曲軸工藝基礎(chǔ)知識(shí)

1、曲軸工藝基礎(chǔ)知識(shí)曲軸工藝基礎(chǔ)知識(shí)2006.02.22.2006.02.22.工藝規(guī)程工藝規(guī)程制訂工藝規(guī)程的原則制訂工藝規(guī)程的原則 在一定的生產(chǎn)條件下，以最少的勞動(dòng)消耗和最低的費(fèi)用，按計(jì)劃規(guī)在一定的生產(chǎn)條件下，以最少的勞動(dòng)消耗和最低的費(fèi)用，按計(jì)劃規(guī)定的速度，可靠地加工出符合圖紙和技術(shù)要求的零件。定的速度，可靠地加工出符合圖紙和技術(shù)要求的零件。 注意幾個(gè)問題：注意幾個(gè)問題：1.1.技術(shù)上的先進(jìn)性技術(shù)上的先進(jìn)性 2.2.經(jīng)濟(jì)上的合理性經(jīng)濟(jì)上的合理性 3.3.有良好有良好的勞動(dòng)條件的勞動(dòng)條件制訂工藝規(guī)程的步驟制訂工藝規(guī)程的步驟 分析零件圖和產(chǎn)品裝配圖分析零件圖和產(chǎn)品裝配圖 確定毛坯確定毛坯 擬訂工藝路

2、線擬訂工藝路線 確定各工序尺寸及公差確定各工序尺寸及公差 確定各工序的設(shè)備、工裝確定各工序的設(shè)備、工裝 確定切削用量和工時(shí)定額確定切削用量和工時(shí)定額 確定各主要工序的技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法確定各主要工序的技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法 編制工藝文件編制工藝文件曲軸的功用曲軸的功用 曲軸承受連桿傳來的力，并由此造成繞其本曲軸承受連桿傳來的力，并由此造成繞其本身軸線的力矩身軸線的力矩扭矩，然后通過飛輪驅(qū)動(dòng)汽車扭矩，然后通過飛輪驅(qū)動(dòng)汽車傳動(dòng)系，同時(shí)還驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)和其他輔助裝置。傳動(dòng)系，同時(shí)還驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)和其他輔助裝置。 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，在工作中受到周期性曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，在工作中受到周期性不斷變化的燃?xì)鉀_擊力

3、、往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的慣性力、不斷變化的燃?xì)鉀_擊力、往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的慣性力、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心慣性力等復(fù)雜的交變載荷，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心慣性力等復(fù)雜的交變載荷，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、橫向與縱向振動(dòng)，承受拉、壓、彎和磨損，扭轉(zhuǎn)、橫向與縱向振動(dòng)，承受拉、壓、彎和磨損，所以對(duì)曲軸的要求是：有足夠的強(qiáng)度、剛度、韌所以對(duì)曲軸的要求是：有足夠的強(qiáng)度、剛度、韌性和耐磨性且潤(rùn)滑良好性和耐磨性且潤(rùn)滑良好。曲軸產(chǎn)品圖（簡(jiǎn)易）曲軸產(chǎn)品圖（簡(jiǎn)易）康明斯曲軸主要尺寸康明斯曲軸主要尺寸序號(hào)序號(hào)尺寸項(xiàng)目尺寸項(xiàng)目6C6B1主軸頸直徑主軸頸直徑980.013830.0132連桿頸直徑連桿頸直徑760.013690.0133曲柄半徑曲柄半徑R67.50

4、.076R600.0764主軸頸開檔主軸頸開檔430.07637.50.0765止推面開檔止推面開檔JOU443 +0.076/-0.02JOU637.5 +0 .076/-0.026連桿頸開檔連桿頸開檔460.05390.057總長(zhǎng)總長(zhǎng)967.448578總重總重84Kg左右左右57Kg9最大回轉(zhuǎn)半徑最大回轉(zhuǎn)半徑R112R10210主軸頸圓角主軸頸圓角R4.20.2R4.20.211連桿頸圓角連桿頸圓角R4.00.2R4.00.212軸向公差軸向公差0.250.2513缸心距缸心距13712014圓度圓度0.00640.006415跳動(dòng)跳動(dòng)0.150.1516不平衡量不平衡量36g.cm74

5、 g.cm曲軸的材料曲軸的材料對(duì)曲軸材料的要求：對(duì)曲軸材料的要求：優(yōu)良的綜合機(jī)械性能，有高的強(qiáng)度和韌性優(yōu)良的綜合機(jī)械性能，有高的強(qiáng)度和韌性高的抗疲勞能力，防止疲勞斷裂，提高壽命高的抗疲勞能力，防止疲勞斷裂，提高壽命良好的耐磨性良好的耐磨性曲軸毛坯的種類曲軸毛坯的種類對(duì)整體曲軸來說，毛坯主要是鍛鋼和球鐵對(duì)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：下料鍛鋼曲軸的常規(guī)工藝路線是：下料鍛造鍛造正火正火粗加工粗加工表面淬火及回火表面淬火及回火精加工精加工球鐵曲軸的常規(guī)工藝路線是：鑄造球鐵曲軸的常規(guī)工藝路線是：鑄造正火正火回火回火粗加工粗加工表面淬火及回火表面淬火及回火精加工精加工球鐵曲

6、軸的冷加工性比鋼好，且成本只有鋼曲軸的球鐵曲軸的冷加工性比鋼好，且成本只有鋼曲軸的1/31/3曲軸毛坯的機(jī)加工曲軸毛坯的機(jī)加工銑端面、打質(zhì)量中心孔銑端面、打質(zhì)量中心孔6C曲軸毛坯圖（簡(jiǎn)易）曲軸毛坯圖（簡(jiǎn)易）康明斯曲軸材料康明斯曲軸材料1.化學(xué)成分鋼號(hào)：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%6C6C曲軸主要工藝流程曲軸主要工藝流程 粗精車曲軸小端軸頸及粗車第粗精車曲軸小端軸頸及粗車第4 4軸頸軸頸粗精車法蘭粗精車法蘭及精車第及精車第4 4軸頸軸頸打

7、標(biāo)記打標(biāo)記 內(nèi)銑內(nèi)銑2 2、3 3、5 5、6 6、7 7主主軸頸，內(nèi)銑全部連桿頸軸頸，內(nèi)銑全部連桿頸加工加工No.1No.1工藝孔工藝孔鉆主鉆主軸頸直油孔、連桿頸斜油孔軸頸直油孔、連桿頸斜油孔油孔倒角油孔倒角中間清中間清洗洗圓角及軸頸淬火（主軸頸和連桿頸）圓角及軸頸淬火（主軸頸和連桿頸）回火回火并熱校并熱校噴丸噴丸中心孔修正及兩端螺孔、平衡塊中心孔修正及兩端螺孔、平衡塊螺孔、定位孔、工藝孔加工螺孔、定位孔、工藝孔加工半精磨所有主軸頸、半精磨所有主軸頸、磨后油封軸頸及法蘭端面磨后油封軸頸及法蘭端面精車止推面及倒角精車止推面及倒角精磨所有主軸頸精磨所有主軸頸精磨精磨6 6個(gè)連桿頸個(gè)連桿頸精磨齒輪

8、、前精磨齒輪、前油封、皮帶輪軸頸及端面油封、皮帶輪軸頸及端面拋光油孔口拋光油孔口加工正加工正時(shí)銷孔時(shí)銷孔動(dòng)平衡動(dòng)平衡返修工序返修工序拋光拋光清洗曲軸油清洗曲軸油孔孔最終清洗最終清洗探傷探傷終檢終檢防銹包裝防銹包裝粗車第粗車第4 4軸頸軸頸粗磨第粗磨第4 4軸頸軸頸粗車平衡塊主軸頸側(cè)面粗車平衡塊主軸頸側(cè)面粗車粗車其余主軸頸及兩端頭其余主軸頸及兩端頭精車第精車第1 1、3 3、4 4、6 6主軸頸及小頭主軸頸及小頭軸頸軸頸精車精車2 2、5 5、7 7主軸頸、法蘭外圓及端面主軸頸、法蘭外圓及端面打標(biāo)記打標(biāo)記 銑角向定位塊銑角向定位塊銑銑NO1NO1、6 6連桿頸平衡塊側(cè)面連桿頸平衡塊側(cè)面車削車削N

9、O1NO1、6 6連桿頸連桿頸銑銑NO3NO3、4 4連桿頸平衡塊側(cè)面連桿頸平衡塊側(cè)面車削車削NO3NO3、4 4連桿連桿頸頸車削車削NO2NO2、5 5連桿頸連桿頸加工加工No.1No.1工藝孔工藝孔鉆主軸頸直鉆主軸頸直油孔、連桿頸斜油孔油孔、連桿頸斜油孔油孔倒角油孔倒角中間清洗中間清洗圓角及軸圓角及軸頸淬火（主軸頸和連桿頸）頸淬火（主軸頸和連桿頸）回火并熱?；鼗鸩嵝娡鑷娡柚行闹行目仔拚仔拚诜ㄌm端鉆鉸在法蘭端鉆鉸NO2NO2工藝孔工藝孔半精磨半精磨NO1NO1、7 7主軸頸主軸頸精車止推面及倒角精車止推面及倒角精磨精磨6 6個(gè)連桿頸個(gè)連桿頸精磨精磨NO6NO6主軸頸主軸頸精磨精磨NO

10、2NO2、4 4、7 7主軸頸主軸頸精磨精磨NO3NO3、5 5主軸頸主軸頸精磨精磨NO1NO1主主軸頸、齒輪、前油封及端面軸頸、齒輪、前油封及端面精磨后油封軸頸精磨后油封軸頸精車法精車法蘭端面蘭端面精車皮帶輪軸頸精車皮帶輪軸頸兩端孔系的加工兩端孔系的加工拋光油孔拋光油孔口口加工正時(shí)銷孔加工正時(shí)銷孔動(dòng)平衡動(dòng)平衡返修工序返修工序拋光拋光清洗曲軸清洗曲軸油孔油孔最終清洗最終清洗探傷探傷終檢終檢防銹包裝防銹包裝6B曲軸主要工藝流程曲軸主要工藝流程曲軸的粗加工一一. .傳統(tǒng)車削缺點(diǎn)：傳統(tǒng)車削缺點(diǎn)：1.1.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，由于曲軸毛坯的加工余量比較大，在車削

11、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)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)2.2.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)率低的問題，但在切削時(shí)使工件承受很大的切削力，容易決了生產(chǎn)率低的問題，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產(chǎn)生變形而影響加工精度3.3.在車削在車削6 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，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

12、時(shí)，重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)整工作量大新調(diào)整工作量大二二. .曲軸的銑削曲軸的銑削 為克服傳統(tǒng)車削的缺點(diǎn)而開發(fā)出曲軸的銑削設(shè)備，分為外銑和內(nèi)銑。為克服傳統(tǒng)車削的缺點(diǎn)而開發(fā)出曲軸的銑削設(shè)備，分為外銑和內(nèi)銑。主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：1.1.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 2.2.能對(duì)加工部位進(jìn)行精度補(bǔ)償能對(duì)加工部位進(jìn)行精度補(bǔ)償 3.3.產(chǎn)生的鐵屑較細(xì)小產(chǎn)生的鐵屑較細(xì)小 4.4.刀具費(fèi)用較高，需要配套設(shè)備，投資大刀具費(fèi)用較高，需要配套設(shè)備，投資大 5.5.有一定的柔性，刀具調(diào)整較方便、迅速有一定的柔性，刀具

13、調(diào)整較方便、迅速曲軸的強(qiáng)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(yīng)力分布不平衡，在主軸因是曲軸的結(jié)構(gòu)及其所受的載荷，使其應(yīng)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(yīng)力高出數(shù)倍的頸、連桿頸與曲拐相連的過渡圓角處產(chǎn)生比名義應(yīng)力高出數(shù)倍的集中應(yīng)力峰值。而過渡圓角處的最大彎曲應(yīng)力占集中應(yīng)力峰值。而過渡圓角處的最大彎曲應(yīng)力占80%80%，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力僅占僅占20%20%。曲軸圓角處是曲軸疲勞破壞的潛在根源之一，而且斷。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

14、發(fā)生在連桿軸頸過渡圓角與主軸頸過渡圓角的對(duì)角線上。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(duì)角線上。為此，提高疲勞強(qiáng)度和耐磨性、提高曲軸的壽命，需要對(duì)其進(jìn)行為此，提高疲勞強(qiáng)度和耐磨性、提高曲軸的壽命，需要對(duì)其進(jìn)行表面強(qiáng)化處理。表面強(qiáng)化處理。 曲軸的表面強(qiáng)化方法主要有：圓角滾壓、高頻淬火、滲碳處曲軸的表面強(qiáng)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。理、離子氮化等方法。 曲軸高頻淬火的特點(diǎn)：曲軸高頻淬火的特點(diǎn)： 1.1.對(duì)曲軸材料有廣泛的適應(yīng)性，可用于球鐵、鋼件。對(duì)曲軸材料有廣泛的適應(yīng)性，可用于球鐵、鋼件。 2.2.硬化層較深。硬化層較深。 3.3.強(qiáng)度提高比例較大。強(qiáng)度

15、提高比例較大。曲軸兩端孔系的加工一、曲軸中心孔的修理一、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)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，曲軸的品種越來越大型化、重型化，而且精度要機(jī)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。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(huì)反映到軸頸表面上去。因此，何形狀誤差在加工過程中都會(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毛坯表面粗糙度和形狀誤差大、粗加工中造成的中

16、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)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。削質(zhì)量，優(yōu)化曲軸工藝。二、曲軸螺紋孔系、工藝孔的加工二、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(zhǎng)，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，多次需要設(shè)備數(shù)量多，由于孔系加工多安

17、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。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(zhǔn)，要保證其位置工藝孔作為連桿頸磨削的重要分度基準(zhǔn)，要保證其位置的精確度和穩(wěn)定性。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.主軸頸磨削主軸頸磨削連桿頸磨削連桿頸磨削存在問題：因?yàn)檫B桿頸磨削造成的應(yīng)力釋放，使主存在問題：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，不好控制軸頸跳動(dòng)超差，不好控制2.2.連桿頸磨削連桿頸磨削主軸頸磨削主軸頸磨削存在問題：基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換造成曲柄半徑的超差，不好存在問題：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

18、控制；增加設(shè)備止推面的磨削 止推面為兩個(gè)圓環(huán)面，技術(shù)要求較高，開檔止推面為兩個(gè)圓環(huán)面，技術(shù)要求較高，開檔公差為公差為0.04-0.15mm0.04-0.15mm的范圍，止推面高度一般在的范圍，止推面高度一般在7-30mm7-30mm的范圍，且要求與主軸頸軸線垂直。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，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。不穩(wěn)定，加工成本高。 6C6C曲軸采用減小和穩(wěn)定止推面磨削余量的辦曲軸采用減小和穩(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)定性法，來提高止推面加工的質(zhì)量穩(wěn)定性主軸頸跳動(dòng)誤差與相位、曲柄半徑誤差關(guān)系工藝尺寸鏈加工余量加工余量影響工序余量的因素影響工序余量的因素上道工序的表面粗糙度（上道工序的表面粗糙度（RyaRya）上道工序的表面破壞層（上道工序的表面破壞層（DaDa）上道工序的尺寸公差（上道工序的尺寸公差（TaTa）上道工序的形狀和位置誤差（上道工序的形狀和位置誤差（aa）本道工序的裝夾誤差（本道工序的裝夾誤差（bb）最小余量最小余量Zbmin= Rya+ Da+a+bZbmin= Rya+ Da+a+b工藝卡：OP30工藝卡：OP30續(xù)工藝卡：OP40工藝卡：OP50工藝卡：O