曲轴工艺基础知识

曲轴工艺基础知识

2006.02.22.东风汽车有限公司商用车发动机厂工艺规程●制订工艺规程的原则在一定的生产条件下，以最少的劳动消耗和最低的费用，按计划规定的速度，可靠地加工出符合图纸和技术要求的零件。注意几个问题：1.技术上的先进性2.经济上的合理性3.有良好的劳动条件●制订工艺规程的步骤分析零件图和产品装配图确定毛坯拟订工艺路线确定各工序尺寸及公差确定各工序的设备、工装确定切削用量和工时定额确定各主要工序的技术要求和检验方法编制工艺文件曲轴的功用

曲轴承受连杆传来的力，并由此造成绕其本身轴线的力矩——扭矩，然后通过飞轮驱动汽车传动系，同时还驱动配气机构和其他辅助装置。曲轴是发动机的心脏，在工作中受到周期性不断变化的燃气冲击力、往复运动质量的惯性力、旋转质量的离心惯性力等复杂的交变载荷，产生扭转、横向与纵向振动，承受拉、压、弯和磨损，所以对曲轴的要求是：有足够的强度、刚度、韧性和耐磨性且润滑良好。曲轴产品图（简易）康明斯曲轴主要尺寸序号尺寸项目6C6B1主轴颈直径Φ98±0.013Φ83±0.0132连杆颈直径Φ76±0.013Φ69±0.0133曲柄半径R67.5±0.076R60±0.0764主轴颈开档43±0.07637.5±0.0765止推面开档JOU443

+0.076/-0.02JOU637.5+0.076/-0.026连杆颈开档46±0.0539±0.057总长967.448578总重84Kg左右57Kg9最大回转半径R112R10210主轴颈圆角R4.2±0.2R4.2±0.211连杆颈圆角R4.0±0.2R4.0±0.212轴向公差±0.25±0.2513缸心距13712014圆度0.00640.006415跳动0.150.1516不平衡量36g.cm74g.cm曲轴的材料●对曲轴材料的要求：①优良的综合机械性能，有高的强度和韧性②高的抗疲劳能力，防止疲劳断裂，提高寿命③良好的耐磨性●曲轴毛坯的种类对整体曲轴来说，毛坯主要是锻钢和球铁锻钢曲轴的常规工艺路线是：下料—锻造—正火—粗加工—表面淬火及回火—精加工球铁曲轴的常规工艺路线是：铸造—正火—回火—粗加工—表面淬火及回火—精加工球铁曲轴的冷加工性比钢好，且成本只有钢曲轴的1/3●曲轴毛坯的机加工铣端面、打质量中心孔6C曲轴毛坯图（简易）康明斯曲轴材料1.化学成分钢号：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曲轴主要工艺流程

粗精车曲轴小端轴颈及粗车第4轴颈粗精车法兰及精车第4轴颈打标记内铣2、3、5、6、7主轴颈，内铣全部连杆颈加工No.1工艺孔钻主轴颈直油孔、连杆颈斜油孔油孔倒角中间清洗圆角及轴颈淬火（主轴颈和连杆颈）回火并热校喷丸中心孔修正及两端螺孔、平衡块螺孔、定位孔、工艺孔加工半精磨所有主轴颈、磨后油封轴颈及法兰端面精车止推面及倒角精磨所有主轴颈精磨6个连杆颈精磨齿轮、前油封、皮带轮轴颈及端面抛光油孔口加工正时销孔动平衡返修工序抛光清洗曲轴油孔最终清洗探伤终检防锈包装粗车第4轴颈粗磨第4轴颈粗车平衡块主轴颈侧面粗车其余主轴颈及两端头精车第1、3、4、6主轴颈及小头轴颈精车2、5、7主轴颈、法兰外圆及端面打标记铣角向定位块铣NO1、6连杆颈平衡块侧面车削NO1、6连杆颈铣NO3、4连杆颈平衡块侧面车削NO3、4连杆颈车削NO2、5连杆颈加工No.1工艺孔钻主轴颈直油孔、连杆颈斜油孔油孔倒角中间清洗圆角及轴颈淬火（主轴颈和连杆颈）回火并热校喷丸中心孔修正在法兰端钻铰NO2工艺孔半精磨NO1、7主轴颈精车止推面及倒角精磨6个连杆颈精磨NO6主轴颈精磨NO2、4、7主轴颈精磨NO3、5主轴颈精磨NO1主轴颈、齿轮、前油封及端面精磨后油封轴颈精车法兰端面精车皮带轮轴颈两端孔系的加工抛光油孔口加工正时销孔动平衡返修工序抛光清洗曲轴油孔最终清洗探伤终检防锈包装6B曲轴主要工艺流程曲轴轴的的粗粗加加工工一.传传统统车车削削缺缺点点：：1.由由于于曲曲轴轴毛毛坯坯的的加加工工余余量量比比较较大大，，在在车车削削曲曲柄柄端端面面时时是是一一种种断断续续切切削削，，高高速速切切削削时时冲冲击击力力特特别别大大，，且且曲曲轴轴的的刚刚性性差差，，易易引引起起振振动动2.曲曲轴轴车车削削时时，，常常采采用用大大宽宽度度的的成成型型车车刀刀多多刀刀切切入入的的方方法法，，这这种种方方法法解解决决了了生生产产率率低低的的问问题题，，但但在在切切削削时时使使工工件件承承受受很很大大的的切切削削力力，，容容易易产产生生变变形形而而影影响响加加工工精精度度3.在在车车削削6缸缸机机曲曲轴轴时时，，常常采采用用中中间间传传动动的的方方式式，，使使得得工工件件装装卸卸不不方方便便，，加加工工各各档档轴轴颈颈刀刀架架及及刀刀具具位位置置需需要要分分别别调调整整，，因因此此更更换换品品种种时时，，重重新新调调整整工工作作量量大大二.曲曲轴轴的的铣铣削削为克克服服传传统统车车削削的的缺缺点点而而开开发发出出曲曲轴轴的的铣铣削削设设备备，，分分为为外外铣铣和和内内铣铣。。主要要特特点点：：1.设设备备刚刚性性好好，，能能很很好好地地适适应应断断续续切切削削，，生生产产效效率率高高2.能能对加加工部部位进进行精精度补补偿3.产产生的的铁屑屑较细细小4.刀刀具费费用较较高，，需要要配套套设备备，投投资大大5.有有一定定的柔柔性，，刀具具调整整较方方便、、迅速速曲轴的的强化化工艺艺曲轴失失效的的主要要形式式是断断裂和和轴颈颈磨损损。曲曲轴断断裂的的主要要原因因是曲曲轴的的结构构及其其所受受的载载荷，，使其其应力力分布布不平平衡，，在主主轴颈颈、连连杆颈颈与曲曲拐相相连的的过渡渡圆角角处产产生比比名义义应力力高出出数倍倍的集集中应应力峰峰值。。而过过渡圆圆角处处的最最大弯弯曲应应力占占80%，，扭转转应力力仅占占20%。。曲轴轴圆角角处是是曲轴轴疲劳劳破坏坏的潜潜在根根源之之一，，而且且断裂裂一般般又发发生在在连杆杆轴颈颈过渡渡圆角角与主主轴颈颈过渡渡圆角角的对对角线线上。。为此此，提提高疲疲劳强强度和和耐磨磨性、、提高高曲轴轴的寿寿命，，需要要对其其进行行表面面强化化处理理。曲轴的的表面面强化化方法法主要要有：：圆角角滚压压、高高频淬淬火、、渗碳碳处理理、离离子氮氮化等等方法法。曲轴高高频淬淬火的的特点点：1.对对曲轴轴材料料有广广泛的的适应应性，，可用用于球球铁、、钢件件。2.硬硬化层层较深深。3.强强度提提高比比例较较大。。曲轴两两端孔孔系的的加工工一、曲曲轴中中心孔孔的修修理随着发发动机机朝着着柴油油化、、大马马力的的方向向发展展，作作为发发动机机的心心脏，，曲轴轴的品品种越越来越越大型型化、、重型型化，，而且且精度度要求求也越越来越越高。。曲轴是是以两两端孔孔定位位的轴轴类零零件，，工件件两端端中心心孔的的几何何形状状误差差在加加工过过程中中都会会反映映到轴轴颈表表面上上去。。因此此，毛毛坯表表面粗粗糙度度和形形状误误差大大、粗粗加工工中造造成的的中心心孔损损伤变变形等等等这这些因因素都都要求求在磨磨削前前对中中心孔孔进行行修理理。中中心孔孔的修修正还还能够够控制制磨削削前的的跳动动误差差在合合理的的范围围内。。大型六六缸机机曲轴轴采用用中心心孔修修正工工艺，，能稳稳定和和提高高磨削削质量量，优优化曲曲轴工工艺。。二、曲曲轴螺螺纹孔孔系、、工艺艺孔的的加工工曲轴工工艺要要考虑虑优化化孔系系的加加工。。传统统孔系系加工工工序序长，，需要要设备备数量量多，，由于于孔系系加工工多安安排在在精磨磨轴颈颈后，，多次次装卸卸和加加工易易造成成轴颈颈表面面划伤伤，影影响成成品质质量。。工艺孔孔作为为连杆杆颈磨磨削的的重要要分度度基准准，要要保证证其位位置的的精确确度和和稳定定性。。主轴颈颈磨削削和连连杆颈颈磨削削的先先后问问题1.主轴颈颈磨削削→连连杆颈颈磨削削存在问问题：：因为为连杆杆颈磨磨削造造成的的应力力释放放，使使主轴轴颈跳跳动超超差，，不好好控制制2.连连杆颈颈磨削削→主主轴颈颈磨削削存在问问题：：基准准的转转换造造成曲曲柄半半径的的超差差，不不好控控制；；增加加设备备止推面面的磨磨削止推面面为两两个圆圆环面面，技技术要要求较较高，，开档档公差差为0.04-0.15mm的范范围，，止推推面高高度一一般在在7-30mm的范范围，，且要要求与与主轴轴颈轴轴线垂垂直。。传统磨削削方法是是切入磨磨，砂轮轮消耗非非常大，，容易烧烧伤、圆圆角不成成型，垂垂直度不不易保证证，质量量不稳定定，加工工成本高高。6C曲轴轴采用减减小和稳稳定止推推面磨削削余量的的办法，，来提高高止推面面加工的的质量稳稳定性主轴颈跳跳动误差差与相位位、曲柄柄半径误误差关系系工艺尺寸寸链加工余量量影响工序序余量的的因素上道工序序的表面面粗糙度度（Rya）上道工序序的表面面破坏层层（Da）上道工序序的尺寸寸公差（（Ta））上道工序序的形状状和位置置误差（（ρa））本道工序序的装夹夹误差（（ξb））最小余量量Zbmin=Rya+Da+ρρa+ξξb工艺卡：：OP30工艺卡：：OP30续工艺卡：：OP40工艺卡：：OP50工艺卡：：OP60工艺卡：：OP70工艺卡：：OP80工艺卡：：OP205工艺卡：：OP210工艺卡：：OP220工艺卡：：OP240工艺卡：：OP240续续工艺卡：：OP250工艺卡：：OP270关键曲轴轴加工工工艺1.6C曲轴内内铣●图象资料料●加工工原理和和结构关键曲轴轴加工工工艺内铣加工工的几个个关键点点内铣加工工的几个个关键点点关键曲轴轴加工工工艺关键曲轴轴加工工工艺内铣加工工的几个个关键点点关键曲轴轴加工工工艺曲轴磨削削柴油车用用曲轴需需要进行行强化处处理，已已满足曲曲轴在发发动机中中高强度度、高转转速、高高温的恶恶劣条件件下工作作的需要要，常见见的曲轴轴强化工工艺是曲曲轴轴颈颈圆角高高频淬火火。正因因为热处处理变形形的影响响（这里里就不对对变形进进行分析析）造成成大批量量磨削加加工前的的曲轴跳跳动（中中间轴颈颈）只能能控制在在0.5mm范范围左右右（这已已经是很很不容易易做到的的事），，这又给给磨削达达到上述述加工精精度出了了很大的的难题。。我们知道道曲轴是是典型的的细长柔柔性杆，，在受到到外力时时会弯曲曲，出现现“让刀刀”现象象，在车车削时会会出现鼓鼓形、振振动、波波纹等质质量缺陷陷，而磨磨削具有有更大的的切深抗抗力，如如果没有有中心架架，不仅仅上道工工序的误误差很容容易复映映到磨削削工序中中，其本本身工序序也很难难将曲轴轴磨圆磨磨正。一般来说说，曲轴轴的磨削削工步基基本可分分4步：：粗磨、、半精磨磨、精磨磨和光磨磨；其中中粗磨根根据磨削削余量的的大小再再分几次次磨削；；中心架架在半精精磨或精精磨工步步时开始始工作，，此时工工件外圆圆表面已已经磨光光，大部部分的工工件变形形和上道道工序的的加工误误差得到到一定的的修正，，中心架架有一个个良好的的工作条条件。关键曲轴轴加工工工艺曲轴磨削削工艺关键曲轴轴加工工工艺曲轴磨削削用中心心架TheEndTHANKYOU!9、静夜四四无邻，，荒居旧旧业贫。。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、雨中黄叶树树，灯下白头头人。。21:18:2521:18:2521:1812/28/20229:18:25PM11、以我独沈沈久，愧君君相见频。。。12月-2221:18:2521:18Dec-2228-Dec-2212、故人人江海海别，，几度度隔山山川。。。21:18:2521:18:2521:18Wednesday,December28,202213、乍见见翻疑疑梦，，相悲悲各问问年。。。12月月-2212月月-2221:18:2521:18:25December28,202214、他乡生生白发，，旧国见见青山。。。28十十二月20229:18:25下午午21:18:2512月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月229:18下下午午12月月-2221:18December28,202216、行行动动出出成成果果，，工工作作出出财财富富。。。。2022/12/2821:18:2521:18:2528December202217、做前前，能能够环环视四四周；；做时时，你你只能能或者者最好好沿着着以脚脚为起起点的的射线线向前前。。。9:18:26下下午9:18下下午午21:18:2612月月-229、没有失失败，只只有暂时时停止成成功！。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、很多事情努努力了未必有有结果，但是是不努力却什什么改变也没没有。。21:18:2621:18:2621:1812/28/20229:18:26PM11、成功就是是日复一日日那一点点点小小努力力的积累。。。12月-2221:18:2621:18Dec-2228-Dec-2212、世世间间成成事事，，不不求求其其绝绝对对圆圆满满，，留留一一份份不不足足，，可可得得无无限限完完美美。。。。21:18:2621:18:2621:18Wednesday,December28,202213、不知香香积寺，，数里入入云峰。。。12月-2212月-2221:18:2621:18:26December28,202214、意志志坚强强的人人能把把世界界放在在手中中像泥泥块一一样任任意揉揉捏。。28十十二二月20229:18:26下下午21:18:2612月月-2215、楚塞三湘湘接，荆门门九派通。。。。十二月229:18下下午12月-2221:18December28,202216、少年十五五二十时，，步行夺得得胡马骑。。。2022/12/2821:18:2621:18:2628December202217、空山新雨后后，天气晚来来秋。。9:18:26下午9:18下下午21:18:2612月-229、杨柳散和