曲軸加工工藝簡介

主要內容一、前言:如何進行工藝策劃？二、曲軸的功能部分—控制失效風險1.曲軸的功用2.曲軸工作特點3.曲軸的材料三、曲軸實物加工部分--滿足產品圖紙1.加工工藝方法的確定2.曲軸加工基準選擇的基本原則四、曲軸加工工藝路線的編制原則五、主要工藝介紹（圖片）一、如何進行工藝策劃（生產準備項目）主要輸入：

毛坯圖紙（加工余量、毛坯缺陷）產品圖紙（加工的內容、加工方法、產品設計基準等產品要求）生產綱領（生產節拍時間、生產方式）質量目標（自工程不良、后工程不良）工藝方案的評價原則質量(Quality)成本(Cost)交付(Day)QCD的含義QCD是日本汽車行業的俗語，類似中國汽車業質量、成本、交貨期的說法，但含義范圍上差異很大。日本的汽車公司都是跨國公司為了便于統一管理，很多管理制度、方法都是多種文字，使用了大量通用的英文單詞縮寫如：KPI、ANPQP、NPW、GK、SQC、TPM、TQM等等，以后大家會看到很多，要逐步適應。Q是廣義的質量－產品質量、工作質量、服務質量、開發質量、維修質量、管理質量…….。C是廣義的成本－采購成本，內制成本、銷售成本、物流成本……例采購成本不是簡單的招標最低價而是供應商的六個方面23個視點來查成本改善活動的構面，再加上可發展的利潤。

D是時間也是廣義的－同期生產。QCD部門（改善規劃部、執行部、改善室）是個代名詞，這是日產針對東風公司的問題點而特別定的機構名稱，由于中日文化的差異，中方人員的理解存在很大的誤解。QCD改善工作與我們現在理解的日常管理沒有沖突但有交叉，最怕的是中國人的誤解和扯皮。產品質量策劃循環示意圖計劃實施檢查措施持續改進技術和概念開發產品/過程開發和樣件驗證產品和過程確認計劃和定義過程設計和開發產品設計和開發產品和過程確認反饋評定和糾正措施多方論證同步工程預防缺陷持續改進

傳統串行過程并行[同步]過程詳細設計編制工

藝路線編制加工

工藝卡NC

編程模具加工生產制造編制裝配工藝卡方案設計方案設計詳細設計編制工藝路線編制裝配工藝卡編制加工工藝卡NC編程模具加工生產制造縮短總體開發時間；

減少設計改進成本；

增強產品優化效果；

提高設計自動化程度。二、曲軸的功能部分

曲軸是發動機的五大件之一，曲軸是發動機最重要的機件之一。位于發動機的曲軸箱內，通過瓦蓋緊固在氣缸體曲軸承孔上，瓦蓋用螺栓緊固在氣缸體瓦蓋結合面上。

1.功能：曲軸與連桿配合將作用在活塞上的氣體壓力變為旋轉的動力，傳給底盤的傳動機構。同時，驅動配氣機構和其它輔助裝置，如風扇、水泵、發電機、機油泵等。

二、曲軸功能部分2.曲軸工作特點

----工作時，曲軸承受氣體壓力，慣性力及慣性力矩的作用，受力大而且受力復雜，并承受交變負荷的沖擊作用；

----其次，由于連桿傳來的力是周期性變化的，在某些瞬時還是沖擊性的；

----上述這些周期作用著的力，還將引起曲軸的扭轉振動而產生附加應力；

----曲軸的轉速很高，它與軸承之間的相對滑動速度很大；

為了保證工作可靠，要求曲軸具有足夠的剛度和強度，良好的承受沖擊載荷的能力以及耐磨損、潤滑條件良好。為了提高疲勞強度，還經過特殊的處理，例如：淬火、滾壓強化等獨特的工藝措施。三、曲軸結構特點和主要技術要求

1.結構特點：

曲軸由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。曲軸前端裝有正時齒輪，驅動風扇和水泵的皮帶輪以及起動爪等。我廠生產的EQ6100、6102曲軸均為整體式結構。6102曲軸為附帶整體后油封結構。

曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。一個主軸頸、一個連桿軸頸和一個曲柄組成了一個曲拐，曲軸的曲拐數目等于氣缸數(直列式發動機)；V型發動機曲軸的曲拐數等于氣缸數的一半。下圖為dCi11曲軸圖片7個主軸頸曲軸后端油封軸頸曲軸前端正時齒輪6個連桿頸8個平衡塊3、曲軸的材料曲軸的主要失效形式是疲勞斷裂和軸頸嚴重磨損，其中彎曲疲勞斷裂約占80％，對曲軸的材料要求優良的綜合機械性能高的抗疲勞能力，防止疲勞斷裂良好的耐磨性常用的曲軸材料鍛鋼和球墨鑄鐵控制失效的風險（采取的工藝手段）1.曲軸軸頸早期磨損軸頸淬火+回火+校直

評價指標：淬硬表面硬度淬硬層深淬硬層內部的金相組織2.提高曲軸疲勞強度（控制曲軸因疲勞產生的斷裂）鑄件：車沉割槽+圓角滾壓鍛件：圓角淬火噴丸---提高曲軸整體疲勞強度的工藝方法（還有美化外觀的作用）評價指標：圓角的大小圓角的成型性圓角表面的粗糙度曲軸常用材料

根據發動機的工作狀況，曲軸常用材料有：球墨鑄鐵、調質鋼、非調質鋼。對于汽油機曲軸，由于功率較小，曲軸毛坯一般采用球墨鑄鐵鑄造而成，常用材料有：QT600-2、QT700-2、QT800-2、QT900-6、QT800-6、等溫淬火球鐵（ADI球鐵）等。

柴油機曲軸毛坯一般采用調質鋼或非調質鋼，調質鋼常用材料有：45、40Cr或42CrMo；非調質鋼常用材料有48MnV、C38N2、38MnS6。近年來，隨著汽車排放要求的升級和超載的限制，以及降低制造成本的需要，對車用柴油機而言，一方面非增壓柴油機逐步減少，增壓、增壓中冷柴油機逐步增多，且多數在原機型上改進提高功率，但曲軸結構并無大的改進，另一方面又要求降低制造成本。為適應這種要求，我廠在曲軸材料選用和強化技術措施運用上與毛坯廠作了一些探索，試圖制造出高可靠性和低成本的曲軸以適應整機和市場的要求，在材料的選用上力求以高強度高韌性的球墨鑄鐵或控溫冷卻的非調質鋼，代替調質鋼。但是目前我廠在球墨鑄鐵曲軸的使用上效果不是太理想，特別在中重型發動機曲軸上；目前我廠在中重型發動機上常用的曲軸材料為非調質鋼。3.曲軸的材料球鐵曲軸的冷加工性比鋼好，且成本只有鋼曲軸的1/3采用球鐵曲軸圓角滾壓強化替代鍛鋼曲軸可以降低曲軸制造成本三、曲軸實物加工部分1.識圖、讀圖、畫圖加工表面與不加工表面對加工表面進行分類（如：外圓，孔，平面等）2.各種加工表面的加工方法以及經濟精度和表面粗糙度。（確定最終加工方法）3.加工余量的合理分配曲軸加工的難點：1.連桿頸與主軸頸不在同一回轉中心線上

2.連桿頸16，25，34有120°相位角要求三、曲軸實物加工部分

----49廠現有曲軸產品技術參數（參考）2.曲軸加工基準選擇的基本原則直列式發動機曲軸加工基準選擇的基本原則：根據設計基準選擇加工基準

--徑向基準：直列式采用全支承結構加工的徑向基準選擇兩端的主軸頸

(No1,7主軸頸中心連線；兩中心孔的連線)--軸向基準：曲軸為了防止軸向力作用而發生軸向竄動，采用止推結構加工的軸向基準選擇止推面；

--角向基準：發動機的發火次序1-5-3-6-2-4

加工的角向基準選擇NO1連桿軸頸粗加工連桿頸采用銑角向定位面或定位凸臺四、曲軸加工工藝路線編制原則先粗后精先基準后其他先面后孔先主要表面后次要表面外圓粗加工階段其他表面的加工外圓精加工階段粗基準的加工精基準的加工先加工主軸頸，再加工連桿頸工藝路線編制示例（6102曲軸）：銑端面打中心孔（徑向基準）粗磨第四主軸頸（軸向基準）粗精車所有主軸頸及同軸軸頸銑角向定位面（角向基準）粗車平衡塊側面鉆直斜油孔車沉割槽（鑄）滾壓（鑄）淬火回火校直鉆鉸工藝孔（角向基準）半精磨No1,7主軸頸（徑向基準）精磨第四主軸頸（軸向基準）精磨所有主軸頸及同軸軸頸精磨所有連桿頸兩端孔加工銑鍵槽動平衡拋光清洗防銹包裝發運典型零件工藝流程介紹

EQ6100曲軸工藝流程零件號：10C-05020B材料：QT700-2毛坯重：50kg

成品重：43kg五、曲軸主要加工工藝曲軸的粗加工一.傳統車削缺點：1.由于曲軸毛坯的加工余量比較大，在車削曲柄端面時是一種斷續切削，高速切削時沖擊力特別大，且曲軸的剛性差，易引起振動2.曲軸車削時，常采用大寬度的成型車刀多刀切入的方法，這種方法解決了生產率低的問題，但在切削時使工件承受很大的切削力，容易產生變形而影響加工精度3.在車削6缸機曲軸時，常采用中間傳動的方式，使得工件裝卸不方便，加工各檔軸頸刀架及刀具位置需要分別調整，因此更換品種時，重新調整工作量大五、主要加工工藝－粗加工二.曲軸的銑削為克服傳統車削的缺點而開發出曲軸的銑削設備，分為外銑和內銑。主要特點：

1.設備剛性好，能很好地適應斷續切削，生產效率高

2.能對加工部位進行精度補償

3.產生的鐵屑較細小

4.刀具費用較高，需要配套設備，投資大

5.有一定的柔性，刀具調整較方便、迅速油孔加工工藝總結：

油孔加工最早采用搖臂鉆加工，內壁質量較差，刀具壽命較低，設備柔性太差，無法滿足大批量加工需求，后逐漸被組合機代替，雖說可以滿足大批量生產需求，但是刀具壽命也相對較低，設備柔性較差，隨著發動機排放要求的提高，對油孔內壁粗糙度要求越來越高，目前已逐漸被槍鉆和MQL技術麻花鉆代替

槍鉆機床是一種深孔加工機床，在機床結構上與傳統的鉆鏜類組合機床有很大的區別，具有自己的特點：如刀具切削時獨特的受力形式，排屑方法，對機床和切削液的特殊要求等等。槍鉆機床用來加工深孔加工深度一般可以做到槍鉆直徑的100

倍，采取措施以后可以達到直徑的200倍以上。另外槍鉆加工可以達到的精度很高，視不同的被加工材料和選用不同的切削用量可以一次加工出精度很高的孔，孔徑精度可以達到IT7以上，粗糙度可以達到Ra6．3～RaO．4，直線度最高可以達到0．1

／1000。由于槍鉆的這些特點，因此現代槍鉆機床不但用來加工深孔，也經常用來加工有精度要求的精密淺孔，一次加工出精度很高的淺孔，取代傳統的鉆擴鉸加工工藝，經常可以解決鉆擴鉸工藝不能解決的難題。

要使槍鉆這種加工工藝能得以實現，有三個必要條件：第一要有合格的槍鉆刀具，第二要有符合槍鉆特殊要求的機床，第三要有符合槍鉆加工的特殊要求的切削液。這三個條件缺一不可。雖說槍鉆有很多優點，但相應也有很多缺點，如效率低，對機床和刀具要求較高，刀具壽命較低，內冷油消耗大，目前油孔加工越來越多的采用MQL技術麻花鉆機床，該機床內壁粗糙度沒有槍鉆高，但仍滿足目前的技術要求，該機床效率為槍鉆的10倍，刀具壽命高，設備柔性好

五、主要加工工藝—校直及強化工藝在加工的最后階段，為保證產品規定的跳動要求，增加了冷校直工序。特點：

1.發動機工作時熱和振動的作用，恢復大，對軸瓦工作不利

2.主軸頸和連桿軸經過圓角強化后在進行冷校，對曲軸疲勞強度有害

3.球鐵曲軸在冷校中，容易產生斷裂性內傷，會導致早期斷裂校直6100冷校直6102滾圓校直491無6B/6C熱校直DCI無五、主要加工工藝－磨加工磨削順序與加工質量：磨削順序的選擇是考慮先磨主軸頸還是先磨連桿軸頸，這沒有絕對定論

1.主軸頸磨削→連桿頸磨削存在問題：因為連桿頸磨削造成的應力釋放，使主軸頸跳動超差，不好控制

2.連桿頸磨削→主軸頸磨削存在問題：基準的轉換造成曲柄半徑的超差，不好控制；增加設備隨著軸頸粗加工和淬火技術的發展、提高，磨削余量大為減小，一方面，磨削變形和磨削應力小，另一方面，軸頸精磨一次成形，取消半精磨，工藝簡化。磨削裂紋燒傷（特別是寬止推面磨削）、主軸跳動、連桿頸對主軸頸位置精度（外圓跳動曲柄半徑平行度等）更是磨削工藝設計考慮的重點。五、主要加工工藝－磨加工從制造工藝上講，只要連桿頸磨削力對曲軸變形的影響控制在主軸跳動承受范圍內，先磨主軸頸后磨連桿頸，是工藝簡潔、投資少的優化工藝，對制造流程來說，純粹用于加工工藝定位用的工序是非增值行為。應該減少或杜絕。五、主要加工工藝－止推面的磨削止推面為兩個圓環面，技術要求較高，開檔公差為0.04-0.15mm的范圍，止推面高度一般在7-30mm的范圍，且要求與主軸頸軸線垂直。傳統磨削方法是切入磨，砂輪消耗非常大，容易燒傷、圓角不成型，垂直度不易保證，質量不穩定，加工成本高。6B/6C曲軸采用減小和穩定止推面磨削余量的辦法，來提高穩定性DCI11曲軸采用CBN砂輪磨削，保證止推面加工的質量五、主要加工工藝--曲軸兩端孔系的加工一、曲軸中心孔的修理

隨著發動機朝著柴油化、大馬力的方向發展，作為發動機的心臟，曲軸的品種越來越大型化、重型化，而且精度要求也越來越高。曲軸是以兩端孔定位的軸類零件，工件兩端中心孔的幾何形狀誤差在加工過程中都會反映到軸頸表面上去。因此，毛坯表面粗糙度和形狀誤差大、粗加工中造成的中心孔損傷變形等等這些因素都要求在磨削前對中心孔進行修理。中心孔的修正還能夠控制磨削前的跳動誤差在合理的范圍內。大型六缸機曲軸采用中心孔修正工藝，能穩定和提高磨削質量，優化曲軸工藝。

6B曲軸首先使用，其次在6C、DCi11曲軸工藝中得以應用和推廣。五、主要加工工藝--曲軸兩端孔系的加工二、曲軸螺紋孔系的加工曲軸工藝要考慮優化孔系的加工。傳統孔系加工工序長，需要設備數量多，由于孔系加工多安排在精磨軸頸后，多次裝卸和加工易造成軸頸表面劃傷，影響成品質量。現6C和DCI曲軸已經將該工序進行改進。五、主要加工工藝—動平衡一般曲軸的動平衡安排在精磨結束后進行，目前流