曲軸先進(jìn)鍛造技術(shù)及其應(yīng)用的若干研究

（南昌航空大學(xué)工程訓(xùn)練中心，南昌 330000）

摘 要：由于汽車數(shù)量的增多，使得汽車制造業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出了繁榮之景象，市場(chǎng)對(duì)于曲軸零部件的需求也日益增加，對(duì)曲軸先進(jìn)鍛造技術(shù)和應(yīng)用進(jìn)行研究，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義存在，結(jié)合實(shí)際情況，本文首先闡述了曲軸分類與模鍛工藝特征，并總結(jié)了新型技術(shù)在曲軸鍛造中的相關(guān)應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化生產(chǎn);半閉式模鍛;低能耗;鍛造

隨著我國(guó)汽車制造行業(yè)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)于曲軸零部件的需求也日益增加，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)令最近幾年大批量資金涌入到曲軸加工行業(yè)中，曲軸是最為主要的稱力部件，其受力情況相當(dāng)復(fù)雜，且載荷量大。這就要求曲軸應(yīng)該有比較高的強(qiáng)度和抗疲勞性，只有這樣才能夠在復(fù)雜負(fù)荷情況下長(zhǎng)時(shí)間工作。

1 曲軸分類與模鍛工藝特征

1.1 水平分模直接成形曲軸

該類型曲軸主要包含了雙缸、單缸、多缸曲軸等等，這些曲軸一般應(yīng)用在車體直列發(fā)動(dòng)機(jī)中，曲軸桿頸為180°分布，原材料為非調(diào)質(zhì)鋼材，該鍛造技術(shù)相對(duì)來(lái)講較為簡(jiǎn)易。對(duì)于規(guī)格較小的轎車曲軸，通常要使用具有步進(jìn)梁構(gòu)架的全自動(dòng)生產(chǎn)線來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)工作，該方式具體步驟為熱-預(yù)煅-終煅-切邊，在無(wú)特殊前提為條件下，并不需要特意制坯，當(dāng)切邊工作完成以后，熱精整也會(huì)完成[1]。

1.2 曲面分模直接形成曲軸

這種曲軸有兩種類型，即六缸、三缸。一些V10與V8的曲軸也使用了該生產(chǎn)工藝，曲面分模直接形成曲軸常用于200馬力以上的重型發(fā)動(dòng)機(jī)之中，其連桿頸分別為90°，120°和72°，在常規(guī)狀態(tài)下，這種型號(hào)的曲軸主要在250千焦以上設(shè)備中完成，從當(dāng)前的情況來(lái)看，有多個(gè)類型的產(chǎn)品自動(dòng)生產(chǎn)線。我國(guó)部分企業(yè)使用了非調(diào)質(zhì)鋼材料。

1.3 水平分模扭曲成形曲軸

水平分模扭曲成形曲軸主要指的是，擁有平衡塊結(jié)構(gòu)的六缸十二平衡塊曲軸，具有全平衡塊結(jié)構(gòu)六缸12平衡塊曲軸，和V10與V8曲軸等等，如果這些曲軸使用了曲面直接成形工藝[2]，就會(huì)在成鍛件局部余量偏大的缺陷存在，致使某些類別的曲軸要通過(guò)改變?cè)衅胶鈮K的方式才能適應(yīng)，這種情況會(huì)令曲軸產(chǎn)生失衡現(xiàn)象，因此，在制作曲軸與扭曲成形技藝時(shí)，這種型號(hào)的產(chǎn)品為最優(yōu)工藝，該工藝的難點(diǎn)為扭曲工藝與精整的設(shè)計(jì)，在這項(xiàng)工作中，以六缸曲軸的形成工藝為典型，而五缸工藝則相對(duì)復(fù)雜，從當(dāng)前的情況來(lái)看，還沒有關(guān)于五缸曲軸扭曲工藝成形設(shè)備，對(duì)于該曲軸的設(shè)計(jì)與制造要使用很多輔助設(shè)備才可以完成該項(xiàng)工作，在歐美發(fā)達(dá)歸家，使用一套綜合設(shè)備就能夠?qū)⑴で蜔峋ぷ魍瓿?，這除了能夠在最大程度上節(jié)省資源的同時(shí)，也可以提升原有的生產(chǎn)效率。

2 新型技藝在曲軸鍛造工作中的相關(guān)應(yīng)用

2.1 半閉合式模鍛工藝的應(yīng)用

現(xiàn)如今，我中國(guó)曲軸市場(chǎng)呈現(xiàn)出供過(guò)于求的局面，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，減少制造成本也成為了很多企業(yè)中極為重要的內(nèi)容，越來(lái)越多的新型技術(shù)也已經(jīng)被應(yīng)用于曲軸生產(chǎn)之中，最近幾年，在該工件的生產(chǎn)中，半閉式模鍛工藝被廣泛應(yīng)用。該工藝的原理全面借鑒了以往的擠壓制作方式，把曲軸開式鍛模工藝，利用一定的改進(jìn)模具進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，最終成為一種全新技術(shù)，這種技術(shù)介于閉式和開式模鍛工藝之間，技術(shù)的重點(diǎn)是改變鍛模原有橋部構(gòu)架，使用這種方式實(shí)現(xiàn)金屬在封閉模具中的擠壓程序，完成了從開式模鍛轉(zhuǎn)化為閉式模鍛，，并實(shí)現(xiàn)了小飛邊的鍛造過(guò)程，這樣能夠?qū)⒉牧系睦寐试诟旧霞右蕴嵘?，減少生產(chǎn)成本。

2.2 曲軸度鍛造的自動(dòng)化生產(chǎn)

2.2.1自動(dòng)化生產(chǎn)線

這項(xiàng)技術(shù)主要說(shuō)的是以機(jī)器人為核心，利用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為媒介，使用總線的控制為主要方式，把有關(guān)的設(shè)備完全連接，后形成的大規(guī)模生產(chǎn)線，這也是生產(chǎn)自動(dòng)化的最終體現(xiàn)，設(shè)備的管理和單元自動(dòng)化是成就企業(yè)中先進(jìn)技術(shù)全面應(yīng)用的代表，也是實(shí)現(xiàn)鍛造生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)化，智能化的主要方式，從當(dāng)前的情況來(lái)看，該方式已經(jīng)成為了我國(guó)鍛造行業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域[3]。

2.2.2新設(shè)備和相關(guān)工藝的適應(yīng)性

從現(xiàn)如今的自動(dòng)化設(shè)施與行業(yè)整體發(fā)展不難看出，利用熱模鍛壓立為主要設(shè)備的自動(dòng)化生產(chǎn)線，用于生產(chǎn)曲軸類產(chǎn)品已經(jīng)顯現(xiàn)出了不可替代的優(yōu)勢(shì)。但值得注意的是，

該產(chǎn)品的后續(xù)維護(hù)工作異常復(fù)雜，因此，在當(dāng)今我國(guó)部分生產(chǎn)商轉(zhuǎn)為利用米樂頓萬(wàn)家公司生產(chǎn)的PZS系列電動(dòng)螺旋壓力設(shè)備將曲軸部件進(jìn)行全面鍛造，這樣能夠更好的把半閉式模鍛工藝中的特點(diǎn)和廠家現(xiàn)實(shí)需要加以適應(yīng)，在對(duì)曲軸鍛件的重點(diǎn)生產(chǎn)工藝上，以往的工序是由不同設(shè)備來(lái)完成的，現(xiàn)如今在一臺(tái)機(jī)器上就可以實(shí)現(xiàn)，在節(jié)省時(shí)間的同時(shí)，也縮短了工序的傳遞時(shí)間，所以說(shuō)，這能夠很好的將自動(dòng)化生產(chǎn)優(yōu)越性加以體現(xiàn)。

2.3 曲軸低消耗制造

從原材料的使用方面 來(lái)看，目前在制造曲軸上，應(yīng)用頻率較多的材料主要是合金鋼，其次為碳鋼。目前鋁合金與微合金已經(jīng)成為了新型合金材料。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在多年前就實(shí)現(xiàn)曲軸材料的非鋼化，因?yàn)槲覈?guó)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)不同的原因，從當(dāng)前的情況來(lái)看還有相當(dāng)數(shù)量的曲軸使用調(diào)質(zhì)材料生產(chǎn)，這樣不但不能達(dá)到節(jié)省資源的目的，也在一定程度上浪費(fèi)了生產(chǎn)成本。從上游企業(yè)的情況來(lái)看，在微合金鋼原材料技術(shù)研發(fā)上，當(dāng)前我國(guó)很多企業(yè)在曲軸的生產(chǎn)上使用了非調(diào)質(zhì)原料，值得一提的是，在使用新材料的過(guò)程中全面運(yùn)用了自動(dòng)化控溫冷卻技術(shù)，對(duì)于曲軸所產(chǎn)生的剩余熱量妥善處理，這種方式既可以節(jié)省能源，另外也能夠減少設(shè)備資源的投資，將生產(chǎn)成本降低，縮短了生產(chǎn)周期。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，要想令該行業(yè)得到長(zhǎng)久性的發(fā)展，就應(yīng)該將技術(shù)研發(fā)作為工作重點(diǎn)，并在引進(jìn)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)技藝基礎(chǔ)上，進(jìn)行全面創(chuàng)新，另外還要優(yōu)化原有生產(chǎn)工藝，將生產(chǎn)成本全面降低，以更好的適應(yīng)市場(chǎng)變化，走向?qū)I(yè)發(fā)展的道路。

參考文獻(xiàn)：

[1]夏占雪，白孝俊，阮艷靜.重型曲軸、前軸模鍛工藝裝備的現(xiàn)狀與發(fā)展 [J].FORGE，2010，（03）：30-31.

[2]夏占雪，于宜洛，王云飛.曲軸鍛造生產(chǎn)線與新技術(shù)應(yīng)用[J].鍛造與沖壓，2010，（04）：46-48.

[3]齊俊杰，黃運(yùn)華，張躍.微合金化鋼 [M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.