发动机曲轴工艺及夹具设计

2022-10-07

发动机曲轴的加工工艺是非常重要的事情, 需要工作人员做好对发动机曲轴材质的选择, 减少大量的损失。发动机曲轴的材质是根据碳素结构或者球墨铸铁研制的, 而发动机曲轴分为曲轴轴颈和连杆颈等, 曲轴主轴颈是装置于发动机缸体上的, 连杆颈和连杆的孔相互连接, 连杆颈的小头部分和气缸活塞相互链接, 统称为曲柄滑块机构。下面针对发动机曲轴加工工艺和发动机曲轴夹具设计进行分析。

一、发动机曲轴零件

发动机曲轴主要是由输出轴颈和主要轴颈;连杆轴颈和齿轮轴颈;曲柄臂和法兰以及油封轴颈组成的完整的发动机曲轴。曲轴作为发动机的核心物件, 是最重要的和负荷能量最大的发动机物件。其作用是帮助活塞往复活动经过连杆的变形转化成回转活动, 这样做可以通过飞轮给底盘的传动系统运输扭矩, 所以曲轴在发动机中需要承受非常大的负荷能量和输送扭矩, 进行高速度运转, 曲轴还会受到传输扭矩发生振动作用, 消耗大量能量, 因此曲轴受力相当复杂多变。随着现代化经济建设不断加快, 发动机转动速度也在不断提高, 压力段增加, 工作效率也越来越高, 各个曲轴轴颈需要在非常高的比压下进行运转工作。这要求曲轴必须具有很好的质量, 曲轴轴颈必须经过热处理才能提高曲轴轴颈的耐磨程度, 避免曲轴进行工作时, 出现断裂的情况。曲轴零件多用于采油机、固定采油机以及移动采油机。根据相关条例, 要求曲轴的主动齿轮键的中心位置对于首要的曲拐中心位置只能相差±30秒, 而曲轴其他曲拐为±20秒, 曲轴的主轴颈以及曲柄润滑油洞口表面必须进行抛光, 抛光不能过于粗糙, 不能比Ra0.4还低, 内表面粗糙程度不能比Ra6.3低, 当然这并不包括铸造曲轴的铸孔。

二、发动机曲轴工艺

1、发动机曲轴结构

发动机曲轴结构包含了曲轴臂和侧盖;曲轴颈和连杆轴颈等。发动机曲轴多半是以整体形式出现在人们视野里的, 曲轴只有小部分是根据采油机进行组合的。一般来说曲轴的前面设置了驱动附件和凸轮轴, 而曲轴的后面有进行工作的法兰, 曲轴里面通常会有主轴颈, 这个主轴颈与连杆轴颈是相通的。曲轴进行低速运转的过程中, 其最主要承受的是燃烧压力, 而进行高速运转的时候, 其主要是受到了扭矩振动应力、惯性力、歪曲振动等作用。曲轴通常由轴端和轴颈以及曲柄臂组成, 曲轴里面还包含了油孔, 这个油孔是作为润滑油的渠道。曲轴的轴端通常是作为曲轴进行输出或者输入的部分, 其和飞轮、联轴器、驱动机、带轮等相互连接, 并且其曲轴连接必须可靠, 发动机曲轴的轴颈对曲轴有着直接的影响。

曲轴具备了第一油路, 曲轴臂和轴颈相连接, 把曲轴销安装在曲轴臂当中, 曲轴销必须比轴颈低。曲轴销拥有第一机油和第二机油缓冲的缓冲室以及第二油路, 而第一机油和第二机油的缓冲室相互连接, 那么第二油路和第二机油缓冲室相连接, 曲轴的侧盖安装在曲轴臂中, 那么曲轴的侧盖和曲轴销就会产生一个空间。这个空间与第一油路和第一机油缓冲室相互连接, 曲轴的连杆大端轴承安装在曲轴臂里面, 曲轴的曲轴销套安装在连杆大端轴承当中。那么第二油路和第二机油缓冲室相互连接在连杆大端轴承当中, 就可以把曲轴中的小异物清除掉, 可以降低连杆大端轴承被小异物侵蚀的机会, 延长发动机曲轴的使用寿命。

2、发动机曲轴的作用

曲轴是发动机中的核心部分, 作为发动机中最重要的零件, 曲轴把连杆传输径向力转化为围绕曲轴本身的轴线旋转扭矩, 曲轴通过扭矩输出给别的装置或者汽车, 发动机曲轴进行工作时, 其承受力非常复杂。比如承载着气体的压力和惯性力以及扭矩等, 作为发动机高速运转部位, 需要曲轴拥有较好的质量。这个质量是指曲轴的刚度和强度, 只有具备较高的强度和刚度以及耐磨程度, 曲轴的使用寿命才会更长。

3、发动机曲轴毛坯的选择

发动机曲轴是发动机中重要部分, 因此, 这就需要加大曲轴要求, 选择刚度强、耐磨性能好、强度高的曲轴材料。曲轴的轮廓尺寸小而且曲轴形状非常复杂, 曲轴又属于成批生产量, 所以应该选择模锻塑造成形。进行曲轴毛坯选择时, 根据曲轴的毛坯尺寸和大小自己曲轴的结构等选择合适的毛坯。

4、发动机曲轴机械工艺流程

发动机曲轴机械加工的工艺流程是:首先进行锻造工序;然后进行主轴颈与连杆轴颈热处理;铣两端面工序和车两端工艺的搭子外圆工序;再进行钻主轴颈中心孔工序和钻连杆轴颈中心孔的工序;对前面所做工序进行检验;接着开始粗精车三连杆轴颈和车工艺搭子两端面;再进行粗精车每处外圆工序和检验工序;磨削连杆轴颈外圆工序和磨削两个主轴颈工序;磨削φ22-00.12毫米外圆和磨削φ20-00.021毫米外圆工序;再进行检验工序;进行精粗车两端工艺搭子和车两端工序;运用铣键槽工序和倒角的工序;最后进行去毛刺工序和最终检验工序工作。

5、曲轴主要工序

进行曲轴主要工序, 例如加工铣曲轴两端面进行钻中心孔的工序, 这一工序是为了确保曲轴的总长与中心孔的质量问题, 如果出现两端不平面进行钻中心孔的工序, 其在中心钻的两者切削刃出现受力很不均衡的情况, 那么钻头很有可能发生断裂, 所以考虑到这些先进行端面平整工作再进行钻中心孔。考虑到设施设备问题, 进行钻中心孔时, 运用几何中心取代质量为中心的加工工序, 钻中心孔通常是以毛坯外表面来作为基准, 因此对毛坯中心孔的位置精确度要求高。加工曲轴主轴颈的车削工序时, 曲轴主轴颈车削加工顺序是先进行精车一面主轴颈加工和轴肩加工;接着根据车好主轴颈开始定位工序, 然而另一方面运用顶尖根据其中心孔来定位, 进而车另一面主轴颈和轴肩以及轴颈, 最后进行半精车和精车加工, 以此逐步提升主轴颈和各个轴颈加工质量。

三、发动机曲轴夹具设计

夹具是机床机械制造系统的必备装置, 夹具是用来装夹的一种机床夹具装置, 夹具的作用是帮助工件或者刀具具备准确的位置, 并且要保持工件或者刀具位置在进行机械操作过程中位置不会发生任何变化, 因此发动机夹具在机床机械制造工艺过程中占据了相当重要的地位。在进行大量或者成批的生产操作时, 夹具的作用不可估量。所以, 夹具质量的好坏会直接对机床机械制造加工的表面位置的精确度形成影响。夹具需要同时处于同一轴心线的连杆轴颈和两侧面以及过渡圆角之间。各个连杆轴心线的相位差要控制在三十秒以内, 因此对发动机夹具的分度装置要求就特别高, 并且连杆轴颈具备较高的尺寸和精确的位置, 对于夹具定位夹紧机构精确度要求也很高, 夹具需要具备较好的定位设计和夹紧装置, 这样可以降低夹具定位与夹紧失误程度。

进行选择定位基准工作时, 总共包含工件夹具的定位与夹具在机床机械制造中的定位这两个方面, 但是现在根据夹具设计来看, 曲轴的六个两岸轴颈的中心位置应有主轴中心线具有相互平衡作用, 并且夹具设计基准是根据主轴颈中心位置定位的, 所以要想保持定位不会出现其他失误, 必须选择主轴颈来定位夹具, 。主轴颈定位面根据第一主轴颈的止推面, 所以夹具设计应该根据第一和七主轴颈以及止推面来定位基准夹具, 运用翻转压盖式的机械设施来进行夹紧, 其机械设备具有很大的优势。比如机械设备的夹紧非常牢靠, 其通用性能也很好, 可以增加力度, 结构也比较简单等。夹具设计的调整方式可以根据曲轴两岸轴颈的中心线的失误利用修磨侧面垫板实现夹具设计的调试, 而曲轴的回转中心半径可以运用修磨地面实现。进行曲轴回转半径不一样的曲轴加工, 可以运用不一样厚度的面板进行调整。

四、结束语

对于汽车机械制造业而言, 制造的基本工艺条件就是质量和生产消耗的劳动和物质, 能把质量提高, 消耗的劳动力和物质降低就是节约成本最好的条件。但是汽车质量好坏取决于工艺质量的可靠性, 曲轴作为汽车发动机的核心, 运用先进的曲轴加工工艺, 对曲轴工艺进行详细分析, 清楚了解发动机曲轴的结构和发动机曲轴的作用;分清发动机曲轴加工工序和发动机曲轴的主要加工工序;清晰明了发动机曲轴曲轴机械加工流程和夹具设计的定位基准面等。才能保证曲轴加工工艺质量, 解决质量问题, 在我国汽车发动机仍然处于研发阶段, 为了跟上时代的脚步, 需要所有人员的不断努力。

摘要：发动机曲轴作为汽车机械制造的核心物件, 发动机曲轴性能的高低决定了汽车发动机的质量和汽车发动机的使用年限。曲轴作为汽车发动机中充当着非常重要的角色, 因为其最大的能量负荷以及发动机全部功率都是曲轴来承受的, 这需要经过长期高速度运转, 运转过程中曲轴需要承受巨大的磨损和破坏, 发动机曲轴还要遭受方向的变更和扭矩, 这就严格要求发动机曲轴的原材料需要具有刚度较强的, 使用期限久和耐磨程度高的曲轴材质。所以本文着重对发动机曲轴加工工艺和夹具设计进行分析, 提出了一些建议, 以供参考。

关键词：发动机,曲轴工艺,夹具,设计