螺栓孔作为定位用，所以螺栓孔 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。虽然以上的技术要求很高，但总有一定误差，所以连杆 与连杆盖装配後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後，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，产生连杆 大头孔变形的现象。当连杆盖与连杆再次装到发动机的曲轴 上，严重的变形就引致装不上去的质量问题。 连杆大头采用涨断工艺後，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，而这些加工误 差以0.01mm单位来计算。采用涨断工艺时连杆大头孔亦有 变形，但是比较小，其误差以0.001mm单位来计算。
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断裂槽的槽深 德国ALFING机床公司的研究表明，连杆大头孔在涨断後的 圆度和楔力，与大头孔预加工的槽子深度有关。由图可知断 裂槽的深度大，则连杆大头孔在涨断後的变形小及涨断时的 楔力小。但是，断裂槽深度不能太深，否则在最後精镗大头 孔时会镗不掉，建议为0.50mm左右。 采用涨断工艺後连杆的装配工艺 当连杆分离面断开之後，在分离面上有些金属粉粒未脱落， 需要先吹净分离面才装配连杆与连杆盖，装配完毕再松开并 第二次吹净其分离面，然後再装配连杆与连杆盖。所以，采 用涨断工艺後的连杆装配工艺比传统工艺要复杂。
四、连杆加工的发展趋势
连杆分离面涨断工艺
简介： 连杆分离面的涨断工艺(CRACKING TECHNOLOGY)是把 连杆盖从连杆本体上断裂而分离开来。它不是用铣、锯或拉 这类传统切削加工方法，而是对连杆大头孔的断裂线处先加 工出两条应力集中槽子（或在毛坯时就做出沟槽），然後带 楔形的压头往下移动进入连杆大头孔，连杆大头孔与压头之 间还有一对半圆套筒。当压头往下移动时对连杆大头孔产生 径向力，这样就使其在槽子处出现裂缝，在径向力的继续作 用下，裂缝也继续扩大，最终把连杆盖从连杆本体上涨断而 分离出来
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*3 经济效益
据德国ALFING机床公司介绍，连杆分离面采用涨断 工艺後的经济效益如下： 减少设备投资达25%以上； 缩短连杆生产线的长度，减少设备占地面积达30% 以上； 节约能耗40%以上； 节约刀具费用35%以上； 明显地减少设备、刀具等的维护费用。
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连杆分离面涨断工艺的优点
* 1. 简化了连杆及连杆盖的设计要求 连杆分离面采用涨断工艺後，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， 所以它们的分离面不需进行机械加工，省掉了分离面的 拉削加工和磨削加工。 由於分离面完全啮合，连杆与连杆盖装配一起时，也不 需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。这样可省掉螺栓孔的精加工 （铰或镗）。
工序号
工序名称
设备名称
80 90
95 100J 100A 102 105
珩磨小头孔 清洗
退磁 终检 校正 连杆称重分组及标记 防锈
珩磨机 清洗机
退磁机
称重分组机
经过以上所有工序后，连杆的机加工就全部结束，就可以送到装试 车间进行装配
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4.2 连杆分离面涨断工艺的几个工艺问题
断裂槽的加工工艺 连杆断裂槽加工有两种工艺：拉削加工和激光加工。 采用拉削方法加工连杆大头孔的两条槽子，由於拉刀随着加 工时间长而磨损，被拉削的槽子形状也随之而变化。槽子形 状的变化又影响连杆大头孔在涨断後的变形。由於被拉削的 两个断裂槽形状不一样，在连杆分离面断裂时会出现一个分 离面已断开，而另一个分离面尚未完全断开的现象。 采用激光加工连杆大头孔的两条槽子，可保持形状一致，也 就保证了连杆大头孔在涨断後的变形也是一致。同时，激光 加工的柔性好，加工运行的费用也小。所以，现在很多汽车 公司如上海大众汽车公司等，都倾向采用激光加工连杆断裂 槽。
大小头去重
(平衡运转的高要求，质量与重心位置) 去毛刺 精磨两端面
五轴平面磨床
60
63 65 70
精镗大小头孔及小头孔单面倒角
清洗 去毛刺 珩磨大头孔
精密镗床
清洗机 去毛刺机 珩磨机
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a)开槽的连杆 b)断裂剖分工艺示意 图 1 连杆断裂剖分工艺示意图 这种新工艺，使分离后的连杆和连杆盖能直接在断裂面处自然精确 合装，无需加工配合面，达到了减少加工工序和减少加工机床的目的。 此外，除连杆剖分面具有较高的配合精度外，还由于其剖分接触面是凸 凹不平的，大大提高了接触面积，从而提高了连杆承载能力。
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2.杆身：连杆杆身一般采用工字形端面。提高结构刚度， 减 轻重量，减少惯性力。一般连杆上有一纵贯杆身的油道 与小端衬套上的小孔相连，用于润滑活塞销 。
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一、连杆在发动机上的位置和作用
曲柄连杆结构：
该结构由活塞连杆组、曲轴飞轮组等两部分组成，其功用：一是实现运 动的转换；二是实现能量的传递。 连杆连接活塞与曲轴，将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动，从而实 现对外输出动力。
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锻造的连杆毛坯，在实施断裂剖分之前，先粗镗连杆大头孔，然后在其 预定断裂处加工两个对置的沟槽，为应力集中点，见图 1a。随后，将连 杆大头孔套装到一台进行断裂剖分的装置的两个半芯轴上，并将连杆进 行定位和夹紧。然后利用冲击力，将用来胀裂连杆的楔插入上述半芯轴 中，此时在楔的冲击下，连杆的大头孔在沟槽处被断裂剖分为连杆体和 连杆盖，见图1b。
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三、 EQ491连杆加工工艺简介
491连杆材料为QT700-2，为铸铁件，瓦盖为分体式，硬度HB217-269
以下为连杆体的加工工序安排：
工序号 05J 10 20 30 40 50 60 70 80 工序名称 毛坯检查 粗磨两端面 拉半圆孔、结合面 及两侧面 钻、扩、铰小头孔并倒角 精磨结合面 拉窝座面 钻、铰螺栓孔并倒角 铣瓦槽，钻油孔 清洗 五轴平面磨床 链式拉床 六工位圆工作台 机床 平面磨床 链式拉床 转鼓式机床 组合机 清洗机
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设备名称
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以下为连杆盖的加工工序安排
工序号 05J 10 20 30 40 工序名称 毛坯检查 拉两端面 拉半圆孔、结合面 及两侧面 磨结合面 钻铰螺栓孔并倒角 链式拉床 链式拉床 双轴立式磨床 转鼓式机床 设备名称
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毛坯的区别
上图为采用涨 断工艺的连杆 毛坯，大头孔 为圆形；下图 为传统工艺的 连杆毛坯，大 头孔为椭圆形
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铣瓦槽 清洗
组合机
4工位组合机 清洗机
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以下为连杆总成的加工工序安排
工序号 03 05 10 10A 20 30 40 50 工序名称 退磁 人工去毛刺 装配 人工装配 粗镗大头孔及倒角 精密镗床 去重机 装配 设备名称 退磁机
二、连杆简介
连杆一般采用中碳钢或中碳铬钢模锻、调质（调质即淬火和高温回火的综合热处理工艺）、 机械加工而成。由于在工作过程中，要承受往复惯性力产生的冲击性拉压 交变载荷以及连杆摆动中产生的惯性力使连杆承受弯曲交变载荷，连杆应 具有足够的强度和刚度。 连杆由小头、杆身、大头等三部分组成
1.小头：连杆的小头孔用来安装活塞销，以连接活塞。有的连杆小头孔内 压有两片铜衬套，小头油孔正好通在两衬套之间的间隙中， 润滑油可 由油孔进入衬套内表面，润滑衬套和小头孔，使连杆与活 塞销之间 转动灵活。
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3.大头：连杆大头孔用来连接曲轴，大头的剖分面一般有两种：一是平分 式，二是斜切式。
平分 切分面与连杆杆身轴线垂直，汽油机多 采用这种连杆。因为，一般汽油机连杆大头的横向 尺寸都小于气缸直径，可以方便地通过气缸进行拆 装，故常采用平切口连杆。
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斜分 切分面与连杆杆身轴线成30～60°夹角。柴 油机多采用这种连杆。因为，柴油机压缩比大，受 力较大，曲轴的连杆轴颈较粗，相应的连杆大头尺 寸往往超过了气缸直径，为了使连杆大头能通过气 缸，便于拆装，但斜切后会使连杆螺栓产生剪切应 力。一般都采用斜切口，最常见的是45°夹角。
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大头加工及装配工艺基本要求
连杆大端是配对加工的，没有互换性，也不可翻转 180°安装，故在其侧面打有配对和重量分组记号。 端盖一般用两根连杆螺栓紧固，大端为平分式的一 般用螺栓外圆柱面定位，连杆螺栓或螺母必须可靠 锁定，否则，产生松动就会酿成重大机械事故。其 锁定方法有：锁片法、开口销法、锥螺纹法、螺母 开槽法 螺纹镀层法以及采用高强度精致螺栓 螺母 的扭距法等。为防止连杆瓦转动和轴向窜动，在大 端剖分面处加工有定位舌槽与瓦片上的凸舌相配合。
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* 2. 改善连杆总成的大头孔变形
采用传统的连杆加工工艺，在装配前需要把连杆与连杆盖的 分离面磨削加工一次，以及螺栓孔作为定位用，所以螺栓孔 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。虽然以上的技术要求很高，但总有一定误差，所以连杆 与连杆盖装配後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後，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，产生连杆 大头孔变形的现象。当连杆盖与连杆再次装到发动机的曲轴 上，严重的变形就引致装不上去的质量问题。 连杆大头采用涨断工艺後，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，而这些加工误 差以0.01mm单位来计算。采用涨断工艺时连杆大头孔亦有 变形，但是比较小，其误差以0.001mm单位来计算。
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断裂槽的槽深 德国ALFING机床公司的研究表明，连杆大头孔在涨断後的 圆度和楔力，与大头孔预加工的槽子深度有关。由图可知断 裂槽的深度大，则连杆大头孔在涨断後的变形小及涨断时的 楔力小。但是，断裂槽深度不能太深，否则在最後精镗大头 孔时会镗不掉，建议为0.50mm左右。 采用涨断工艺後连杆的装配工艺 当连杆分离面断开之後，在分离面上有些金属粉粒未脱落， 需要先吹净分离面才装配连杆与连杆盖，装配完毕再松开并 第二次吹净其分离面，然後再装配连杆与连杆盖。所以，采 用涨断工艺後的连杆装配工艺比传统工艺要复杂。
四、连杆加工的发展趋势
连杆分离面涨断工艺
简介： 连杆分离面的涨断工艺(CRACKING TECHNOLOGY)是把 连杆盖从连杆本体上断裂而分离开来。它不是用铣、锯或拉 这类传统切削加工方法，而是对连杆大头孔的断裂线处先加 工出两条应力集中槽子（或在毛坯时就做出沟槽），然後带 楔形的压头往下移动进入连杆大头孔，连杆大头孔与压头之 间还有一对半圆套筒。当压头往下移动时对连杆大头孔产生 径向力，这样就使其在槽子处出现裂缝，在径向力的继续作 用下，裂缝也继续扩大，最终把连杆盖从连杆本体上涨断而 分离出来
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*3 经济效益
据德国ALFING机床公司介绍，连杆分离面采用涨断 工艺後的经济效益如下： 减少设备投资达25%以上； 缩短连杆生产线的长度，减少设备占地面积达30% 以上； 节约能耗40%以上； 节约刀具费用35%以上； 明显地减少设备、刀具等的维护费用。
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连杆分离面涨断工艺的优点
* 1. 简化了连杆及连杆盖的设计要求 连杆分离面采用涨断工艺後，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， 所以它们的分离面不需进行机械加工，省掉了分离面的 拉削加工和磨削加工。 由於分离面完全啮合，连杆与连杆盖装配一起时，也不 需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。这样可省掉螺栓孔的精加工 （铰或镗）。
工序号
工序名称
设备名称
80 90
95 100J 100A 102 105
珩磨小头孔 清洗
退磁 终检 校正 连杆称重分组及标记 防锈
珩磨机 清洗机
退磁机
称重分组机
经过以上所有工序后，连杆的机加工就全部结束，就可以送到装试 车间进行装配
11
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4.2 连杆分离面涨断工艺的几个工艺问题
断裂槽的加工工艺 连杆断裂槽加工有两种工艺：拉削加工和激光加工。 采用拉削方法加工连杆大头孔的两条槽子，由於拉刀随着加 工时间长而磨损，被拉削的槽子形状也随之而变化。槽子形 状的变化又影响连杆大头孔在涨断後的变形。由於被拉削的 两个断裂槽形状不一样，在连杆分离面断裂时会出现一个分 离面已断开，而另一个分离面尚未完全断开的现象。 采用激光加工连杆大头孔的两条槽子，可保持形状一致，也 就保证了连杆大头孔在涨断後的变形也是一致。同时，激光 加工的柔性好，加工运行的费用也小。所以，现在很多汽车 公司如上海大众汽车公司等，都倾向采用激光加工连杆断裂 槽。
大小头去重
(平衡运转的高要求，质量与重心位置) 去毛刺 精磨两端面
五轴平面磨床
60
63 65 70
精镗大小头孔及小头孔单面倒角
清洗 去毛刺 珩磨大头孔
精密镗床
清洗机 去毛刺机 珩磨机
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a)开槽的连杆 b)断裂剖分工艺示意 图 1 连杆断裂剖分工艺示意图 这种新工艺，使分离后的连杆和连杆盖能直接在断裂面处自然精确 合装，无需加工配合面，达到了减少加工工序和减少加工机床的目的。 此外，除连杆剖分面具有较高的配合精度外，还由于其剖分接触面是凸 凹不平的，大大提高了接触面积，从而提高了连杆承载能力。
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2.杆身：连杆杆身一般采用工字形端面。提高结构刚度， 减 轻重量，减少惯性力。一般连杆上有一纵贯杆身的油道 与小端衬套上的小孔相连，用于润滑活塞销 。
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一、连杆在发动机上的位置和作用
曲柄连杆结构：
该结构由活塞连杆组、曲轴飞轮组等两部分组成，其功用：一是实现运 动的转换；二是实现能量的传递。 连杆连接活塞与曲轴，将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动，从而实 现对外输出动力。
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锻造的连杆毛坯，在实施断裂剖分之前，先粗镗连杆大头孔，然后在其 预定断裂处加工两个对置的沟槽，为应力集中点，见图 1a。随后，将连 杆大头孔套装到一台进行断裂剖分的装置的两个半芯轴上，并将连杆进 行定位和夹紧。然后利用冲击力，将用来胀裂连杆的楔插入上述半芯轴 中，此时在楔的冲击下，连杆的大头孔在沟槽处被断裂剖分为连杆体和 连杆盖，见图1b。