连杆生产线概况.doc
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连杆生产线概况
2002年8月，奇瑞公司开始和世界著名的发动机设计公司—奥地利AVL公司联合开发NEF1、NEF2、NEFD3个API共18款发动机产品。
产品应用了CBR、VVT、DGI、TO、CR等先进技术，设计排放达到欧Ⅳ标准。
在新款发动机研发的同时，奇瑞公司发动机二厂的筹建工作也正式启动，其中包括连杆线在内的发动机5大件机加工线和装配试验线。
经过国际投标，2003年7月，发动机二厂连杆线最终由德国KRAUSE&MAUSER公司总承包，该生产线主要包括德国KRAUSE&MAUSER公司的4条柔性专机自动线、意大利GIUSTINA公司的2台双端面磨床、日本KOKUSAI公司的1台称重去重设备、德国ZIPPEL公司的1台清洗机、英国SIEMENS公司的1台综合测量机以及1套在线和线下测量装置。
其中关键工序配备了在线测量装置，工序间为德国TIANI公司的自动料道输送，上料料道处设有品种识别装置，防止错误连杆毛坯对设备和刀具造成损坏。
另外，部分刀具还运用了刀具破损检测功能，即ARTIS监控。
整线采用卧式双端面磨、激光切割涨断槽、涨断和以镗代珩等先进工艺。
生产线规划产能大，生产纲领为140万件/年（年工作251天，两班制，设备负荷率80%），生产节拍为8.is。
与传统工艺的区别
以整体锻件毛坯加工为例，我厂采用的连杆涨断新工艺与传统工艺相比有很多区别。
1、大头孔的粗力口工
传统工艺要在切断后对大头孔进行粗拉，或者在切断前将它加工成椭圆形（或者毛坯为椭圆形），所以要在2个工位上.进行粗加工，而且因为是断续加工，振动大、刀具磨损快、刀具消耗大。
而涨断工艺将大头孔加工成圆形，所以可在1个工位上加工。
涨断工艺的生产设备只需要1个主轴，而传统工艺的生产设备则需要2个主轴。
图1是两种工艺的连杆毛坯对比图。
2、连杆体、盖分离方法
传统工艺采用拉断（或铣断、锯断）法，而涨断工艺是在螺栓孔加工之后涨断。
采用涨断工艺后，连杆与连杆盖的分离面完全啮合，这就改善了连杆盖与连杆分离面的结合质量，所以分离面不需要进行拉削加工和磨削加工。
由于分离面完全啮合，将连杆与连杆盖装配时，也不需要增加额外的精确定位，如螺栓孔定位（或定位环孔），只要两枚螺栓拉紧即可，这样可省去螺栓孔的精加工（铰或镗）。
图2为采用两种工艺加工后的连杆体/盖对比图。
3、结合面的加工
传统工艺是在拉断后还要磨削结合面，且连杆体/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，所以对螺栓孔与其分离面的垂直度和两螺栓孔的中心距尺寸都有严格的要求。
尺寸误差导致连杆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，释放残余应力，这会造成连杆大头孔变形。
当连杆盖与连杆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。
图3为两种工艺的结合面对比图。
4、螺栓孔加工
涨断工艺加工的连杆体/盖的装配定位是以涨断断面作定位，而传统工艺加土的连杆体/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，所以对螺栓孔和螺栓的精度要求都很高。
以两个螺栓孔孔距为例：
传统工艺加工时公差要求为士0.05mm，而采用涨断工艺加工时为±0.1mm。
采用涨断工艺加工连杆时，两个螺栓孔可不同时加工，这样为多品种加工创造了便利条件。
连杆大头孔采用涨断工艺后，它们的分离面是最完全的啮合，所以没有分离面及螺栓孔加工误差等影响。
采用涨断工艺加工的连杆螺栓孔结构简单，精度要求低，使用6工位自动线就可以完成螺栓孔加工；而传统工艺加工连杆螺栓孔则需要14个工位，而且需要分别定位夹紧连杆体/盖，夹具复杂，设备工装投资很大。
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xzxz666（2008-5-0116:
10:
24）
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实际应用
图4连杆8工位专机自动线
我公司连杆涨断工艺采用德国KRAUSE&MAUSER设计制造的8工位回转台机床（见图4）。
该设备具有激光加工涨断槽一赞涨断并清洁分离面—安装螺栓并预拧紧、松开螺栓并清洁结合面然后拧紧螺栓至要求——衬套上料并压装及精整等功能。
1、激光加工涨断槽
连杆分离面涨断工艺要考虑涨断槽的加工工艺。
一般来讲，连杆涨断槽有两种加工工艺，即拉削加工和激光加工。
采用拉削方法加工时，由于拉刀在加工过会出现磨损，影响被拉削的涨断槽的形状，继而影响连杆大头孔在涨断后的变形。
常常出现涨断时一个分离面已断开，而另一个分离面尚未完全断开的现象。
而激光加工可保证两个涨断槽的形状一致，也就保证了连杆大头孔在涨断后的变形一致。
同时，激光加工还具有柔性好、加工运行费用低等优点，因此奇瑞公司采用了激光方法切割涨断槽（见图5）。
该工序通过调节激光的脉冲频率和脉冲强度来控制涨断槽的深度及宽度。
涨断槽的形状为V形，在激光切割的凹槽处形成应力集中，从而为连杆的涨断打下很好的基础。
2、涨断并清洁断面
通过直接进料驱动装置使连杆到达指定的涨断装置处，涨断装置由一个带吹气嘴的芯棒及定中心元件组成，涨断装置对大头孔施加一个撑开的力，这样在V形凹槽处将形成应力集中，从而将连杆体和连杆盖撑断，并沿着V形槽准确断裂。
断裂面的特性可使连杆体和连杆盖装配时处于最佳吻合。
连接到颗粒过滤器及吸气装置的管路用于吹走涨断时的颗粒，从而达到用压缩空气吹去断面残渣的目的。
图6为涨断工位，图7为涨断后的截面。
3、螺栓装配
该工位是通过带振动式储料器的螺栓进料装置、分离装置以及带导管和气嘴的进料器，将螺栓进料、安装，并用安装在齿条式安装支架及液压驱动垂直滑台上.的快速BOSCH拧紧机进行预拧紧，当拧紧至某一设定扭矩处时，通过设有等待功能的装置松开螺栓，清理结合面，最后拧紧螺栓至要求。
图8为螺栓装配工位。
4、压装和精整衬套
此工位具备衬套自动进料功能，包括料架（电气和机械连动控制）的振动式储料器的存贮能力约半个班次，还具备分料、输送及自动定向的功能。
该设备还有一个可以手工调节、带直线轴承并可用于安装压装单元的水平滑台及装于立柱中间的垂直滑台，通过监控和调整NC控制的压装单元及反向固定装置，达到压装之后衬套精整的目的（详见图9）。
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xzxz666（2008-5-0116:
10:
49）
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连杆生产线其他新工艺
1、激光加工
除了涨断新工艺，我厂连杆线还采用了卧式双端面粗磨及精磨工艺。
传统连杆两端面的加工多采用在立轴多砂轮圆台平面磨床上磨削。
在机床的圆形工作台上，相邻布置着磨削两端面的夹具，连杆以一端面及小头外圆以及大头一侧面定位，磨削完一端会出现磨损，影响被拉削的涨断槽的形状，继而影响连杆大头孔在涨断后的变形。
常常出现涨断时一个分离面已断开，而另一个分离面尚未完全断开的现象。
而激光加工可保证两个涨断槽的形状一致，也就保证了连杆大头孔在涨断后的变形一致。
同时，激光加工还具有柔性好、加工运行费用低等优点，因此奇瑞公司采用了激光方法切割涨断槽（见图5）。
该工序通过调节激光的脉冲频率和脉冲强度来控制涨断槽的深度及宽度。
涨断槽的形状为V形，在激光切割的凹槽处形成应力集中，从而为连杆的涨断打下很好的基础。
2、涨断并清洁断面
通过直接进料驱动装置使连杆到达指定的涨断装置处，涨断装置由一个带吹气嘴的芯棒及定中心元件组成，涨断装置对大头孔施加一个撑开的力，这样在V形凹槽处将形成应力集中，从而将连杆体和连杆盖撑断，并沿着V形槽准确断裂。
断裂面的特性可使连杆体和连杆盖装配时处于最佳吻合。
连接到颗粒过滤器及吸气装置的管路用于吹走涨断时的颗粒，从而达到用压缩空气吹去断面残渣的目的。
图6为涨断工位，图7为涨断后的截面。
3、螺栓装配
该工位是通过带振动式储料器的螺栓进料装置、分离装置以及带导管和气嘴的进料器，将螺栓进料、安装，并用安装在齿条式安装支架及液压驱动垂直滑台上.的快速BOSCH拧紧机进行预拧紧，当拧紧至某一设定扭矩处时，通过设有等待功能的装置松开螺栓，清理结合面，最后拧紧螺栓至要求。
图8为螺栓装配工位。
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xzxz666（2008-5-0116:
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、压装和精整衬套
此工位具备衬套自动进料功能，包括料架（电气和机械连动控制）的振动式储料器的存贮能力约半个班次，还具备分料、输送及自动定向的功能。
该设备还有一个可以手工调节、带直线轴承并可用于安装压装单元的水平滑台及装于立柱中间的垂直滑台，通过监控和调整NC控制的压装单元及反向固定装置，达到压装之后衬套精整的目的（详见图9）。
连杆生产线其他新工艺
除了涨断新工艺，我厂连杆线还采用了卧式双端面粗磨及精磨工艺。
传统连杆两端面的加工多采用在立轴多砂轮圆台平面磨床上磨削。
在机床的圆形工作台上，相邻布置着磨削两端面的夹具，连杆以一端面及小头外圆以及大头一侧面定位，磨削完一端面后，工件翻面放置在另一个夹具上，磨削另一端面。
与传统端面磨削工艺相比，卧式双端面磨削工艺可同时磨削连杆的两端面，获得较好的表面粗糙度、平行度和平面度，即使切削余量较大时，以上要求也能得到很好的保证。
在磨削的同时，还可以实现在线厚度测量，通过测量的数据进行补偿。
机床还带有金刚石滚轮，可定期对砂轮进行自动修整，从而较好地控制加工过程和质量。
我厂连杆线的4工位回转镗床自动线（见图10）共有12个夹具，一次可以同时装夹3个工件，在第一工位进行定位之后，通过工作台的旋转，可以实现一次定位夹紧，多次加工的目的，从而实现了较高的加工节拍和加工质量。
该工序配有在线主动测量装置，用于测量反馈并进行自动和手动补偿，同时该测量系统具有SPC统计分析等功能。
另外，该设备仅用一把镗刀就可实现孔径的半精加工和精加工。
经过精加工的孔，可以实现储油等功能，从而间接达到与珩磨同等的效果，即以镗达到。
结语
图10连杆4工位回转镗床专机自动线
在连杆加工发展史上，涨断工艺的发明具有划时代的意义。
由于结合面的特殊形状，使连杆盖定位准确，保证了连杆在使用过程中的精度；连杆不需要采用高精度的定位螺栓，普通螺栓就能满足性能要求，并省去了螺母，因此降低了连杆零件的总成本；连杆毛坯的大头孔为圆形，降低了毛坯金属材料的消耗和模具费用，简化了连杆大头孔的粗加工；省去了切断及结合面的加工，节省了大量刀具和模具费用；减少了设备操作人员。
在连杆材料方面，考虑到70号钢锻造连杆在涨裂时不带塑性变形的脆性断裂，并且切削加工难度大，奇瑞发动机二厂目前所有连杆的材料都选用C70S6BY高碳钢（注：
含微量合金的C70S6BY是锻造业为了涨断技术而特地开发的一种材料，“BY”是热处理的名称，该材料符合EU2000/53/EG对Pb、Hg、Cd、AI（CRVI）等材料成份的要求）。
为了改善高碳钢的切削加工性，在材料中加入了千分之六的硫。
奇瑞公司发动机二厂连杆生产线是目前国内外最先进的生产线之一，一系列新工艺的应用大大提升了连杆的质量。
由于涨断工艺在经济性上和加工工艺上与传统工艺相比具有无可比拟的优点，因而迅速获得了应用。
目前，国内采用连杆涨断工艺的汽车厂及设备制造厂还有一汽-大众、上海大众和上海通用等。
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