球墨铸铁汽车曲轴的加工工艺解读

第一篇：球墨铸铁汽车曲轴的加工工艺解读

球墨铸铁汽车曲轴的加工工艺

学 院 机电工程学院 专 业 机械类 年级班别 创新实验班12（1）学 号 3112010453 3112010454 3112010455 3112010462 学生姓名 罗毓健 骆智伟

马欣华 冼文飞

指导教师 王成勇

2014年 6 月

摘 要

球墨铸铁具有优良的机械性能，已经大量用于制造强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁大量地应用于汽车发动机曲轴的加工生产，结合球墨铸铁的特性，本文讲述了球墨铸铁应用于曲轴的切削与磨削加工机理及其加工工艺，介绍了聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具切削加工等温淬火球墨铸铁（ADI）时的特征。介绍了奇瑞公司曲轴的加工工艺以及几款相关的曲轴专用加工机床。

关键词：球墨铸铁，曲轴，ADI，PCBN

目 录 球墨铸铁基本性质与应用........................................1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 球墨铸铁的成分与组织结构......................................................................1 球墨铸铁的机械、物理、力学性能..........................................................1 典型零件、应用场合..................................................................................2 球墨铸铁曲轴加工批量和加工质量要求..................................................2 小结..............................................................................................................2 球墨铸铁切削与磨削加工机理....................................2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 等温淬火球墨铸铁（ADI）的切削与磨削可加工性简述........................3 铸铁应用于曲轴的主要切削、磨削去除过程..........................................3 球墨铸铁的切削加工过程特征..................................................................4 加工等温淬火球墨铸铁常用刀具..............................................................5 曲轴加工工艺..............................................................................................6 曲轴加工专用机床.............................................12 3.1 3.2 3.3 3.4 曲轴质量定心机........................................................................................13 数控车－车拉机床....................................................................................13 曲轴圆角滚压机床....................................................................................13 绿色粗磨“扒皮”机床............................................................................13 参 考 文 献...................................................14

球墨铸铁汽车曲轴的加工工艺 球墨铸铁基本性质与应用

1.1 球墨铸铁的成分与组织结构

根据铸铁中石墨形态的不同，铸铁可分为以下四类：

（1）普通灰铸铁。石墨呈曲片状存在于铸铁中，简称灰铸铁或灰铁，是目前应用最广的一种铸铁。

（2）可锻铸铁。由一定成分的白口铸铁经过石墨化退火而获得。石墨呈团絮状存在于铸铁中，有较高的韧性和一定的塑性。

（3）蠕墨铸铁。铁水在浇注前经蠕化处理，使析出的石墨成蠕虫状存在于铸铁中，简称蠕铁。

（4）球墨铸铁。铁水在浇注前经过球化处理，使析出的石墨呈球状存在于铸铁中，简称球铁。

球墨铸铁由于通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁除铁外的化学成分通常为：含碳量3.0～4.0%，含硅量1.8～3.2%，含锰、磷、硫总量不超过3.0%和适量的稀土、镁等球化元素。不同牌号的球墨铸铁的基体组织不同，一般含有铁素体，珠光体随着力学性能的提高铁素体含量减少，出现贝氏体和回火组织。

图1

1.2 球墨铸铁的机械、物理、力学性能

兼具优良的综合机械性能以及低廉的制造成本，球墨铸铁已经大量用于制造强度、軔性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁是铁液凝固时碳以石墨形式呈球状析出的铸铁。由于石墨以球状存在，避免因片状或尖角可能导致的应力集中，降低了石墨对基体的割裂作用，其强 度、塑性、初性均显著优于灰铸铁。球墨铸铁屈强比较高,其强度质量比也优于铸钢。其中,铁素体球墨铸铁具有优良的室温强度和初性,广泛地应用于重要传动部件，如汽车曲轴、凸轮轴、齿轮、及高速铁路结构件等。然而，与结构钢材类似，铁素体球墨铸铁的塑性随着温度降低而下降，在一定温度下发生初性断裂向脆性断裂的转变。

1.3 典型零件、应用场合

一般用于内燃机、机床阀体、车辆轴瓦和机油泵齿轮、柴油机曲轴、凸轮、汽缸体、汽缸套、活塞环以及部分磨床、铣床、车辆的主轴、汽车的螺旋锥齿轮、拖拉机减速齿轮、柴油机凸轮轴等。

表1 各牌号球墨铸铁的用途距离

1.4 球墨铸铁曲轴加工批量和加工质量要求

随着球墨铸铁技术的发展，其性能也在不断提高，优质廉价的球铁已成为制造曲轴的重要材料之一。

曲轴作为柴油机的关键零件, 除了强度和韧性的要求之外，还需要较高的表面硬度, 以保证其耐磨性。球墨铸铁曲轴经各种处理后能满足其服役要求，这也是球墨铸铁被广泛用作曲轴材料的原因之一。热处理工艺有: 正火+ 中频淬火，正火+ 氮化或等温淬火。此外，为了提高曲轴的疲劳强度，广泛采用圆角强化手段，其中应用多且效果好的是圆角滚压，圆角滚压和其他热处理工艺的复合强化更能较大幅度地提高曲轴疲劳强度

1.5 小结

球墨铸铁以其优良的物理和力学性能，在曲轴的生产制造中得到广泛应用。随球墨铸铁熔炼与合金化技术及等温淬火球墨铸铁的发展，球墨铸铁性能不断提高。采用球墨铸铁取代锻钢生产发动机曲轴可节约成本，从而成为曲轴生产的发展趋势。对中小功率发动机曲轴的生产可采用铸态珠光体球墨铸铁，或附加表面强化工艺；而等温淬火球墨铸铁以其优异的力学性能，在大功率发动机曲轴制造中将发挥更大的作用。球墨铸铁切削与磨削加工机理 2.1 等温淬火球墨铸铁（ADI）的切削与磨削可加工性简述

等温淬火球墨铸铁（ADI）是近三十多年发展起来的新一代球墨铸铁材料，被誉为材料领域的高科技，在国内外各工业部门都获得了广泛应用。

等温淬火球墨铸铁作为发动机曲轴材料（如图2.1），具有高强度、高韧度、高耐磨性等综合机械性能可以替代锻钢材料用于轿车及载货车发动机曲轴。然而，高强度、高硬度和高韧性使等温淬火球墨铸铁在切削加工时切削刃口受到更高的应力, 造成一定困难。但是，根据等淬球铁特有的金属基体组织和力学性能，选择合适的刀具，调整和优化刀具及加工参数，等淬球铁完全可以成功地进行切削加工。

图2.1

2.2 铸铁应用于曲轴的主要切削、磨削去除过程

2.2.1 铣曲轴两端面，钻中心孔

本过程在钻铣车组合车床上完成，主要保证曲轴总长及中心孔的质量。若端面不平会导致中心钻上的两切削刃的受力不均匀，钻头可能引偏而折断，因此采用先面后孔的原则。中心孔除影响曲轴质量分布外，还是曲轴加工的重要基准。贯穿整个曲轴加工始终，因而直接影响曲轴加工精度。打中心孔在本次工艺设计中因考虑设备因素，采用找出曲轴的几何中心代替质量中心。打中心孔以毛坯的外表面作为基准，因而毛坯外表面质量好坏直接影响孔的位置误差程度。

2.2.2 曲轴主轴颈的车削

主轴颈加工采用车削，在刚度较强的普通车床上进行。曲轴安装在前、后顶尖上线一端用大盘夹住而另一端用顶尖顶住，用硬质台金车几道工序上完成主轴颈的车削。由于加工余量大且不均匀，旋转不平衡，加工时产生冲击，因此工件要夹牢固。车床、刀具、夹具要有足够的刚性。主轴颈车削顺序是先精车一端主轴颈及轴肩，然后以车好的主轴颈定位。另一侧用顶尖以中心孔定位。车另一端主轴颈、肩及各个轴颈，半精度及精车都按此顺序进行，逐渐提高主轴颈及其他轴颈的加工精度。

2.2.3 曲轴连杆轴颈的车削

主轴颈及其他外圆车好后，以主轴颈作为加工连杆轴颈的基准，采用专用的车夹具、车削连杆轴颈，车削同样在普通车床上进行。车削连杆轴颈需要解决的是角度定位(2个连杆轴颈轴线需要控制在180°+30°或180°-30°)以及曲轴旋转的不平衡问题。这些都由专用夹具来保证，夹具为一对用以定位的“V”形块组成，装在接盘上。接盘与车床过渡接盘靠 中间的定位销定位并连接，接盘在过渡接盘上靠棱形定位销可转180°，依次车削2个连杆轴颈。“V”形块中心与车床主轴线距离一个曲轴半径。车削过程中，一端与曲轴主轴颈定位并夹紧，另一端靠偏中心座夹紧，中心座上钻有中心孔，中心孔偏心距同样为一个曲轴半径。用顶尖顶紧中心孔，这样就能保证连杆轴颈轴线与车床主轴线一致。安装夹具体的接盘上有平衡块，消除曲轴旋转时不平衡力矩的生成。曲轴加工时由于受到离心力和两顶尖的轴向压紧偏心力的作用，容易发生弯曲变形，为了加强工件刚度，用撑杆来撑住另一个曲拐的开移。车削连杆轴颈时为了使切削力不至于太大，每次车削余量控制在1~1.5 mm内，同时车床旋转不能太高，刀具采用高速钢。

2.2.4 键槽加工

这个键槽主要用于飞轮，加工此键槽应安排在主轴颈车工序之后，这样能保证定位精度和控制键槽的深度以及对称度。键槽加工是以两主轴颈定位，同样用专用夹具在普通铣床上进行。

2.2.5 轴颈的磨削

由于主轴颈及连轩轴颈精度较高，尺寸精度为IT6级，表面粗糙度为1.6~0.8 μm，并且具有较高的形状精度及位置精度。因此主轴颈与连杆轴颈精车后要进行磨削，以提高精度表面粗糙度。

在工艺设计中，首先磨主轴颈然后磨连杆轴颈。中间主轴颈磨好后才能磨其余轴颈，磨主轴颈和连杆轴颈的安装方法基本上与车轴颈相同，磨主轴颈是以中心孔定位，在外圆磨床上进行，磨连杆轴颈则以经过精磨的两端主轴颈定位，以保证与主轴颈的轴线距离及平行度要求，磨连杆轴颈是在曲轴磨床上进行的。

由于轴颈宽度不大，采用横向进给磨削法，生产率较高，磨轮的外形需仔细地修整，因为直接影轴颈与圆角的形状，磨削余量根据车削后的精度而定，粗磨余量值每边0.2~0.3mm，精磨余量控制在0.1~0.15mm以内。

2.3 球墨铸铁的切削加工过程特征

2.3.1切削力、切削温度、切削震动分析

切削试验在CA6140 车床上进行，用瑞士Kistler9257B型测力仪、Kist ler 5807A 型电荷放大器、Kist ler 9403型刀架和计算机组成的切削力数据采集系统进行三向切削力的测量。由于切削速度是影响刀具切削性能的最主要因素，故本实验只改变切削速度。具体切削参数分别为进给量f=0.15mm*r-1 ,切削深度ap= 0.2mm，五种切削速度v1-v5 = 164, 129, 102, 82，46m*min-1。

图2.3.1

上图为各刀具在切削过程中切削力的变化。低速切削时切屑为块状，刀具震动较严重，虽然刀尖处存在积屑瘤，但是极不稳定；并且ADI 的硬度较大, 所以切削力较大。随着速度的提高，切削温度升高，工件材料硬度降低而强度增加，切屑形态由块状向带状转变, 切削力趋于稳定，切屑底层抗剪强度减小，使得切削力有减小的趋势；高速切削时刀屑接触表面发生了变化使得切削力有所不同。

在硬态切削加工中，切削速度的变化对切削力的影响主要有两方面：(1)速度增大，切削温度升高，黏结、扩散磨损严重，使刀具与切屑、工件间的摩擦力增大，切削力变大。(2)切削温度随速度增大而升高，发生金属软化效应，工件材料塑性增加，流动应力减小，使切削力降低。

ADI的导热性比球墨铸铁和钢稍低一些，因而与球铁、灰铁和铝相比，其工件与刀具的接触面将会更热一些。利用大剂量的冷却液可以减弱这种作用，如果采用干切削，必须使用耐高温的刀具。ADI的屈服强度高于大部分钢，但是它的杨氏模数比钢低20%，因而在机械加工时易产生振动。故加工时要求有刚性好的工件和刀具夹持装置，以避免切削时产生振动，这会促使刀具加速磨损、降低工件表面光洁度，并使尺寸偏差增大。

2.3.2 切屑形态与处理

ADI在切削时会产生致密、断续的切屑，切屑易碎易断，大多呈崩碎屑。ADI切削加工性能较DI差，刀具磨损较为严重。

图2.3.2

2.4 加工等温淬火球墨铸铁常用刀具

2.4.1 聚晶立方氮化硼刀具加工等温淬火球墨铸铁 等温淬火球墨铸铁(ADI)硬度大、强度高, 在切削加工时会产生大量的热量, 属于铸铁类中最难加工的材料之一。使用硬质合金刀具和陶瓷刀具来加工ADI 时刀具磨损严重, 使用寿命短。而聚晶立方氮化硼(PCBN)材料硬度高、耐磨性好, 用它制成的PCBN 复合刀具用于铸铁类材料的加工范围越来越广。由于切削铸铁类工件时刀具的磨损形式主要为高温条件下引起的化学磨损，因此降低切削时刀具的温度是保证PCBN 复合刀具加工质量和切削性能的必要手段。PCBN 刀具切削过程中刀-屑间的摩擦是切削热产生的主要原因，因此减小刀具的摩擦因数，对减小切削热、降低刀-屑间的摩擦有重要的意义。所以切削铸铁类工件的PCBN 复合刀具不仅要有高的热导率, 还要有低的摩擦因数。

2.4.2 各公司PCBN刀具对比

选用国内外产四种切削铸铁的PCBN 复合刀具，刀具几何角度相同(前角γ0= 0°, 后角α0= 6°,刀尖圆弧γε= 0.8 mm, 负倒棱-15°* 0.20 mm)。

表2 各公司PCBN刀具成分对比

PCBN复合刀具英国Elem ent SixAMBORITE DBA80日本住友BN500韩国日进SB95中国刀具PCBN体积分数/%粒径/μm80659590-956435N6.782.7919.2917.22粘结剂成分（原子分数/%）TiAlCo38.1345.824.113.2727.877.376.976.871.7-36.4532.85W25.51-33.1929.7Hf-43.16--Mg-0.87--

2.5 曲轴加工工艺

2.5.1 曲轴的组成

曲轴由一下结构组成：（1）曲轴前端（小头）；（2）由连杆轴颈、曲柄臂及主轴颈组成的曲拐；（3）曲轴后端（法兰）

图2.5.1

2.5.2 有关曲轴定位基准的选择

精基准的选择，曲轴与一般的轴类零件相同，最重要的精基准是中心孔。曲轴轴向的精 基准一般选取止推曲轴径向定位一般选取平衡块的定位平台或法兰上的定位孔。

粗基准的选择，曲轴的毛坯一般呈弯曲状态，为了保证两端中心孔都能钻在两端面的几何中心上，粗基准选择靠近两端的轴颈（1、5主轴颈）;轴向定位基准一般选择中间主轴颈两边的曲柄。因为中间主轴颈两边的曲柄处于曲轴的中间部位，用作粗基准可以减小其它曲柄的位置误差。

2.5.3 奇瑞公司发动机曲轴加工工艺

OP10 铣两端面

图2.5.2

OP20 钻质量中心孔

质量中心孔：当物体绕一轴线旋转时，如果对外未表现出力的作用，那么这一轴线称为该物体的质量中心线，再按此质量中心线钻出中心孔，这样的中心孔称为质量中心孔。几何中心孔：中心孔位于几何轴线上，这样的孔称为几何中心孔；比较：质量中心孔先要对曲轴进行动平衡找出曲轴的质量轴线，可以减少曲轴动平衡时的去重工作量，提高动平衡的合格率。但质量定心机床要比普通几何中心孔机床的价格贵得多。

图2.5.3

OP30 铣传送搭子

图2.5.4

OP40车与主轴颈同轴的所有轴颈。

采用中心孔定位，驱动采用第三连杆轴颈上的传送搭子。使用成型刀具，加工效率高，但刀具寿命低。

图2.5.5

OP50车全部连杆轴颈。

1，5 主轴颈定位、夹紧驱动，止推面轴向定位，第一平衡块侧面定角向。靠模车削方式。

图2.5.6

OP60加工所有油孔

图2.5.7

OP70加工小头的螺纹底孔、攻丝；加工法兰上的导向孔，螺纹孔和工艺销孔。

图2.5.8

OP80粗精磨所有主轴颈和法兰

图2.5.9

OP90粗精磨所有连杆轴颈，1，5主轴颈定位夹紧，法兰工艺孔角向定位、驱动

图2.5.10

OP100磨小头（油泵、油封、皮带轮轴颈）

图2.5.11

OP110精车止推面、油泵传动面，键槽，精镗导向孔

图2.5.12

OP120动平衡去重

（1）动平衡：发动机在稳定工况运转时，如果传给支撑的作用力的大小和方向不随时间而变化，这种状态称为动平衡。

（2）发动机的动平衡包括：惯性力系的平衡性和扭矩的平衡性。

（3）静平衡：旋转质量系统在静平衡器上能够随遇平衡，即系统的质心位于旋转轴线上。曲轴工作时，它的各个质点都有离心惯性力。理想的情况是惯性力都能在曲轴内相互平衡，不传递到支承上。但曲轴的质量分布不是均匀的，旋转时离心力系不能平衡，也就是说曲轴的不平衡现象是以主轴颈轴线为中心的质量分布不对称引起的惯性力所致。

曲轴的不平衡，破坏了发动机的平稳运转，产生振动和噪音，加剧磨损，影响发动机的工作和使用寿命。

曲轴的平衡去重包括两个部分：不平衡量的检测；不平衡量的修整。不平衡量的单位：

F＝mrw2，由于mr是物体本身的性质决定的，不随转速的变化而变化，用mr（g.mm）作为不平衡量的单位。

图2.5.13

OP130抛光

图2.5.14

OP140清洗 曲轴加工专用机床

发动机曲轴加工机床的高效专用性是曲轴制造装备的一大典型特征，“高效专用”对机 床的基本要求是高刚度、高速度、大功率。高效专用机床的基本特征是量体裁衣型，即按照用户需求提供个性化产品.3.1 曲轴质量定心机

曲轴属于细长类零件，加工过程中主要定位基准是两端中心孔。按其加工位置可分为两种：几何中心和质量中心。几何中心就是利用双V形块或其他方式找出曲轴支承轴颈的几何中心，在此中心上加出的中心孔称为几何中心孔；质量中心是利用专门的质量定心机测出曲轴的质量中心，在此中心上加工出的中心孔称为质量中心孔。由于毛坯的几何形状误差和质量分布不匀等原因，一般两者并不重合。国外大都采用了质量中心孔，利用专门设计的测试设备来测试质量中心，然后加工出中心孔，全自动曲轴质量定心机的工作原理是：曲轴放置在两端滑动单元法兰盘的支撑上并被夹紧，法兰盘回转中心形成测量中心线。回转过程中，支撑的位置即曲轴的位置不断调整，使质量中心线靠近回转中心线。当曲轴毛坯不平衡量很小，接近设定值时，钻削单元钻中心孔。此中心孔作为后续加工步骤的定位基准。

3.2 数控车－车拉机床

车拉技术是起源于美国的一项技术专利，在曲轴加工中逐渐得到发展。目前应用较为普遍，在国外大量用于半精加工曲轴的主轴颈和连杆轴颈。车拉技术加工形式可分为三种：直线车拉、内环刀具旋转车拉和外环刀具旋转车拉。

1988年发展的车－车位工艺，到目前为止其拉削方法也逐步改为梳刀工艺代替。其主要特点有：一次设定能完成所有同心圆的车削，具有在同一台机床上完成车－车拉加工、高效率、通过使用特殊卡盘和刀具系统实现柔性加工、机床保养简便及维护成本低等优点，特别适用于平衡块侧面不需加工、轴颈有沉割槽的曲轴。其中拉削工艺可用高效的梳刀技术代替，梳刀加工通常放到该工序的最后工步，通过微量的径向进给和纵向车削实现高速精加工。采用梳刀工艺的优点在于精度高、效率高、切屑易清理、轴向进刀量小等。

3.3 曲轴圆角滚压机床

曲轴工作时需承受较大而复杂的冲击载荷，对抗疲劳强度有较高的要求。曲轴轴颈与侧面的连接过渡圆角处为应力集中区，也是曲轴疲劳破坏的敏感区域，是薄弱环节。因此，国外发展了圆角深滚压技术

代替成形磨削方式。曲轴的圆角滚压，就是利用滚轮的压力作用，在曲轴的主轴颈和连杆轴颈过渡圆角处形成一条滚压塑性变形带，这条塑性变形带具有以下特点。

（1）产生残余压应力 可与曲轴在工作时的拉应力抵消或部分抵消，从而提高疲劳强度。（2）硬度提高 滚压使圆角处形成高硬度的致密层，使曲轴的机械强度和疲劳强度得到提高。（3）表面粗糙度值降低 圆角滚压可使圆角表面粗糙度值R a达到0.1 m以下，从而大大减小了圆角处的应力集中，提高了疲劳强度。

国外应用的曲轴圆角滚压技术已相当先进，可一次对所有圆角进行滚压完成，且可做到主轴颈与连杆轴颈圆角的压力不同，同一连杆轴颈圆角在不同方向上的压力也可不同。这样可经济地达到最佳的滚压效果，最大限度地提高曲轴的抗疲劳强度。

3.4 绿色粗磨“扒皮”机床

英国L a n d i s公司生产的C B N数控曲轴粗磨机床，被称作“绿色粗磨”，超越传统的 “扒皮法”磨削，一次装夹从毛坯到磨削完毕，耗时仅4～6m i n。采用电镀C B N砂轮，从锻件或铸件直接粗磨，磨削线速度高达200m/s，磨削效率超过500m m3/s，4m i n磨削余量高达7k g以上，可以取代铣床或车床加工，出现了“以磨代车”的局面。

参

考

文

献

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读书的好处

1、行万里路，读万卷书。

2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

3、读书破万卷，下笔如有神。

4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文

5、少壮不努力，老大徒悲伤。

6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿

7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。

8、读书要三到：心到、眼到、口到

9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。

10、一日无书，百事荒废。——陈寿

11、书是人类进步的阶梯。

12、一日不读口生，一日不写手生。

13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基

14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游

15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德

16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿

17、学习永远不晚。——高尔基

18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向

19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子

20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。——培根

第二篇：柴油机曲轴的加工工艺毕业设计

摘要

曲轴是发动机上的一个重要的旋转机件，装上连杆后，可承接活塞的上下(往复)运动变成循环运动。曲轴主要有两个重要加工部位：主轴颈和连杆颈。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。发动机工作过程就是：活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。而曲轴加工的好坏将直接影响着发动机整体性能的表现。曲轴的材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈。本次采用球墨铸铁QT600-2.设计的主要就是这两方面的在数控机床的加工。集合多种的曲轴加工后，深入分析了曲轴的加工工艺。

关键词：曲轴

主轴劲

连杆劲

数控加工。

一

曲轴的根底信息

1.1曲轴的作用

曲轴是汽车发动机中的重要零件，它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构，同时，驱动配气机构和其它辅助装置。

曲轴在工作时，受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。

1.2曲轴的结构及其特点

图1-1

曲轴的结构图

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(直列式发动机)；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。

主轴颈是曲轴的支承局部，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发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。

连杆轴颈是曲轴与连杆的连接局部，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。

曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接局部，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有(或紧固有)平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一局部往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。

曲轴前端装有齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成挡油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。

1.3曲轴的主要技术要求分析

〔1〕.主轴颈、连杆轴颈本身的精度，即尺寸公关等级IT6，外表粗糙度Ra值为1.25～0.63μm。轴颈长度公差等级为IT9～IT10。轴颈的形状公差，如圆度、圆柱度控制在尺寸公差之半。

〔2〕.位置精度，包括主轴颈与连杆轴颈的平行度：一般为100mm之内不大于0.02mm；曲轴各主轴颈的同轴度：小型高速曲轴为0.025mm，中大型低速曲轴为0.03～0.08mm。

〔3〕.各连杆轴颈的位置度不大于±20′。

1.4曲轴的材料和毛坯确实定

曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力，容易门生扭振、折断及轴颈磨损，因此要求用材应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性。常用材料有：一般曲轴为35、40、45钢或球墨铸铁QT600-2；对于高速、重载曲轴，可采用40Cr、42Mn2V等材料。

1.5曲轴的机械加工工艺过程

曲轴的尺寸精度、加工外表形状精度以及位置精度的要求都很高，但刚性比拟差，容易产生变形，这就给曲轴的机械加工带来了很多困难，必须予以充分的重视。

曲轴需要加工的外表有：主轴颈、连杆轴颈、键槽、外圆。由于使用了工艺搭子，铣键槽安排在切除工艺搭子后，磨削外圆安排在保存工艺搭子前。

根据曲轴的结构特点及机械加工的要求，加工顺序大致可归纳为：铣两端面；车工艺搭子和钻中心孔；粗、精车三连杆轴颈；粗、精车各处外圆；精磨连杆轴颈、主轴颈和外圆；切除工艺搭子、车端面、铣键槽等。

1.6曲轴机械加工工艺根本路线

（1）

根底锻造

（2）

热处理

（3）

铣两端面

（4）

车两端工艺搭子外圆

（5）

钻主轴颈中心孔

（6）

钻连杆轴颈中心孔

（7）

检验

（8）

粗车连杆轴颈

（9）

精车连杆轴颈

（10）

车工艺搭子两端面

（11）

粗车各处外圆

（12）

精车各处外圆

（13）

检验

（14）

磨削连杆轴颈外圆

（15）

磨削主轴颈

（16）

磨削外圆

（17）

磨削φ20

0

-00.021mm外圆

（18）

检验

（19）

车掉两端工艺搭子

（20）

车两端面

（21）

铣键槽

（22）

倒角

（23）

去毛刺

（24）

最后检验

二

曲轴的机械加工工艺过程分析

2.1曲轴的机械加工工艺特点

三拐曲轴除了具有轴的一般加工规律外，也有它的工艺特点，主要包括形状复杂，刚性差及技术要求高，针对这些特点应采取相应的措施

2.2曲轴的机械加工工艺特点分析

〔1〕该零件是多拐小型曲轴，生产批量不大，应选用中心孔定位，它是辅助基准，装夹方便，节省找正时间，又能保证三处连杆轴颈的位置精度。但轴两端的轴颈比例不再统一圆周上，故不能直接在轴端面上钻三对中心孔。于是，在曲轴毛坯制造时，预先铸造两端的工艺搭子，这样就可以在工艺搭子上钻出四对中心孔，到达用中心孔定位的目的。

〔2〕在工艺搭子端面上钻四对中心孔，先以两主轴颈为粗基准，钻好主轴颈的一对中心孔；然后以这一对中心孔定位，以连杆轴颈为粗基准划线，再将曲轴放到回转工作台上，加工φ32mm、圆周120°均布的三个连杆轴颈的中心孔，这样就保证了它们之间的位置精度。

〔3〕该零件刚性较差，应按先粗后精的原那么安排加工顺序，逐步提高加工精度。对于主轴颈与连杆轴颈的加工顺序是，先加工三个连杆轴颈，然后再加工主轴颈及其他各处的外圆，这样安排可以防止一开始就降低工件刚度，减少受力变形，有利于提高曲轴加工精度。

〔4〕由于使用了工艺搭子，铣键槽工序安排在切除中心孔后进行，故磨外圆工序必须提前在还保存工艺搭子中心孔时进行，同时要注意防止已磨好的外表被碰伤。

2.3曲轴主要加工工序分析

〔1〕铣曲轴两端面,钻中心孔

本工序在钻铣车组合车床上完成，主要保证曲轴总长及中心孔的质量，假设端面不平那么中心钻上的两切削刃的受力不均，钻头可能引偏而折断，因此采用先面后孔的原那么。中心孔除影响曲轴质量分布外，它还是曲轴加工的重要基准贯穿整个曲轴加工始终。因而直接影响曲轴加工精度。打中心孔在本次工艺设计中因考虑设备因素，采用找出曲轴的几何中心代替质量中心。打中心孔以毛坯的外外表作为基准，因而毛坯外外表质量好坏直接影响孔的位置误差。

〔2〕曲轴主轴颈的车削

由于曲轴年产量不大，主轴颈加工采用车削，在刚度较强的普通车床上进行。曲轴安装在前、后顶尖上线一端用大盘夹住而另一端用顶尖顶住，用硬质合金车几道工序上完成主轴颈的车削。由于加工余大且不均匀，旋转不平衡，加工时产生冲击，因此工件要夹牢固。车床、刀具、夹具要有足够的刚性。主轴颈车削顺序是先精车一端主轴颈及轴肩，然后以车好的主轴颈定位。另一侧用顶尖以中心孔定位。车另一端主轴颈、肩及各个轴颈，半精度及精车都按此顺序进行，逐渐提高主轴颈及其他轴颈的加工精度。

〔3〕曲轴连杆轴颈的车削

主轴颈及其它外圆车好后，以主轴颈作为加工连杆轴颈的基准，采用专用的车夹具、车削连杆轴颈，车削同样在普通车床上进行。车削连杆轴颈需要解决的是角度定位〔两连杆轴颈轴线需要控制在180度+30度或180度—30度〕以及曲轴旋转的不平衡问题。这些都由专用夹具来保证，夹具体为一对用以定位的V型块组成，装在接盘上。接盘与车床过渡接盘靠中间的定位销定位并连接，接盘在过渡接盘上靠棱形定位销可转180度，依次车削两个连杆轴颈。V型块中心与车床主轴线距离一个曲轴半径。车削过程中，一端与曲轴主轴颈定位并夹紧，另一端靠偏中心座夹紧，中心座上钻有中心孔，中心孔偏心距同样为一个曲轴半径。用顶尖顶紧中心孔，这样就能保证连杆轴颈轴线与车床主轴线一致。安装夹具体的接盘上有平衡块，消除曲轴旋转时不平衡力矩的生。曲轴加工时由于受到离心力和两顶尖的轴向压紧偏心力的作用，容易发生弯曲变形，为了加强工件刚度，用撑杆来撑住另一个曲拐的开移。车削连杆轴颈时为了使切削力不致于太大，每次车削余量控制在1~1.5mm内，同时车床旋转不能太高，刀具采用高速钢。

〔4〕键槽加工

这个键槽主要用于飞轮，加工此键槽应安排在主轴颈精车工序之后，这样能保证定位精度及控制键槽的深度以及对称度。键槽加工是以两主轴颈定位，同样用专用夹具在普通铣床上进行。

〔5〕轴颈的磨削

由于主轴颈及连杆轴颈精度较高，尺寸精度为IT6级，外表粗糙度1.6~0.8μm，并且具有较高的形状精度及位置精度。因此主轴颈与连杆轴颈精车后要进行磨削，以提高精度外表粗糙度。

在工艺设计中，首先磨主轴颈然后磨连杆轴颈。中间主轴颈磨好后才能磨其余轴颈，磨主轴颈和连杆轴颈的安装方法根本上与车轴颈相同，磨主轴颈是以中心孔定位，在外圆磨床上进行，磨连杆轴颈那么以经过精磨的两端主轴颈定位，以保证与主轴颈的轴线距离及平行度要求，磨连杆轴颈是在曲轴磨床上进行的。

由于轴颈宽度不大，采用横向进给磨削法，生产率较高，磨轮的外形需仔细地修整，因为直接影响轴颈与圆角的形状，磨削余量根据车削后的精度而定，粗磨余量值每边0.2~0.3mm，精磨余量控制在0.1~0.15

mm内。

在横向进给磨削中，磨轮对工件的压力很大，为防止曲轴弯曲，采用可以调节的中心架，否那么就不能去掉上道工序留下的弯曲度，最好待这个轴颈的摆差减小才开始使用中心架。

磨削主轴颈时应把两顶尖孔倒角处抹干净，去砂粒及油泥，确保加工基准——中心孔的精度，磨削工序之前必须修研中心孔。

三

机械加工余量、工序尺寸及公差确实定

3.1曲轴主要加工外表的工序安排

曲轴的主要加工外表为主轴颈、连杆轴颈、各外圆；次要加工外表为两端面、键槽。此外，还有还有检验、清洗、去毛刺等工序。

连杆各主要外表的工序安排如下：

〔1〕、主轴颈：粗车、精车、磨削；

〔2〕、连杆轴颈：粗车、精车、磨削；

3.2确定工时定额

粗车七个连杆轴颈至φ。

〔1〕

被吃刀量：取=1mm，〔2〕

进给量f：取。

〔3〕

机床主轴转速:

取n=600r/min

〔4〕

切削速度：

〔5〕

计算切削工时：被切削层长度=3×22=66mm，因为粗车走刀两次，故tm=0.44min

精车三个连杆轴颈至φ24.50-0.033。

〔1〕

被吃刀量：取=0.65mm，〔2〕

进给量f：取f=0.3mm/r

〔3〕

机床主轴转速:

取n=800r/min

〔4〕

切削速度：

〔5〕

计算切削工时：被切削层长度=3×22=66mm，因为粗车走刀两次，故tm=0.55min

四

附录设备刀具

工序号

工序名称

设备名称型号

夹具、刀检具及辅具

005

铣端面

双面铣床

010

划线

可调V型架

015

打中心孔

中心孔钻床

可调中心架

020

粗车法兰外圆

C630

025

粗车主四

C630

030

粗磨主四

MQ8260

P900x38x305A46#P5V

035

车主颈及大小头

S1-206

卡瓦、成型车刀

040

粗磨主颈及小头

MQ8260

砂轮

045

精车大头

CA6140

050

车小头平端面

C3180

锥柄钻花

055

钻大头孔

C3180

锥柄麻花钻

060

铣定位面

065

车外端连颈

S1-217

卡瓦、成型车刀

070

车第二区连颈

S1-217

卡瓦、成型车刀

075

车中心区连颈

S1-217

卡瓦、成型车刀

080

粗磨连颈

MQ8260

三等分夹具、砂轮

085

半精磨小头

MQ8260

090

钻直油孔

Z35A

钻直油孔钻模

095

钻斜油孔

油孔钻床

钻斜油孔钻模

精磨主颈

MQ8260

砂轮、修整器、中心架、千分尺、卡板

精磨法兰

MQ8260

砂轮、修整器、中心架、千分尺、卡板

精磨连颈

MQ8260

砂轮、修整器、中心架、三等分夹具、中心高检具

115

探伤及退磁

JDC-900

120

氮化前抛光

砂纸150#

125

检验

130

校直

Y41-63

V型块

135

氮化

140

修中心孔、倒角

CA6140

145

精磨小头

MQ8260

表架、主一长度检具

150

精车轴承孔

CA6140

内径量缸表、校对规

155

钻法兰孔

Z35A

钻模、钻花、丝攻

160

铣键槽

X62W

铣键槽夹具

165

去毛刺

电开工具

170

油孔口抛光

橡胶锥及砂纸180#

175

动平衡及去重

动平衡机、Z35A

钻花

180

氮化后抛光

砂纸180#

185

检验

190

清洗、上蜡、包装

清洗机

柴油、清洗液、蜡

五

工序分析

〔1〕铣端面工序有两个作用：保证曲轴的总长；保证中心孔的质量。假设端面不平，那么中心钻上两个切削刃的受力不均，钻头引偏而折断。这也是“先面后孔〞原那么的具体应用。

〔2〕中心孔的重要性：中心孔除影响曲轴的质量分布外，它的重要性还在于它是曲轴加工的重要精基准，直接影响曲轴的加工精度，因此中心孔必须满足其质量要求。但工件经过粗加工后，中心孔的精度往往不可防止地受到影响，所以在精加工之前，必须对中心孔进行修研，确保符合其技术要求。可用油石或橡胶砂轮修研。

〔3〕打中心孔是采用找出曲轴的几何中心来代替质量中心，是以毛坯的外表作为基准。毛坯外表光洁圆整，那么打出的中心孔位置误差就小。

〔4〕按照S1-206车床的工装结构，必须先粗车和粗磨主颈四。主颈四是加工长度尺寸的一个基准，其两侧扇板的厚度应分均匀，否那么极易使整根曲轴的轴向尺寸发生偏移，即单边，致使曲轴各扇板厚度不一而致废。

〔5〕因曲轴刚度差，故车主轴颈的工序，采用前后刀架同时横向进给的S1-206一次加工成型的机床，必须注意刀排分布应合理，车刀应常换常磨，进刀量应适中。

〔6〕车小头孔、平端面工序不容无视。因为小头是与起动爪相连的部位，在用人力起动发动机时,小头传递大力矩,所以首先要保证小头的有效深度，其次小头孔倒角应圆整光滑,角度正确,以保证精磨小头时外圆跳动合格,否那么就应重新精修小头孔倒角。

〔7〕钻大头孔工序。孔太深会影响第七主轴颈及法兰的强度,太浅会影响内装黄油的空间和装轴承的轴向位置。

〔8〕铣定位面。为了使车连颈时角度分布均匀，按照铸造毛坯六缸曲轴的角度均布原理去掉铸造余量,故必须铣好定位面。不管定位面向那边有所偏移,都会严重改变铸件曲轴工序余量的均匀分布,严重偏移的致使连颈加工缺乏而致废。

〔9〕车连颈S1-217是成型车床，刀排分布合理、车刀的成型正确、进刀量适中、定位面紧靠都直接影响到产品能否到达工艺技术要求。故中心距、长度、宽度尺寸和圆弧、外圆尺寸等的调整必须在车床进入稳定加工状态后才可进行，防止工艺系统热变形影响太大。

〔10〕粗磨连颈是一道重要工序。粗磨连颈要进行曲轴120°的三等分,保证中心高尺寸。磨床首尾两端偏心夹具的移动会引起主连轴颈中心高的变化，应仔细调整至适宜之处反锁固定。此外假设中心架调整不恰当会引起曲轴变形而致中心高超差，而砂轮进刀太快那么会引起角度偏移,甚至曲轴断裂。

致谢

我本次的毕业设计，得到邹竹青老师的亲切关心和精心指导，使得本设计得以顺利完成，其中无不饱含着老师的汗水和心血。首先要感谢的是我的指导老师邹竹青老师，在整个过程中他给了我很大的帮助。在完成初稿后，老师认真查看了我的设计内容和格式，指出了我存在的很多问题，让后我回去在查看资料，在反复的修改中我学到了不少知识，同时在请教别人的过程中我也增加了和同学老师之间的感情，使我们的友谊更进一步加深了，在此十分感谢邹老师的细心指导，才能让我顺利完成毕业设计。同时感谢所有任课老师三年来对我的培养。如果没有你们的精心培育我不可能有今天的没好时光，是你们在我有困难的时候帮我们解决困难，就包括这次的毕业设计有许多老师都给与了我们很大的帮助，不管是从材料的来源还是格式的指导都非常认真细心地给我们指引。同时也要感谢我的同学和朋友们，在设计过程中也得到了许多朋友的关心，不管是学哥学姐，都给予我们帮助，我将永远记得你们伴我走过的每一个有欢笑有泪水的日子，是你们的关心和帮助，让我感受到了家的温暖。

借此，感谢大学三年中我的班主任和任课老师们给予的教诲，你们的教诲，不仅让我学到了书本的根底知识，更重要的是让我学会了如何做一名优秀的大学生，如果没有你们的辛勤教诲，也不会有我今天的成长。也感谢学院为我们提供了一次这样好的时机，使自己在学习的同时也锻炼了自己的实践能力。

第三篇：三拐曲轴加工工艺研究论文

摘要：此研究主要设计出针对三拐曲轴的加工工艺,可以使操作者手动在车床上完成对曲轴的加工，为达到车工高级工的能力和水平，加以训练和评测。

关键词：项目；导入；拆装；维护；评价

中图分类号：TB71文献标志码：B文章编号：1002－2333（2016）03－0086－02

0引言

为了能够更好地进行机械工艺设计及机械加工的训练，可将完成三拐曲轴工件的工艺编制及加工过程，作为训练和评价车工高级工能力和水平的一种有效方法。

1选择表面的加工方法

确定各个表面的加工方法是拟定工艺路线的首要问题。表面加工方法的选择，应同时满足加工质量、生产率和经济性等方面的要求。按被加工表面精度和表面质量要求，三拐曲轴全由车削来完成。

2选择工件毛坯

3划分工艺阶段

先进行粗加工，然后进行半精加工，再进行精加工，最后进行光整加工。

4具体加工过程

1）打偏心孔、中心孔。首先将毛坯两端平面车平，拿到平台上涂上颜料，用高度尺画两条交叉的直线，找正正中心，再用中心尺画图，找出3个偏心（3个偏心角度数为120°），之后将毛坯拿到钻床上打孔，打孔时要注意两端中心对称。

2）粗车两端外圆。毛坯一端车出24mm×φ38mm的轴，另一端车出80mm×φ38mm的轴，过程是测量毛坯直径为φ65mm；用车刀车外圆至42mm，长度保证24mm，车外圆至40mm，长度保证24mm，车外圆至38mm，长度保证24mm；将工件取下，装夹另一端，车外圆到42mm，长度保证80mm，车外圆至40mm，长度保证80mm，车外圆至38mm，长度保证80mm。

3）车实顶尖。为达到偏心，实顶与车床尾座顶尖共同顶住工件，并用基心卡子卡紧，从防止工件把件不牢。将一个长40mm直径为10mm的毛坯料夹在车床上，一端用车刀车削，将其车为一个60°的顶尖，车完后不卸下。

4）粗、精车中间外圆。将基心卡子安装到工件一端24mm×φ38mm上，将工件两端的中心孔顶到两顶尖上，基心卡子上的小棍顶到卡盘的其中一个爪；用车刀车中间外圆至42mm（粗车）；车中间外圆至41mm（粗车）；车中间外圆至40.8mm（粗车）；车中间外圆至40mm（精车）。

5）划线。从中间外圆靠近卡盘的一端为基准，用车刀分别在16、40、56、80、96、120mm处划线。

6）粗车第一拐。将工件卸下，换2个对称的偏心顶上顶尖；先用螺纹刀个大概，待偏心的一部分车掉，再换切刀，以防止在此之前用切刀将刀撞坏；用切刀将第一拐车到φ31mm，为精加工留有余量。

7）光整加工第一拐。将冷却液打开，进给速度降低：用车刀车削，直到第一拐很亮，达到表面光滑；光整加工时，要保证其精度φ30-0.023mm。

8）车第一拐两边的小台。用车刀车两个宽度为2mm的小台，与第一拐同心；保证两小台直径为φ40mm。按６）～８）过程方法完成第二拐、第三拐。每车完一拐要换2个对称偏心，换完的要做好标记，以防止同心。

9）精修小台。用小托盘进1.5mm，切刀切至φ41mm；用小托盘进0.5mm，车刀平端面；精车小台，用车刀切至2mm×φ40mm。

10）画长为80mm轴的线。将φ38mm用车刀车至φ34mm，保证长度；车至φ32mm，保证长度；换精车刀（磨特好的刀），车至φ30mm；画线以左边小台右端面为基准，在25、50、80mm处画线。

11）准备车螺纹的轴。用切刀在50mm处，切5mm×φ18mm的退刀槽；将φ30mm车至φ27mm，保证长度25mm；车至φ24mm，保证长度25mm。

12）车锥度。将角度盘扳至5.5°；转速500r/min，用小托盘进给，车刀车削；每次少量进给（1~1.5mm），反复用托盘车刀车削，直至25mm处划线处；转速45r/min，用切刀精车锥度，直至光滑。

13）车螺纹。卸基心卡子，用卡盘夹住工件，另一端顶尖顶住；将φ24mm车至φ22mm，减0.2mm；用镀板将螺纹刀安装，完成对刀；转速500r/min，第一刀进10小格，走刀，第二刀进10小格，走刀,第三刀进3小格，走刀，第四刀进3小格，走刀。

14）精车24mm×φ30mm外圆。将工件卸下，基心卡子安装到另一端，顶尖顶在两中心孔，安装到机床上；车刀车外圆φ38mm到φ34mm，保证长度24mm；车外圆至φ32mm，保证长度24；车外圆至φ30.5mm，保证长度24mm；车外圆至φ30mm，保证长度24mm（精车）。

15）车φ30mm外圆旁边的小台。用车刀车小台，保证宽度为2mm，直径40mm。保证总长度240mm，三拐曲轴完成如图3所示。

5结语

通过对此三拐曲轴的工艺安排及具体加工后，可以通过加工精度、加工配合等训练，达到对车工的技能的掌握和提升，基本可以达到高级技工水平。

参考文献

［1］锤上钢质自由锻件机械加工余量与公差单拐曲轴类：GB/T15826.8-1995［S］.［2］通用小型汽油机曲轴技术条件：JB/T12083-2014［S］.［3］盛选禹，李明志.CATIA机械加工工艺教程［M］.北京：机械工业出版社.2015.［4］武友德，吴伟.机械零件加工工艺编制［M］.北京：机械工业出版社.2009.

第四篇：曲轴加工车间 实习报告

实习报告20120822

今日实习目的地：南车柴油机二分厂

实习车间：曲轴加工车间

在王工的带领下，进入了曲轴加工车间，首先，向我们介绍了曲轴的用途，以及各个部位特点，如何加工而成、曲轴是活塞式发动机中最重要、承受负荷最大的零件之一。其主要功用是将活塞的往复运动通过连杆变成回转运动，即把燃料燃烧的爆发力通过活塞、连杆转变成扭矩输送出去做功，同时还带动发动机本身的配气机构和相关系统工作

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(直列式发动机)；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。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发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。曲轴的支承方式一般有两种，一种是全支承曲轴，另一种是非全支承曲轴。曲轴的形状和曲拐相对位置(即曲拐的布置)取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。

轴典型加工工艺

曲轴的典型加工过程如下

铣端面打中心孔粗精车所有主轴颈及周轴颈铣角向定位面粗精车所有连杆颈粗磨第四主轴颈

车平衡块钻直斜油孔半精磨

1、主轴径7车铣割 滚压精磨所有主轴颈及周轴颈淬火 回火 探伤精磨第四主轴颈喷丸 钻工艺孔

两端孔的加工精磨所有连杆颈动平衡抛光所有轴颈清洗防锈

铣键槽

曲轴加工第一工序铣端面、钻中心孔。通常以两端主轴颈的外圆表面和中间主轴颈的轴肩为粗基准，这样钻出的中心孔可保证曲轴加工时径向和轴向余量均匀。

径向定位主要以中心线为基准，还可以两端主轴颈外圆为精基准。轴向定位用曲轴一段的端面或轴肩。角度定位一般用法兰盘端面上的定位销孔或曲柄臂上铣出的定位平台。采用不同的加工工艺方法和设备，定位基准的选用亦有不同。

铣端面，钻中心孔利用钻铣组合机床、利用数控车床主轴颈，利用深孔组合钻床钻油孔、曲轴的主轴颈和连杆轴颈的精加工用磨削完成。在精磨后还要对各轴颈及侧端面进行光整加工。生产中用油石抛光作预光整加工，砂带抛光作最终光整加工。抛光中还将各轴颈圆角及油封轴颈也光整加工出来。抛光加工只减小轴颈表面粗糙度值，而不能提高其尺寸精度和位置精度。

在实习中参观的厂中数控技术都担当了重要的角色，由此可见机电一体化已经是现在生产的主流。在东风实习让我看到了我国机械行业发展的远大前景，从而也反映出了我国机械行业一片欣欣向荣的景象，这更加让我坚定了学好本专业知识的决心和信心，今后我一定会

更加努力地学习，提高自己各个方面的能力，特别是分析问题和解决问题的能力，为日后的工作打下坚实的基础

第五篇：汽车教案-汽车构造-第二章 曲轴连杆机构

第二章

曲轴连杆机构 第一节

概述

一、曲柄连杆机构的功用

（1）将气体的压力变为曲轴的转矩

（2）将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动

二、曲柄连杆机构的组成

（1）机体组：气缸体、气缸态、气缸盖、曲轴箱及油底壳（2）活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销、连杆（3）曲轴飞轮组：曲轴飞轮 第二节

机体组

一、气缸体

1、气缸体的作用：是发动机的基体骨架

2、气缸体的要求：具有足够的强度刚度

3、气缸体的分类（1）一般式（2）龙门式（3）遂道式

4、气缸

（1）作用：密封气体、引导活塞运动（2）要求：耐高温、耐高压、耐磨

5、气缸的散热

（1）方式：水冷、冈冷（2）水套

6、气缸的排列方式（1）直列（2）V型（3）对置

7、气缸套

（1）气缸套的作用：单独铸造、具有很好的耐磨性，可以延长发动机使用寿命（2）气缸套的分类：

干式缸套：缸套不与冷却水接触 湿式缸套：缸套与冷却水直接接触

二、气缸盖、气缸垫和气缸盖罩

1、气缸盖

（1）作用：封闭气缸形成燃烧室（2）结构：复杂

（3）种类：整体式、分开式（4）材料：铸铁、铝合金

（5）燃烧室：由活塞顶及缸盖上相应的凹部组成的空间（6）常用汽油机燃烧室形状 A、楔形燃烧室 B、盆形燃烧室 C、半球形燃烧室

D、普桑的扁球形燃烧室

2、气缸垫

（1）作用：保证缸盖与缸体之间的密封（2）位置：缸盖与缸体之间

（3）要求：耐高压、耐高温、耐腐蚀，有一定弹性（4）种类：金属—石棉垫、多层金属片、气缸热胶

3、气缸盖罩

（1）位置：缸盖上部（2）作用：封闭配气机构

三、油底壳

（1）作用：贮存机油、封闭曲轴箱（2）材料：薄钢板冲压或铝合金铸造（3）结构特点：深浅不一

四、发动机的支承

1、作用：将发动机固定于车架或车身

2、种类：

A、三点：前二后一或前一后二 B、四点：前二后二

3、要求：在车架与发动机支承间装有弹性橡胶减震垫 第三节

活塞连杆组

一、活塞

1、作用：

A、承受并传递气体的压力 B、组成燃烧室

2、工作环境：高温、高压、高速、周期惯性力、润滑条件差

3、要求：

（1）足够的刚度与强度（2）重量轻

（3）良好的导热性（4）热膨胀系数小

4、材料：硅、铝合金、铸铁

5、构造：顶部、头部、裙部三部分组成（1）顶部 A、定义 B、作用 C、形状（2）头部

A、定义：顶到最下面一道环槽之间部分 B、作用：用以安装活塞环（3）裙部

A、定义：活塞环槽以下的所有部分称为活塞裙部 B、作用：导向、承受侧压力、安装活塞销 C、结构：

6、结构特点

目的：使活塞在各种工况下均能与气缸壁保持合理的间隙(1)活塞制成上大、下小的锥形(2)活塞裙部制成椭圆形(3)采用双金属活塞(4)在裙部表面涂保护层

(5)活塞销座孔线偏心，以减少换向冲击

二、活塞环

1、种类：有气环、油环两大类

2、气环：

(1)作用：密封、传导热量

(2)工作条件：高温、高压、高速、润滑条件极差(3)材料：合金铸铁或球墨铸铁，并在表面涂以保护层(4)结构特点：在自由状态下直径略大于气缸直径(5)切口形状：直切口、阶梯形、斜切口

3、活塞环的三个间隙(1)端隙 A、定义 B、作用(2)侧隙 A、定义 B、作用(3)背隙 A、定义 B、作用

4、常用气环的断面形状及优缺点（1）矩形环（2）锥形环（3）扭曲环（4）梯形环（5）桶形环

3、油环

（1）作用：在汽缸壁涂以一层薄薄机油并将多余的机油刮下（2）种类：组合式、整体式

三、活塞销

1、作用：连接活塞与连杆小头，并传递他们之间的力

2、工作条件：高温下、承受冲击性载荷

3、材料：低碳钢或低合金钢，表面渗碳或渗氮处理，使其韧性好、又耐磨

4、结构：主要有直通圆柱形孔和圆锥形孔

5、安装方式：全浮式、半浮式

四、连杆

1、作用：传递活塞与曲轴之间的力，并将活塞的往复运动变为曲轴的旋转动力

2、要求：足够的强度和刚度，质量尽量要小

3、材料：45钢或40Cr，也有少数采用高强度铝合金

4、结构：连杆小头、连杆杆身、连杆大头（1）连杆小头 A、用以与活塞销相连

B、全浮式活塞销的连杆小头内有青铜耐磨衬套（2）连杆连身为“工”字形，用以减轻重量（3）连杆大头

A、作用：与曲轴连杆轴径相连

B、结构：为了便于安装，将连杆大头做成两半，其中一半与杆身相连 C、分类：平切口、斜切口

5、连杆轴承

（1）结构：分成两半的滑动轴承，由钢背和减磨合金组成（2）种类： A、巴氏合金 B、铜铅合金 C、高锡铝合金

6、V型发动机连杆的结构（1）并列连杆式（2）主副连杆式（3）叉形连杆式

第四节

曲轴飞轮组

一、曲轴

1、作用：将活塞连杆组传来的气体压力转为转矩、通过飞轮传给底盘

2、要求：足够刚度、强度、工作表面润滑好、耐磨、动平衡要求高

3、材料及加工：

（1）材料：优质中碳钢或中碳合金钢、球墨铸铁

（2）加工工艺：模锻或铸造，表面高频率大或渗氮处理

4、种类：

（1）整体式和组合式两种（2）全支承和非全支承

5、构造：（1）主轴颈（2）连杆轴颈（3）曲柄（4）平衡重（5）曲轴前端（6）曲轴后端

6、轴承：

（1）径向轴承（2）轴向止推轴承

7、曲拐的相对位置：

常见多缸发动机的曲拐布置（1）直列四缸四冲程发动机

点火顺序：1—2—4—3或1—3—4—2（2）直列六缸四冲程发动机 点火顺序：1—5—3—6—2—4

二、曲轴扭转减振器

1、曲轴的扭转振动及危害（1）曲轴的扭转振动

（2）危害：引起功率损失、曲轴扭转变形、甚至断裂

2、扭转减振器的作用：减小曲轴的扭转振动

3、曲轴上常见的扭转减振器（1）原理：磨擦式

（2）种类：橡胶式扭转减振器、硅油式扭转减振器（3）举例橡胶式扭转减振器 A、位置：曲轴前端的皮带轮上 B、结构：惯性盘、橡胶层、减振盘

三、飞轮

1、作用：增大曲轴的旋转惯性

2、结构：

（1）为质量转大的金属圆盘（2）在圆盘的外围有一齿圈（3）在圆盘上有标记或刻度