连杆裂解是以断裂力学、应力集中理论为基础,通过人造应力集中源和快速胀断实现连杆体与连杆盖的断裂分离,通过断裂后犬牙交错的三维断裂面实现连杆体与连杆盖的精确啮合的工艺技术。该技术对材料要求较高,既要求材料在使用中具备较好的力学性能,又要求在裂解工艺中实现脆性断裂与断后装配,这限制了连杆材料的使用范围。为了突破材料的局限性,并解决目前存在的加工缺陷等问题,本文提出了在传统的连杆裂解过程中加入超声振动进行辅助的方法。本文以45钢为实验材料,通过仿真模拟分析超声振幅、频率、裂解速度、槽深对裂解力、变形量及应力云图的影响,通过高频振动裂解实验研究超声振幅对裂解力、大头孔变形量、断裂线偏移量及断口的影响机理。本文的主要研究内容及结论如下:(1)以连杆裂解理论和高频振动理论为基础,通过理论计算与经验优化相结合的方法选用了他激式超声波发生器,设计了压电陶瓷式换能器和阶梯型变幅杆,通过半波长法设计了楔形工具头并仿真验证其固有频率,最后搭建了非共振状态的高频振动裂解实验装置。(2)以ABAQUS软件为基础,建立了高频振动辅助连杆裂解的有限元模型,分析了振幅、频率、速度、槽深对裂解力等参数的影响。研究发现:与常规无振动裂解相比,高频振动辅助裂解可以减小裂解力及大头孔变形量;振幅对裂解力和大头孔变形量的影响较大,并存在一个最佳的振幅值使裂解力最低;频率的变化会影响裂解力及变形量的大小,较低的超声频率改善效果更佳;裂解速度和裂解槽深度对应力分布的影响较大,速度或槽深越大,应力集中程度越显著,裂解力越小,起裂时产生的塑性变形更小,更利于连杆的裂解。(3)通过高频振动裂解实验分析了振幅参数对裂解力、大头孔变形量和断裂线偏移量的影响。结果表明:振幅对裂解力的影响较大,不同振幅下的高频振动均可以减小裂解力、裂解行程和断裂线偏移量,当振幅较低或较高时,大头孔的变形量均显著高于常规无振动裂解;在振幅区间中部存在一个最佳的振幅,在此条件下的裂解力、裂解行程、大头孔变形量和断裂线偏移量均最小。(4)观察试样的断口,发现高频振动可以提高裂解槽根部区域的脆性,使裂纹更早地在槽底部出现并扩展。当振幅较低时,高频振动会小幅提高材料的塑性,断口整体表现为韧性断裂;当振幅居中时,裂纹扩展区和快速断裂区均出现较多的撕裂棱和台阶,提高了断口的脆性;当振幅较高时,胀套和大头孔间的挤压力限制并削弱了高频振动的作用,使较多超声能量转变为热能传递给试样,提高了材料的塑性,不利于连杆的裂解。通过对高频振动辅助连杆裂解进行研究发现:振幅、频率、速度、槽深参数的改变均会对裂解产生影响,高频振动的加入并不一定对裂解有利,在幅值范围中部存在一个最佳的振幅,使得裂解力最小,大头孔变形量最小,断口的脆性得到增强,更适合用于连杆裂解。