曲轴制造基本工艺过程.doc

曲轴制造工艺过程 曲轴是引擎关键旋转机件，装上连杆后，可承接连杆上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。是发动机上一个关键机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成，有两个关键部位：主轴颈，连杆颈，（还有其它）。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈和连杆大头孔连接，连杆小头孔和汽缸活塞连接，是一个经典曲柄滑块机构。曲轴润滑关键是指和摇臂间轴瓦润滑和两头固定点润滑． 这个通常全部是压力润滑，曲轴中间会有油道和各个轴瓦相通，发动机运转以后靠机油泵提供压力供油进行润滑、降温。发动机工作过程就是，活塞经过混合压缩气燃爆，推进活塞做直线运动，并经过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。曲轴旋转是发动机动力源。也是整个船源动力。 1.曲轴制造技术/工艺进展 1、球墨铸铁曲轴毛坯铸造技术 （1） 熔炼 高温低硫纯净铁水取得是生产高质量球墨铸铁关键。中国关键是以冲天炉为主生产设备，铁水未进行预脱硫处理；其次是高纯生铁少、焦炭质量差。现在已采取双联外加预脱硫熔炼方法，采取冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成份。现在，在中国铁水成份检测已普遍采取真空直读光谱仪来进行。 （2） 造型 气流冲击造型工艺显著优于粘土砂型工艺，可取得高精度曲轴铸件，该工艺制作砂型含有没有反弹变形量等特点，这对于多拐曲轴尤为关键。现在，中国已经有部分曲轴生产厂家从德国、意大利、西班牙等国引进气流冲击造型工艺，不过，引进整条生产线只有极少数厂家，如文登天润曲轴引进了德国KW铸造生产线。 2、钢曲轴毛坯铸造技术 近几年来，中国已引进了一批优异铸造设备，但因为数量少，加之模具制造技术和其它部分设施跟不上，使一部分优异设备未发挥应有作用。从总体上来讲，需改造和更新陈旧一般铸造设备多，同时，落后工艺和设备仍占据主导地位，优异技术有所应用但还不普遍。 3、机械加工技术 现在中国曲轴生产线多数由一般机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备多采取多刀车床车削曲轴主轴颈及拐颈，工序质量稳定性差，轻易产生较大内应力，难以达成合理加工余量。通常精加工采取MQ8260等曲轴磨床粗磨-半精磨-精磨-抛光，通常靠手工操作，加工质量不稳定。 发动机曲轴制造技术进展最为快速是机械加工装备，比较经典加工工艺是铣削和磨削。下面简明介绍GF70M-T曲轴磨床和VDF 315 OM-4高速随动外铣床，其优异程度可见一斑： GF70M-T曲轴磨床是日本TOYADA工机开发生产专用曲轴磨床，是为了满足多品种、低成本、高精度、大批量生产需要而设计数控曲轴磨床。该磨床应用工件回转和砂轮进给伺服联动控制技术，能够一次装夹而不改变曲轴回转中心即可完成全部轴颈磨削，包含随动跟踪磨削连杆轴颈；采取静压主轴、静压导轨、静压进给丝杠（砂轮头架）和线性光栅闭环控制，使用TOYADA工机生产GC50 CNC控制系统，磨削轴颈圆度精度可达成0.002mm；采取CBN砂轮，磨削线速度高达120m/s，配双砂轮头架，磨削效率极高。 VDF 315 OM-4高速随动外铣床是德国BOEHRINGER企业专为汽车发动机曲轴设计制造柔性数控铣床，该设备应用工件回转和铣刀进给伺服连动控制技术，能够一次装夹不改变曲轴回转中心随动跟踪铣削曲轴连杆轴颈。VDF 315 OM-4高速随动外铣采取一体化复合材料结构床身，工件两端电子同时旋转驱动，含有干式切削、加工精度高、切削效率高等特点；使用SIEMENS 840D CNC控制系统，设备操作说明书在人机界面上，经过输入零件基础参数即可自动生成加工程序，能够加工长度450～700mm、回转直径在380mm以内多种曲轴，连杆轴颈直径误差为±0.02mm。 4、热处理和表面强化处理技术 曲轴热处理关键技术是表面强化处理。球墨铸铁曲轴通常均采取正火处理，为表面处理做好组织准备，表面强化处理通常采取感应淬火或氮化工艺。锻钢曲轴则采取轴颈和圆角淬火工艺。引进设备有AEG全自动曲轴淬火机床、EMA淬火机床等。 据国外资料介绍，球墨铸铁曲轴采取圆角滚压工艺和离子氮化结合使用进行复合强化，可使整条曲轴抗疲惫强度提升130%以上。中国部分厂家近几年也进行了这方面实践，取得了良好效果。 曲轴圆角滚压加工方面，德国赫根塞特（HEGENSCHEIDT-MFD AUTOMATIC）生产机床应用了变压力滚压和矫正专利技术，是比很好圆角滚压设备，但价格昂贵。现在中国在这方面研究也有了一定结果，东风汽车工艺研究所“曲轴圆角滚压强化和滚压校直技术研究开发及应用”处理了中国企业化巨款引进国外技术问题，该课题取得了原国家机械工业局科技进步二等奖。 2.曲轴制造技术发展趋势 1、铸造技术 （1）熔炼 对于高牌号铸铁熔化，将采取大容量中频炉进