斷裂剖分工藝是一種為了部件裝配的需要,將一整體件通過沖擊的方法而斷裂剖分為二個構(gòu)件的新工藝。這種工藝與傳統(tǒng)切削剖分的工藝或構(gòu)件通過單個制造的方法相比，其突出的優(yōu)點是剖分的兩個構(gòu)件不需加工剖分面而可直接進行合裝，并具有可重復的*定位精度和承載能力，以及構(gòu)件的生產(chǎn)只需較少的加工工序，從而顯著節(jié)約設備投資和降低生產(chǎn)成本。這種新工藝具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟效益。
目前，在汽車發(fā)動機制造中，這種新工藝已較普遍地應用于連桿和曲軸箱—主軸承蓋的剖分上。
圖1:不同材質(zhì)連桿的斷裂剖分面
圖2:曲軸箱—主軸承蓋斷裂剖分的原理（ex-cell-o公司）
連桿的斷裂剖分
在傳統(tǒng)的連桿生產(chǎn)流程中，連桿剖分為連桿體和連桿頂蓋是通過鋸削或銑削來實現(xiàn)的。采用這種工藝剖分的連桿，不僅需對連桿體和連桿頂蓋的剖分面進行磨削，并且在剖分面上還要鉆鉸螺栓定位孔和攻螺紋孔或切制端面齒、鉆鉸定位銷孔和鉆螺栓孔等，以便使連桿體和連桿頂蓋能實現(xiàn)合裝。從這里可以看出，連桿從“剖分 ”為兩件到能地“合裝”成一體，需經(jīng)過好多道加工工序。為此，需要較多的機床和相應多的作業(yè)面積。
針對連桿傳統(tǒng)切削剖分工藝的缺點，在上世紀80年代末人們開發(fā)出連桿斷裂剖分新工藝，這種新工藝旨在通過連桿的斷裂剖分，使剖分的連桿體和連桿頂蓋，在其剖分面不經(jīng)加工的情況下而直接進行合裝，免去傳統(tǒng)工藝為實現(xiàn)連桿體和其頂蓋合裝所需的那些后繼加工，以達到減少加工工序和減少機床的目的。
根據(jù)斷裂剖分工藝的要求，連桿在進行斷裂剖分之前，先粗鏜連桿大頭孔、鉆螺栓孔和攻螺紋孔，以及在大頭孔預定斷裂處切出兩個對置的三角槽，此三角槽也可以在鍛造連桿毛坯時作出。連桿在斷裂剖分之前還需鉆出螺栓孔，這樣安排，一方面，連桿在斷裂剖分后，就可在下一工位接著進行連桿體和連桿頂蓋的合裝，另一方面，由于加工出螺栓孔，可減少連桿的斷裂截面積，由此降低連桿斷裂剖分時所需的沖擊力。
圖3
連桿斷裂剖分時，先將連桿大頭孔套裝在斷裂剖分設備（圖1）的兩個對半分開的芯軸上，連桿進行定位和夾緊。然后，用來漲裂連桿的楔通過
液壓驅(qū)動插入兩個半芯軸形成的方孔中，并施以一定的沖擊力。此時，在楔的沖擊下，連桿在大頭孔的三角槽處被斷裂剖分為連桿體和連桿頂蓋。在剖分處則產(chǎn)生一種晶粒狀表面（圖2）。這種凹凸不平的剖分面具有很高的配合精度，當連桿體和其頂蓋用螺栓擰緊合裝后，人們甚至可鍛鑄鐵（左），鍛鋼（中），燒結(jié)合金（右）看不出這兩件的裝配接縫。
連桿在斷裂剖分后，需用壓縮空氣將剖分面吹凈，然后引入螺栓進行合裝，并相繼進行連桿兩側(cè)面的精磨和大小頭孔的精鏜等終加工工序。
從上述介紹中可以看出，斷裂剖分工藝的應用，大大簡化了連桿的生產(chǎn)工藝流程。傳統(tǒng)的連桿生產(chǎn)工藝流程一般需14道切削加工工序，而應用斷裂剖分工藝，只需6道切削加工工序就夠了。
通過檢測表明，斷裂剖分后重又合裝的連桿，其大頭孔在精加工后，即使經(jīng)多次拆卸和合裝，孔仍能保持很高的圓度，*位于所要求的公差范圍內(nèi)。圖3所示是黑心可鍛鑄鐵gts70（系德國材料牌號，相當于中國材料牌號kth700—02）連桿在斷裂剖分和合裝前后其大頭孔在兩個平面上所測得的不圓度。連桿在斷裂剖分前，大頭孔經(jīng)粗鏜后其不圓度約為12μm。
a）斷裂剖分前 ， b）斷裂剖分后， c）精加工后 ， d）連桿蓋經(jīng)拆卸和重新用螺栓擰緊后。
圖4
連桿在斷裂剖分后進行合裝，此時在大頭孔上所測得的不圓度約達到40μm。不圓度變大是由于在斷裂剖分時連桿產(chǎn)生一定的變形所致?？自俳?jīng)精加工后，這時孔的不圓度減少到約3μm。接著，連桿經(jīng)多次拆卸和合裝，此時孔的不圓度則穩(wěn)定保持在4μm左右，此不圓度與精加工后直接測得的不圓度只有1μm左右的變化，這表明，采用斷裂剖分工藝一保證連桿體和其頂蓋合裝的可重復的高精度。
在歐洲汽車工業(yè)中，寶馬汽車廠是zui早（1992年）應用斷裂剖分工藝來制造v8汽油機燒結(jié)—鍛造連桿的廠家，我國長春*汽車廠也早已引進了應用斷裂剖分工藝的連桿生產(chǎn)設備。這種新工藝的應用表明，連桿的加工設備投資可節(jié)約25%。
曲軸箱的斷裂剖分
鑒于斷裂剖分工藝在連桿生產(chǎn)上的成功應用，促使人們將這一新工藝推廣應用于曲軸箱體和曲軸主軸承蓋的制造上。在發(fā)動機的傳統(tǒng)生產(chǎn)中，曲軸箱體和曲軸主軸承蓋都是單獨鑄造和進行加工的，無疑需要采用較多的加工工序和加工設備。為在曲軸箱制造上應用這一新工藝，首先需將曲軸箱體與曲軸主軸承蓋鑄成一體，然后，通過斷裂剖分又將曲軸箱剖分為曲軸箱體和曲軸主軸承蓋，從而免去了曲軸箱體和曲軸主軸承蓋的接合面及其相關基面的輔助加工，由此獲得像斷裂剖分連桿那樣的技術(shù)經(jīng)濟效果。
圖5
在這里特別要指出的是，對于v型發(fā)動機，其點火所產(chǎn)生的爆發(fā)力是傾斜作用在曲軸主軸承蓋與曲軸箱體的接合面上，這個力會使軸承蓋相對曲軸箱體產(chǎn)生微小的位移。這種位移可能會在曲軸箱體和曲軸主軸承蓋之間引起顯微焊接，由此就有可能導致曲軸箱體產(chǎn)生振動疲勞斷裂。因此，在傳統(tǒng)生產(chǎn)中，曲軸箱體和軸承蓋的接合面要求加工得很平，軸承蓋需有高的剛性，并定位和牢固夾緊在曲軸箱體上，但即使如此，在發(fā)動機運行中由于構(gòu)件的微小變形，還是不能*消除這種微小位移。
生產(chǎn)實踐表明，通過曲軸箱—主軸承蓋的斷裂剖分，由于在兩個構(gòu)件的剖分面上產(chǎn)生具有匹配的凹凸狀表面結(jié)構(gòu)，兩個構(gòu)件用螺栓夾緊合裝后，可以有效地防止由傾斜作用的點火爆發(fā)力所引起的微小位移。
圖 4是曲軸箱—主軸承蓋斷裂剖分的原理。為減小剖分力，同連桿斷裂剖分工藝一樣，需在預定的剖分處加工出盡可能尖銳的三角槽。近年來為了減輕汽車重量和降低能耗，曲軸箱材質(zhì)大多采用蠕墨鑄鐵，而這種材質(zhì)中的鈦合金元素會嚴重影響到其切削性能，所以在這種材料的曲軸箱上機械加工三角槽時，刀具很快就會磨損，致使三角槽底*半徑變大。這樣，在批量生產(chǎn)中，就難于獲得可重復的斷裂剖分效果。為克服這一缺點，發(fā)動機廠轉(zhuǎn)而與鑄造廠進行合作，采用經(jīng)過專門涂料處理的三角形砂芯，在鑄造時將其澆鑄在曲軸箱的孔中，在斷裂剖分時以起到切口作用，從而確保穩(wěn)定的斷裂效果。為了提高曲軸箱體與主軸承蓋合裝的可靠性，位于曲軸箱上的鑄造冒口，其位置的安排和尺寸的確定必須保證斷裂剖分區(qū)的冷卻要慢于周圍鑄件體的冷卻速度，以便獲得粗顆粒的斷裂表面結(jié)構(gòu)（圖5）。這對于軸承蓋的重復定位是一重要條件。
在曲軸箱的生產(chǎn)中，應用斷裂剖分工藝的技術(shù)經(jīng)濟效益也是很明顯的。根據(jù)寶馬汽車廠的資料，如在四缸柴油發(fā)動機灰鑄鐵材質(zhì)的曲軸箱生產(chǎn)中，由于采用了斷裂剖分工藝，使設備投資減少了2.5%，作業(yè)面積節(jié)約12.5%，而設備操作人員減少了10%。然而對于v8柴油發(fā)動機的曲軸箱生產(chǎn)，由于采用了斷裂剖分技術(shù)，可靠消除了由于傾斜作用于曲軸箱體與主軸承蓋接合面上的點火爆發(fā)力而引起的微小位移，從而更能確保發(fā)動機的正常運行。
綜上所述，不論是連桿斷裂剖分還是曲軸箱—主軸承蓋的斷裂剖分，與傳統(tǒng)工藝相比，這種新工藝具有后繼加工工序少、設備投資低、所占作業(yè)面積少以及構(gòu)件配合精度和承載能力高等優(yōu)點。因此，采用這種工藝可以顯著降低連桿和曲軸箱的制造成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量，無疑具有十分顯著的技術(shù)經(jīng)濟效益。