曲軸工藝基礎知識

2006.02.22.東風汽車有限公司商用車發(fā)動機廠工藝規(guī)程●制訂工藝規(guī)程的原則在一定的生產(chǎn)條件下，以最少的勞動消耗和最低的費用，按計劃規(guī)定的速度，可靠地加工出符合圖紙和技術要求的零件。注意幾個問題：1.技術上的先進性2.經(jīng)濟上的合理性3.有良好的勞動條件●制訂工藝規(guī)程的步驟分析零件圖和產(chǎn)品裝配圖確定毛坯擬訂工藝路線確定各工序尺寸及公差確定各工序的設備、工裝確定切削用量和工時定額確定各主要工序的技術要求和檢驗方法編制工藝文件曲軸的功用

曲軸承受連桿傳來的力，并由此造成繞其本身軸線的力矩——扭矩，然后通過飛輪驅(qū)動汽車傳動系，同時還驅(qū)動配氣機構(gòu)和其他輔助裝置。曲軸是發(fā)動機的心臟，在工作中受到周期性不斷變化的燃氣沖擊力、往復運動質(zhì)量的慣性力、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心慣性力等復雜的交變載荷，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、橫向與縱向振動，承受拉、壓、彎和磨損，所以對曲軸的要求是：有足夠的強度、剛度、韌性和耐磨性且潤滑良好。曲軸產(chǎn)品圖（簡易）康明斯曲軸主要尺寸序號尺寸項目6C6B1主軸頸直徑Φ98±0.013Φ83±0.0132連桿頸直徑Φ76±0.013Φ69±0.0133曲柄半徑R67.5±0.076R60±0.0764主軸頸開檔43±0.07637.5±0.0765止推面開檔JOU443

+0.076/-0.02JOU637.5+0.076/-0.026連桿頸開檔46±0.0539±0.057總長967.448578總重84Kg左右57Kg9最大回轉(zhuǎn)半徑R112R10210主軸頸圓角R4.2±0.2R4.2±0.211連桿頸圓角R4.0±0.2R4.0±0.212軸向公差±0.25±0.2513缸心距13712014圓度0.00640.006415跳動0.150.1516不平衡量36g.cm74g.cm曲軸的材料●對曲軸材料的要求：①優(yōu)良的綜合機械性能，有高的強度和韌性②高的抗疲勞能力，防止疲勞斷裂，提高壽命③良好的耐磨性●曲軸毛坯的種類對整體曲軸來說，毛坯主要是鍛鋼和球鐵鍛鋼曲軸的常規(guī)工藝路線是：下料—鍛造—正火—粗加工—表面淬火及回火—精加工球鐵曲軸的常規(guī)工藝路線是：鑄造—正火—回火—粗加工—表面淬火及回火—精加工球鐵曲軸的冷加工性比鋼好，且成本只有鋼曲軸的1/3●曲軸毛坯的機加工銑端面、打質(zhì)量中心孔6C曲軸毛坯圖（簡易）康明斯曲軸材料1.化學成分鋼號：48MnV硬度：HB207-269C：0.45-0.51%Mn：0.9-1.2%Si：0.17-0.37%V：0.05-0.10%P：≤0.035%S：0.01-0.035%Cu：≤0.2%6C曲軸主要工藝流程

粗精車曲軸小端軸頸及粗車第4軸頸

粗精車法蘭及精車第4軸頸

打標記

內(nèi)銑2、3、5、6、7主軸頸，內(nèi)銑全部連桿頸

加工No.1工藝孔

鉆主軸頸直油孔、連桿頸斜油孔

油孔倒角

中間清洗

圓角及軸頸淬火（主軸頸和連桿頸）

回火并熱校

噴丸

中心孔修正及兩端螺孔、平衡塊螺孔、定位孔、工藝孔加工

半精磨所有主軸頸、磨后油封軸頸及法蘭端面

精車止推面及倒角

精磨所有主軸頸

精磨6個連桿頸

精磨齒輪、前油封、皮帶輪軸頸及端面

拋光油孔口

加工正時銷孔

動平衡

返修工序

拋光

清洗曲軸油孔

最終清洗

探傷

終檢

防銹包裝粗車第4軸頸

粗磨第4軸頸

粗車平衡塊主軸頸側(cè)面粗車其余主軸頸及兩端頭精車第1、3、4、6主軸頸及小頭軸頸

精車2、5、7主軸頸、法蘭外圓及端面

打標記

銑角向定位塊

銑NO1、6連桿頸平衡塊側(cè)面

車削NO1、6連桿頸

銑NO3、4連桿頸平衡塊側(cè)面

車削NO3、4連桿頸

車削NO2、5連桿頸

加工No.1工藝孔

鉆主軸頸直油孔、連桿頸斜油孔

油孔倒角

中間清洗

圓角及軸頸淬火（主軸頸和連桿頸）

回火并熱校

噴丸

中心孔修正

在法蘭端鉆鉸NO2工藝孔

半精磨NO1、7主軸頸

精車止推面及倒角

精磨6個連桿頸

精磨NO6主軸頸

精磨NO2、4、7主軸頸

精磨NO3、5主軸頸

精磨NO1主軸頸、齒輪、前油封及端面

精磨后油封軸頸

精車法蘭端面

精車皮帶輪軸頸

兩端孔系的加工

拋光油孔口

加工正時銷孔

動平衡

返修工序

拋光

清洗曲軸油孔

最終清洗

探傷

終檢

防銹包裝6B曲軸主要工藝流程曲軸的粗加工一.傳統(tǒng)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(xù)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(chǎn)率低的問題，但在切削時使工件承受很大的切削力，容易產(chǎn)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(diào)整，因此更換品種時，重新調(diào)整工作量大二.曲軸的銑削為克服傳統(tǒng)車削的缺點而開發(fā)出曲軸的銑削設備，分為外銑和內(nèi)銑。主要特點：1.設備剛性好，能很好地適應斷續(xù)切削，生產(chǎn)效率高2.能對加工部位進行精度補償3.產(chǎn)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(diào)整較方便、迅速曲軸的強化工藝

曲軸失效的主要形式是斷裂和軸頸磨損。曲軸斷裂的主要原因是曲軸的結(jié)構(gòu)及其所受的載荷，使其應力分布不平衡，在主軸頸、連桿頸與曲拐相連的過渡圓角處產(chǎn)生比名義應力高出數(shù)倍的集中應力峰值。而過渡圓角處的最大彎曲應力占80%，扭轉(zhuǎn)應力僅占20%。曲軸圓角處是曲軸疲勞破壞的潛在根源之一，而且斷裂一般又發(fā)生在連桿軸頸過渡圓角與主軸頸過渡圓角的對角線上。為此，提高疲勞強度和耐磨性、提高曲軸的壽命，需要對其進行表面強化處理。曲軸的表面強化方法主要有：圓角滾壓、高頻淬火、滲碳處理、離子氮化等方法。曲軸高頻淬火的特點：1.對曲軸材料有廣泛的適應性，可用于球鐵、鋼件。2.硬化層較深。3.強度提高比例較大。曲軸兩端孔系的加工一、曲軸中心孔的修理隨著發(fā)動機朝著柴油化、大馬力的方向發(fā)展，作為發(fā)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(nèi)。大型六缸機曲軸采用中心孔修正工藝，能穩(wěn)定和提高磨削質(zhì)量，優(yōu)化曲軸工藝。二、曲軸螺紋孔系、工藝孔的加工曲軸工藝要考慮優(yōu)化孔系的加工。傳統(tǒng)孔系加工工序長，需要設備數(shù)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(zhì)量。工藝孔作為連桿頸磨削的重要分度基準，要保證其位置的精確度和穩(wěn)定性。主軸頸磨削和連桿頸磨削的先后問題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(zhuǎn)換造成曲柄半徑的超差，不好控制；增加設備止推面的磨削

止推面為兩個圓環(huán)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(tǒng)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(zhì)量不穩(wěn)定，加工成本高。6C曲軸采用減小和穩(wěn)定止推面磨削余量的辦法，來提高止推面加工的質(zhì)量穩(wěn)定性主軸頸跳動誤差與相位、曲柄半徑誤差關系

工藝尺寸鏈加工余量影響工序余量的因素上道工序的表面粗糙度（Rya）上道工序的表面破壞層（Da）上道工序的尺寸公差（Ta）上道工序的形狀和位置誤差（ρa）本道工序的裝夾誤差（ξb）最小余量Zbmin=Rya+Da+ρa+ξb工藝卡：OP30工藝卡：OP30續(xù)工藝卡：OP40工藝卡：OP50

工藝卡：OP60工藝卡：OP70工藝卡：OP80工藝卡：OP205工藝卡：OP210工藝卡：OP220工藝卡：OP240工藝卡：OP240續(xù)工藝卡：OP250工藝卡：OP270關鍵曲軸加工工藝1.6C曲軸內(nèi)銑●圖象資料●加工原理和結(jié)構(gòu)關鍵曲軸加工工藝內(nèi)銑加工的幾個關鍵點內(nèi)銑加工的幾個關鍵點關鍵曲軸加工工藝關鍵曲軸加工工藝內(nèi)銑加工的幾個關鍵點關鍵曲軸加工工藝曲軸磨削柴油車用曲軸需要進行強化處理，已滿足曲軸在發(fā)動機中高強度、高轉(zhuǎn)速、高溫的惡劣條件下工作的需要，常見的曲軸強化工藝是曲軸軸頸圓角高頻淬火。正因為熱處理變形的影響（這里就不對變形進行分析）造成大批量磨削加工前的曲軸跳動（中間軸頸）只能控制在0.5mm范圍左右（這已經(jīng)是很不容易做到的事），這又給磨削達到上述加工精度出了很大的難題。我們知道曲軸是典型的細長柔性桿，在受到外力時會彎曲，出現(xiàn)“讓刀”現(xiàn)象，在車削時會出現(xiàn)鼓形、振動、波紋等質(zhì)量缺陷，而磨削具有更大的切深抗力，如果沒有中心架，不僅上道工序的誤差很容易復映到磨削工序中，其本身工序也很難將曲軸磨圓磨正。一般來說，曲軸的磨削工步基本可分4步：粗磨、半精磨、精磨和光磨；其中粗磨根據(jù)磨削余量的大小再分幾次磨削；中心架在半精磨或精磨工步時開始工作，此時工件外圓表面已經(jīng)磨光，大部分的工件變形和上道工序的加工誤差得到一定的修正，中心架有一個良好的工作條件。關鍵曲軸加工工藝曲軸磨削工藝關鍵曲軸加工工藝曲軸磨削用中心架TheEnd

THANKYOU!9、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節(jié)，愿你生活像春天一樣陽光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。3月-253月-25Thursday,March20,202510、人的志向通常和他們的能力成正比例。16:11:3716:11:3716:113/20/20254:11:37PM11、夫?qū)W須志也，才須學也，非學無以廣才，非志無以成學。3月-2516:11:3716:11Mar-2520-Mar-2512、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。16:11:3716:11:3716:11Thursday,March20,202513、志不立，天下無可成之事。3月-253月-2516:11:3716:11:37March20,202514、ThankyouverymuchfortakingmewithyouonthatsplendidoutingtoLondon.ItwasthefirsttimethatIhadseentheToweroranyoftheotherfamoussights.IfI'dgonealone,Icouldn'thaveseennearlyasmuch,becauseIwouldn'thaveknownmywayabout.。20