发动机连杆裂解制造工艺及设备

连杆裂解是对连杆杆身和连杆盖结合面进行无屑断裂剖分加工的新技术,具有构思新颖、操作经济、效益显著的特点。阐述了连杆裂解加工原理、主要工艺流程以及裂解加工方法对材料和锻造毛坯的要求。介绍了加工裂解槽、有控裂解、装配螺栓等核心工序与设备,探讨了裂解加工常见缺陷及预防措施。

预制裂纹槽加工方法对连杆裂解加工质量的影响规律

通过大量工艺试验研究了预制裂纹槽加工方式对裂解质量的影响规律,结果表明,激光加工裂纹槽生产效率高,裂解加工后大头孔的圆度误差及裂纹线与断裂面的水平误差最小,而拉削加工的裂纹槽上述两项误差值最大,线切割加工方式居中。同时采用有限元数值模拟正交试验,分析了连杆预制裂纹槽几何参数对裂解载荷的影响规律,结果表明,槽深对裂解载荷影响最显著,曲率半径次之,而张角对裂解载荷的影响不显著,并给出了预制裂纹槽合适的工艺参数范围。

发动机连杆裂解槽激光加工机床的加减速控制

提出了一种对激光机床的加减速进行预处理的方法,并将处理的结果与程序相结合,编制出新的NC加工程序。对激光切槽后得到的连杆进行裂解,并用工具显微镜检测。检测结果表明,对于各种型号的连杆,切割出来的裂解槽在深度上基本保持一致(裂解槽上各个点的槽深度公差为±0.02 mm),完全没有过切及残留,说明该方法的使用大大提高了该连杆裂解槽激光加工机床的稳定性及精度。

连杆裂解加工力参数数值分析

为了确定合适的连杆裂解工艺中裂解力参数,采用数值分析的方法建立了53d斜切口连杆裂解加工的数值模型。对裂纹尖端的节点采用了1/4节点技术用于模拟裂纹尖端应力场的奇异性,分析得到了裂解力与应力强度因子的关系曲线。根据连杆材料的临界应力强度因子KIc,确定了连杆裂解加工所需的裂解力。结果表明：裂纹1的裂解力为851 kN,裂纹2的裂解力818 kN。与实际生产中的裂解力860-880 kN相比,其误差小于10%。

激光预制裂纹槽的断裂分析

进行了单边激光加工裂纹槽试样轴向拉伸试验。试样取自用高碳微合金非调质钢(C70S6)锻造的连杆。分析了激光预制裂纹槽对材料断裂的影响,并与线切割和拉削加工裂纹槽拉伸断裂试样进行了断口分析和断裂载荷的对比。结果表明:采用激光预制裂纹槽试样的断口具有最小的裂尖塑性变形区域,与有相同裂纹槽深度的线切割和拉削加工裂纹槽试样相比,其拉伸断裂载荷分别小20%和30%左右。在试验结果基础上确定了激光加工裂纹槽的等效临界应力强度因子为25.51 MPa.m1/2。本文结果可用于激光预制裂纹槽的连杆裂解载荷参数计算。

36MnVS4连杆裂解加工模拟及缺陷分析

针对具有更高疲劳强度的连杆新材料36MnVS4,开展了连杆裂解加工性能研究,并与C70S6材料进行对比,探究其裂解缺陷形成原因。依据新材料I型裂纹的脆性解理断裂特性,确定了连杆裂解K判据及最大主应力断裂失效准则,建立了预制切口条件下的连杆裂解有限元模型。通过分析裂解过程中的应力集中和变形分布情况,获得不同材料的切口起裂位置和时间、切口附近及断面的塑性变形,结合裂纹扩展速度和裂解载荷,研究了容易导致的缺陷类型并评估了断口质量。结果表明:在相同几何参数和载荷下,因36MnVS4连杆较C70S6起裂位置分散、裂纹扩展不稳定、缺口敏感性高、铁素体组织多,容易导致批量生产时裂解工序缺陷增加,但裂解后大头孔失圆和断面塑性变形小。

发动机连杆裂解工艺与装备

裂解工艺是汽车发动机连杆制造的一项新技术,与传统加工方法相比,该工艺具有提高产品质量、降低生产成本、减少加工工序、设备和工具投资以及节省能源等突出优点。主要介绍了连杆裂解工艺及主要裂解加工装备。

发动机连杆裂解材料

发动机连杆裂解加工是连杆加工的一种新技术,用于裂解的材料对裂解工艺的成败起决定性作用。介绍了国内外用于汽车发动机连杆裂解的几种常用材料,并对各材料的裂解性能、力学性能与机械加工性能进行了比较。

裂解连杆断裂结合面缺损面积定量描述与分析

针对连杆裂解加工中经常发生断裂面颗粒脱落而导致结合面面积缺损的问题。根据逆向工程理论,获取了连杆断裂结合面数据信息并重构三维断裂面,在采用TIN法显示连杆断裂结合面形貌特征的同时,利用三角面片拼接、累加原理定量描述了连杆断裂结合面面积。仿真实验结果表明:用裂解工艺加工某轿车连杆断裂面比用机械加工平面面积增加了13.1%以上,在不降低承载能力和使用性能的前提下,其颗粒脱落极限尺寸许可值比经验值大大提高,对裂解连杆生产具有重要意义。

发动机连杆裂解槽激光加工机床中的丝杠误差分析及补偿

发动机连杆裂解槽激光加工机床的主要功能是对连杆大头孔内表面两侧进行切槽加工。裂解槽质量的好坏与激光和CNC系统的配合有很大关系。为了消除由于丝杠的误差所带来的激光头的定位误差,以便能够更精确地调整激光头喷嘴与连杆内表面的位置,首先在该激光加工机床的工作原理的基础上对该误差进行了测量,然后采用直线插补补偿算法消除了该误差。最后对激光切槽后得到的连杆进行裂解,并且经过工具显微镜检测后,结果表明,对于各种型号的连杆,切割出来的裂解槽在深度上基本保持一致(裂解槽上各个点的槽深度公差为±0.02 mm)。说明该种方法能够很好地解决这一问题。

发动机连杆裂解加工初始裂解槽预制技术及应用

发动机连杆初始裂解槽的预制是连杆裂解加工的关键技术。介绍了采用机械加工、线切割加工和激光加工等加工连杆初始裂解槽的方法,并对比分析了机械拉削、线切割、光纤传输激光切削和常规光束传输激光切削加工裂解槽的优缺点。阐述了连杆初始裂解槽加工技术及其裂解加工在国内外的应用现状。

锻造工艺对发动机连杆裂解加工质量的影响

研究了锻造工艺对发动机连杆力学性能及微观组织的影响,并对连杆不同锻造工艺参数的C70S6材料连杆进行了裂解加工试验。结果表明,在同一锻造加热温度下,冷却速度越快,连杆的硬度、强度越高;冷却速度相同时,随锻造加热温度的增高,硬度、强度降低。综合考虑裂解加工质量与后续机械加工质量,认为该发动机连杆的锻造工艺采用1150～1250℃加热温度、弱风冷条件比较适合。

静载下连杆裂解裂尖塑性区及其对裂解质量的影响

对静载条件下连杆裂解过程进行了数值分析,将连杆裂尖附近塑性区形状与理想状态进行了对比,定性给出了连杆断裂前裂纹区应力应变状态,并据此分析了不同位置的断裂状态。结果表明,连杆厚度方向不同的层面处于不同的平面应变与平面应力状态,裂尖塑性区大小也不同,启裂首先发生在塑性区较早达到变形极限的平面应变区。裂尖塑性区的差异造成启裂点散布、裂纹扩展不同步,扩展路径不同,极易造成裂纹分叉、交汇异常等问题,并引起撕裂、崩角、断裂面台阶、夹屑、外缘爆口等裂解缺陷,从而影响连杆裂解加工质量。

发动机连杆裂解加工工艺

发动机连杆裂解加工工艺是 2 0世纪 90年代发展起来的一项连杆加工新技术。本文将连杆的传统加工工艺与裂解工艺加以对比 ,重点讨论了裂解工艺的原理及其主要影响因素。

裂解连杆接合面三维重构及其强度与刚度

为研究裂解连杆性能,将裂解连杆加工实验、三维曲面重构以及有限元模拟相结合。借助连杆大头断裂剖分实验获得真实断裂接合面,通过逆向工程进行断裂接合面重构,进而建立真实的裂解连杆三维几何模型,运用有限元模拟,对比传统平切口连杆,对裂解连杆进行危险工况下的强度和刚度研究。结果表明:裂解连杆与平切口连杆静强度基本相同;裂解连杆三维凹凸面具有承载能力,有效降低了螺栓承受的剪切应力,裂解连杆比平切口连杆具有更好的抗剪性能;裂解连杆断裂接合面的三维凹凸性可使连杆体与连杆盖紧密接触并相互锁定,减小二者之间的相对移动且裂解连杆最大应变、总体变形量均小于平切口连杆,裂解连杆刚度优于平切口连杆。

连杆裂解机床加载速度优化仿真

连杆裂解加载速度是影响裂解质量的重要参数之一,为了了解连杆裂解机床的加载速度特性、实现加载速度的优化,本文进行了虚拟样机仿真研究。首先,利用ADAMS/View和ADAMS/Hydraulics模块建立裂解机床机械和液压系统模型;其次在MATLAB/Simulink模块下建立控制系统模型,包括恒定输入控制系统和基于位移反馈信号的输入控制系统;最后,设置好仿真参数,完成动态仿真,根据仿真结果,分析了裂解加载速度特性。仿真结果表明:恒定输入控制时,裂解缸加载速度为118mm/s,既有利于裂解质量的控制,又不至于导致液压系统设计不合理;基于位移反馈信号时,椭圆输入控制曲线对于控制裂解油缸后程减速效果最为明显。对于实际液压油缸,可参照该曲线进行加载速度控制。

连杆裂解半自动生产线的应用

介绍了国内首条连杆裂解加工半自动化生产线的构成及其特点,各工位的具体工作过程。连杆裂解半自动生产线由上料、裂解槽加工工位、连杆定向裂解、螺栓初拧紧、螺栓终拧紧、下料6个工位组成。各工位间工件的传送采用机械手的形式。生产实践证明,该半自动化生产线的应用有助于降低连杆加工废品率,提高连杆加工精度。

汽车发动机用连杆裂解工艺及设备的合理性探讨

连杆是发动机上的重要零件,其加工工艺及设备是发动机制造业发展水平的重要标志。对比传统发动机连杆制造工艺,阐述了剖分式连杆裂解的机制及过程,根据核心加工技术的不同对近年来国内外主要裂解工艺及设备进行了研究和分类,分析了包括芯轴胀式裂解、液压活塞式、水平滑块式等机械式裂解加工设备的原理及特点,并对复合铸造裂解、热处理(或冷冻)辅助裂解和疲劳拉伸裂解等新型裂解加工方法进行了合理性探讨。

胀断连杆用C70S6 BY钢连轧材探伤不合格原因分析和工艺改进

非调质钢C70S6 BYΦ60 mm棒材的生产流程为60 t UHP EAF-LF-VD-240 mm×240 mm坯连铸-连轧。连轧材经现场超声波探伤并对缺陷定位取样,通过低倍、金相显微等检验方法对缺陷进行分析,得出该缺陷为心部裂纹,其产生原因主要是铸坯加热不均和轧后冷却应力较大造成。通过改善铸坯加热工艺,将加热二段温度从1 239℃提高至1 248℃,总加热时间≥2.0 h,均热段1 232℃20～40 min,轧后冷却由堆冷24 h改成坑冷38 h,探伤不合格率由36. 80%降至0. 78%。

YTO连杆分离面胀断工艺的开发

将高碳非调质钢C70S6用于现有柴油机机型的YTO连杆制造技术中,对连杆大头孔分离面加工胀断工艺进行了研究。试验表明,用该技术制造的连杆可满足产品要求。