曲轴工艺简介

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。
o 平衡块：
车侧面
o 键槽：
铣削
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三、曲轴实物加工部分
----49厂现有曲轴产品技术参数（参考）
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2.曲轴加工基准选择的基本原则
o 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
30、打标记 40、钻主轴颈上油孔 50、钻连杆轴颈上油孔
60、油孔倒角
70、去毛刺
80、清洗
90、主轴颈及圆角淬火、连杆颈及圆角淬火
100、回火
110、探伤
120、修整中心孔、两端螺纹孔加工
130、去毛刺、粗抛光油孔口
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140、磨两端轴颈
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5、DCI 11曲轴加工工艺流程（2）
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。
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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。
o 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）
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硬化层深与疲劳强度要求
零件
部位 产品要求
6B曲轴 圆角 ≥1.27mm
DCI11曲轴 圆角 ≥1.2mm（B区） ≥1.6mm（A区）
4H曲轴 圆角 ≥2.0mm
疲劳强度要求 实际疲劳强度
140J、中间检查
150、磨全部主轴颈
150J、中间检查
160、磨全部连杆颈 160J、中间检查
170、清洗
180、曲轴油孔口抛光 190、铣键槽 200、探伤
210、曲轴动平衡 220、吹净螺孔内铁屑、去除去重孔边缘毛刺
230、抛光
230J、中间检查
240、返修
250、刷、吹油孔
260、清洗曲轴油孔、外表
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。
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。
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二、曲轴功能部分
o 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；
o 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。
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APQP与ANPQP的比较（先期产品质量策划）
阶段 1 2 3 4 5
APQP 计划和项目确定 产品设计和开发 过程设计和开发 产品和过程的确认 反馈、评定和纠正措施
ANPQP 组织与策划 设计完成 工装模具正规化 工艺正规化
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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3.曲轴的材料
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
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----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。
下图为dCi 11曲轴图片
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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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7个主 轴颈
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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dCi 11曲轴后端，与曲轴相连为：飞轮总成
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3、曲轴的材料
o 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 n 优良的综合机械性能 n 高的抗疲劳能力，防止疲劳断裂 n 良好的耐磨性
o 常用的曲轴材料锻钢和球墨铸铁
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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
270、吹风
280、防锈 300、齿轮装配
280J、终检
290、齿轮加热
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五、曲轴主要加工工艺
o 曲轴的粗加工
一.传统车削缺点： 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
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五、主要加工工艺－粗加工
o 二.曲轴的铣削
o 为克服传统车削的缺点而开发出曲轴的铣削设备，分为 外铣和内铣。
o 主要特点：
o
1.设备刚性好，能很好地适应断续切削，生产效率高
o
2.能对加工部位进行精度补偿
o
3.产生的铁屑较细小
o
4.刀具费用较高，需要配套设备，投资大
o
5.有一定的柔性，刀具调整较方便、迅速
o 先粗后精 先基准后其他 先面后孔 先主要表面后次要表面
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
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： 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）
o 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。
o 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。
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一、如何进行工艺策划（生产准备项目）
o 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）
o 工艺方案的评价原则
质量 (Quality) 成本(Cost) 交付(Day)
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2020/11/17
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主要内容
o 一、前言:如何进行工艺策划？ o 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 o 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 o 四、曲轴加工工艺路线的编制原则 o 五、主要工艺介绍（图片）
EQ6100曲轴工艺流程 零件号：10C-05020B 材料：QT700-2 毛坯重：50kg 成品重：43kg
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DCI 11曲轴加工工艺流程介绍
0J、毛坯检查
Hale Waihona Puke Baidu
10、车削1、4、7主轴颈及两端轴颈
20、铣削2、3、5、6主轴颈、全部连杆轴颈及两侧夹板面
粗精 车所有 连杆颈
钻铰工艺孔（角向基准） 半精磨No1,7主轴颈（径向基准）
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
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典型零件工艺流程介绍
(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
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四、曲轴加工工艺路线编制原则
投产后
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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
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方案设 详细设 编制工 编制加工 NC
传统串行计
计
艺路线 工艺卡
编程
过程
模具加 编制装配工 生产制
控制失效的风险（采取的工艺手段）
o 1.曲轴轴颈早期磨损 o 轴颈淬火+回火+校直+探伤
评价指标： 淬硬表面硬度 淬硬层深 淬硬层内部的金相组织
o 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
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
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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。
工
艺卡
造
方案设计
并
详细设计
行
编制工艺路线
同
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。
[
步
编制装配工艺卡
]
过
NC编程
程
模具加工
生产制造
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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。
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。
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曲轴实物加工方法的确定
o 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
o 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
左右
701-750左右
≥750MPa
867MPa左右
≥680MPa
720MPa左右
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三、曲轴实物加工部分
o 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）
o 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）
o 3.加工余量的合理分配
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QCD的含义
o 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。