CN106903492A - 发动机连杆涨断法加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机连杆涨断法加工工艺，其在连杆毛坯上加工出的大头孔为圆孔，通过涨断方式将加工有大头孔的连杆毛坯分离为连杆体和连杆盖两部分，连杆体和连杆盖的对合面为未经切削加工的涨断面，依靠连杆体和连杆盖的对合面之间的相互啮合实现连杆体和连杆盖之间的连接定位，用于连杆涨断的连杆涨断装置包括立式机架和安装在所述立式机架上的工作台，还包括上机头和下机头，所述上、下机头上分别设有上、下楔形件以及用于带动相应楔形件上下移动的上、下涨断推力机构，依靠上、下楔形件因相向移动形成的挤压力将连杆涨断。本发明的方法降低了涨断难度，保证了涨断后连杆的质量，减少了生产工序及制造成本，具有良好的经济效益。

Description

发动机连杆涨断法加工工艺

技术领域

本发明涉及一种发动机连杆的加工工艺方法，具体地讲，是一种采用涨断法将连杆（毛坯）分离为连杆体和连杆盖两部分的连杆加工工艺方法，适应于484水冷柴油机等各种汽车发动机连杆以及其他类似工件的制造加工。

背景技术

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，以及柴油机的质量，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。

现有连杆的加工中采用切断法将连杆毛坯分离为连杆体和连杆盖两部分，主要涉及如下几个关键工艺过程：

（1）大头孔粗加工：在连杆毛坯上加工出椭圆形的大头孔而不是圆形的大头孔，以留出切开刀具的厚度及切开后连杆体和盖分开面处的加工余量。由于毛坯的大头孔需要在两个工位上进行粗镗加工，分别加工出两半个圆形，而且是断续加工，因此震动大、刀具磨损快、刀具消耗大、机床故障率高；

（2）精铣连杆体及连杆盖螺钉面：精铣连杆体及连杆盖的螺钉面。由于切开连杆是由螺栓和螺母拧紧连接方式，螺母直接在连杆体的螺钉面上，加工要求非常严格，加工难度大，成本高，例如484水冷柴油机连杆体的螺钉面的粗糙度Ra3.2、尺寸精度20.5±0.1、平行度0.03。

（3）切开连杆，形成连杆体和连杆盖两部分：精铣连杆体盖螺钉面后，采用从中间锯断的方法使连杆毛坯分成连杆体和连杆盖两部分，锯断后还要分别对连杆体、盖的分开面进行铣削加工，这种加工同样精度要求高，难度大，成本高，例如484水冷柴油机连杆需保证分开面的粗糙度Ra1.6及位置度0.2等。

（4）加工连杆螺栓孔：为了保证连杆螺栓孔的加工精度，在连杆体和连杆盖分开面进行铣削加工达到要求的精度后，再精确加工连杆体、盖连接的螺栓孔，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，这些螺栓孔精度要求都很严格，加工中都不容易保证，例如484水冷柴油机连杆的螺栓孔粗糙度要求Ra1.6，连杆体螺栓孔尺寸及公差要求φ10.4，连杆盖螺栓孔的尺寸及公差要求φ10.4，螺栓孔与其分离面的垂直度0.04和两螺栓孔的中心距尺寸66.2±0.05。尺寸误差将导致连杆体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体，释放残余应力，这会造成连杆大头孔变形。当连杆盖与连杆体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。切开连杆的螺栓起定位和连接的作用，保证连杆体和盖装配后连杆大头孔不能轴向和径向串动，才能够保证连杆在发动机中更好的工作。由于加工存在着误差，连杆体、盖分开后很难精确的吻合，有可能导致发动机烧瓦、断连杆等致命故障。

（5）切开后连杆的加工及发动机装配连杆：连杆体盖分开面及螺栓孔加工完成后，需要将螺栓拧紧，然后精确加工连杆大头孔保证大头孔的圆度及对小头孔的中心距及平行歪扭等参数。在发动机装配时，需要将连杆螺栓松开，将连杆体盖分开，放好轴瓦，装在曲轴上，然后再将连杆体和盖通过与螺栓的配合安装定位，将连杆螺母拧紧。如果螺栓孔与螺栓的配合精度不好，就会造成连杆大头孔错位的现象，影响发动机的装配和使用。

发明内容

为了克服现有技术下的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种发动机连杆涨断法加工工艺，以降低切削加工的精度要求，降低加工难度和加工成本，保证连杆质量。

本发明的技术方案是：一种发动机连杆涨断法加工工艺，其在连杆毛坯上加工出的大头孔为圆孔，通过涨断方式将加工有大头孔的连杆毛坯分离为连杆体和连杆盖两部分，连杆体和连杆盖的对合面为未经切削加工的涨断面，依靠连杆体和连杆盖的对合面之间的相互啮合实现连杆体和连杆盖之间的连接定位。

在连杆毛坯上加工大头孔的方式可以为在连杆毛坯上连续切削出圆形的大头孔，优选采用镗床进行大头孔的切削加工。

所述连杆体和连杆盖之间通常可采用螺栓紧固。

优选的，在连杆体和连杆盖上加工出相互对应的螺栓孔，所述连杆盖上的螺栓孔为不设螺纹的通孔，所述连杆体上的螺栓孔为设有内螺纹的盲孔，所述连杆盖上加工出位于螺栓孔端口处的螺钉面，所述连杆体上没有螺钉面。紧固时，将连杆体和连杆盖的对合面对合，使涨断在分离面上形成的凸凹结构相互啮合，然后将紧固用螺栓穿入连杆盖的螺栓孔，并螺纹紧固在连杆体的螺栓孔上。

所述螺栓孔和所述螺栓上均可以不设用于连杆体和连杆盖连接定位的定位结构。

所用材料为可以C70S6BY高碳微合金非调质钢。

在涨断之前，可以先在大头孔左右两侧的内壁上加工出左右两个相互对称的涨断引导槽，涨断时沿涨断引导槽形成断裂面。

所述涨断引导槽优选为相对于断裂面设计平面镜像对称且横断面呈楔形的楔形槽或横断面呈矩形的矩形槽，所称断裂面设计平面是指依据设计要求连杆毛坯应从该平面断裂。

所述涨断引导槽优选采用激光切割的方式加工。

优选的，在涨断前向连杆毛坯上对应于连杆盖的部分施以朝向连杆体部分的左右对称的背压，背压力与涨断力的大小比例关系优选为1:3-1:4。

涨断过程中和/或涨断后可以向涨断缝隙吹风，吹走断裂产生的金属粉粒。

优选的，连杆毛坯的涨断方式为将在大头孔中***涨断瓦，涨断瓦的数量为多片，分别抵靠在大头孔的内壁的连杆体部分（涨断后属于连杆体的部分）和连杆盖部分（涨断后属于连杆盖的部分）上，向涨断瓦施以沿连杆毛坯轴线方向的向外的涨断推力，连杆体部分和连杆盖部分的涨断瓦的受力方向相反，使连杆毛坯在涨断引导槽的引导下沿断裂面设计平面涨断，涨开速度（连杆体和连杆盖在完全分离瞬间的相对移动速度）优选不小于100mm/s。

可以采用连杆涨断装置实现所述的通过涨断方式将加工有大头孔的连杆毛坯分离为连杆体和连杆盖两部分。

一种优选的连杆涨断装置包括立式机架和安装在所述立式机架上的工作台，还包括上机头和下机头，所述上机头和下机头分别以允许其上下移动的活动连接方式安装在所述立式机架的立柱上，并分别设有能够带动其上下移动的上行走机构和下行走机构，所述上机头位于所述工作台的上方，所述下机头位于所述工作台的下方，所述工作台上安装有连杆定位装置，所述上机头设有能够上下移动的上楔形件以及能够推动所述上楔形件向下移动的上涨断推力机构，所述下机头设有能够上下移动的下楔形件以及能够推动所述下楔形件向上移动的下涨断推力机构，所述上楔形件的尖端朝下，位于所述下楔形件的上方，所述下楔形的尖端朝上，所述上、下楔形件的横截面均呈矩形，所述上楔形和下楔形件之间相对的侧面为相互平行的斜平面，其他侧面均为垂直平面，将待涨断的连杆固定在工作台上，将两个配套的涨断瓦置于大头孔中并分别贴在大头孔分别对应于连杆盖和连杆体的内壁上，移动上、下机头使上、下楔形件***两涨断瓦之间由涨断瓦内侧矩形槽对合中的矩形空间中并使上、下楔形件、涨断瓦和大头孔内壁依次分别贴近或贴紧，通过上、下涨断推力机构推动上、下楔形件上下相向移动，通过楔形件的挤压力将连杆涨断。

本发明的有益效果主要表现在：

（1）由于采用涨断方式分离连杆体和连杆盖，无需在连杆毛坯的大头孔上留出切开刀具的厚度及切开后连杆体和盖分开面处的加工余量，无需像椭圆孔那样在两个工位上进行粗镗加工，消除了因加工椭圆形大头孔存在震动大、刀具磨损快、刀具消耗大、机床故障率高等缺陷，大幅度简化了大头孔的加工工艺，大幅度降低了加工难度和加工成本，同时还有效地保证了大头孔的质量；

（2）由于无需对涨断面进行加工，省略了相应的加工工艺，特别是由于现有相关加工工艺的要求非常严格，加工难度大，成本高，这种工艺上的简化为加工带来了极大地便利，极大地降低了加工成本，且有助于保证产品质量。

（3）由于不依靠螺栓孔和螺栓进行定位，极大地降低了螺栓孔的加工难度，并可以直接在连杆体上设置螺纹孔进行螺栓连接，无需在连杆体上加工螺钉面，省略了工艺步骤，并消除了因螺栓孔和螺钉面加工误差对定位的影响。

（4）由于依靠连杆体和连杆盖的涨断面之间的相互啮合进行连杆体和连杆盖之间的连接定位，无需对涨断面进行加工，省略了加工工序，避免了因分开面加工误差对产品质量的影响，且涨断面之间能够完全啮合，有利于保证定位质量。同时，由于涨断面凹凸不平，也增大了连杆盖与连杆体之间的结合面积,增强了连杆总成在装机后的承载能力和抗剪切能力。

（5）由于所用的连杆涨断装置设有上下两个机头，通过相向设置的上、下楔形件因上下相向移动导致的水平挤压作用，同时对大头孔内壁上分别对应于连杆盖和连杆体的两部分施以作用在同一直线上、大小相同、方向相反且在大头孔轴向上各处相等的挤压力，不仅能够有效地实现对连杆的涨断，而且因大头孔轴向上所有的涨断作用力均衡（轴向上各点的受力强度和位移相同），避免因轴向上受力和位移不均衡导致的不均衡的塑形形变，保证了连杆盖和连杆体重新对合后的大头孔的质量，有利于提高连杆大头孔与曲轴的配合精度，保证和改善连杆与曲轴之间的传动性能，避免了不应有的局部过度磨失，进而提高发动机的动力性能，延长使用寿命。

附图说明

图1是本发明连杆的结构示意图；

图2是本发明涨断装置中涉及楔形件和涨断瓦在大头孔内作用方式的示意图，为显示清晰起见，在各件之间画出了间隙；

图3是与图2对应的俯视方向示意图；

图4是本发明涨断装置的示意图；

图5是本发明涨断装置中一种涨断推力机构实施方式中的凸轮曲线轮廓的展开示意图。

具体实施方式

下面，结合图1-5，对本发明做进一步说明。

连杆的材料选择：目前发动机连杆的常用材料是40Cr钢，由于这种材料在组织结构和性能，采用涨断法分离连杆体1和连杆盖2，其断裂面在撑开力的作用下，塑性变形较大，出现大头孔失圆的情形，妨碍涨断法的实施。本发明所用连杆材料为C70S6BY高碳微合金非调质钢，这种钢材不仅能保证锻件空冷后有足够的强度，满足连杆使用性能的需要，而且经实验验证，在保证强韧综合性能指标的前提下，呈脆性断裂特征，且断裂面有良好的啮合性。由于断裂面的这种特性，足以实现连杆体1和连杆盖2对合的对应，且定位准确，因此不需要通过螺栓和螺栓孔定位，就能够保证连杆在使用过程中的精度，保证断裂面在二次装配时性能良好，同时这种材料的组织结构和力学性能都比现有40Cr提高很多,其中抗拉强度由现有材料的780-930 N/mm提高到900-1050N/mm，可以很大程度上降低连杆的故障率。

连杆由连杆体1和连杆盖2两部分构成（参见图1），通过螺钉3紧固在一起形成完整的连杆，两端分别设有大头孔5和小头孔，其中大头孔用于连接曲轴的相应轴颈，大头孔5由连杆体1和连杆盖2上的半圆形凹部对合而成，但基于加工上的便利，可以先在连杆毛坯上加工出大头孔5，然后从大头孔5中部沿垂直于连杆轴线方向的平面将连杆毛坯分隔成连杆体1和连杆盖2两部分，以便安装曲轴。

加工大头孔：在连杆毛坯上先粗镗大头圆孔，连杆毛坯的大头孔不再是椭圆形，而是圆形，可以在一台镗床上加工，而且是连续切削金属，切削平稳，没有震动，可以节省刀具的消耗，保证机床的使用寿命。

加工螺钉面：只加工连杆盖的螺钉面，而无需在连杆体上加工螺钉面，由此省去了一道工序，节省刀具、设备及人工成本。

加工螺栓孔：螺栓孔的加工比切开连杆要容易，由于连杆体和连杆盖的对合面（涨断面）自然具有定位作用，无需再用螺栓进行定位，因此螺栓孔的尺寸公差要求宽，配合尺寸和粗糙度要求相对较低，由此可以节省加工成本，螺栓上也无需加工出用于定位配合的锯齿形状结构。另外，还可以不用螺母，在连杆体的螺栓孔上攻螺纹，装配时将连杆盖用螺栓直接拧紧在连杆体上。

加工涨断引导槽：涨断之前需要先加工出涨断引导槽4（图1中显示的是在涨断后经重新对合恢复的涨断引导槽结构），可以采用激光切割的方式加工， 激光谐振器产出的激光束经导光***中的镜片的反射、聚集后，成为功率密度极高的光束，该光束通过光纤电缆和喷嘴照射在连杆大头孔内侧断裂线，将金属熔化蒸发，形成激光割槽。通过调节激光的聚集点、脉冲波长和功率来控制激光割槽的深度及宽度。

涨断引导槽4宽度可选为0.3-0.6mm，深度为0.3-0.5mm。

由于激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位影响极小，热影响区也就小，所以工件的热变形小,对后续连杆大头孔加工（精镗、珩磨）的影响就很小。

涨断过程中在涨断引导槽4处形成应力集中，使连杆沿涨断引导槽4形成凸凹不平的平面状断裂面，涨断引导槽4形状以及涨断力的分布和涨断速度等都影响着断裂效果和断裂面质量，良好的涨断效果是获得合格产品的一个必要条件。应以断裂面设计平面为基准，以断裂面设计平面与大头孔内壁的相交直线为中线，在大块头左右两侧分别加工相应的涨断引导槽4，涨断引导槽4自身应采用相对于断裂面设计平面镜像对称的结构，其横断面可以呈楔形，以更好地引导断裂沿断裂面设计平面延伸，并有助于减小涨断所需的力，横断面呈矩形也可以达到相近的的效果。

定向涨断：涨断不仅要以一定的加速度施加载荷，对初始裂纹槽（涨断引导槽）进行充分地引裂和催裂，使裂纹沿着裂纹槽定向快速扩展，直到连杆体1与连杆盖2分离，而且涨断分离后的连杆盖2必须能够精确复位，与连杆体1在断裂的晶格面（涨断面）处完全啮合，以便拧紧螺栓后，连杆的大头孔能恢复到断裂前的几何状态。另外，在定向涨断过程中，一方面必须限制大头孔变形，防止出现单边断裂或撕裂断裂现象，这就要求施加的力要对称均匀释放；另一方面连杆体部分和连杆盖部分只能发生反方向直线运动，即沿连杆毛坯的轴线反向移动并分离，任何相对转动都会引起不必要的塑性变形而导致连杆体1与连杆盖2无法正常地合装，因此要求涨断装置对连杆毛坯中两部分的作用力必须是直线反向且各处均衡，同时还要求涨断装置应充分满足产生断口效应的涨断速度，实验验证，涨开速度在不小于100mm/s时，其断口面质量比较稳定。为快速达到这一速度值，需要迅速从0值加速度到100mm/s，在瞬间生成足够的爆发力。形成这种爆发力的机构依靠“背压”平衡效应积聚能量，然后突然在一端瞬间释放，从而达到需要的加速度直，并释放出强大的冲击力。背压的释放应与涨断推力的施加相配合，在涨断推力充分施加在大头孔内壁上的瞬间释放背压，由此不仅有助于保证冲击效果，而且还有助于避免在向大头孔内壁施加涨断推力的过程中，因不同部位受力不均衡而导致塑形形变和应力。

涨断装置通过具有一定硬度的楔形件（可称为斜铁）向涨断套施加推力，可以通过液压油缸驱动楔形件拉杆沿大头孔的轴向直线移动，楔形件在轴向移动过程中，通过楔形面产生的垂直于移动方向的分力迫使大头孔内的涨断套在该方向呈张开趋势，从而对大头孔内壁施加强大的涨断力，并在瞬间阶跃载荷的作用下，连杆的涨断引导槽处形成应力集中，沿着涨断引导槽4方向准确断裂，从而连杆毛坯瞬间被涨开为两部分，一部分为连杆体1，另一部分为连杆盖2。为了保证所需的涨断冲击效果，涨断前利用连杆盖螺钉面向连杆盖部分施加沿连杆毛坯轴线的背压力，通过控制调整背压力与涨断力（涨断装置通过斜铁等主动施加在大头孔内壁上的作用力）的大小比例关系，能够形成良好的***效应，从而获得性能优良的断裂面，根据实验验证，背压力与涨断力的大小比例关系优选在1:3-1:4之间（含端值）。

连杆涨断的过程中，在分离面上会有少量金属粉粒未脱落，将设置于大头孔内的吹气芯棒的吹风装置打开，吹净分离面。将连杆体1与连杆盖2装配起来进行第一次时效处理，然后在再松开并第二次吹净其分离面，以确保断面表面稳定和清洁，进行第二次时效处理，然后再装配连杆体与连杆盖。时效处理可以在室温下进行，并可以利用工序间的适度时间间隔实现，可以依据不同材料特性通过实验确定时效处理时间，通过这种处理方式，有利于消除广泛分布的微小塑形形变不利影响，提高连杆体1和连杆盖2重新对合后（装配曲轴后）两涨断分离面上各处微观凸凹结构之间的密切吻合。

涨断装置对涨断效果具有决定性影响，应保证涨断力的方向为沿连杆毛坯轴线方向，不对连杆体1和连杆盖2部分产生偏离该轴线方向的作用力或偏离该轴线方向的作用力合力及合力距为零，以保证两侧的涨断同步进行，且不出现扭转或扭转趋势，避免产生相应的应力和塑性形变，在大头孔的轴向上（大头孔轴线与连杆毛坯轴线垂直相交），作用力的分布应基本均衡，以保证同一侧涨断在大头孔轴向上的各处也同步进行，避免产生相应的应力和塑性形变。

本发明提供了一种优选的连杆涨断装置，采用该连杆涨断装置，可以同时实现上述要求。

如图4及图2、图3和图5所示，本发明提供的连杆涨断装置包括立式机架61、下机头62、工作台66和上机头69，所述上机头69和下机头62分别以允许其上下移动的活动连接方式安装在所述立式机架61的立柱上，并分别设有能够带动其上下移动的上行走机构和下行走机构，所述上机头69位于所述工作台66的上方，所述下机头62位于所述工作台66的下方，所述工作台66上安装有连杆定位装置，所述上机头69设有能够上下移动的上楔形件68以及能够推动所述上楔形件68向下移动的上涨断推力机构，所述下机头62设有能够上下移动的下楔形件67以及能够推动所述下楔形件67向上移动的下涨断推力机构，所述上楔形件68的尖端朝下，位于所述下楔形件67的上方，所述下楔形67的尖端朝上，所述上楔形68和下楔形件67之间相对的侧面为相互平行的斜平面，其他侧面均为垂直平面，各楔形件的小头端可以呈尖角形，也可以为水平面形端面、弧面形端面或其他任意适宜的形状，各楔形件与其所在机头（机头机架或机头箱）之间的上下移动可以采用现有任意适宜的活动连接方式实现，例如，设置用于限定其上下移动的导轨等导向件，工作时所述上楔形件68向下运动，下楔形件67向上运动，截面积增大，挤压两侧，从而实现涨断的目的。

优选地，所述上、下楔形件上均设有垂直的导向受力柱16，所述上楔形件68的导向受力柱16位于所述上楔形件68的上部，所述下楔形件67的导向受力柱16位于所述下楔形件67的下部，所述上、下机头上分别设有用于所述上、下楔形件移动导向的上、下导向套64，所述上、下导向套64分别套在所述上、下楔形件的导向受力柱16的外面，且分别与所述上、下楔形件的导向受力柱16间隙配合，通过所述导向受力柱16可以对所述楔形件形成保护作用，所述导向受力柱16顶端可以装有滚轮以减轻磨损。

通过合理设置导向套与相应受力柱之间的配合间隙，允许楔形件具有一定的横向移动容量，以在涨断过程中形成横向的涨断推力及横向移动，将连杆涨断。

优选地，所述上、下导向套64内均设有水平的环形凹槽，所述上、下楔形件的导向受力柱16上分别设有***相应导向套内的环形凹槽的环形凸起，由此形成对各楔形件相对于各自导向套64的上下限位，所述环形凹槽和环形凸起的截面均优选呈矩形，所述环形凸起的宽度小于所述环形槽的宽度，以形成允许楔形件相对于其导向套64上下移动的容量，所述上导向套的环形凹槽内设有能够将所述上楔形件68的导向受力柱16上的环形凸起向上推的上复位弹簧65，所述下导向套的环形凹槽内设有能够将所述下楔形件67的导向受力柱16上的环形凸起向下推的下复位弹簧65，在不对连杆施加涨断力时，通过弹簧65的作用实现上、下楔形件的预定位，当对所述上、下楔形件施力进行连杆涨断时，上楔形件68下降，下楔形件67上升，涨断完成后在弹簧65的作用下又回复到原位。

优选地，所述上、下复位弹簧65均采用预压缩的一个或多个碟簧（碟簧组），所述上复位弹簧65位于所述上楔形件68的导向受力柱16上的环形凸起的下面，所述下复位弹簧65位于所述下楔形件67的导向受力柱16上的环形凸起的上面。

优选地，所述上、下涨断推力机构分别包括上、下凸轮63以及用于分别驱动所述上、下凸轮63转动的上、下涨断驱动装置，所述上凸轮63位于所述上楔形件68的上方，与所述上机头69旋转连接，其曲线轮廓与所述上楔形件68的导向受力柱16的上端或上端安装的滚轮相接触并施以作用力，由此与所述上楔形件68形成以所述上楔形件68为其从动件的上凸轮机构，所述下凸轮63位于所述下楔形件67的下方，与所述下机头62旋转连接，其曲线轮廓与所述下楔形件67的导向受力柱16的下端或下端安装的滚轮相接触并施以作用力，由此与所述下楔形件67形成以所述下楔形件67为其从动件的下凸轮机构，所述上、下凸轮63均优选采用圆柱形的端面凸轮，以方便安装和传动，且适于较大的推力传动，所述上、下涨断驱动装置可以采用以电动机为动力源的驱动装置，也可以采用其他任意适宜的现有技术，优选采用油缸驱动装置，以更好地适应于连杆涨断需要，形成足够大的瞬间涨断推力，所述上、下凸轮63中与从动件作用的曲线轮廓采用展开图为一中央部位为凸起形的平滑直线（参见图4），轮廓线上的凸起高度依据楔形件相互作用下对连杆大头孔5的涨断要求设置，满足连杆涨断时楔形件所需的行程，由此在凸轮旋转一周的过程中，起始时相应的楔形件不动，在凸轮旋转到半周的附近时向相应的楔形件施以推力，分别推动上、下楔形件相向移动（上楔形件下移、下楔形件上移），依靠两楔形件斜平面之间的相互挤压，形成在水平方向（与水平放置的连杆中心轴线重叠）的涨断推力，两楔形件的水平推力位于同一水平直线上且大小相等、方向相反，分别作用于连杆大头孔5内壁对应于连杆盖2的部分和对应于连杆体1的部位，由于楔形件的斜面放大作用（楔形件的楔形通常可以采用锐角楔形），能够保证足够大的涨断推力，将连杆从大头孔5预设的涨断缺口处涨断，形成连杆盖2和连杆体1两部分，而后随着凸轮的继续旋转，楔形件在各自复位弹簧65的作用下重新退回起始位置，涨断后的连杆盖2和连杆体1不再受到楔形件的推力。可以理解的是，为实现上述工作过程，所述工作台66上应留有允许下楔形件67及下机头62其他相关部分通过的孔洞，且连杆在工作台66上安装固定后，大头孔5应位于该孔洞的对应位置上，且连杆的轴线应位于上、下楔形件的涨断推力的作用线上。

优选地，所述连杆定位装置包括用于***连杆小头孔进行定位的小头孔定位销和分别用于挡在连杆杆身两侧近大头孔部位的两个挡销，所述工作台66上还设有大头孔预紧装置，所述大头孔预紧装置包括至少两组大头孔弹力推杆，其中一组大头孔弹力推杆用于顶在大头孔对应于连杆体1部分的孔壁外侧，另一组大头孔弹力推杆用于顶在大头孔对应于连杆盖部分的孔壁外侧，所述大头孔弹力推杆设有推杆导向件（例如推杆导向套）以限定弹力推杆只能沿其自身轴线移动，所述大头孔弹力推杆还设有用于将其向顶端方向推的推力弹簧，大头孔推力预紧装置对连杆的作用力大小可以适当选择，不影响连杆的涨断，连杆涨断后，在楔形件退回原位的过程中，各弹力推杆分别推动连杆盖2和连杆体1重新对合在一起，以有效地消除涨断面上的微观塑性形变，使涨断面上的凸凹结构在重新组装后能够更好地吻合，另外，这种大头孔预紧装置还可以对安装在工作台66的连杆起到辅助固定作用。

优选地，所述连杆涨断装置还设有与大头孔5和楔形件配套的涨断瓦11，所述涨断瓦11的数量为两个，所述涨断瓦的外侧面呈圆柱面形，优选与大头孔5的内壁相吻合，其圆柱面通常可以小于（略小于）半个柱面，以便在两涨断瓦11之间留出便于装配作业的间距，所述涨断瓦的内侧面为平面并设有垂直延伸的矩形槽，所述矩形槽在左右方向上居中设置，其宽度大于（略大于）所述楔形件的宽度。使用时，将两涨断瓦放置于连杆大头孔5内，使其外侧面分别贴合连杆大头孔5内壁上对应于连杆盖2和连杆体1的部位，通过上、下行走机构带动上、下机头移动，使上、下楔形件***两涨断瓦的矩形槽对合后形成的矩形通道内，所述上、下楔形件上与斜平面相对的垂直平面分别贴近或贴紧各自对应的涨断瓦的矩形槽槽底，向涨断瓦并经涨断瓦向大头孔5内壁施以适度的预推力，以利于减小涨断过程中的不必要振动或偏移，在涨断过程中，楔形件向其对应的涨断瓦施以推力，并通过涨断瓦向大头孔5内壁的相应区域施以推力，通过这种力传导构造和方式，可以保证涨断过程中推力在连杆相应区域的均衡或对称分布，保证在轴向上的同步涨断，避免因不同步导致的轴向扭曲和形变，进而可以使连杆盖2和连杆体1在重新组装后贴合得更好，保证装配精度。

优选地，所述矩形槽槽底的中央设有垂直延伸的弧形导向槽12，所述楔形件上与斜平面相对的垂直平面上设有与所述弧形导向槽12对应的垂直延伸的弧形凸棱15，所述弧形导向槽12与所述弧形凸棱15相互配合，可以保证涨断过程中直线运动和直线受力。

优选地，所述矩形槽的两侧壁的近槽口部位均呈向外扩展的弧面形（即与矩形槽的横截面的交线为弧形），例如为1/4圆弧形，所述上机头69或下机头62上还设有喷气装置，所述喷气装置包括从相应机头垂直延伸出的喷气管14，所述喷气管14的数量优选为两个，分别位于相应楔形件的左右两侧，所述喷气管14通过连接管道连接压力气源，所述喷气管与所述压力气源之间的连接管道上设有喷气控制阀。通过矩形槽侧壁上的弧面形，当两涨断瓦对合后，在矩形槽的侧壁对合处形成能够容纳喷气管的弧形空间，由此可以将各侧的喷气管14分别***相应侧的弧形空间内，各喷气管上设有若干沿轴向分布的喷气口，所述喷气口朝向外侧（近楔形件侧的对侧）。

优选地，所述上、下机头分别安装在所述上、下机头悬臂上，所述上、下机头与所述立柱活动连接的方式为所述上、下机头悬臂分别通过滑套或滑孔套接在所述立柱上，所述上、下行走机构均可采用设有驱动装置的螺杆传动机构，所述上、下机头在相应机头悬臂上的安装方式可以为固定连接，也可以为允许其沿悬臂直线移动的活动连接，当采用允许直线移动的活动连接时，所述上、下机头可分别设置能够带动其沿所在悬臂移动的水平行走机构，另外，还可以采用任意适宜的现有技术使悬臂能够绕立柱旋转，由此使得机头可以在任意方向上移动，可以任意调整机头的空间位置。

作为连杆定位装置和大头孔预紧装置的另一种实施方式，所述工作台66上也可以设有轨道，所述轨道上可以安装有活动板，所述活动板上设有用于固定连杆小头的装置，例如适宜方式分布的多个定位销和/或定位块等，所述活动板还设有预紧装置，在涨断之前根据连杆的尺寸等调整活动板的位置，所述预紧装置将活动板固定在一个合适的位置，在连杆涨断时，所述连杆小头可以和所述活动板一起沿连杆轴线方向直线运动，由此，通过活动板及安装在活动板上的相应定位结构和预紧装置，并配合活动板在工作台66上的滑动，实现连杆在工作台66上的安装固定以及涨断后连杆盖和连杆体的重新对合。

优选地，所述活动板设有自动回位装置，连杆涨断完成后，活动板带动连杆小头自动回位实现涨断之后的再次啮合，由此得到稳固的断裂面。

优选地，所述喷气管14和所述容纳喷气管的空间各有两个，在对合处连杆轴线对称的位置设置两个喷气管，从两侧喷气保证整个连杆大头孔内的碎屑都能够被吹干净。

本涨断装置的各用电部分可以通过控制柜统一控制，可以采用任意适宜的方式实现涨断装置各部分有序协同地进行工作，这些控制方式以及可能涉及的控制问题可以依据现有技术实现，不再赘述。

本发明相对于切断分开面的传统加工方式相比，具有下列明显优势：

（1）节省了连杆盖与连杆体的结合面的加工；

（2）连杆体与连杆盖螺栓孔的加工相对容易；

（3）涨断连杆不需要螺母，直接在连杆体上加工螺纹，减少了螺母零件及安装时间；

（4）凹凸不平的涨断面增大了连杆盖与连杆体的结合面的面积,这样增强了连杆总成在装机后的承载能力和抗剪切能力;

（5）连杆体和连杆盖通过自然形成的涨断面组合装配，不但重复精度和定位精度好,连杆大头孔的形状公差的精度（圆度、圆柱度）也保持得好；

（6）连杆螺栓不在起定位作用，螺栓的加工相对容易许多，减少螺栓的采购成本；

（7）节省了大量的刀具费用和模具费用；

（8）减少了工序及机床，减少了设备操作人员；

（9）通过统计和计算:与切开连杆加工方法相比，激光涨断技术可节省机床设备投资5%，减少机加工工序50%-60%，降低生产成本5%- 20%；

本发明公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

Claims (10)

1.一种发动机连杆涨断法加工工艺，其特征在于在连杆毛坯上加工出的大头孔为圆孔，通过涨断方式将加工有大头孔的连杆毛坯分离为连杆体和连杆盖两部分，连杆体和连杆盖的对合面为未经切削加工的涨断面，依靠连杆体和连杆盖的对合面之间的相互啮合实现连杆体和连杆盖之间的连接定位。

2.如权利要求1所述的加工工艺，其特征在于在连杆毛坯上加工大头孔的方式为在连杆毛坯上连续切削出圆形的大头孔，优选采用镗床进行大头孔的切削加工。

3.如权利要求1所述的加工工艺，其特征在于所述连杆体和连杆盖之间采用螺栓紧固，在连杆体和连杆盖上加工出相互对应的螺栓孔，所述连杆盖上的螺栓孔为不设螺纹的通孔，所述连杆体上的螺栓孔为设有内螺纹的盲孔，所述连杆盖上加工出位于螺栓孔端口处的螺钉面，所述连杆体上没有螺钉面。

4.如权利要求3所述的加工工艺，其特征在于所述螺栓孔和所述螺栓上均不设用于连杆体和连杆盖连接定位的定位结构。

5.如权利要求1所述的加工工艺，其特征在于所用材料为C70S6BY高碳微合金非调质钢。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述的加工工艺，其特征在于在涨断之前，先在大头孔左右两侧的内壁上加工出左右两个相互对称的涨断引导槽，涨断时沿涨断引导槽形成断裂面。

7.如权利要求6所述的加工工艺，其特征在于所述涨断引导槽为相对于断裂面设计平面镜像对称且横断面呈楔形的楔形槽或横断面呈矩形的矩形槽。

8.如权利要求7所述的加工工艺，其特征在于所述涨断引导槽采用激光切割的方式加工。

9.如权利要求6所述的加工工艺，其特征在于涨断前向连杆毛坯上对应于连杆盖的部分施以朝向连杆体部分的左右对称的背压，背压力与涨断力的大小比例关系优选为1:3-1:4，涨断过程中和/或涨断后向涨断缝隙吹风，吹走断裂产生的金属粉粒，连杆毛坯的涨断方式为将在大头孔中***涨断瓦，涨断瓦的数量为多片，分别抵靠在大头孔的内壁的连杆体部分和连杆盖部分上，向涨断瓦施以沿连杆毛坯轴线方向的向外的涨断推力，使连杆毛坯在涨断引导槽的引导下沿断裂面设计平面涨断，涨开速度优选不小于100mm/s。

10.如权利要求1-9中任意一项所述的加工工艺，其特征在于采用连杆涨断装置实现所述的通过涨断方式将加工有大头孔的连杆毛坯分离为连杆体和连杆盖两部分，所述连杆涨断装置包括立式机架和安装在所述立式机架上的工作台，还包括上机头和下机头，所述上机头和下机头分别以允许其上下移动的活动连接方式安装在所述立式机架的立柱上，并分别设有能够带动其上下移动的上行走机构和下行走机构，所述上机头位于所述工作台的上方，所述下机头位于所述工作台的下方，所述工作台上安装有连杆定位装置，所述上机头设有能够上下移动的上楔形件以及能够推动所述上楔形件向下移动的上涨断推力机构，所述下机头设有能够上下移动的下楔形件以及能够推动所述下楔形件向上移动的下涨断推力机构，所述上楔形件的尖端朝下，位于所述下楔形件的上方，所述下楔形的尖端朝上，所述上、下楔形件的横截面均呈矩形，所述上楔形和下楔形件之间相对的侧面为相互平行的斜平面，其他侧面均为垂直平面，将待涨断的连杆固定在工作台上，将两个配套的涨断瓦置于大头孔中并分别贴在大头孔分别对应于连杆盖和连杆体的内壁上，移动上、下机头使上、下楔形件***两涨断瓦之间由涨断瓦内侧矩形槽对合中的矩形空间中并使上、下楔形件、涨断瓦和大头孔内壁依次分别贴近或贴紧，通过上、下涨断推力机构推动上、下楔形件上下相向移动，通过楔形件的挤压力将连杆涨断。