曲轴加工工艺技术简介(PPT 72页)

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14
硬化层深与疲劳强度要求
15
三、曲轴实物加工部分
1.识图、读图、画图
加工表面与不加工表面 对加工表面进行分类(如:外圆,孔,平面等)
2.各种加工表面的加工方法以及经济精度和 表面粗糙度。(确定最终加工方法)
3.加工余量的合理分配
曲轴加工的难点:1.连杆颈与主轴颈不在同一回转中心线上 2.连杆颈16,25,34有120°相位角要求
φ 0.015
φ 0.015
120º±0.203 120º±0.203 ±20’
±0.2
R60±0.076 R67.5±0.076 R78±0.04 R38.475±0.05
0.05
0.05
----
0.025
0.017
0.023
0.03
平面度(+0.005)(-0.01)
37.5
+0.076 -0.025
HB207-269 HB207-269 HB207-269 HB230-285
491 QT7002 HB241-285
球铁曲轴的冷加工性比钢好,且成本只有钢曲轴的1/3 采用球铁曲轴圆角滚压强化替代锻钢曲轴可以降低曲轴制 造成本
13
控制失效的风险(采取的工艺手段)
1.曲轴轴颈早期磨损 轴颈淬火+回火+校直+探伤
43
+0.076 -0.025
42.4
+0.039 0
32.025±0.025
Ra0.5
Ra0.5
Ra0.5
Ra0.4
Ra0.4 R1.6≈Ra0.32 L:Ra0.8 R:Ra0.6
21
2.曲轴加工基准选择的基本原则
直列式发动机曲轴加工基准选择的基本原则:
根据设计基准选择加工基准
--径向基准:直列式采用全支承结构 加工的径向基准选择两端的主轴颈
精磨第四主轴颈(轴向基准)
精磨所有 主轴颈及 同轴轴颈
精磨所有 连杆颈
车平衡块侧面 钻直斜油孔
车沉割槽(铸) 滚压(铸) 淬火 回火 校直 探伤 喷丸
两端孔加工 铣键槽
动平衡
抛光
清洗防锈
包装发运
24
典型零件工艺流程介绍
EQ6100曲轴工艺流程 零件号:10C-05020B 材料:QT700-2 毛坯重:50kg
Ra0.4 0.0064 0.013 0.152 0.051
Ra0.4 0.0064 0.013 0.152 0.051
Φ
102
-0.012 -0.034
Ф 56.98±0.01
R1.25≈Ra0.25
Ra0.3
0.007 0.01 0.005(1/4)
0.008 0.008/25.4
0.14
0.05
16
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
7个主 轴17颈
2
一、如何进行工艺策划(生产准备项目)
主要输入:
毛坯图纸(加工余量、毛坯缺陷) 产品图纸(加工的内容、加工方法、产品设计基准等产品要求) 生产纲领(生产节拍时间、生产方式) 质量目标(自工程不良、后工程不良)
工艺方案的评价原则
质量 (Quality) 成本(Cost) 交付(Day)
3
QCD的含义

编制加工工艺卡
缩短总体开发时间; 减少设计改进成本; 增强产品优化效果; 提高设计自动化程度。
[

编制装配工艺卡
]

NC编程

模具加工
生产制造
7
二、曲轴的功能部分
曲轴是发动机的五大件之一,曲轴是 发动机最重要的机件之一。位于发动机的 曲轴箱内,通过瓦盖紧固在气缸体曲轴承 孔上,瓦盖用螺栓紧固在气缸体瓦盖结合 面上。
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。
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。
粗基准 的加工
精基准 的加工
外圆粗加工阶段 外圆精加工阶段
其他 表面 的加 工
先加工主轴颈,再加工连杆颈
23
: 工艺路线编制示例(6102曲轴)
铣端面打中心孔(径向基准) 粗磨第四主轴颈(轴向基准)
粗精车所有 主轴颈及 铣角向定位面 同轴轴颈 (角向基准)
粗精 车所有 连杆颈
Байду номын сангаас
钻铰工艺孔(角向基准) 半精磨No1,7主轴颈(径向基准)
评价指标: 淬硬表面硬度 淬硬层深 淬硬层内部的金相组织
2. 曲轴疲劳断裂
铸件:车沉割槽+圆角滚压 锻件:圆角淬火 喷丸---提高曲轴整体疲劳强度的工艺方法(还有美化外观的作用) 评价指标:圆角的大小 圆角的成型性 圆角表面的粗糙度
3.曲轴震动、异响、噪音 (控制曲轴动不平衡量)
动平衡工艺(几何中心与质量中心孔)
10
3、曲轴的材料
曲轴的主要失效形式是疲劳断裂和轴颈严重磨损,其 中弯曲疲劳断裂约占80%,对曲轴的材料要求 优良的综合机械性能 高的抗疲劳能力,防止疲劳断裂 良好的耐磨性
常用的曲轴材料锻钢和球墨铸铁
11
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。
QCD部门(改善规划部、执行部、改善室)是个代名词,这是日产 针对东风公司的问题点而特别定的机构名称,由于中日文化的差异, 中方人员的理解存在很大的误解。
QCD改善工作与我们现在理解的日常管理没有冲突但有交叉,最怕 的是中国人的误解和扯皮。
4
APQP与ANPQP的比较(先期产品质量策划)
5
成品重:43kg
工序号
工序名称
设备名称及型号
夹具及辅具
10J
毛坯综合检查
20
铣工艺定位面
定位面铣床EQU-95、EQO-305 随机夹具、顶尖49V2-832、-944
30
粗车主轴颈及两端头
曲 轴 主轴 颈车 床S1-206(4 ) 、 顶尖49V2-582、670、吊钩49W8-20
206A
40
精车1、3、4、6主及小头 曲轴数控机床NDM-25/100(2) 随机夹具、顶尖49V2-856、857
1. 功能: 曲轴与连杆配合将作 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、机油泵等。
8
二、曲轴功能部分
2.曲轴工作特点
----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,并承受交变负荷的冲击作用;
----
44
+0.08 0
44
+0.08 0
6105 Φ 80-00.019
Ra0.32 0.005 0.008 0.12 ----
Φ 69-00.019
Ra0.32
0.005
0.006
0.015
120º±11’
R60±0.10
0.05
----
44
+0.08 0
6B
6C
DCI11
491
Ф 83±0.013 Ф 98±0.013
QCD是日本汽车行业的俗语,类似中国汽车业质量、成本、交货期 的说法,但含义范围上差异很大。日本的汽车公司都是跨国公司为了 便于统一管理,很多管理制度、方法都是多种文字,使用了大量通用 的英文单词缩写如:KPI、ANPQP、NPW、GK、TPM、TQM等等, 以后大家会看到很多,要逐步适应。
Q是广义的质量-产品质量、工作质量、服务质量、开发质量、维修 质量、管理质量…….。C是广义的成本-采购成本,内制成本、销售 成本、物流成本……例采购成本不是简单的招标最低价而是供应商的 六个方面23个视点来查成本改善活動的構面,再加上可发展的利润。 D是时间也是广义的-同期生产。
为了提高疲劳强度,还经过特殊的处理,例如:淬 火、滚压强化等独特的工艺措施。
9
三、曲轴结构特点和主要技术要求
1.结构特点: 曲轴由主轴颈,连杆轴颈、曲柄、 平衡块、前端和后端等组成。曲轴前端装有正时 齿轮,驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。 我厂生产的EQ6100、6102曲轴均为整体式结 构。6102曲轴为附带整体后油封结构。
----其次,由于连杆传来的力是周期性变化的,在某些瞬时还 是冲击性的;
----上述这些周期作用着的力,还将引起曲轴的扭转振动而产 生附加应力;
----曲轴的转速很高,它与轴承之间的相对滑动速度很大; 为了保证工作可靠,要求曲轴具有足够的刚度和强度,
良好的承受冲击载荷的能力以及耐磨损、润滑条件良好。
(No1,7主轴颈中心连线;两中心孔的连线) --轴向基准:曲轴为了防止轴向力作用而发生轴向窜 动,采用止推结构
加工的轴向基准选择止推面; --角向基准:发动机的发火次序1-5-3-6-2-4
加工的角向基准选择NO1连杆轴颈 粗加工连杆颈采用铣角向定位面或定位凸台
22
四、曲轴加工工艺路线编制原则
先粗后精 先基准后其他 先面后孔 先主要表面后次要表面
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
18
dCi 11曲轴后端,与曲轴相连为:飞轮总成
一轴轴承
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。
0.05
----
Ф 69±0.013 Ф 76±0.013
Φ
102
-0.012 -0.034
Ф 51.99±0.01
Ra0.4
Ra0.4 R1.25≈Ra0.25
Ra0.3
0.0064
0.0064
0.007 0.01 0.005(1/4)
0.013
0.013
0.008 0.008/25.4
0.03
0.03
项目
尺寸
主 表面粗糙度 轴 圆度 颈 圆柱度
中间轴颈对两端轴颈的跳动 对相邻轴颈的跳动
尺寸 连 表面粗糙度 杆 圆度 轴 圆柱度 颈 对主轴颈平行度
相位角 曲柄半径 对主轴颈跳动 止 垂直度 推 轴 宽度 颈 表面粗糙度
6100
6102
Φ 75-00.019 Φ 80-00.019
Ra0.32
Ra0.32
0.005
0.005
0.005
0.005
0.05
0.05
----
----
Φ 62-00.019 Φ 64-00.019
Ra0.32
Ra0.32
0.005
0.005
0.005
0.005
0.015
0.015
120º±30’ 120º±11’
R57.5±0.1 R57.5±0.08
0.05
0.05
----
产品质量策划循环示意图(PDCA循环模式)
计 划
反馈评定
和纠正措施
计划和
产品和
定义
过程确认
产品设计
和开发
过程设计 和开发
检查
实施
多方论证 同步工程 预防缺陷 持续改进
6
方案设 详细设 编制工 编制加工 NC
传统串行计

艺路线 工艺卡
编程
过程
模具加 编制装配工 生产制

艺卡

方案设计

详细设计

编制工艺路线
19
曲轴实物加工方法的确定
外圆:
主轴颈、连杆颈、齿轮轴颈、皮带轮轴颈、法兰、油封等 加工方法:车 铣 磨 抛光
孔:
油孔—钻 两端螺孔---钻、扩6个螺栓底孔 攻6个螺栓孔螺纹 轴承孔----钻、扩、铰 工艺孔---钻、铰
平衡块:
车侧面
键槽:
铣削
20
三、曲轴实物加工部分
----49厂现有曲轴产品技术参数(参考)
曲轴加工工艺简介
主要内容
一、前言:如何进行工艺策划? 二、曲轴的功能部分—控制失效风险 1.曲轴的功用 2.曲轴工作特点 3.曲轴的材料 三、曲轴实物加工部分--满足产品图纸 1.加工工艺方法的确定 2.曲轴加工基准选择的基本原则 四、曲轴加工工艺路线的编制原则 五、主要工艺介绍(图片)
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。
12
3.曲轴的材料
6100 QT7002 ≤HB285
6102 QT7002 ≤HB285
49厂现有曲轴的材料
6105
6B
6C
DCI11
48MnV
48MnV
48MnV
C38N2
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