曲轴工艺简介(王)

曲轴加工工艺简介主要内容一、前言:如何进行工艺策划？二、曲轴的功能部分—控制失效风险1.曲轴的功用2.曲轴工作特点3.曲轴的材料三、曲轴实物加工部分--满足产品图纸1.加工工艺方法的确定2.曲轴加工基准选择的基本原则四、曲轴加工工艺路线的编制原则五、主要工艺介绍（图片）一、如何进行工艺策划（生产准备项目）主要输入：毛坯图纸（加工余量、毛坯缺陷）产品图纸（加工的内容、加工方法、产品设计基准等产品要求）生产纲领（生产节拍时间、生产方式）质量目标（自工程不良、后工程不良）工艺方案的评价原则质量(Quality)成本(Cost)交付(Day)QCD的含义QCD是日本汽车行业的俗语，类似中国汽车业质量、成本、交货期的说法，但含义范围上差异很大。日本的汽车公司都是跨国公司为了便于统一管理，很多管理制度、方法都是多种文字，使用了大量通用的英文单词缩写如：KPI、ANPQP、NPW、GK、TPM、TQM等等，以后大家会看到很多，要逐步适应。Q是广义的质量－产品质量、工作质量、服务质量、开发质量、维修质量、管理质量…….。C是广义的成本－采购成本，内制成本、销售成本、物流成本……例采购成本不是简单的招标最低价而是供应商的六个方面23个视点来查成本改善活動的構面，再加上可发展的利润。D是时间也是广义的－同期生产。QCD部门（改善规划部、执行部、改善室）是个代名词，这是日产针对东风公司的问题点而特别定的机构名称，由于中日文化的差异，中方人员的理解存在很大的误解。QCD改善工作与我们现在理解的日常管理没有冲突但有交叉，最怕的是中国人的误解和扯皮。产品质量策划循环示意图计划实施检查计划和定义过程设计和开发产品设计和开发产品和过程确认反馈评定和纠正措施多方论证同步工程预防缺陷持续改进传统串行过程并行[同步]过程详细设计编制工艺路线编制加工工艺卡NC编程模具加工生产制造编制装配工艺卡方案设计方案设计详细设计编制工艺路线编制装配工艺卡编制加工工艺卡NC编程模具加工生产制造缩短总体开发时间；减少设计改进成本；增强产品优化效果；提高设计自动化程度。二、曲轴的功能部分曲轴是发动机的五大件之一，曲轴是发动机最重要的机件之一。位于发动机的曲轴箱内，通过瓦盖紧固在气缸体曲轴承孔上，瓦盖用螺栓紧固在气缸体瓦盖结合面上。1.功能：曲轴与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构。同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机、机油泵等。二、曲轴功能部分2.曲轴工作特点----工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并承受交变负荷的冲击作用；----其次，由于连杆传来的力是周期性变化的，在某些瞬时还是冲击性的；----上述这些周期作用着的力，还将引起曲轴的扭转振动而产生附加应力；----曲轴的转速很高，它与轴承之间的相对滑动速度很大；为了保证工作可靠，要求曲轴具有足够的刚度和强度，良好的承受冲击载荷的能力以及耐磨损、润滑条件良好。为了提高疲劳强度，还经过特殊的处理，例如：淬火、滚压强化等独特的工艺措施。三、曲轴结构特点和主要技术要求1.结构特点：曲轴由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。曲轴前端装有正时齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。我厂生产的EQ6100、6102曲轴均为整体式结构。6102曲轴为附带整体后油封结构。曲轴常用材料根据发动机的工作状况，曲轴常用材料有：球墨铸铁、调质钢、非调质钢。对于汽油机曲轴，由于功率较小，曲轴毛坯一般采用球墨铸铁铸造而成，常用材料有：QT600-2、QT700-2、QT800-2、QT900-6、QT800-6、等温淬火球铁（ADI球铁）等。柴油机曲轴毛坯一般采用调质钢或非调质钢，调质钢常用材料有：45、40Cr或42CrMo；非调质钢常用材料有48MnV、C38N2、38MnS6。近年来，随着汽车排放要求的升级和超载的限制，以及降低制造成本的需要，对车用柴油机而言，一方面非增压柴油机逐步减少，增压、增压中冷柴油机逐步增多，且多数在原机型上改进提高功率，但曲轴结构并无大的改进，另一方面又要求降低制造成本。为适应这种要求，我厂在曲轴材料选用和强化技术措施运用上与毛坯厂作了一些探索，试图制造出高可靠性和低成本的曲轴以适应整机和市场的要求，在材料的选用上力求以高强度高韧性的球墨铸铁或控温冷却的非调质钢，代替调质钢。但是目前我厂在球墨铸铁曲轴的使用上效果不是太理想，特别在中重型发动机曲轴上；目前我厂在中重型发动机上常用的曲轴材料为非调质钢。3.曲轴的材料球铁曲轴的冷加工性比钢好，且成本只有钢曲轴的1/3采用球铁曲轴圆角滚压强化替代锻钢曲轴可以降低曲轴制造成本6100610261056B6CDCI11491QT7002QT700248MnV48MnV48MnVC38N2QT7002≤HB285≤HB285HB207-269HB207-269HB207-269HB230-285HB241-28549厂现有曲轴的材料3、曲轴的材料曲轴的主要失效形式是疲劳断裂和轴颈严重磨损，其中弯曲疲劳断裂约占80％，对曲轴的材料要求优良的综合机械性能高的抗疲劳能力，防止疲劳断裂良好的耐磨性常用的曲轴材料锻钢和球墨铸铁控制失效的风险（采取的工艺手段）1.曲轴轴颈早期磨损轴颈淬火+回火+校直评价指标：淬硬表面硬度淬硬层深淬硬层内部的金相组织2.提高曲轴疲劳强度（控制曲轴因疲劳产生的断裂）铸件：车沉割槽+圆角滚压锻件：圆角淬火喷丸---提高曲轴整体疲劳强度的工艺方法（还有美化外观的作用）评价指标：圆角的大小圆角的成型性圆角表面的粗糙度三、曲轴实物加工部分1.识图、读图、画图加工表面与不加工表面对加工表面进行分类（如：外圆，孔，平面等）2.各种加工表面的加工方法以及经济精度和表面粗糙度。（确定最终加工方法）3.加工余量的合理分配曲轴加工的难点：1.连杆颈与主轴颈不在同一回转中心线上2.连杆颈16，25，34有120°相位角要求曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机)；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。下图为dCi11曲轴图片7个主轴颈曲轴后端油封轴颈曲轴前端正时齿轮6个连杆颈8个平衡块硅油扭震减振器具有更好的减振特性.与曲轴通过四个螺栓相连。扭震减振器总成dCi11曲轴前端，与曲轴相连为：扭震减震器总成飞轮上除齿圈外，还加工有信号盘（60-2）为整机提供转速信号。为保证可靠联接，通过12个M16螺栓与曲轴相连。一轴轴承dCi11曲轴后端，与曲轴相连为：飞轮总成曲轴实物加工方法的确定外圆:主轴颈、连杆颈、齿轮轴颈、皮带轮轴颈、法兰、油封等加工方法：车铣磨抛光孔：油孔—钻两端螺孔---钻、扩6个螺栓底孔攻6个螺栓孔螺纹轴承孔----钻、扩、铰工艺孔---钻、铰平衡块：车侧面键槽：铣削三、曲轴实物加工部分项目6100610261056B6CDCI11491尺寸Φ75Φ80Φ80Ф83±0.013Ф98±0.013Φ102Ф56.98±0.01表面粗糙度Ra0.32Ra0.32Ra0.32Ra0.4Ra0.4R1.25≈Ra0.25Ra0.3圆度0.0050.0050.0050.00640.00640.0070.010.005（1/4）圆柱度0.0050.0050.0080.0130.0130.0080.008/25.4中间轴颈对两端轴颈的跳动0.050.050.120.1520.1520.140.05对相邻轴颈的跳动------------0.0510.0510.05----尺寸Φ62Φ64Φ69Ф69±0.013Ф76±0.013Φ102Ф51.99±0.01表面粗糙度Ra0.32Ra0.32Ra0.32Ra0.4Ra0.4R1.25≈Ra0.25Ra0.3圆度0.0050.0050.0050.00640.00640.0070.010.005（1/4）圆柱度0.0050.0050.0060.0130.0130.0080.008/25.4对主轴颈平行度0.0150.0150.0150.030.03φ0.015φ0.015相位角120º±30’120º±11’120º±11’120º±0.203120º±0.203±20’±0.2曲柄半径R57.5±0.1R57.5±0.08R60±0.10R60±0.076R67.5±0.076R78±0.04R38.475±0.05对主轴颈跳动0.050.050.050.050.05----0.025垂直度------------0.0170.0230.03平面度（＋0.005)(-0.01)宽度44444437.54342.432.025±0.025表面粗糙度Ra0.5Ra0.5Ra0.5Ra0.4Ra0.4R1.6≈Ra0.32L：Ra0.8R：Ra0.6主轴颈止推轴颈连杆轴颈-0.0190-0.0190-0.034-0.012-0.0190-0.0190-0.0190-0.0190-0.034-0.012-0.034+0.080-0.025+0.076-0.025+0.076+0.080+0.0800+0.03900----49厂现有曲轴产品技术参数（参考）2.曲轴加工基准选择的基本原则直列式发动机曲轴加工基准选择的基本原则：根据设计基准选择加工基准--径向基准：直列式采用全支承结构加工的径向基准选择两端的主轴颈(No1,7主轴颈中心连线；两中心孔的连线)--轴向基准：曲轴为了防止轴向力作用而发生轴向窜动，采用止推结构加工的轴向基准选择止推面；--角向基准：发动机的发火次序1-5-3-6-2-4加工的角向基准选择NO1连杆轴颈粗加工连杆颈采用铣角向定位面或定位凸台四、曲轴加工工艺路线编制原则先粗后精先基准后其他先面后孔先主要表面后次要表面外圆粗加工阶段其他表面的加工外圆精加工阶段粗基准的加工精基准的加工先加工主轴颈，再加工连杆颈工艺路线编制示例（6102曲轴）：铣端面打中心孔（径向基准）粗磨第四主轴颈（轴向基准）粗精车所有主轴颈及同轴轴颈铣角向定位面（角向基准）粗车平衡块侧面钻直斜油孔车沉割槽（铸）滚压（铸）淬火回火校直探伤钻铰工艺孔（角向基准）半精磨No1,7主轴颈（径向基准）精磨第四主轴颈（轴向基准）精磨所有主轴颈及同轴轴颈精磨所有连杆颈两端孔加工铣键槽动平衡抛光清洗防锈包装发运粗精车所有连杆颈典型零件工艺流程介绍EQ6100曲轴工艺流程零件号：10C-05020B材料：QT700-2毛坯重：50kg成品重：43kg工序号工序名称设备名称及型号夹具及辅具10J毛坯综合检查20铣工艺定位面定位面铣床EQU-95、EQO-305随机夹具、顶尖49V2-832、-94430粗车主轴颈及两端头曲轴主轴颈车床S1-206（4）、206A顶尖49V2-582、670、吊钩49W8-2040精车1、3、4、6主及小头曲轴数控机床NDM-25/100（2）随机夹具、顶尖49V2-856、85750精车2、5、7主及大端头曲轴数控机床NDM-25/100（2）随机夹具、顶尖49V2-861、85760铣连杆颈角定位面曲轴定位面铣床B1-155、EQZ-329夹具49J3-333A、吊钩49W8-270车连杆轴颈连杆轴颈车床SS-10B随机夹具、吊钩49W8-280车平衡块外圆平衡块外圆车床S1-267活顶尖BJ5-22、5X40、吊钩49W8-16随机夹具、吊钩49W8-2、前顶尖49V2-789、后顶尖49V2-790100在连杆颈上钻直孔组合直孔钻床49Z1随机夹具、吊钩49W8-18110在主轴颈上球窝球孔组合钻床ZJX-H006随机夹具、吊钩49W8-17120钻2、6主轴颈上的斜油孔深孔组合钻床ZJX-H008（2）随机夹具、吊钩49W8-2130钻3、5主轴颈上的斜油孔深孔组合钻床ZJX-H009（2）随机夹具、吊钩49W8-2140钻1、7主轴颈上的斜油孔深孔组合钻床