Pa6STC发动机连杆研制难点剖析

王永和

摘要：Pa6柴油机是我国从法国热机协会引进的一型性能先进、通用性好的柴油机，广泛应用于民用发电和船舶主机上。在法国，将Pa6柴油机作为海军舰船的主要动力，大到4700吨级的驱逐舰，小到800吨级的护卫舰，均采用Pa6柴油机作主机。在我国，Pa6柴油机作为船舶主机，一直表现出良好的性能和可靠性。本文通过对舰船用Pa6连杆试制的工艺分析、总结，介绍了在该新产品试制过程中遇到的困难和解决办法。突出介绍了作为军用产品在试制过程中应该如何控制产品质量，提高加工精度和效率。

关键词：Pa6连杆；工艺；关键工序；精度；加工能力

因为连杆是活塞式发动机的主要零件之一，其大头孔与曲轴连接，小头孔通过活塞销与活塞连接，其作用是将活塞的气体压力传送给曲轴，又受曲轴驱动而带动活塞压缩汽缸中的气体。连杆承受的是冲击动载荷，因此要求连杆质量小，强度高，因此加工工艺要求也就高。

笔者曾作为连杆工艺负责人就职的四川资阳发动机连杆生产基地年产中速机连杆8000余组，现主要产品有240柴油机连杆，280柴油机连杆、卡特柴油机连杆、MAN系列发动机连杆以及本文所述的Pa6发动机连杆。Pa6连杆是某型舰船装备的16VPa6STC柴油机所装连杆，该连杆材质选用35CrMoA，整体机械性能很好，韧性很好，加工难度较大，且军检要求众所周知。

一、Pa6连杆的特点分析

（一）精度要求高。作为非民品，其精度要求非常高。如杆身的对称度，大小头轴承孔轴线平行度、轴线对端面垂直度，螺纹孔与连杆盖螺栓支撑面的垂直度，螺纹孔各台阶孔及螺纹的同轴度，平面、扁尾面的对称度、表面粗糙度以及非加工面的强化喷丸质量等等各方面的综合因素给试制造成了客观存在的难度。且验收标准非常苛刻。如深斜油孔的对接，在连杆内部直径相差2毫米的深孔要实现100%的对接，用户用高清内窥镜检测，只要稍有台阶，或内孔粗糖度目视不佳，立即判废。

（二）加工难度大。Pa6连杆从整体看来和16V280连杆是类似的。但即使细微的差别却能在加工中体现出巨大的差异。如Pa6连杆采用的材质是35CrM〇A，含碳量较42CrM〇低，且属于高级优质钢，硬度较280连杆低，但軔性极好。在剖分体盖工序，由于韧性和应力的原因，就造成机用锯条卡死，不但造成锯条报废，还大费周章把锯条取出并保证了连杆未受损伤。又如划线工序：Pa6连杆前后安排了3个划线工序共8个工步。工作强度大，完成这些工序也颇费周折。

二、关键工序典型工艺难点分析举例

整个试制过程充满着问题和困难，如何在这样的困境中趟出一条路来，使这批连杆顺利完成所有工序，顺利交付使用，是工艺人员的职责和使命。不单是上面提及的几个关键工序存在困难，这些困难只是整个试制过程的代表和缩影。

（一）体螺纹孔加工。体螺纹孔为4-M24X2-6H，用户要求螺纹塞规检查螺纹，必须“通规到底，止规一点都进不去”。根据240连杆和280连杆采用擠压丝锥攻丝的经验，这样的要求是很不容易达到的。为了满足用户的检验要求，试制团队对该工序每一个工步都进行了严格的规范，严格控制螺纹底孔直径；攻丝前彻底清洁底孔，杜绝积屑瘤的产生；仔细配制攻丝润滑剂；攻丝前对丝锥夹头进行仔细修磨整备，并用试用件进行了试加工验证等等，一系列措施，最终保证了体螺纹孔的精度要求。

（二）盖螺栓孔加工。连杆盖螺栓孔在肩面端有一截长35，孔径为小25+0.1的台阶孔，而整个螺栓孔孔径为小24.5，加工盖螺栓孔、定位套孔的时候必须从结合面方向钻孔、扩孔，这个台阶孔就无法从这个方向加工出来，必须采用二次装夹。由于该台阶孔与体螺纹孔同轴度要求很高，二次装夹的定位问题便成了该工序的一大难题。在前期的工艺和工装准备中没有涉及到这个尺寸，致使该台阶孔加工工序出现困难，无法实现。最后采取借用240型连杆镗盖螺栓孔工装的思路，在磨齿工序后安排镜该台阶孔工序。采用齿面、连杆大头平面定位的方式，以体螺栓孔坐标为镗盖螺栓孔坐标，有效保证了该台阶孔与体螺纹孔的同轴度。

（三）体螺纹底孔球形铣削。为避免螺纹底孔尖角造成疲劳应力集中源，Pa6连杆螺纹底孔采用球形设计方案，对提高连杆内在质量起到了很好效果。但在深孔底部加工球形且粗糖度、形状等要求很高，加工难度较大。在长期的探索中发现，高速钢麻花钻经过不同的刃磨，可以加工出不同形状的孔底，通过观察成型球刀的切削部分发现，两条切削刃在一个平面内，组合成半圆，前刀面平整，与切削刃夹角为零，后刀面成椭圆型，与切削刃有10-15°的夹角，刀尖部分过渡平整就可以用于加工。要刃磨球刀，首先要根据孔的尺寸，刃磨出一个相同大小的半圆环，这个半圆环可以用一块厚2-3mm的铁片，配合大小相同的芯轴，在沙轮上磨出，直到圆环与芯轴配合无缝为止，对光检查。球刀的刃磨要利用砂轮的侧面刃磨钻头的螺旋面，直到刃磨出两平面在一平面内，并且平整，注意两平面对接处，不要磨穿。在磨切削刃的时候，注意要磨出10-15°的后角，使切削刃与样板间无缝隙，对光可观测，精磨后刀面注意不要伤到切削刃，后刀面不能高出切削刃，尽量磨光滑，做到这些，一把球刀就磨好了。

三、发动机关键零部件制造任重道远

Pa6是性能可靠、技术成熟、用途广泛的柴油机，今后在我国船舶行业还将长期、大批量使用。要作好Pa6柴油机技术的消化、吸收和“反设计”工作，对Pa6柴油机的设计和技术要“知其然，还要知其所以然”。试制成功后的总结，对发动机制造者来说是一笔宝贵财富的积累。发动机人需继续戒骄戒躁，虚心学习，潜心钻研，努力实现我国装备制造的全面国产化和技术领先。

参考文献

[1]郑本修.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，2012.

[2]王隆太.先进制造技术[M].北京：机械工业出版社，2014.

[3]李益民.机械制造工艺设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，2014.