[发明专利]一种硬基软结构内燃机连杆的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机连杆的制造技术领域，特别涉及一种硬基软结构内燃机连杆的制造方法。

背景技术

传统的连杆一般由连杆本体和小头衬套组成，连杆小头衬套是传统内燃机连杆的重要组成部分，其工作可靠性受内燃机爆发压力、轴承合金材料许用比压、摩擦面油槽位置、压装工艺、摩擦表面微观形貌与活塞销受力弯曲变形等因素影响，使用中常发生衬套旋转使小头端的油孔堵塞，导致衬套合金摩擦面因缺油而烧蚀，甚至咬合。因此，连杆小头衬套失效是往复式内燃机运动件常见的失效形式之一。

为解决上述问题，目前在理论研究中，也有“硬基软结构内燃机连杆”的出现（如公开号为CN102758836A的发明申请），该结构的连杆主要是对小头端的结构进行优化设计，取消滑动衬套的使用，转而采用硬基软结构，即连杆小头端采用抗拉强度σ_b≥700N/mm²的钢材或合金材料作为硬基材料，将连杆小头孔受力面下端由刚性结构改为局部柔性结构；使用时，气缸压力通过活塞销作用到连杆上，连杆小头孔沿轴向发生的弹性变形同与连杆小头孔配合的活塞销沿轴线产生的弯曲变形相适应，从而避免了工作中摩擦面微观局部“硬接触点”的产生和摩擦面“咬合”现象的发生。

然而，该结构设计目前仅停留于理论研究阶段，并未有相应的生产工艺可对其进行制造。传统的内燃机连杆一般通过以下工艺实现：对毛坯进行粗磨杆身两端面、选大头作为定位基准镗大小头孔、加工螺栓孔、分离连杆杆身和连杆盖、合装、半精镗大小头孔、压装滑动衬套、精磨杆身两端面、精镗大小头孔。其中，压装滑动衬套可能出现的问题包括：衬套与连杆小头孔内壁的贴合度超差、衬套表面刮伤，从而影响衬套的疲劳寿命；衬套沿连杆轴线压装不对称和超出小头厚度，影响承压面的强度。而对于硬基软结构内燃机连杆，由于取消了滑动衬套，所以在制造中可避免上述问题的出现，但由于柔性支撑的特殊构造、连杆大小头厚度不等以及对关键部位和尺寸的特殊要求，出现了新的工艺难点臻待解决，包括：锻造和加工如何保证瓦状支撑结构的对称度（即上下模不错位和瓦状支撑结构外端面距对称面距离相等）；孔加工时，在满足中心距的前提下如何保证瓦状支撑结构的厚度符合要求；加工过程如何保证大小头宽不等时的定位可靠性。

由此可见，硬基软结构内燃机连杆与传统内燃机连杆相比具有显著不同的特点，传统的连杆制造工艺无法满足该结构连杆的加工要求，需要对制造工艺进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硬基软结构内燃机连杆的制造方法，通过该方法制得的连杆性能稳定、精度也较高。

本发明的技术方案为：一种硬基软结构内燃机连杆的制造方法，包括以下步骤：

（1）毛坯锻造：采用型号为70MnVS的合金结构钢进行连杆的毛坯锻造；

（2）粗磨端面：对连杆的上下两端面进行粗磨，粗磨完成后，大头端的上端面和小头端的上端面位于同一水平面内，大头端的下端面和小头端的下端面位于同一水平面内；该过程可采用立式磨床或双端面磨床完成；

（3）镗孔：先在小头端镗小头孔，形成的小头孔带有瓦状支撑段；然后以小头孔为定位基准，在大头端镗大头孔，初步确定大头孔和小头孔的位置及孔状；

（4）粗镗大头孔和小头孔：分别对连杆小头孔和大头孔进行粗镗加工，初步确定大头孔和小头孔的孔径和中心距；

（5）加工大头孔倒角：加工大头孔两端的倒角；

（6）加工螺栓孔：先在大头端两侧分别铣出两个螺栓孔肩位，然后钻出两个螺栓孔，接着对两个螺栓孔进行倒角，最后攻丝；

（7）胀断大头端并合装：使用线切割在大头孔内切出2个裂解槽；接着对连杆进行清洗；再使用胀断机胀断大头端，使用拧紧机将杆身和连杆盖合装起来并采用扭矩转角法控制螺栓预紧力；

（8）精磨端面：对连杆的上下两端面进行精磨，直至小头孔的瓦状支撑段上下两端面之间的厚度达到预设的厚度值；精磨完成后，大头端的上端面和小头端的上端面仍位于同一水平面内，大头端的下端面和小头端的下端面仍位于同一水平面内；该过程可采用立式磨床或双端面磨床完成；

（9）半精镗大头孔和小头孔：分别对连杆小头孔和大头孔进行半精镗加工；

（10）铣瓦槽和镗油槽：在小头孔的瓦状支撑段两端分别镗出两个圆弧形的油槽，在大头孔杆身与连杆盖的相接处铣出瓦槽；

（11）精镗大头孔和小头孔：分别对连杆小头孔和大头孔进行精镗加工；

（12）平磨大头端：平磨大头端的上下两端面，直至大头端上下两端面之间的厚度达到预设的厚度值；