[发明专利]连杆超声辅助裂解加工方法及其加工装置

说明书

本发明公开了连杆超声辅助裂解加工方法及其加工装置，涉及连杆加工领域，包括机架、定块、滑块和滑块座、垂直锁紧油缸、楔形拉杆、调整块体等，该方法及其装置扩大了裂解连杆使用材料的范围；减小了连杆裂解时所需的裂解力、断裂面的变形、裂解过程中产生的掉渣、连杆大头孔失圆等情况的产生；提高了连杆与盖接合面的啮合精度和连杆装配质量。

技术领域

本发明涉及连杆加工领域，尤其涉及到连杆超声辅助裂解加工方法及其加工装置。

背景技术

传统的连杆加工方法的主要工序是对锻件毛坯首先粗铣，磨连杆的两个侧面，并将连杆盖与杆铣开，分别加工连杆盖与杆上的螺栓孔，再分别磨削连杆盖与杆部的结合面，最后对装配在一起的连杆进行精磨两侧面、精镗大小头孔等工序。传统的加工工艺中的杆与盖的切断以及杆与盖结合面磨削这两道工序的生产效率较低，并且对加工精度的要求比较高，加工之后的废品率较高，花费成本较大，目前世界上使用传统加工方法的工厂已经很少了。

连杆裂解是利用材料断裂理论，首先在锻造的连杆毛坯大头孔上开裂解槽，形成应力集中。然后在裂解加工设备上对连杆大头孔内侧面施加径向力，使裂纹由内向外不断扩展直至连杆完全裂解。最后在断裂面完全啮合的条件下，穿入螺栓并拧紧至所要求的扭矩。裂解加工方法为整体加工，仅需6道工序，具有加工方法简单、节省精加工设备、节材节能、生产成本低等优势。连杆裂解工艺凭借其巨大的优越性已被世界上大部分连杆加工产商所选择，但是连杆裂解过程中很难控制断裂面的变形和保证断裂面的质量，会导致连杆裂解后不能完全啮合，到目前为止还没有找到较好的解决办法，因而裂解连杆的材料受到一定的限制，无法对常规的连杆材料如40Cr钢进行裂解。

自从连杆裂解加工技术产生以来，美国福特公司、MTS公司、德国ALFLING公司以及日本的多家公司先后研究开发了裂解加工设备。例如美国通用公司采用“气动下拉式”方法对连杆进行裂解加工，并申请了专利，其专利公开号为US4768694，专利公开日期Sep.6,1988；美国福特公司采用“水平式”工装对连杆大头孔进行裂解加工，其专利公开号为US5105538A，专利公开日期Apr.21，1992；美国MTS公司采用“装有液压活塞的裂解块”进行裂解加工，其专利公开号为US4754906A，专利公开日期Jul.5,1988；德国ALFLING公司采用“水平力作用”的工装进行裂解加工，其专利公开号为US5169046，专利公开日期Dec.8,1992；日本实用新型者采用“偏心转轴作用方式”进行裂解加工，其专利公开号为特开平11-245122，专利公开日期平成11年1999月14日……，上述生产技术或专利技术中主要存在的主要问题是在裂解完成后，连杆大头孔变形较大，杆与盖接合面变形较大，影响杆与盖的啮合质量和装配精度，并无法对常规的连杆材料如40Cr钢进行裂解。

吉林大学自行研究开发了具有“背压”裂解功能的连杆定向裂解机床，并申请了专利，其专利公开号为CN2511428Y，专利公开日期为2002年9月18日。连杆定向裂解机床采用下拉式楔形裂解机构，通过由液压缸驱动的楔形拉杆沿轴向直线运动，靠楔形拉杆的作用迫使专门设计的胀断移动套水平运动，对连杆大头孔施加水平作用力，在瞬时载荷的作用下完成连杆大头的快速裂解过程，但同样也存在以上问题。

专利公开号为CN202701336U，专利公开日期为2013年1月30日，该专利方法是在传统的连杆材料如40Cr钢上需裂解面处使用脆性金属，形成复合双金属裂解连杆，使如40Cr钢连杆材料可以进行裂解加工。但是双金属裂解连杆增加了复合双金属制造工艺，很难应用到大规模生产，而且复合双金属连杆未能很好解决其他裂解方法的裂解过程中的变形、掉渣、啮合质量和装配精度等问题。

有文献资料对振动载荷下合金的裂纹扩展进行了研究，发现高频振动下，带有缺口的物体会在缺口处迅速形成应力集中现象，加快物体在缺口处的断裂；同时可以削弱裂纹尖端的塑性区和残余应力对裂纹扩展的影响，但是并未对高频振动产生裂纹、振动对裂纹的控制以及提高断裂面的啮合质量有所描述，也未有把振动用于连杆裂解。