曲軸加工工藝分析

下載之后可以聯(lián)系QQ1074765680索取圖紙，PPT，翻譯=文檔摘要介紹了國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段曲軸機(jī)械加工及其強(qiáng)化工藝的現(xiàn)狀，并對(duì)曲軸加工的未來(lái)進(jìn)行了展望。在工作中，曲軸承受著彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切和拉壓等交變應(yīng)力的作用，受力狀態(tài)十分惡劣。曲軸本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其橫截面沿軸線變化劇烈，應(yīng)力分布極不均勻，加之受發(fā)動(dòng)機(jī)體積所限，曲軸剛性較差。為保證曲軸的工作性能，對(duì)曲軸設(shè)計(jì)和加工均提出嚴(yán)格的要求。因此對(duì)曲軸加工技術(shù)的少許改良，都將能夠極大的提高曲軸的使用壽命。本文在曲軸加工精度提高方面重點(diǎn)介紹了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的圓角滾壓技術(shù)、鉆質(zhì)量中心孔技術(shù)、車?yán)夹g(shù)曲軸磨削技術(shù)和CNC高速內(nèi)外銑技術(shù)等。對(duì)這些先進(jìn)工藝及技術(shù)進(jìn)行論述，希望改良我國(guó)在曲軸生產(chǎn)方面落后設(shè)備還被大量應(yīng)用，設(shè)備效率低下，精度缺乏，更不具備柔性化生產(chǎn)加工能力的現(xiàn)狀，也希望對(duì)相關(guān)企業(yè)及技術(shù)人員能夠起到重要的借鑒作用，以縮短我國(guó)與世界先進(jìn)內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)國(guó)的差距。關(guān)鍵詞：曲軸，強(qiáng)化工藝，機(jī)械加工TheCrankshaftProcessAnalysisAbstractThearticlethecurrentsituationofthemachineconsolidationofslidershaftincontemporaryphaseathomeandabroad,andenvisionthefutureofshaftproceessing.Duringtheoperationitwithstandsthereversalstressandjoinforcesfrombending,reversing,shearing,andcompressinginadverseenvironment.SlidershaftiscomplicatedlystructuredanditscrosssectiontaodeplacesodrasticchangesalongtheStemlinethattheallowablestrssisunequllydistrbuted.what’smost.enginevolumeisVerylimitet,allofwhichleadtopoorhardnessandrigidity.ToguaranteeitsworkingpPerformance,strictrequirmentsareplacedonthedesigningandmanufacturingSoalittleimprovementofmachiningtechniqueswilldramaticallyraiseitsdurability.Astoimprovingitsprocessingaccuracy,thisthesisemphasizesontheadvancdforeignanddomestictechnologysuchascircularanglerolling,quality-centeredholepunching,machingandstrtching,shaftgrindingandmilling,andCNC-motivatedhigh-speedmillingets.Thoughtheabovstatementanddemonstration,it’sexpectedthatourstatusquocanbechangethatbackwarddeviceisstillwidlyusedwithlowwokingeffciencyandinaccuracy,andlackofproducingandprocessingflexibility.Besidesthis,importantexperrienceandlesonscanbedrawnbycorrespondententerprsesandprofessionalstoshortenthedistansbetweenadvanedengineproducersandourcountry.Keywords:Crankshaft;StrengtheningProcesses;Mechanicalprocessing目錄TOC\o"1-4"\h\z\u1緒論12曲軸加工工藝過(guò)程簡(jiǎn)述23國(guó)內(nèi)外曲軸加工技術(shù)現(xiàn)狀53.1曲軸的強(qiáng)化工藝技術(shù)53.1.1曲軸圓角的應(yīng)力集中及解決途徑5〔1〕改良圓角結(jié)構(gòu)5〔2〕采用圓角強(qiáng)化工藝63.1.2氮化處理93.1.3噴丸處理93.2曲軸的機(jī)械加工技術(shù)103.2.1加工質(zhì)量中心孔技術(shù)103.2.2曲軸車削技術(shù)113.2.3數(shù)控內(nèi)銑銑削工藝113.2.4CNC高速外銑工藝123.2.5曲軸車-拉工藝133.2.6數(shù)控車-拉工藝133.2.7曲軸油道孔加工槍鉆工藝143.2.8曲軸磨削工藝144國(guó)內(nèi)外曲軸加工技術(shù)展望155結(jié)束語(yǔ)15謝辭15參考文獻(xiàn)161緒論不管在興旺國(guó)家還是自開(kāi)展中國(guó)家，機(jī)械制造業(yè)水平都是一國(guó)生產(chǎn)力的表達(dá)。而作為機(jī)械制造業(yè)開(kāi)展水平的一個(gè)重要表達(dá)，汽車制造業(yè)開(kāi)展?fàn)顩r具有很強(qiáng)的代表性。目前，我國(guó)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造行業(yè)整體裝備水平與興旺國(guó)家相比還有一定差距，臥式車床、搖臂鉆床、凸輪仿形機(jī)床、曲軸多刀車床等落后設(shè)備還大量應(yīng)用，設(shè)備效率低下，精度缺乏，更不具有柔性化生產(chǎn)加工能力，尤其曲軸加工更為如此。國(guó)內(nèi)舊式曲軸生產(chǎn)線多由普通機(jī)床和專用機(jī)床組成，生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度相對(duì)較低。粗加工設(shè)備一般采用多刀車床車削曲軸主軸頸及連桿軸頸，工序質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生較大的加工應(yīng)力，難以到達(dá)合理的加工余量。精加工多采用普通曲軸磨床粗磨－半精磨－精磨－拋光，通常靠手動(dòng)操作，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，尺寸一致性差。粗加工采用普通外銑加工主軸頸和連桿頸，然后數(shù)控精車主軸頸和連桿軸頸，再經(jīng)過(guò)多道工序的磨削方式轉(zhuǎn)入精加工工序。生產(chǎn)線設(shè)備更是多達(dá)60多臺(tái)，產(chǎn)品周轉(zhuǎn)線長(zhǎng)，場(chǎng)地占用面積大，生產(chǎn)效率完全是靠多臺(tái)設(shè)備分解工序和余量來(lái)提高的。[1]然而當(dāng)今的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造業(yè)面臨著以下問(wèn)題：〔1〕多品種、小批量生產(chǎn)?！?〕交貨期大大縮短?！?〕降低生產(chǎn)本錢?！?〕難切削材料的出現(xiàn)使加工難度明顯增加，加工中提出了許多需要解決的課題，如硬切削。〔5〕為保護(hù)環(huán)境，要求少用或不用切削液，即實(shí)現(xiàn)干式切削或準(zhǔn)干式切削。下面以直列六缸曲軸〔圖1〕為例介紹一種典型的工藝過(guò)程。圖1產(chǎn)品品種：直列6缸內(nèi)燃機(jī)曲軸生產(chǎn)綱領(lǐng)：15萬(wàn)根/a材料：球鐵或鍛鋼曲軸產(chǎn)品品種：直列六缸曲軸沖程變換：50～70mm2曲軸加工工藝過(guò)程簡(jiǎn)述我們以熱模鍛鋼曲軸為例探討曲軸的機(jī)加工工藝，工藝過(guò)程簡(jiǎn)述如下：10銑兩端面、鉆質(zhì)量中心孔、數(shù)控粗車小端、外圓、數(shù)控粗車法蘭端、銑定位面10—1上料〔法蘭端朝右〕10—2銑兩端面10—3平衡檢查、鉆質(zhì)量中心孔10—4數(shù)控車小端10—5數(shù)控粗車法蘭端10—6數(shù)控車中間主軸頸〔采用內(nèi)銑曲軸主軸頸工藝時(shí)有此序〕10—7銑定位面10—8空工位10—9下線20粗銑全部主軸頸、連桿頸、扇板外圓、軸肩及頰板面30車/車?yán)鬏S頸30J線外檢測(cè)40車/車?yán)?、6連桿軸頸及軸肩50車/車?yán)?、5連桿軸頸及軸肩60車/車?yán)?、4連桿軸頸及軸肩60J線外檢測(cè)70平衡抽檢〔線外〕80槍鉆油孔及孔口倒角〔自動(dòng)線〕80—1上料80—2機(jī)械手將曲軸轉(zhuǎn)90°〔法蘭端朝前〕80—3左：槍鉆3、5主軸頸直油孔右：槍鉆2、6主軸頸直油孔80—4左：槍鉆2連桿軸頸斜油孔右：槍鉆1、7主軸頸直油孔80—5空工位80—6左：空工位右：槍鉆4連桿軸頸斜油孔80—7左：槍鉆6連桿軸頸斜油孔右：槍鉆3連桿軸頸斜油孔80—8左：槍鉆5連桿軸頸斜油孔右：槍鉆1連桿軸頸斜油孔80—9油孔孔口修緣。機(jī)器人80—10油孔孔口修緣。機(jī)器人80—11機(jī)械手將曲軸轉(zhuǎn)90°〔小端朝左〕80—12下線80J線外檢測(cè)90清洗100中頻感應(yīng)淬火110回火120圓角滾壓及矯直130重修中心孔，鉆、鉸法蘭孔，鉆、鉸小端孔，精車小端，精車法蘭端，小端及法蘭孔攻絲〔自動(dòng)線〕130—1上料〔法蘭端朝右〕130—2跳動(dòng)檢測(cè)130—3重修兩端中心孔130—4跳動(dòng)檢測(cè)130—5鉆3個(gè)法蘭孔，轉(zhuǎn)位。鉆3個(gè)法蘭孔130—6左：鉸小端孔右：探測(cè)法蘭端6孔130—7左：空工位右：鉆法蘭端1定位銷孔和小螺栓孔，轉(zhuǎn)位。粗鉸法蘭端1定位銷孔和小螺栓孔，轉(zhuǎn)位。精鉸法蘭端1定位銷孔和小螺栓孔，轉(zhuǎn)位。130—8左：空工位右：鉸3個(gè)法蘭孔，轉(zhuǎn)位。鉸3個(gè)法蘭孔130—9右：精車法蘭外徑、溝槽和軸肩130—10精車小端130—11空工位130—12下線140半精磨主軸頸1—7〔7砂輪磨床〕150精磨1、6連桿軸頸160精磨2、5連桿軸頸170精磨3、4連桿軸頸170J在線檢測(cè)180精磨或滾壓止推面及第四主軸頸190精磨主軸頸1～3，5～7190J在線檢測(cè)200精磨小端210精磨法蘭端210J在線檢測(cè)220精鏜軸承孔，攻法蘭端、小端螺孔，粗、精銑鍵槽〔自動(dòng)線〕220—1上料〔法蘭端朝右〕220—2左：粗銑鍵槽〔轉(zhuǎn)換刀頭〕，精銑鍵槽，刷去鍵槽上部毛刺右：攻3個(gè)法蘭螺孔，轉(zhuǎn)位。攻1個(gè)法蘭螺孔，轉(zhuǎn)位。攻3個(gè)法蘭螺孔220—3空工位220—4探測(cè)7個(gè)孔220—5空工位220—6左：攻小端螺孔右：半精鏜軸承孔，轉(zhuǎn)位。車空刀槽，轉(zhuǎn)位。精鏜軸承孔220—7空工位220—8下料220J檢測(cè)230最終動(dòng)平衡240熒光磁粉探傷250拋光260定點(diǎn)定位專用清洗270J在線終檢280噴油包裝3國(guó)內(nèi)外曲軸加工技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)入21世紀(jì)以后，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸在制造工藝、刀具等方面都發(fā)生了巨大的變化，與以前加工工藝有很多不同。領(lǐng)導(dǎo)了近半個(gè)世紀(jì)的多刀車削工藝和手動(dòng)磨削工藝，由于加工精度低和柔性差等原因，將逐步退出歷史舞臺(tái)。高效復(fù)合加工技術(shù)及裝備迅速進(jìn)入汽車及零部件制造業(yè)，曲軸的高效復(fù)合加工技術(shù)在行業(yè)內(nèi)已有相當(dāng)程度的應(yīng)用，這都將代表這一行業(yè)的未來(lái)開(kāi)展趨勢(shì)。正是基于以上出現(xiàn)的新情況，在進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，高效復(fù)合加工技術(shù)及裝備汽車制造業(yè)得到了迅速的應(yīng)用，生產(chǎn)效率得到了很大的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸生產(chǎn)線生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量才得以減少，一條轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸生產(chǎn)線，全線僅有十幾臺(tái)設(shè)備左右便可完成曲軸的整個(gè)加工過(guò)程，產(chǎn)品周轉(zhuǎn)線短，加工效率高，易于質(zhì)量管理。下面介紹一些國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的曲軸加工技術(shù)，希望各企業(yè)工程技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況對(duì)這些先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行選用。3.1曲軸的強(qiáng)化工藝技術(shù)機(jī)械加工過(guò)程中經(jīng)過(guò)各種方法強(qiáng)化的曲軸，其使用壽命可以提高40%——280%。[3]其中球鐵材質(zhì)的曲軸經(jīng)強(qiáng)化后效果更為明顯。曲軸圓角的應(yīng)力集中及解決途徑曲軸的軸頸與曲柄連接處的過(guò)渡圓角是應(yīng)力集中部位，在曲軸工作中受交變載荷作用易出現(xiàn)裂紋。這個(gè)問(wèn)題在連桿軸頸的過(guò)渡圓角處更為突出，因?yàn)檫B桿軸頸受到的沖擊力更大。現(xiàn)行的曲軸加工工藝，普遍是采用磨床通過(guò)切入磨方式磨出圓角，然后通過(guò)砂布帶對(duì)圓角進(jìn)一步拋光，從而改善了曲軸圓角處的應(yīng)力分布情況，減小了應(yīng)力集中。但從生產(chǎn)和應(yīng)用實(shí)踐來(lái)看，圓角處應(yīng)力集中仍是一個(gè)值得重視的問(wèn)題。為進(jìn)一步減小圓角處的應(yīng)力集中，改善其分布狀況，提高曲軸的疲勞強(qiáng)度，可以從圓角結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改良和采取相應(yīng)的工藝措施來(lái)解決?！?〕改良圓角結(jié)構(gòu)目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的各類曲軸圓角大多為等曲率圓弧過(guò)渡，這種結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單，加工方便，但應(yīng)力集中較大。為了減小圓角部位的應(yīng)力集中，可對(duì)圓角結(jié)構(gòu)作兩種改良，如圖2所示〔下列圖〕。圖2〔a〕所示為變曲率過(guò)渡曲線，這種曲線要求對(duì)磨圓角是砂輪進(jìn)行特殊的修整，工藝復(fù)雜修整砂輪困難，如果修整不準(zhǔn)確，可能適得其反。圖2〔b〕所示是將過(guò)渡圓角改成沉割圓角，將過(guò)渡圓弧移到曲柄里，形成組合內(nèi)凹圓角。這種工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，較為實(shí)際。圖2曲軸圓角的改良〔a〕變曲率過(guò)渡曲線〔b〕沉割內(nèi)圓槽〔2〕采用圓角強(qiáng)化工藝從工藝角度上看，要改變圓角處的應(yīng)力分布狀況，使之從剩余拉應(yīng)力變?yōu)槭Ｓ鄩簯?yīng)力，從而提高曲軸疲勞強(qiáng)度，可以通過(guò)滾壓等工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于鍛鋼曲軸，適宜采用滾壓工藝。其原理是利用滾壓工具〔滾輪〕對(duì)工件施加壓力，使之產(chǎn)生塑性變形，從而壓光外表應(yīng)力分布狀況〔呈剩余壓應(yīng)力〕，提高工件的疲勞強(qiáng)度。滾壓工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單，又能提高工件外表質(zhì)量。因此，采用此工藝對(duì)曲軸圓角進(jìn)行滾壓很有價(jià)值。曲軸圓角滾壓可采用以下幾種形式，如圖3所示。圖3〔a〕1〕等圓弧成型滾壓，如圖3〔a〕所示。這種形式要求滾壓前，圓弧尺寸十分精確，所需壓力大，但工藝簡(jiǎn)單，加工方便，大量生產(chǎn)中不多采用。圖3〔b〕2〕滾輪展成滾壓，如圖3〔b〕所示。用三種不同圓弧半徑的滾輪輪流滾壓。此種方式所需壓力較小，生產(chǎn)率高。圖3〔c〕3〕等圓弧順序展成的切線滾壓，如圖3〔c〕所示。此方法具有良好的滾壓強(qiáng)化效果和滾壓外表質(zhì)量，而且圓角兩側(cè)不會(huì)有棱狀凸起帶，滾輪制造工藝性好，生產(chǎn)率高，適合大量生產(chǎn)采用。曲軸圓角滾壓可在普通車床上進(jìn)行，但在大量生產(chǎn)時(shí)那么采用圓角滾壓專用設(shè)備。圓角滾壓也可替代局部成形磨削技術(shù)。曲軸軸頸與側(cè)面的連接過(guò)渡圓角處為應(yīng)力集中區(qū)，也是曲軸疲勞破壞的敏感區(qū)域，是薄弱環(huán)節(jié)。因此，國(guó)外開(kāi)展了圓角深滾壓技術(shù)。圖4是圓角滾壓的示意圖。兩滾輪在滾輪架的支持下，以滾壓角α〔25°～35°〕，滾壓力Fw〔10N～12000N〕與圓角處接觸對(duì)滾。經(jīng)滾壓的圓角其材料表層金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，晶粒變細(xì)，并向變形最大的方向延伸。并留下有利的壓應(yīng)力，圖5所示，為滾壓后的壓應(yīng)力分布狀態(tài)示意圖。顯然這些變化均可提高圓角處的疲勞強(qiáng)度。[4]國(guó)外現(xiàn)應(yīng)用的圓角滾壓技術(shù)已相領(lǐng)先進(jìn)。可一次對(duì)所有圓角進(jìn)行滾壓完成，且可做到主支撐軸頸與連桿軸頸圓角的壓力不同，同一連桿軸頸圓角在不同方向上壓力也可不同。這樣可經(jīng)濟(jì)地到達(dá)最正確的滾壓效果。最大限度地提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度。經(jīng)德國(guó)赫健斯撤特公司測(cè)定，球鐵曲軸經(jīng)滾壓后壽命可增至280%，鋼制熱處理曲軸經(jīng)滾壓后壽命可提高至237%。滾壓加工時(shí)間只需24s～30s。另外，假設(shè)是半成品因加工或熱處理原因而存在不合理應(yīng)力時(shí)，滾壓后必須安排校直工序或滾前安排去應(yīng)力工序，方可保證穩(wěn)定的價(jià)格質(zhì)量。圖4曲軸圓角滾壓強(qiáng)化工藝主要包括曲軸圓角滾壓和曲軸滾壓校正兩局部。在滾壓過(guò)程中,由伺服傳動(dòng)系統(tǒng)控制曲軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)角度,同時(shí)由液壓伺服控制系統(tǒng)控制液壓過(guò)程的壓力負(fù)載,使每個(gè)主軸頸和連桿頸依次完成整個(gè)滾壓過(guò)程。對(duì)彎曲曲軸的校直處理首先要檢測(cè)曲軸的彎曲變形數(shù)據(jù)即彎曲度的大小和相位方向,然后用擺差傳感器檢測(cè)各主軸頸處的擺差,繼而由專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)擺差數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并給出校直方案,即給出在某幾個(gè)主軸頸或連桿頸上的再施壓方案,從而利用此施壓方案重新按壓產(chǎn)生新的變形來(lái)消除曲軸的彎曲。國(guó)外應(yīng)用的圓角滾壓技術(shù)已相領(lǐng)先進(jìn),可一次完成對(duì)所有圓角的滾壓,且可做到主軸頸與連桿軸頸圓角的壓力不同,同一連桿軸頸圓角在不同方向上的壓力也可不同。這樣可經(jīng)濟(jì)地到達(dá)最正確的滾壓效果,最大限度地提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度。滾壓后圓角應(yīng)力分布如圖5所示。圖5氮化處理氮化處理又稱為擴(kuò)散滲氮。由于經(jīng)本法處理的制品具有優(yōu)異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及耐高溫，其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。進(jìn)行氮化處理的曲軸，需經(jīng)過(guò)一下幾道工序：滲氮前的零件外表清洗；滲氮爐的排除空氣；氨的分解率，雖然在各種分解率的氨氣下，皆可滲氮，但一般皆采用15～30％的分解率，并按滲氮所需厚度至少保持4～10小時(shí)，處理溫度即保持在520℃左右；冷卻等幾道工序。對(duì)于大批量生產(chǎn)的曲軸來(lái)說(shuō)，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，今后將采用微機(jī)控制的氮基氣氛氣體軟氮化生產(chǎn)線。氮基氣氛氣體軟氮化生產(chǎn)線由前清洗機(jī)〔清洗枯燥〕、預(yù)熱爐、軟氮化爐、冷卻油槽、后清洗機(jī)〔清洗枯燥〕、控制系統(tǒng)及制氣配氣等系統(tǒng)組成。噴丸處理為使曲軸具有一定的疲勞強(qiáng)度和耐磨性，在工藝措施上課采用噴丸技術(shù)。如對(duì)球鐵曲軸進(jìn)行噴丸處理后，可使曲軸的疲勞壽命提高4～14倍。而且工藝簡(jiǎn)單、易于操作，噴丸后可直接進(jìn)行超精加工，但強(qiáng)化用丸粒的選擇及噴丸參數(shù)確實(shí)定，會(huì)不同程度地影響曲軸圓角外表強(qiáng)化的效果。目前噴丸用丸粒主要有鑄鐵丸、鋼絲切割丸、玻璃丸、鑄鋼丸。鑄鐵丸韌性差，在高速氣流作用下，破碎的彈丸粉塵會(huì)使曲軸圓角的外表產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，使曲軸疲勞壽命降低；用鋼絲切割丸不易消除彈丸的棱角，受噴外表容易產(chǎn)生切口效應(yīng)；玻璃丸是化學(xué)合成的，最大直徑為0.25～0.35mm，抗壓強(qiáng)度為1127MPa，彈性模量為7742MPa。其丸粒在高速撞擊受噴外表時(shí)，化學(xué)成分穩(wěn)定、耐沖擊且不污染受噴外表。但在強(qiáng)化深度、壓應(yīng)力大小和本錢方面不如鑄鋼丸的綜合效益好。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，柴油機(jī)曲軸最好選用規(guī)格為0.3～0.4號(hào)風(fēng)選鑄鋼丸粒，強(qiáng)化層達(dá)0.4～0.5mm，其強(qiáng)化效果和經(jīng)濟(jì)性均優(yōu)于玻璃丸。另外必須指出，噴丸只施加于圓角，旨在提高曲軸疲勞強(qiáng)度，而對(duì)所有的軸頸那么需保護(hù)，以防止粗糙度變差。假設(shè)不加保護(hù)，需在噴丸后對(duì)軸頸進(jìn)行一次磨削。在丸粒參數(shù)的選擇方面，包括彈丸的直徑、噴丸的速度、噴丸的距離、強(qiáng)化的時(shí)間、覆蓋率等。如果參數(shù)確定不好，那么會(huì)影響圓角外表強(qiáng)化的效果。在彈丸的材質(zhì)、規(guī)格確定以后，噴丸的速度可通過(guò)調(diào)整噴槍的壓縮空氣束流壓力進(jìn)行調(diào)整。在其他噴丸參數(shù)不變的情況下。丸粒運(yùn)動(dòng)速度愈高那么外表所獲得剩余壓應(yīng)力也愈高。覆蓋率是確定噴丸質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù)。用鑄鋼丸覆蓋率要求大于100%，理應(yīng)大大延長(zhǎng)強(qiáng)化時(shí)間。但從實(shí)驗(yàn)中看出，單位面積的強(qiáng)化時(shí)間超過(guò)10秒以后，覆蓋率的增加就減緩了。當(dāng)覆蓋率接近100%時(shí)。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)覆蓋率的增長(zhǎng)將緩慢。如繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間那么外表粗糙度會(huì)惡化。因此，控制好強(qiáng)化時(shí)間，無(wú)論對(duì)強(qiáng)化外表質(zhì)量或經(jīng)濟(jì)效益上都非常重要。3.2曲軸的機(jī)械加工技術(shù)先進(jìn)的曲軸機(jī)加工生產(chǎn)線一般都比擬短，但效率高、產(chǎn)量大，加工出的曲軸質(zhì)量好且很穩(wěn)定。其原因一是大量的采用了CNC控制技術(shù)，形成自動(dòng)半自動(dòng)生產(chǎn)線。二是應(yīng)用了許多先進(jìn)的曲軸加工技術(shù)，簡(jiǎn)化了工藝過(guò)程，提高和穩(wěn)定了加工質(zhì)量，同時(shí)也縮短了單件的加工時(shí)間。下面就簡(jiǎn)單介紹一些曲軸機(jī)加工技術(shù)。加工質(zhì)量中心孔技術(shù)曲軸加工過(guò)程中主要定位基準(zhǔn)中心孔，按其加工位置可分為兩種：一種是利用雙V型塊或其它加工方式找出曲軸主支撐軸頸的集合中心，在此中心上加工出的中心孔稱為幾何中心孔。另一種是利用專門的測(cè)試設(shè)備測(cè)出整軸的質(zhì)量中心孔，在此中心上加工出的中心孔為質(zhì)量中心孔。由于毛坯的幾何形狀誤差和質(zhì)量分布不均勻等原因，一般兩者不會(huì)重合，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)線中多采用幾何中心孔。但是利用幾何中心孔做定位中心進(jìn)行車加工或磨加工時(shí)，工件旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生離心力；不但影響加工質(zhì)量，降低定心原件的使用壽命。而且在加工后剩余的動(dòng)補(bǔ)平衡量較大。在后面的動(dòng)平衡工序中需要屢次反復(fù)測(cè)量和去重才能到達(dá)要求，影響生產(chǎn)節(jié)拍，效率低，且會(huì)造成個(gè)別半成品報(bào)廢。針對(duì)此原因，現(xiàn)國(guó)外大都采用了質(zhì)量中心孔，利用專門設(shè)計(jì)的測(cè)試設(shè)備來(lái)試測(cè)質(zhì)量中心，然后加工出中心孔，并且可將銑長(zhǎng)度和加工質(zhì)量中心孔合并為一道工序，采用CNC技術(shù)控制，加工效率很高。這樣就根本解決了由于采用幾何中心而造成的問(wèn)題。但值得一提的是假設(shè)毛坯彎曲變形嚴(yán)重或質(zhì)量嚴(yán)重分布不均，采用質(zhì)量中心孔仍不能徹底解決上述問(wèn)題。曲軸屬于細(xì)長(zhǎng)類零件，加工過(guò)程中主要定位基準(zhǔn)是兩端中心孔。在打曲軸中心孔的選擇時(shí)，應(yīng)按一下原那么選用：〔1〕毛坯質(zhì)量好，加工余量小且加工余量分布均勻。這時(shí)曲軸的質(zhì)量中心孔與幾何中心孔根本重合，那么不必花費(fèi)較高的經(jīng)費(fèi)購(gòu)置定心設(shè)備而應(yīng)直接鉆幾何中心孔?！?〕毛坯質(zhì)量差，加工余量大且加工余量分布不均勻，那么優(yōu)先選用質(zhì)量中心孔。因初始不平衡量較大，如果鉆幾何中心孔，質(zhì)量分布不均勻，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，損壞后續(xù)加工設(shè)備精度。再者，采用幾何中心孔，在進(jìn)行平衡時(shí)，初始不平衡量可能超出平衡機(jī)要求而無(wú)法平衡。在這種情況下應(yīng)優(yōu)先選用質(zhì)量定心機(jī)。[6]曲軸車削技術(shù)曲軸主軸頸和連桿軸頸加工的傳統(tǒng)工藝方法是車削加工。主軸頸和連桿軸頸的車削，分別是在不同結(jié)構(gòu)的曲軸車床上進(jìn)行加工，這種曲軸加工技術(shù)目前在世界興旺國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)淘汰，但在我國(guó)仍然在曲軸加工行業(yè)中重要地位，選用的設(shè)備大多是多刀半自動(dòng)曲軸車床。曲軸軸頸的車削技術(shù)，可有效地進(jìn)行曲軸軸頸的粗加工，并在世界被廣泛采用，目前仍為一種可靠的曲軸加工技術(shù)。但這種工藝存在明顯缺乏:(1)這種工藝是采用低速、寬刃、大走刀量方法對(duì)軸頸進(jìn)行加工，因而在加工過(guò)程中，曲軸承受較大的切削力，使工件彎曲，這就直接影響了曲軸加工精度，甚至影響曲軸的可靠性，降低其使用壽命。(2)曲軸車床通用性低，加工主軸頸和連桿軸頸設(shè)備不可互換，因而曲軸加工線技術(shù)經(jīng)濟(jì)性不好。(3)曲軸車削的柔性較差，特別是靠模式曲軸車床只適用于加工單一品種的曲軸。(4)由于所采用成形車刀的材料為高速鋼，刀具壽命低，從而換刀頻繁，機(jī)床的利用率較低，加工自動(dòng)化程度低，受人為影響大，曲軸加工精度波動(dòng)大。3.2.60年代德國(guó)在外刃式曲軸銑床的根底上研制出內(nèi)刃式曲軸銑床，使得曲軸加工效率和質(zhì)量都有較大提高，目前我國(guó)曲軸銑削加工也較為普及。曲軸銑削技術(shù)比車削有了明顯的提高。主要有以下幾方面的特點(diǎn)：(1)銑削加工克服了車削中工件承受較大的切削力，易產(chǎn)生彎曲和扭曲變形的缺乏，它采用的是窄刀，小走刀量方式，實(shí)現(xiàn)了小切削截面，小切削力的高效切削。(2)由于銑削工件一般是低速轉(zhuǎn)動(dòng)，離心作用影響小，加上切削力小，加工精度高于車削。(3)銑削用機(jī)夾不重磨式合金刀頭，刀具壽命長(zhǎng)。內(nèi)銑除了以上優(yōu)點(diǎn)外，還具有比外銑更多的優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性比外銑高，嚙合性比外銑好，刀具的使用壽命長(zhǎng)；通用性強(qiáng)，內(nèi)銑只要稍加調(diào)整就可以加工不同品種的曲軸主軸頸和連桿軸頸，具有良好的加工柔性，從而節(jié)省設(shè)備投資。CNC內(nèi)銑是20世紀(jì)80年代中期出現(xiàn)的工藝，CNC內(nèi)銑加工性能指標(biāo)要高于普通外銑加工，尤其是對(duì)于鍛鋼曲軸，內(nèi)銑更有利于斷削、剛性特別好。CNC曲軸內(nèi)銑床分為單刀盤、雙刀盤、多刀盤〔最多達(dá)5個(gè)刀盤〕。數(shù)控內(nèi)銑書目前國(guó)際上曲軸連桿頸粗加工先進(jìn)的加工方法之一，尤其是大功率鍛鋼曲軸的加工內(nèi)銑工藝更是首選。內(nèi)銑機(jī)床有多種加工形式，使用最多的是曲軸固定型CNC曲軸內(nèi)銑加工工藝。其主要特點(diǎn)是：生產(chǎn)效率高、加工精度好、使用范圍廣、柔性好。，，軸肩距公差±0.05～±0.10mm，徑向跳動(dòng)公差0.15mm，外表粗糙度Ra=5～10μm。由于曲軸內(nèi)銑具有上述的良好工藝特點(diǎn)，所以非常適合于曲軸毛坯精華程度較差的曲軸主軸頸和連桿軸頸的加工。盡管曲軸銑削有以上優(yōu)點(diǎn)，但也存在缺乏之處：(1)由于銑刀在銑削中，每個(gè)刀刃一開(kāi)始就全部參與切削過(guò)程，工件精度和粗糙度的進(jìn)一步提高就受到一定限制；(2)銑刀盤的更換和調(diào)整技術(shù)要求高，操作者要有較高的技術(shù)素質(zhì)。3.2.數(shù)控高速外銑是20世紀(jì)90年代新興起來(lái)的一種新型加工工藝，其適用范圍廣，特別雙刀盤數(shù)控高速外銑以其加工效率高、加工質(zhì)量穩(wěn)定、自動(dòng)化水平高,已成為當(dāng)前是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的開(kāi)展方向。就比擬而言，CNC車—車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要二道工序，CNC高速外銑只要一道工序就能完成，切削速度高(目前最高可達(dá)350m/min)、切削時(shí)間較短、工序循環(huán)時(shí)間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數(shù)少、加工精度更高、柔性更好。如德國(guó)BOEHRINGER公司專為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸設(shè)計(jì)制造的柔性的高速隨動(dòng)數(shù)控外銑床VDF315OM-4型，該設(shè)備應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和銑刀進(jìn)給伺服連動(dòng)控制技術(shù)，可以一次裝夾不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心隨動(dòng)跟蹤銑削曲軸的連桿軸頸。其采用一體化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)床身，工件兩端電子同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特點(diǎn)；使用SIEMENS840DCNC控制系統(tǒng)，設(shè)備操作說(shuō)明書在人機(jī)界面上，通過(guò)輸入零件的根本參數(shù)即可自動(dòng)生成加工程序，可以加工長(zhǎng)度450～700mm、回轉(zhuǎn)直徑在380mm以內(nèi)的各種曲軸，。3.2.車?yán)に囀?936年美國(guó)EDWARDCBULAND工程師的一項(xiàng)專利,在1964年原蘇聯(lián)的機(jī)械工程手冊(cè)中被概括為三種方式：a.直線式刀具車?yán)?；c.外環(huán)式刀具旋轉(zhuǎn)車?yán)?0年代初，在美國(guó)用直線刀具車?yán)庸でS軸頸獲得成功。這使得曲軸加工和精加工合二為一，大大提高了曲軸的加工精度和加工效率。曲軸的車—拉加工具有更多優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)為：(1)加工精度高。因?yàn)樗谇S軸頸加工中，在任何時(shí)間內(nèi)只有一片刀具和工件接觸，結(jié)果使得工件所受的切削力比車削和銑削都要小，而較小的彎曲使加工精度大大提高，而且車—拉的刀具本身就分為粗、細(xì)刀齒，每一刀齒僅參與較短的切削時(shí)間所以，車—拉后的工件精度高，外表粗糙度好，彎曲和扭曲變形小。(2)刀具壽命長(zhǎng)。因?yàn)樵谇邢髦忻恳坏洱X與工件只有短暫的一次接觸，因而這種刀具壽命是銑刀的4～5倍。(3)柔性好。只要對(duì)夾具、刀具等作簡(jiǎn)略調(diào)整就能很快適應(yīng)多品種的不同批量生產(chǎn)。(4)加工效率高。因?yàn)檐嚒庸で邢魉俣纫哂谲囅骱豌娤鳌?5)技術(shù)經(jīng)濟(jì)好。由于車—拉加工是集粗、精加工于一身，可以省去粗磨等工序。3.2.80年代末，德國(guó)在曲軸銑削技術(shù)，數(shù)控車削技術(shù)和車—拉技術(shù)的根底上，又開(kāi)發(fā)了當(dāng)今最新的數(shù)控車—車?yán)S加工技術(shù)。車?yán)邢鬟^(guò)程是從最大的工件直徑即曲柄臂外徑開(kāi)始，靠已確定的齒升值和相應(yīng)的刀片把曲柄臂平面上的余量切除，此時(shí)僅在左右兩邊進(jìn)行切削。當(dāng)?shù)竭_(dá)軸頸毛坯外表時(shí)，刀齒從一端開(kāi)始切入，從另一端切出每個(gè)刀齒在開(kāi)始切入時(shí)，切入厚度均為零。隨著刀齒進(jìn)入，切削厚度逐漸增加直至最大值，然后切削厚度又減小，直至切出工件外表時(shí)降為零。因此，切入切出柔和，加工平穩(wěn)性好。此外在一次切削中每個(gè)刀齒僅切削一段時(shí)間，刀齒的散熱條件較好，有利于延長(zhǎng)刀具使用壽命，而且不需要冷卻液。在一次加工中能進(jìn)行粗切和精切。粗、精切刀具分別布置，有利于采用各自最正確的刀刃幾何形狀、容屑空間、刀具材料和切削用量在工步安排上，曲軸精切臺(tái)肩、沉割和軸頸外圓的形狀和尺寸是靠最后的刀齒來(lái)車?yán)玫降摹Ｒ虼耍诰嚴(yán)院罂梢缘玫捷^高的尺寸精度、形狀精度和較小的外表粗糙度值，取消了粗磨軸頸工序。數(shù)控車?yán)瓡r(shí)將刀片傾斜裝在刀盤上，刀盤回轉(zhuǎn)軸線與機(jī)床主軸軸線平行。在數(shù)控裝置控制下刀片隨刀盤沿徑向進(jìn)給，徑向進(jìn)給終了時(shí)刀具停止進(jìn)給，同時(shí)帶動(dòng)刀片旋轉(zhuǎn)，車出整個(gè)軸頸外表。旋轉(zhuǎn)式數(shù)控車?yán)庸げ捎镁匦巍矊捜小车镀瑑A斜安裝，可以保存寬刃車刀車削外圓時(shí)理論上不會(huì)形成殘留高度的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又通過(guò)刀盤帶動(dòng)刀片旋轉(zhuǎn)使刀刃與工件外圓瞬間接觸始終為一點(diǎn)〔切削力小、塑性變形小〕并沿工件軸向〔與工件軸線平行〕連續(xù)移動(dòng)，真正做到一條與工件軸線平行的直線繞工件軸線旋轉(zhuǎn)形成外圓柱面。這樣就在軸徑外表均勻的車?yán)鲆粋€(gè)外表精度高、粗糙度值小的外圓外表。3.2.發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的油道孔加工是曲軸加工中又一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。曲軸的油道孔從主軸頸到連桿頸傾斜貫穿，屬典型細(xì)長(zhǎng)孔且在曲面上加工，工藝性差。槍鉆也叫深孔鉆，代表著先進(jìn)、高效的孔加工技術(shù)。它不但可用來(lái)加工深孔〔徑長(zhǎng)比1：250〕，而且也可用來(lái)加工淺孔〔徑長(zhǎng)比1：1〕。槍鉆結(jié)構(gòu)由鉆柄〔用于裝夾刀具〕、鉆桿〔用于連接刀頭，按加工孔的長(zhǎng)度確定，采用韌性較好的材料〕、鉆頭〔切削局部，刀尖是偏心的，采用硬質(zhì)合金材料〕三局部焊接在一起，中間有一通孔，外側(cè)面有一直V型槽。依靠中間通孔實(shí)現(xiàn)內(nèi)冷卻，冷卻液從后刀面上的小孔處噴出，可直接對(duì)切削區(qū)冷卻。當(dāng)使用高壓冷卻液時(shí)，其切屑能從被加工孔中通過(guò)直V型槽有效排出，無(wú)需在鉆削過(guò)程中定期退刀來(lái)排出切屑。使用槍鉆的機(jī)床主軸必須有較高的軸向和徑向剛度，使用時(shí)應(yīng)正確選取切削用量和切削用冷卻液，以及冷卻液的參數(shù)。3.2.數(shù)控曲軸磨削工藝。精加工使用數(shù)控磨床,采用靜壓主軸、靜壓導(dǎo)軌、靜壓進(jìn)給絲杠(砂輪頭架)和線性光柵閉環(huán)控制等控制裝置,使各尺寸公差及形位公差得到可靠的保證,精加工還廣泛使用數(shù)控砂帶拋光機(jī)進(jìn)行超精加工,經(jīng)超精加工后的曲軸軸頸外表粗糙度至少提高一級(jí)精度。如GF70M-T曲軸磨床是日本TOYADA工機(jī)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的專用曲軸磨床,是為了滿足多品種、低本錢、高精度、大批量生產(chǎn)需要而設(shè)計(jì)的數(shù)控曲軸磨床。該磨床應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和砂輪進(jìn)給伺服聯(lián)動(dòng)控制技術(shù),可以一次裝夾而不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心即可完成所有軸頸的磨削,包括隨動(dòng)跟蹤磨削連桿軸頸;采用靜壓主軸、靜壓導(dǎo)軌、靜壓進(jìn)給絲杠(砂輪頭架)和線性光柵閉環(huán)控制,使用TOYADA工機(jī)生產(chǎn)的GC50CNC控制系統(tǒng),磨削軸頸圓度精度可到達(dá)0.002mm;采用CBN砂輪,磨削線速度高達(dá)120m/s,配雙砂輪頭架,磨削效率極高。4國(guó)內(nèi)外曲軸加工技術(shù)展望以上主要從曲軸強(qiáng)化工藝和機(jī)加工方面論述了曲軸加工的進(jìn)展，由此可得出對(duì)曲軸加工未來(lái)開(kāi)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)：〔1〕曲軸多刀車削工藝將逐步退出歷史舞臺(tái)，盡管這一時(shí)期較長(zhǎng)?！?〕高效加工技術(shù)在曲軸制造業(yè)已有相當(dāng)程度的應(yīng)用?！?〕適合于多品種、小批量的復(fù)合加工技術(shù)是曲軸加工的一個(gè)開(kāi)展方向。〔4〕切削刀具性能的提高為高效復(fù)合加工的開(kāi)展提供了技術(shù)保障。[12]未來(lái)，汽車動(dòng)力系統(tǒng)將面臨著一場(chǎng)能源革命，也就是說(shuō)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的制造要隨時(shí)隨刻地滿足不斷變化的市場(chǎng)需求，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的不斷開(kāi)展，高效率、柔性化、大規(guī)模、低本錢的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)和工藝裝備，越來(lái)越受到人們的重視，這也正是發(fā)動(dòng)機(jī)制造產(chǎn)業(yè)的開(kāi)展趨勢(shì)。5結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的學(xué)習(xí)和研究，我的畢業(yè)論文終于完成，看著自己的成果，有說(shuō)不出的感觸。這段時(shí)間的努力，是對(duì)我這五年來(lái)的學(xué)習(xí)的系統(tǒng)總結(jié)，通過(guò)這段時(shí)間的努力，我自己的知識(shí)和能力也得到了提高。雖然很多內(nèi)容只是整理一些科學(xué)資料。但從開(kāi)始接到論文題目到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對(duì)我來(lái)說(shuō)都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的工程。這次做論文的經(jīng)歷也會(huì)使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過(guò)程和研究的過(guò)程，沒(méi)有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒(méi)有自己的研究，就不會(huì)有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中鼓勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。謝辭本論文是在我的導(dǎo)師李教授的親切關(guān)心和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、忘我的工作精神、豁達(dá)的處事觀、平易近人的待人作風(fēng)，精益求精的的治學(xué)精神，深深地感染和鼓勵(lì)著我。從課題的選擇到工程的最終完成,李老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。一直來(lái)，李教授不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、學(xué)術(shù)上給我以無(wú)微不至的關(guān)心，在此謹(jǐn)向李老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。在論文完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的老師、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)?jiān)俅谓邮芪艺\(chéng)摯的謝意！最后，衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加辯論的各位老師。參考文獻(xiàn)[1]吉國(guó)光.柴油機(jī)曲軸加工中的幾個(gè)問(wèn)題［J］,摘自柴油機(jī),1994,2：40-41[2]江學(xué)仁.美國(guó)車用柴油機(jī)曲軸加工工藝［J］,摘自拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車,1995,5:2-8[3]［J］,摘自四川兵工學(xué)報(bào)1996,17(3),20-24[4]［J］,摘自機(jī)械制造.制造工藝1996,11:25-27[5]［J］,制造技術(shù)與機(jī)床.汽車制造技術(shù).2005,9:38-39[6]鄧文英.郭曉鵬.金屬工藝學(xué)[M].高等教育出版社，2006[7]李須峰.發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工的新工藝及裝備［J］,MC現(xiàn)代零部件制造篇.2006,9:87-89[8]李海國(guó).張小菊．曲軸加工新技術(shù)應(yīng)用綜述［J］,汽車與配件.商用車&發(fā)動(dòng)機(jī).制造工藝篇，2007,8.9:42-44[9]［J］,機(jī)械設(shè)計(jì)與制造1997,4：46[10]［J］,黑龍江科技信息．1999,3：41[11]陳立德.機(jī)械設(shè)計(jì)根底課程設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社，2006［J］,MC現(xiàn)代零部件機(jī)床篇.2006,2:50-52[13]劉長(zhǎng)吉.當(dāng)代曲軸機(jī)械加工工藝探討[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2000下載之后可以聯(lián)系QQ1074765680索取圖紙，PPT，翻譯=文檔摘要介紹了國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段曲軸機(jī)械加工及其強(qiáng)化工藝的現(xiàn)狀，并對(duì)曲軸加工的未來(lái)進(jìn)行了展望。在工作中，曲軸承受著彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切和拉壓等交變應(yīng)力的作用，受力狀態(tài)十分惡劣。曲軸本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其橫截面沿軸線變化劇烈，應(yīng)力分布極不均勻，加之受發(fā)動(dòng)機(jī)體積所限，曲軸剛性較差。為保證曲軸的工作性能，對(duì)曲軸設(shè)計(jì)和加工均提出嚴(yán)格的要求。因此對(duì)曲軸加工技術(shù)的少許改良，都將能夠極大的提高曲軸的使用壽命。本文在曲軸加工精度提高方面重點(diǎn)介紹了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的圓角滾壓技術(shù)、鉆質(zhì)量中心孔技術(shù)、車?yán)夹g(shù)曲軸磨削技術(shù)和CNC高速內(nèi)外銑技術(shù)等。對(duì)這些先進(jìn)工藝及技術(shù)進(jìn)行論述，希望改良我國(guó)在曲軸生產(chǎn)方面落后設(shè)備還被大量應(yīng)用，設(shè)備效率低下，精度缺乏，更不具備柔性化生產(chǎn)加工能力的現(xiàn)狀，也希望對(duì)相關(guān)企業(yè)及技術(shù)人員能夠起到重要的借鑒作用，以縮短我國(guó)與世界先進(jìn)內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)國(guó)的差距。關(guān)鍵詞：曲軸，強(qiáng)化工藝，機(jī)械加工TheCrankshaftProcessAnalysisAbstractThearticlethecurrentsituationofthemachineconsolidationofslidershaftincontemporaryphaseathomeandabroad,andenvisionthefutureofshaftproceessing.Duringtheoperationitwithstandsthereversalstressandjoinforcesfrombending,reversing,shearing,andcompressinginadverseenvironment.SlidershaftiscomplicatedlystructuredanditscrosssectiontaodeplacesodrasticchangesalongtheStemlinethattheallowablestrssisunequllydistrbuted.what’smost.enginevolumeisVerylimitet,allofwhichleadtopoorhardnessandrigidity.ToguaranteeitsworkingpPerformance,strictrequirmentsareplacedonthedesigningandmanufacturingSoalittleimprovementofmachiningtechniqueswilldramaticallyraiseitsdurability.Astoimprovingitsprocessingaccuracy,thisthesisemphasizesontheadvancdforeignanddomestictechnologysuchascircularanglerolling,quality-centeredholepunching,machingandstrtching,shaftgrindingandmilling,andCNC-motivatedhigh-speedmillingets.Thoughtheabovstatementanddemonstration,it’sexpectedthatourstatusquocanbechangethatbackwarddeviceisstillwidlyusedwithlowwokingeffciencyandinaccuracy,andlackofproducingandprocessingflexibility.Besidesthis,importantexperrienceandlesonscanbedrawnbycorrespondententerprsesandprofessionalstoshortenthedistansbetweenadvanedengineproducersandourcountry.Keywords:Crankshaft;StrengtheningProcesses;Mechanicalprocessing目錄TOC\o"1-4"\h\z\u1緒論12曲軸加工工藝過(guò)程簡(jiǎn)述23國(guó)內(nèi)外曲軸加工技術(shù)現(xiàn)狀53.1曲軸的強(qiáng)化工藝技術(shù)53.1.1曲軸圓角的應(yīng)力集中及解決途徑5〔1〕改良圓角結(jié)構(gòu)5〔2〕采用圓角強(qiáng)化工藝63.1.2氮化處理93.1.3噴丸處理93.2曲軸的機(jī)械加工技術(shù)103.2.1加工質(zhì)量中心孔技術(shù)103.2.2曲軸車削技術(shù)113.2.3數(shù)控內(nèi)銑銑削工藝113.2.4CNC高速外銑工藝123.2.5曲軸車-拉工藝133.2.6數(shù)控車-拉工藝133.2.7曲軸油道孔加工槍鉆工藝143.2.8曲軸磨削工藝144國(guó)內(nèi)外曲軸加工技術(shù)展望155結(jié)束語(yǔ)15謝辭15參考文獻(xiàn)161緒論不管在興旺國(guó)家還是自開(kāi)展中國(guó)家，機(jī)械制造業(yè)水平都是一國(guó)生產(chǎn)力的表達(dá)。而作為機(jī)械制造業(yè)開(kāi)展水平的一個(gè)重要表達(dá)，汽車制造業(yè)開(kāi)展?fàn)顩r具有很強(qiáng)的代表性。目前，我國(guó)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造行業(yè)整體裝備水平與興旺國(guó)家相比還有一定差距，臥式車床、搖臂鉆床、凸輪仿形機(jī)床、曲軸多刀車床等落后設(shè)備還大量應(yīng)用，設(shè)備效率低下，精度缺乏，更不具有柔性化生產(chǎn)加工能力，尤其曲軸加工更為如此。國(guó)內(nèi)舊式曲軸生產(chǎn)線多由普通機(jī)床和專用機(jī)床組成，生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度相對(duì)較低。粗加工設(shè)備一般采用多刀車床車削曲軸主軸頸及連桿軸頸，工序質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生較大的加工應(yīng)力，難以到達(dá)合理的加工余量。精加工多采用普通曲軸磨床粗磨－半精磨－精磨－拋光，通常靠手動(dòng)操作，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，尺寸一致性差。粗加工采用普通外銑加工主軸頸和連桿頸，然后數(shù)控精車主軸頸和連桿軸頸，再經(jīng)過(guò)多道工序的磨削方式轉(zhuǎn)入精加工工序。生產(chǎn)線設(shè)備更是多達(dá)60多臺(tái)，產(chǎn)品周轉(zhuǎn)線長(zhǎng)，場(chǎng)地占用面積大，生產(chǎn)效率完全是靠多臺(tái)設(shè)備分解工序和余量來(lái)提高的。[1]然而當(dāng)今的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造業(yè)面臨著以下問(wèn)題：〔1〕多品種、小批量生產(chǎn)?！?〕交貨期大大縮短?！?〕降低生產(chǎn)本錢?！?〕難切削材料的出現(xiàn)使加工難度明顯增加，加工中提出了許多需要解決的課題，如硬切削?！?〕為保護(hù)環(huán)境，要求少用或不用切削液，即實(shí)現(xiàn)干式切削或準(zhǔn)干式切削。下面以直列六缸曲軸〔圖1〕為例介紹一種典型的工藝過(guò)程。圖1產(chǎn)品品種：直列6缸內(nèi)燃機(jī)曲軸生產(chǎn)綱領(lǐng)：15萬(wàn)根/a材料：球鐵或鍛鋼曲軸產(chǎn)品品種：直列六缸曲軸沖程變換：50～70mm2曲軸加工工藝過(guò)程簡(jiǎn)述我們以熱模鍛鋼曲軸為例探討曲軸的機(jī)加工工藝，工藝過(guò)程簡(jiǎn)述如下：10銑兩端面、鉆質(zhì)量中心孔、數(shù)控粗車小端、外圓、數(shù)控粗車法蘭端、銑定位面10—1上料〔法蘭端朝右〕10—2銑兩端面10—3平衡檢查、鉆質(zhì)量中心孔10—4數(shù)控車小端10—5數(shù)控粗車法蘭端10—6數(shù)控車中間主軸頸〔采用內(nèi)銑曲軸主軸頸工藝時(shí)有此序〕10—7銑定位面10—8空工位10—9下線20粗銑全部主軸頸、連桿頸、扇板外圓、軸肩及頰板面30車/車?yán)鬏S頸30J線外檢測(cè)40車/車?yán)?、6連桿軸頸及軸肩50車/車?yán)?、5連桿軸頸及軸肩60車/車?yán)?、4連桿軸頸及軸肩60J線外檢測(cè)70平衡抽檢〔線外〕80槍鉆油孔及孔口倒角〔自動(dòng)線〕80—1上料80—2機(jī)械手將曲軸轉(zhuǎn)90°〔法蘭端朝前〕80—3左：槍鉆3、5主軸頸直油孔右：槍鉆2、6主軸頸直油孔80—4左：槍鉆2連桿軸頸斜油孔右：槍鉆1、7主軸頸直油孔80—5空工位80—6左：空工位右：槍鉆4連桿軸頸斜油孔80—7左：槍鉆6連桿軸頸斜油孔右：槍鉆3連桿軸頸斜油孔80—8左：槍鉆5連桿軸頸斜油孔右：槍鉆1連桿軸頸斜油孔80—9油孔孔口修緣。機(jī)器人80—10油孔孔口修緣。機(jī)器人80—11機(jī)械手將曲軸轉(zhuǎn)90°〔小端朝左〕80—12下線80J線外檢測(cè)90清洗100中頻感應(yīng)淬火110回火120圓角滾壓及矯直130重修中心孔，鉆、鉸法蘭孔，鉆、鉸小端孔，精車小端，精車法蘭端，小端及法蘭孔攻絲〔自動(dòng)線〕130—1上料〔法蘭端朝右〕130—2跳動(dòng)檢測(cè)130—3重修兩端中心孔130—4跳動(dòng)檢測(cè)130—5鉆3個(gè)法蘭孔，轉(zhuǎn)位。鉆3個(gè)法蘭孔130—6左：鉸小端孔右：探測(cè)法蘭端6孔130—7左：空工位右：鉆法蘭端1定位銷孔和小螺栓孔，轉(zhuǎn)位。粗鉸法蘭端1定位銷孔和小螺栓孔，轉(zhuǎn)位。精鉸法蘭端1定位銷孔和小螺栓孔，轉(zhuǎn)位。130—8左：空工位右：鉸3個(gè)法蘭孔，轉(zhuǎn)位。鉸3個(gè)法蘭孔130—9右：精車法蘭外徑、溝槽和軸肩130—10精車小端130—11空工位130—12下線140半精磨主軸頸1—7〔7砂輪磨床〕150精磨1、6連桿軸頸160精磨2、5連桿軸頸170精磨3、4連桿軸頸170J在線檢測(cè)180精磨或滾壓止推面及第四主軸頸190精磨主軸頸1～3，5～7190J在線檢測(cè)200精磨小端210精磨法蘭端210J在線檢測(cè)220精鏜軸承孔，攻法蘭端、小端螺孔，粗、精銑鍵槽〔自動(dòng)線〕220—1上料〔法蘭端朝右〕220—2左：粗銑鍵槽〔轉(zhuǎn)換刀頭〕，精銑鍵槽，刷去鍵槽上部毛刺右：攻3個(gè)法蘭螺孔，轉(zhuǎn)位。攻1個(gè)法蘭螺孔，轉(zhuǎn)位。攻3個(gè)法蘭螺孔220—3空工位220—4探測(cè)7個(gè)孔220—5空工位220—6左：攻小端螺孔右：半精鏜軸承孔，轉(zhuǎn)位。車空刀槽，轉(zhuǎn)位。精鏜軸承孔220—7空工位220—8下料220J檢測(cè)230最終動(dòng)平衡240熒光磁粉探傷250拋光260定點(diǎn)定位專用清洗270J在線終檢280噴油包裝3國(guó)內(nèi)外曲軸加工技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)入21世紀(jì)以后，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸在制造工藝、刀具等方面都發(fā)生了巨大的變化，與以前加工工藝有很多不同。領(lǐng)導(dǎo)了近半個(gè)世紀(jì)的多刀車削工藝和手動(dòng)磨削工藝，由于加工精度低和柔性差等原因，將逐步退出歷史舞臺(tái)。高效復(fù)合加工技術(shù)及裝備迅速進(jìn)入汽車及零部件制造業(yè)，曲軸的高效復(fù)合加工技術(shù)在行業(yè)內(nèi)已有相當(dāng)程度的應(yīng)用，這都將代表這一行業(yè)的未來(lái)開(kāi)展趨勢(shì)。正是基于以上出現(xiàn)的新情況，在進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，高效復(fù)合加工技術(shù)及裝備汽車制造業(yè)得到了迅速的應(yīng)用，生產(chǎn)效率得到了很大的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸生產(chǎn)線生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量才得以減少，一條轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸生產(chǎn)線，全線僅有十幾臺(tái)設(shè)備左右便可完成曲軸的整個(gè)加工過(guò)程，產(chǎn)品周轉(zhuǎn)線短，加工效率高，易于質(zhì)量管理。下面介紹一些國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的曲軸加工技術(shù)，希望各企業(yè)工程技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況對(duì)這些先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行選用。3.1曲軸的強(qiáng)化工藝技術(shù)機(jī)械加工過(guò)程中經(jīng)過(guò)各種方法強(qiáng)化的曲軸，其使用壽命可以提高40%——280%。[3]其中球鐵材質(zhì)的曲軸經(jīng)強(qiáng)化后效果更為明顯。3.曲軸圓角的應(yīng)力集中及解決途徑曲軸的軸頸與曲柄連接處的過(guò)渡圓角是應(yīng)力集中部位，在曲軸工作中受交變載荷作用易出現(xiàn)裂紋。這個(gè)問(wèn)題在連桿軸頸的過(guò)渡圓角處更為突出，因?yàn)檫B桿軸頸受到的沖擊力更大?，F(xiàn)行的曲軸加工工藝，普遍是采用磨床通過(guò)切入磨方式磨出圓角，然后通過(guò)砂布帶對(duì)圓角進(jìn)一步拋光，從而改善了曲軸圓角處的應(yīng)力分布情況，減小了應(yīng)力集中。但從生產(chǎn)和應(yīng)用實(shí)踐來(lái)看，圓角處應(yīng)力集中仍是一個(gè)值得重視的問(wèn)題。為進(jìn)一步減小圓角處的應(yīng)力集中，改善其分布狀況，提高曲軸的疲勞強(qiáng)度，可以從圓角結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改良和采取相應(yīng)的工藝措施來(lái)解決?！?〕改良圓角結(jié)構(gòu)目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的各類曲軸圓角大多為等曲率圓弧過(guò)渡，這種結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單，加工方便，但應(yīng)力集中較大。為了減小圓角部位的應(yīng)力集中，可對(duì)圓角結(jié)構(gòu)作兩種改良，如圖2所示〔下列圖〕。圖2〔a〕所示為變曲率過(guò)渡曲線，這種曲線要求對(duì)磨圓角是砂輪進(jìn)行特殊的修整，工藝復(fù)雜修整砂輪困難，如果修整不準(zhǔn)確，可能適得其反。圖2〔b〕所示是將過(guò)渡圓角改成沉割圓角，將過(guò)渡圓弧移到曲柄里，形成組合內(nèi)凹圓角。這種工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，較為實(shí)際。圖2曲軸圓角的改良〔a〕變曲率過(guò)渡曲線〔b〕沉割內(nèi)圓槽〔2〕采用圓角強(qiáng)化工藝從工藝角度上看，要改變圓角處的應(yīng)力分布狀況，使之從剩余拉應(yīng)力變?yōu)槭Ｓ鄩簯?yīng)力，從而提高曲軸疲勞強(qiáng)度，可以通過(guò)滾壓等工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于鍛鋼曲軸，適宜采用滾壓工藝。其原理是利用滾壓工具〔滾輪〕對(duì)工件施加壓力，使之產(chǎn)生塑性變形，從而壓光外表應(yīng)力分布狀況〔呈剩余壓應(yīng)力〕，提高工件的疲勞強(qiáng)度。滾壓工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單，又能提高工件外表質(zhì)量。因此，采用此工藝對(duì)曲軸圓角進(jìn)行滾壓很有價(jià)值。曲軸圓角滾壓可采用以下幾種形式，如圖3所示。圖3〔a〕1〕等圓弧成型滾壓，如圖3〔a〕所示。這種形式要求滾壓前，圓弧尺寸十分精確，所需壓力大，但工藝簡(jiǎn)單，加工方便，大量生產(chǎn)中不多采用。圖3〔b〕2〕滾輪展成滾壓，如圖3〔b〕所示。用三種不同圓弧半徑的滾輪輪流滾壓。此種方式所需壓力較小，生產(chǎn)率高。圖3〔c〕3〕等圓弧順序展成的切線滾壓，如圖3〔c〕所示。此方法具有良好的滾壓強(qiáng)化效果和滾壓外表質(zhì)量，而且圓角兩側(cè)不會(huì)有棱狀凸起帶，滾輪制造工藝性好，生產(chǎn)率高，適合大量生產(chǎn)采用。曲軸圓角滾壓可在普通車床上進(jìn)行，但在大量生產(chǎn)時(shí)那么采用圓角滾壓專用設(shè)備。圓角滾壓也可替代局部成形磨削技術(shù)。曲軸軸頸與側(cè)面的連接過(guò)渡圓角處為應(yīng)力集中區(qū)，也是曲軸疲勞破壞的敏感區(qū)域，是薄弱環(huán)節(jié)。因此，國(guó)外開(kāi)展了圓角深滾壓技術(shù)。圖4是圓角滾壓的示意圖。兩滾輪在滾輪架的支持下，以滾壓角α〔25°～35°〕，滾壓力Fw〔10N～12000N〕與圓角處接觸對(duì)滾。經(jīng)滾壓的圓角其材料表層金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，晶粒變細(xì)，并向變形最大的方向延伸。并留下有利的壓應(yīng)力，圖5所示，為滾壓后的壓應(yīng)力分布狀態(tài)示意圖。顯然這些變化均可提高圓角處的疲勞強(qiáng)度。[4]國(guó)外現(xiàn)應(yīng)用的圓角滾壓技術(shù)已相領(lǐng)先進(jìn)。可一次對(duì)所有圓角進(jìn)行滾壓完成，且可做到主支撐軸頸與連桿軸頸圓角的壓力不同，同一連桿軸頸圓角在不同方向上壓力也可不同。這樣可經(jīng)濟(jì)地到達(dá)最正確的滾壓效果。最大限度地提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度。經(jīng)德國(guó)赫健斯撤特公司測(cè)定，球鐵曲軸經(jīng)滾壓后壽命可增至280%，鋼制熱處理曲軸經(jīng)滾壓后壽命可提高至237%。滾壓加工時(shí)間只需24s～30s。另外，假設(shè)是半成品因加工或熱處理原因而存在不合理應(yīng)力時(shí)，滾壓后必須安排校直工序或滾前安排去應(yīng)力工序，方可保證穩(wěn)定的價(jià)格質(zhì)量。圖4曲軸圓角滾壓強(qiáng)化工藝主要包括曲軸圓角滾壓和曲軸滾壓校正兩局部。在滾壓過(guò)程中,由伺服傳動(dòng)系統(tǒng)控制曲軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)角度,同時(shí)由液壓伺服控制系統(tǒng)控制液壓過(guò)程的壓力負(fù)載,使每個(gè)主軸頸和連桿頸依次完成整個(gè)滾壓過(guò)程。對(duì)彎曲曲軸的校直處理首先要檢測(cè)曲軸的彎曲變形數(shù)據(jù)即彎曲度的大小和相位方向,然后用擺差傳感器檢測(cè)各主軸頸處的擺差,繼而由專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)擺差數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并給出校直方案,即給出在某幾個(gè)主軸頸或連桿頸上的再施壓方案,從而利用此施壓方案重新按壓產(chǎn)生新的變形來(lái)消除曲軸的彎曲。國(guó)外應(yīng)用的圓角滾壓技術(shù)已相領(lǐng)先進(jìn),可一次完成對(duì)所有圓角的滾壓,且可做到主軸頸與連桿軸頸圓角的壓力不同,同一連桿軸頸圓角在不同方向上的壓力也可不同。這樣可經(jīng)濟(jì)地到達(dá)最正確的滾壓效果,最大限度地提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度。滾壓后圓角應(yīng)力分布如圖5所示。圖53.氮化處理氮化處理又稱為擴(kuò)散滲氮。由于經(jīng)本法處理的制品具有優(yōu)異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及耐高溫，其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。進(jìn)行氮化處理的曲軸，需經(jīng)過(guò)一下幾道工序：滲氮前的零件外表清洗；滲氮爐的排除空氣；氨的分解率，雖然在各種分解率的氨氣下，皆可滲氮，但一般皆采用15～30％的分解率，并按滲氮所需厚度至少保持4～10小時(shí)，處理溫度即保持在520℃左右；冷卻等幾道工序。對(duì)于大批量生產(chǎn)的曲軸來(lái)說(shuō)，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，今后將采用微機(jī)控制的氮基氣氛氣體軟氮化生產(chǎn)線。氮基氣氛氣體軟氮化生產(chǎn)線由前清洗機(jī)〔清洗枯燥〕、預(yù)熱爐、軟氮化爐、冷卻油槽、后清洗機(jī)〔清洗枯燥〕、控制系統(tǒng)及制氣配氣等系統(tǒng)組成。3.噴丸處理為使曲軸具有一定的疲勞強(qiáng)度和耐磨性，在工藝措施上課采用噴丸技術(shù)。如對(duì)球鐵曲軸進(jìn)行噴丸處理后，可使曲軸的疲勞壽命提高4～14倍。而且工藝簡(jiǎn)單、易于操作，噴丸后可直接進(jìn)行超精加工，但強(qiáng)化用丸粒的選擇及噴丸參數(shù)確實(shí)定，會(huì)不同程度地影響曲軸圓角外表強(qiáng)化的效果。目前噴丸用丸粒主要有鑄鐵丸、鋼絲切割丸、玻璃丸、鑄鋼丸。鑄鐵丸韌性差，在高速氣流作用下，破碎的彈丸粉塵會(huì)使曲軸圓角的外表產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，使曲軸疲勞壽命降低；用鋼絲切割丸不易消除彈丸的棱角，受噴外表容易產(chǎn)生切口效應(yīng)；玻璃丸是化學(xué)合成的，最大直徑為0.25～0.35mm，抗壓強(qiáng)度為1127MPa，彈性模量為7742MPa。其丸粒在高速撞擊受噴外表時(shí)，化學(xué)成分穩(wěn)定、耐沖擊且不污染受噴外表。但在強(qiáng)化深度、壓應(yīng)力大小和本錢方面不如鑄鋼丸的綜合效益好。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，柴油機(jī)曲軸最好選用規(guī)格為0.3～0.4號(hào)風(fēng)選鑄鋼丸粒，強(qiáng)化層達(dá)0.4～0.5mm，其強(qiáng)化效果和經(jīng)濟(jì)性均優(yōu)于玻璃丸。另外必須指出，噴丸只施加于圓角，旨在提高曲軸疲勞強(qiáng)度，而對(duì)所有的軸頸那么需保護(hù)，以防止粗糙度變差。假設(shè)不加保護(hù)，需在噴丸后對(duì)軸頸進(jìn)行一次磨削。在丸粒參數(shù)的選擇方面，包括彈丸的直徑、噴丸的速度、噴丸的距離、強(qiáng)化的時(shí)間、覆蓋率等。如果參數(shù)確定不好，那么會(huì)影響圓角外表強(qiáng)化的效果。在彈丸的材質(zhì)、規(guī)格確定以后，噴丸的速度可通過(guò)調(diào)整噴槍的壓縮空氣束流壓力進(jìn)行調(diào)整。在其他噴丸參數(shù)不變的情況下。丸粒運(yùn)動(dòng)速度愈高那么外表所獲得剩余壓應(yīng)力也愈高。覆蓋率是確定噴丸質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù)。用鑄鋼丸覆蓋率要求大于100%，理應(yīng)大大延長(zhǎng)強(qiáng)化時(shí)間。但從實(shí)驗(yàn)中看出，單位面積的強(qiáng)化時(shí)間超過(guò)10秒以后，覆蓋率的增加就減緩了。當(dāng)覆蓋率接近100%時(shí)。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)覆蓋率的增長(zhǎng)將緩慢。如繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間那么外表粗糙度會(huì)惡化。因此，控制好強(qiáng)化時(shí)間，無(wú)論對(duì)強(qiáng)化外表質(zhì)量或經(jīng)濟(jì)效益上都非常重要。3.2曲軸的機(jī)械加工技術(shù)先進(jìn)的曲軸機(jī)加工生產(chǎn)線一般都比擬短，但效率高、產(chǎn)量大，加工出的曲軸質(zhì)量好且很穩(wěn)定。其原因一是大量的采用了CNC控制技術(shù)，形成自動(dòng)半自動(dòng)生產(chǎn)線。二是應(yīng)用了許多先進(jìn)的曲軸加工技術(shù)，簡(jiǎn)化了工藝過(guò)程，提高和穩(wěn)定了加工質(zhì)量，同時(shí)也縮短了單件的加工時(shí)間。下面就簡(jiǎn)單介紹一些曲軸機(jī)加工技術(shù)。3.加工質(zhì)量中心孔技術(shù)曲軸加工過(guò)程中主要定位基準(zhǔn)中心孔，按其加工位置可分為兩種：一種是利用雙V型塊或其它加工方式找出曲軸主支撐軸頸的集合中心，在此中心上加工出的中心孔稱為幾何中心孔。另一種是利用專門的測(cè)試設(shè)備測(cè)出整軸的質(zhì)量中心孔，在此中心上加工出的中心孔為質(zhì)量中心孔。由于毛坯的幾何形狀誤差和質(zhì)量分布不均勻等原因，一般兩者不會(huì)重合，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)線中多采用幾何中心孔。但是利用幾何中心孔做定位中心進(jìn)行車加工或磨加工時(shí)，工件旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生離心力；不但影響加工質(zhì)量，降低定心原件的使用壽命。而且在加工后剩余的動(dòng)補(bǔ)平衡量較大。在后面的動(dòng)平衡工序中需要屢次反復(fù)測(cè)量和去重才能到達(dá)要求，影響生產(chǎn)節(jié)拍，效率低，且會(huì)造成個(gè)別半成品報(bào)廢。針對(duì)此原因，現(xiàn)國(guó)外大都采用了質(zhì)量中心孔，利用專門設(shè)計(jì)的測(cè)試設(shè)備來(lái)試測(cè)質(zhì)量中心，然后加工出中心孔，并且可將銑長(zhǎng)度和加工質(zhì)量中心孔合并為一道工序，采用CNC技術(shù)控制，加工效率很高。這樣就根本解決了由于采用幾何中心而造成的問(wèn)題。但值得一提的是假設(shè)毛坯彎曲變形嚴(yán)重或質(zhì)量嚴(yán)重分布不均，采用質(zhì)量中心孔仍不能徹底解決上述問(wèn)題。曲軸屬于細(xì)長(zhǎng)類零件，加工過(guò)程中主要定位基準(zhǔn)是兩端中心孔。在打曲軸中心孔的選擇時(shí)，應(yīng)按一下原那么選用：〔1〕毛坯質(zhì)量好，加工余量小且加工余量分布均勻。這時(shí)曲軸的質(zhì)量中心孔與幾何中心孔根本重合，那么不必花費(fèi)較高的經(jīng)費(fèi)購(gòu)置定心設(shè)備而應(yīng)直接鉆幾何中心孔?！?〕毛坯質(zhì)量差，加工余量大且加工余量分布不均勻，那么優(yōu)先選用質(zhì)量中心孔。因初始不平衡量較大，如果鉆幾何中心孔，質(zhì)量分布不均勻，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，損壞后續(xù)加工設(shè)備精度。再者，采用幾何中心孔，在進(jìn)行平衡時(shí)，初始不平衡量可能超出平衡機(jī)要求而無(wú)法平衡。在這種情況下應(yīng)優(yōu)先選用質(zhì)量定心機(jī)。[6]3.曲軸車削技術(shù)曲軸主軸頸和連桿軸頸加工的傳統(tǒng)工藝方法是車削加工。主軸頸和連桿軸頸的車削，分別是在不同結(jié)構(gòu)的曲軸車床上進(jìn)行加工，這種曲軸加工技術(shù)目前在世界興旺國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)淘汰，但在我國(guó)仍然在曲軸加工行業(yè)中重要地位，選用的設(shè)備大多是多刀半自動(dòng)曲軸車床。曲軸軸頸的車削技術(shù)，可有效地進(jìn)行曲軸軸頸的粗加工，并在世界被廣泛采用，目前仍為一種可靠的曲軸加工技術(shù)。但這種工藝存在明顯缺乏:(1)這種工藝是采用低速、寬刃、大走刀量方法對(duì)軸頸進(jìn)行加工，因而在加工過(guò)程中，曲軸承受較大的切削力，使工件彎曲，這就直接影響了曲軸加工精度，甚至影響曲軸的可靠性，降低其使用壽命。(2)曲軸車床通用性低，加工主軸頸和連桿軸頸設(shè)備不可互換，因而曲軸加工線技術(shù)經(jīng)濟(jì)性不好。(3)曲軸車削的柔性較差，特別是靠模式曲軸車床只適用于加工單一品種的曲軸。(4)由于所采用成形車刀的材料為高速鋼，刀具壽命低，從而換刀頻繁，機(jī)床的利用率較低，加工自動(dòng)化程度低，受人為影響大，曲軸加工精度波動(dòng)大。3.2.3數(shù)控內(nèi)銑銑削工藝60年代德國(guó)在外刃式曲軸銑床的根底上研制出內(nèi)刃式曲軸銑床，使得曲軸加工效率和質(zhì)量都有較大提高，目前我國(guó)曲軸銑削加工也較為普及。曲軸銑削技術(shù)比車削有了明顯的提高。主要有以下幾方面的特點(diǎn)：(1)銑削加工克服了車削中工件承受較大的切削力，易產(chǎn)生彎曲和扭曲變形的缺乏，它采用的是窄刀，小走刀量方式，實(shí)現(xiàn)了小切削截面，小切削力的高效切削。(2)由于銑削工件一般是低速轉(zhuǎn)動(dòng)，離心作用影響小，加上切削力小，加工精度高于車削。(3)銑削用機(jī)夾不重磨式合金刀頭，刀具壽命長(zhǎng)。內(nèi)銑除了以上優(yōu)點(diǎn)外，還具有比外銑更多的優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性比外銑高，嚙合性比外銑好，刀具的使用壽命長(zhǎng)；通用性強(qiáng)，內(nèi)銑只要稍加調(diào)整就可以加工不同品種的曲軸主軸頸和連桿軸頸，具有良好的加工柔性，從而節(jié)省設(shè)備投資。CNC內(nèi)銑是20世紀(jì)80年代中期出現(xiàn)的工藝，CNC內(nèi)銑加工性能指標(biāo)要高于普通外銑加工，尤其是對(duì)于鍛鋼曲軸，內(nèi)銑更有利于斷削、剛性特別好。CNC曲軸內(nèi)銑床分為單刀盤、雙刀盤、多刀盤〔最多達(dá)5個(gè)刀盤〕。數(shù)控內(nèi)銑書目前國(guó)際上曲軸連桿頸粗加工先進(jìn)的加工方法之一，尤其是大功率鍛鋼曲軸的加工內(nèi)銑工藝更是首選。內(nèi)銑機(jī)床有多種加工形式，使用最多的是曲軸固定型CNC曲軸內(nèi)銑加工工藝。其主要特點(diǎn)是：生產(chǎn)效率高、加工精度好、使用范圍廣、柔性好。，，軸肩距公差±0.05～±0.10mm，徑向跳動(dòng)公差0.15mm，外表粗糙度Ra=5～10μm。由于曲軸內(nèi)銑具有上述的良好工藝特點(diǎn)，所以非常適合于曲軸毛坯精華程度較差的曲軸主軸頸和連桿軸頸的加工。盡管曲軸銑削有以上優(yōu)點(diǎn)，但也存在缺乏之處：(1)由于銑刀在銑削中，每個(gè)刀刃一開(kāi)始就全部參與切削過(guò)程，工件精度和粗糙度的進(jìn)一步提高就受到一定限制；(2)銑刀盤的更換和調(diào)整技術(shù)要求高，操作者要有較高的技術(shù)素質(zhì)。3.2.4CNC高速外銑工藝數(shù)控高速外銑是20世紀(jì)90年代新興起來(lái)的一種新型加工工藝，其適用范圍廣，特別雙刀盤數(shù)控高速外銑以其加工效率高、加工質(zhì)量穩(wěn)定、自動(dòng)化水平高,已成為當(dāng)前是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的開(kāi)展方向。就比擬而言，CNC車—車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要二道工序，CNC高速外銑只要一道工序就能完成，切削速度高(目前最高可達(dá)350m/min)、切削時(shí)間較短、工序循環(huán)時(shí)間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數(shù)少、加工精度更高、柔性更好。如德國(guó)BOEHRINGER公司專為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸設(shè)計(jì)制造的柔性的高速隨動(dòng)數(shù)控外銑床VDF315OM-4型，該設(shè)備應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和銑刀進(jìn)給伺服連動(dòng)控制技術(shù)，可以一次裝夾不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心隨動(dòng)跟蹤銑削曲軸的連桿軸頸。其采用一體化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)床身，工件兩端電子同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特點(diǎn)；使用SIEMENS840DCNC控制系統(tǒng)，設(shè)備操作說(shuō)明書在人機(jī)界面上，通過(guò)輸入零件的根本參數(shù)即可自動(dòng)生成加工程序，可以加工長(zhǎng)度450～700mm、回轉(zhuǎn)直徑在380mm以內(nèi)的各種曲軸，。3.2.5曲軸車-拉工藝車?yán)に囀?936年美國(guó)EDWARDCBULAND工程師的一項(xiàng)專利,在1964年原蘇聯(lián)的機(jī)械工程手冊(cè)中被概括為三種方式：a.直線式刀具車?yán)?；c.外環(huán)式刀具旋轉(zhuǎn)車?yán)?0年代初，在美國(guó)用直線刀具車?yán)庸でS軸頸獲得成功。這使得曲軸加工和精加工合二為一，大大提高了曲軸的加工精度和加工效率。曲軸的車—拉加工具有更多優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)為：(1)加工精度高。因?yàn)樗谇S軸頸加工中，在任何時(shí)間內(nèi)只有一片刀具和工件接觸，結(jié)果使得工件所受的切削力比車削和銑削都要小，而較小的彎曲使加工精度大大提高，而且車—拉的刀具本身就分為粗、細(xì)刀齒，每一刀齒僅參與較短的切削時(shí)間所以，車—拉后的工件精度高，外表粗糙度好，彎曲和扭曲變形小。(2)刀具壽命長(zhǎng)。因?yàn)樵谇邢髦忻恳坏洱X與工件只有短暫的一次接觸，因而這種刀具壽命是銑刀的4～5倍。(3)柔性好。只要對(duì)夾具、刀具等作簡(jiǎn)略調(diào)整就能很快適應(yīng)多品種的不同批量生產(chǎn)。(4)加工效率高。因?yàn)檐嚒庸で邢魉俣纫哂谲囅骱豌娤鳌?5)技術(shù)經(jīng)濟(jì)好。由于車—拉加工是集粗、精加工于一身，可以省去粗磨等工序。3.2.6數(shù)控車-拉工藝80年代末，德國(guó)在曲軸銑削技術(shù)，數(shù)控車削技術(shù)和車—拉技術(shù)的根底上，又開(kāi)發(fā)了當(dāng)今最新的數(shù)控車—車?yán)S加工技術(shù)。車?yán)邢鬟^(guò)程是從最大的工件直徑即曲柄臂外徑開(kāi)始，靠已確定的齒升值和相應(yīng)的刀片把曲柄臂平面上的余量切除，此時(shí)僅在左右兩邊進(jìn)