摘要：連杆是發動機的五大件之一，其質量直接影響著發動機的性能和安全。連杆屬於(yu) 典型的不規則件且精度要求相對較高，因此加工工藝複雜。本文主要研究發動機連杆漲斷工藝，詳細分析了有關(guan) 連杆漲斷所涉及的材料、設備、加工工藝等，希望激光漲斷工藝在連杆的發展中的先進性得到更廣泛認識。 

前言 

        一直以來無法精確地加工零件分離後的表麵並組合一直是人們(men) 難以克服的問題，直到發明了漲斷這種工藝方法，使得精確吻合及螺栓擰緊兩(liang) 斷裂麵成為(wei) 可能。1995年，應用於(yu) 連杆加工的革命性的激光漲斷技術開始應用於(yu) 歐洲市場。精確的激光刻痕及漲斷力，使得精細的斷裂麵能夠完美的組裝到一起。漲斷技術極大的降低了成本並減少了50%的加工工序，與(yu) 傳(chuan) 統方法相比：機床投資低，材料成本低（僅(jin) 1個(ge) 毛坯），整個(ge) 工藝的加工準備時間短。激光最大的優(you) 點在於(yu) 不需接觸材料表麵即可進行加工，與(yu) 拉削相比，激光不必接觸工件就能為(wei) 漲斷工藝刻出所需的斷裂線，因此沒有任何道具的磨損。生產(chan) 工藝的重複性和穩定性非常高。另外，激光非常靈活，從(cong) 而使用同一個(ge) 激光器即能對各種各樣的連杆進行最佳的切口加工。拉刀的壽命大約為(wei) 400件，而激光光學透鏡的壽命可高達1000000件。 

連杆的材料及加工工藝 

       目前，國外用於(yu) 裂解加工的材料主要有：粉末冶金、高碳鋼、球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵等，本文主要采用C70S6BY高碳微合金非調質鋼為(wei) 連杆材料。鍛鋼連杆尺寸精度高、組織結構與(yu) 力學性能好，尤其適用於(yu) 大負荷、高轉速的發動機，以及對連杆具有高疲勞強度和高可靠性要求的場合。 

材料硬度：HB269-302； 

金相組織 ：鐵素體(ti) ＋珠光體(ti) （鐵素體(ti) ≤10%） ； 

機械性能：抗拉強度 900-1050N/mm； 

屈服強度：≥520N/mm； 

延伸率：≥10% 

斷麵收縮率：20%-40%； 

化學成分（按重量百分比%）見圖１NSE連杆的加工工藝流程：

       NSE連杆生產(chan) 線占地約1000m2，共有7道工序，現有設備6台，其中包括：德國Alfing多工位專(zhuan) 機3台，德貨Diskus臥式雙麵磨磨床1台，德國MTM清洗機1台，意大利MARPOSS綜合測量機1台，生產(chan) 線的工序間的自動輸送鏈由德國的AMT公司製造。目前已形成一期產(chan) 能100萬(wan) 件/年，二期規劃產(chan) 能將達到168萬(wan) 件/年（見圖2）。

       連杆生產(chan) 線采用了激光切割漲斷工藝，節省了連杆蓋和連杆體(ti) 結合麵的加工，保證了連杆蓋和連杆體(ti) 在裝配時的重複定位精度；采用了雙麵磨工藝連杆在加工時，不再需要翻麵而進行二次裝夾，生產(chan) 效率高；半精鏜、精鏜連杆的大小頭孔時，機床上除了配置了主動測量係統，還配置了鏜孔尺寸的自動補償(chang) 係統，保證了加工尺寸的精度；綜合測量機除了能100%地全尺寸檢查成品連杆，還兼有自動稱重和分組功能；生產(chan) 線上大量的采用了德國的MAPAL公司的複合刀具，優(you) 化了加工工藝，提高了生產(chan) 節拍；生產(chan) 線上的在線檢具均有德國的HOMMEL公司製造，使用方便，測量精度高，測量結果及時上傳(chuan) 與(yu) 數據庫連接並及時更新，並能對關(guan) 鍵尺寸進行SPC控製。 

漲斷裝配專(zhuan) 機 

設備製造商：ALFING（圖3）

漲斷工序的各工位照片（圖4）

１、激光割槽工位介紹（圖5）： 

       漲斷軸插入連杆的大頭孔內(nei) ，液壓缸帶動斜鐵向上移動，推動漲斷套徑向漲開，連杆蓋和連杆體(ti) 瞬間被漲開，在漲開的同時有兩(liang) 個(ge) 動作：1，壓縮空氣打開，吹在漲斷麵上；2，大頭外側(ce) 始終受到外部給予的背壓力，使得漲開的連杆蓋和連杆體(ti) 被迅速對齊。

2、漲斷工位介紹（圖6）：漲斷軸插入連杆的大頭孔內(nei) ，液壓缸帶動斜鐵向上移動，推動漲斷套徑向漲開，連杆蓋和連杆體(ti) 瞬間被漲開，在漲開的同時有兩(liang) 個(ge) 動作：1，壓縮空氣打開，吹在漲斷麵上；2，大頭外側(ce) 始終受到外部給予的背壓力，使得漲開的連杆蓋和連杆體(ti) 被迅速對齊。

3、預擰緊工位介紹（圖7）： 

       螺栓預擰緊工位主要由氣動螺栓輸入裝置、Bosch擰緊槍、螺栓孔吹氣裝置、小頭孔定位裝置等組成。工作過程是 ：1，氣動輸入螺栓 ；2，擰入螺栓（扭矩 ：7NM） ；3，擰緊螺栓（扭矩：12NM ）。

４、終擰緊工位介紹（圖8） ：螺栓終擰緊工位主要由Bosch擰緊槍、連杆體(ti) 和連杆蓋的分離裝置、震屑裝置、小頭孔定位裝置等組成。工作過程是：1，鬆螺栓（角度：-1140°）；2，分離連杆體(ti) 和連杆蓋；3，振動鐵屑；4，定值扭矩擰緊螺栓（扭矩：14NM ）；5，定值角度擰緊螺栓（80 °）

激光漲斷優(you) 點與(yu) 激光加工注意事項 

一、采用激光漲斷加工的優(you) 點： 

1、節省了連杆蓋與(yu) 連杆體(ti) 的結合麵的加工； 
2、節省了螺栓定位孔的加工； 
3、節省了連杆蓋的單獨輸送； 
4、凹凸不平的漲斷麵增大了連杆蓋與(yu) 連杆體(ti) 的結合麵的麵積,這樣增強了連杆總成在裝機後的承載能力和抗剪切能力; 
5、連杆體(ti) 和連杆蓋通過自然形成的漲斷麵組合裝配，不但重複精度和定位精度好, 連杆大頭孔的形狀公差的精度（圓度、圓柱度）也保持得好。 
6、通過統計和計算:與(yu) 傳(chuan) 統連杆加工方法相比，激光漲斷技術可節省機床設備投資5%，減少機加工工序50%-60%，降低生產(chan) 成本5%- 20%。 

二、激光加工的注意事項： 

1、激光割槽原理：激光諧振器產(chan) 出的激光束經導光係統中的鏡片的反射、聚集後，成為(wei) 功率密度極高的光束，該光束通過光纖電纜和噴嘴照射在連杆大頭孔需要漲斷的部位，金屬開始熔化蒸發，形成激光割槽。 

2、工藝參數的調整：我們(men) 通常通過調節激光的聚集點、脈衝(chong) 波長和功率來控製激光割槽的深度及寬度。要定期檢查激光割槽的深度，否則將影響漲斷質量並加速漲斷軸的磨損。 

3、激光的性質：由於(yu) 所用激光的強度等級為(wei) 4級，是不可見光，容易灼傷(shang) 皮膚和眼睛，在調整激光裝置時應注意安全，必須佩帶防護眼鏡、穿白色工作服，以減少激光的漫反射的影響。 

4、激光割槽對後續加工的影響：在激光割槽的過程中，由於(yu) 激光束能量密度高，加工速度快，並且是局部加工，對非激光照射部位影響極小，熱影響區也就小，所以，工件的熱變形小,對後續加工（精繽、珩磨）的影響就很小。 

5、NSE連杆的激光漲斷工藝尺寸與(yu) 質量缺陷類型 

一、NSE連杆的激光漲斷工藝尺寸（圖9、圖10） 

激光槽寬度為(wei) ０.３-0.6mm，深度為(wei) ０.3-0.5mm，激光槽尺寸對於(yu) 激光漲斷的質量影響很大。激光槽深度的測量操作步驟如下： 

1、打開顯微鏡電源（圖11） 
2、選擇顯微鏡M5/0.1鏡頭。 
3、將連杆杆身放在檢驗位置，斷裂麵對準鏡頭（先檢驗連杆凸瘤麵，見圖11）。 
4、調節顯微鏡燈光至杆身凸瘤麵激光割槽部位。 
5、通過微調調節鏡頭至割槽部位清晰。

6、調節杆身位置，使鏡頭坐標Y軸軸線對準激光槽起始位置（圖12）。 
7、按清零鍵將X軸顯示的位置數據清零。 
8、調節連杆位置至激光割槽深度測量結束（平均）位置（圖12）。 
9、讀取位置刻度數據（割槽深度），數據記錄在記錄表上。 
10、重複1－9步驟檢驗連杆非凸瘤麵割槽部位深度。

激光割槽寬度的測量操作步驟如下（圖13）： 

1、打開顯微鏡電源（圖13）。 
2、選擇顯微鏡M5/0.1鏡頭。 
3、將連杆杆身放在檢驗位置，斷裂麵對準鏡頭（先檢驗連杆凸瘤麵，見圖11）。 
4、調節顯微鏡燈光至杆身凸瘤麵激光割槽部位。 
5、通過微調調節鏡頭至割槽部位清晰。 #p#分頁標題#e#
6、調節杆身位置，使鏡頭坐標X軸軸線對準激光槽起始位置（圖13）。 
7、按清零鍵將Y軸顯示的位置數據清零。 
8、調節連杆位置至激光割槽寬度測量結束位置（圖13）。 
9、讀取位置刻度數據（割槽寬度），數據記錄在記錄表上。 
10、重複1－9步驟檢驗連杆非凸瘤麵割槽部位寬度。 

二、NSE連杆的激光漲斷質量缺陷類型 

在連杆漲斷加工過程中一些主要缺陷為(wei) ： 

1、連杆外輪廓大麵積掉渣（俗稱爆口）； 
2、因裂紋分叉導致斷裂麵夾渣（包夾）；斷裂麵齧合性差； 
3、因裂紋擴展偏移引起斷裂麵偏離預定位置； 
4、由於(yu) 一側(ce) 裂紋槽迅速啟裂而引起的單邊斷裂； 
5、裂解過程中塑性變形較大而引起的大頭孔失圓等。 

        因此為(wei) 了保證裂解質量，在裂解材料選擇時必須注意：首先要保證鍛造空冷後有足夠的強度，以滿足連杆使用性能的需要 ；其次要求在保證強韌綜合性能指標的前提下，呈現脆性斷裂特征，且其斷裂麵應有良好的齧合性。另外還應該注意裂解槽的加工以及槽的各項參數，同時還有裂解載荷選擇，加載速度控製。 

結束語 

展望未來，發動機連杆漲斷裂解加工技術裝備朝著如下方向發展： 

1) 柔性化。在一台單機設備上實現不同中心距、不同大頭孔尺寸連杆的切槽和漲斷加工，滿足不同排量發動機連杆生產(chan) 的需要。 
2) 低成本。降低設備投入，減少設備運行費用，從(cong) 而降低整個(ge) 連杆加工成本。 
3) 簡單化。便於(yu) 設備維護、檢修。