CN103352912A - V型六缸发动机曲轴锻件及其锻造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种V型六缸发动机曲轴锻件及其锻造方法，该锻件主要由前端、主轴杆颈、连杆颈、曲轴壁、平衡块以及末端组成，其特征在于: 所述曲轴锻件的两个相邻连杆颈之间呈60°角；所述连杆颈上存在适量工艺余量；所述主轴颈、连杆颈和曲轴壁的连接处均存在工艺台阶。其锻造方法为：将棒料加热至1220℃~1280℃后，压成台阶式坯料。根据曲轴外形轮廓，设计模具，并利用该模具锻造曲轴，沿连杆颈中心平面和主轴颈中心平面形成的曲面进行分模。该方法能够精确的控制V型角度，延长了模具使用寿命，避免了主轴杆颈、连杆颈和曲轴壁的连接处因应力集中而产生裂纹。

Description

V型六缸发动机曲轴锻件及其锻造方法

技术领域

本发明属于曲轴的锻造领域，特别是涉及了一种V型六缸发动机曲轴锻件及其锻造方法。

背景技术

V型六缸发动机曲轴又称为V6曲轴，它相当于若干个L型曲轴以一定的角度连接起来，是比较理想的发动机形式，特点是运转平稳，震动及噪音都要小于L型曲轴。V6曲轴的V型角的大小是根据发动机而定，一般有180°、90°和60°等几种类型，而60°夹角的V6曲轴能够形成上下左右完全对称的结构，从而在运转的时候达到最佳的平衡性能，同时还可以减少占用发动机机舱的空间。但是，该曲轴结构复杂，角度不好控制，成形较为困难。目前国内对该曲轴的生产主要是通过铸造成型，暂无该曲轴的锻造成型技术，而国外也只能是先采用平面分模的方式将曲轴锻造成180°或90°，在通过扭转机将其扭转成60°。这两种方式所生产的V6曲轴，其力学性能都无法满足先进发动机的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能满足先进发动机性能要求的V型六缸发动机曲轴锻件及其锻造方法。

为解决上述问题，本发明的技术方案是：一种V型六缸发动机曲轴锻件，主要由前端、主轴杆颈、连杆颈、曲轴壁、平衡块以及末端组成，其特征在于: 所述曲轴锻件的两个相邻连杆颈之间呈60°角；所述连杆颈上存在适量工艺余量；所述主轴颈、连杆颈和曲轴壁的连接处均存在工艺台阶。

进一步的，所述工艺余量的跨度h为：55mm≤h≤60mm，厚度d为：15mm≤d≤20mm。

进一步的，所述工艺台阶与曲轴壁、主轴颈或连杆颈均属于圆滑过渡。

本发明还包括了一种V型六缸发动机曲轴的锻造方法为：

（1）下料：按规格Φ125×460mm下料。

（2）加热：将棒料装入φ140中频感应加热炉中加热至1260℃±10℃，工作节拍为90秒。

（3）坯料准备：将棒料压成台阶式坯料；制坯温度：≥1120℃。

（4）模具设计：根据曲轴外形轮廓，设计模具。

（5）锻造：采用所述模具锻造曲轴，使其沿连杆颈中心平面和主轴颈中心平面形成的曲面进行曲面分模；终锻电流为430~460A，终锻温度≥950℃。

（6）拔模：拔模角度为5°。

（7）切边：切边凸模设计使用终锻造型，单边放量2mm。

本发明的有益效果：在连杆颈上添加了适量的工艺余量，够改变曲轴锻件分模面，使得每一个曲拐都是沿连杆颈中心平面和主轴颈中心平面形成的曲面进行曲面分模，从而可以通过控制连杆颈在模具型腔中的位置，达到控制V型60°夹角的目的；同时，优化后的分模面能够最大程度的减少模具上面的危险及薄弱区域，大大的增加模具的寿命。在主轴杆颈、连杆颈和曲轴壁的连接处设计工艺台阶，可对该连接处进行保护，避免该处因应力集中而产生裂纹。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步详细说明，其中：

图1是曲轴的总成构造示意图；

图2是图1中A-A的剖视图；

图3是连杆颈截面示意图；

图4是图2中B-B的剖视图；

图5是坯料的示意图；

图6是锻件的分模示意图。

具体实施方式

一种V型六缸发动机曲轴锻件，其总成构造如图1所示，主要包括曲轴前端1、主轴杆颈2、连杆颈3、曲轴壁4、平衡块5、后端6。曲轴的六个连杆颈3之间呈60°夹角并绕一周均匀分布。如图2所示，所述60°夹角是指相邻两连杆颈截面中心与主轴杆颈截面中心的连线所成夹角，该角度可以通过连杆颈3在模具型腔中的位置来控制。

如图3所示，在连杆颈3上添加适量工艺余量8，其跨度h为：55mm≤h≤60mm，厚度d为：15mm≤h≤20mm。通过添加工艺余量8改变连杆颈的截面形状和尺寸，使连杆颈3沿分模面9进行分模。优化后的分模面能够最大程度的减少模具上面的危险及薄弱区域，大大的增加模具的寿命。

在锻造击打过程中，主轴杆颈2或连杆颈3与曲轴壁4的连接处容易产生应力集中而被击裂，因此在这些交接地方需要设计一个工艺台阶7，如图4所示，工艺台阶7与主轴杆颈或连杆颈、曲轴壁的过度方式均属于圆滑过渡，其主要作用是对该处进行保护，避免锻打过程中该处因产生裂纹而曲轴锻件报废。

本发明还包括了一种V型六缸发动机曲轴的锻造方法，为更好的说明该锻造方法，需要用到KP8000、800T双点式液压切边机、1250T油压机以及φ140中频感应加热炉等设备。下面以我厂生产的材料牌号为42CrMo的V6曲轴为例来详细说明该锻造方法的具体实施方式：

该合金的主要化学元素含量（重量百分比）为：含C量0.42%、含Si量0.24%、含Mn量0.68%、含P量0.018%、含S量0.003%、含Cr量1.04%、含Mo量0.17%、含Cu量0.02%、余量为Fe。

该合金的V型角为60°的六缸发动机曲轴成形工艺步骤如下：

1、下料。按规格Φ125×460mm下料。

2、加热。将棒料装入φ140中频感应加热炉中加热至1220℃~1280℃，工作节拍为90秒。

3、制坯。在液压机上将棒料压成如图5所示台阶式坯料。

4、模具设计。根据图1所示曲轴，设计模具型腔。

5、锻造。采用所述模具锻造曲轴，使其沿连杆颈中心平面和主轴颈中心平面形成的曲面进行曲面分模，其分模面9如图6所示；终锻电流为430~460A，终锻温度≥950℃。终锻电流为430~460A，终锻温度≥950℃。

6、拔模。拔模角度为5°。

7、切边。切边凸模设计使用终锻造型，单边放量2mm。

Claims (4)

1.一种V型六缸发动机曲轴锻件，包括前端、主轴杆颈、连杆颈、曲轴壁、平衡块以及末端，其特征在于: 所述曲轴锻件的两个相邻连杆颈之间呈60°角；所述连杆颈上存在适量工艺余量；所述主轴颈、连杆颈和曲轴壁的连接处均存在工艺台阶。

2.根据权利要求1所述V型六缸发动机曲轴锻件，其特征在于：所述工艺余量的跨度h为：55mm≤h≤60mm，厚度d为：15mm≤h≤20mm。

3.根据权利要求1所述V型六缸发动机曲轴锻件，其特征在于：工艺台阶与曲轴壁、主轴颈或连杆颈均属于圆滑过渡。

4.一种V型六缸发动机曲轴锻造方法，包括：

（1）下料：按规格Φ125×460mm下料。

（2）加热：将棒料装入φ140中频感应加热炉中加热至1220℃~1280℃，工作节拍为90秒。棒料出炉温度为1260℃±10℃，终锻温度：≥950℃。

（3）坯料准备：将棒料压成台阶式坯料；制坯温度：≥1120℃。

（4）模具设计：根据曲轴外形轮廓，设计模具。

（5）锻造：采用所述模具锻造曲轴，使其沿连杆颈中心平面和主轴颈中心平面形成的曲面进行曲面分模；终锻电流为430~460A，终锻温度≥950℃。

（6）拔模：拔模角度为5°。

（7）切边：切边凸模设计使用终锻造型，单边放量2mm。

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