【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ol grinding equipment is required so that the broach can be timely examined and ground to avoid excessive abrasion. All these will increase the production cost. Thirdly, in order to increase the service life and decrease abrasion, a large quantity of coolant and lubricant is used to cool the broach while machining. At the same time, to avoid the coolant and lubricant polluting other equipment, the fractured con/rod is required to be cleaned perfectly before it is transferred to next machining step. Laser processing notches is another method. ４７ ４８ 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿分級(jí)加工技術(shù) 摘要 分級(jí)加工方法是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿 (con /桿 )制造領(lǐng)域的一種創(chuàng)新的生產(chǎn)加工技術(shù)。與傳統(tǒng)方法相比 ,該技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢(shì)。它 可以減少選用純銀程序 ,減少設(shè)備和工具投資 ,節(jié)約能源。因此總生產(chǎn)成本大大降低。此外 ,該技術(shù)還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和承載能力。它提供了一個(gè)高質(zhì)量、高精度、低成本的生產(chǎn)路線連桿 (con /棒 )。該方法引起了廣泛關(guān)注 ,并被應(yīng)用于某些類型的連桿的制造。下面詳細(xì)論述制造過程及其關(guān)鍵因素 ,如材料、分級(jí)斷裂、分裂條件和分級(jí)加工設(shè)備。 關(guān)鍵詞 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿 分級(jí)斷裂 新工藝 1 介紹 近年來 ,隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展 ,國(guó)際汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)變得更加嚴(yán)重。新的市場(chǎng)環(huán)境需求制造商使用更高質(zhì)量 ,更高的效率和更低的成本制造技術(shù)制造汽車零 部件 ,提高他們的競(jìng)爭(zhēng)能力 ,滿足市場(chǎng)需求。因此 ,許多新技術(shù)已經(jīng)開發(fā)生產(chǎn)部分。汽車連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要組成部分 ,其處理技術(shù)已獲得巨大的進(jìn)步。汽車連桿的分級(jí)加工技術(shù)是一種新穎的處理技術(shù) ,最早出現(xiàn)在 1990 年代。與傳統(tǒng)方法相比 ,這一過程擁有的優(yōu)勢(shì) ,大大提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率 ,顯著降低成本和精力 [1– 4]。因此 ,該技術(shù)已被廣泛研究和應(yīng)用。一些著名的公司 ,如通用福特和克萊斯勒在美國(guó)和德國(guó)奔馳和寶馬等 ,采用該技術(shù)生產(chǎn)汽車連桿 [5]。通用汽車、福特、 MTS 系統(tǒng) (美國(guó) ),阿爾夫和 EXCELLO(德國(guó) ),等等 ,已經(jīng)成功運(yùn) 用這種生產(chǎn)連桿的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線 [6— 7]?，F(xiàn)在的技術(shù)越來越成熟。它有一個(gè)非常低的缺陷比例和已經(jīng)被用于生產(chǎn)某些類型的汽車連桿。 2 汽車連桿分級(jí)加工技術(shù)原理 汽車連桿加工過程圖 1 所示。傳統(tǒng)方法是一種易造成銑刀折斷的加工技術(shù)和汽車連桿的加工分為兩個(gè)部分 :一個(gè)圓帽和一根桿的加工技術(shù) ,他們存在兩個(gè)主要的要求。 (1)帽和桿加工要求高精度，因此很多的后加工過程如粗磨和研磨等是必需的。 (2)其他零件 ,如用于固定位置的螺栓和螺紋孔的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜 ,而且還要求螺紋孔是保持高水平垂直的表面。所有這些需求大大增加加工難度、程序和 成本。然而 ,汽車連桿的分級(jí)加工技術(shù) ,這是一種運(yùn)用機(jī)械完美地解決了上述問題的方法。從圖 1 可以看出內(nèi)心的汽車連桿大頭孔兩個(gè)對(duì)稱等級(jí)相同的形狀和大小是第一次提出 ,形成分裂的起點(diǎn)裂縫應(yīng)力集中效應(yīng)。然后 ,推動(dòng)與楔形鍵向下移動(dòng) ,推動(dòng)了夾具的大橫移 ,導(dǎo)致大頭從兩端脆性破裂。 ４９ 最后這兩個(gè)分離區(qū)與螺栓專用設(shè)備裝配作為執(zhí)行后的流程。 特征面不均勻的三維結(jié)構(gòu)特征在這個(gè)過程中可以看到。它確保帽和桿之間的精確配合 ,使兩部分準(zhǔn)確定位和組裝。因此 ,它不需要機(jī)器加工帽和桿的表面，也不需要使用拋光過程處理螺紋孔，插入銷 ,銷子或擴(kuò)孔定位螺栓等部 分。使傳統(tǒng)的螺栓 ,螺紋孔的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化 ,也減少了整個(gè)加工過程。例如 ,螺紋孔的加工而言 ,傳統(tǒng)方法需要 14 程序 ,但通過應(yīng)用分級(jí)加工方法只需要六個(gè)步驟 (圖 2)。據(jù)報(bào)道 ,連桿分裂過程能減少 60%的制造程序 , 降低 25%～35%設(shè)備和工具投資 ,減少 40%的能源消耗。所以總生產(chǎn)成本大大降低。汽車連桿由傳統(tǒng)方法和分級(jí)加工方法如圖 3 所示。 3 分級(jí)加工過程的關(guān)鍵影響因素 材料對(duì)汽車連桿加工的影響 汽車連桿的材料是影響分裂過程的一個(gè)主要因素。材料不僅影響汽車連桿的力學(xué)特性屬性如剛度、硬度、拉伸和疲勞強(qiáng)度 ,但也直接影響分裂 能力和表面質(zhì)量。材料適合汽車連桿的分裂能力應(yīng)該有以下屬性 :(1)較小的變形 。(2)良好的強(qiáng)度 。(3)適當(dāng)?shù)拇嘈?4)良好的切削加工性能。目前 ,可用于制造汽車連桿的材料包括粉末冶金材料、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和高碳合金鋼等。但不可能使用傳統(tǒng)高碳合金鋼制造汽車連桿 ,因?yàn)橛刑蟮难有院退苄宰冃我鸬牧芽p分割的壓力。塑性變形不允許帽和桿組裝時(shí)準(zhǔn)確地組裝起來。變形越小 ,越劈理面適合彼此。材料的化學(xué)成分對(duì)延性有非常重要的影響。例如 ,降低 Mn 和 N 的含量和增加 Si 和 V 的內(nèi)容將有助于獲得更低的延性。在生產(chǎn) ,材料如SPLITASCO70和 SPLITASCO50(法國(guó) ),S53CVFS和 S50CVS1(日本 )和 C70S6BY(德國(guó) ),等等 ,已經(jīng)開發(fā)成功 ,部分用戶已被用于大規(guī)模生產(chǎn)汽車連桿。中國(guó)的一汽大眾捷達(dá)車制使用材料 C70S6BY 制造汽車連桿。其主要化學(xué)成分如表 1 所示。在鋼鐵中錳的含量很低 ,V在鐵素體基體中添加低延性， S 有助于材料的切削加工性能的改善。汽車連桿的微觀結(jié)構(gòu)由珠光體和不連續(xù)的鐵氧體材料。硬度是 263～310HBS,抗拉強(qiáng)度是 900 + 150 M Pa,屈服強(qiáng)度 520 M Pa,最大伸長(zhǎng)比例是 10%。 分級(jí)加工 分級(jí)加工過程中是非常重要的。因?yàn)榱芽p形式提出兩個(gè)等級(jí) ,從應(yīng)力集中效應(yīng) ,然后與徑向壓力增加裂縫向外擴(kuò)展 ,直到分裂完全結(jié)束。因此 ,位置 ,形狀和大小的等級(jí)將直接影響分級(jí)加工質(zhì)量。兩級(jí)應(yīng)該削減對(duì)稱和有相同的形狀和大小。切口深度影響所需的斷裂分裂壓力 ,進(jìn)一步影響變形的大小。影響捷達(dá)車連桿切口深度斷裂分裂壓力研究 (圖 ５０ 4)?？梢钥闯鏊璧臄嗔逊至褖毫η锌谏疃鹊脑黾佣鴾p小。主要原因是材料的臨界斷裂應(yīng)力小的應(yīng)力集中切口深度的增加。但是切口深度是有限的加工余量后操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 ,適當(dāng)?shù)那锌谏疃鹊奈挥谄囘B桿 ～ 毫米 處。切口寬度或缺口底部半徑是分裂過程中另一個(gè)重要因素。小切口寬度或缺口底部半徑將有效地減少所需的壓力較大的應(yīng)力集中系數(shù)。在生產(chǎn)中 ,發(fā)現(xiàn)一個(gè)適當(dāng)?shù)囊?guī)模 ,切口寬度或缺口底部半徑 ～。 目前 ,有幾種方法來處理等級(jí)。在數(shù)控拉刀拉削方法用來減少兩個(gè)對(duì)稱的“ V”形彈簧軸上的汽車連桿大頭孔內(nèi)的一面。這種方法有幾個(gè)缺點(diǎn)。首先 ,很難保持切口擁有一個(gè)穩(wěn)定的形狀和大小 ,因?yàn)樵诩庸すぞ叩哪p。其次拉刀的磨損和損壞會(huì)增加缺口底部半徑 ,減少切口深度。所需的壓力和變形的大分裂因此增加 ,產(chǎn)品的缺陷比例也增加。圖5 中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 表明 ,該缺陷比率增加切口底部的圓角半徑。其次 ,拉刀本身是必需的特殊工具磨削設(shè)備而且比較昂貴 ,這樣拉刀需要及時(shí)檢查和保養(yǎng) ,以避免過度的磨損。所有這些將會(huì)增加生產(chǎn)成本。第三 ,加工連桿的時(shí)候?yàn)榱嗽黾邮褂脡勖?,減少磨損 ,大量的冷卻劑和潤(rùn)滑劑用于冷卻鉆頭。同時(shí) ,避免冷卻劑和潤(rùn)滑劑污染其他設(shè)備 ,加工汽車連桿之前需要打掃干凈，然后轉(zhuǎn)移到下一個(gè)加工步驟。而激光加工等級(jí)是另一種方法。 ５１ Optimizing the hotfing process parameters for connecting rods made of PM titanium alloy Abstract In order to optimize the processing parameters of a new lowcost titanium alloy connecting rod made of powder fing, the deformation behavior of an a — b type Ti–– (wt%) alloy produced by elemental powder metallurgy (PM) route was studied using isothermal pression tests. The constitutive equations and a processing map were established to characterize the flow behavior and predict the optimum deformation parameters. The calculated apparent activation energy was kJ/mol for deformation in the a — b phase region and kJ/mol in the b phase region. Two deformation mechanism domains were found: a — b — b phase transformation and dynamic recrystallization. The results show that the optimum deformation parameters for the present alloy are (700–800 LC, –1 s1) and (800–900 LC, 102–10 s1). Based on these results, a finite element method (FEM) simulation of the hotforming of a connecting rod was conducted, and the simulated results have been successfully used in an industrial fing of the connecting rod. Introduction High strength, low density, and excellent corrosion resistance are the main properties that ma