CN108942098B - 一种发动机曲轴后端轴颈表面硬度提升的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机曲轴后端轴颈表面硬度提升的工艺方法，包括：（1‑1）车铣曲轴毛坯、钻出中心孔；（1‑2）车后端大头外圆；（1‑3）对主轴及连杆颈强化；（1‑4）车后端大头孔；（1‑5）加工前端螺纹孔、后端法兰孔、键槽；（1‑6）精加工至成品；（2‑1）车铣曲轴毛坯、钻出中心孔；（2‑2）粗车后端大头外圆；（2‑3）加工主轴颈、连杆颈及钻油孔；（2‑4）精车后端大头及凸台；（2‑5）车后端大头孔；（2‑6）对轴颈强化并加工前端螺纹孔；（2‑7）半精磨后端大头外圆；（2‑8）精车后端轴承孔；（2‑9）精加工至成品。这种方法工艺简单实用、成本低、效率高、节能环保，易推广，能有效提高各类曲轴后端油封部位的耐磨性。
Description
技术领域
本发明属于机械加工领域，具体涉及到一种发动机曲轴后端轴颈表面硬度提升的工艺方法。
背景技术
曲轴是发动机中核心零件之一，发动机工作时曲轴所受到的力相当复杂，主要承受反复弯曲和扭转负荷以及在高速旋转下承受强烈的摩擦，为了提高曲轴的疲劳强度和耐磨性达到良好使用性能，曲轴机加工时必须对轴颈进行强化处理。目前曲轴加工中最常用的强化方式有：氮化、圆角滚压、感应淬火即圆角淬火和轴颈淬火及复合强化，如圆角滚压结合轴颈淬火，而大部分发动机曲轴与油封接触摩擦的前端及后端轴颈只是在毛坯阶段有调质、抛丸处理外，机加工阶段不再进行表面强化，只有小部分要求对曲轴前端及后端轴颈油封部位进行表面淬火强化。
如果机加工阶段不对曲轴油封部位表面进行强化，由于硬度不高油封部位容易磨损，而曲轴对油封部位采用中频感应淬火又存在工艺难度大、不容易控制淬火层、耗能大且球铁曲轴不适用等缺点。
表面滚压强化技术是近年来广泛研究应用的一种提高零件表面性能的方法，该方法是通过机械手段对金属表面加压，使金属表面产生加工硬化以提高零件的性能、质量和使用寿命。滚压强化工艺简单、加工效率高，在加工过程中不发生废气、废屑、废液，节能环保，在曲轴加工领域得到推广与应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种发动机曲轴后端轴颈表面硬度提升的工艺方法。这种方法工艺简单实用、成本低、效率高、节能环保，易推广，能有效提高各类曲轴后端油封部位的耐磨性。
实现本发明目的的技术方案是：
一种发动机曲轴后端轴颈表面硬度提升的工艺方法，与现有技术不同的是，包括如下步骤：
1）对不需要精车后端轴承孔的曲轴后端表面硬度提升工艺，包括：
（1-1）车铣曲轴毛坯两端面并在毛坯两端面钻出中心孔；
（1-2）用数控车床车后端大头外圆，数控车床为e-CA6140、EL6140，车后端大头外圆时预留的加工余量为0.45-0.65mm、要求粗糙度为Ra6.3-Ra1.6μm；
（1-3）进行主轴颈、连杆颈、油孔正常加工、并对主轴颈及连杆颈进行轴颈淬火结合圆角滚压或其它强化方式强化；
（1-4）用普通车床车后端大头孔，普通车床为CY6140、CW6163，要求采用普通中心架或者液压自定心中心架夹持后端油封部位轴颈外圆，在加工后端大头孔的过程中利用中心架支撑轴承对轴颈施加压力进行滚压强化达到提升曲轴后端表面硬度，车及钻的转速在120~400r/min，保证滚压圈数大于300r；
（1-5）正常加工前端螺纹孔、后端法兰孔、键槽；
（1-6）对曲轴进行精磨全部轴颈、动平衡、探伤、抛光精加工至成品；
2）对需要精车后端轴承孔的曲轴后端表面硬度提升工艺，包括：
（2-1）车铣曲轴毛坯两端面并在毛坯两端面钻出中心孔；
（2-2）粗车后端大头外圆；
（2-3）进行主轴颈、连杆颈正常加工并钻油孔；
（2-4）用数控车床精车后端大头及凸台，数控车床为e-CA6140、EL6140数控车床，精车后端大头外圆时预留加工余量为0.5-0.6mm，要求粗糙度为Ra12.5-Ra6.3μm
（2-5）用普通车床车后端大头孔，普通车床可采用CY6140、CW6163，要求采用普通中心架夹持后端油封部位轴颈外圆、或者在SSCK50B数控车床采用液压自定心中心架夹持后端油封部位轴颈外圆，在加工后端大头孔的过程中利用中心架对轴颈施加压力进行第一次轴颈表面滚压强化提升硬度；
（2-6）对主轴及连杆颈进行轴颈淬火结合圆角滚压或其它强化方式强化并加工出前端螺纹孔；
（2-7）半精磨后端大头外圆，采用MQ8260、MQ8240普通磨床或数控磨床进行半精磨，半精磨大头外圆时预留加工余量为0.15-0.2 mm、要求粗糙度为Ra0.8-Ra1.6μm；
（2-8）用数控车床精车后端轴承孔，采用CK3180QZ数控车床进行精车，要求采用液压自定心中心架夹持后端油封部位轴颈外圆，在精车后端轴承孔的过程中利用中心架对轴颈施加压力进行滚压强化达到提升曲轴后端表面硬度，中心架轴承采用滚压轴承，转速在250-400r/min，保证滚压圈数大于300r；
（2-9）对曲轴进行精磨、钻法兰孔、铣键槽、动平衡、探伤、抛光精加工至成品。
步骤（1-4）中采用普通中心架通过调整正上方支撑轴承压紧行程来达到锁紧中心架时对曲轴后端油封部位施加锁紧力。
步骤（1-4）中液压中心架夹持曲轴后端油封部位压力是液压自定心中心架通过调整液压系统压力达到的。
步骤（1-4）中所述普通中心架、液压自定心中心架轴承均为圆柱轴承或滚压轴承。
这种工艺方法是将金属表面滚压强化技术巧妙地应用于现有的曲轴加工工艺中，通过滚压曲轴后端轴颈以达到提高轴颈表面硬度及性能的目的。
这种方法工艺简单实用、成本低、效率高、节能环保，易推广，能有效提高各类曲轴后端油封部位的耐磨性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
实施例1：
一种发动机曲轴后端轴颈表面硬度提升的工艺方法，包括如下步骤：
1）对不需要精车后端轴承孔的曲轴后端表面硬度提升工艺，包括：
（1-1）车铣曲轴毛坯两端面并在毛坯两端面钻出中心孔；
（1-2）用数控车床车后端大头外圆，数控车床为e-CA6140、EL6140，车后端大头外圆时预留的加工余量为0.45-0.65mm、要求粗糙度为Ra6.3-Ra1.6μm，本例数控车床为e-CA6140数控车床；
（1-3）进行主轴颈、连杆颈、油孔正常加工、并对主轴颈及连杆颈进行轴颈淬火结合圆角滚压强化；
（1-4）用普通车床车后端大头孔，要求采用普通中心架夹持后端油封部位轴颈外圆，在加工后端大头孔的过程中利用中心架支撑轴承对轴颈施加压力进行滚压强化达到提升曲轴后端表面硬度，车及钻的转速在120-400r/min，保证滚压圈数大于300r，本例普通车床为CY6140；
（1-5）正常加工前端螺纹孔、后端法兰孔、键槽；
（1-6）对曲轴进行精磨全部轴颈、动平衡、探伤、抛光精加工至成品。
步骤（1-4）中采用普通中心架通过调整正上方支撑轴承压紧行程来达到锁紧中心架时对曲轴后端油封部位施加锁紧力，本例锁紧力采用60-200N。
步骤（1-4）中液压中心架夹持曲轴后端油封部位压力是液压自定心中心架通过调整液压系统压力达到的。
步骤（1-4）中所述普通中心架轴承为圆柱轴承或滚压轴承。
采用本例方法后，曲轴后端表面硬度可提高如下表1。
实施例2:
一种发动机曲轴后端轴颈表面硬度提升的工艺方法，包括如下步骤：
2）对需要精车后端轴承孔的曲轴后端表面硬度提升工艺，包括：
（2-1）车铣曲轴毛坯两端面并在毛坯两端面钻出中心孔；
（2-2）粗车后端大头外圆；
（2-3）进行主轴颈、连杆颈正常加工及钻油孔；
（2-4）用数控车床精车后端大头及凸台，数控车床为e-CA6140、EL6140，精车后端大头外圆时预留加工余量为0.5-0.6mm，要求粗糙度Ra12.5-Ra6.3μm,本例数控车床为e-CA6140数控车床；
（2-5）用普通车床车后端大头孔，普通车床为CY6140、CW6163，要求采用普通中心架夹持后端油封部位轴颈外圆、或者在SSCK50B数控车床采用液压自定心中心架夹持后端油封部位轴颈外圆，在加工后端大头孔的过程中利用中心架对轴颈施加压力进行第一次轴颈表面滚压强化提升硬度，本例普通车床为CY6140；
（2-6）对主轴及连杆颈进行轴颈淬火结合圆角滚压强化并加工出前端螺纹孔；
（2-7）半精磨后端大头外圆，采用MQ8260、MQ8240普通磨床或数控磨床进行半精磨，半精磨大头外圆时预留加工余量为0.15-0.2mm、要求粗糙度为Ra0.8-Ra1.6μm，本例采用MQ8240普通磨床；
（2-8）用数控车床精车后端轴承孔，要求采用液压自定心中心架夹持后端油封部位轴颈外圆，在精车后端轴承孔的过程中利用中心架对轴颈施加压力进行滚压强化达到提升曲轴后端表面硬度，本例液压系统压力采用2.5Mpa, 液压中心架压力在2000-2500N，中心架轴承采用滚压轴承，转速在250-400r/min，保证滚压圈数大于300r，本例数控车床为CK3180QZ数控车床；
（2-9）对曲轴进行精磨、钻法兰孔、铣键槽、动平衡、探伤、抛光精加工至成品。
采用本例方法后，曲轴后端表面硬度可提高如下表2。
通过上述2个实例由表1及表2数据可知，结合实施例1及实施例2大头表面硬度均有所提高；有利于发动机曲轴后端轴颈表面硬度提升。
Claims (4)
1.一种发动机曲轴后端轴颈表面硬度提升的工艺方法，其特征是，包括如下步骤：
1）对不需要精车后端轴承孔的曲轴后端表面硬度提升工艺，包括：
（1-1）车铣曲轴毛坯两端面并在毛坯两端面钻出中心孔；
（1-2）用数控车床车后端大头外圆，车后端大头外圆时预留的加工余量为0.45-0.65mm、要求粗糙度为Ra6.3-Ra1.6μm；
（1-3）进行主轴颈、连杆颈、油孔正常加工、并对主轴颈及连杆颈进行轴颈淬火及圆角滚压或其他强化方式强化；
（1-4）用普通车床车后端大头孔，要求采用普通中心架或者液压自定心中心架夹持后端油封部位轴颈外圆，在加工后端大头孔的过程中利用中心架支撑轴承对轴颈施加压力进行滚压强化达到提升曲轴后端表面硬度，车及钻的转速在120-400r/min，保证滚压圈数大于400r；
（1-5）正常加工前端螺纹孔、后端法兰孔、键槽；
（1-6）对曲轴进行精磨全部轴颈、动平衡、探伤、抛光精加工至成品；
2）对需要精车后端轴承孔的曲轴后端表面硬度提升工艺，包括：
（2-1）车铣曲轴毛坯两端面并在毛坯两端面钻出中心孔；
（2-2）粗车后端大头外圆；
（2-3）进行主轴颈、连杆颈正常加工及钻油孔；
（2-4）用数控车床精车后端大头及凸台，精车后端大头外圆时预留加工余量为0.5-0.6mm，要求粗糙度为Ra12.5-Ra6.3μm；
（2-5）用普通车床车后端大头孔，要求采用普通中心架夹持后端油封部位轴颈外圆、或者在数控车床采用液压自定心中心架夹持后端油封部位轴颈外圆，在加工后端大头孔的过程中利用中心架对轴颈施加压力进行第一次轴颈表面滚压强化提升硬度；
（2-6）对主轴及连杆颈进行轴颈淬火结合圆角滚压或其他强化方式强化并加工出前端螺纹孔；
（2-7）半精磨后端大头外圆，半精磨大头外圆时预留加工余量为0.15-0.2mm、要求粗糙度为Ra0.8-Ra1.6μm；
（2-8）用数控车床精车后端轴承孔，要求采用液压自定心中心架夹持后端油封部位轴颈外圆，在精车后端轴承孔的过程中利用中心架对轴颈施加压力进行滚压强化达到提升曲轴后端表面硬度，中心架轴承采用滚压轴承，转速在250-400r/min，保证滚压圈数大于300r；
（2-9）对曲轴进行精磨、钻法兰孔、铣键槽、动平衡、探伤、抛光精加工至成品。
2.根据权利要求1所述的发动机曲轴后端轴颈表面硬度提升的工艺方法，其特征是，步骤（1-4）中采用普通中心架通过调整正上方支撑轴承压紧行程来达到锁紧中心架时对曲轴后端油封部位施加锁紧力。
3.根据权利要求1所述的发动机曲轴后端轴颈表面硬度提升的工艺方法，其特征是，步骤（1-4）中液压中心架夹持曲轴后端油封部位压力是液压自定心中心架通过调整液压系统压力达到的。
4.根据权利要求1所述的发动机曲轴后端轴颈表面硬度提升的工艺方法，其特征是，步骤（1-4）中所述普通中心架、液压自定心中心架轴承均为圆柱轴承或滚压轴承。
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