曲轴加工工艺讲义20100210

东风汽车有限公司商用车发动机厂
COMMERCIAL VEHICLE ENGINE PLANT, DONGFENG MOTOR CO., LTD.
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我厂曲轴的种类：
EQ491曲轴(已停产） EQ6100曲轴（西城作业部） EQD6102曲轴（西城作业部） EQD6105曲轴（青海曲轴厂加工） 康明斯6B曲轴（已停产） 康明斯6C曲轴（已停产） 4H 曲轴（康明斯作业部） dCi 11曲轴（ dCi 11作业部） ZD30曲轴（轻型发动机有限公司）
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定位基准的选择：
基准：是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、 线、面；基准根据功用不同可分为设计基准和工艺基准两大类。 设计基准：是指设计图样上采用的基准。 工艺基准：是在机械加工工艺过程中用来确定本工序的加工表面加工后 尺寸、形状、位置的基准；工艺基准按不同的用途可分为工序基准、定位基 准、测量基准、装配基准。 定位误差：基准不重合误差、基准位移误差。 . 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 基准一般选取止推面，曲轴角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、7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。
工艺设计思路：
基准先行 注意基准转换 曲轴属细长杆件零件，在加工中应尽量减少加工变形 在曲轴产品要求中，主要有三个方向的基准：径向基准、轴向基准、角 向基准
工艺水平的选择：
工艺水平是指完成零件制造所采用的工艺方法、设备、工艺装备以及生 产组织形式的总称；工艺水平恰当可获最佳的技术经济效果。 确定工艺水平应遵循以下原则： 与生产纲领相适应的原则 最佳经济效果原则 积极采用与生产纲领相适应的新工艺、新技术
目录
、曲轴功用 、曲轴概述 、曲轴常用材料及新材料介绍 、曲轴工艺的设计原则 、我厂曲轴的种类 、我厂主要生产曲轴加工工艺介绍
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曲轴功用
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dCi 11曲轴后端，与曲轴相连为：飞轮总成
飞轮上除齿 圈外，还加 工有信号盘 （60-2）为 整机提供转 速信号。 为保证可靠 联接，通过 12个M16螺 栓与曲轴相 连。
一轴轴承
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4H 曲轴 轴颈粗加工加工工艺为： 粗车第1、4、5主轴颈、精车小端轴颈-精车第1、4、5主轴颈、精车大端轴 颈-铣削第2、3主轴颈及全部连杆颈，具体采用的设备及定位方式如下： 粗车第1、4、5主轴颈、精车小 端轴颈 单驱动单刀盘数控车 精车第1、4、5主轴颈、精车大 端轴颈 单驱动单刀盘数控车
曲轴：是发动机最重要的机件之一。为提高耐磨性和 耐疲劳强度，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，或圆角滚 压，并经精磨加工，以达到较高的表面硬度和表面粗糙度 的要求。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，如风扇、水泵、发电机等；工作时，曲轴 承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受 力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。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。
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曲轴常用材料
根据发动机的工作状况，曲轴常用材料有：球墨铸铁、调质钢、非调质 钢。 对于汽油机曲轴，由于功率较小，曲轴毛坯一般采用球墨铸铁铸造而成， 常用材料有：QT600-2、QT700-2、QT800-2、 QT900-6、 QT800-6、等温淬火 球铁（ADI球铁）等。 柴油机曲轴毛坯一般采用调质钢或非调质钢，调质钢常用材料有：45、 40Cr或42CrMo ；非调质钢常用材料有48MnV 、C38N2、38MnS6。 近年来，随着汽车排放要求的升级和超载的限制，以及降低制造成本的需 要，对车用柴油机而言，一方面非增压柴油机逐步减少，增压、增压中冷柴 油机逐步增多，且多数在原机型上改进提高功率，但曲轴结构并无大的改进， 另一方面又要求降低制造成本。 为适应这种要求，我厂在曲轴材料选用和强化技术措施运用上与毛坯厂 作了一些探索，试图制造出高可靠性和低成本的曲轴以适应整机和市场的要 求，在材料的选用上力求以高强度高韧性的球墨铸铁或控温冷却的非调质钢， 代替调质钢。 但是目前我厂在球墨铸铁曲轴的使用上效果不是太理想，特别在中重型发 动机曲轴上；目前我厂在中重型发动机上常用的曲轴材料为非调质钢。
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铣削第2、3主轴颈及全部连杆颈： 内铣（小松）
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Байду номын сангаас粗磨第4主轴颈
粗车曲轴主轴颈及同轴轴颈 半精车曲轴主轴颈及同轴轴颈
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精车第1、3、5、7主轴颈
铣连杆颈角向定位面
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7个主 轴颈
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dCi 11曲轴前端，与曲轴相连为：扭震减震器总成 硅油扭震 减振器具 有更好的 减振特性. 与曲轴通 过四个螺 栓相连。
扭震减振器总成
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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。 下图为dCi 11曲轴图片 曲轴前 端正时 齿轮 6个连 杆颈 8个平 衡块 曲轴后 端油封 轴颈
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铣削2、3、5、6主轴颈及全部连杆颈： 内铣
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下面主要从轴颈粗加工-油孔加工-热处理-中心孔修整-两端孔加工-轴颈 精加工-动平衡-抛光方面详细介绍目前我厂正在生产的几种曲轴加工工 艺：
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一、轴颈粗加工
车连杆轴颈
多刀车削， 一次车削 成形
采用与曲轴形状相同的靠模轴，对连杆颈进行跟踪 车削
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dCi 11曲轴 轴颈粗加工加工工艺为： 车削第1、4、7主轴颈及两端轴颈-铣削2、3、5、6主轴颈及全部连杆颈，具 体采用的设备及定位方式如下： 车削第1、4、7主轴颈及两端轴颈 数控车床（该数控车为双刀盘双 主轴）
EQD6102曲轴 轴颈粗加工加工工艺为： 粗车第4主轴颈-粗磨第4主轴颈-粗车曲轴主轴颈及同轴轴颈-半精车曲轴 主轴颈及同轴轴颈-精车第1、3、5、7主轴颈-铣连杆颈角向定位面-车连 杆颈，具体采用的设备及定位方式如下： 粗车第4主轴颈
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轴颈粗加工工艺总结： 曲轴主轴颈及连杆轴颈的粗加工早期大都采用多刀车削工艺，如我厂早期 EQ6100、EQD6102曲轴主轴颈加工所采用的S1-206以及连杆颈加工所采用的 S1-217、MX-4等都采用多刀车削。 由于多刀车削加工工艺存在以下缺点，目前已逐步被后来开发出的 CNC车削、CNC外铣和CNC内铣所淘汰了。 缺点如下： 1. 由于曲轴毛坯的加工余量比较大，在车削曲柄端面时是一种断续切削， 高速切削时冲击力特别大，且曲轴的刚性差，易引起振动； 2.曲轴车削时，常采用大宽度的成型车刀多刀切入的方法，这种方法解 决了生产率低的问题，但在切削时使工件承受很大的切削力，容易产生变 形而影响加工精度； 3.在车削6缸机曲轴时，常采用中间传动的方式，使得工件装卸不方便， 加工各档轴颈刀架及刀具位置需要分别调整，因此更换品种时，重新调整 工作量大。
本道工序采用CNC单刀车削工艺，代替了我们一直使用的多刀车削工艺，不但加工质量有 了很大的提升，而且优化了工艺流程，以前的多刀车削工艺需要多台机床，目前只需一台数控 车就能完成所有轴颈的加工。 为了更好地控制半长和避免数控车因曲轴毛坯轴向不稳打刀，数控车采用了RENISHAW测头， 测量后根据零件半长进行自动偏置。 为了避免换刀后首件进行人工对刀，数控车采用RENISHAW自动对刀装置，换刀后进行自动 对刀，避免人工对刀，节约了时间。
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下表为一些常见曲轴材料的性能指标：
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曲轴材料的选用
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