发动机是汽车的心脏，连杆是发动机的关键部件，连杆受到复杂变化的交变载荷的影响。因此，发动机连杆的生产质量直接影响发动机的整体性能和可靠性。由于连杆是发动机的重要运动部件，因此要求连杆具有较高的加工质量和精度，并且必须保证连杆表面没有折叠、裂纹和横向磨损等缺陷，这意味着对连杆的设计和加工有更高的要求。随着汽车工业的快速发展，对连杆的需求不断增加，许多新的制造加工技术也在不断应用。连杆作为发动机的重要连杆。

  1发动机连杆制造技术的发展

  1.1连杆制造技术的发展

  随着汽车工业的快速发展，对连杆的需求越来越大，因此出现了许多不同的加工和制造工艺。目前，连杆坯料的制造工艺主要包括铸造工艺、模锻工艺、粉末锻造工艺、常规粉末冶金工艺等。表1是对各种连杆坯料工艺的对比。

  表1不同的连杆制造工艺对比

  典型制造工艺工艺的优缺点

  铸造

  原料→熔炼→浇铸→落砂→热处理→热模压→机加工→(喷丸)与锻造方法相比，成本设计更加灵活;加工性能更好;尺寸接近成品尺寸，使用性能更低;废品率更高

  模锻

  原料→加热→多道制坯辊锻→压力机器的预测和终锻→切边→冲孔→热校正→冷精压→机加工→(喷丸→与铸造法相比，裂解法剖分连杆体和盖子的使用性能有所提高。

  高成本;高质量偏差;低精度;低材料利用率

  粉末锻造

  原料粉末→配料及混料→压制→烧结→热处理→机加工→(喷丸→裂解)结合粉末冶金和精锻的优点;质量偏差小;零件致密，性能高;材料利用率高;精度高，成本高;

  常规粉末冶金

  原料粉末→配料及混料→压制→烧结→精整→热处理→机加工→(喷丸→裂缝)成本低;具有近净成型的特点;质量偏差小;材料利用率高;精度高;生产率高，机械加工性能低，

  需要进一步提高;质量较重

  从连杆生产的发展过程可以看出，粉末冶金零件的开发和应用与汽车制造业追求的轻量化、零件性能的提高、生产成本的降低、环保等目标密切相关。因此，粉末冶金连杆的生产和发展在汽车制造业中得到了越来越广泛的应用。

  1.2连杆加工工艺

  作为发动机的关键部件，连杆的加工技术一直受到广泛关注。随着制造业的快速发展，许多制造加工新技术应运而生。连杆裂解技术是20世纪90年代出现的一种新型连杆加工技术。图1是传统工艺与裂解工艺的对比。

  1.3粉末锻造与裂解工艺相结合

  LDK发动机连杆坯料的制造采用粉末锻造技术，连杆体和连杆盖分离面的制造采用裂解技术。与传统连杆相比，LDK发动机连杆由粉末锻造和裂解技术相结合，具有很大的优势。

  对连杆结构工艺进行分析。

  连杆是发动机的主要传动部件之一。它的作用是将活塞承受的力传递给曲轴，将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。它主要由小头、杆体和大头组成。大头是单独的结构，连杆体和连杆盖用螺栓连接，并与曲轴组装在一起。连杆的结构直接影响机械加工过程的可靠性和经济性。LDK汽油发动机的连杆是大量生产的，因此在结构过程中具有很高的合理性。

  三是对连杆加工工艺路线的研究。

  制定工艺路线的出发点应该是合理保证零件的几何形状、尺寸精度和位置精度。由于发动机连杆的加工是大量生产的，所以先进的工艺和高生产率的专用机床应该广泛使用，以实现机械加工、连杆盖和连杆体组装、称重、检验、清洗和包装的自动化。此外，为了降低生产成本，还应考虑经济效果。加工工艺路线考虑的因素可以概括为表2。

  表2加工工艺路线考虑的因素

  序号因素

  1连杆是大批量生产的。

  实现流程自动化，尽可能集中流程，提高生产率

  三是合理保证零件的几何形状、尺寸精度、位置精度等技术要求

  四是考虑生产经济性，降低生产成本

  综上所述，连杆加工的合理工艺路线设计按照机械加工顺序原则“先粗后精、先主后孔、先基面”进行:

  有限元分析4连杆裂解

  与传统的连杆加工工艺相比，连杆裂解加工工艺具有明显的优势，也是连杆制造工艺的发展方向。然而，制造企业非常重视预留裂解槽尺寸和裂解力对连杆裂解的影响。试图通过有限元模拟分析来解决和理解两者之间的关系，对制造企业具有重要的现实意义。

  建立和导入4.1连杆模型

  为了提高有限元的分析和计算效率，将连杆大头端的一半作为有限元分析的对象。LDK发动机的连杆模型为了方便清洗和导入，直接在UG中进行了简化。如图3所示，导入HyperMesh的连杆模型如图4所示。

  导入HyperMesh后，下一步是划分连杆模型。由于有限元将一个连续的整体分散成一个不连续的个体单元，单元划分得越细，误差就越小。但实际上，考虑到计算资源的限制，不可能无限细化网格。网格划分结果如图5所示。

  连杆材料为粉末冶金材料，洛氏硬度为21-30，屈服强度为601MPa，抗拉强度为947MPa。输入弹性模量E和泊松比，定义材料属性ν。

  根据裂解过程中的应力分析，可以合理简化裂解:假设连杆在开裂前受到静态作用，可以忽略速度和动量的影响;将盖端的作用力和预紧力的合力设置为裂解力。

  如图6所示，施加约束和载荷的模型图。

  4.2连杆仿真计算结果

  4.2.1连杆裂解力大小

  分析了连杆涨断效果，在不同尺寸的裂解力作用下。

  从图7可以看出，当裂解力为65KN时，裂解槽区域的应力正好大于连杆的抗拉极限，即当裂解力为65KN时，连杆刚刚断裂，这是好的断裂力。

  4.2.2裂解槽对塑性区域的影响

  (1)当连杆涨断力为65KN时，将无裂解槽的模型与有裂解槽的模型进行分析比较。

  当连杆涨断力为65KN时，对不同槽深的连杆有限元模型进行分析比较，

  模拟结论4.3分析

  从上述有限元模拟分析结果可以看出：

  (1)当裂解力为65KN时，裂解槽区域的应力正好大于连杆的抗拉极限，即当裂解力为65KN时，LDK发动机连杆正好上升断裂，是上升断力。

  (2)通过有限元分析，分析裂解区的应力状态，得出裂解槽模型在裂解槽处有明显的应力集中现象，与未预制裂解槽的连杆相比，可以保证更高的裂解质量。

  (3)通过对不同槽深的有限元模型的对比分析，可以看出裂解槽深度对裂解塑性区域的影响很大，裂解区域的影响也随着槽深的增加而增加。