钢质曲轴圆角工艺研究论文

钢质曲轴圆角工艺研究论文（共4篇）

篇1：钢质曲轴圆角工艺研究论文

摘要：针对钢质曲轴圆角强化工艺研究及强化效果进行了分析。

关键词：曲轴；圆角；试验

1概述

曲轴是发动机的重要零部件，曲轴的安全系数是整机安全系数提高的可靠保证。曲轴常用的强化方式主要是表面淬火技术，对连杆颈、主轴颈、法兰及止推面进行表面处理提高耐磨性能，这种工艺在我们加工线应用已有二十余年的历史；随着工艺技术的进步和发动机升功率的提升，人们对曲轴热处理的要求发生了改变，除了耐磨性能要求外增加了强度提升的要求，提升强度需要对曲轴的圆角进行强化处理，这样才能提高曲轴的强度满足柴油机整机使用要求。国外技术资料通常有两种方法可以提高曲轴的疲劳强度。一是采用圆角感应淬火，二是采用圆角滚压，主要是对圆角进行强化处理来实现曲轴整体强度的提升。

2强化方案选择

首先根据研究资料显示。结合我们生产线实际情况，我们曲轴的材质45钢、42GrMoA以两种钢质曲轴为主，因此优先选用轴径和圆角同时淬火的强化处理路线。

3方案实施

3.1曲轴毛坯的充分去应力处理按照轴径和圆角同时淬火的强化处理路线的特点，主要解决难题为曲轴整体变形量比较大，因此需要将曲轴毛坯20根做针对性处理，即二次正火处理：工艺参数为560℃，在井式炉中保温6小时后空冷至常温。3.2圆角淬火工艺参数确定根据确定的工艺参数范围，进行多组参数试验，将试验后的样件送工艺材料研究所进行硬度、淬硬层深度和金相组织等参数的检验。根据检验情况确定最好的工艺参数进行细化调整，最终确定设备工艺参数如表2。3.3切样经过调试最终效果可以达到预计要求，下面的照片是最终工艺定型后圆角淬火后的断面切样照片，根据工艺材料研究所的检测，硬度和层深、组织均符合设计要求。

4疲劳试验对比

4.1曲轴仅进行轴颈淬火的疲劳试验结果（圆角不淬火）（表3）根据试样的疲劳试验数据，按照QC/T637-2000标准规定的算法要求，计算圆角未感应淬火工艺路线的成品曲轴的弯矩疲劳极限:由统计计算后结果可得，所得M-1满足置信度为95%、相对误差≤5%的要求，其存活率为50%的弯矩疲劳极限M-1（50%）=1358.33Nm；而存活率为99.9%的弯矩疲劳极限M-1（99.9%）=1161.68Nm；

4.2轴颈和圆角同时淬火曲轴疲劳试验结果（表4）根据试样的疲劳试验数据，按照QC/T637-2000标准规定的算法要求，计算圆角和轴径同时进行感应淬火强化工艺路线的成品曲轴的弯矩疲劳极限:由统计计算后结果可得，所得M-1满足置信度为95%、相对误差≤5%的要求，其存活率为50%的弯矩疲劳极限M-1（50%）=2883.33Nm；其存活率为99.9%的弯矩疲劳极限M-1（99.9%）=2439.62Nm。

5结论

通过对比试验结果显示：我们LR系列型号的钢质曲轴经过圆角强化的处理后，疲劳强度大幅提高，也就是说曲轴的强度得到了大幅提升，同时按照QC/T637-2000标准里规定的存活率为99.9%的弯矩疲劳极限M-1计算，曲轴的疲劳强度为提高了110%，这样工艺处理的曲轴可以承受更大的爆发压力，可以满足更大升功率发动机的使用要求。在现有发动机行业，20KW/L以上的发动机曲轴全部需要做圆角淬火强化处理，以满足发动机的整机使用要求。

篇2：圆角淬火钢曲轴磨削工艺优化

淬火钢曲轴的生产工艺过程一般为:锻造成形→调质处理→粗加工→圆角淬火→精磨加工→磁粉探伤→成品。在淬火钢曲轴的生产工艺过程中, 存在着必须突破的“材质、锻造、热处理和磨削裂纹”四大难题。本文以某厂在圆角淬火钢曲轴磨削裂纹的改进实例, 着重就圆角淬火钢曲轴磨削裂纹原因分析、磨削裂纹缺陷对曲轴疲劳性能影响和解决磨削裂纹的磨削工艺优化措施等作一论述。

磨削裂纹产生原因

1. 裂口产生机理分析

“裂纹”是合金材料晶体之间由于受到力的作用或者是由于晶体本身内部缺陷引起的“滑移”或“孪生”等微观现象的宏观塑性变形。

若该合金材料本身内部的晶体缺陷不足以带来这种“裂纹”的话, 导致这种宏观“塑性变形”的内在原因就是力。在实际生产中, 这种力多表现为材料内部保持平衡而存在的残余应力。

第一种称为宏观残余应力, 它是整个工件内互相平衡的残余应力。产生的原因是力、热、材料成分和性能的不一致性, 而使工件内各部分受力、热作用产生塑性变形不均匀而引起的。这种残余应力会造成零件变形, 变形严重时产生裂纹。

第二种称为晶体残余应力, 它也是整个工件内互相平衡的残余应力, 但它只存在于多晶体金属中, 是由于各晶粒变形程度不同而产生的。它属于微观残余应力, 可使工件产生微观裂纹。

第三种称为硬化残余应力, 它是工件受到冷作硬化所产生的, 亦属于微观残余应力, 可使工件产生微裂纹。

表面残余应力的产生可归纳下列三种原因:

(1) 冷态塑性变形工件进行磨削加工时, 表面层受磨削力作用, 产生冷态塑性变形。其原因主要是力作用的结果。

(2) 热态塑性变形在磨削过程中, 表面层受磨削热作用热膨胀, 而里层温度相对较低, 因此表面层的热膨胀受到里层的阻碍而产生热压缩应力。磨削结束后, 停止冷却则表层收缩, 将受到里层的阻碍而产生残余拉应力, 里层产生平衡的压应力。

(3) 金相组织变化不同的金相组织有不同的密度, 不同的密度体积也不同。磨削淬火钢时, 当表层温度超过相变温度且冷却充分, 则表层为马氏体, 体积膨胀, 产生残余压应力;如温度超过相变温度, 不急速冷却, 则马氏体转变为索氏体或托氏体, 体积缩小, 产生残余拉应力。

综上所述, 磨削加工后表面层的残余应力是冷态塑性变形、热态塑性变形和金相组织这三者变化的综合结果。要想改善这种“裂纹”, 根本方向在于尽可能地减少材料内部表面层的残余应力, 不论是从毛坯入手、从生产工艺入手还是单从磨削入手, 其改变的主要方向都在于减少该表面层的残余应力。

2.裂纹产生原因分析

产生磨削裂纹主要有三大原因:材料夹杂物、热处理淬火层边界处应力及磨削过热。

(1) 材料夹杂物与锻造毛坯原材料选择有关, 对42C r M o A材质而言, 允许存在夹杂物, 关键是夹杂物必须控制在标准以下, 并且不允许存在局部聚集, 而探伤发现的裂纹主要是夹杂物露头 (见图1红圈标示) , 或在近表面处引起的开裂 (见图2红圈标示) 。

(2) 热处理淬火层边界处应力产生的主要环节在淬火、回火等热处理过程, 由于工件磨削前如淬火层边界处存在较大的拉应力, 很容易在磨削过程中拉开, 产生表面裂纹, 就好比是一个熟透的西瓜, 刀子只要轻轻一碰就自动开裂一样。

(3) 磨削过热这是典型的磨削引起的裂纹, 产生的主要环节在磨削过程, 工件表面在磨削热、磨削液的冷却作用不足产生过回火层, 显微硬度显著下降, 当表面残余拉应力超过材料强度极限时, 就产生了磨削裂纹 (见图3) , 耐磨性及疲劳强度显著下降。

以下仅从冷加工磨削工艺角度, 介绍因磨削工艺本身的局限性, 产生磨削裂纹的原因及采取的相应工艺优化改进措施。

磨削加工后, 表面层的残余应力是冷态塑性变形、热态塑性变形和金相组织这三者变化的综合结果。因此, 残余应力比较复杂。一般磨削加工, 热态塑性变形占主导地位, 所以表面层产生残余拉应力。

磨削裂纹对曲轴疲劳性能影响

曲轴磁粉探伤表面区域的划分如图4所示。图4中a=0.1d (d为该挡轴径) ;孔区域指孔内向下6m m、孔的圆角区及圆角边缘外3m m的环形区域;各轴颈a区域内位于90°角以内为Ⅰ区, 其余为Ⅱ区;轴颈油孔区域为Ⅰ区;轴颈Ⅰ、Ⅱ区以外部分为Ⅲ区;Ⅰ区为关键区域, Ⅱ区次之。按关键性程度分级, Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区依次递减。凡缺陷跨区, 应按要求高的区域处理。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区以外的其他部位, 标准中将特别说明。

磨削裂纹是曲轴探伤标准中不允许存在的, 在本次攻关过程中进一步证实了该观点, 特别是在Ⅰ区有磨削裂纹的曲轴, 其疲劳性能大幅降低, 疲劳弯矩大都没有超过3600 Nm, 详见表1。

应对措施

1.曲轴的结构、强化及磨削方式

通常, 淬火钢曲轴因轴颈两侧的结构不同, 有两种典型结构:一种为台阶面、轴颈外圆由沉沟槽连接;另一种为台阶面、轴颈外圆由圆角连接。

两种曲轴的强化方式各不相同。对第一种, 沉沟槽处采用滚压强化, 中间轴颈处采用淬火强化;对后一种, 台阶面、轴颈外圆和圆角三部分同时淬火。但后一种结构的曲轴其疲劳性能要大于第一种, 这也是这种曲轴的生命力所在。

两种曲轴的磨削方式各不相同。对第一种, 只要磨削中间轴颈处, 磨削工艺性好;对后一种, 必须同时磨削台阶面、轴颈外圆和圆角三部分, 其磨削工艺性差, 磨削工艺难度远甚于第一种。

2. 解决工艺分析及优化

圆角淬火钢曲轴的主要生产工艺过程为:锻造成形→调质处理→粗加工→台阶面、轴颈外圆和圆角淬火→精磨加工→磁粉探伤→抛光→动平衡→成品。

某厂淬火后与裂纹有关的磨削工序有:主轴颈半精磨 (只磨削外圆, 不磨侧面与R部位) 、精磨连杆颈、精磨主轴颈、精磨止推挡。

在主轴颈半精磨工序, 采用46#刚玉砂轮, 由于仅对外圆进行半精磨削, 因此, 该工序磨削正常, 从半精磨后探伤的情况也得到了验证。

精磨连杆颈工序共有三台磨床加工, 均为随动磨削, 两台为普通砂轮, 一台为C B N砂轮。其中两台普通砂轮磨床的工作状态如下:

(1) 砂轮使用诺顿提供的两种规格, 一种为三明治砂轮P A/W A磨料, 另一种是S G (进口混合磨料代号) 磨料, 由于在前期配试中为解决表面粗糙度、尺寸精度等问题, 砂轮粒度选择较细、硬度较高, 但这些因素对解决磨削裂纹来说是不利的。

(2) 磨削液不能有效进入磨削区。因本设备采用随动磨削, 砂轮的接触磨削不是固定的一个点, 而是跟随着连杆颈转动而上下变化, 实际的磨削接触区有部分在砂轮最高点以下, 磨削液进入不够充分。冷却喷嘴角度外倾、位置靠里, 磨削液冲入点在砂轮最高点上方, 在高速旋转的砂轮带动下, 磨削液大部分被打散而溅在工件上, 进入磨削区的很少。由于担心磨削压力、流量大了以后冲击Marposs主动测量头, 影响磨削精度, 因此, 有意调小了压力、流量。综合以上几点原因, 在磨削过程中冷却这一环节问题较大, 是造成连杆颈磨削裂纹的主要原因之一。

(3) 磨削参数, 由于以前没有注意到磨削裂纹的问题, 因此, 磨削参数主要是往表面粗糙度、尺寸精度等项目有利的方向调整, 砂轮修整无论是侧面还是R部位、外圆均太细, 光磨余量大、时间长, 但这种调整对磨削裂纹却不利, 也是造成磨削裂纹的原因。

(4) 磨削液浓度相对较低, 实测浓度5%左右, 在推荐浓度5%～10%的下限。

一台C B N砂轮磨床的工作状态如下:

(1) 使用W I N T E R提供的C B N砂轮, 对此种砂轮的认识经验不足, 从使用的实际效果看, 适应不同工件的范围不宽。

(2) 采用油冷却。该磨床比较先进, 在冷却喷嘴的布置上还是考虑到了随动磨削砂轮下部的冷却问题, 增加了下冷却喷嘴, 但调整时考虑到磨削液对测量头的影响, 磨削液流量、压力被大大调小, 造成在磨削中的冷却不充分。

(3) 磨削参数与普通砂轮一样, 主要是往表面粗糙度、尺寸精度等项目有利的方向调整, 而忽视了对磨削裂纹造成不利的影响。

在精磨主轴颈工序, 共有两台磨床加工, 一台为普通砂轮, 另一台为C B N砂轮。磨削参数的设置中与连杆颈磨床有类似的问题, 但由于主轴颈相对较稳定, 磨削条件比连杆颈好得多, 所以, 磨削裂纹才相对较少, 但参数对不同曲轴的适应范围较小, 磨削裂纹还是存在。

在精磨止推挡工序, 有一台双头C B N磨床, 其磨削过程为一头C B N砂轮成形磨削外圆到尺寸, 侧面留单面余量约0.1m m左右, 另一头分别靠磨两侧止推面至宽度尺寸。从探伤的情况看, 止推挡存在比较严重的磨削裂纹, 磨削止推面非常光滑, 基本达到镜面, 磨削裂纹为典型过热引起。进一步分析原因, 主要是该厂为了提高砂轮寿命试验了新砂轮, 砂轮粒度较细, 脱粒性能较差, 容屑空间较小, 在磨削过程中磨屑不能及时排出, 磨削液又不能有效进入磨削区, 使磨削条件恶化, 过热造成磨削裂纹。

3. 主要措施

对于精磨连杆颈工序的两台普通砂轮磨床:

(1) 联系砂轮供应商, 对目前砂轮使用中存在的问题进行了分析交流, 并根据现状明确了砂轮的改进方向, 先后重新设计了五个规格的砂轮进行试验, 并根据磨削后效果的统计, 明确了三种改进型砂轮, 纳入工艺文件进行正常的采购和使用, 详见表2。

(2) 对冷却系统进行了全面的改造, 根据随动磨削磨削点不固定的特点, 设计、制造了R部位侧面扁喷嘴, 外圆部位增加了另一路喷嘴, 为保证冷却系统的流量、压力, 增加了一套冷却水泵和管路, 其目的是使磨削液能有效进入磨削区。

(3) 对磨削参数进行了优化, 提高了粗磨、半精磨的速度, 但降低了精磨和光磨的速度, 在不损失磨削节拍的前提下, 合理分布了磨削的进程。

(4) 将磨削液浓度提高, 推荐浓度5%～10%, 实际浓度8%左右。

对于一台C B N砂轮磨床, 则首先经过反馈, 砂轮供应商进行了磨料粒度加粗、增加容屑空间、硬度适当降低等改进措施, 新砂轮订货号:393.130、393.140。从实际的使用效果来看, 比改进前有所提高, 但仍有改进的余地和必要。其次, 综合考虑表面粗糙度、尺寸精度、磨削裂纹等问题, 对磨削参数进行了优化。

在精磨主轴颈工序, 与精磨连杆颈结合, 对磨削用砂轮进行了改进 (见表2) , 由于精磨主轴颈磨削条件好, 原先就比较稳定, 经过改进后一直比较稳定。

在精磨止推挡工序, 在更换了原砂轮后, 对磨削参数进行了优化, 减少空行程距离、适当提高进给速度、调整砂轮修整参数, 消除了磨削中存在的烧伤问题, 并能够保持磨削相对较稳定。

3. 效果

某厂解决圆角淬火钢曲轴磨削裂纹的磨削工艺优化后的效果见表3。

从表3可知, 某厂磨削裂纹减少情况十分明显, 而且下降趋势稳定, 其中7、8月份稍有波动外 (毛坯及磨削过程波动引起, 后得到控制和改善) , 后两月磨削裂纹基本控制在0.3%左右。

结语

(1) 圆角淬火钢曲轴磨削裂纹的产生不仅与磨削加工本身有关, 而且与材质、锻造、粗加工和热处理等密切相关。

(2) 磨削加工后, 表面层的残余应力是冷态塑性变形、热态塑性变形和金相组织这三者变化的综合结果。因此, 残余应力比较复杂。但对一般磨削加工来说, 还是热态塑性变形占主导地位, 所以表面层产生残余拉应力。

(3) 圆角淬火钢曲轴磨削裂纹产生的部位主要在止推面、连杆颈表面、主轴颈表面和圆角四个部位。针对止推面、连杆颈、主轴颈和圆角产生裂纹的状态情况, 通过工艺试验, 可以通过砂轮的选择、磨削工艺参数和冷却条件等方面改进措施的实施, 极大地改善磨削环境条件, 避免因切削区域局部高温使工件材料金相组织受热发生变化而产生裂纹。

篇3：发动机缸体曲轴孔加工工艺研究

关键词：发动机;缸体;曲轴孔;加工

发动机缸体属于典型的多面多孔的箱体类零件，主要加工特征是平面和孔系，加工工艺复杂。曲轴孔作为发动机骨架缸体上的重要孔系，它的加工质量好坏直接影响发动机的装配精度和整机性能，需要依靠设备精度、工装夹具的可靠性和加工工艺的合理性等来保证。常见的车辆发动机最高转速6000r/min 以上。曲轴的高速运转对曲轴孔的加工提出了较高的工艺要求，曲轴孔的表面粗糙度低，尺寸精度高，形状精度和位置精度高，需要对其加工工艺进行持續研究和改进，使加工质量和效率都得到有效提升。

一、曲轴孔加工

目前缸体都是批量生产，缸体加工主要在自动化生产线上进行;F、B 两种型号缸体主要采用柔性生产线加工。由于缸体的铸造余量较大，在上线之前需要先对曲轴孔半圆面进行粗加工。可以采用粗铣或者粗镗加工，去掉铸造硬皮和多余金属，留加工余量2～3mm，然后在生产线上进行粗镗曲轴孔半圆面，留加工余量0.7mm;在进行合瓦盖工序之后进行半精镗加工，留加工余量0.3mm;最后进行精镗曲轴孔，直到满足加工要求。

二、曲轴孔精加工

传统加工曲轴孔的方法是在专用加工机床上采用组合镗刀，每个刀片对应相应的加工位置，对曲轴孔进行精加工，加工时需要对镗刀采用辅助支撑，这种加工方法一般不能应用于加工中心上。缸体柔性生产线主要采用加工中心，在实际加工过程中，由于曲轴孔属于大深径比孔，孔长在400mm 以上，采用刀具从缸体一端镗进的方法加工时，由于镗杆呈悬臂状态，且悬伸量往往较长，刚性差，容易引起振动，难以保证被镗孔的尺寸精度和形位精度。调头镗孔工艺能很好地解决上述问题。所谓调头镗孔，就是在卧式加工中心上，刀具分别从零件两端面先后镗进的长孔加工方法，采取工件一次装夹、工作台回转180°的调头镗削工艺，该方法的实质是减少进刀的长度。调头镗孔避免了辅助支承和对镗轴回转速度的限制，可以提高切削速度;镗杆悬伸短，刚性好，可提高镗孔精度，而且方便工人。

由于加工时两次镗孔的轴线不可能绝对重合，工作台回转180°的分度误差、工作台移动误差及进刀运动的直线度误差等，均可直接导致孔轴线的同轴度误差，因此，控制调头镗孔的同轴度误差是控制加工精度的关键。为了保证加工精度，需要提高加工设备的精度，要求工作台、主轴的定位精度和重复定位精度很高。另外，我们可以在工艺上采取措施来消除或减少这些影响同轴度的不利因素，以提高调头镗孔的同轴度精度。采用高精度、高效率的加工中心与调头镗孔工艺结合起来，加工各种长孔和同轴孔系，能更好地发挥调头镗孔工艺方法的优势。对于加工精度要求更高的曲轴孔，还需要采用珩磨加工工艺，即刀具旋转进入曲轴孔内，反复进行珩磨加工。珩磨加工工艺为：粗珩用于去除余量，消除精镗痕迹，提高孔的形状精度，降低孔的表面粗糙度;精珩用于进一步提高孔的尺寸精度、形状精度，降低表面粗糙度，在缸孔表面形成均匀的交叉网纹;平顶珩磨用于去除网纹沟痕尖峰，形成平顶表面，建立孔表面的平顶网纹结构，提高孔表面的支撑率。曲轴孔珩磨为卧式加工，考虑F 和B 型缸体曲轴孔的精度要求，不需要对曲轴孔进行珩磨，无需选用珩磨设备。

三、加工刀具

传统加工工艺中，曲轴孔加工刀具是一种带有多个刀片的组合镗刀，加工时需要对镗刀采用辅助支撑，这种刀具属于专用刀具，成本较高。依照传统工艺组成的生产线柔性化很低，已经不适应企业发展的需要。

针对曲轴孔的调头镗孔加工工艺，需要选用合适的刀具，优质刀具不仅可以提高零件加工质量，还能提高加工效率，降低生产成本。F 和B 两种型号缸体的材料为铸铁，铸铁件加工一般选用硬质合金刀具，也可以选择CBN材质刀具。粗镗刀一般选用两个刃或者四个刃，精镗刀一般选用单刃;直径较大的孔加工，为了提高加工效率，精镗加工可以选择优质的两刃镗刀。采用调头镗工艺加工曲轴孔，可以选择通用的粗镗刀和精镗刀，所选用镗刀悬伸尽量小，加工时抗振性要好。

四、加工设备

曲轴孔加工可以采用曲轴孔专用机床或者数控加工中心，考虑企业生产线柔性化的需求，加工设备多选用卧式加工中心，如沈阳机床的高精度高速卧式铣镗加工中心HMC63h。HMC63h 采用630mm×630mm 回转双交换工作台、德国进口高速电主轴、高速进给系统和快速换刀系统，大大提高了加工效率，减少了辅助时间。主轴转速范围10～12000r/min，X、Y、Z 轴定位和重复定位精度分别为6μm、4μm，回转精度±6″，回转重复定位精度±4″。该产品工作台可以旋转，可在一次装夹中完成零件多个工作面的铣、镗、钻等工序，尤其适合汽车发动机缸体、缸盖等箱体类高速高效加工。该卧式加工中心可以很好地实现曲轴孔的调头镗削加工，不仅能够保证曲轴孔的加工精度，还能提高加工效率。

五、切削参数

发动机缸体切削参数的选择包括切削速度、进给量和切削深度等的选择。由于加工中所使用的设备都是具有较高精度的加工中心，为保证切削加工的效率，可以适当选择较大的切削用量。根据粗、精加工工艺的不同来选择镗削用量，合理的切削参数不但能够保证被加工件的精度，同时能够提高机床效率，延长刀具的寿命。

六、结语

曲轴孔是缸体中的关键加工部位，需要保证曲轴孔的各项加工精度。上述工艺内容主要依据是企业现场加工经验以及目前的先进加工技术，具有指导加工的实际应用价值。对缸体柔性生产线上各关键部位的加工，需要综合考虑加工工艺、刀具技术和加工设备，采用先进高效的工艺方法，以提高加工精度和加工效率。

参考文献：

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篇4：发动机曲轴加工工艺分析

关键词：曲轴;加工工艺;发动机

引言

现阶段，随着发动机性能的不断提升，曲轴作为重要零件，对其质量要求也越来越严格，曲轴的结构参数、加工工艺等都会对整个发动机的可靠性和寿命产生严重的影响。但是因曲轴在工作时处于较为恶劣的环境条件中，其每一环节的加工质量无法达到设计要求，都会影响曲轴的工作质量和使用寿命。由此可见，不断加强曲轴加工工艺的研究，对促进企业发展有着重要的意义。

1. 发动机曲轴加工工艺的介绍

1.1 曲轴加工工艺的发展现状

曲轴是发动机得以正常运转的心脏，并且是一种柔性细长轴件，其加工工艺的重点和难点之处在于曲轴的主轴颈及连杆颈等部位的加工上，加工过程中主要有四大工序，分别是粗加工、半精加工、精加工以及磨削，在这四大工序中，前两项工序具有较大的发展空间。而且随着曲轴加工工艺的发展，21世纪以后，曲轴在制造工艺、刀具等多个方面都发生了较大的变化，多刀车削工艺以及手工磨削工艺逐渐占据了重要位置，但是因其加工精度低、柔性较差、自动化程度低等诸多不足而逐渐被淘汰。

而国外在曲轴加工方面展现出良好的发展前景，主要是将曲轴车削工艺与车拉工艺相互结合在一起，具有较高的生产效率，同时还具备精度高、自动化程度高、柔性好等优点。此外，曲轴进行加工之后，可以直接略过粗磨工序进入到精磨工序中。该种加工方式逐渐成为一种流行工艺。

之后出现的新型CNC高速曲轴外铣机床，使得曲轴的粗加工工艺又向前迈进了一步。它存在切削速度快、时间短、工件温度低、刀具寿命高、加工精度高、柔性好等诸多优势，因此车拉及CNC高速曲轴外铣将会成为曲轴粗加工的重要主导方向之一。

1.2 曲轴机械加工工艺特点

一方面，產品选用锻钢，材质选用高淬透性合金钢通过调质及表面感应淬火处理后，获得有较高的硬度、韧性等较好的综合机械性能。

一方面，由于零件的刚性差，同时结合曲轴的加工难点即主轴颈及连杆颈;在对曲轴进行加工的过程中需要严格按照先粗后精的顺序，从而保证加工的精度要求。

一方面，产品精度要求高，轴颈是曲轴的装配基准，要求精度达到IT4 ～ IT7级，表面精度要求达到Ra0.2以下，需要高精度磨床及超精机加工保证。

2. 主轴加工工艺的分析

2.1 选择基准

在对基准进行选择时，需要做到以下几个方面的统一。首先，设计基准与加工基准两者之间的统一;其次，在四大加工工序之中，需要做到基准的统一，尤其是对精加工工序的基准统一要求更为严格。而且在加工工序中，粗加工及半精加工的基准选择的是两端的中心孔，而精加工选择两端中心孔外还要使用第一连杆颈进行角度确认。

2.2 轴颈的加工

轴颈加工时，主轴颈加工以车削方式为主，并且需要在强度较大的车车拉数控车床上进行。在对主轴颈进行车削的过程中，需要先对大小头轴颈进行加工，然后才能对其定位。在安装曲轴时，一端用卡盘夹紧另一端用顶尖顶住，主轴颈车削时需要采用硬质合金刀具。但由于轴颈的切削量较大，且每一部分的余量不相同，加之旋转过程中的不平衡会产生较强的冲击力。因此，为了保证轴颈加工的质量，需要将工件牢固夹住。

当完成主轴颈以及其它外圆的车削工序之后，加工连杆轴颈时要以主轴颈及中心孔作为基准，并采用曲轴加工专用夹具。使用CBN高速外铣机床，夹紧定位方式与车主轴颈相同。但上料后需确定第一连杆位置，随动铣削加工，这样既能保证曲轴加工精度又能保证设备的柔性。

2.3 曲轴工艺的检测

在对曲轴进行加工的过程中，曲轴的检测工序是一道极为重要的工序，在各个工序之中，关键部位都会设有自动测量以及自动补偿等装置，来弥补加工过程中存在的不足。例如在精磨工序中，检测工序可以实现在线检测，实施闭环控制，从而完成曲轴的整个检测过程。而且，还有动平衡试验及磁粉探伤等两项检测工序，来实现对动平衡以及曲轴表面质量性能等的检测。此外，在曲轴检测工序中有四道独立的检测工序，分别是毛坯检查，主要是对毛坯的尺寸、机械性能以及各种化学成分等进行检测;第二和第三道工序是中间检测，即利用曲轴综合测量机，对经过粗加工和精加工的曲轴尺寸进行检测;而最后一道工序则是对成品的检测，主要是根据各个零件的设计和加工要求，对曲轴各个零件存在的误差是否在合理范围内进行检测，同时检测其加工的质量是否存在问题。

3. 总结

曲轴作为发动机中的重要零件，能够对发动机的使用寿命和质量等方面产生严重的影响。而传统的曲轴加工工艺因存在加工精度低、柔性较差、自动化程度低等诸多缺陷而逐渐被新型车车拉、CNC高速曲轴外铣所代替，并对曲轴加工中的关键技术要点进行了深入探究，这对于延长发动机使用寿命，促进企业的发展至关重要。

参考文献：

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