曲轴制造技术的进展及敏捷柔性生产线方案初探

曲轴制造技术的进展及敏捷柔性生产线方案初探曲轴是发动机的心脏；曲轴制造技术是发动机制造技术的集中体现。国内汽车发动机关键零部件主要制造技术装备目前依赖进口，而发动机曲轴加工的敏捷柔性生产线还处在初期阶段，需要一个长期的技术积累和发展过程。曲轴加工工艺的发展演变1)20世纪70年代以前，发动机曲轴粗加工采用的加工方式是多刀车床车削曲轴主轴颈和连杆轴颈。采用这种方式加工精度较低、柔性很差、工序质量稳定性低，且容易产生较大的内部应力，难以达到合理的加工余量。在粗加工后一般需要进行去应力回火处理，释放应力。因此粗加工需要给后续精加工工序留较大的加工余量，以去除弯曲变形量。曲轴精加工采用的是普通磨削工艺，一般采用MQ8260曲轴磨床粗磨-半精磨-精磨-抛光。通常靠手工操作，加工质量不稳定，废品率较高。2)20世纪70年代到80年代左右，曲轴粗加工采用CNC车削、CNC外铣加工，加工状况有所改善。精加工仍以普通磨床磨削工艺为主。3)20世纪80年中期又出现了CNC内铣工艺，CNC内铣加工性能指标要高于CNC外铣加工，尤其是对于锻钢曲轴，内铣更有利于断屑。精加工工艺多采用半自动曲轴磨床，头架和尾座同步传动，加工精度有一定的提高。4)1985年到1990年左右开发出了曲轴车拉、车－车拉工艺（图1为双刀盘车－车拉），该工艺具有精度高、效率高等优点，特别适合于平衡块侧面不需要加工且轴颈有沉割槽（包括轴向沉割槽）的曲轴，加工后曲轴可直接进行精磨，省去粗磨工序。曲轴精加工已少量采用数控磨床磨削工艺，尺寸的一致性得到改善。图1双刀盘车－车拉5)20世纪90年代中期又开发出CNC高速外铣（图2为双刀盘高速外铣），它对平衡块侧面需要加工的曲轴，比CNC车削、CNC内铣、车－车拉的生产效率还要高。另外，CNC车－车拉工艺加工连杆轴颈要二道工序，CNC高速外铣只要一道工序就能完成，具有以下优点：切削速度高（可高达350m/min）、切削时间较短、工序循环时间较短、切削力较小、工件温升较低、刀具寿命高、换刀次数少、加工精度更高、柔性更好。所以CNC高速外铣将是曲轴主轴颈和连杆轴颈粗加工的发展方向。精加工使用数控磨床，采用静压主轴、静压导轨、静压进给丝杠（砂轮头架）和线性光栅闭环控制等控制装置，使各尺寸公差及形位公差得到可靠的保证，精加工还广泛使用数控砂带抛光机进行超精加工，经超精加工后的曲轴轴颈表面粗糙度至少提高一级精度。图2双刀盘高速外铣20世纪90年代开发的CBN高速磨削。英国LANDIS公司生产的曲轴磨床，磨削速度高达120m/s，用扒皮法一次装夹从毛坯到精磨完毕，耗时仅几分钟的时间。这将会出现以磨代替其它粗加工工艺的新局面。6)进入21世纪以后，复合加工工艺已进入曲轴制造业中。复合机床应具有工序集成功能，多种加工集成功能。奥地利WFL公司生产的卧式车铣复合加工中心（图3为M40G型）能在曲轴硬化前“一次装夹，全部加工”，加工后的曲轴可直接转入精加工工序；曲轴精加工方面，也出现了工序集成的CBN数控磨床，即一次装夹磨削全部曲轴主轴颈和连杆轴颈（摆动跟踪磨削）。雹图3卷M境40删G车机铣复泡合加元工中肝心狭由以帜上演球变可寇以看控出，宴曲轴师的加抚工工东艺正糠向着候高速郑、高判效、偿复合塑化方茂向发朋展。赛目前当较为幻流行绸的粗贝加工惑工艺恩是主碧轴颈饰采用已车－导车拉愁工艺健和高呈速外霉铣，瓦连杆准颈采警用高翠速随仅动外钥铣，金全部票采用死干式污切削沃；精凡加工鱼采用爽数控火磨床暮加工白，具木有自揪动进窑给、济自动悦修正猪砂轮待、尺妨寸和衔圆度坚自动扔补偿忠、自应动分底度和帖两端干电子凡同步饥驱动构等功恋能。辫主轴昌颈和伏连杆梦颈可捧一次得装夹香全部恼磨削他完毕拌；超岁精加咸工采佩用数星控砂辛带抛擦光机吴，带德尺寸百控制蹄装置颂。裹典型刻曲轴料加工卡先进欣装备幕性能理简介装1)汁C笛NC缓高速饺随动完外铣顽（图忍4）逮：现耀介绍俘一款敞型号睁为V压DF励3老15鼠OM早-4族的高邪速随卡动外宅铣床头的性脖能。蕉该机摸床是锹德国怒BO案EH蔽RI菌NG产ER饼公司阳专为恳汽车苦发动挪机曲牛轴设峰计制加造的称柔性易数控各铣床轰，该菌设备史应用蛮工件除回转钞和铣玉刀进绘给伺趁服连垒动控侧制技跪术，修可以驼一次血装夹舅不改动变曲炕轴回决转中读心随膀动跟码踪铣论削曲跳轴的洒连杆授轴颈悉。采州用一挥体化摧复合识材料饶结构醉床身探，工恒件两腾端电溉子同颠步旋择转驱竟动，拨具有谣干式中切削使、加狐工精猜度高味、切订削效恋率高罚等特哀点；注使用朽SI纷EM蒸EN筹S档8愿40蛙D锡CN块C控忽制系浅统，喘设备馒操作堪说明贼书在搏人机卸界面跌上，使通过准输入筑零件纳的基默本参辈数即严可自斯动生晶成加苹工程珠序，聪可以恐加工填长度甜45芹0～疗70绑0m觉m、太回转黄直径远在3缺80师mm今以内陈的各高种曲身轴，吃连杆汤轴颈以直径弊误差大为坛±述0.苏02座mm泪。数图4至C吗NC狱高速真随动航外铣瓜机辨CN祥C车迎-车伍拉机船床：高该设兆备一玩次设赵定能膜完成快所有穴同心踪圆的须车削柱，并邮在同霜一台毁机床得上完贴成车信—马车拉猪（车药侧端反面）闻加工楚，加及工效覆率高症，通寄过使彩用特喂殊卡想盘和狼刀具瞎系统语还能裕实现殃柔性哭加工作，且困机床蹲保养粒简便束维护拢成本摩也较酒低，吨特别礼适用功于平厦衡块腔侧面堪不需渣加工秤、轴射颈有街沉割干槽的字曲轴否。其驾中拉骆削工珍艺可谊用高叛效的届梳刀赚（图乒5）悬车削具工艺方代替陪，梳神刀加吼工通茎常放狸到该虎工序迎的最从后工铜步，饥通过挎微量姥的径平向进居给和吧纵向声车削厨实现殖高速宴精加源工。中图5外梳僻刀刀慰片沸2)角似曲轴迟止推象面车秀滚专别机（折图6端）：鞋该设晓备用胀于对阅曲轴绞止推饲面精玻车滚杨压加坛工，窄并具谷有以击下技填术特创点：邀滚压改抛光劣止推谎面并店在线素测量鸦、滚榨压抛狭光代港替磨饶削加笼工、扭可同压时进架行车肆削加徒工、帝在刀剃盘上长装有双滚压衣抛光毁装置跑、可芽获得遍更高验精度尽。目脾前性春能较梳好的福设备共有德便国赫词根塞塘特（莫HE错GE搅NS婆CH器EI夕D）落公司删的曲拴轴止裂推面束车滚孕专机参等。辽图6脱止辟推面稳精车榆滚压狐机沫3)循遗CN遥C曲春轴磨神床：卧以德趴国埃队尔温辉勇克权机器惰制造书有限献公司脉（J语UN丙KE甚R）址的摆尿动跟碰踪系挡列磨莲床为拒例，涂该设绕备采罩用了斗用于肉高速弃加工胶的C军BN睛砂轮毁和使团用油聪冷却顺曲轴跃的组者合，碍适用佛于加丢工汽把车发蒙动机三曲轴康，质耽量可撞靠。阵主要辉性能素有：铜在加责工过茎程中规检测眉并修喜正轴诊颈圆紧度和随尺寸泽；带圆有胶“灶学习浩功能过”捆的控资制系智统，野附加枪对圆病度偏份差和炮干扰饿量的并自动蹲补偿非，可勉进行别补偿拢的干穷扰量宽是：森温度素，机判械及拖动力挑影响首，磨影削余流量的湾变化垄，材咳料以夜及金满相结杰构的均变化抚，砂狭轮的蹈可切煎削性步，机塘床的捡磨损在状况躁；磨准削主董轴颈谦和连胆杆轴孟颈一厌次装缩夹，旱理论锋上的待偏差潮为零盾；楼切入效式磨绕削及津摆动欠式磨绞削；摘对揪“伏敏感后工件泽”历的支鬼撑，斯在主站轴上阵采用绑自动饥对中自心的惯三点节式中因心架稻；C丈NC击控制上的冷扮却剂渗供给纠保障竞了磨络削区纷域的制持久停用量霜；采则用静并压圆药型导事轨，井无爬披行现欢象，吓确保桌持久椅的高碧精确急度（旁X轴罩导轨劝，进矮给丝和杠，答止推柜轴承把）；编减震辈抗扭渠转床镰身，狐使用株矿物坚的合餐成材阿料浇绵注而导成，漂具有弓良好衫的吸帝震抗估弯功挡能；省砂轮凝轴适生用于补高达籍14惯0m惜/s丑的磨底削。喉图7辫是型仪号为趟“垃JU逃CR附AN章K炎60陷00赵/5煌0-稀50于”学的数修控曲劣轴磨轮床。浇该磨遵床具墙有四垫片C雾BN网砂轮粪，每梢片均者可独唐立磨稼削，钉一次耐装夹污可磨腹削全欢部主桥轴颈润和连是杆颈挖。准图7睬J酒UC艘RA沃NK棋6序00厦0/甲50刃-5扒0型尘CB唐N磨灶床的电前端扩和后研端形艰状上从以沉上所世介绍堤的几它种先俊进设让备可付以看曲出一波个共板同点宿，就游是高胶速高驾效柔页性化记，适扩合于所当今活产品做多品习种、然小批吐量的锋发展锁趋势英。由灾于曲仙轴加蚁工不纠同于榨普通雨机械肉加工猾，许脂多工驱序必景须使炉用专丑用刀范具，串如上或面介测绍的糟内铣毅、车挎－车帆拉和劝高速漫外铣演，所悉使用扩的都太是专注用刀道具，遭这些迫刀具蚕的刀狭体制给造复垮杂，构价格贱也比慧较昂幸贵。您如果言产品辜变型矩要牵右涉曲月轴结缎构的很变化络，就芒导致编必须淹使用施新的侧刀体规来加痰工曲毫轴，姓这就艘会影书响产县品开书发周姓期和贼制造动成本金，最疏终导针致产绞品缺新乏竞佩争力宅。现状在瓦狱尔特刺等刀弹具制斤造商暑已开制发出塞柔性厨化的垂曲轴代制造慌专用玻刀具手—隐模块怖化刀琴具（扫图8茅）。甜大大通缩短护了产惰品开双发周止期，腔降低灿了制垮造成醉本。絮图8树模钻块化弄曲轴掏刀具私系统笋曲轴注敏捷您柔性中生产喜线（粪AF小TL制）方言案探欠讨议目前乎国内育轿车傅曲轴拢生产勾线多恰为高啄速柔边性生方产线勿FT物L(滤Fl晋ex猎ib功le鞠T矛ra驼ns您fe光r适Li董ne浮)，院这种郑生产幅线的闹特点现是不撞仅可纲以加兼工同潮系列饰曲轴纹，而珠且还说可加垂工变伐型产愿品、仅换代内产品鸽和新奸产品汗，真企正具稍备柔闻性意春义。叨为进董一步现提高之高速旷柔性赵生产该线的悔生产撞效率并，更胃快的薄适应框巿场添，F愉TL岗下一束步发浓展是唯敏捷头柔性似生产先线A绿FT终L（挥Ag膛il校e誓Fl玻ex哨ib竟le蛾T揉ra壁ns巴fe逼r骆Li键ne逃）。汁其主宗要目馅的是辆：协1）原满足牧巿场川变化健的需脊求。准不但确满足辟当前基产品词的要话求，吓还应珠考虙蛾未来塑巿场惯需求祖。滋2）昏满足烛生产青方式甘的需或求。夏能满贩足现趴代发微动机专“括多品刻种、券大中桃批量灵、高抬效率纸、低奋成本敏”压的生惜产需蛮求。别3）凤符合撑“边精益都生产屈”位的原草则。障杜绝蔬浪费俊，用堡最少现投资于、最树大回慎报谋铲取利领润。窑由于肢发动厚机曲什轴自蝶身结席构的泼特殊翻性，捕笔者童认为取曲轴赔AF虚TL氏应具涂备以野下特烟点：斯由高颠速加六工中抹心和丝高效楚专用虏机床末（含券少量内组合策机床耻）组碗成。乓按工资艺流吗程排话列机决床并炒由自洞动输滚送装蛮置连磁接，全采用腾柔性宪夹具场和高赔效专燕用刀虎具生恰产。脑为防廉止关碌键工值序设语备故献障造虫成全辣线停雁产，耀可增嫩设平棚行设架备增恭补，筹亦能出满足瞒大批存量生揉产的火需要速。以灿下是鸭其工迹艺流备程（亮仅金蔽属加厘工部六分）涝：软铣端口面、江定总破长、饱钻质厚量中磨心孔辽、车斯大小蜘端外哄圆堤→据铣主百轴颈询及轴均肩玻→电铣连具杆颈顿及轴葬肩朱→衡车拉恰主轴协颈及云沉槽易→隙车拉猜连杆押颈及棚沉槽倒→匙枪钻胃油孔过→帖清洗大→翻圆角宴滚压连→晚法兰凑钻孔沃攻丝寄→套精磨偿主轴纱颈（蝶CB购N）考→愤精磨袭连杆叮颈（屠CB朴N）思→刮斜切军磨小格端为→匙斜切培磨法谢兰端书→难车滚打止推钥面、躁铣键白槽棕→事动平岛衡棋→帮砂带虎抛光辟主轴留、连妻杆及猎法兰笛外径归→予清洗测、冷捉却斧→威检测授分类许。哑对上坑述工因艺流态程有坐几个挺问题能探讨孔如下病：愿1、鸟曲轴拥质量奏中心股孔和叉几何漠中心梦孔的均选用价。堪1）撤毛坯哭质量雪好，亮加工浑余量摸小且顺加工爬余量渔分布哗均匀激。这欺时曲服轴的蝇质量贫中心尼孔与授几何贝中心种孔基熊本重羽合，尾则不胖必花茄费较楼高的希经费栽购置换质量城定心库设备斗而直凯接钻医几何右中心孕孔。蓝2）英毛坯湖质量金较差绪，加肿工余遣量大咐且加同工余财量分躺布不翅均匀大，要僻优先栏选用庆质量惜中心桐孔。盲因初愉始不刊平衡歪量较瓦大，非如果遭钻几秩何中稠心孔私，质宁量分脆布不豆均匀着，转雕动惯僚量较轮大，起损坏楚后续棉加工占设备枣精度仆。再凯者，劈采用制几何址中心灯孔，问在进要行动救平衡乳时，堆初始鸭不平赞衡量凤可能仍超出麦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