發(fā)動機曲軸加工工藝分析

摘要：曲軸作為發(fā)動機的重要零件，其結構參數(shù)、加工工藝等都會對整個發(fā)動機的可靠性和使用壽命產(chǎn)生嚴重的影響。因此，加強對曲軸加工工藝的研究至關重要。本文首先簡單介紹了發(fā)動機曲軸加工工藝，隨后對曲軸加工工藝的分析情況進行了詳細闡述。

關鍵詞：曲軸;加工工藝;發(fā)動機

引言

現(xiàn)階段，隨著發(fā)動機性能的不斷提升，曲軸作為重要零件，對其質(zhì)量要求也越來越嚴格，曲軸的結構參數(shù)、加工工藝等都會對整個發(fā)動機的可靠性和壽命產(chǎn)生嚴重的影響。但是因曲軸在工作時處于較為惡劣的環(huán)境條件中，其每一環(huán)節(jié)的加工質(zhì)量無法達到設計要求，都會影響曲軸的工作質(zhì)量和使用壽命。由此可見，不斷加強曲軸加工工藝的研究，對促進企業(yè)發(fā)展有著重要的意義。

1. 發(fā)動機曲軸加工工藝的介紹

1.1 曲軸加工工藝的發(fā)展現(xiàn)狀

曲軸是發(fā)動機得以正常運轉的心臟，并且是一種柔性細長軸件，其加工工藝的重點和難點之處在于曲軸的主軸頸及連桿頸等部位的加工上，加工過程中主要有四大工序，分別是粗加工、半精加工、精加工以及磨削，在這四大工序中，前兩項工序具有較大的發(fā)展空間。而且隨著曲軸加工工藝的發(fā)展，21世紀以后，曲軸在制造工藝、刀具等多個方面都發(fā)生了較大的變化，多刀車削工藝以及手工磨削工藝逐漸占據(jù)了重要位置，但是因其加工精度低、柔性較差、自動化程度低等諸多不足而逐漸被淘汰。

而國外在曲軸加工方面展現(xiàn)出良好的發(fā)展前景，主要是將曲軸車削工藝與車拉工藝相互結合在一起，具有較高的生產(chǎn)效率，同時還具備精度高、自動化程度高、柔性好等優(yōu)點。此外，曲軸進行加工之后，可以直接略過粗磨工序進入到精磨工序中。該種加工方式逐漸成為一種流行工藝。

之后出現(xiàn)的新型CNC高速曲軸外銑機床，使得曲軸的粗加工工藝又向前邁進了一步。它存在切削速度快、時間短、工件溫度低、刀具壽命高、加工精度高、柔性好等諸多優(yōu)勢，因此車拉及CNC高速曲軸外銑將會成為曲軸粗加工的重要主導方向之一。

1.2 曲軸機械加工工藝特點

一方面，產(chǎn)品選用鍛鋼，材質(zhì)選用高淬透性合金鋼通過調(diào)質(zhì)及表面感應淬火處理后，獲得有較高的硬度、韌性等較好的綜合機械性能。

一方面，由于零件的剛性差，同時結合曲軸的加工難點即主軸頸及連桿頸;在對曲軸進行加工的過程中需要嚴格按照先粗后精的順序，從而保證加工的精度要求。

一方面，產(chǎn)品精度要求高，軸頸是曲軸的裝配基準，要求精度達到IT4 ～ IT7級，表面精度要求達到Ra0.2以下，需要高精度磨床及超精機加工保證。

2. 主軸加工工藝的分析

2.1 選擇基準

在對基準進行選擇時，需要做到以下幾個方面的統(tǒng)一。首先，設計基準與加工基準兩者之間的統(tǒng)一;其次，在四大加工工序之中，需要做到基準的統(tǒng)一，尤其是對精加工工序的基準統(tǒng)一要求更為嚴格。而且在加工工序中，粗加工及半精加工的基準選擇的是兩端的中心孔，而精加工選擇兩端中心孔外還要使用第一連桿頸進行角度確認。

2.2 軸頸的加工

軸頸加工時，主軸頸加工以車削方式為主，并且需要在強度較大的車車拉數(shù)控車床上進行。在對主軸頸進行車削的過程中，需要先對大小頭軸頸進行加工，然后才能對其定位。在安裝曲軸時，一端用卡盤夾緊另一端用頂尖頂住，主軸頸車削時需要采用硬質(zhì)合金刀具。但由于軸頸的切削量較大，且每一部分的余量不相同，加之旋轉過程中的不平衡會產(chǎn)生較強的沖擊力。因此，為了保證軸頸加工的質(zhì)量，需要將工件牢固夾住。

當完成主軸頸以及其它外圓的車削工序之后，加工連桿軸頸時要以主軸頸及中心孔作為基準，并采用曲軸加工專用夾具。使用CBN高速外銑機床，夾緊定位方式與車主軸頸相同。但上料后需確定第一連桿位置，隨動銑削加工，這樣既能保證曲軸加工精度又能保證設備的柔性。

2.3 曲軸工藝的檢測

在對曲軸進行加工的過程中，曲軸的檢測工序是一道極為重要的工序，在各個工序之中，關鍵部位都會設有自動測量以及自動補償?shù)妊b置，來彌補加工過程中存在的不足。例如在精磨工序中，檢測工序可以實現(xiàn)在線檢測，實施閉環(huán)控制，從而完成曲軸的整個檢測過程。而且，還有動平衡試驗及磁粉探傷等兩項檢測工序，來實現(xiàn)對動平衡以及曲軸表面質(zhì)量性能等的檢測。此外，在曲軸檢測工序中有四道獨立的檢測工序，分別是毛坯檢查，主要是對毛坯的尺寸、機械性能以及各種化學成分等進行檢測;第二和第三道工序是中間檢測，即利用曲軸綜合測量機，對經(jīng)過粗加工和精加工的曲軸尺寸進行檢測;而最后一道工序則是對成品的檢測，主要是根據(jù)各個零件的設計和加工要求，對曲軸各個零件存在的誤差是否在合理范圍內(nèi)進行檢測，同時檢測其加工的質(zhì)量是否存在問題。

3. 總結

曲軸作為發(fā)動機中的重要零件，能夠?qū)Πl(fā)動機的使用壽命和質(zhì)量等方面產(chǎn)生嚴重的影響。而傳統(tǒng)的曲軸加工工藝因存在加工精度低、柔性較差、自動化程度低等諸多缺陷而逐漸被新型車車拉、CNC高速曲軸外銑所代替，并對曲軸加工中的關鍵技術要點進行了深入探究，這對于延長發(fā)動機使用壽命，促進企業(yè)的發(fā)展至關重要。

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