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1、第 1 5卷 第 1期 2 0 0 6 丰 2月 高 等 职 业 教 育一 天 津 职 业 大 学 学 报 Hi g h e r V o c a ti o n al E d u c a t i o n -J o u rnal o f T i a n j i n P r o f e s s i o n a l C o l l e g e Vo 1 1 5 ， No 1 F e b 2 o 0 6 6 1 0 8 曲 轴 机 械 加 工 工 艺 浅 析 罗仁芝 ( 湘潭职业技术学院，湖南湘谭4 1 1 1 0 9 , ) 摘要：曲轴是活塞式发动机的主要零部件之一，加工工艺复杂、要求高。结合 Y C
2、 6 1 0 5 Q C柴油发动机，深入分析了 6 1 0 8 曲轴的机械 Y - Y - 艺，并对曲轴机加工发展方向进行了初步探讨。 关键词：6 1 0 8曲轴工艺工序分析 中图分类号：T H1 6 2 + I 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 8 8 4 1 5 1 2 0 0 6 】 - 0 1 0 0 3 9 0 4 一 、引言 曲轴是活塞式发动机的主要零部件之一，用来将活塞 的往复运动转变为旋转运动。根据发动机气缸的数 目，曲 轴一般分单缸、双缸、三缸、四缸和六缸曲轴。如六缸发 动机曲轴 6 1 0 8( 见图 1 )有 7个主颈和 6个连颈，连颈分 别位于三个互成 1 2 0
3、。角的平面内。 曲轴的加工工艺复杂，特别是轴颈有很高的尺寸和形 位公差要求，一般按 6级精度制造，粗糙度不高于 R a O 8 l m 。轴颈表面需要热处理以提高其耐磨性，常用的热处理 形式为氮化和高频淬火。 本曲轴的材料为 0 T 8 5 0 3 。 近年来， 球墨铸铁和稀： 上球 墨铸铁得到了广泛的运用，其特点为：可铸性好，有较高 的强度和较小的缺口敏感性，有较好的减振性及耐磨性。 本文结合 Y C 6 1 0 5 Q C柴油发动机，主要对 6 1 0 8曲轴的 机械加工工艺进行分析。 二、6 1 0 8曲轴工艺分析 图 1 6 1 O 8曲轴示意图 ( 一) 6 1 0 8曲轴特点及工艺
4、措施 6 1 0 8曲轴 ( 见图 1 )是带有曲拐的轴，它仍具有轴的 一 般加工规律，如铣两端面、钻中心孔、车、磨及抛光等， 但也有它的特点，包括形状复杂、刚度差及技术要求i 亩， 应采取相应的工艺措施，分析如下： 1 、刚度差 6 1 0 8曲轴的长径比较大 ( L d = 1 1 ) ，又具有 6 个连颈， 因此刚度较差。为防止变形，在加工过程中应当采取下列 措施：选用有较高刚度的机床、刀具及夹具等，并用中心 架来增强刚性，从而减少变形和振动：采用具有两边传动 或中间传动的刚度高的机床来进行加工，可以减少扭转变 形、弯曲变形和振动；在加工中尽量使切削力的作用互相 抵消：合理安排工位顺序以
5、减少加工变形；增设校直工序。 2 、形状复杂 连颈和主颈不在同一根轴线上，在连颈加工中易产生 不平衡的现象，应配备能迅速找正连颈的偏心夹具，且应 加平衡块。 3 、技术要求高 6 1 0 8曲轴的技术要求是很高的，其机械加工工艺过程 随生产纲领的不同和曲轴的复杂程度而有很大的区别，但 一 般均包括以下几个主要阶段：定位基准的加工：粗、精 车和粗磨各主颈及其它外圆：车连颈：钻油孔；精磨各主 颈及其他外圆；精磨连颈；大、小头及键槽加工；轴颈表 面处理：动平衡：超精加工各轴颈。 可以看出， 主颈或连颈的车削工序都与磨削工序分开， 往往中间安排一些不同的加工面或不同性质的工序。粗加 工后会发生变形，因
6、此常把粗、精加工分开，并在切削力 较大的工序后面安排校直工序，以保证加工精度。 为了减小切削力所引起的变形，保证精加工的精度要 求，精磨各轴颈时，一般采用单砂轮依次磨削。 收稿 日期：2 0 0 6 - 0 1 - 1 2 作者简介：罗仁芝 ( 1 9 6 7 一 ) ，女，湖南湘潭人，湘潭职业技术学院讲师、工程师，主要研究机械设计与制造。 -3 9 主 七 连 B 主 六 连 8 主 五 连 主 四 连 主 兰 ： ： 主 = 连 主 一 维普资讯 http:/ l M M 4 t t-w 1 _ 古 ： 士 谢 m n ， 击 1 年 田钡 削 刀 上 赞 水 向 王 利 琏 术 用 多
7、川 上 U 工序号 工序名称 设备名称型号 夹具、刀检具及辅具 工余量越来越小，切肖 力逐渐降低：同时由于粗、精加工 1 4 0 修中心孔、倒角 C A 6 1 4 0 精磨小头 M Q 8 2 6 0 表架、主一长度检具 工序分开进行 ，后工序就有可能消除前工序的误差，最终 精车轴承孔 C A 6 1 4 0 内径量缸表 、校对规 获得很高的精度和很低的粗糙度。 l 5 5 钻 法兰 孔 Z 3 5 A 钻 模、 钻花、 丝攻 l 铣键槽 X 6 2 W 铣键槽夹具 ( 二)定位基准选择 1 6 5 去毛刺 电 动工具 油孔口抛光 橡胶锥及砂纸 1 8 0 1 、粗基准的选择 动平 衡及去
8、重 动 平衡 机 、Z 3 5 A 钻花 为了保证中心孔钻在主颈毛坯外圆面的轴线位置上。 1 8 0 氮化后抛光 砂纸1 8 0 选用主颈的外圆面为粗基准。同时为了保证所加工的基准 检验 1 9 0 清洗、上蜡、 清洗机 柴油 、清洗液、蜡 而 白 口 壮 阳笛 州 + 龠 “S h I 由 白 堆 日苴 啦 包装 2 、 辅 助 粗 基 准 的 选 择 ( 四 ) 工 序 分 析 l 在 扇 板 上 铣 出 两 个 工 艺 平 面 即 是 加 工 连 颈 时 所 用 的 辅 完 善 的 工 艺 技 术 条 件 是 为 了 满 足 产 品 的 技 术 要 求 ， 故 l 助 粗 基 准 。 工
9、 艺 技 术 条 件 应 切 实 可 行 ， 便 于 操 作 。 分 析 如 下 ： l 3 、 精 基 准 的 选 择 l 、 铣 端 面 工 序 有 两 个 作 用 ： 保 证 曲 轴 的 总 长 ； 保 证 中 l 加 工 主 颈 及 与 其 同 轴 心 的 轴 颈 外 表 面 时 ， 以 中 心 孔 为 心 孔 的 质 量 。 若 端 面 不 平 ， 则 中 心 钻 上 两 个 切 削 刃 的 受 力 精 基 准 。 加 工 连 颈 时 ， 用 加 工 的 法 兰 和 小 头 的 外 圆 及 连 颈 1 不 均 ， 钻 头 引 偏 而 折 断 。 这 也 是“ 先 面 后 孔 ” 原
10、则 的 具 体 l 外 圆 作 为 精 基 准 基 面 ， 这 样 便 于 保 证 技 术 要 求 。 此 外 ， 轴 应 用 。 l 向 定 位 基 准 采 用 第 四 主 颈 的 两 个 台 阶 面 ， 与 设 计 基 准 一 致 。 2 、 中 心 孔 的 重 要 性 ： 中 心 孔 除 影 响 曲 轴 的 质 量 分 布 外 ， l ( 三 ) 6 1 0 8 曲 轴 工 艺 过 程 它 的 重 要 性 还 在 于 它 是 曲 轴 加 工 的 重 要 精 基 准 ， 直 接 影 响 l 若 某 公 司 年 产 6 1 o 8 曲 轴 2 0 0 0 0 支 ， 材 料 为 Q T 8
11、5 0 3 ， 曲 轴 的 加 工 精 度 ， 因 此 中 心 孔 必 须 满 足 其 质 量 要 求 。 但 工 l 毛 坯 为 铸 件 。 工 艺 过 程 编 制 如 下 ： ( 见 表 1 ) 件 经 过 粗 加 工 后 中 心 孔 的 精 度 往 往 不 可 避 免 地 受 到 影 响 ， l 表 1 所 以 在 精 加 工 之 前 ， 必 须 对 中 心 孔 进 行 修 研 ， 确 保 符 合 其 l 工序号 工序名称 设备名称型号 夹具、刀检具及辅具 技术要求。可用油石或橡胶砂轮修研。 0 0 5 铣端面 双面铣床 n h -、 目 t I I n h I、 血 热 睡粤 0 1
12、0 划线 可调 v型架 J 、 T L J 1 小 厂 口 寸 H L 1 H J T U不 l 冒 里 T 0 1 5 打中心孔 中心孔钻床 可调中心架 心是以毛坏的外表 r乍为基准。毛坯外表光洁圆整，则打 0 2 0 粗车法兰外圆 C 6 3 0 0 2 5 粗车 主四 C 6 3 0 出刚 扎但直误左矾， J 、 。 0 3 0 粗磨主 四 M Q 8 2 6 0 P 9 0 0 x 3 8 x 3 0 5 A 4 6 P 5 V 悻明 1 一 。 n 乖 T越硅构 缅啦蜜 日 车壬 兀 窿 l 0 3 5 车主颈及大小头 S 1 2 0 6 卡瓦、成型车刀 一 n 一 u O 4 0
13、粗磨 主颈 及小 头 Q 8 2 6 0 砂 轮 主颈四。主颈四是加工长度尺寸的一个基准，其两侧扇板 045 精 车 大 头 CA6140 极 易 使 整 根 曲 轴 的 轴 向 尺 寸 发 生 偏 l r m 050 车 小 头 平 端 面 C3180 锥 柄 钻 花 H 萱 玎 口 0 5 5 钻 大头 孔 C 3 l 8 0 锥 柄麻 花钻 4 6 穗即茁 力 伸曲舳髯扇板厘序不一而致魔 0 6 0 铣 定 位面 一 一 一一 ： _ _ 一一 一 0 6 5 车1 、 6 连颈 S 1 2 1 7 卡瓦 、 成型 车刀 5 、凼凹轴 U 度爱， 故军王军 田 钡明1J 予 ，米用丽后
14、J 0 7 0 车 2 、5 连颈 S i - 2 1 7 卡瓦、成型车刀 I 吾 l 时 媒 盐丛 亡 1 一on 一 _ h nT 刑 士兀 衙 音 0 7 5 车 3 、4 连颈 S 1 2 1 7 卡瓦、成型车刀 阳 V V “ 一 上瓜 川 0 8 0 粗 磨连 颈 M Q 8 2 6 0 三等 分夹具 砂轮 排分布应合理，车刀应常换常磨，进刀量应适中。 0 8 5 半精磨小头 M Q 8 2 6 0 一 ， l 0 9 0 钻直油孔 Z 3 5 A 钻直油孔钻模 b 、牛 ， J 、 5 k L , 、 上J 于1 、 符 恍 。困刀 ， J 、 失 足 艇 0 9 5 钻斜油孔
15、油孔钻床 钻斜油孔钻模 爪相 圭 付 一 田 凡 十 l 悖 加时 ， l 、 佶 翦 七 牾 砂轮 、修整器、中心架、 一。 一 一 i 0 0 精磨主颈 M 8 2 6 0 千 分 尺 、 卡 板 所以 首先要保证小头的 有效深 度，其次小 头孔倒角应圆整 l 10 5 精 磨 法 兰 M Q 82 6 0 砂 轮 、 、甚 架 、 光 滑 ， 角 度 正 确 ， 以 保 证 精 磨 小 头 时 外 圆 跳 动 合 格 ， 否 则 就 l 1 10 精 磨 连 颈 lO 82 6 0 警 篓 篓 簧 志 蓉 应 重 新 精 修 小 头 孔 倒 角 。 l l l 5 探 伤及 退磁 D C
16、 一 9 0 0 7 、 钻大头孔工序 孔太深会影响第七主轴颈及法兰的 l 1 2 0 氮化前抛光 砂纸 1 5 0 j 自r h 芒 M M 占 口 1 2 5 检验 ” J - 。 1 3 0 校 直 Y 4 卜 6 3 V 型块8 、铣定付面。为了使车连颈时角度分布均匀，按照铸 1 3 5 氰化 一 、 维普资讯 http:/ 第 1 5卷 第 1期 高 等 职 业教 育 一 天津 职业 大 学 学 报 V o 1 1 5 No 1 好定位面。 不论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不足 而致废。 9 、 车连颈时按照 s 卜2 1
17、 7的结构分成车连颈 1 、 6 。 车连 颈 2 、5 ， 车连颈 3 、4三道工序。S I - 2 1 7 是成型车床，： 7 丁 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达到工艺技术要求。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 ，避免工艺系统热变形影响太大。 1 0 、粗磨连颈是一道重要工序。粗磨连颈要进行曲轴 1 2 0 。的三等分， 保证 中心高尺寸。磨床首尾两端偏心央具 的移动会引起主连轴颈中心高的变化，应仔细调整至合适 之处反锁固定。此外若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
18、刀太快则会引起角度偏移， ：甚至 曲轴断裂。 1 1 、国家颁布的 曲轴技术条件明确规定，每 限曲 轴必须经磁力探伤并且执行严格的磁力探伤标准， 它：黾曲 轴加工过程中唯一可较直观地检查曲轴浅表层质量的工 序；注意探伤后曲轴必须退磁。 1 2 、钻斜油孔使用的是专用钻床。此工序主要保证钻 斜油孔的角度和它的进出口位置。斜油道的作用是在轴颈 与轴瓦相对运动时提供润滑油， 如果油孔口偏移。 那么：鞋入 轴瓦油道的润滑油减少， 造成发动机整体燃油经济性下降， 甚至有可能造成早期磨损，轴瓦抱死等严重事故。所以， 在 加工时首先要保证直油道与斜油道交接口足够大， 其次要 保证直油道在轴颈方向不偏移，因此
19、对斜油孔钻模应常予 检查 钻头进入到与直油孔口交接处应减慢进刀速度， 避免 钻头折断。 1 3 、 精磨主轴颈时应把两顶尖孔倒角处抹干净， 去掉砂 粒、油泥， 确保加工基准中心孔的精度，必要时修研。 精磨开始前，要提前启动机床，使砂轮运转一定时间 后， 利用修整器把砂轮的厚度和圆弧修整。修好圆弧后应用 圆弧规检查， 看圆弧是否和两侧面相切，如不相切， 要检查 表面修整器是否有偏心或其它问题， 问题找出并解决后再 重新修圆弧至合格。 砂轮的圆周表面要修细致， 否则不能保 证磨削后轴颈的粗糙度而形成螺旋纹印。因为曲轴较长， 必须用中心架作为一个辅助支撑，进入精磨后，先磨一个 轴颈至合适尺寸 ( 留
20、至比成型尺寸大 0 1 0 2 ra m ) ，使支中 心架有一个合适的基准面。为了使整根曲轴在加工运转时 的刚性和紧固性增强， 可采用 V型夹具来装夹曲轴主颈一、 主颈七位置。测量时，应千分尺和表架上的千分表结合起 来使用。 1 4 、小头精磨一般单独安排一道工序 此工序主要是 小头跳动和小头长度尺寸易超差。加工前应先用百分表检 查主颈一跳动，若超差，则应重新修正小头中心孔倒角， 直到跳动合格。 1 5 、钻法兰孔采用多工步的加工方法。各丝孔相互之 间的位置度由钻模和钻套保证，销孔的位置度 由可调定位 销保证。此工序易出现的质量问题是法兰各孔漏攻丝和攻 丝深度不够。 1 6 、在万能铣床上铣
21、键槽是用 V型夹具支撑，连颈 1 的外径靠在可调定位销上定位 键槽的对称度是从两个方 面要求，一是对连 1轴颈中心线的对称度，二是对主轴颈 的对称度。 对称度是通过调动 V型夹具和定位销来保证的。 1 7 、油孔口抛光工序相当重要，因为如果油孔口有毛 刺，则会刮伤轴瓦，造成早期拉毛现象；如果油孔口有尖 角，则曲轴运转时应力集中形成裂纹影响其使用寿命；特 别是如果主油道口与斜油道 口交接处过渡不圆整，粗糙度 低，更容易形成应力集中 1 8 、随着技术的发展，曲轴动不平衡的要求越来越严 格， 动不平衡量越小，曲轴工作时运转越平稳，噪音越小， 磨损越少，寿命越长。 三、曲轴机加工发展方向 随着我国数
22、控机床的不断增加，曲轴粗加工将广泛采 用数控车床、数控内铣床、数控车拉床等先进设各对主轴 颈、连杆轴颈进行数控车削、内 铣削、车一 拉削加工，以有 效减少曲轴加工的变形量。曲轴精加工将广泛采用 C N C控 制的曲轴磨床对其轴颈进行精磨加工，此种磨床将配各砂 轮 自动动平衡装置、中心架自动跟踪裴置、自动测量、自 动补偿装置、砂轮 自 动修整、恒线速度等功能要求，以保 证磨削质量的稳定 为满足曲轴日益提高的加工要求，对曲轴磨床提出了 很高的要求。现代曲轴磨床除了要有很高的静态、动态刚 度和很高的加工精度外，还要求有很高的磨削效率和更多 的柔性。近年来，更要求曲轴磨床具有稳定的加工精度， 为此，对
23、 曲 轴磨床的工序能力系数规定了c p 1 6 7 ，这意 味着要求曲轴磨床的实际加工公差要比曲轴给定的公差小 一 半。随着现代驱动和控制技术、测量控制、C B N( 立方氮 化硼) 砂轮和先进的机床部件的应用，为曲轴磨床的高精 度、高效磨削加工创造 了 条件。一种称之为连杆颈随动磨 4 1 维普资讯 http:/ 第 1 5卷 第 1期 高 等 职 业 教 育 一 天津 职 业 大 学 学 报 v 0 1 1 5 No 1 削的工艺 正是体现了这些新技术综合应用的具体成果。 这种随动磨削工艺可显著地提高曲轴连杆颈的磨削效率、 加工精度和加工柔性。在对连杆颈进行随动磨削时，曲轴 以主轴颈为轴线
24、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。 要实现随动磨削， X轴除了必 须具有高的动态性能外，还必须具有足够的跟踪精度，以 确保连杆颈所要求的形状公差。 C B N砂轮的应用是实现连杆 颈随动磨削的重要条件 。由于 C B N砂轮耐磨性高，在磨削 过程中砂轮的直径几乎是不变的，一次修整可磨削 6 0 0 8 0 0条曲轴。C B N砂轮还可以采用很高的磨削速度 ，在曲轴 磨床上般可采用高达 1 2 0 1 4 0 m s的磨削速度，磨削效 率很高。 参考文献； 1 王季琨 沈中伟，刘锡珍 机械制造工艺学 M 天津： 天
25、津大学出 版社，1 9 9 8 2 韩英淳 汽车制造工艺学 I 1 北京： 人民交通出版社。 2 0 0 5 M e c h a n i c a l Pr o c e s s i n g An a l y s i s o f 6 1 0 8 Cr a n k s h a f t LUO Re n z h i ( X i a n g t a n V o c a ti o n alT e c h n i c a l C o l l e g e ， Xi a n g t a n H u n a n ， 4 1 1 1 0 2 C h i n a ) 责任编辑：沈兴东 Ab s t r a c t ：
26、 C r a n k s h a h s ， o n e o f t h e ma j o r p a r t s o f p i s t o n e n g i n e s ， a r e u s e d t o c o n v e t h e r e c i p r o c a ti n g mo ti o n o f p i s t o n i n t o rot a r y mo ti o n T h i s p a p e r t a k e s the c r a n k s h a f t ( t h e S O c al l e d 6 1 0 8 ) o f mo d e l
27、 YC 6 1 0 5 QC d i e s e l e n g i n e a s an e x a mp l e a n d a n a l y z e s tho r o u g h l y i t s mech ani c a l p r o c e s s i n g ， an d fi n all y p r o p o s e s a t e n t a t i v e a p p r o a c h o n the d e v e l o p me n t o f the me c h a n i c al p r oce s s i n g o f c r an k s h
28、a f t s Ke y wo r d s ： c r a n ks h aft ； me c h ani c al pro c e s s i n g ； pro c e s s i n g an aly s i s ( 上接第 2 9页) 参考文献： 【 1 】雷正光 职业教育现代教学特点研究f J 中国职业技术教育，2 0 0 3( 1 ) 【 2 】刘朝宁、李光兰 中国职业技术教育需要 C B E J 机械职业教育，2 0 0 0( 6 ) 【 3 】冯乃秋 高职人力资源专业教学模式改革探索【 J 】 中国职业技术教育， 2 0 0 2( 1 0 ) 4 】赵玉田。田瑞玲 对人力资源管
29、理课程教学的几点思考f J 兰州商学院学报，2 0 0 1( 6 ) Th e T e a c h i n g o f Hi g h e r Pr o f e s s i o n a l M a n p o we r Re s o u r c e s M a n a g e me n t Ba s e d o n Th e Tr a i n i n g o f P r o f e s s i o n a l Ab i l i t i e s W E I Xi a o t o n g ( Hi g h e r T e c h n i q u e C o l l a g e ， Z h e j i
30、 a n g No r mal Un i v e r s i t y ， J i n h u a ， Z h i ang 3 2 1 0 1 9 C h i n a ) 【 责任编辑：刘娜】 Ab s t r a c t ： Un d e r the n e w s i t u a t i o n o f e c o n o mi c g l o b a l i z a t i o n and Ch i n a S e n t r y i n t o W T O， e n t e r p r i s e s p u t f o r ward h i g h e r d e mand s o n
31、 man p o we r r e s o u r c e s man a g e me n t， h o we v e r ，the t r a i n i n g me tho d s o f ma n a g e me n t t a l e n t s f o r h i g h e r pro f e s s i o n a l h u man r e s o u r c e s are r e l a ti v e l y l a g g i n g b e h i n d 。 u n a b l e t o me e t the r e q u i r e me n t s o
32、f the n e w ti me s He n c e ， We s h o u l d c a r r y o u t the r e f o r ms o f the t e a c h i n g o f h i g h e r p r o f e s s i o n al h u ma n r e s o u r c e s man a g e me n t an d e s t a b l i s h t e c h n i c s - o r i e n t e d t e a c h i n g mo d u l e s S O a s t o i mp rov e pro f
33、 e s s i o n a l a b i l i ti e s i n the manpo we r r e s o u r c e s man a g e me n t o f h i g h e r p r o f e s s i o n a l s t u d e n t s Ke y wo r d s ： ma n po we r r e s o u r c e s mana g e me n t ； r e f o r ms o f the t e a c h i n g o f h i g h e r p r o f e s s i o n a l t e a c h i n g ； p r o f e s s i o n a l a b i l i ti e s ； CBE p a t t e r n 42 维普资讯 http:/