專利名稱：發(fā)動機連桿機械加工方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機連桿機械加工裝置。
背景技術：
連桿是發(fā)動機的重要零件，傳統(tǒng)的機械加工方法的主要工序是對鍛件毛坯首先粗銑，磨連桿兩側面，并將連桿蓋與桿銑開，分別加工連桿蓋與桿上的螺栓孔(定位孔)，再分別磨削連桿蓋與桿部的結合面，最后對裝配在一起的連桿進行精磨兩側面、精鏜大小頭孔等工序。
連桿裂解工藝是連桿加工的一種新工藝，是對連桿傳統(tǒng)機械加工工藝的重大變革，連桿裂解原理是利用材料斷裂理論，首先將鍛造的連桿毛坯大頭孔人為產(chǎn)生裂痕，形成初始裂紋源。然后在連桿裂解加工設備上對連桿大頭孔內側面施加徑向力，使裂紋由內孔向外不斷擴展，直至完全裂解。最后在斷裂面完全嚙合的條件下，穿入螺栓并擰緊至所要求的扭矩，其余的精加工與傳統(tǒng)的機械加工工序相同。
與傳統(tǒng)的加工工序相比，裂解方法使連桿的分體加工轉變?yōu)檎w加工，可取消傳統(tǒng)連桿加工工藝中的桿與蓋的切斷以及桿與蓋結合面磨削這兩道生產(chǎn)效率較低的工序。傳統(tǒng)工藝加工連桿螺栓孔，其桿與蓋上的螺栓孔必須分開獨立加工，共需14道工序，而連桿裂解工藝為整體加工，僅需6道工序。由于適合連桿裂解工藝的材料為高碳鋼、粉末冶金、球墨鑄鐵等脆性材料，因而連桿體與連桿蓋分離后，其斷裂面有犬牙交錯的表面特征，經(jīng)裂解后桿與蓋的分離面可達到完全的嚙合，無需增加額外的螺栓定位孔，可省去螺栓孔的鉸或鏜的精加工。這不僅降低了螺栓孔的加工精度和加工成本，同時還可使連桿承載能力、抗剪能力、桿與蓋的定位精度以及裝配質量大幅提高。
自該項新技術產(chǎn)生以來，美國福特公司、MTS公司，德國ALFLING公司等多家公司先后研究開發(fā)了裂解加工設備，日本也相應地開展了這方面的研究。如美國通用公司采用“氣動下拉式”方法對連桿進行裂解加工，并申請了專利，其專利公開號為US4768694，專利
公開日期Sep.6，1988；美國福特公司采用“水平式”工裝對連桿大頭孔進行裂解加工，其專利公開號為US5105538A，專利
公開日期Apr.21，1992；美國MTS公司采用“裝有液壓活塞的裂解塊”進行裂解加工，其專利公開號為US4754906，專利
公開日期Jul.5，1988；德國ALFLING公司采用“水平力作用”的工裝進行裂解加工，其專利公開號為US5169046，專利
公開日期Dec.8，1992；日本發(fā)明者采用“偏心轉軸作用方式”進行裂解加工其專利公開號為特開平11-245122，專利
公開日期平成11年(1999)9月14日；上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術或專利技術中主要存在的問題1)“水平力作用式”不宜實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的工件傳遞。2)“偏心轉軸式”和“裂解塊裝有液壓活塞式”實際應用困難。3)在連桿裂解加工中桿與蓋分離后，大頭孔變形較大，桿與蓋接合面變形較大，影響桿與蓋接合面的嚙合質量和裝配精度。
技術內容本發(fā)明的目的在于克服已有技術存在的技術問題，提供一種可提高連桿裝配質量和裝配精度的發(fā)動機連桿機械加工方法及裝置。
本發(fā)明主要要解決的技術問題如下1)利用該裂解加工設備，將裂解分離后的連桿蓋與連桿本體進一步精確定位。保證桿與蓋的接合面完全嚙合，提高連桿裝配質量和裝配精度。
2)連桿裂解加工技術中，桿與蓋的接合面的嚙合質量與裂解工裝的機械結構、加載方式、裂解速度密切相關。本發(fā)明探索了一種新的裂解加工機械結構，從而進一步解決連桿大批量生產(chǎn)中的產(chǎn)品質量問題。
3)連桿裂解加工后，雖然桿與蓋已經(jīng)實現(xiàn)嚙合狀態(tài)。但尚未穿入螺栓故在裂解加工后，應采用自動化傳送裝置，將處于嚙合狀態(tài)的連桿從裂解工序傳送至裝配螺栓工序。故要求裂解設備應適宜于自動傳送工件方式的需要。本裂解加工設備采用一種新的裂解裝置。有利于連桿各工序間的自動傳遞。
4)發(fā)動機連桿具有品種多，型號規(guī)格不一的特點，本發(fā)明通過可調整機構和可更換的關鍵零件，以實現(xiàn)不同中心距，不同大頭孔尺寸的連桿的裂解加工。
技術方案本發(fā)明的上述目的是這樣實現(xiàn)的，結合


如下發(fā)動機連桿機械加工方法采用裂解加工工藝，其特征在于該工藝為在裂解前采用壓緊裝置壓緊連桿蓋端的螺紋孔處及大頭與桿部過渡處，使連桿大頭孔中心斷裂面預先處于預壓緊狀態(tài)；在連桿大頭孔中心斷裂面的裂紋擴展過程中，蓋端由與蓄勢器連通的背壓油缸24施加并始終保持有背壓力；裂解完成后，在連桿蓋端采用可精確調整位置的滑塊與導向塊機構對裂解后的連桿蓋16與連桿體14精確復位完全嚙合。
發(fā)動機連桿裂解加工裝置是由壓緊機構、連桿大頭孔裂解機構、滑塊與導向塊機構組成，其特征在于壓緊機構是由4個水平壓緊油缸20和對應的4個垂直鎖緊油缸27構成，每個水平壓緊油缸20通過連接在其活塞桿21端部的壓緊塊17、32分別壓緊連桿蓋端的螺紋孔處和大頭與桿部過渡處，4個垂直鎖緊油缸27采用具有斜面的活塞桿分別將4個水平壓緊油缸20的活塞桿鎖緊，連桿大頭孔裂解機構是由裝在連桿大頭孔內的裂解定套11和裂解動套12組成的脹套和脹套內的下拉式楔形拉桿13構成，裂解定套11固定在定塊5上，裂解動套12裝在由背壓油缸24驅動的可移動的滑塊29上，楔形拉桿13裝在機架4下部的裂解油缸24的活塞桿上，滑塊與導向塊機構中的滑塊29安裝在滑塊座28上，并由4個滑塊導向塊33導向，滑塊后端通過連接塊30與背壓油缸24的活塞桿連接，連桿小頭由位置可調的小頭孔定位軸10定位。
本發(fā)明的優(yōu)點和技術效果是通過上述技術方案所采用的各項技術措施。本發(fā)明與目前在國內外繼續(xù)廣泛采用的連桿分體加工的傳統(tǒng)工藝相比，可減少機加工工序60％，可節(jié)省設備投資25％，減少刀具費用35％，節(jié)省40％。與現(xiàn)有裂解加工設備相比，由于本發(fā)明采用“背壓式”裂解方式并采用“液壓式”楔形拉桿進行裂解，同時裂解加載用的液壓主油缸供油系統(tǒng)具有大流量、速度快且可變的特征，可使裂解過程在瞬間完成。按動態(tài)斷裂力學的理論，裂紋的高速擴展形成瞬間快速斷裂，對斷裂面的重新嚙合將非常有利的，故本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，可進一步提高連桿裂解面的嚙合質量，進一步提高連桿的裝配精度和產(chǎn)品質量。此外，由于采用“下拉式”裂解方式，可更加方便地實現(xiàn)連桿在各工序間的自動化傳遞，更加容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)過程，并可簡化自動化傳遞裝置的設計與制造。本發(fā)明適合多品種、多種規(guī)格型號連桿的裂解加工。所采取的可調與可更換關鍵零件的技術措施。也給連桿多品種的生產(chǎn)帶來了方便和有益的效果。

圖1是連桿裂解加工裝置的主視圖。
圖2是連桿裂解加工裝置的俯視圖。
圖3是圖2中桿端鎖緊油缸沿A-A方向處的剖視圖。
圖4是連桿裂解加工后桿與蓋分離圖。
圖5是圖1在B-B方向處的剖視圖。
圖中1.裂解液壓缸 2.矩形連接塊 3.連接支架 4.機架 5.定塊 6.固定套 7.導向套 8.絲杠、螺母機構 9.調整塊體 10.小頭定位塊 11.裂解定套 12.動套 13.楔形拉桿 14.連桿本體 15. 16.連桿蓋 17.水平壓塊 18.定位銷 19.防轉塊 20.水平壓緊油缸 21.水平油缸活塞桿 22.墊塊 23.定位螺桿 24.背壓油缸 25.蓋端箱體26.活塞桿 27.鎖緊油缸 28.滑塊座 29.滑塊 30.連接塊 31.連接板 32.水平壓塊33.導向塊 34.調整塊 35.調整墊 36.導向板 37.蓋端箱體 38.導向塊調整板
具體實施例方式下面結合附圖所示實施例，進一步說明本發(fā)明的具體內容和實施方式及其工作過程。
1)在連桿裂解加工中采取了“背壓式”的裂解方法，即在裂解前采用四個水平壓緊油缸20壓緊連桿蓋端的螺紋孔處及大頭與桿部過渡處。同時采取四個垂直鎖緊油缸27將四個水平壓緊油缸的活塞桿21鎖緊，可使連桿大頭孔中心斷裂面預先處于預壓緊狀態(tài)。
當脹斷塊在“下拉式”楔形拉桿13的快速作用下，可實現(xiàn)連桿裂解部位的瞬間快速斷裂。由于連桿斷裂時蓋端將與本體產(chǎn)生分離，在斷裂面的裂紋擴展過程中，蓋端將有一定量的位移，為保持裂解時所需的背壓力，本發(fā)明采用了背壓油缸24，即在背壓油缸24處單獨設置液壓蓄勢器，背壓油缸后腔與該液壓蓄勢器相通。當蓋端產(chǎn)生位移時，背壓油缸24的液壓油排入蓄勢器中，可保證在裂解過程中蓋端始終有背壓力的作用。在“背壓”斷裂方式下，可獲得嚙合性很好的斷裂面，將減少斷裂的撕裂現(xiàn)象，減少掉渣的數(shù)量，從而達到提高連桿裂解質量的目的。
2)為使連桿裂解后連桿蓋16和連桿體14精確復位，連桿蓋端采用了滑塊與導向塊機構。四個鑲塊有錫青銅的導向塊33，可調整前后位置，可對滑塊體29方便地調整位置，精確的保證滑塊體29與定塊5中心一致，左右位置一致，從而可使裂解后的連桿蓋16與連桿體14精確復位，保證桿和蓋的完全嚙合。
滑塊29安裝在滑塊座上，并由四個滑塊導向塊導向，滑塊后端通過連接件與滑塊油缸的活塞桿連接。背壓油缸上設有換向閥，在背壓油缸24連接板上設置滑塊定位調節(jié)螺桿。當裂解楔形拉桿向下運動結束，滑塊油缸換向閥動作后，滑塊油缸前腔進油，向后運動一段距離后，由定位螺桿23將滑塊停止住。
3)為使連桿裂解加工過程易于實現(xiàn)自動化，適應于自動化傳遞工件的要求，本發(fā)明采用下拉式裂解方式與機構，即將裂解工裝(楔形拉桿13、裂解液壓缸1)等均置于機架中心底部。從而在裂解連桿的上部為自動化傳遞裝置提供足夠的空間。
4)為防止裂解液壓缸活塞桿及楔形拉桿13轉動，在活塞桿與矩形連接塊2間采用螺母備緊，并在連接支架3的頂面板上開一個矩形窗口，其左右兩側面與矩形連接塊2保持公差配合關系。而楔形拉桿13向下運動過程中，用固定套6和錫青銅材料的導向套7導向。
5)為適應發(fā)動機連桿多品種、多型號規(guī)格的要求，本發(fā)明采取了小裂解楔形拉桿13、裂解定套11、裂解動套12、壓緊塊17和32、頭孔定位軸10可更換的方式與結構。同時為適應中心距的變化，小頭孔定位軸10裝于調整塊體9上，調整塊體9采用矩形導軌方式裝于桿端的定塊5上，調整塊體9上裝有絲杠螺母機構8，以調整其前后位置。
6)經(jīng)實際應用證明，連桿裂解速度對連桿斷裂面嚙合特性、產(chǎn)品質量有很大的影響。對于不同規(guī)格的連桿需要采用不同的最佳裂解速度。為此本發(fā)明在裂解液壓缸1液壓系統(tǒng)設計中采用了大流量的設計原則，并采用電液比例閥與較大規(guī)格的蓄勢器的設計方案可在較寬的范圍內，保證連桿桿與蓋的瞬間斷裂實現(xiàn)快速裂解的目的。
導向塊33的前后位置可由安裝于滑塊座28兩側面上的調整板38和調整螺栓調整，導向塊33的前端和下平面上均裝有導軌，導軌用螺栓與導向塊33連接。
裂解液壓油缸1安裝在機架4下方的連接支架3上，其活塞桿通過矩形連接塊2與楔形拉桿13聯(lián)結并采用螺母備緊，矩形連接塊2與連接支架頂面板上的矩形窗口兩側面保持公差配合。
楔形拉桿13用固定套6和導向套7導向，固定套6采用螺栓固定在定塊5和滑塊座28上，導向套7反裝于固定套6內。
裝置的機械部分主要由機架、連桿定位、中心距調整、連桿壓緊、定塊、動滑塊、連桿裂解等機構構成。
如圖1、圖2所示當連桿自動化傳動裝置(圖中未畫出)自動放入小頭定位塊10、和由裂解定套11、動套12組成的連桿大頭孔脹套后，四個水平壓塊17、32首先在四個水平油缸20的作用下壓向連桿的蓋端螺紋孔處的平面和大頭與桿部的圓弧過渡處。在四個水平油缸20驅動壓塊17、32壓緊連桿后，四個鎖緊油缸27立刻動作，見圖1、圖3所示。使具有一定錐度的活塞桿26上升并壓緊四個水平油缸活塞桿21，并與墊塊22、箱體25構成鋼性支承作用。此時，載有蓋端兩個水平壓緊油缸與兩個鎖緊油缸的動滑塊29己由背壓油缸24驅動，壓緊在連桿桿端的定塊5上。在四個鎖緊油缸27動作后，裂解液壓缸1動作，驅動楔形拉桿13向下運動。該楔形拉桿13將向下作用力變成水平作用力，從而推動裂解動套12。在動套12水平作用力下，裂紋將沿連桿大頭孔中心處預先加工好的V形槽或初始斷裂槽快速擴展，從而使連桿蓋從連桿本體上分離。在楔形拉桿13向下運動的過程中，滑塊29也將向后移動，滑塊29向后移動將使背壓油缸24的活塞壓縮后腔液壓油，而此時背壓油缸24的換向閥并不換向，使少量較高壓力的液壓油流向蓄勢器。這樣可保證在裂解過程中連桿蓋也處于背壓狀態(tài)下，從而可獲得較好的斷裂面。
當裂解液壓缸1向下的行程到位后，背壓油缸24的換向閥換向，滑塊29再向后移動一小段距離。此時連桿本體14與連桿蓋16已完全分離，如圖4所示。在裂解液壓缸1驅動楔形拉桿13向下運動復位后，滑塊29在背壓油缸24驅動下向前運動，使裂解動套12與定套11合攏。也即，使分離后的連桿蓋16與連桿本體14嚙合。
參見圖1、圖2所示在連桿蓋16與連桿體14嚙合后，該裂解裝置的四個鎖緊油缸的活塞桿26先退回，然后四個水平油缸活塞桿21退回，致使四個連接在活塞桿26上的水平壓塊17、32與連桿脫離。
在上述動作完成后，即可由自動化傳遞裝置將桿與蓋已經(jīng)嚙合好的連桿零件傳至下一道工序。至此，連桿大頭孔裂解工序結束，并在此狀態(tài)下，該裂解加工裝置等待自動化傳遞裝置，將另一個連桿由上一道加工裂解槽工序傳至本工位。
權利要求
1.發(fā)動機連桿機械加工方法采用裂解加工工藝，其特征在于該工藝為在裂解前采用壓緊裝置壓緊連桿蓋端的螺紋孔處及大頭與桿部過渡處，使連桿大頭孔中心斷裂面預先處于預壓緊狀態(tài)；在連桿大頭孔中心斷裂面的裂紋擴展過程中，蓋端由與蓄勢器連通的背壓油缸(24)施加并始終保持有背壓力；裂解完成后，在連桿蓋端采用可精確調整位置的滑塊與導向塊機構對裂解后的連桿蓋(16)與連桿體(14)精確復位完全嚙合。
2.用于權利要求1所述的發(fā)動機連桿裂解加工裝置是由壓緊機構、連桿大頭孔裂解機構、滑塊與導向塊機構組成，其特征在于壓緊機構是由4個水平壓緊油缸(20)和對應的4個垂直鎖緊油缸(27)構成，每個水平壓緊油缸(20)通過連接在其活塞桿(21)端部的壓緊塊(17)、(32)分別壓緊連桿蓋端的螺紋孔處和大頭與桿部過度處，4個垂直鎖緊油缸(27)采用具有斜面的活塞桿分別將4個水平壓緊油缸(20)的活塞桿鎖緊，連桿大頭孔裂解機構是由裝在連桿大頭孔內的裂解定套(11)和裂解動套(12)組成的脹套和脹套內的下拉式楔形拉桿(13)構成，裂解定套(11)固定在定塊(5)上，裂解動套(12)裝在由背壓油缸(24)驅動的可移動的滑塊(29)上，楔形拉桿(13)裝在機架(4)下部的裂解油缸(24)的活塞桿上，滑塊與導向塊機構中的滑塊(29)安裝在滑塊座(28)上，并由4個滑塊導向塊(33)導向，滑塊后端通過連接件與背壓油缸(24)的活塞桿連接，連桿小頭由位置可調的小頭孔定位軸(10)定位。
3.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)動機連桿裂解加工裝置，其特征在于所說的楔形拉桿(13)、裂解定套(11)、裂解動套(12)、壓緊塊(17)和(32)、小頭孔定位軸910)可以更換。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的發(fā)動機連桿裂解加工裝置，其特征在于小頭孔定位軸(10)安裝在調整塊體(9)上，調整塊體(9)采用矩形導軌方式裝于桿端的定塊(5)上，調整塊體(9)上裝有絲杠螺母機構(8)。
5.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)動機連桿裂解加工裝置，其特征在于所說的背壓油缸(24)處單獨設置液壓蓄勢器，背壓油缸后腔與該液壓蓄勢器相通。
6.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)動機連桿裂解加工裝置，其特征在于所說的背壓油缸上設有換向閥，背壓油缸(24)連接板上設置滑塊定位調節(jié)螺桿。
7.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)動機連桿裂解加工裝置，其特征在于導向塊(33)的前后位置可由安裝于滑塊座(28)兩側面上的調整板(38)和調整螺栓調整，導向塊(33)的前端和下平面上均裝有導軌，導軌用螺栓與導向塊(33)連接。
8.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)動機連桿裂解加工裝置，其特征在于所說的裂解液壓油缸1安裝在機架(4)下方的連接支架(3)上，其活塞桿通過矩形連接塊(2)與楔形拉桿(13)聯(lián)結并采用螺母備緊，矩形連接塊(2)與連接支架頂面板上的矩形窗口兩側面保持公差配合。
9.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)動機連桿裂解加工裝置，其特征在于楔形拉桿(13)用固定套(6)和導向套(7)導向，固定套(6)采用螺栓固定在定塊(5)和滑塊座(28)上，導向套(7)反裝于固定套(6)內。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)動機連桿機械加工領域。其加工方法采用裂解加工工藝在裂解前采用壓緊裝置壓緊連桿蓋端的螺紋孔處及大頭與桿部過渡處，使連桿大頭孔中心斷裂面預先處于預壓緊狀態(tài)；在斷裂面的裂紋擴展過程中，蓋端由與蓄勢器連通的背壓油缸施加并始終保持有背壓力；裂解完成后，在連桿蓋端采用可精確調整位置的滑塊與導向塊機構對裂解后的連桿蓋與連桿體精確復位完全嚙合。用于該方法的加工裝置是由壓緊機構、連桿大頭孔裂解機構、滑塊與導向塊機構組成，壓緊機構是由水平壓緊油缸分別壓緊連桿蓋端的螺紋孔處和大頭與桿部過度處，由垂直鎖緊油缸鎖緊，連桿大頭孔裂解機構是由裂解定套和裂解動套組成的脹套和脹套內的下拉式楔形拉桿13構成。
文檔編號B21K3/00GK1397392SQ0210975
公開日2003年2月19日 申請日期2002年5月20日 優(yōu)先權日2002年5月20日
發(fā)明者楊慎華, 寇淑清, 金文明, 谷凈巍, 趙勇, 王學寰 申請人:吉林大學