汽车发动机曲轴制造工艺技术研究分析

1、汽车发动机曲轴制造工艺技术研究摘要：曲轴在汽车发动机结构体系中扮演着极为重要的作用，其质量水平将直接决定发动机的可靠性和使用寿命，进而对汽车整体的速度性能、运行安全性产生影响。基于此，本文首先对汽车发动机曲轴技术要求进行了简要阐释；其后，重点介绍了机械加工和强化处理等曲轴制造工艺技术。关键词：汽车发动机曲轴；机械加工技术；使用寿命引言：基于现代汽车工业的快速发展，汽车发动机设备在结构上越来越趋于轻量化、集成化、优质化。随之而来的，曲轴工件制造领域也呈现出了向柔性化、复合化、高效化发展的新趋势。在这样的时代背景下，我们有必要对汽车发动机曲轴制造工艺技术进行研究讨论，致力于寻找出提升曲轴质量的可靠

2、技术手段。一、汽车发动机曲轴材料及技术要求现阶段，汽车发动机曲轴制造中可应用的原材料主要有球墨铸铁、非调质钢、调质钢等。其中，球墨铸铁在力学性能接近于调质钢、切削性能良好以及材料成本低，故而在国内外得到了广泛的应用。非调质钢在热轧状态、锻造状态或正火状态的力学性能达到或接近调质钢，既缩短了生产周期，又节省了能源。调质钢具有很好的综合机械性能，即在保持较高的强度的同时又具有很好的塑性和韧性。在实际的曲轴制造加工过程中，应遵循以下几点技术要求：1、曲轴具有整体不平衡量值要求，在旋转加工前注意曲轴结构的回转动不平衡量值大小及角度控制；2、曲轴主轴颈各个轴颈之间的同轴度公差应控制在较高水平；3、曲轴主

3、轴颈和连杆颈轴颈要具有一定的圆度、圆柱度、平行度公差，一般圆度、圆柱度公差不超过0.006mm，平行度公差不超过0.01mm；4、曲轴主轴颈与连杆颈间偏心距以及各个连杆颈轴颈间的相互位置度公差应控制在较高水平；5、必须要充分结合实际的发动机应用需求及曲轴整体结构刚性，设置出合理的磨削处理参数，以便达到曲轴轴颈表面的粗糙度及波纹度等级要求。二、汽车发动机曲轴制造的主要工艺技术（一）汽车发动机曲轴制造的机械加工技术曲轴在汽车发动机结构体系中扮演着极为重要的作用，其质量水平将直接决定发动机的可靠性和使用寿命，进而对汽车整体的速度性能、运行安全性产生影响。与此同时，现代汽车行业中发动机质量水平的日益提

4、升，对曲轴产品的弯曲疲劳强度、扭转疲劳强度、耐磨性、体积适应性、轻量化等提出了更高要求，使得传统制造加工工艺无法满足曲轴在加工工艺发展上的需求。此时，在车拉机床、随动内铣和外铣机床、圆角滚压专机、曲轴随动磨床等设备工具的支持之下，将机械加工技术应用到汽车发动机曲轴的制造工艺流程当中，是新形势下提升曲轴生产质量、强化曲轴可靠程度的必然举措。具体来讲，汽车发动机曲轴的机械加工技术，主要可分为以下几个方面：第一，多刀车削加工技术。该机械加工技术在实际的应用过程中，主要通过多刀车削的方式，对汽车发动机曲轴的轴颈进行切削加工。需要注意的是，多刀车削技术属于传统的粗加工技术类型，无法满足高精度、集中化的尺

5、寸制造需求，故而往往用于曲轴的初级加工阶段；第二，数控车削加工技术与数控内铣削加工技术。这两种机械加工技术都以数控机床作为平台基础，进行单位时间内多个曲轴工件的加工制造。其中，前者应用所需的刀具设备价格较低，可处理的工件量级相对较小；后者应用所需的刀具种类较复杂，价格也相对高昂，但单位时间内可处理的工件量级也比较多；第三，CNC高速外铣加工技术。这一机械加工技术产生于上世纪九十年代，发展至今已形成了较高的自动化和高效化水平。在实际的应用过程中，CNC高速外铣技术对发动机曲轴部件的切削速度最高可达6m/s，变形小，且不会造成部件表面的过度升温。第四，曲轴随动磨削加工技术。该机械加工技术应用工件回

6、转和砂轮进给伺服联动控制技术，可以在不改变曲轴回转中心的情况下一次装夹即可完成所有轴颈的磨削，包括随动跟踪磨削连杆颈。德国勇克JUNKER曲轴随动磨床采用静压主轴和线性光栅闭环控制，磨削轴颈圆度精度可达到0.002mm，采用CBN砂轮，磨削线速度高达120m/s以上，配多砂轮头架，磨削效率极高。这样以来，新兴机械加工技术既能有效降低发动机曲轴制造的时间成本和能源消耗，同时还保有较长的使用寿命，是一种集质量与效率于一体的优质技术工艺类型1。（二）汽车发动机曲轴制造的强化处理工艺为了进一步提高曲轴的应力抗性，延长曲轴的使用寿命，还需采取特殊的工艺手段对曲轴进行强化处理。现阶段，常用的曲轴强化处理工

7、艺主要有氮化处理、圆角滚压处理和感应淬火处理三种：1、氮化处理工艺：在一定温度下一定介质中使氮原子渗入 HYPERLINK /item/%E5%B7%A5%E4%BB%B6/976341 t _blank 工件表层的化学热处理工艺。渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的 HYPERLINK /item/%E5%90%88%E9%87%91%E5%85%83%E7%B4%A0 t _blank 合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铬。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的曲轴轴颈得到高的表面硬度、 HYPERLINK /item/%

8、E8%80%90%E7%A3%A8%E6%80%A7 t _blank 耐磨性、耐腐蚀性、疲劳强度、抗咬合性，并降低缺口敏感性。曲轴氮化处理技术及生产工艺在日系汽车品牌发动机中应用较多，而国内主要与日系合资或配套的汽车零部件企业应用较多，且经过几十年发展，目前的工艺技术已基本成熟。2、圆角滚压处理工艺：利用滚压轮的压力作用，在曲轴的主轴颈和连杆颈过渡圆角处形成一条滚压塑性变形环，这条塑性变形环产生残余压应力，而残余压应力在与曲轴在工作时的拉应力抵消或部分抵消，从而大大减小了圆角处的应力集中，提高了曲轴弯曲疲劳强度2。曲轴圆角滚压技术及生产工艺在国外汽车零部件企业在中高端曲轴制造过程中已普遍运用，而目前国内汽车零部企业已多数运用了滚压技术及生产工艺，并正在引进运用变压力滚压技术制造可靠性、稳定性更高的曲轴产品。3、感应淬火处理工艺：利用工件表面在交变磁场中产生一定频率的感应电流，将零件表面迅速加热，然后迅速淬火冷却的一种热处理操作方法在工件表层得到极细的细针状马氏体，进而提高曲轴轴颈表面硬度、耐磨性和疲劳强度。感应淬火处理技术及生产工艺在国内外的曲轴表面强化加工工艺中是一种常用强化手段，基本不存在太大的技术难点，多数企业已运用到批量生产过程中，产品质量的稳定、可靠性高。总结：总而言之，应用不同的机械加工、强化处理等工艺技术手段，能有效提升汽车发动机曲轴