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发动机曲轴加工工艺探讨
作者：甘勇辉
来源：《硅谷》2010年第22期
摘要： 曲轴是发动机的关键零件，其性能的好坏直接影响发动机质量和寿命。介绍曲轴材料、工艺流程、关键加工工艺及加工注意事项，对曲轴生产项目的开发具有一定的参考和借鉴价值。
关键词： 曲轴加工；制造工艺；发动机
中图分类号：U4文献标识码：A文章编号：1671－7597（2010）1120191－01
曲轴是发动机的关键零件，它的功能作用是将发动机各缸活塞的往复做工功率汇总起来，并以回转运动的方式传递给飞轮。由于曲轴工作条件恶劣及受力情况十分复杂，因此对曲轴加工工艺要求非常高，其造价约占整台发动机造价的10%左右。因此，对曲轴加工工艺的研究有助于提高曲轴加工质量和降低制造成本。
1 曲轴材料
目前，车用发动机曲轴材料有球墨铸铁和锻钢曲轴两类；球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，是通过球化和孕育处理得到球状石墨，提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，其综合性能接近于钢，与锻钢材料比较，球墨铸铁曲轴既有制造简便、成本低廉，又有吸震、耐磨、对表面裂纹不敏感等锻钢材料所不具备的优良特性，所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛应用。据统计资料表明，车用发动机曲轴采用球墨铸铁材料的比例：日本为60％，英国为85％，美国为90％。国内采用球墨铸铁曲轴的趋势则更加明显，85％以上的中、小型功率的发动机曲轴均采用球墨铸铁材料。
锻钢曲轴具有较高的综合机械性能，能承受大的冲击力作用，许多大功率车用柴油机都无一例外地采用锻钢曲轴。
2 工艺流程
2.1 日本丰田型发动机曲轴加工工艺
1）中心孔加工采用质量中心孔方法，且在此工序完成后要进行曲轴动平衡初步检测；2）采用双转塔数控车床粗、精车前后端外圆；3）主轴颈上的止推面、主轴颈和连杆轴颈上的圆弧槽的粗加工，通常采用机床制造商有德国的HELLER，美国的INGESOLL和日本的小松；4）采用斜切式端面外圆磨床精加工前后端外圆及端面；5）采用止推面磨床精加工止推面，热龙源期刊网
论曲轴的加工工艺
曲轴是发动机及气缸式压缩机上的一个重要的旋转机件，装上连杆后，可承接活寒的上下(往复)运动变成循环运动。曲轴的材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有几个重要部位：主轴颈、连杆颈、曲柄等。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。
1 确定曲轴的加工工艺法方案
1.1 曲轴作为一个重要的旋转机件，其加工方法仍冇一般轴的加工规律，如铣两端面，钻中心孔，车、磨及抛光，但是曲轴也是有它的特点，它由主轴颈，连杆轴颈与连杆轴颈之间的连接板组成，其结构细长、曲拐多、刚性差，因而安排曲轴加工工艺应采取相应的工艺措施。
1.2 在曲轴的机械加工中，采用新技术和提高自动化程度都不断取得进展。国内以往的曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备一般采用多刀车床车削曲轴主轴颈及连杆轴颈，工质质量稳定性差，容易产生较大的加工应力，难以达到合理的加工余量。精加工普遍采用 MQ8260等普通曲轴磨床进行粗磨、半精磨、精磨、抛光，通常靠人工操作,加工质量不稳，尺寸一致性差。现在加工曲轴粗加工比较流行的工艺是：主轴颈采用车拉工艺和高速外铣,连杆颈采用高速外铣，而且倾向于高速随动外铣，全部采用干式切削。在对连杆颈进行随动磨削时，曲轴以主轴颈为轴线进行旋转，并在一次装夹下磨削所有连杆颈。在磨削过程中，磨头实现往复摆动进给，跟踪着偏心回转的连杆颈进行磨削加工。
2 确定曲轴的加工工艺过程
2.1 曲轴的结构及其特点。
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)。
主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。
连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。
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发动机曲轴的加工工艺设计
作者：仲林俊
来源：《中国科技博览》2018年第02期
[摘 要]曲轴是汽车发动机中最为关键的部件，由于其独特的造型结构，在工作时能够带动发动机活塞做上下往复动作，进而为汽车提供动力。由于发动机曲轴结构复杂，加工时用到的机械设备也很多，一般包括数控车床、数控铣床以及其他的数控设备。本文通过分析发动机曲轴的结构特点，从选材、成型工艺、加工工艺以及热处理方式等方面简述了发动机曲轴的加工工艺设计。
[关键词]发动机曲轴；机械加工；工艺设计
中图分类号：X318 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0331-01
轴类零件在机械中的主要作用是传递动力和扭矩，同时也对轴上的其他零件起到支撑作用。发动机曲轴是发动机的动力元件，这就要求发动机曲轴有足够的尺寸精度和结构强度，因此对发动机曲轴进行加工时就要仔细考虑选择何种材料，使用何种毛坯成型工艺，加工过程分为哪几步，怎样进行热处理保证曲轴的机械性能等。一般的加工工艺流程是：确定零件材料和毛坯成型方式、确定加工顺序和加工基准、粗、精加工发动机曲轴的主轴颈和连杆颈、加工法兰孔和信号轮孔、热处理、加工沉割槽、精磨主轴颈和连杆颈、抛光、检查尺寸结构并涂油入库。
1 确定曲轴材料和成型工艺
1.1 确定材料
目前阶段制作汽车发动机曲轴的材料主要是球墨铸铁和调质钢。球墨铸铁具有良好的切削性能，比较容易加工出合适的尺寸结构，其强度、韧性和塑性可达到中等水平，具有较高的机械综合性能和良好的耐磨性与减震性，铸造工艺性能优良，也可通过热处理来改变其结构性能。除具备良好的机械性能之外，球墨铸铁的成本也比较低廉，制作同样规格的零件，球墨铸铁的成本仅为调质钢的三分之一左右，因此大多数汽车制造企业都选用球墨铸铁作为制造发动机曲轴的材料。国内的汽车制造商对球墨铸铁的使用也非常广泛，八成以上的中小型功率发动机曲轴的材料均为球墨铸铁。
穰雾 …一中国 棼 新产虽２０ ？ ９： －…Ｆ …一 ｕ 一 工业技术 发动机用曲轴加工工艺研究 邢晨 （大连职业技术学院，辽宁大连１１６０３１） 摘要：曲轴是发动机中关键零件之一，设计也相对要求较高。本文通过对曲轴加工工艺的研究，对工序进行了分 析和总结，对曲轴ｋ－Ｙ－的关键技术问题进行了相关分析与说明。 关键词：曲轴；加工工艺；结构特点 中图分类号：ＴＨ１６２ 文献标识码：Ａ 发动机曲轴在机器中主要是用来传递运动和扭矩，同 时也起到支撑其他传动零件的作用，很大程度上影响着发 动机的可靠性和寿命。这就要求曲轴具有足够的强度以及 尺寸的高精度。因此对曲轴加工工艺进行合理、有效地安 排，提高其加工精度，延长曲轴的工作寿命就显得十分重 要。如何灵活地运用合适的加工方法去解决实际生产中曲 轴加工工艺中出现的问题，也是广大加工企业所一直面临 的一个课题。 １．曲轴主要／ｊ￣－ｒ过程 遵循“先面后孔，先主要面后次要面，先粗工加后精 加工”的加工原则进行加工。先对两个端面用铣床进行加 工，为后序加工确定基准面。由于主轴颈和连杆颈的精度 和表面硬度要求极高，可在精加工之后进行淬火和回火处 理，再精磨主轴颈和连杆颈。最后进行平衡的余量消除、 消磁处理和抛光已确保加工精度。 具体流程为：毛坯检验、铣削端面、加工中心孔、粗 加工主轴颈和连杆颈、精加工主轴颈和连杆颈、加工法兰 孔和信号轮孔、淬火回火、加工沉割槽、精磨主轴颈和连 杆颈、动平衡和消磁处理、抛光机加工、清洗检验入库。 ２．曲轴加工分析 ２．１毛坯选择和运输 加工的曲轴一般为锻造件。由于模锻精度高，留余量 较小，且后续工序有调质，所以免去了锻后正火和粗车工 序。若为铸造毛坯，则加工时刀具材质影响较大，且加工 容易产生较多废气。需对机床主轴和刀具切削部位采取冷 却措施，减少废气带来的加工误差。 使用气动系统控制机床天窗的开启，关闭，加工工程中 使用机械手代替传送带运输，提高了传输效率，并且减少 了传输中可能造成的工件损伤。 ２．２端面和中心孔加工 中心孔是曲轴加工的重要基准，它会直接影响曲轴的 加工精度。一般以毛坯外表面为基准进行加工。先对曲轴 继电器的输出用一定的逻辑形式联系起来，可以监督继电 器的输出，如果二者决策不同，不允许继电器跳闸。比如 过电流继电器运行过程中，可能出现的隐形故障之一就是 继电器方向性问题，此时，监测控制系统同样能够接收到 继电器的极化及运行信号，经过方向计算后，将自身输出 与继电器的输出相串联。继电器系统监测控制中，并不需 要对系统所有的继电器进行监控，只需要就那些可能对系 统可靠性危害较大的线路及母线进行鉴别，然后将相关的 继电器纳入到数字装置中进行监控即可。 通常情况下，继电器隐形故障分析都是在离线状态下 进行的，得到的所有的分析结构都建立在可查询表中，不 需要考虑系统负荷以及操作变化等情况，大多数情况下， 分析结果都是有效的。 （三）提高电力系统维修人员的专业素质 做好检修维护工作能够有效地提高设备的运行效率， 降低隐形故障出现的概率，但是必须要保证不会因人为原 因出现各种失误。当前部分电力企业的维护检修人员的专 业水平较低，在具体的设备检修过程中可能会将隐形故障 忽略，从而为电力系统埋下安全隐患。因此，为了能够降 低隐形故障发生概率，除了要做好上述工作之外，还需要 提高检修人员的专业水平。电力企业要定期开展专业技术 培训，加强对继电保护人员的教育，提高其工作能力，确 保维修人员在较多时间内能够迅速查找出隐形故障脆弱 一５６一 区，保证电力系统的安全。 结语 继电器隐形故障是不可避免、无法消除的，隐形故障 可能会导致电力系统出现大面积的瘫痪问题，实际的电力 系统维护管理过程中必须要加强隐形故障的监测控制。本 文主要就继电保护系统隐形故障的危害以及导致隐形故障 出现的原因进行了简单地分析，从状态检修以及隐形故障 监测系统就继电器隐形故障的控制进行了讨论研究。除此 之外，电力系统相关工作人员在系统运行过程中还需要加 强日常检查，确保系统所有部位完好无损，全部的设备开 关机指示灯都灵敏，接线端完好，从而保证继电保护系统 的正常运行。 参考文献 ｆ１］１曹宇鹏．继电保护系统中隐形故障的监测与控制Ⅱ］．中小企 业管理与科技（下旬刊），２０１０（１２）：２７５． ［２］王君铖，卢旭．探讨继电保护系统中的隐形故障田．科技资 讯，２０１２（３６）：１１２． ｆ３］李文翔．电力系统继电保护的隐形故障及处理措施研究Ⅱ】． 数字技术与应用，２０１１（１１）：６７—６９． ｆ４］李彦，曾祥力，李官宇．继电保护系统装置及检修分析Ⅱ】． 中国新技术新产品，２０１７（３）：３１—３２．
