曲轴加工工艺设计.docx

3曲轴加工工艺3.1 曲轴的功用、结构特点及工作条件曲轴在发动机内是一个高速旋转的长轴，它将活塞的直线往复运动变为旋转运动， 进而通过飞轮把扭矩输送给底盘的传动系，同时还骆动配气机构及其它辅助装置，所以其受力条件相当复杂， 除了旋转质量的离心力外，还承受周期性变化的气体压力和往复惯性力的共同作用， 使曲轴承受弯 曲与扭转载荷为保证工作可靠，曲轴必须要有足够的强度和刚度，各工作表面要耐磨 而且润滑 良好其结构如图3.1.18所示，主要由主轴颈、连杆轴颈、油封轴颈、齿轮轴颈、皮带轮轴颈和曲柄臂等组成3-士1°|血ML后3.2 曲抽的毛坯材料及制造方法CA6102发动机曲轴采用45"钢模锻方式制造，它具有较高的刚度、强度和良好的耐磨性图3.3 .19为其毛坯图3.3曲轴的主要加工表面及技术要求如图3.1.18所示，CA610改动机曲轴的主要加工表面及技术要求如下1 .主轴颈：曲轴共有7个主轴颈，它们是曲轴的支点为了最大限度地增加曲轴的刚度，通常 将主轴颈设计得粗一些，尽管这会增加重量， 但是它可以大大提高曲轴的刚度，增加重叠度， 减轻扭振的危害 娜* 一 一 11512 」■ 国139 W1E里动机H轮毛格里主轴颈为 75h6Ra0.32 m,圆柱度公差为0.005mm。

第一轴颈长43.7黑mm ,第四轴颈宽70oO.37mm, 第七轴颈宽59.7 0.23mm,第二、三、五、六轴颈宽3800.31mm以第一、七主轴颈为基准第四主 轴颈的径向跳动公差为0.05mm2 .连杆轴颈：曲轴共有六个连杆轴颈，它与连杆总成大头相连接轴颈为 62h6Ra0.32 m,圆柱度公差为0.005mm 轴颈宽38H10mm其与主轴颈的重叠度为 11.35mm3 .油封轴颈：油封轴颈为 100h7mm4 .曲柄臂：曲柄臂用于连接主轴颈和连杆轴颈，共有十二个它呈长圆形，是曲轴的薄弱环节 容易产生扭断和疲劳破坏曲柄半径为 R(57.15 ± 0.07)mm5 .各连杆轴颈轴心线的相位差在 30'之内6 .曲轴必须经过动平衡，精度为54g cm7 .主轴颈、连杆轴颈要进行表面淬火，淬硬深度 2mm-4mm,55-53HRC由封轴颈(即安装飞轮轴颈)也要进行表面淬火，淬硬深度不小于 1mm,54-63HRC8 .曲轴还要进行探伤检查要求曲轴的加工表面不允许出现“发裂” 3.4 曲轴的机械加工工艺过程曲轴的机械加工工艺过程在很大程度上取决于生产批量、加工要求、毛坯种类和热处理安排等 典型加工顺序为：铳两端面一钻中心孔一粗车一精车一铳削一热处理一磨削加工等。

曲轴机械加工过程大致可分为以下几个阶段：①加工定位基面一粗、精车主轴颈一中间检查；②粗磨主轴颈一铳定位面一车连杆轴颈一加工定位销孔、油道孔等次要表面一中间检查；③中频淬火一半精磨主轴颈一中间检查；④精磨连杆轴颈―中间检查；⑤精磨主轴颈-铳键糟-中间检查；⑥两端孔加工、动平衡-超精加工主轴颈及连杆轴颈-最终检查CA6102发动机曲轴生产线共有64道工序，72台设备，其中23台进口设备其主要工序见表 3.1.3 3.5 曲轴加工工艺过程分析及典型夹具1定位基准的选择曲轴径向尺寸设计基准为主轴颈和连杆轴颈的轴线；轴向尺寸基准为止推 面作为精基准（也为设计基准）的中心孔应先加工，粗基准为第一、七主轴颈外画表面，并以第四 主轴颈两侧曲柄臂斜面作为轴向定位粗基准2关键工序及典型夹具第一道工序为铳端面、钻中心孔曲轴中心孔是否偏移，对加工表面 的余量分布和动平衡有直接影响， 所以应使中心孔尽可能接近曲轴的质量中心 加工时，先铳两端面，后钻中心孔粗加工主轴颈时，如以中间轴颈作为辅助支承面和轴向定位面时，则中间轴颈加工应安排在其 它轴颈加工之前进行粗加工或半精加工；曲柄定位面 （也称平台）应在连杆轴颈加工之前进行加工；油道孔、定位销孔的加工应在轴颈粗磨之后，淬火之前进行；表面淬火应在半精磨加工之前进行； 平衡在精加工之后进行；校直是在容易引起曲轴弯由变形的工序之后进行，如在粗车、粗磨、 热处 理工序之后进行；最终检查在清铳之后进行。

图3.1.2和图3.1.21所示为第一道工序MP-73铳钻组合机及其所用自定心夹具通过液压油缸带动钱链机构实现自动定心油缸 4前腔进油时，活塞杆带动钱链8推动连接杆 5,然后再带动银链5,使两端卡爪体前进夹紧工件当油缸后腔进油时，则夹爪松开在调整夹具精度时（指夹爪与中心钻的位置精度 ），如果需要调整夹爪体行程距离，就拧动螺 帽7,此时两端夹爪体同时前进或后退当需要微量调整某一个夹爪体时，就拧动微调旋钮 1来实现为保证中心孔的加工精度，此工序备有一个校准中心钻位置精度 （相对于夹紧中心）的校准件，用以经常检查和调整夹具图3.1.22为检查中心钻相对于夹具的位置精度示意图 检查方法如下：首先将校准件夹紧，然后使校准件的活动套沿中心钻外圆旋转，如果能转过一周且活动套与 中心钻外圆的接触间隙相同（用塞尺测量），则证明中心钻与夹具调整正好合格， 否则要重新调整夹 具« 3.1.9 ・“土襄■工X，S3.4”,口七金郎生“,76.4qN3T.MM12(S9&车床IJ.3.4J.67生M殖工片¥工序名称I f? ffi Wft ft杨那六个建杆隼津|5RCK•岸 ff肝嶷*!幡富筑区40 上 ±MffPLANHA4RM第主«窿」JF号工声名学9・3.1.3工 序 M*•5 ：川・।齿轮轴演健情I •二111s・ 84 ■槽 MS3.1.M MM3胡萼的自机1一肃畲;2 一自定心夹真;3 —帕胜支京；4一■宜定fl［件；5-0愫刀;6一中C站图3-2 MP力场站优*Bl用实县1一审,蚪—央爪蚱大吊H一釉也沿一伙城iL埋接件门一野格序-钱fitB3.L.22中心拈柱ififkI一清动墓.】一粒腐件本体门一斑累整一中心水图3.1.23所示第13道工序A662铳床夹具。

铳削面为第一和第十二曲柄臂两侧面上的定位面 气缸5带动其两端带有斜面的推杆6,推动顶杆3使压板4夹紧工件曲轴的轴向定位是以油封轴 颈端面靠在夹具轴向定位件1上.并以V形铁2作为角向定位（v形铁可上下浮动）图3.1.24为曲轴连杆轴颈车床加工示意图本机床有两个工位，每个工位的刀架数等于连杆 轴颈数（如图3.1.25）一个工位用多刀同时车削所有的连杆轴颈台肩端面，另一个工位用多刀同 时车削所有的曲柄销外圆中间主轴颈用中心架支承曲轴用两端主轴颈、第一主轴颈台肩端面及 曲柄臂侧面的工艺平面为定位基准主轴颈和机床主轴同轴加工时，曲轴绕其主轴颈轴心旋转， 曲轴是与所有车刀同步旋转的机床的工作原理如图 3.1.26所示曲轴旋转一周，车刀把外圆表面切去一层金属车刀径向进给，将全部余量切掉该机床的生产率高，但更换刀具和机床重新调整的时间较长由于刀架与机床主轴同步运动 当主轴转速提高时，在刀架上会产生相当大的惯性力，因而切削速度的提高受到一定的限制钻深油孔是在轴颈淬火以前进行深孔加工有一些特殊的问题要注意，首先是排除切屑不方便, 其次是刀具冷却困难，从而降低钻头的寿命另外，钻头容易引偏，钻头刚性差，容易造成孔轴线 外斜，并可能导致钻头折断等。

解决的措施有：t整1E=r工一年上1t叱后工”兴兴AL“4:ei科恒率—一<*今里zqY昌-M史S3.1.14施工连舒轴簿隔电停动车床堵脚床堂明 车而角度畦准用3」.13在农工种**车床上同酎车・竞薄曲新第①采取分级进给，以便排除切屑和改善刀具的冷却深孔钻组合机床的动力头备有分级进给机 构，控制动力头的进退钻头每钻入一定深度后就退出排屑，再次钻入一定深度后又退出， 如此自动循环，直至钻至所需的深度为止如图 3.1.27所示②适当加大钻头螺旋槽和螺旋角，以改善排屑③细长的钻头在开始钻入时的加工精度对孔全长的直线度有很大的影响 由于深油孔和轴颈表面形成一个角度，钻头容易引偏，故在钻深油孔前用专用钻床在轴颈表面糊一个半球形的凹坑， 钻孔时钻头便不致倾斜同时，应提高钻套的位置精度，缩短钻套与工件表面的距离， 并使钻套长度不小于孔径的三倍93.1.2t忖国亳剧金鼎前毓蝌的工作・周2K34曲轴抛光机床是一种超精加工设备， 它是利用油石或砂布进行光整加工的， 具运动比较复 杂（工件的旋转运动，油石的纵向移动， 工件与油石的高速振动）在超精加工过程中，油石与工件 的高速振动是其重要的特征工件表面形成无数细徽的螺旋线，这些国3」.如帖魏曲北螺旋线又互相交错而重合，如图 3.1.28所示。

由于整个工件表面上都同样不断地进行交错切 削，就把被加工表面上的全部突出尖锋彻底削掉， 剩下的只是不明显的凹痕了，这就是它能形成特别低的粗糙度的主要原因此泊石无轴向窜动时 小）油石有独向窜动时图3,1.用轴范时翻铺耳工曲轴是形状细长而复杂的工件，要求在同一时间内对14个轴颈进行超精加工（包括油封轴颈）, 公差为0.019mm粗糙度为Ra0.32 m,其加工参数为:①工作主轴转数在一个加工循环中先慢速后快速粗研加工：慢速 43r/min ；快速131r/min精研加工：慢速85r/min ；快速131r/min②工件振动频次：415次/min ；振幅6mm③油石的移动量为：12-17mm移动速度1-1.2m/min一般的超精加工过程可分为四个阶段如图 3.1.29所示四个阶段如下①强力切削阶段当油石最初与工件接触时，仅仅碰到工件表面上少数突出尖峰,。