《曲轴加工工艺讲解1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《曲轴加工工艺讲解1（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、曲轴加工工艺分析,一拖（洛阳）柴油机公司 2013年07月08日,1,大家好！,欢迎到千年帝都、牡丹花城洛阳来作客！,洛阳是国务院首批公布的历史文化名城之一 洛阳是“丝绸之路”起始点之一 洛阳是中国历史上唯一被命名为“神都”的城市 洛阳是中国历史上建都时间最早、建都时间最长的城市 洛阳是中国优秀旅游城市和“感动世界的中国品牌城市” 洛阳是中国重工业城市之一,13,二、曲轴的功能,三、曲轴加工工艺浅析,四、典型的曲轴失效形式及分析,一,一、发动机概述,一、发动机概述,(1).发动机概述,内燃机是将燃料在其燃烧室中燃烧产生的热量直接转化为机械能的一种动力机械。,(2)发动机分类： 从所用燃料分：汽
2、油机，柴油机，天然气发动机，双燃料发动机 从着火方式分：压燃式，点燃式 从冲程数分：四冲程，二冲程 从汽缸冷却方式分：水冷，风冷 从增压程度分：自然吸气，增压，增压中冷（水空中冷及空空中冷） 从汽缸排列方式分：直列式，V型 从混合气准备方式分：化油器式，直喷式 从用途分：拖拉机用，汽车用，工程机械用，船用，发电机组用,(3)柴油机基本构成,1.机体和气缸盖 2.曲柄连杆机构， 3.配气机构 4.供给系统（包括燃料供给系统和进、排气系统），润滑系统，冷却系统，启动装置 5.增压系统（对于增压机）,3.1机体和气缸盖,缸体：内燃机的骨架，内燃机所有零件几乎都要装在它上面。 。,缸盖：密封汽缸上平面
3、，并与汽缸和活塞组成燃烧室。,3.2 曲柄连杆机构简图,往复活塞式内燃机的的主要工作机构，它承受燃料燃烧时产生的气体力，并将此传递给曲轴对外输出做功，同时将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，是实现热功转换的主要机构。,21,3.3 配气机构简图,按照内燃机工作循环要求，保证新鲜空气或可燃混合气体适时充入汽缸，并将燃烧后的废气及时排出,3.4.1燃料供给系统,3.4.2进/排气系统,3.4.3润滑系统,减磨、冷却、清洗、密封、防锈,3.4.4冷却系统,3.4.5启动系统,启动系统包括：电瓶、导线、启动电机。,3.4.6增压系统介绍,增压是在没有增加柴油机的排量和转速的情况下，提高动力性、经济性
4、和降低排放的有效手段，也是柴油机的发展趋势。 在高原地区，由于空气稀薄，非增压机的功率就会明显下降。增压器在高原运行时随着海拔高度的升高，其转速也会升高，增压压力就会升高。而增压机由于这些自身的调节，功率不会明显下降,二、曲轴的功能,(1)曲轴概述及组成,1.1 曲轴是活塞式发动机中的一个重要零件，用来将活塞的往复运动转变为旋转运动。承受冲击载荷、并且对外输出功率。 曲轴和连杆、活塞等一起组成曲柄连杆机构。发动机工作时，活塞向下的推力，经连杆传到曲轴，由曲轴将活塞的往复运到变为曲轴绕其本身轴线的旋转运动，并向外输出功率，经传动系驱动汽车或拖拉机。,曲轴在使用中的磨损是决定发动机是否需要大修的一
5、个主要因素，如果曲轴质量没有保证，将严重影响整机的寿命。 因此对曲轴材质以及毛坯加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求都十分严格。其中曲轴机械加工不仅影响曲轴质量，而且还与生产率和成本等有密切关系。,1.2.曲轴的组成： 1）曲轴前端（小头） 2）由连杆轴颈、曲柄臂及主轴颈组成的曲拐 3）曲轴后端（法兰）,三、曲轴加工工艺浅析,(一)、定位基准的选择 1.粗基准的选择 曲轴的毛坯一般呈弯曲状态，为了保证两端中心孔都能钻在两端面的几何中心上，粗基准选择靠近两端的轴颈（1、5主轴颈）;轴向定位基准一般选择中间主轴颈两边的曲柄。因为中间主轴颈两边的曲柄处于曲轴的中间部位，用作粗基
6、准可以减小其它曲柄的位置误差。 2.精基准的选择 曲轴与一般的轴类零件相同，最重要的精基准是中心孔。 曲轴轴向的精基准一般选取止推面，曲轴径向定位一般选取平衡块的定位平台或法兰上的定位孔。,(二)、 曲轴工艺性分析 2.1 质量中心孔及几何中心孔的选用 如果毛坯质量好，留有的加工余量小，且加工余量分布均匀，曲轴的质量中心基本上与几何中心重合，则不必花费较高的经费购置定心设备，而选用几何中心孔，节省昂贵的质量定心设备投资。目前西欧各国对于质量良好的毛坯，经多年实践验证，推荐采用几何中心孔。, 如果毛坯质量较差，毛坯加工的余量大，而且余量分布不均匀，则优先选用钻质量中心孔。因初始不平衡量较大，如果
7、钻几何中心孔，质量分布的不均匀，使转动惯量较大，易损害加工设备精度。再则，在进行精平衡时，动平衡机对上机允许平衡的初始不平衡量有一定要求，超过规定要求的不能进行平衡。为了达到平衡精度要求，因此，也必须选用质量定心，进行第一次动平衡，控制初始不平衡量。在精平衡时才能经动平衡去重检测合格。,2.2 曲轴粗加工 曲轴粗加工工艺从设备出现的先后历经了单刀车、多刀成型车、外铣、内铣、车拉、车车拉、高速随动外铣、复合加工工艺。由于外铣、内铣、车拉、车车拉、高速随动外铣是多个刀片交替进行加工，并且为小片状切屑，可产生较小的径向切削力，有效的减小了曲轴粗加工的切削变形，变形量大的多刀成型车逐渐淘汰。 通常曲轴
8、长度在在700mm以下时采用车车拉、外铣工艺居多；曲轴长度在700mm以上时多采用外铣或内铣曲轴主轴颈和连杆轴颈工艺。,毛坯余量的大小也是选择铣削或车拉、车车拉工艺的依据之一，毛坯余量大，通常5mm（单边余量），常采用外铣或内铣工艺，毛坯质量好,余量3mm（单边余量）常采用车拉、车车拉工艺。 曲轴粗加工也可以先进行内铣（或外铣）主轴颈和连杆轴颈，去除大部分余量，释放应力再进行车车拉主轴颈和连杆轴颈，这样对减小曲轴的粗加工变形更为有利，经过车车拉后，曲轴相当于进行了粗磨，获得了较高的轴向尺寸和轴颈尺寸精度。 以下就曲轴粗加工各类工艺优缺点及适用范围列表，在曲轴粗加工工艺确定时以作参考。,表2-1
9、 曲轴粗加工工艺比较表,续表2-1 曲轴粗加工工艺比较表,2.3 磨削工艺 曲轴粗磨主轴颈是为了消除车削主轴颈产生的应力弯曲，提高轴颈尺寸精度以给加工连杆颈提供好的定位和支承。半精磨主轴颈主要是为了消除热处理产生的应力弯曲，给曲轴其它部分及连杆颈加工提供好的定位和支承。精磨主轴颈是保证曲轴主轴颈尺寸精度、形位公差的关键，同时为连杆颈精磨提供良好定位。 连杆颈的磨削分为粗磨和精磨，连杆颈的尺寸精度、形位公差是靠连杆颈精磨工序来保证的，连杆颈的精磨工序是曲轴生产中保证曲轴质量的最重要工序。 曲轴是否粗磨或半精磨与曲轴粗加工工艺选择和曲轴自身精度要求有较大关系。,国内磨削工艺一般分为粗磨、精磨。国外
10、曲轴加工，大多数厂家都是一次精磨到位。 而在我国曲轴的技术条件中，中间主轴颈对1-7主轴颈的跳动要求十分严格。以6缸机为例：通常为0.02-0.03mm（感应淬火曲轴）或0.05mm（软氮化曲轴），这就对曲轴主轴颈加工的要求更加严格。以钢质曲轴为例，经中频感应淬火后进行圆角滚压并校直，通常使跳动量控制在0.15-0.20mm之间，经重新修整中心孔后，使其跳动量控制在0.075-0.10mm之间，通常跳动量超过0.08mm，一次磨削就难以达到0.025-0.03mm跳动量要求。,如果增加一次半精磨（粗磨），使其跳动量控制在0.05-0.08mm范围内，再经一次精磨可以稳定控制其中间主轴颈对1-7
11、主轴颈跳动量要求。相对而言，4缸机曲轴加工情况要好一些，可以省略半精磨主轴颈工序，直接精磨。 曲轴主轴颈、连杆轴颈的精磨是曲轴精加工工序，是保证质量关键工序。由于CNC技术的推广应用，曲轴主轴颈和连杆轴颈磨床技术进步很快，广泛采用了带砂轮自动动平衡，自动修整砂轮，自动测量和自动补偿技术，中心架自动跟踪技术，随着磨削轴颈尺寸的减小，中心架跟踪支撑在相对应的磨削轴颈上，减少曲轴磨削变形。,恒线速功能的CNC主轴颈和连杆轴颈磨床，可避免曲轴磨削烧伤，有效控制曲轴磨削变形，从而保证曲轴主轴颈和连杆轴颈的圆度0.005mm，圆柱度0.005mm，中间主轴颈对两端主轴颈跳动0.03mm（六缸机），0.02
12、mm（四缸机）。 关于主轴颈连杆颈大小头或连杆颈主轴颈大小头两种磨削顺序，应由加工精度要求来确定，前者利于保证曲轴偏心距的尺寸精度，后者利于轴颈跳动量的保证。,2.4 .1 四缸机锻钢曲轴的典型工艺,2.4 .2 六缸机锻钢（热模锻）曲轴的典型工艺,续2.4 .2 六缸机锻钢（热模锻）曲轴的典型工艺,续2.4 .2 六缸机锻钢（热模锻）曲轴的典型工艺,2.5工序分析,1、铣端面工序有两个作用：保证曲轴的总长；保证中心孔的质量。若端面不平，则中心钻上两个切削刃的受力不均，钻头引偏而折断。这也是“先面后孔”原则的具体应用。 2、中心孔的重要性：中心孔除影响曲轴的质量分布外，它的重要性还在于它是曲轴
13、加工的重要精基准，直接影响曲轴的加工精度，因此中心孔必须满足其质量要求。但工件经过粗加工后，中心孔的精度往往不可避免地受到影响，所以在精加工之前，必须对中心孔进行修研，确保符合其技术要求。可用油石或橡胶砂轮修研。 。,3、精车或滚压止推面。止推颈是加工长度尺寸的一个基准，其两侧扇板的厚度应分均匀，否则极易使整根曲轴的轴向尺寸发生偏移，即单边，致使曲轴各扇板厚度不一而致废。 4、因曲轴刚度差，故车主轴颈的工序，采用前后刀架同时横向进给一次加工成型的机床，必须注意刀排分布应合理，车刀应常换常磨，进刀量应适中。,5、加工法兰孔、小端孔。法兰孔太深会影响第七主轴颈及法兰的强度,太浅会影响内装黄油的空间
14、和装轴承的轴向位置。小头是与起动爪相连，传递大力矩,所以首先要保证小头的有效深度，其次小头孔倒角应圆整光滑,角度正确, 保证精磨小头时外圆跳动合格,否则就应重新精修小头孔倒角。 6、铣定位面。为了使车连颈时角度分布均匀，按照铸造毛坯六缸曲轴的角度均布原理去掉铸造余量,故必须铣好定位面。不论定位面向那边有所偏移,都会严重改变铸件曲轴工序余量的均匀分布,严重偏移的致使连颈加工不足而致废,7、磁粉探伤。国家颁布的曲轴技术条件明确规定，每根曲轴必须经磁力探伤并且执行严格的磁力探伤标准,它是曲轴加工过程中唯一可较直观地检查曲轴浅表层质量的工序；注意探伤后曲轴必须退磁。 8、钻直油孔和斜油孔。此工序主要保
15、证钻斜油孔的角度和它的进出口位置。斜油道的作用是在轴颈与轴瓦相对运动时提供润滑油，如果油孔口偏移,那么进入轴瓦油道的润滑油减少，造成发动机整体燃油经济性下降,甚至有可能造成早期磨损，轴瓦抱死等严重事故。所以,在加工时首先要保证直油道与斜油道交接口足够大,其次要保证直油道在轴颈方向不偏移。,9、精磨主轴颈。把两顶尖孔倒角处抹干净,去掉砂粒、油泥,确保加工基准中心孔的精度，必要时修研。精磨开始前，要提前启动机床，使砂轮运转一定时间后,利用修整器把砂轮的厚度和圆弧修整。砂轮的圆周表面要修细致,否则不能保证磨削后轴颈的粗糙度而形成螺旋纹印。因为曲轴较长，必须用中心架作为一个辅助支撑，进入精磨后，先磨一
16、个轴颈至合适尺寸（留至比成型尺寸大0.10.2mm），使支中心架有一个合适的基准面。为了使整根曲轴在加工运转时的刚性和紧固性增强，可采用V型夹具来装夹曲轴主颈一、主颈七位置。测量时，应千分尺和表架上的千分表结合起来使用。,10、小头精磨一般单独安排一道工序。此工序主要是小头跳动和小头长度尺寸易超差。加工前应先用百分表检查主颈一跳动，若超差，则应重新修正小头中心孔倒角，直到跳动合格。 11 、键槽的对称度是从两个方面要求，一是对连1轴颈中心线的对称度，二是对主轴颈的对称度。对称度是通过调动V型夹具和定位销来保证的。,12、油孔口抛光。因为如果油孔口有毛刺，则会刮伤轴瓦，造成早期拉毛现象；如果油孔口有尖角，则曲轴运转时应力集中形成裂纹影响其使用寿命；特别是如果主油道口与斜油道口交接处过渡不圆整，粗糙度低，更容易形成应力集中。 13、随着技术的发展，曲轴动不平衡的要求越来越严格，动不平衡量越小，曲轴工作时运转越平稳，噪音越小，磨损越少，寿命越长。,(三) 曲
