曲軸工藝基礎(chǔ)知識(shí)

工藝規(guī)程●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)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：1.技術(shù)上的先進(jìn)性2.經(jīng)濟(jì)上的合理性3.有良好的勞動(dòng)條件●制訂工藝規(guī)程的步驟分析零件圖和產(chǎn)品裝配圖確定毛坯擬訂工藝路線確定各工序尺寸及公差確定各工序的設(shè)備、工裝確定切削用量和工時(shí)定額確定各主要工序的技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法編制工藝文件第一頁(yè)，共39頁(yè)。曲軸的功用

曲軸承受連桿傳來的力，并由此造成繞其本身軸線的力矩——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。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、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、韌性和耐磨性且潤(rùn)滑良好。第二頁(yè)，共39頁(yè)。曲軸產(chǎn)品圖（簡(jiǎn)易）第三頁(yè)，共39頁(yè)?？得魉骨S主要尺寸序號(hào)尺寸項(xiàng)目6C6B1主軸頸直徑Φ98±0.013Φ83±0.0132連桿頸直徑Φ76±0.013Φ69±0.0133曲柄半徑R67.5±0.076R60±0.0764主軸頸開檔43±0.07637.5±0.0765止推面開檔JOU443

+0.076/-0.02JOU637.5+0.076/-0.026連桿頸開檔46±0.0539±0.057總長(zhǎng)967.448578總重84Kg左右57Kg9最大回轉(zhuǎn)半徑R112R10210主軸頸圓角R4.2±0.2R4.2±0.211連桿頸圓角R4.0±0.2R4.0±0.212軸向公差±0.25±0.2513缸心距13712014圓度0.00640.006415跳動(dòng)0.150.1516不平衡量36g.cm74g.cm第四頁(yè)，共39頁(yè)。曲軸的材料●對(duì)曲軸材料的要求：①優(yōu)良的綜合機(jī)械性能，有高的強(qiáng)度和韌性②高的抗疲勞能力，防止疲勞斷裂，提高壽命③良好的耐磨性●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鍛鋼曲軸的常規(guī)工藝路線是：下料—鍛造—正火—粗加工—表面淬火及回火—精加工球鐵曲軸的常規(guī)工藝路線是：鑄造—正火—回火—粗加工—表面淬火及回火—精加工球鐵曲軸的冷加工性比鋼好，且成本只有鋼曲軸的1/3●曲軸毛坯的機(jī)加工銑端面、打質(zhì)量中心孔第五頁(yè)，共39頁(yè)。6C曲軸毛坯圖（簡(jiǎn)易）第六頁(yè)，共39頁(yè)?？得魉骨S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%第七頁(yè)，共39頁(yè)。6C曲軸主要工藝流程

粗精車曲軸小端軸頸及粗車第4軸頸粗精車法蘭及精車第4軸頸打標(biāo)記內(nèi)銑2、3、5、6、7主軸頸，內(nèi)銑全部連桿頸加工No.1工藝孔鉆主軸頸直油孔、連桿頸斜油孔油孔倒角中間清洗圓角及軸頸淬火（主軸頸和連桿頸）回火并熱校噴丸中心孔修正及兩端螺孔、平衡塊螺孔、定位孔、工藝孔加工半精磨所有主軸頸、磨后油封軸頸及法蘭端面精車止推面及倒角精磨所有主軸頸精磨6個(gè)連桿頸精磨齒輪、前油封、皮帶輪軸頸及端面拋光油孔口加工正時(shí)銷孔動(dòng)平衡返修工序拋光清洗曲軸油孔最終清洗探傷終檢防銹包裝第八頁(yè)，共39頁(yè)。粗車第4軸頸粗磨第4軸頸粗車平衡塊主軸頸側(cè)面粗車其余主軸頸及兩端頭精車第1、3、4、6主軸頸及小頭軸頸精車2、5、7主軸頸、法蘭外圓及端面打標(biāo)記銑角向定位塊銑NO1、6連桿頸平衡塊側(cè)面車削NO1、6連桿頸銑NO3、4連桿頸平衡塊側(cè)面車削NO3、4連桿頸車削NO2、5連桿頸加工No.1工藝孔鉆主軸頸直油孔、連桿頸斜油孔油孔倒角中間清洗圓角及軸頸淬火（主軸頸和連桿頸）回火并熱校噴丸中心孔修正在法蘭端鉆鉸NO2工藝孔半精磨NO1、7主軸頸精車止推面及倒角精磨6個(gè)連桿頸精磨NO6主軸頸精磨NO2、4、7主軸頸精磨NO3、5主軸頸精磨NO1主軸頸、齒輪、前油封及端面精磨后油封軸頸精車法蘭端面精車皮帶輪軸頸兩端孔系的加工拋光油孔口加工正時(shí)銷孔動(dòng)平衡返修工序拋光清洗曲軸油孔最終清洗探傷終檢防銹包裝6B曲軸主要工藝流程第九頁(yè)，共39頁(yè)。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)整工作量大二.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。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、迅速第十頁(yè)，共39頁(yè)。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)倍的集中應(yīng)力峰值。而過渡圓角處的最大彎曲應(yīng)力占80%，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力僅占20%。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、滲碳處理、離子氮化等方法。曲軸高頻淬火的特點(diǎn)：1.對(duì)曲軸材料有廣泛的適應(yīng)性，可用于球鐵、鋼件。2.硬化層較深。3.強(qiáng)度提高比例較大。第十一頁(yè)，共39頁(yè)。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，曲軸的品種越來越大型化、重型化，而且精度要求也越來越高。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。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)，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。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。第十二頁(yè)，共39頁(yè)。主軸頸磨削和連桿頸磨削的先后問題1.主軸頸磨削→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)備第十三頁(yè)，共39頁(yè)。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。6C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)定性第十四頁(yè)，共39頁(yè)。主軸頸跳動(dòng)誤差與相位、曲柄半徑誤差關(guān)系

第十五頁(yè)，共39頁(yè)。工藝尺寸鏈加工余量影響工序余量的因素上道工序的表面粗糙度（Rya）上道工序的表面破壞層（Da）上道工序的尺寸公差（Ta）上道工序的形狀和位置誤差（ρa(bǔ)）本道工序的裝夾誤差（ξb）最小余量Zbmin=Rya+Da+ρa(bǔ)+ξb第十六頁(yè)，共39頁(yè)。第十七頁(yè)，共39頁(yè)。工藝卡：OP30第十八頁(yè)，共39頁(yè)。工藝卡：OP30續(xù)第十九頁(yè)，共39頁(yè)。工藝卡：OP40第二十頁(yè)，共39頁(yè)。工藝卡：OP50第二十一頁(yè)，共39頁(yè)。

工藝卡：OP60第二十二頁(yè)，共39頁(yè)。工藝卡：OP70第二十三頁(yè)，共39頁(yè)。工藝卡：OP80第二十四頁(yè)，共39頁(yè)。工藝卡：OP205第二十五頁(yè)，共39頁(yè)。工藝卡：OP210第二十六頁(yè)，共39頁(yè)。工藝卡：OP220第二十七頁(yè)，共39頁(yè)。工藝卡：OP240第二十八頁(yè)，共39頁(yè)。工藝卡：OP240續(xù)第二十九頁(yè)，共39頁(yè)。工藝卡：OP250第三十頁(yè)，共39頁(yè)。工藝卡：OP270第三十一頁(yè)，共39頁(yè)。關(guān)鍵曲軸加工工藝1.6C曲軸內(nèi)銑●圖象資料●加工原理和結(jié)構(gòu)第三十二頁(yè)，共39頁(yè)。關(guān)鍵曲軸加工工藝內(nèi)銑加工的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)第三十三頁(yè)，共39頁(yè)。內(nèi)銑加工的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)關(guān)鍵曲軸加工工藝第三十四頁(yè)，共39頁(yè)。關(guān)鍵曲軸加工工藝內(nèi)銑加工的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)第三十五頁(yè)，共39頁(yè)。關(guān)鍵曲軸加工工藝曲軸磨削第三十六頁(yè)，共39頁(yè)。柴油車用曲軸需要進(jìn)行強(qiáng)化處理，已滿足曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)中高強(qiáng)度、高轉(zhuǎn)速、高溫的惡劣條件下工作的需要，常見的曲軸強(qiáng)化工藝是曲軸軸頸圓角高頻淬火。正因?yàn)闊崽幚碜冃蔚挠绊懀ㄟ@里就不對(duì)變形進(jìn)行分析）造成大批量磨削加工前的曲軸跳動(dòng)（中間軸頸）只能控制在0.5mm范圍左右（這已經(jīng)是很不容易做到的事），這又給磨削達(dá)到上述加工精度出了很大的難題。我們知道曲軸是典型的細(xì)長(zhǎng)柔性桿，在受到外力時(shí)會(huì)彎曲，出現(xiàn)“讓刀”現(xiàn)象，在車削時(shí)會(huì)出現(xiàn)鼓形、振動(dòng)、波紋等質(zhì)量缺陷，而磨削具有更大的切深抗力，如果沒有中心架，不僅上道工序的誤差很容易復(fù)映到磨削