CN102837164A

CN102837164A - 汽车发动机曲轴轧锻结合成型方法及专用镦压模

Info

Publication number: CN102837164A
Application number: CN2012103543551A
Authority: CN
Inventors: 李传斌; 吕增亭; 于涛
Original assignee: SHANDONG TAIJIN PRECISION MOLDING PRODUCTS CO Ltd
Current assignee: SHANDONG TAIJIN PRECISION MOLDING PRODUCTS CO Ltd
Priority date: 2012-09-22
Filing date: 2012-09-22
Publication date: 2012-12-26

Abstract

本发明公开了一种汽车发动机曲轴轧锻结合成型方法及专用镦压模，包括符合需要的热圆钢棒料，其特征在于：还包括将热圆钢棒料采用楔横轧机轧制成相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴和镦压轧制汽车发动机曲轴连杆颈及其相连接的椭圆轮式曲柄；其镦压模具的主要特点：在镦压模上的曲柄处轮嵌入半圆型槽的壁中线设有垂直于轴线的镦压压板插入孔，镦压压板从镦压压板插入孔内插入；镦压压板的一侧均设有半圆槽。该方法和专用镦压模，由于采用了楔横轧机首先轧制出相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴，再进行对连杆颈和曲柄一次镦压成型，所以不仅具有节材、节能、精度高、快速成型的优点，而且镦压量减小，镦压位置减少，可减小压力，生产成本大幅度降低。

Description

汽车发动机曲轴轧锻结合成型方法及专用镦压模

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机曲轴生产方法及其模具的改进，具体地说是一种汽车发动机曲轴轧锻结合成型方法及专用镦压模。

背景技术

汽车发动机曲轴是汽车发动机上的一个重要机件，其结构包括主轴颈和连杆颈，两者之间有偏心，又不在一个轴线上，主轴颈安装在发动机的缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接。其材质由碳素钢或球墨铸铁制成。由于主轴颈和连杆颈之间为偏心、又不在一个轴线上，两者之间的空间又不规则，所以生产成型困难。目前，对于小型曲轴可采用模锻法生产。对于汽车发动机曲轴一般采用镦锻加工，是在大型水压机上利用弯曲镦锻模具或多工序自由锻镦锻出来的。采用自由镦锻生产汽车发动机曲轴的不足在于：工艺复杂、生产成本高、能源浪费大、生产效率低、精度差等缺点，而且由于汽车发动机曲轴的结构复杂，所以很难保证锻造流线，必须留有较大的加工系量，导致材料浪费。目前，也有采用一步法电渣熔铸工艺生产汽车发动机曲轴的报导，但因存在设备复杂、工艺难以精确控制、生产效率低等缺点，所以难以应用于生产实践中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不仅能够减轻劳动强度、提高生产效率，而且工艺简单、节约能源、不用切边、加工精度较高、生产成本低的汽车发动机曲轴轧锻结合成型方法。

本发明的另一目的在于提供一种实现汽车发动机曲轴轧锻结合成型方法的汽车发动机曲轴轧锻结合成型专用镦压模。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该汽车发动机曲轴轧锻结合成型方法，包括将按生产一个汽车发动机曲轴所需料定长切割、并加热的热圆钢棒料，热圆钢棒料的直径与汽车发动机曲轴拐部的转动直径一致，置于中频感应加热炉内加热，加热到1030-1100℃，即为热圆钢棒料，其特征在于：还包括以下加工步骤完成：

A、将热圆钢棒料采用楔横轧机轧制成相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴：在楔横轧机轧的上、下轧辊上均设有轧制模具，轧制模具的第一次起楔角a₁从热圆钢棒料的中部楔入，使热圆钢棒料经向收缩，轴向延伸；第二次起楔角a₂分左、右两个，与第一次起楔角a₁对称，和第一次起楔角a₁的间隔距离与汽车发动机曲轴连杆颈的长度和相邻椭圆轮式曲柄的厚度之和一致，沿第一次起楔角a₁纵线位置进一步经向收缩、轴向延伸的同时，第二次起楔角a₂也作经向收缩、向两端作轴向外延；第三次起楔角a₃也分左、右两个，也与第一次起楔角a₁对称，和第二次起楔角a₂的间隔距离与相对应的汽车发动机曲轴连杆颈的长度和相邻椭圆轮式曲柄的厚度之和一致，在沿第一、二次起楔角a₁、a₂的纵线位置进一步经向收缩、轴向外延的同时，第三次起楔角a₃也作经向收缩、向两端作轴向外延；与此同时，对左端连接台阶头部位起楔和右端连接轴头部位起楔，起楔角为a₄；当上、下轧辊旋转一周后，即轧制成了相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴；这种相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴，包括中心通轴、四个曲柄处轮、右端连接轴头和左端连接台阶头；其中心通轴的直径为5.1cm；四个曲柄处轮直径为8cm，与热圆钢棒料的直径一致；中心通轴的轴心处在四个曲柄处轮的中心，且在一条轴线上；

B、镦压轧制汽车发动机曲轴连杆颈及其相连接的椭圆轮式曲柄：首先制备专用镦压模，采用液压机进行镦压；在与步骤A中轧制出的相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴的四个曲柄处轮相对应的位置镦压轧制出汽车发动机曲轴连杆颈及其相连接的椭圆轮式曲柄；

C、精整：将第B步骤中镦压出的汽车发动机曲轴毛坯，采用车床对连杆颈和轴颈车光，即为汽车发动机曲轴成品。

汽车发动机曲轴轧锻结合成型专用镦压模，包括上、下镦压模，上、下镦压模的结构相同，沿上、下镦压模的横向中线均设有与汽车发动机曲轴轴颈相对应的轴颈处嵌入半圆型槽，上、下镦压模上的轴颈处嵌入半圆型槽对扣后形成汽车发动机曲轴的轴颈嵌入圆型腔，其轴颈嵌入圆型腔的直径与汽车发动机曲轴的轴颈的直径一致；在上、下镦压模上，与步骤A中轧制出的相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴的四个曲柄处轮相对应的位置，均设有曲柄处轮嵌入半圆型槽，上、下镦压模上的曲柄处轮嵌入半圆型槽对扣后，形成曲柄处轮嵌入腔；同时，在与步骤A中轧制出的相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴的右端连接轴头相对应的位置，其上、下镦压模上均设有右端连接轴头嵌入半圆型槽，上、下镦压模上的右端连接轴头嵌入半圆型槽对扣后形成右端连接轴头嵌入圆型腔；在相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴的左端连接台阶头相对应的位置，其上、下镦压模上均设有左端连接台阶头嵌入半圆型槽，上、下镦压模上的左端连接台阶头嵌入半圆型槽对扣后形成左端连接台阶头嵌入圆型腔；在上、下镦压模上的曲柄处轮嵌入半圆型槽的壁中线上分别设有垂直于轴线的上、下镦压压板插入孔，镦压压板插入孔的宽度与汽车发动机曲轴连杆颈的长度一致，上、下镦压压板分别从上、下镦压模上的上、下镦压压板插入孔内插入；所述的上、下镦压压板的一侧均设有半圆槽，上、下镦压压板上的半圆槽对扣后形成圆形腔，圆形腔的直径与汽车发动机曲轴的连杆颈的直径一致，上、下镦压压板的座端分别连接上、下液压机，通过上、下液压机驱动上、下镦压压板压入上、下镦压压板插入孔内，当压制到上、下镦压压板相接触时，便把步骤A中轧制出的多台阶轴的曲柄处轮分隔出相邻椭圆式曲柄，并镦压出汽车发动机曲轴的连杆颈，脱模后，即可制得汽车发动机曲轴毛坯；在上、下镦压模上的曲柄处轮嵌入半圆型槽与压制连杆颈相对应的一端设有四分之一的椭圆弧型槽，上、下镦压模对扣后形成半椭圆弧型腔，并与曲柄处轮嵌入圆型腔连接为一体，在上、下镦压压板相接触、把步骤A中轧制出的多台阶轴的曲柄处轮分隔出相邻椭圆式曲柄的过程中，将余料挤压入半椭圆弧型腔内，形成椭圆式曲柄。

所述的上、下镦压模上，设有上、下镦压模的固定螺孔，采用螺杆穿入固定螺孔内，用螺帽将上、下镦压模对扣固定。

所述的上、下镦压压板上的半圆槽的两端均设有台阶半圆。

本发明的有益效果在于：与目前采用自由镦锻生产汽车发动机曲轴的方法及其模具相比，由于采用了楔横轧机首先轧制出相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴，而楔横轧机轧制这种多台阶轴是一种成熟的技术，而且具有节材、节能、精度高、快速成型的优点，所以为节能、节材、高精度、快速生产汽车发动机曲轴创造了条件；在此基础上，再进行对连杆颈和曲柄一次镦压成型，使镦压量大幅度减小，镦压位置也大幅度的减少，所以，可减小压力，即便是小型压力机也能完成镦压任务，从而减小了设备，再一次降低了能耗，使生产成本大幅度降低。

附图说明

图1为本发明的楔横轧模具展开示意图；

图2为本发明楔横轧轧制的相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴结构俯视示意图；

图3为本发明的下镦压模的结构俯视示意图；

图4为本发明沿图3A-A剖视示意图；

图5为本发明的下镦压压板的结构侧视示意图；

图6为本发明的沿图5B-B剖视放大示意图；

图7为本发明的成品汽车发动机曲轴俯视示意图。

图中：1、上、下轧辊；2、热圆钢棒料；3、相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴；31、中心通轴；32、曲柄处轮；33、右端连接轴头；34、左端连接台阶头；4、上、下镦压模；5、轴颈处嵌入半圆型槽；6、曲柄处轮嵌入半圆型槽；7、右端连接轴头嵌入半圆型槽；8、左端连接台阶头嵌入半圆槽型；9、上、下镦压压板插入孔；10、上、下镦压压板；11、固定螺孔；12、台阶半圆；13、半圆槽；14、四分之一的椭圆弧型槽；15、连杆颈；16、椭圆式曲柄；17、轴颈。

具体实施方式

实施例

图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7给出了一个实施例。该汽车发动机曲轴轧锻结合成型方法，包括将按生产一个汽车发动机曲轴所需料定长切割、并加热的热圆钢棒料2，热圆钢棒料2的直径与汽车发动机曲轴拐部的转动直径一致，置于中频感应加热炉内加热，加热到1030-1100℃，即为热圆钢棒料2，其特征在于：还包括以下加工步骤完成：

A、将热圆钢棒料2采用楔横轧机轧制成相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴3：在楔横轧机轧的上、下轧辊1上均设有轧制模具，轧制模具的第一次起楔角a₁从热圆钢棒料2的中部楔入，使热圆钢棒料2经向收缩，轴向延伸；第二次起楔角a₂分左、右两个，与第一次起楔角a₁对称，和第一次起楔角a₁的间隔距离与汽车发动机曲轴连杆颈15的长度和相邻椭圆轮式曲柄16的厚度之和一致，沿第一次起楔角a₁纵线位置进一步经向收缩、轴向延伸的同时，第二次起楔角a₂也作经向收缩、向两端作轴向外延；第三次起楔角a₃也分左、右两个，也与第一次起楔角a₁对称，和第二次起楔角a₂的间隔距离与相对应的汽车发动机曲轴连杆颈15的长度和相邻椭圆轮式曲柄16的厚度之和一致，在沿第一、二次起楔角a₁、a₂的纵线位置进一步经向收缩、轴向外延的同时，第三次起楔角a₃也作经向收缩、向两端作轴向外延；与此同时，对左端连接台阶头34部位起楔和右端连接轴头33部位起楔，起楔角为a₄；当上、下轧辊1旋转一周后，即轧制成了相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴3；这种相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴3，包括中心通轴31、四个曲柄处轮32、右端连接轴头33和左端连接台阶头34；其中心通轴31的直径为5.1cm；四个曲柄处轮32直径为8cm，与热圆钢棒料2的直径一致；中心通轴31的轴心处在四个曲柄处轮32的中心，且在一条轴线上；

B、镦压轧制汽车发动机曲轴连杆颈15及其相连接的椭圆轮式曲柄16：首先制备专用镦压模，采用液压机进行镦压；在与步骤A中轧制出的相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴3的四个曲柄处轮32相对应的位置镦压轧制出汽车发动机曲轴连杆颈15及其相连接的椭圆轮式曲柄16，从而使镦压量大幅度减小，镦压位置也大幅度的减少，所以，可减小压力，即便是小型压力机也能完成镦压任务，从而减小了设备，再一次降低了能耗，使生产成本大幅度降低；

C、精整：将第B步骤中镦压出的汽车发动机曲轴毛坯，采用车床对连杆颈15和轴颈17车光，即为汽车发动机曲轴成品。

汽车发动机曲轴轧锻结合成型专用镦压模，包括上、下镦压模4，上、下镦压模4的结构相同，沿上、下镦压模4的横向中线均设有与汽车发动机曲轴轴颈17相对应的轴颈处嵌入半圆型槽5，上、下镦压模4上的轴颈处嵌入半圆型槽5对扣后形成汽车发动机曲轴的轴颈嵌入圆型腔，其轴颈嵌入圆型腔的直径与汽车发动机曲轴的轴颈17的直径一致；在上、下镦压模4上，与步骤A中轧制出的相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴3的四个曲柄处轮32相对应的位置，均设有曲柄处轮嵌入半圆型槽6，上、下镦压模4上的曲柄处轮嵌入半圆型槽6对扣后，形成曲柄处轮嵌入腔；同时，在与步骤A中轧制出的相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴3的右端连接轴头33相对应的位置，其上、下镦压模4上均设有右端连接轴头嵌入半圆型槽7，上、下镦压模4上的右端连接轴头嵌入半圆型槽7对扣后形成右端连接轴头嵌入圆型腔；在相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴3的左端连接台阶头34相对应的位置，其上、下镦压模4上均设有左端连接台阶头嵌入半圆型槽8，上、下镦压模4上的左端连接台阶头嵌入半圆型槽8对扣后形成左端连接台阶头嵌入圆型腔；这样，可使步骤A中轧制出的相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴3整体的放入下镦压模4的模槽内，然后再扣上上镦压模4，并使上、下镦压模4固定为一整体；在上、下镦压模4上的曲柄处轮嵌入半圆型槽6的壁中线上分别设有垂直于轴线的上、下镦压压板插入孔9，镦压压板插入孔9的宽度与汽车发动机曲轴连杆颈15的长度一致，上、下镦压压板10分别从上、下镦压模4上的上、下镦压压板插入孔9内插入；所述的上、下镦压压板10的一侧均设有半圆槽13，上、下镦压压板10上的半圆槽13对扣后形成圆形腔，圆形腔的直径与汽车发动机曲轴的连杆颈15的直径一致，用以压轧出汽车发动机曲轴的连杆颈15，上、下镦压压板10的座端分别连接上、下液压机，通过上、下液压机驱动上、下镦压压板10压入上、下镦压压板插入孔9内，当压制到上、下镦压压板10相接触时，便把步骤A中轧制出的多台阶轴的曲柄处轮32分隔出相邻椭圆式曲柄16，并镦压出汽车发动机曲轴的连杆颈15，脱模后，即可制得汽车发动机曲轴毛坯；在上、下镦压模4上的曲柄处轮嵌入半圆型槽6与压制连杆颈15相对应的一端设有四分之一的椭圆弧型槽14，上、下镦压模4对扣后形成半椭圆弧型腔，并与曲柄处轮嵌入圆型腔连接为一体，在上、下镦压压板10相接触、把步骤A中轧制出的多台阶轴的曲柄处轮32分隔出相邻椭圆式曲柄16的过程中，将余料挤压入半椭圆弧型腔内，形成椭圆式曲柄16。

所述的上、下镦压模4上，设有上、下镦压模4的固定螺孔11，采用螺杆穿入固定螺孔11内，用螺帽将上、下镦压模4对扣固定。

所述的上、下镦压压板10上的半圆槽13的两端均设有台阶半圆12。

Claims

1.汽车发动机曲轴轧锻结合成型方法，包括将按生产一个汽车发动机曲轴所需料定长切割、并加热的热圆钢棒料（2），热圆钢棒料（2）的直径与汽车发动机曲轴曲柄部的转动直径一致，置于中频感应加热炉内加热，加热到1030-1100℃，其特征在于：还包括以下加工步骤完成：

A、将热圆钢棒料（2）采用楔横轧机轧制成相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴（3）：在楔横轧机轧的上、下轧辊（1）上均设有轧制模具，轧制模具的第一次起楔角a₁从热圆钢棒料（2）的中部楔入；第二次起楔角a₂分左、右两个，与第一次起楔角a₁对称，和第一次起楔角a₁的间隔距离与汽车发动机曲轴连杆颈（15）的长度和相邻椭圆轮式曲柄（16）的厚度之和一致；第三次起楔角a₃也分左、右两个，也与第一次起楔角a₁对称，和第二次起楔角a₂的间隔距离与相对应的汽车发动机曲轴连杆颈（15）的长度和相邻椭圆轮式曲柄（16）的厚度之和一致；与此同时，对左端连接台阶头（34）部位起楔和右端连接轴头（33）部位起楔，起楔角为a₄；当上、下轧辊1旋转一周后，即轧制成了相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴（3）；这种相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴（3），包括中心通轴（31）、四个曲柄处轮（32）、右端连接轴头（33）和左端连接台阶头（34）；其中心通轴（31）的直径为5.1cm；四个曲柄处轮（32）直径为8cm；

B、镦压轧制汽车发动机曲轴连杆颈（15）及其相连接的椭圆轮式曲柄（16）：首先制备专用镦压模，采用液压机进行镦压；在与步骤A中轧制出的相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴（3）的四个曲柄处轮（32）相对应的位置镦压轧制出汽车发动机曲轴连杆颈（15）及其相连接的椭圆轮式曲柄（16）；

C、精整：将第B步骤中镦压出的汽车发动机曲轴毛坯，采用车床对连杆颈（15）和轴颈（17）车光。

2.汽车发动机曲轴轧锻结合成型专用镦压模，包括上、下镦压模（4），上、下镦压模（4）的结构相同，沿上、下镦压模（4）的横向中线均设有与汽车发动机曲轴轴颈（17）相对应的轴颈处嵌入半圆型槽（5），上、下镦压模（4）上的轴颈处嵌入半圆型槽（5）对扣后形成汽车发动机曲轴的轴颈嵌入圆型腔，其轴颈嵌入圆型腔的直径与汽车发动机曲轴的轴颈（17）的直径一致；在上、下镦压模（4）上，与步骤A中轧制出的相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴（3）的四个曲柄处轮（32）相对应的位置，均设有曲柄处轮嵌入半圆型槽（6），上、下镦压模（4）上的曲柄处轮嵌入半圆型槽（6）对扣后，形成曲柄处轮嵌入腔；同时，在与步骤A中轧制出的相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴（3）的右端连接轴头（33）相对应的位置，其上、下镦压模（4）上均设有右端连接轴头嵌入半圆型槽（7），上、下镦压模（4）上的右端连接轴头嵌入半圆型槽（7）对扣后形成右端连接轴头嵌入圆型腔；在相似于汽车发动机曲轴的多台阶轴（3）的左端连接台阶头（34）相对应的位置，其上、下镦压模（4）上均设有左端连接台阶头嵌入半圆型槽（8），上、下镦压模（4）上的左端连接台阶头嵌入半圆型槽（8）对扣后形成左端连接台阶头嵌入圆型腔；在上、下镦压模（4）上的曲柄处轮嵌入半圆型槽（6）的壁中线上分别设有垂直于轴线的上、下镦压压板插入孔（9），镦压压板插入孔（9）的宽度与汽车发动机曲轴连杆颈（15）的长度一致，上、下镦压压板（10）分别从上、下镦压模（4）上的上、下镦压压板插入孔（9）内插入；所述的上、下镦压压板（10）的一侧均设有半圆槽（13），上、下镦压压板（10）上的半圆槽（13）对扣后形成圆形腔，圆形腔的直径与汽车发动机曲轴的连杆颈（15）的直径一致；在上、下镦压模（4）上的曲柄处轮嵌入半圆型槽（6）与压制连杆颈（15）相对应的一端设有四分之一的椭圆弧型槽（14），上、下镦压模（4）对扣后形成半椭圆弧型腔，并与曲柄处轮嵌入圆型腔连接为一体。

3.根据权利要求2所述的汽车发动机曲轴轧锻结合成型专用镦压模，其特征在于：所述的上、下镦压模（4）上，设有上、下镦压模（4）的螺孔（11）。

4.根据权利要求2所述的汽车发动机曲轴轧锻结合成型专用镦压模，其特征在于：所述的上、下镦压压板（10）上的半圆槽（13）的两端设有台阶半圆（12）。