曲轴制造技术进展与敏捷柔性生产线方案概况

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）。捉图3灾M踩40悟G车侄铣复束合加漫工中有心助由以规上演尊变可悲以看以出，歉曲轴脑的加板工工磨艺正捷向着词高速老、高丧效、厨复合赔化方狮向发悟展。面目前敌较为捎流行彼的粗布加工要工艺斥是主吗轴颈傍采用洽车－眉车拉弦工艺面和高校速外鼠铣，鄙连杆接颈采桐用高亲速随担动外供铣，等全部民采用栏干式作切削牢；精镜加工模采用波数控割磨床乒加工伪，具套有自诉动进凉给、勒自动愧修正蚕砂轮装、尺惰寸和屿圆度伪自动愚补偿公、自仪动分柴度和肠两端悟电子批同步活驱动齐等功缩能。糊主轴半颈和题连杆讨颈可局一次泻装夹趣全部滔磨削君完毕时；超纽精加菜工采框用数部控砂井带抛鹿光机里，带主尺寸沾控制酬装置总。卸典型肃曲轴幸加工酸先进治装备雹性能巡简介农1)岛C伏NC盒高速洒随动盖外铣锄（图称4）互：现签介绍暂一款围型号驶为V味DF招3盐15矩OM敞-4要的高黎速随帽动外厚铣床膏的性使能。体该机唯床是授德国握BO第EH瞧RI覆NG仔ER润公司征专为利汽车般发动策机曲赌轴设峡计制仍造的唤柔性鲁数控防铣床冲，该哄设备扇应用换工件拒回转伴和铣轨刀进奉给伺嘉服连很动控叛制技桃术，挥可以滤一次薄装夹逆不改子变曲森轴回泳转中封心随杠动跟双踪铣伴削曲嘉轴的乞连杆匪轴颈辱。采患用一赔体化睁复合膝材料贴结构肥床身嘉，工港件两奔端电惑子同脖步旋鸦转驱米动，乔具有扮干式火切削昆、加顽工精肿度高腊、切坝削效阁率高钻等特守点；乞使用代SI找EM司EN亿S集8茶40际D捧CN挥C控评制系洒统，膝设备蓄操作他说明薯书在免人机圣界面段上，夸通过纪输入辈零件俘的基涝本参刺数即术可自叮动生罗成加纷工程困序，毛可以丈加工柜长度谅45然0～耻70咐0m闯m、撤回转富直径颗在3豪80体mm掏以内锈的各结种曲地轴，玻连杆膀轴颈副直径丙误差钉为总±熊0.鹊02温mm调。秤图4杀C焰NC计高速幅随动膛外铣罩机题CN忆C车至-车俗拉机你床：蚂该设私备一致次设狐定能熟完成受所有冠同心来圆的疗车削从，并伤在同庆一台狸机床悉上完商成车孕—腰车拉尤（车脑侧端叛面）牵加工傻，加演工效黄率高忘，通金过使股用特供殊卡给盘和福刀具位系统云还能菜实现叶柔性垄加工则，且找机床走保养测简便挖维护晒成本天也较旧低，圈特别玻适用清于平枯衡块绩侧面行不需冒加工蓬、轴拣颈有向沉割许槽的雨曲轴然。其泡中拉智削工圆艺可侮用高粪效的光梳刀低（图明5）蛋车削紧工艺需代替失，梳贱刀加誉工通配常放惕到该轰工序晶的最敏后工锐步，梨通过转微量俭的径像向进错给和抢纵向弯车削腊实现你高速王精加臭工。灭图5例梳暑刀刀境片洋2)缩某曲轴晶止推腾面车含滚专尝机（意图6肥）：剃该设拉备用公于对尚曲轴葵止推仪面精消车滚捞压加害工，物并具颜有以础下技抬术特惰点：亩滚压霜抛光筛止推鹊面并裤在线促测量扑、滚歪压抛盏光代削替磨排削加仗工、角可同怜时进做行车盈削加虏工、翠在刀羽盘上精装有餐滚压看抛光五装置买、可沿获得捷更高丛精度腾。目学前性丈能较就好的者设备航有德折国赫槐根塞饶特（挪HE倍GE怜NS犯CH势EI待D）筝公司石的曲盈轴止字推面搁车滚淡专机树等。顿图6猾止醉推面玻精车昌滚压疲机狠3)绕岩CN伟C曲贿轴磨尊床：挂以德巡国埃离尔温胸勇克睁机器堤制造欢有限免公司存（J哥UN刷KE穿R）触的摆必动跟随踪系惊列磨摆床为杂例，乔该设康备采包用了颜用于覆高速邻加工蔽的C汽BN错砂轮苍和使卷用油强冷却扁曲轴少的组垄合，怜适用木于加鸟工汽万车发满动机债曲轴功，质特量可等靠。鉴主要馋性能伍有：际在加另工过扰程中卖检测聚并修泄正轴嫌颈圆字度和醋尺寸旷；带砌有妖“拳学习逆功能拍”溉的控筑制系央统，与附加怜对圆真度偏粥差和雕干扰拐量的饥自动读补偿伶，可且进行态补偿据的干奋扰量练是：译温度暮，机挡械及铁动力敏影响仆，磨骨削余瑞量的墨变化笑，材农料以饱及金欧相结妇构的剥变化伐，砂检轮的怖可切译削性休，机张床的扩磨损石状况淘；磨械削主膊轴颈贪和连闸杆轴私颈一碑次装链夹，吓理论病上的鹅偏差叙为零规；据切入也式磨听削及民摆动时式磨忍削；恢对流“破敏感弱工件吩”峡的支打撑，度在主撒轴上刚采用渣自动避对中坚心的赔三点杜式中臣心架舱；C毅NC网控制够的冷伍却剂修供给龟保障棍了磨打削区致域的教持久章用量绢；采站用静艳压圆协型导贞轨，突无爬魄行现附象，跨确保坦持久煎的高浑精确权度（学X轴凯导轨占，进膊给丝晨杠，泄止推讲轴承六）；贩减震悔抗扭筒转床呈身，乳使用编矿物殃的合稻成材皆料浇覆注而同成，开具有迅良好遮的吸驳震抗苍弯功维能；探砂轮益轴适蹲用于灶高达竿14判0m棒/s享的磨奴削。千图7德是型杠号为别“尺JU添CR啦AN馒K牺60飘00辉/5痰0-阔50宅”蜻的数翅控曲侍轴磨恩床。验该磨裹床具呈有四届片C抬BN驱砂轮妄，每续片均屿可独塑立磨戴削，默一次造装夹钱可磨夺削全拒部主长轴颈胁和连屋杆颈慨。特图7帽J帝UC榨RA枣NK告6斤00挑0/截50照-5铜0型塞CB温N磨躲床的服前端遗和后苗端形发状任从以分上所电介绍买的几壁种先肌进设旦备可爹以看谜出一愚个共献同点副，就纲是高台速高标效柔胸性化顺，适蛛合于晒当今除产品株多品虫种、伍小批张量的劳发展柳趋势肃。由咳于曲物轴加芒工不子同于浅普通廉机械膛加工备，许剩多工贩序必戏须使省用专丢用刀错具，径如上似面介和绍的溉内铣舰、车缩－车获拉和圣高速搏外铣悬，所迎使用风的都跳是专贺用刀院具，摊这些拼刀具沫的刀荣体制拉造复靠杂，山价格裳也比县较昂戚贵。拥如果告产品救变型盐要牵哈涉曲买轴结轧构的烧变化姓，就至导致戚必须己使用惜新的浆刀体誓来加深工曲括轴，货这就仓会影伸响产头品开折发周投期和仗制造命成本絮，最沫终导祖致产帽品缺纱乏竞亲争力概。现肤在瓦校尔特伸等刀摊具制披造商绑已开芦发出密柔性洽化的丢曲轴瓜制造散专用部刀具歼—评模块鹅化刀霸具（朽图8邻）。总大大棕缩短脂了产灶品开框发周出期，艺降低臣了制圈造成踩本。峡图8耽模体块化阅曲轴澡刀具唇系统遵曲轴遭敏捷虾柔性交生产诞线（委AF蝇TL恶）方叉案探爱讨宋目前箱国内皮轿车让曲轴麻生产抓线多喂为高陵速柔首性生边产线众FT庙L(贿Fl惯ex教ib动le愈T充ra灾ns握fe冒r史Li惯ne茧)，旁这种侄生产摊线的吧特点语是不贪仅可摊以加重工同者系列植曲轴帜，而董且还怀可加凤工变附型产领品、线换代膜产品丹和新贺产品榜，真乘正具牢备柔柜性意线义。僻为进祸一步辜提高北高速事柔性泻生产浴线的粗生产炊效率伏，更手快的骡适应杜巿场哨，F挨TL剥下一叹步发山展是满敏捷生柔性圣生产只线A羞FT箱L（秆Ag圣il稠e族Fl秒ex摆ib喘le泼T喝ra咬ns同fe箭r逆Li晋ne抬）。描其主带要目痰的是版：梯1）余满足印巿场神变化筑的需确求。氏不但煮满足性当前匙产品达的要摔求，尼还应敏考虙纯未来悟巿场谊需求们。宁2）恋满足联生产搬方式附的需长求。葛能满宝足现钓代发偷动机鹊“详多品蚊种、块大中尤批量迅、高岩效率肠、低太成本棕”器的生裤产需共求。脑3）烫符合符“窜精益佣生产绝”择的原困则。垮杜绝悼浪费闲，用娱最少蜡投资匪、最孔大回津报谋巩取利苗润。确由于脑发动色机曲炊轴自术身结该构的邀特殊多性，陶笔者今认为盈曲轴犯AF询TL侄应具落备以勇下特奔点：蔽由高裤速加仿工中永心和纤高效嚷专用粮机床佣（含牲少量天组合戏机床纤）组碌成。沿按工痛艺流扬程排驰列机轮床并躬由自推动输默送装捏置连结接，下采用佳柔性塔夹具拌和高当效专辆用刀盯具生妙产。跪为防亚止关帮键工鸦序设图备故吵障造津成全死线停钉产，幕可增往设平竞行设辨备增燃补，神亦能挎满足使大批辅量生跑产的宾需要球。以浸下是授其工朝艺流斧程（戒仅金波属加烤工部刺分）吼：谜铣端唐面、而定总工长、闯钻质惕量中驱心孔辜、车炼大小赚端外碰圆区→疗铣主物轴颈逮及轴霉肩超→宝铣连叉杆颈必及轴挨肩源→枣车拉佩主轴鸡颈及队沉槽遣→渠车拉吵连杆新颈及旬沉槽浅→似枪钻洗油孔芬→页清洗致→梁圆角底滚压珠→诵法兰蔬钻孔鸭攻丝此→牛精磨瞧主轴笛颈（绝CB美N）脏→汁精磨株连杆六颈（盆CB棚N）壁→斯斜切猛磨小惧端莲→表斜切塘磨法馅兰端权→打车滚谨止推尸面、爆铣键疑槽这→桥动平鉴衡霸→左砂带笑抛光帜主轴键、连纠杆及写法兰丑外径疲→那清洗晌、冷辨却云→否检测驳分类产。炸对上伍述工宝艺流决程有俱几个府问题症探讨自如下玩：哈1、估曲轴当质量介中心昆孔和屠几何场中心牺孔的亚选用释。罗1）据毛坯武质量贞好，讲加工摧余量和小且镜加工霉余量王分布父均匀租。这拘时曲月轴的办质量齿中心探孔与泄几何迅中心蠢孔基番本重奏合，陆则不绣必花云费较鸡高的飞经费姐购置笔质量吸定心健设备艺而直准接钻络几何固中心坚孔。罩2）强毛坯舒质量佩较差倾，加抢工余石量大鸦且加覆工余盆量分班布不份均匀哄，要薯优先福选用婆质量高中心绿孔。念因初假始不魄平衡尽量较蹈大，么如果泛钻几穗何中那心孔太，质钩量分午布不动均匀愈，转抚动惯测量较拆大，原损坏先后续粪加工维设备寿精度乓。再杜者，鄙采用及几何拐中心妙孔，定在进鹅行动色平衡司时，书初始敢不平草衡量振可能搅超出观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