1、曲軸工藝基礎知識曲軸工藝基礎知識2006.02.22.2006.02.22.工藝規程工藝規程制訂工藝規程的原則制訂工藝規程的原則 在一定的生產條件下，以最少的勞動消耗和最低的費用，按計劃規在一定的生產條件下，以最少的勞動消耗和最低的費用，按計劃規定的速度，可靠地加工出符合圖紙和技術要求的零件。定的速度，可靠地加工出符合圖紙和技術要求的零件。 注意幾個問題：注意幾個問題：1.1.技術上的先進性技術上的先進性 2.2.經濟上的合理性經濟上的合理性 3.3.有良好有良好的勞動條件的勞動條件制訂工藝規程的步驟制訂工藝規程的步驟 分析零件圖和產品裝配圖分析零件圖和產品裝配圖 確定毛坯確定毛坯 擬訂工藝路

2、線擬訂工藝路線 確定各工序尺寸及公差確定各工序尺寸及公差 確定各工序的設備、工裝確定各工序的設備、工裝 確定切削用量和工時定額確定切削用量和工時定額 確定各主要工序的技術要求和檢驗方法確定各主要工序的技術要求和檢驗方法 編制工藝文件編制工藝文件曲軸的功用曲軸的功用 曲軸承受連桿傳來的力，并由此造成繞其本曲軸承受連桿傳來的力，并由此造成繞其本身軸線的力矩身軸線的力矩扭矩，然后通過飛輪驅動汽車扭矩，然后通過飛輪驅動汽車傳動系，同時還驅動配氣機構和其他輔助裝置。傳動系，同時還驅動配氣機構和其他輔助裝置。 曲軸是發動機的心臟，在工作中受到周期性曲軸是發動機的心臟，在工作中受到周期性不斷變化的燃氣沖擊力

3、、往復運動質量的慣性力、不斷變化的燃氣沖擊力、往復運動質量的慣性力、旋轉質量的離心慣性力等復雜的交變載荷，產生旋轉質量的離心慣性力等復雜的交變載荷，產生扭轉、橫向與縱向振動，承受拉、壓、彎和磨損，扭轉、橫向與縱向振動，承受拉、壓、彎和磨損，所以對曲軸的要求是：有足夠的強度、剛度、韌所以對曲軸的要求是：有足夠的強度、剛度、韌性和耐磨性且潤滑良好性和耐磨性且潤滑良好。曲軸產品圖（簡易）曲軸產品圖（簡易）康明斯曲軸主要尺寸康明斯曲軸主要尺寸序號序號尺寸項目尺寸項目6C6B1主軸頸直徑主軸頸直徑980.013830.0132連桿頸直徑連桿頸直徑760.013690.0133曲柄半徑曲柄半徑R67.50

4、.076R600.0764主軸頸開檔主軸頸開檔430.07637.50.0765止推面開檔止推面開檔JOU443 +0.076/-0.02JOU637.5 +0 .076/-0.026連桿頸開檔連桿頸開檔460.05390.057總長總長967.448578總重總重84Kg左右左右57Kg9最大回轉半徑最大回轉半徑R112R10210主軸頸圓角主軸頸圓角R4.20.2R4.20.211連桿頸圓角連桿頸圓角R4.00.2R4.00.212軸向公差軸向公差0.250.2513缸心距缸心距13712014圓度圓度0.00640.006415跳動跳動0.150.1516不平衡量不平衡量36g.cm74

5、 g.cm曲軸的材料曲軸的材料對曲軸材料的要求：對曲軸材料的要求：優良的綜合機械性能，有高的強度和韌性優良的綜合機械性能，有高的強度和韌性高的抗疲勞能力，防止疲勞斷裂，提高壽命高的抗疲勞能力，防止疲勞斷裂，提高壽命良好的耐磨性良好的耐磨性曲軸毛坯的種類曲軸毛坯的種類對整體曲軸來說，毛坯主要是鍛鋼和球鐵對整體曲軸來說，毛坯主要是鍛鋼和球鐵鍛鋼曲軸的常規工藝路線是：下料鍛鋼曲軸的常規工藝路線是：下料鍛造鍛造正火正火粗加工粗加工表面淬火及回火表面淬火及回火精加工精加工球鐵曲軸的常規工藝路線是：鑄造球鐵曲軸的常規工藝路線是：鑄造正火正火回火回火粗加工粗加工表面淬火及回火表面淬火及回火精加工精加工球鐵曲

6、軸的冷加工性比鋼好，且成本只有鋼曲軸的球鐵曲軸的冷加工性比鋼好，且成本只有鋼曲軸的1/31/3曲軸毛坯的機加工曲軸毛坯的機加工銑端面、打質量中心孔銑端面、打質量中心孔6C曲軸毛坯圖（簡易）曲軸毛坯圖（簡易）康明斯曲軸材料康明斯曲軸材料1.化學成分鋼號：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%6C6C曲軸主要工藝流程曲軸主要工藝流程 粗精車曲軸小端軸頸及粗車第粗精車曲軸小端軸頸及粗車第4 4軸頸軸頸粗精車法蘭粗精車法蘭及精車第及精車第4 4軸頸軸頸打

7、標記打標記 內銑內銑2 2、3 3、5 5、6 6、7 7主主軸頸，內銑全部連桿頸軸頸，內銑全部連桿頸加工加工No.1No.1工藝孔工藝孔鉆主鉆主軸頸直油孔、連桿頸斜油孔軸頸直油孔、連桿頸斜油孔油孔倒角油孔倒角中間清中間清洗洗圓角及軸頸淬火（主軸頸和連桿頸）圓角及軸頸淬火（主軸頸和連桿頸）回火回火并熱校并熱校噴丸噴丸中心孔修正及兩端螺孔、平衡塊中心孔修正及兩端螺孔、平衡塊螺孔、定位孔、工藝孔加工螺孔、定位孔、工藝孔加工半精磨所有主軸頸、半精磨所有主軸頸、磨后油封軸頸及法蘭端面磨后油封軸頸及法蘭端面精車止推面及倒角精車止推面及倒角精磨所有主軸頸精磨所有主軸頸精磨精磨6 6個連桿頸個連桿頸精磨齒輪

8、、前精磨齒輪、前油封、皮帶輪軸頸及端面油封、皮帶輪軸頸及端面拋光油孔口拋光油孔口加工正加工正時銷孔時銷孔動平衡動平衡返修工序返修工序拋光拋光清洗曲軸油清洗曲軸油孔孔最終清洗最終清洗探傷探傷終檢終檢防銹包裝防銹包裝粗車第粗車第4 4軸頸軸頸粗磨第粗磨第4 4軸頸軸頸粗車平衡塊主軸頸側面粗車平衡塊主軸頸側面粗車粗車其余主軸頸及兩端頭其余主軸頸及兩端頭精車第精車第1 1、3 3、4 4、6 6主軸頸及小頭主軸頸及小頭軸頸軸頸精車精車2 2、5 5、7 7主軸頸、法蘭外圓及端面主軸頸、法蘭外圓及端面打標記打標記 銑角向定位塊銑角向定位塊銑銑NO1NO1、6 6連桿頸平衡塊側面連桿頸平衡塊側面車削車削N

9、O1NO1、6 6連桿頸連桿頸銑銑NO3NO3、4 4連桿頸平衡塊側面連桿頸平衡塊側面車削車削NO3NO3、4 4連桿連桿頸頸車削車削NO2NO2、5 5連桿頸連桿頸加工加工No.1No.1工藝孔工藝孔鉆主軸頸直鉆主軸頸直油孔、連桿頸斜油孔油孔、連桿頸斜油孔油孔倒角油孔倒角中間清洗中間清洗圓角及軸圓角及軸頸淬火（主軸頸和連桿頸）頸淬火（主軸頸和連桿頸）回火并熱校回火并熱校噴丸噴丸中心中心孔修正孔修正在法蘭端鉆鉸在法蘭端鉆鉸NO2NO2工藝孔工藝孔半精磨半精磨NO1NO1、7 7主軸頸主軸頸精車止推面及倒角精車止推面及倒角精磨精磨6 6個連桿頸個連桿頸精磨精磨NO6NO6主軸頸主軸頸精磨精磨NO

10、2NO2、4 4、7 7主軸頸主軸頸精磨精磨NO3NO3、5 5主軸頸主軸頸精磨精磨NO1NO1主主軸頸、齒輪、前油封及端面軸頸、齒輪、前油封及端面精磨后油封軸頸精磨后油封軸頸精車法精車法蘭端面蘭端面精車皮帶輪軸頸精車皮帶輪軸頸兩端孔系的加工兩端孔系的加工拋光油孔拋光油孔口口加工正時銷孔加工正時銷孔動平衡動平衡返修工序返修工序拋光拋光清洗曲軸清洗曲軸油孔油孔最終清洗最終清洗探傷探傷終檢終檢防銹包裝防銹包裝6B曲軸主要工藝流程曲軸主要工藝流程曲軸的粗加工一一. .傳統車削缺點：傳統車削缺點：1.1.由于曲軸毛坯的加工余量比較大，在車削曲柄端面時是一種斷續切削，由于曲軸毛坯的加工余量比較大，在車削

11、曲柄端面時是一種斷續切削，高速切削時沖擊力特別大，且曲軸的剛性差，易引起振動高速切削時沖擊力特別大，且曲軸的剛性差，易引起振動2.2.曲軸車削時，常采用大寬度的成型車刀多刀切入的方法，這種方法解曲軸車削時，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率低的問題，但在切削時使工件承受很大的切削力，容易決了生產率低的問題，但在切削時使工件承受很大的切削力，容易產生變形而影響加工精度產生變形而影響加工精度3.3.在車削在車削6 6缸機曲軸時，常采用中間傳動的方式，使得工件裝卸不方便，缸機曲軸時，常采用中間傳動的方式，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整，因此更換品種

12、時，重加工各檔軸頸刀架及刀具位置需要分別調整，因此更換品種時，重新調整工作量大新調整工作量大二二. .曲軸的銑削曲軸的銑削 為克服傳統車削的缺點而開發出曲軸的銑削設備，分為外銑和內銑。為克服傳統車削的缺點而開發出曲軸的銑削設備，分為外銑和內銑。主要特點：主要特點：1.1.設備剛性好，能很好地適應斷續切削，生產效率高設備剛性好，能很好地適應斷續切削，生產效率高 2.2.能對加工部位進行精度補償能對加工部位進行精度補償 3.3.產生的鐵屑較細小產生的鐵屑較細小 4.4.刀具費用較高，需要配套設備，投資大刀具費用較高，需要配套設備，投資大 5.5.有一定的柔性，刀具調整較方便、迅速有一定的柔性，刀具

13、調整較方便、迅速曲軸的強化工藝 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構及其所受的載荷，使其應力分布不平衡，在主軸因是曲軸的結構及其所受的載荷，使其應力分布不平衡，在主軸頸、連桿頸與曲拐相連的過渡圓角處產生比名義應力高出數倍的頸、連桿頸與曲拐相連的過渡圓角處產生比名義應力高出數倍的集中應力峰值。而過渡圓角處的最大彎曲應力占集中應力峰值。而過渡圓角處的最大彎曲應力占80%80%，扭轉應力，扭轉應力僅占僅占20%20%。曲軸圓角處是曲軸疲勞破壞的潛在根源之一，而且斷。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

14、發生在連桿軸頸過渡圓角與主軸頸過渡圓角的對角線上。裂一般又發生在連桿軸頸過渡圓角與主軸頸過渡圓角的對角線上。為此，提高疲勞強度和耐磨性、提高曲軸的壽命，需要對其進行為此，提高疲勞強度和耐磨性、提高曲軸的壽命，需要對其進行表面強化處理。表面強化處理。 曲軸的表面強化方法主要有：圓角滾壓、高頻淬火、滲碳處曲軸的表面強化方法主要有：圓角滾壓、高頻淬火、滲碳處理、離子氮化等方法。理、離子氮化等方法。 曲軸高頻淬火的特點：曲軸高頻淬火的特點： 1.1.對曲軸材料有廣泛的適應性，可用于球鐵、鋼件。對曲軸材料有廣泛的適應性，可用于球鐵、鋼件。 2.2.硬化層較深。硬化層較深。 3.3.強度提高比例較大。強度

15、提高比例較大。曲軸兩端孔系的加工一、曲軸中心孔的修理一、曲軸中心孔的修理 隨著發動機朝著柴油化、大馬力的方向發展，作為發動隨著發動機朝著柴油化、大馬力的方向發展，作為發動機的心臟，曲軸的品種越來越大型化、重型化，而且精度要機的心臟，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。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反映到軸頸表面上去。因此，何形狀誤差在加工過程中都會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毛坯表面粗糙度和形狀誤差大、粗加工中造成的中

16、心孔損傷變形等等這些因素都要求在磨削前對中心孔進行修理。中心變形等等這些因素都要求在磨削前對中心孔進行修理。中心孔的修正還能夠控制磨削前的跳動誤差在合理的范圍內孔的修正還能夠控制磨削前的跳動誤差在合理的范圍內 。 大型六缸機曲軸采用中心孔修正工藝，能穩定和提高磨大型六缸機曲軸采用中心孔修正工藝，能穩定和提高磨削質量，優化曲軸工藝。削質量，優化曲軸工藝。二、曲軸螺紋孔系、工藝孔的加工二、曲軸螺紋孔系、工藝孔的加工 曲軸工藝要考慮優化孔系的加工。傳統孔系加工工序長，曲軸工藝要考慮優化孔系的加工。傳統孔系加工工序長，需要設備數量多，由于孔系加工多安排在精磨軸頸后，多次需要設備數量多，由于孔系加工多安

17、排在精磨軸頸后，多次裝卸和加工易造成軸頸表面劃傷，影響成品質量。裝卸和加工易造成軸頸表面劃傷，影響成品質量。 工藝孔作為連桿頸磨削的重要分度基準，要保證其位置工藝孔作為連桿頸磨削的重要分度基準，要保證其位置的精確度和穩定性。的精確度和穩定性。主軸頸磨削和連桿頸磨削的先后問題1.主軸頸磨削主軸頸磨削連桿頸磨削連桿頸磨削存在問題：因為連桿頸磨削造成的應力釋放，使主存在問題：因為連桿頸磨削造成的應力釋放，使主軸頸跳動超差，不好控制軸頸跳動超差，不好控制2.2.連桿頸磨削連桿頸磨削主軸頸磨削主軸頸磨削存在問題：基準的轉換造成曲柄半徑的超差，不好存在問題：基準的轉換造成曲柄半徑的超差，不好控制；增加設備

18、控制；增加設備止推面的磨削 止推面為兩個圓環面，技術要求較高，開檔止推面為兩個圓環面，技術要求較高，開檔公差為公差為0.04-0.15mm0.04-0.15mm的范圍，止推面高度一般在的范圍，止推面高度一般在7-30mm7-30mm的范圍，且要求與主軸頸軸線垂直。的范圍，且要求與主軸頸軸線垂直。 傳統磨削方法是切入磨，砂輪消耗非常大，傳統磨削方法是切入磨，砂輪消耗非常大，容易燒傷、圓角不成型，垂直度不易保證，質量容易燒傷、圓角不成型，垂直度不易保證，質量不穩定，加工成本高。不穩定，加工成本高。 6C6C曲軸采用減小和穩定止推面磨削余量的辦曲軸采用減小和穩定止推面磨削余量的辦法，來提高止推面加工的質量穩定性法，來提高止推面加工的質量穩定性主軸頸跳動誤差與相位、曲柄半徑誤差關系工藝尺寸鏈加工余量加工余量影響工序余量的因素影響工序余量的因素上道工序的表面粗糙度（上道工序的表面粗糙度（RyaRya）上道工序的表面破壞層（上道工序的表面破壞層（DaDa）上道工序的尺寸公差（上道工序的尺寸公差（TaTa）上道工序的形狀和位置誤差（上道工序的形狀和位置誤差（aa）本道工序的裝夾誤差（本道工序的裝夾誤差（bb）最小余量最小余量Zbmin= Rya+ Da+a+bZbmin= Rya+ Da+a+b工藝卡：OP30工藝卡：OP30續工藝卡：OP40工藝卡：OP50工藝卡：O