曲轴加工工艺

曲轴加工工艺曲轴是发动机内的一个长轴，它将活塞的直线往复运动变为旋转运动，通过飞轮将扭矩输送给底盘的传动系，并驱动配气机构及其它辅助装置。因此，曲轴的受力条件相当复杂，需要承受离心力、气体压力和往复惯性力的作用，从而承受弯曲与扭转载荷。为了保证曲轴的工作可靠，必须具有足够的强度和刚度，各工作表面要耐磨，同时润滑良好。曲轴的结构主要由主轴颈、连杆轴颈、油封轴颈、齿轮轴颈、皮带轮轴颈和曲柄臂等组成。CA6102发动机曲轴采用45#钢模锻方式制造，这种方法具有较高的刚度、强度和良好的耐磨性。曲轴的加工表面及技术要求如下：主轴颈共有7个，直径公差为H7，第一轴颈长，第四轴颈宽，第七轴颈宽，第二、三、五、六轴颈宽以第一、七主轴颈为基准，第四主轴颈的径向跳动公差为0.05mm；连杆轴颈共有6个，直径公差为H5，轴颈宽38H10mm，其与主轴颈的重叠度为11.35mm；油封轴颈直径为H7；曲柄臂用于连接主轴颈和连杆轴颈，共有12个，其半径为R(57.15士0.07)mm；各连杆轴颈轴心线的相位差在之内；曲轴必须经过动平衡，精度为G6.3；主轴颈、连杆轴颈要进行表面淬火，淬硬深度2mm-4mm，硬度为55-53HRC；油封轴颈也要进行表面淬火，淬硬深度不小于1mm，硬度为54-63HRC；曲轴还要进行探伤检查，加工表面不允许出现“发裂”。曲轴的机械加工工艺过程取决于生产批量、加工要求、毛坯种类和热处理安排等。典型加工顺序为：铣两端面→钻中心孔→粗车→精车→铣削→热处理→磨削加工等。曲轴机械加工过程大致可分为以下几个阶段：加工定位基面→粗、精车主轴颈→中间检查；粗磨主轴颈→铣定位面→车连杆轴颈→加工定位销孔、油道孔等次要表面→中间检查。CA6102发动机曲轴生产线共有64道工序和72台设备，其中23台为进口设备。其中，曲轴加工工艺过程分析及典型夹具主要包括以下5个步骤。首先是定位基准的选择。曲轴径向尺寸设计基准为主轴颈和连杆轴颈的轴线，而轴向尺寸基准为止推面。中心孔应先加工，作为精基准和设计基准。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。其次是关键工序及典型夹具。第一道工序为铣端面、钻中心孔。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，因此应使中心孔尽可能接近曲轴的质量中心。加工时，先铣两端面，后钻中心孔。在粗加工主轴颈时，如以中间轴颈作为辅助支承面和轴向定位面时，则中间轴颈加工应在其它轴颈加工之前进行粗加工或半精加工。曲柄定位面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。最终检查在清铣之后进行。第三是夹具的选择。图1.2和图1.21所示为第一道工序MP-73铣钻组合机及其所用自定心夹具。通过液压油缸带动铰链机构实现自动定心。在调整夹具精度时，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。第四是校准中心钻位置精度。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的校准件，用以经常检查和调整夹具。图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，则证明中心钻与夹具调整正好合格，否则要重新调整夹具。最后是超精加工主轴颈及连杆轴颈和最终检查。两端孔加工、动平衡是在超精加工主轴颈及连杆轴颈之后进行的。最终检查在清铣之后进行。细微的螺旋线可以有效地消除表面的毛刺和瑕疵，使得曲轴表面更加平滑。曲轴抛光机床的主要部件包括主轴、工作台、驱动装置和控制系统等。其中，主轴是整个机床的核心部件，其精度和稳定性直接影响到加工效果。工作台可以进行前后、左右和上下三个方向的微调，以保证加工精度。驱动装置采用变频调速技术，可以根据不同的加工要求进行调整。控制系统采用PLC控制，可以实现自动化加工。曲轴抛光机床的加工精度可以达到0.01μm，是曲轴加工中不可或缺的设备。钻深油孔加工是曲轴加工中的重要一环。为了解决深孔加工中的问题，采取了分级进给、加大钻头螺旋槽和螺旋角、糊半球形凹坑等措施。其中，分级进给机构可以排除切屑和改善刀具的冷却，提高了深孔钻组合机床的加工效率。加大钻头螺旋槽和螺旋角可以改善排屑，提高了钻头的使用寿命。糊半球形凹坑可以避免钻头引偏，保证了孔轴线的直线度。这些措施的实施，为深孔加工提供了可靠的技术支持。在曲轴加工中，铣床和车床是常用的加工设备。其中，A662铣床夹具可以夹紧工件，使得曲轴的轴向定位靠在夹具轴向定位件上，以V形铁作为角向定位。曲轴连杆轴颈车床加工示意图中，床身有两个工位，分别用于车削连杆轴颈台肩端面和曲柄销外圆。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。这些设备和工艺的运用，可以实现曲轴的高效加工。最后，2K34曲轴抛光机床是一种超精加工设备，其运动比较复杂，可以利用油石或砂布进行光整加工。其主要部件包括主轴、工作台、驱动装置和控制系统等。曲轴抛光机床的加工精度可以达到0.01μm，为曲轴加工提供了高质量的加工保障。锋，形成强力切削，去除表面杂质和粗糙度。②塑性变形阶段。随着加工的进行，油石开始与更多的表面接触，形成塑性变形，使得表面更加光滑。③磨削阶段。油石与工件表面的接触越来越多，开始形成磨削，去除更小的凸起和凹陷。④抛光阶段。在这个阶段，油石与工件表面的接触已经非常充分，形成抛光，使得表面达到超精加工的要求。通过以上四个阶段的组合，可