【文章內(nèi)容簡介】 ７ＣＴ８ＣＴ６７Rａ（ｕｍ）２５ｕａ(ｍｐａ)≥７００≥７００≥８００ｈ１（%）≥４≥４≥２加工余量（ｍｍ）石墨球化率（%）≥９０≥８０１３石墨大小級別６８５７６８生產(chǎn)量率高很高較低多品種生產(chǎn)適應(yīng)性好很好較差成套機械化程度高很高較低生產(chǎn)運輸成本較低較低較低 曲軸形體結(jié)構(gòu)特點與主要技術(shù)要求 (1)曲軸形體由主軸徑、連桿軸頸、曲柄組成，結(jié)構(gòu)細長多曲拐，剛性差。在高溫高速高交變負荷的工況長期工作，幾何精度要求極高。曲軸的技術(shù)要求是很高的，其機械加工工藝過程隨生產(chǎn)綱領(lǐng)的不同和曲軸的復雜程度而有很大的區(qū)別，但一般均包括以下幾個主要階段：定位基準的加工：粗、精車和粗磨各主頸及其它外圓：車連頸：鉆油孔；精磨各主頸及其他外圓；精磨連頸；大、小頭及鍵槽加工；軸頸表面處理：動平衡：超精加工各軸頸可以看出，主頸或連頸的車削工序都與磨削工序分開往往中間安排一些不同的加工面或不同性質(zhì)的工序。粗加工后會發(fā)生變形，因此常把粗、精加工分開，并在切削力較大的工序后面安排校直工序，以保證加工精度。為了減小切削力所引起的變形，保證精加工的精度要求，精磨各軸頸時，一般采用單砂輪依次磨。 圖6 直列四缸發(fā)動機曲軸(2)主要技術(shù)要求主軸頸，連桿軸頸本身的精度，即直徑尺寸公差等級通常為IT6IT7,主軸頸的寬度極限偏差為+～，曲拐半徑極限偏差為177。 mm；曲軸的軸向尺寸極限偏差為177?！?77。，如圓度，圓柱度控制在尺寸公差一半之內(nèi)。位置精度，包括主軸頸與連桿軸頸的平行度， mm曲軸各主曲軸頸的同軸度；～177。30’?！?。曲軸的連桿曲頸，主軸頸。除以上技術(shù)要求外，還有熱處理，動平衡，表面強化，油道孔的清潔度，曲軸裂紋，曲軸旋轉(zhuǎn)方向等規(guī)定。．加工工藝方案 （1）關(guān)鍵部位加工工藝主軸頸：車—磨—拋光；連桿軸頸：外銑—磨—拋光；止推面：精車；油孔：槍鉆—人工去毛刺—高壓清洗；前、后端：車—磨；清洗：清洗2次，鉆油孔后清洗1次，最終清洗1次；最后對曲軸進行綜合檢測。（2）主要工藝流程銑削兩端面—鉆質(zhì)量中心孔—銑削扇板定位面—車削法蘭端—車削軸端與第 l主軸頸—車拉第25主軸頸—車/車拉第 l、4連桿頸—車/車拉第 3連桿頸—鉆斜油孔—預清洗—中頻淬火—低溫回火一沉割槽滾壓—止推檔車削滾壓—精磨 5檔主軸頸—精磨第 l、4連桿頸—精磨第 3 連桿頸—兩端頭鉆孔、攻絲、銑鍵槽、鏜孔—精磨軸頭、法蘭—動平衡—拋光—終清洗—終檢。（1）鉆中心孔 曲軸屬于細長類零件 ，加工過程中主要定位基準是兩端中心孔 ，分為兩種：一種是幾何中心孔，可利用雙V型塊找出；另一種是質(zhì)量中心孔，利用質(zhì)量定心機測得。由于毛坯的幾何形狀誤差和質(zhì)量分布不勻等原因，兩者一般不重合。利用幾何中心孔作定位中心進行車加工或磨加工時，工件旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生離心力，不但影響加工質(zhì)量，降低定心元件的使用壽命 ，因而在加工后剩余的動不平衡量較大。采用質(zhì)量中心孔作定位中心，可將銑兩端長度和加工質(zhì)量中心孔合并為一道工序，加工效率很高。但若毛坯彎曲變形嚴重或質(zhì)量嚴重分布不均勻，則不宜采用質(zhì)量中心孔。（2）數(shù)控車/車拉技術(shù) 車拉技術(shù)加工形式有三種 ：直線車拉、內(nèi)環(huán)刀具旋轉(zhuǎn)車拉和外環(huán)刀具旋轉(zhuǎn)車拉 。車拉工藝可一次設(shè)定能完成所有同心圓的車削，具有在同一臺機床上完成車/車拉加工，效率高、通過使用特殊卡盤和刀具系統(tǒng)實現(xiàn)柔性加工、特別適用于平衡塊側(cè)面不需加工、軸頸有沉割槽的曲軸。拉削工藝可用高效的梳刀通過微量的徑向進給和縱向車削實現(xiàn)高速精加工。完工后可直接精磨，省去粗磨工序。（3）數(shù)控高速外銑技術(shù)對平衡塊側(cè)面需要加工的曲軸，采用數(shù)控高速外銑比CNC車削、CNC內(nèi)銑、車/車拉的生產(chǎn)效率還要高 。以四拐曲軸為例CNC車/車拉工藝加工連桿軸頸要二道工序，而 CNC高速外銑只要一道工序就能完成，切削速度高達350m/min，切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數(shù)少、加工精度更高、柔性更好。（4）數(shù)控內(nèi)銑技術(shù) 數(shù)控內(nèi)銑加工性能指標要高于普通外銑加工，用于曲軸連桿頸粗加工的加工。其特點是曲軸固定后不動，銑刀跟隨連桿頸銑削，工件兩端采用同步電動機旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，加工精度高、切削效率高。通過輸入零件的基本參數(shù)，控制系統(tǒng)即可生成自動加工程序。（5）數(shù)控磨削技術(shù) 擺動跟蹤數(shù)控磨削，在加工過程中能檢測并修正軸頸圓度和尺寸，可對機床的磨損、溫度、機械動力對磨削余量的變化影響進行自動補償，由于磨削主軸頸和連桿軸頸一次裝夾，主軸采用自動對中的三點式中心架；靜壓圓型導軌，無爬行效應(yīng)，確保持久的高精確度；減震抗 扭轉(zhuǎn)床身，具有良好 的吸震抗彎功能 ；砂輪軸適用于高達 140m／s的磨削。（6）數(shù)控機床的技術(shù)參數(shù) 最大回轉(zhuǎn)直徑： 中250mm最大加工長度：1250mm左右卡盤最大間距：1150mm機床，快移速度：6m／min，X Z軸最大行程： 177。1 75 mm，銑刀盤刀刃直徑： ①280mm控制系統(tǒng)：FANUC銑刀盤刀刃直徑： ①280mm主電機輸出功率：45kW總電源容量：1 35kVA機床總重量：30t。（7）數(shù)控機床的加工精度工件表面粗糙度：～ ( m) 圓度：(只許凸)單邊： 5mm軸向尺寸公差：177。：177。：177。：：(半徑上)：177。 。（8）深油孔槍鉆技術(shù) 曲軸深油孔的直徑一般在 5～8mm之間，從主軸頸到連桿頸傾斜貫通 ，屬典型細長孔而且在曲面上加工，工藝性差 。加工深油孔最好的辦法是采用槍鉆工藝。槍鉆由鉆柄 (用于裝夾刀具 )、鉆桿(用于連接刀頭)、鉆頭(采用硬質(zhì)合金材料 )組成。中間有一通孔，外側(cè)面有一直v型槽。依靠中間通孔實現(xiàn)內(nèi)冷卻，冷卻液從后刀而上的小孔處噴出，可直接對切削區(qū)冷卻。使用高壓冷卻液，切屑能從被加工孔中通過直V型槽有效排出，無需在鉆削過程中定期退刀來排出切屑。在加工細長孔時，鉆孔、鏜孔、鉸孔一次完成，加工精度(IT6—8級)、直線度(～／1 000 mm)、粗糙度(Ra ～)。為了提高曲軸的強度，曲軸要求油孔倒角處拋光，倒角與油孔的過渡處要消除尖角并圓滑過渡，過渡部分也需拋光處理。（9）熱處理和表面強化技術(shù)曲軸熱處理的關(guān)鍵技術(shù)是表面強化處理。一般均正火處理，為表面處理作好組織準備表面強化處理一般采用感應(yīng)淬火或氮化工藝少數(shù)廠家還引進了圓角淬火技術(shù)和設(shè)備。① 曲軸中頻感應(yīng)淬火 曲軸中頻感應(yīng)淬火將采用微機監(jiān)控閉環(huán)中頻感應(yīng)加熱裝置，具有效率高，質(zhì)量穩(wěn)定、運行可控等特點。② 曲軸軟氮對于大批量生產(chǎn)的曲軸來說，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，今后將采用微機控制的氮基氣氛氣體軟氮化生產(chǎn)線。氮基氣氛氣體軟氮化生產(chǎn)線由前清洗機（清洗干燥）、預熱爐、軟氮化爐、冷卻油槽、后清洗機（清洗干燥）、控制系統(tǒng)及制氣配氣等系統(tǒng)組。 ③ 曲軸表面強化技術(shù) 球墨鑄鐵曲軸圓角滾壓強化將廣泛應(yīng)用于曲軸加工中，另外，圓角滾壓強化加軸頸表面淬火等復合強化工藝也將大量應(yīng)用于曲軸加工中，鍛鋼曲軸強化方式將會更多地采用軸頸加圓角淬火處理。 曲軸加工工藝基準(1)粗基準的選擇為了保證中心孔鉆在主頸毛坯外圓面的軸線位置上選用主頸的外圓面為粗基準。同時為了保證所加工的基準面的軸向尺寸，選用第四主頸兩側(cè)扇版面為軸向粗基準。 (2)輔助粗基準的選擇在扇板上銑出兩個工藝平面即是加工連頸時所用的輔助粗基準。(3）精基準的選擇加工主頸及與其同軸心的軸頸外表面時，以中心孔為精基準。加工連頸時，用加工的法蘭和小頭的外圓及連頸1外圓作為精基準基面，這樣便于保證技術(shù)要求。此外，軸向定位基準采用第四主頸的兩個臺階面，與設(shè)計基準一致。 定位基準是兩端中心孔，加工工序為：（1）以曲軸小端外圓定位，用車床三爪卡盤夾緊曲軸小端外圓，曲軸大端外圓用中心架定位。車床主軸帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，中心鉆安裝在車床尾架上的刀桿中，手動進刀，完成曲軸大端中心孔的加工。（2）以曲軸大端外圓定位，用車床三爪卡盤夾緊曲軸大端外圓，曲軸小端外圓用中心架定位，由車床主軸帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，中心鉆安裝在車床尾架上的刀桿中，手動進刀，完成曲軸小端中心孔的加工。為了解決曲軸兩端中心孔與主軸頸之間的同軸度問題，設(shè)計時將曲軸在專機夾具中的定位基準定在曲軸的第一、第七主軸頸(6缸曲軸)或第一、第五主軸頸(4缸曲軸)，以提高曲軸兩端中心孔與主軸頸之間的同軸度。要修正好曲軸兩端中心孔，首先要保證主軸的剛性。為此，設(shè)計時對以下3種形式的動力頭進行了選用技術(shù)分析。一是通用的3號鉆削頭．其主軸支承系統(tǒng)由一組0000系列的單列向心深溝球軸承和一組8000系列的平底單列推力球軸承組成．主軸前端支承直徑為Φ85mm．后端支承直徑為Φ70mm．這種結(jié)構(gòu)支承剛性較好．可以承受較大的軸向力適用于鉆孔、擴孔等：二是通用的3號鏜削頭．其主軸支承系統(tǒng)由一組3182100系列的雙列向心圓柱滾子軸承和一個2268100系列的雙向推力向心球軸承組成，主軸前端支承直徑為Φ90mm，后端支承直徑為Φ80 mm．這種結(jié)構(gòu)可以得到很高的徑向和軸向剛度，適用于精密加工：三是剛性主軸箱，其主軸支承系統(tǒng)由一組成對配置的并帶預緊的36000或46000系列的單列向心角接觸球軸承組成．其主軸前后端支承直徑均為Φ90mm，這種結(jié)構(gòu)適用于高速輕載?？紤]到修正中心孔時切削余量分布不均勻，對主軸的徑向和軸向剛性要求較高．經(jīng)分析比較，通用的3號高精度級鏜削頭(其主軸支承軸承精度等級為B級)的主軸支承結(jié)構(gòu)最為合適．并對其主軸進行修設(shè)計．便于與刀具連接．縮短主軸懸伸長度，提高主軸剛性。通過提高刀具的轉(zhuǎn)速和降低刀具的每轉(zhuǎn)進給量來實現(xiàn)降低曲軸兩端中心孔的表面粗糙度值的目的。 銑主軸頸、連桿頸（1）工裝設(shè)備設(shè)備：曲軸數(shù)控銑床；夾具：液壓三爪自定心左、右卡盤；，刀具：銑刀盤分主軸頸銑刀盤和連桿頸銑刀盤．刀盤用4個鍵和主軸聯(lián)接刀盤組成。銑刀盤在 280內(nèi)徑上裝有1 4組刀．每組刀由5個刀片組成．三個加工軸頸兩個加工側(cè)板面及臺肩圓角。刀片采用螺釘夾緊．刀片材料用碳化鎢合金不重磨刀片．每個刀片可重復使用4—6次。注：E刀片214=28 S刀片314=42注：如果被加工件材料42C rMcA．則切削速度選為110m／min。（2）切削參數(shù) 主軸頸銑削 ：(1)右刀盤銑夾板面及P1連桿頸，左刀盤銑夾板面及M3主軸頸，M2處用專用中心架支撐。(2)主軸轉(zhuǎn)速：125 r／min (3)銑削速度：110 m／min (4)進給量： mm／z (5)銑削深度：4mm (6)銑削長度：402 mm (7)加工時間：80s(其中，切削時間75s，快進快退時間5s) 以此類推．經(jīng)過六次銑削，總加工時間為480s。假設(shè)裝工件及卸工件時間各為30s．那么此曲軸的加工節(jié)拍為540s．即9分鐘。 磨主軸頸、連桿頸（1）工裝設(shè)備設(shè)備：數(shù)控曲軸磨床, 夾具：定位瓦定位分度夾具，刀具：CBN砂輪高速磨輪。（2）磨削參數(shù)磨削速度：200 m／s，工件轉(zhuǎn)速：1000r／min以上，縱向進給速度：～2 mm／s，徑向切深：～。 加工精度IT6，表面粗糙度Ra≤。在曲軸零件尺寸中有一個連桿頸中心平行度的尺寸要求。它的評價基準是曲軸第l和第4檔主軸的中心線。 mm。連桿頸中