球墨铸铁汽车曲轴的加工工艺解读
球墨铸铁曲轴的炉料配比工艺
１ 试 验 材 料 及 方 法
按 不 同 的 生 铁 及 废 钢 配 比工 艺 熔 炼 浇 注 三 炉 化 学 成 分 在 同一 范 围 的球 墨 铸 铁 。 三 种 方 案 炉 料
配 比 如表 １ 所示［ １ ］ ，其 余 量 炉 料用 回 炉料 补 充 。
表 １ 炉料配 比方案
ｌ ￣ ｋ ｉ ２ ＃ 试 样 多 ；方 案 ２ 试 样 的石 墨球 数较 多 ，粗 大 石 墨较 ｌ 和３ 试 样 少 ，石 墨 大 小及 分布 比较 均 匀 ；方
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｓ ： Ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｍｏ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｙ ｐ ｅ ｏ ｆ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｓ ， ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ
Ｍａ Ｙ ｏ ｎ ｇ ｍｉ ｎ ｇ ， Ｌ ｉ ｎ Ｙ ｕ ｊ ｉ ｅ ， Ｌ ｉ Ｚ ｈ ｅ （ Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ Ｙ ｕ ｌ ｉ ｎ Ｙ ｕ ｃ ｈ ａ ｉ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｐ ａ ｒ ｔ ｓ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｙ Ｕ ¨ ｎ ５ ３ ７ ０ ０ａ ｒ ｇｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｆ ｏ ｒ ｈｉ ｇｈ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎｇ ｔ ｈ ｎｏ ｄｕｌ ａ ｒ ｇ ｒ ａ ｐｈｉ ｔ ｅ ｉ ｒ ｏｎ ｃ ｒ ａ ｎ ｋｓ ｈａ ｆ ｔ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ．Ｂｙ ｃ ｏｍｐａ ｒ ｉ ｎｇ ｔ ｈｅ ｉ ｒ
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｇ ２ ２ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ６ ７ ３ — ３ ３ ２ ０（ ２ ０ １ ３ ）０ ２ — ０ ０ １ ７ — ０ ３
汽车曲轴用球墨铸铁的强韧化热处理工艺研究
汽车曲轴用球墨铸铁的强韧化热处理工艺研究汽车曲轴是发动机中的重要部件，承受着高速旋转和大扭矩的工作条件。
为了提高汽车曲轴的强度和耐久性，球墨铸铁被广泛应用于汽车曲轴的制造。
然而，球墨铸铁在使用过程中容易出现断裂和疲劳损伤等问题。
对汽车曲轴的强韧化热处理工艺进行研究具有重要意义。
一、背景介绍1.1 汽车曲轴的作用和重要性汽车曲轴是发动机中将往复运动转化为旋转运动的关键部件之一。
它不仅承受着发动机高速旋转和大扭矩的工作条件，还需要具备足够的强度和耐久性。
1.2 球墨铸铁在汽车曲轴制造中的应用球墨铸铁由于其良好的机械性能和综合性能，在汽车曲轴制造领域得到广泛应用。
相比于普通灰铸铁，球墨铸铁具有更高的强度、韧性和抗疲劳性能。
二、强韧化热处理工艺的目的和原理2.1 目的强韧化热处理工艺旨在提高汽车曲轴的强度和耐久性，减少断裂和疲劳损伤等问题。
2.2 原理通过控制热处理过程中的温度、时间和冷却速率等参数，改变球墨铸铁的组织结构，使其具备更好的强度和韧性。
常用的强韧化热处理方法包括正火、淬火+回火等。
三、实验设计与步骤3.1 实验设计选择适当的球墨铸铁材料作为实验样品，设计不同的热处理工艺方案，并对比分析其力学性能差异。
3.2 实验步骤a) 样品准备：选择合适尺寸和形状的球墨铸铁样品。
b) 热处理前处理：清洗样品表面，去除表面氧化物。
c) 热处理：根据设计方案进行正火或淬火+回火等热处理过程。
d) 冷却：控制冷却速率，使样品达到室温。
e) 金相组织观察：对热处理后的样品进行金相显微镜观察，分析组织结构的变化。
f) 力学性能测试：对热处理后的样品进行拉伸、冲击等力学性能测试，比较不同热处理工艺方案下的力学性能差异。
四、实验结果与分析4.1 金相组织观察结果通过金相显微镜观察，可以看到不同热处理工艺下球墨铸铁的组织结构变化。
正火处理可以使球墨铸铁中的珠光体和渗碳体得到均匀分布，提高材料的强度和韧性。
淬火+回火处理则可以进一步提高材料的强度和耐久性。
球墨铸铁曲轴的表面处理工艺流程
球墨铸铁曲轴的表面处理工艺流程一、引言球墨铸铁曲轴是一种重要的发动机零件，其表面处理对于提高曲轴的耐磨性、抗腐蚀性和提高工作效率具有重要意义。
本文将介绍球墨铸铁曲轴的表面处理工艺流程，包括预处理、表面处理和后处理等环节，以保证曲轴的质量和性能。
二、预处理预处理是表面处理的前奏，其目的是为了除去曲轴表面的油污、氧化皮等杂质，为后续的表面处理做好准备。
2.1 清洗通过浸泡或喷洒的方式，使用有机溶剂或碱性清洗剂，将曲轴表面的油污和脏物彻底清除。
清洗过程中需要保证温度和浸泡时间的控制，以避免对曲轴造成负面影响。
2.2 酸洗酸洗是针对曲轴表面的氧化皮和锈蚀进行处理的环节。
常用的酸洗液包括盐酸、硝酸和磷酸等。
曲轴经过酸洗后，表面的氧化皮和锈蚀会被去除，得到光洁的金属表面。
三、表面处理表面处理是为了增加曲轴表面的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。
常用的表面处理方法包括喷砂、硬化和镀层等。
3.1 喷砂喷砂是一种常用的物理表面处理方法，可以通过喷射高速的砂粒到曲轴表面，去除表面的氧化皮和污物，同时增加曲轴表面的粗糙度。
喷砂后的曲轴表面更容易与涂层材料结合，提高涂层的附着力。
3.2 硬化硬化是将曲轴表面加热到一定温度，然后迅速冷却，通过改变曲轴的晶体结构，提高其表面的硬度和耐磨性。
硬化方法包括火焰淬火和感应淬火等。
3.3 镀层镀层是在曲轴表面附加一层金属或合金的保护层，以提高其抗腐蚀性和耐磨性。
常见的镀层材料包括镍、铬、钛和锌等。
镀层方法包括电镀、热浸镀和物理气相沉积等。
四、后处理后处理是为了保证曲轴的质量和性能，在表面处理后进行的一些补救性工作。
4.1 清洗在表面处理后，曲轴表面可能残留有处理液、沉淀物等，需要进行再次清洗，以保证曲轴表面的洁净度。
4.2 抛光抛光是为了进一步提高曲轴表面的光洁度和亮度，通过机械或化学方法去除细微的瑕疵和凹凸不平。
4.3 检测通过检测工艺，对曲轴的尺寸、外观和质量进行评估，以确保曲轴符合设计要求和标准。
球墨铸铁曲轴的铸造及热处理工艺
··杨思一1，丛建臣2，孙海涛2，于海明2，慈惟红2（1.山东理工大学机械工程学院，山东淄博255049；2.天润曲轴股份有限公司，山东文登264400）摘要：针对高性能球墨铸铁曲轴整体对开、平面分型工艺易出现夹砂、气孔等铸造缺陷的问题，重新设计了铸造工艺，采用曲面分型，配以凸凹模板，设计了无芯铸造曲轴分型工艺，简化了操作工序，避免了夹砂、气孔等铸造缺陷的产生，降低了生产成本。
为使铸件组织均匀，研制出了曲轴自动连续冷却生产线以及悬挂式旋转风雾冷却装置，均匀冷却后工件的热应力和组织应力分布均匀，减少了工件变形，提高了曲轴的质量，改善了曲轴的性能，实现了多缸曲轴的批量稳定生产。
关键词：球墨铸铁；曲轴；分型；正火中图分类号：TG242.5文献标识码：A文章编号：1001-4977（2012）06-0651-03YANG Si-yi 1,CONG Jian-chen 2,SUN Hai-tao 2,YU Hai-ming 2,CI Wei-hong 2（1.School of Mechanical Engineering,Shandong University of Technology,Zibo 255049,Shandong,China;2.Tianrun Crankshaft Co.,Ltd.,Wendeng 264400,Shandong,China）球墨铸铁曲轴的铸造及热处理工艺Foundry and Heat Treatment Technology ofDuctile Iron Crankshafts收稿日期：2012-02-01收到初稿，2012-02-29收到修订稿。
作者简介：杨思一（1962-），男，教授，主要从事铸铁件铸造技术研究。
E-mail ：yangsiyi@Abstract ：The scabs and the blowholes easily existed in ductile iron crankshaft castings by straight halfparting.In order to solve the problems,we design new foundry technology that has no cores by curved parting and concave-convex mould board,which simplifies working procedures,avoids scabs and blowholes,and reduces costs.In order to get uniform microstructure,the technology and the equipments of normalizing treatment with suspended type rotating spray cooling were successfully developed,which made the heat stress and the structural stress of workpieces more uniform,reduced the deformation of workpieces,and improved crankshaft quality.Multi-cylinder crankshafts can be steadily produced.Key words ：ductile iron;crankshaft;parting;normalize 随着汽车、工程机械、农业机械和船舶工业等的迅速发展，我国发动机年需求量达6000多万台，居世界第一位，曲轴作为发动机的核心部件，在能量转换和功率输出过程中起着关键作用。
球墨铸铁曲轴的离子氮化工艺
组织游离的 铁素体不大于５ ％，以便控制变形量 在要求的范围内。 氮化 设备采用Ｐ Ⅱ脉 冲电源等离子体 氮化 Ｎ 炉 ，无需对芯孔 、配重孔 、斜油孔等 进行堵 塞防
护 ，但氮 化 前状 态 很 重要 ，要 求其 洁 净 、 干燥 ，无
锈 ，无残 留 铁 屑 。
４ ０ 型 曲轴 放 外 固 。 因 起 辉 面 积 大 ，相 对 温 度 ｌ５ 高 ，靠 近 炉壁 ，散 热快 ；无 内孔 四缸 曲轴 （ 朝柴 如
电 气柜 控 制 两 台设 备 ，当一 台设 备 保温 结 束 ，立 刻
启动另一台设备 ，既节省了空 间，也提高 了效率 。 设备价格低廉 。 （ ）离子氮化工件表面 质量好 ，易抛光 ，产 ６
能 高 ，温 度 低 ，变形 量 比 气 体氮 化 小 ，工 艺过 程 易
球墨铸铁曲轴的离子氮化工艺
滨 州海得 曲轴有 限责任公 司 （ 山东 ２ ６ ０ ） 李 永真 ５ ６ ０ 滨州 职业学 院 （ 山东 ２ ６ ２ ） 郭婷婷 ５ ６ ４ 赵 向方
曲轴是 内燃 机 中最重要 的零 件之 一 ，它与 气 缸 、活塞、连杆等组成发动机的动力源装置 ，并 由 曲轴向外输 出功率。曲轴工作时承受反复 弯曲和扭
２ ３ 区／ ９ ０ 、 、４ ℃ ３
硬度Ｈ ＲＣ
３ ４ ～ ３ ４ ～ ３ ５ ～ ３ ６ ～ ３ ６ ～ ３ ６ ～
火 脆性 ，因此 在 高温 回火 时 常采 用 快 速风 冷 的 方式
３ ６
３ ６
３ ７
３ ８
３ ８
３ ９
进行冷却。回火工艺为 ：５０ ８ ￣ ７ ～５０Ｃ保温９ ｍｉ ， ０ ｎ 回火硬度３ ～３ Ｈ Ｃ，回火组织是保 留马 氏体位向 ３ ９Ｒ
球墨铸铁铸造工艺流程
球墨铸铁铸造工艺流程
《球墨铸铁铸造工艺流程》
球墨铸铁是一种高性能铸铁材料，具有很高的强度和耐磨性，常用于制造汽车发动机缸体、机床床身等重要零部件。
球墨铸铁的制造工艺流程具有一定的复杂性，需要经过多道工序才能得到优质的铸件。
首先，球墨铸铁铸造的原料主要包括融化铁水、球化剂和稀土镁合金。
在铸造过程中，首先将合格的铁水装入球墨铸铁模具中，然后加入球化剂和稀土镁合金。
球化剂的作用是使铁水中的石墨颗粒球化，提高铸件的韧性和强度；而稀土镁合金则可以进一步改善铁水的流动性和润湿性，提高铸件的表面质量。
随后，通过震动、振动或压力等方法，让铁水在模具中充分填充并冷却固化，形成球墨铸铁铸件。
在这个过程中，需要控制好铁水的温度、流动速度和填充压力，确保铸件的密实性和表面质量。
最后，还需要对球墨铸铁铸件进行去毛刺、修磨、热处理等后续工艺处理，以提高铸件的机械性能和表面光洁度。
整个球墨铸铁铸造工艺流程是一个相当复杂的过程，需要严格控制各道工序的参数和质量，才能保证最终铸件的质量。
同时，还需要使用先进的铸造设备和工艺技术，以确保球墨铸铁铸件具有均匀的组织结构和优异的性能。
球墨铸铁汽车曲轴的加工工艺
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1球墨铸铁基本性质与应用 (1)1.1 球墨铸铁的成分与组织结构 (1)1.2 球墨铸铁的机械、物理、力学性能 (1)1.3 典型零件、应用场合 (2)1.4 球墨铸铁曲轴加工批量和加工质量要求 (2)1.5 小结 (2)2球墨铸铁切削与磨削加工机理 (2)2.1 等温淬火球墨铸铁（ADI）的切削与磨削可加工性简述 (3)2.2 铸铁应用于曲轴的主要切削、磨削去除过程 (3)2.3 球墨铸铁的切削加工过程特征 (4)2.4 加工等温淬火球墨铸铁常用刀具 (5)2.5 曲轴加工工艺 (6)3曲轴加工专用机床 (12)3.1 曲轴质量定心机 (13)3.2 数控车－车拉机床 (13)3.3 曲轴圆角滚压机床 (13)3.4 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1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。
球墨铸铁曲轴工艺路线
球墨铸铁曲轴的制造工艺路线通常包括以下几个步骤：
1.原材料准备：根据曲轴的设计要求，选用高质量的球墨铸铁材料，同时准备加工所需的机床、刀具等工具。
2.初步加工：首先对原材料进行初步加工，例如锯断、车削、铣削等工艺操作，以便后续的精加工。
3.热处理：将初步加工好的曲轴进行热处理，一般采用正火+回火的工艺，以提高材料的硬度和强度。
4.精加工：在热处理后，对曲轴进行精加工，包括车削、磨削、钻孔等工艺操作，以便获得更高的精度和表面质量。
5.检验：对加工好的曲轴进行各项检验，包括外观质量、尺寸精度、表面质量等指标，确保产品符合设计要求。
6.包装出厂：对通过检验的曲轴进行清洁、包装、标识等工艺操作，以便出厂交付客户。
以上是球墨铸铁曲轴的一般制造工艺路线，具体的工艺流程和操作细节会根据不同的产品和生产工艺而有所差异。
球墨铸铁曲轴的表面处理工艺流程
球墨铸铁曲轴的表面处理工艺流程一、前处理球墨铸铁曲轴的表面处理工艺流程首先需要进行前处理，包括清洗、去油和除锈等步骤。
1.清洗清洗是指将曲轴表面的杂质和污垢去除，使其表面干净。
清洗分为水洗和化学清洗两种方式。
水洗是指用水冲刷曲轴表面，去除大部分污垢。
化学清洗则是使用特定的溶液，将曲轴浸泡在其中，使其表面彻底清洁。
2.去油去油是指将曲轴表面的油脂和润滑剂等物质去除。
可以使用溶剂或碱性溶液进行去油处理。
3.除锈除锈是指将曲轴表面的氧化铁皮和锈蚀物去除。
可以使用机械方法或酸性溶液进行除锈处理。
二、中处理中处理是指对曲轴表面进行化学反应或电化学反应，以改善其表面性能。
1.磷酸化磷酸化是一种常见的中处理方法，可以提高曲轴表面对涂层材料的附着力和耐腐蚀性。
磷酸化的原理是将曲轴浸泡在含磷酸盐的溶液中，使其表面形成一层磷酸盐膜。
2.电镀电镀是指将曲轴表面覆盖一层金属或合金，以增强其耐腐蚀性、硬度和光泽度等性能。
电镀分为镀铬、镀镍、镀锌等多种类型。
三、后处理后处理是指对曲轴表面进行喷涂或热处理等工艺，以进一步改善其表面性能。
1.喷涂喷涂是指将涂料喷洒在曲轴表面上形成一层保护膜。
常见的喷涂材料有聚氨酯、环氧树脂等。
2.热处理热处理是指将曲轴加热至一定温度并保持一段时间，使其组织结构发生改变，从而提高其硬度、强度和耐磨性等性能。
常见的热处理方式有淬火、回火和正火等。
四、检验和包装最后，需要对球墨铸铁曲轴进行检验和包装。
检验主要包括外观检查、尺寸测量和性能测试等，以确保曲轴符合要求。
包装则是将曲轴放入适当的容器中，并加入防震材料和标识，以便运输和使用。
以上就是球墨铸铁曲轴的表面处理工艺流程，通过前处理、中处理、后处理和检验包装四个步骤，可以使曲轴表面具有较好的抗腐蚀性、耐磨性和硬度等性能。
曲轴加工工艺【流程全解析】
曲轴是发动机及气缸式压缩机上的一个重要的旋转机件，装上连杆后，可承接活寒的上下(往复)运动变成循环运动。
曲轴的材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有几个重要部位：主轴颈、连杆颈、曲柄等。
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。
1确定曲轴的加工工艺法方案1.1曲轴作为一个重要的旋转机件，其加工方法仍冇一般轴的加工规律，如铣两端面，钻中心孔，车、磨及抛光，但是曲轴也是有它的特点，它由主轴颈，连杆轴颈与连杆轴颈之间的连接板组成，其结构细长、曲拐多、刚性差，因而安排曲轴加工工艺应采取相应的工艺措施。
1.2在曲轴的机械加工中，采用新技术和提高自动化程度都不断取得进展。
国内以往的曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。
粗加工设备一般采用多刀车床车削曲轴主轴颈及连杆轴颈，工质质量稳定性差，容易产生较大的加工应力，难以达到合理的加工余量。
精加工普遍采用MQ8260等普通曲轴磨床进行粗磨、半精磨、精磨、抛光，通常靠人工操作,加工质量不稳，尺寸一致性差。
现在加工曲轴粗加工比较流行的工艺是：主轴颈采用车拉工艺和高速外铣,连杆颈采用高速外铣，而且倾向于高速随动外铣，全部采用干式切削。
在对连杆颈进行随动磨削时，曲轴以主轴颈为轴线进行旋转，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。
2 确定曲轴的加工工艺过程2.1 曲轴的结构及其特点。
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)。
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部分，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部分，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。
曲轴制造工艺过程
曲轴制造工艺过程曲轴就是引擎得主要旋转机件,装上连杆后,可承接连杆得上下(往复）运动变成循环(旋转）运动。
就是发动机上得一个重要得机件,其材料就是由碳素结构钢或球墨铸铁制成得,有两个重要部位:主轴颈,连杆颈,(还有其她)。
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,就是一个典型得曲柄滑块机构。
曲轴润滑主要就是指与摇臂间轴瓦得润滑与两头固定点得润滑。
这个一般都就是压力润滑得,曲轴中间会有油道与各个轴瓦相通，发动机运转以后靠机油泵提供压力供油进行润滑、降温。
发动机工作过程就就是,活塞经过混合压缩气得燃爆,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。
曲轴得旋转就是发动机得动力源。
也就是整个船得源动力．1、曲轴制造技术／工艺得进展1、球墨铸铁曲轴毛坯铸造技术（１)熔炼高温低硫纯净铁水得获得就是生产高质量球墨铸铁得关键。
国内主要就是以冲天炉为主得生产设备,铁水未进行预脱硫处理;其次就是高纯生铁少、焦炭质量差。
目前已采用双联外加预脱硫得熔炼方法,采用冲天炉熔化铁水,经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。
目前,在国内铁水成分得检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行。
(2) 造型气流冲击造型工艺明显优于粘土砂型工艺,可获得高精度得曲轴铸件，该工艺制作得砂型具有无反弹变形量等特点,这对于多拐曲轴尤为重要.目前,国内已有一些曲轴生产厂家从德国、意大利、西班牙等国引进气流冲击造型工艺，不过,引进整条生产线得只有极少数厂家,如文登天润曲轴有限公司引进了德国KＷ铸造生产线．2、钢曲轴毛坯得锻造技术近几年来,国内已引进了一批先进得锻造设备，但由于数量少,加之模具制造技术与其她一些设施跟不上,使一部分先进设备未发挥应有得作用。
从总体上来讲,需改造与更新得陈旧得普通锻造设备多,同时，落后得工艺与设备仍占据主导地位，先进技术有所应用但还不普遍。
３、机械加工技术目前国内曲轴生产线多数由普通机床与专用机床组成,生产效率与自动化程度相对较低。
轿车球磨铸铁曲轴制造工艺说明书
球磨铸铁曲轴设计说明书课程名称：汽车制造工艺院别：汽车与交通工程学院专业：车辆工程班级：姓名：学号：指导教师：教务处制2017年月日目录一、序言 (1)二、分析曲轴性能要求，确定材料 (2)2.1曲轴性能分析，相关要求 (2)2.2确定曲轴材料 (2)三、曲轴的工艺路线 (2)3.1确定毛坯材料 (2)3.2毛坯制造方法：铸造 (2)3.3制定工艺路线 (3)四、各工艺方法的加工工序及其具体内容 (4)4.1大量生产四缸汽油机曲轴的工艺过程 (4)4.2定位基准选择 (5)4.3曲轴主要表面的加工 (5)4.3.1曲轴中心孔的加工。
(5)4.3.2曲轴主轴颈的粗加工。
(5)4.3.3连杆轴颈的粗加工。
(6)五、确定工艺设备、工装、夹具等 (6)5.1所需工艺设备 (6)5.2所需夹具 (6)5.2.1设计主旨 (6)5.2.2技术要求 (7)5.2.3选择定位基准，并确定工件的定位方式及定位元件的结构 (7)5.2.4确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧机构 (7)六、结束语 (8)教材及参考书 (9)一、序言曲轴是汽车发动机的关键部件之一，其性能好坏直接影响汽车的寿命。
曲轴工作时承受着大负荷和不断变化的弯矩和扭矩作用，常见失效形式为弯曲疲劳断裂及轴颈磨损，因此要求曲轴材料具有较高的刚性和疲劳强度以及良好的耐磨性能。
随着球磨铸铁技术的发展，其性能也在不断提高，优质低廉的球铁已经成为制造曲轴的重要材料之一。
自1947年球磨铸铁发明以来，经过不短时间的努力，其抗拉强度提高了600-900MPa，接近或超过了碳素钢的水平。
20世纪50年代后期，国内南京汽车制造厂率先批量生产跃进牌汽车球铁曲轴。
60年代，二汽首先成为国内按照球铁曲轴生产工艺进行设计和投产的汽车厂。
到现在，球磨铸铁曲轴已在国内得到了普遍应用。
本课程设计，是从批量生产轿车四缸汽油机曲轴的角度上出发，取球磨铸铁QT-600-3作为曲轴材料，对曲轴的一系列生产过程进行设计二、分析曲轴性能要求，确定材料2.1曲轴性能分析，相关要求在汽车发动机中，曲轴是承受负荷最大的部件，在发动机工作时，曲轴的各部分会受到弯曲、扭转、拉压和剪切等力的作用。
铸铁发动机缸体曲轴孔的精加工方案
铸铁发动机缸体曲轴孔的精加工方案曲轴孔的加工质量对发动机的工作性能具有重大影响，奇瑞公司发动机事业部根据实际加工情况，对铸铁发动机缸体曲轴孔的精加工方案不断进行研究和持续改进，收效显著，使加工质量和效率都得到了有效提升。
缸体是发动机重要的基础件，其主要功用是将各机构、各系统组装成一体，而发动机最主要的运动部件——曲轴、活塞和连杆都与缸体有着非常密切的关系。
图1为曲柄连杆机构示意图。
目前，我们常见的汽油发动机最高转速达6 000r/min以上，曲轴在发动机缸体的曲轴孔中与轴瓦之间形成油膜，以滑动轴承的方式支撑和润滑高速运转的曲轴，这就对曲轴孔的精加工提出了较高的工艺要求。
由于曲轴孔的加工质量对发动机的工作性能具有极大的影响，所以我们对发动机曲轴孔工艺的要求一般比较严格，包括直径、位置度、圆度、各档曲轴孔中心的直线度及表面粗糙度等。
为了满足这些要求苛刻的工艺指标，精加工一般采用精镗或铰珩两种加工方式。
精镗加工方式分析精镗方式精加工曲轴孔相对于铰珩方式而言，初期投入成本较低，可在加工中心或专机上与其他部位的精加工共同安排在一道工序。
因考虑到特殊的工艺要求，目前我们采用的精镗方案是两把精镗刀组合，第一把精镗刀进行引导镗1、2档曲轴孔（见图2），第二把精镗刀在1、2档曲轴孔的支撑下精镗剩余的各档曲轴孔（见图3）。
由于曲轴孔各档之间需要保持较高的同轴度，所以精加工时必须在同一个方向进刀加工，但这么长的曲轴孔镗刀在加工第1档曲轴孔时会出现因缺少支撑而跳动过大的情况，所以采用一长一短两把精镗刀组合的方式精加工曲轴孔。
图2 加工1、2档曲轴孔的精镗刀图3 加工最后几档曲轴孔的精镗刀目前，精镗曲轴孔的镗刀一般采用硬质合金或CBN材质的刀片。
硬质合金的刀片成本较低，但加工工件的表面粗糙度不好，且刀片的耐用度较低。
针对这一问题，我们协同刀具供应商共同收集了业内较为普遍的刀片涂层材料以及在刀片切削角度上的经验技术，对16款硬质合金刀片进行切削实验，并尝试了对各种合适的加工参数进行优化，具体的粗糙度波动情况如图4所示。
球墨铸铁曲轴铸造工艺
球墨铸铁曲轴的铸造与发展1、前言曲轴是汽车发动机的关键部件之一，其性能好坏直接影响汽车的寿命。
曲轴工作时承受着大负荷和不断变化的弯矩及扭矩作用，常见的失效形式为弯曲疲劳断裂及轴颈磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性和疲劳强度以及良好的耐磨性能。
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。
自1947年球墨铸铁发明以来，经过不长时间的努力，其抗拉强度提高到了600~900MPa，接近或超过了碳素钢的水平。
与锻钢材料比较，球墨铸铁曲轴既有制造简便、成本低廉，又有吸震、耐磨、对表面裂纹不敏感等锻钢材料所不具备的优良特性，因而球墨铸铁具备了代替锻钢制造曲轴的可能性。
20世纪50年代后期，国内南京汽车制造厂率先批量生产跃进牌汽车球铁曲轴。
60年代，二汽首先成为国内按照球铁曲轴生产工艺进行设计和投产的汽车厂。
到了70、80年代，中小型柴油机在我国迅速发展，由于球铁制造和经济方面的优势，大多数中小型柴油机都采用球铁曲轴，极大地推动了我国球铁曲轴的应用与发展，出现了一批球铁曲轴专业生产厂。
近十多年在汽车工业的快速发展过程中，又新建了一批现代化的球铁曲轴生产厂（或分厂、车间），球铁曲轴在国内得到了普遍应用。
国外球铁曲轴的应用也十分广泛，早在上世纪50 年代，国外就开始将球墨铸铁应用于曲轴的生产，如美国的福特公司首先应用，美国克莱斯勒公司、瑞士的GF公司、法国的雷诺和雪铁龙公司、意大利的菲亚特公司、罗马尼亚的布拉索夫汽车厂等先后成功地将球墨铸铁应用于曲轴的生产。
在德国，排气量2000ml 以下的柴油机中球铁曲轴占50%，排气量1500ml 以下的汽油机中球铁曲轴占80%；在美国汽车行业中，球铁曲轴占80%。
由于制造技术和经济上的优势，球铁曲轴在汽车工业中广泛应用的总体状况今后不会发生太大的变化。
2、球铁曲轴的熔炼对于球铁的熔炼，国内外采用冲天炉,工频炉双联熔炼的较多。
铁液一般要经过脱硫处理，铁液脱硫方式现在多采用多孔塞脱硫方法，即吹N2气加入CaC2或复合脱硫剂搅拌脱硫。
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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1球墨铸铁基本性质与应用 (1)1.1 球墨铸铁的成分与组织结构 (1)1.2 球墨铸铁的机械、物理、力学性能 (1)1.3 典型零件、应用场合 (2)1.4 球墨铸铁曲轴加工批量和加工质量要求 (2)1.5 小结 (2)2球墨铸铁切削与磨削加工机理 (2)2.1 等温淬火球墨铸铁（ADI）的切削与磨削可加工性简述 (3)2.2 铸铁应用于曲轴的主要切削、磨削去除过程 (3)2.3 球墨铸铁的切削加工过程特征 (4)2.4 加工等温淬火球墨铸铁常用刀具 (5)2.5 曲轴加工工艺 (6)3曲轴加工专用机床 (12)3.1 曲轴质量定心机 (13)3.2 数控车－车拉机床 (13)3.3 曲轴圆角滚压机床 (13)3.4 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1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11.2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。
2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2.12.2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。