曲軸工藝簡(jiǎn)介

曲軸加工工藝簡(jiǎn)介

主要內(nèi)容一、前言:如何進(jìn)行工藝策劃？二、曲軸的功能部分—控制失效風(fēng)險(xiǎn)1.曲軸的功用2.曲軸工作特點(diǎn)3.曲軸的材料三、曲軸實(shí)物加工部分--滿足產(chǎn)品圖紙1.加工工藝方法的確定2.曲軸加工基準(zhǔn)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(jìn)行工藝策劃（生產(chǎn)準(zhǔn)備項(xiàng)目）主要輸入：

毛坯圖紙（加工余量、毛坯缺陷）產(chǎn)品圖紙（加工的內(nèi)容、加工方法、產(chǎn)品設(shè)計(jì)基準(zhǔn)等產(chǎn)品要求）生產(chǎn)綱領(lǐng)（生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間、生產(chǎn)方式）質(zhì)量目標(biāo)（自工程不良、后工程不良）工藝方案的評(píng)價(jià)原則質(zhì)量(Quality)成本(Cost)交付(Day)QCD的含義QCD是日本汽車行業(yè)的俗語(yǔ)，類似中國(guó)汽車業(yè)質(zhì)量、成本、交貨期的說(shuō)法，但含義范圍上差異很大。日本的汽車公司都是跨國(guó)公司為了便于統(tǒng)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(xiě)如：KPI、ANPQP、NPW、GK、SQC、TPM、TQM等等，以后大家會(huì)看到很多，要逐步適應(yīng)。Q是廣義的質(zhì)量－產(chǎn)品質(zhì)量、工作質(zhì)量、服務(wù)質(zhì)量、開(kāi)發(fā)質(zhì)量、維修質(zhì)量、管理質(zhì)量…….。C是廣義的成本－采購(gòu)成本，內(nèi)制成本、銷售成本、物流成本……例采購(gòu)成本不是簡(jiǎn)單的招標(biāo)最低價(jià)而是供應(yīng)商的六個(gè)方面23個(gè)視點(diǎn)來(lái)查成本改善活動(dòng)的構(gòu)面，再加上可發(fā)展的利潤(rùn)。

D是時(shí)間也是廣義的－同期生產(chǎn)。QCD部門(mén)（改善規(guī)劃部、執(zhí)行部、改善室）是個(gè)代名詞，這是日產(chǎn)針對(duì)東風(fēng)公司的問(wèn)題點(diǎn)而特別定的機(jī)構(gòu)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(xiàn)在理解的日常管理沒(méi)有沖突但有交叉，最怕的是中國(guó)人的誤解和扯皮。產(chǎn)品質(zhì)量策劃循環(huán)示意圖計(jì)劃實(shí)施檢查措施持續(xù)改進(jìn)技術(shù)和概念開(kāi)發(fā)產(chǎn)品/過(guò)程開(kāi)發(fā)和樣件驗(yàn)證產(chǎn)品和過(guò)程確認(rèn)計(jì)劃和定義過(guò)程設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)產(chǎn)品和過(guò)程確認(rèn)反饋評(píng)定和糾正措施多方論證同步工程預(yù)防缺陷持續(xù)改進(jìn)

傳統(tǒng)串行過(guò)程并行[同步]過(guò)程詳細(xì)設(shè)計(jì)編制工

藝路線編制加工

工藝卡NC

編程模具加工生產(chǎn)制造編制裝配工藝卡方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)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(chǎn)制造縮短總體開(kāi)發(fā)時(shí)間；

減少設(shè)計(jì)改進(jìn)成本；

增強(qiáng)產(chǎn)品優(yōu)化效果；

提高設(shè)計(jì)自動(dòng)化程度。二、曲軸的功能部分

曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的五大件之一，曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的機(jī)件之一。位于發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱內(nèi)，通過(guò)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(jié)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?yōu)樾D(zhuǎn)的動(dòng)力，傳給底盤(pán)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)和其它輔助裝置，如風(fēng)扇、水泵、發(fā)電機(jī)、機(jī)油泵等。

二、曲軸功能部分2.曲軸工作特點(diǎn)

----工作時(shí)，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(fù)雜，并承受交變負(fù)荷的沖擊作用；

----其次，由于連桿傳來(lái)的力是周期性變化的，在某些瞬時(shí)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(zhuǎn)振動(dòng)而產(chǎn)生附加應(yīng)力；

----曲軸的轉(zhuǎn)速很高，它與軸承之間的相對(duì)滑動(dòng)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(qiáng)度，良好的承受沖擊載荷的能力以及耐磨損、潤(rùn)滑條件良好。為了提高疲勞強(qiáng)度，還經(jīng)過(guò)特殊的處理，例如：淬火、滾壓強(qiáng)化等獨(dú)特的工藝措施。三、曲軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要技術(shù)要求

1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

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(shí)齒輪，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和水泵的皮帶輪以及起動(dòng)爪等。我廠生產(chǎn)的EQ6100、6102曲軸均為整體式結(jié)構(gòu)。6102曲軸為附帶整體后油封結(jié)構(gòu)。

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(gè)主軸頸、一個(gè)連桿軸頸和一個(gè)曲柄組成了一個(gè)曲拐，曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù)(直列式發(fā)動(dòng)機(jī))；V型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。下圖為dCi11曲軸圖片7個(gè)主軸頸曲軸后端油封軸頸曲軸前端正時(shí)齒輪6個(gè)連桿頸8個(gè)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(yán)重磨損，其中彎曲疲勞斷裂約占80％，對(duì)曲軸的材料要求優(yōu)良的綜合機(jī)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(fēng)險(xiǎn)（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(píng)價(jià)指標(biāo)：淬硬表面硬度淬硬層深淬硬層內(nèi)部的金相組織2.提高曲軸疲勞強(qiáng)度（控制曲軸因疲勞產(chǎn)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(qiáng)度的工藝方法（還有美化外觀的作用）評(píng)價(jià)指標(biāo)：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(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況，曲軸常用材料有：球墨鑄鐵、調(diào)質(zhì)鋼、非調(diào)質(zhì)鋼。對(duì)于汽油機(jī)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(jī)曲軸毛坯一般采用調(diào)質(zhì)鋼或非調(diào)質(zhì)鋼，調(diào)質(zhì)鋼常用材料有：45、40Cr或42CrMo；非調(diào)質(zhì)鋼常用材料有48MnV、C38N2、38MnS6。近年來(lái)，隨著汽車排放要求的升級(jí)和超載的限制，以及降低制造成本的需要，對(duì)車用柴油機(jī)而言，一方面非增壓柴油機(jī)逐步減少，增壓、增壓中冷柴油機(jī)逐步增多，且多數(shù)在原機(jī)型上改進(jìn)提高功率，但曲軸結(jié)構(gòu)并無(wú)大的改進(jìn)，另一方面又要求降低制造成本。為適應(yīng)這種要求，我廠在曲軸材料選用和強(qiáng)化技術(shù)措施運(yùn)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(yīng)整機(jī)和市場(chǎng)的要求，在材料的選用上力求以高強(qiáng)度高韌性的球墨鑄鐵或控溫冷卻的非調(diào)質(zhì)鋼，代替調(diào)質(zhì)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(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上；目前我廠在中重型發(fā)動(dòng)機(jī)上常用的曲軸材料為非調(diào)質(zhì)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(qiáng)化替代鍛鋼曲軸可以降低曲軸制造成本三、曲軸實(shí)物加工部分1.識(shí)圖、讀圖、畫(huà)圖加工表面與不加工表面對(duì)加工表面進(jìn)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(jīng)濟(jì)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(diǎn)：1.連桿頸與主軸頸不在同一回轉(zhuǎn)中心線上

2.連桿頸16，25，34有120°相位角要求三、曲軸實(shí)物加工部分

----49廠現(xiàn)有曲軸產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)（參考）2.曲軸加工基準(zhǔn)選擇的基本原則直列式發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工基準(zhǔn)選擇的基本原則：根據(jù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)選擇加工基準(zhǔn)

--徑向基準(zhǔn)：直列式采用全支承結(jié)構(gòu)加工的徑向基準(zhǔn)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(zhǔn)：曲軸為了防止軸向力作用而發(fā)生軸向竄動(dòng)，采用止推結(jié)構(gòu)加工的軸向基準(zhǔn)選擇止推面；

--角向基準(zhǔn)：發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火次序1-5-3-6-2-4

加工的角向基準(zhǔn)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(tái)四、曲軸加工工藝路線編制原則先粗后精先基準(zhǔn)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(zhǔn)的加工精基準(zhǔn)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(zhǔn)）粗磨第四主軸頸（軸向基準(zhǔn)）粗精車所有主軸頸及同軸軸頸銑角向定位面（角向基準(zhǔn)）粗車平衡塊側(cè)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(zhǔn)）半精磨No1,7主軸頸（徑向基準(zhǔn)）精磨第四主軸頸（軸向基準(zhǔn)）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(dòng)平衡拋光清洗防銹包裝發(fā)運(yùn)典型零件工藝流程介紹

EQ6100曲軸工藝流程零件號(hào)：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(tǒng)車削缺點(diǎn)：1.由于曲軸毛坯的加工余量比較大，在車削曲柄端面時(shí)是一種斷續(xù)切削，高速切削時(shí)沖擊力特別大，且曲軸的剛性差，易引起振動(dòng)2.曲軸車削時(shí)，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(wèn)題，但在切削時(shí)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(jī)曲軸時(shí)，常采用中間傳動(dòng)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(shí)，重新調(diào)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(tǒng)車削的缺點(diǎn)而開(kāi)發(fā)出曲軸的銑削設(shè)備，分為外銑和內(nèi)銑。主要特點(diǎn)：

1.設(shè)備剛性好，能很好地適應(yīng)斷續(xù)切削，生產(chǎn)效率高

2.能對(duì)加工部位進(jìn)行精度補(bǔ)償

3.產(chǎn)生的鐵屑較細(xì)小

4.刀具費(fèi)用較高，需要配套設(shè)備，投資大

5.有一定的柔性，刀具調(diào)整較方便、迅速油孔加工工藝總結(jié)：

油孔加工最早采用搖臂鉆加工，內(nèi)壁質(zhì)量較差，刀具壽命較低，設(shè)備柔性太差，無(wú)法滿足大批量加工需求，后逐漸被組合機(jī)代替，雖說(shuō)可以滿足大批量生產(chǎn)需求，但是刀具壽命也相對(duì)較低，設(shè)備柔性較差，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)排放要求的提高，對(duì)油孔內(nèi)壁粗糙度要求越來(lái)越高，目前已逐漸被槍鉆和MQL技術(shù)麻花鉆代替

槍鉆機(jī)床是一種深孔加工機(jī)床，在機(jī)床結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)的鉆鏜類組合機(jī)床有很大的區(qū)別，具有自己的特點(diǎn)：如刀具切削時(shí)獨(dú)特的受力形式，排屑方法，對(duì)機(jī)床和切削液的特殊要求等等。槍鉆機(jī)床用來(lái)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(dá)到直徑的200倍以上。另外槍鉆加工可以達(dá)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(dá)到IT7以上，粗糙度可以達(dá)到Ra6．3～RaO．4，直線度最高可以達(dá)到0．1

／1000。由于槍鉆的這些特點(diǎn)，因此現(xiàn)代槍鉆機(jī)床不但用來(lái)加工深孔，也經(jīng)常用來(lái)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(tǒng)的鉆擴(kuò)鉸加工工藝，經(jīng)?？梢越鉀Q鉆擴(kuò)鉸工藝不能解決的難題。

要使槍鉆這種加工工藝能得以實(shí)現(xiàn)，有三個(gè)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(jī)床，第三要有符合槍鉆加工的特殊要求的切削液。這三個(gè)條件缺一不可。雖說(shuō)槍鉆有很多優(yōu)點(diǎn)，但相應(yīng)也有很多缺點(diǎn)，如效率低，對(duì)機(jī)床和刀具要求較高，刀具壽命較低，內(nèi)冷油消耗大，目前油孔加工越來(lái)越多的采用MQL技術(shù)麻花鉆機(jī)床，該機(jī)床內(nèi)壁粗糙度沒(méi)有槍鉆高，但仍滿足目前的技術(shù)要求，該機(jī)床效率為槍鉆的10倍，刀具壽命高，設(shè)備柔性好

五、主要加工工藝—校直及強(qiáng)化工藝在加工的最后階段，為保證產(chǎn)品規(guī)定的跳動(dòng)要求，增加了冷校直工序。特點(diǎn)：

1.發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)熱和振動(dòng)的作用，恢復(fù)大，對(duì)軸瓦工作不利

2.主軸頸和連桿軸經(jīng)過(guò)圓角強(qiáng)化后在進(jìn)行冷校，對(duì)曲軸疲勞強(qiáng)度有害

3.球鐵曲軸在冷校中，容易產(chǎn)生斷裂性內(nèi)傷，會(huì)導(dǎo)致早期斷裂校直6100冷校直6102滾圓校直491無(wú)6B/6C熱校直DCI無(wú)五、主要加工工藝－磨加工磨削順序與加工質(zhì)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(méi)有絕對(duì)定論

1.主軸頸磨削→連桿頸磨削存在問(wèn)題：因?yàn)檫B桿頸磨削造成的應(yīng)力釋放，使主軸頸跳動(dòng)超差，不好控制

2.連桿頸磨削→主軸頸磨削存在問(wèn)題：基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換造成曲柄半徑的超差，不好控制；增加設(shè)備隨著軸頸粗加工和淬火技術(shù)的發(fā)展、提高，磨削余量大為減小，一方面，磨削變形和磨削應(yīng)力小，另一方面，軸頸精磨一次成形，取消半精磨，工藝簡(jiǎn)化。磨削裂紋燒傷（特別是寬止推面磨削）、主軸跳動(dòng)、連桿頸對(duì)主軸頸位置精度（外圓跳動(dòng)曲柄半徑平行度等）更是磨削工藝設(shè)計(jì)考慮的重點(diǎn)。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(duì)曲軸變形的影響控制在主軸跳動(dòng)承受范圍內(nèi)，先磨主軸頸后磨連桿頸，是工藝簡(jiǎn)潔、投資少的優(yōu)化工藝，對(duì)制造流程來(lái)說(shuō)，純粹用于加工工藝定位用的工序是非增值行為。應(yīng)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(gè)圓環(huán)面，技術(shù)要求較高，開(kāi)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。6B/6C曲軸采用減小和穩(wěn)定止推面磨削余量的辦法，來(lái)提高穩(wěn)定性DCI11曲軸采用CBN砂輪磨削，保證止推面加工的質(zhì)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(fā)動(dòng)機(jī)朝著柴油化、大馬力的方向發(fā)展，作為發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，曲軸的品種越來(lái)越大型化、重型化，而且精度要求也越來(lái)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(guò)程中都會(huì)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(duì)中心孔進(jìn)行修理。中心孔的修正還能夠控制磨削前的跳動(dòng)誤差在合理的范圍內(nèi)。大型六缸機(jī)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。

6B曲軸首先使用，其次在6C、DCi11曲軸工藝中得以應(yīng)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(yōu)化孔系的加工。傳統(tǒng)孔系加工工序長(zhǎng)，需要設(shè)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?，F(xiàn)6C和DCI曲軸已經(jīng)將該工序進(jìn)行改進(jìn)。五、主要加工工藝—?jiǎng)悠胶庖话闱S的動(dòng)平衡安排在精磨結(jié)束后進(jìn)行，目前流