（ １） 提高原材料的技术要求 生产中发现有些原材料生产厂家并不十分了解轿车 发动机连杆对材料的要求， 把它当作一般热加工用钢看 待， 造成原材料棒料存在许多问题， 导致批量性废品产生。 因此建议在原材料标准中增加原材料夹杂物等级要求， 夹 杂物等级不得高于 ２ 级， 以有效改善表面及内部质量。 （ ２） 采用楔横轧制坯 轿车发动机连杆一般截面面积变化不大， 完全可以 采用楔横轧制坯， 而采用辊锻制坯会增加制坯时间并需 要增加机械手和辊锻机， 使操作变得复杂， 降低了生产效 率， 提高了废品率。轿车发动机连杆锻件制坯采用的是外 回转楔形横轧， 这种横轧工艺的原理就是把加热坯料置 于两个同向旋转的轧辊中， 使毛坯回转并沿着模具的型 面 作 相 应 的 减 径 和 延 伸 。楔 横 轧 制 坯 具 有 效 率 高 、节 省 原 材料以及设备制造方便等优点。同时， 由于轧件内部的流 线与零件的轮廓一致， 从而提高了产品的机械性能。目前 楔横轧制坯技术已是成熟的技术， 国内如北京机电研究 所等单位可以提供从工艺分析、设备到模具的设计制造 一整套的技术服务， 满足锻造厂家的要求。 ３．２ 模锻设备的选用 （ １） 热模锻压力机 可用于轿车发动机连杆的模锻设备很多， 如何选用 取决于设备的性价比及投资额度， 热模锻压力机一般选 用进口的较多， 价格昂贵， 但其运动工作原理为曲柄连杆 滑块结构原理， 有固定的下止点位置， 模锻成形时， 上模 下降的高度是固定的， 因此锻件高度公差小， 使锻件重量 公差小， 产品质量好。如投资量大可选用。 （ ２） 摩擦压力机 摩擦压力机基本选用国产的， 价格低， 其运动原理为 飞轮的旋转运动通过螺母转换为螺杆的螺旋上下运动， 上模下降的高度不固定且打击能量不准确及导向性能不 好， 造成锻件高度公差大、错移， 使锻件重量公差大， 产品
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是有限度的， 因此， 固定砂轮的长轴不能太粗， 并且为了
保证有一定的刚性和防止端部甩动， 长轴又不能太长。在
样机中， 轴悬长 ４７０ｍｍ。为实现砂轮在竖直平面内有小幅
度摆动， 顺利进入钻杆内部， 设计了铰块和安装底座。
Hale Waihona Puke （ ａ） 钻杆自转对辊驱动装置
（ ｂ） 卸料机构
图 ３ 对辊和卸料机构
制， 实现全自动化， 成本较低， 能满足现在很多钻杆生产
厂家的实际需要。在钻杆车间的实际应用证明， 原先一根
钻 杆 的 内 飞 边 用 气 动 手 持 砂 轮 打 磨 ， 大 概 需 要 ２０ ～
３０ｍｉｎ， 采 用 本 打 磨 系 统 后 ， 只 要 ２￣４ｍｉｎ 就 打磨 好 了 ， 大
设计计算 Ｄ
ＤＥＳ ＩＧＮ ＡＮＤ ＣＡＬＣＵＬＡＴＩＯＮ
发动机连杆模锻工艺及模具
崔柏伟 （ 常州机电职业技术学院， 江苏 常州 ２１３１６４）
摘 要： 文中主要探讨了轿车发动机连杆的模锻工艺及模具设计， 对关键工艺、设备的选用 及 如何 提 高 模具 质 量 与寿 命
给出了具体的工艺方案。
关键词： 连杆； 模锻； 工艺； 模具
中图分类号： ＴＧ３１６．３
文献标识码： Ｂ
文章编号： １００２－ ２３３３（ ２００７） １２－ ００８７－ ０２
近年来我国轿车产量一直在高速增长， 对其发动机 的痕迹， 但位置不得在同一处横截面上。（ ６） 连杆应经探
连杆的需求也在大幅增加， 需求增加量每年以数百万计， 伤。（ ７） 锻件的缺陷不允许用焊接的方法修补。（ ８） 每批锻
非 调 质 钢 ， 如 Ｃ７０Ｓ６（ 一 种 裂 解 材 料） 等，表 面 在 后 道 工序中不再加工， 因此表面 质量要求高， 而且这种要求
图 １ 某型轿车发动机 连 杆 锻 件 图（／ 材 质： ４２Ｃｒ Ｍｏ）
折叠、气泡、分层、夹杂及其它非金属夹杂物等缺陷。（ ４） 有进一步提高的趋势。另外， 为了使发动机运转平稳以降
（ ２） 钻杆的传送 在磨削内飞边这一工序上， 钻杆要能顺利地从上一 工位进入本工位， 在磨削完成后又要顺利进入下一工位。 为了更好地顺利完成磨削， 钻杆本身需要进行自转， 转动 方向与砂轮转动方向相反， 如图 ３（ ａ） 所示。 为了将钻杆顺利从这一工位进入下一工位， 设计了 简单实用的翻料机构， 如图 ３（ ｂ） 所示， 翻料板的上升下降 通过控制其下部的气缸实现， 节省了人力。 ３结论 该高速磨床系统， 除螺钉调节外， 均可通过 ＰＬＣ 控
［ 参考文献］ ［ １］ 罗晴岚．连杆锻造工艺技术的进步［ Ｊ］ ．锻压机械， ２０００（ ４） ： １－ ３．
（ 编辑 立 明） """""""""" 作 者 简 介 ： 崔 柏 伟（１９６６－ ）， 男 ， 高 级 工 程 师 ， 主 要 从 事 模 具 设 计 研 发
和教学工作。 收稿日期： ２００７－ １０－ ０８
大提高了生产效率。
［ 参考文献］
［ １］ 阮振荣．浅谈钻杆焊缝的质量［ Ｊ］ ．矿山机械， １９９９（ １１） ： ７７．
［ ２］ 王 新 新 ， 陈 德 成 ．钻 杆 生 产 技 术 的 发 展 与 展 望［ Ｊ］ ． 石 油 机 械 ，
１９９９（ １０） ： ４４－ ４９．
（ 编辑 明 涛）
!!!!!!!!!! 作者简 介： 李 艳坤（ １９８３－ ） ， 女， 硕士 研究 生 ， 主 要 从 事 无 损 检 测 装 置
不加工表面应光洁， 不允许有裂纹、折叠、结疤、氧化皮及 金属未充满等缺陷。５） 分模 面 残 留 飞 边 ≤０．８ｍｍ， 允 许
低发动机的能耗和噪音， 连杆的重量公差要求很高， 一般 要 小 于 ５％， 这 种 要 求 同样 有 进 一 步 提 高 的 趋 势 ［１］。这 些
总 数 ≤３、 宽 度 ≤５ｍｍ、深 度≤１ｍｍ 的 凹 坑 或 磨 修 缺 陷 要求对模锻工艺来说都是很高的， 对生产厂家的生产工
许多厂家瞄准这个市场， 开始投资建设连杆锻造生产线。 件的重量差≤３％。
轿车发动机连杆属于精锻件， 质量要求甚高， 往往超过许
轿车发动机连杆的材质
多新入行厂家的预期。
主 要 有 ：（ １） 调 质 钢 ， 如
１ 轿车发动机连杆锻件的技术要求
４２ＣｒＭｏ、３５ＣｒＭｏ、４５ 等；（ ２）
以某型轿车发动机连杆为例， 其技术要求为：（ １） 调 质处理， ＨＢ２２０￣２７０。（ ２） 未注拔模斜度 ３°～５°， 未注圆角 Ｒ２～Ｒ５；（ ３） 纵剖面金属组织纤维的方向应沿中心线并与 连杆外形相符， 不得有紊乱和间断， 不允许有气孔、裂纹、
模具一般采用镶块式并为一模两腔， 即一副模具上有 始锻和终锻两副型腔， 一般采用开式带飞边槽形式， 导向装 置为锁扣或导柱导套型式， 模具材料为 Ｈ１３ 类模具钢， 采用 常规热处理， 硬度为 ＨＲＣ４０～４７， 模具寿命约 ３０００ 件。
以上为目前一般厂家普遍采用的工艺及模具型式， 生产 技术较为成熟、稳定， 但连杆锻件质量一般， 有必要加以改进。 ３ 改进方案 ３．１ 模锻工艺的改进
砂轮的轴向小幅度摆动， 这里采用的是， 电机驱动凸
轮转动， 推动与凸轮时刻接触的限位块端部杆水平方向
往复移动， 这样， 砂轮相对于焊缝就有足够的覆盖范围， 实现完整打磨。
磨机底座采用万能工具磨床床身。在床身底部可加上 一个调节装置， 如采用蜗轮蜗杆升降机等， 按照工作现场料 架高度不同， 调节主机总成的高度， 从而调节砂轮的中心高。
（ ４） 电液模锻锤 电液模锻锤的工作原理与液压机原理一样， 均为帕斯 卡原理， 该类设备目前以进口的性能较为完善， 其打击能量 可准确调整， 保证了锻件高度的尺寸精度。设备的刚度大、导 向精度高可以保证锻件水平尺寸精度。电液锤的打击速度 快， 使模具受热时间短， 模具温升小， 提高了模具的使用寿 命。电液模锻锤属锤类设备， 操作环境较差， 并有一定的振 动。该设备主要为进口设备， 价格昂贵， 一条生产线动辄上千 万元。设备为复杂的机电液一体化结构， 维修有一定难度。 ３．３ 模具的改进 目前模具存在的主要问题是模具寿命低， 我们认为问 题不在于模具的设计而在于模具的加工制造。受普通数控 加工中心加工精度的限制， 模具的尺寸精度仍然偏低。常规 热处理使模具表面脱碳并易于受热后硬度降低， 导致模具的 早期开裂于变形。这些都会使模具的使用寿命降低。基于轿 车发动机连杆锻件要求高的特点， 应使用高速数控加工中心 对模具进行机加工， 目前进口的高速加工中心主轴转速可达 数万转， 加工精度 ０．００２ｍｍ， 表面粗糙度 Ｒａ０．８， 完全满足了 模具机械加工的精度要求。模具的热处理应使用光亮淬火 技术防止模具型腔表面脱碳。渗氮热处理可以强化材料的 表面机械性能， 从而有效提高产品的使用寿命， 但以往认为 渗氮温度高达 ６００℃会使淬火后的模具硬度降低太多而达 不到 ＨＲＣ４０ 的要求， 所以渗氮不适用于热锻模。现在有一 种在 Ｈ１３ 材料基础上研究出的新材料已出现， 它具有高回 火稳定性， 回火温度高达 ６５０℃时硬度还能保证在 ＨＲＣ４０ 以上。目前该材料已进入工厂正常生产使用， 使用该材料的 模具常规热处理后渗氮， 然后安装在高能螺旋压力机上进行 轿车发动机连杆锻造， 模具寿命已达 １００００ 件， ３ 倍于普通 模具的寿命， 极大降低了生产成本。 ４结语 笔者提出以下建议：（ １） 采用楔横轧制坯以稳定锻件 质量和提高生产率。（ ２） 在投资额不大的情况下， 选择国 产高能螺旋压力机为主要模锻设备， 以取得最佳的投资 效益。（ ３） 模具的制造采用高速数控加工中心加工， 并选 用合适的模具材料进行氮化处理， 以提高模具的尺寸精 度和使用寿命。
质量差， 因此， 不应再选用。 （ ３） 高能螺旋压力机 高能螺旋压力机运动原理与摩擦压力机相类似， 价
格 略 高 ， 但 操 控 系 统 更 为精 良 ， 打 击 能 量 控 制 准 确 、导 向 机 构 精度 好 、设 备 刚 性 大 ， 以 往 基 本 采 用 进 口设 备 ， 现 在 已有国产设备供选用， 据用户反映， 完全能满足产量及质 量要求。高能螺旋压力机应该说是一种性价比最高的轿 车发动机连杆模锻设备，