CN115446559B - 一种曲轴加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种曲轴加工工艺，涉及曲轴加工技术领域，通过精车主轴颈与粗铣连杆颈加工顺序调整、滚压工艺调整、动平衡工艺调整以及其他加工方式的改变和调整，实现了将曲轴坯料加工成符合要求的曲轴，解决了传统的加工方式虽然也能达到成品要求，但是加工步骤繁杂，需要反复多次的加工才能达到要求，进而导致效率低下等问题。
Description
技术领域
本发明涉及曲轴加工技术领域，具体而言，涉及一种曲轴加工工艺。
背景技术
曲轴是发动机中最重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。
在曲轴初步浇筑成型后，还需要进一步加工，才能达到符合使用的标准，而对曲轴加工的顺序和方式，对曲轴的最终品质起到决定性作用，传统的加工方式虽然也能达到成品要求，但是加工步骤繁杂，需要反复多次的加工才能达到要求，进而导致效率低下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种曲轴加工工艺，其解决了传统曲轴加工工艺较为复杂，生产率低等问题。
本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种曲轴加工工艺，包括以下步骤：
OP00、毛坯加工；
OP10、入厂验收：对锻件尺寸、金相及性能验收；
OP20、毛坯上线打印追溯信息；
OP30、铣端面打中心孔套车小头外圆；
OP40、粗车大头、信号盘及主轴颈外圆；
OP50、精车大头、信号盘及主轴颈外圆及沉槽R；
OP60、铣连杆轴颈；
OP70、粗车轴承孔；
OP80、攻小头丝；
OP90、精车连杆颈外圆及沉槽R；
OP100、钻直油孔、斜油孔、油孔倒角并整体清洗；
OP110、淬火、回火并整体清洗；
OP120、圆角滚压；
OP130、光磨主轴颈、精磨连杆轴颈；
OP140、钻攻两端螺孔、镗轴承孔、加工键槽、正时定位面；
OP150、精磨止推面、主轴颈外圆、大小头外圆及信号盘外圆；
OP160、动平衡；
OP170、油孔口抛光、去除加工毛刺；
OP180、磁力探伤并整体清洗；
OP190、抛光；
OP200、主轴、连杆外圆分组打印成品标识；
OP210、外观及尺寸检测；
OP220、清洗、防锈、包装；
OP230、入库。
进一步的，在精车大头、信号盘及主轴颈外圆及沉槽R工序时，将刀体前角调整为20°。
进一步的，在进行圆角滚压工序时，采用定制滚轮对主轴和连杆沉槽R进行滚压，根据所述曲轴胚料的设计强度和材料特性，选择对应的辊压参数，并通过滚轮向曲轴危险截面施加一定压力并保持一段时间。
进一步的，在进行钻攻两端螺孔、镗轴承孔、加工键槽和正时定位面时，采用铰刀进行加工。
进一步的，对曲轴进行光磨、精磨时选用匹配的机床，选择加工产品对应技术要求的铬刚玉砂轮和单刃精钢刀加工。
进一步的，在对所述曲轴胚料进行动平衡时，在动平衡设备程序中增加若干信号盘补偿值。
进一步的，毛坯加工时对锻件进行喷丸处理。
进一步的，在进行动平衡时，不平衡量允差10g.cm，不平衡质量在平衡块处圆钻除，不允许钻破平衡铁侧面或两孔接通，去重孔边缘与平衡块侧面的最小距离不低于2mm，相邻两孔壁厚不低于6mm。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
本发明设计的加工流程合理且简单，粗车主轴-精车主轴-粗铣连杆-后续的加工工序，主要特点在于精车主轴后，定位主轴颈余量较小，表面粗糙度较好约Ra1.6，进而后续加工定位准确；同时精车主轴后，定位主轴的颈同轴度好，保证后续的尺寸和形位公差误差小。
在对曲轴胚料进行动平衡时，通过在动平衡设备程序中增加若干信号盘补偿值。解决了由于每个信号盘、及安装螺钉重量不等，曲轴动平衡量向不稳定的角度增加或减少，动平衡难度增加，且加工时间增长，生产节拍降低等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的一种曲轴加工工艺的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1所示，本实施例提供一种曲轴加工工艺，主要针对于四缸发动机的曲轴加工，包括以下步骤：
OP00、毛坯加工；毛坯加工时对锻件进行喷丸处理，提高性能及防锈。
OP10、锻件入厂验收，进行粗加工后，并对锻件进行调质处理，硬度为240～300HBW，同一曲轴硬度差小于30HBW，按GB/T1320《钢质模锻件金相组织评级图及评定方法》评定；调质后基体的金相显微组织为索氏体；锻件在调质处理后，对锻件整体进行预打磨得到曲轴胚料,在对锻件进行预打磨时，采用喷砂或者喷丸工艺进行处理；同时锻件机械性能应满足：抗拉强度≥840MPa，屈服强度≥660MPa，伸长率≥12％。
OP20、毛坯上线打印追溯信息；传统加工无过程追溯身份证码，内部加工质量无法追溯及管控，过程参数记录难等；本次开发曲轴本体上增加过程产品身份证，对加工过程中的质量追溯进行了保证，并能针对关键工序、特殊工序通过读取二维码，记录加工的过程参数，进一步保证加工质量及事后追溯性。
OP30、将曲轴胚料搬运至加工工位，铣端面、打中心孔以及套车小头外圆，以便于接下来进一步加工。
OP40、粗车大头外圆、信号盘及止口，粗车主轴颈，使曲轴胚料初步成型。
OP50、精车大头、信号盘及主轴颈外圆及沉槽R工序为保证小头沉槽R尺寸及上墙高度，将刀体前角调整为20°。
OP60、铣连杆轴颈。
OP70、粗车轴承孔。
OP80、攻小头丝。
OP90、精车连杆颈外圆及沉槽R；在精车主轴颈和连杆轴颈的沉槽时，传统的刀具以及加工方法无法满足图纸要求，定制专用刀具，将刀体前角由40°调整为20°，根据调整后的刀具，编制加工程序满足客户要求。
OP100、钻主轴颈直油孔以及钻斜油孔，对直油孔和斜油孔进行倒角以及去孔内毛刺，随后整体清洗。
OP110、淬火、回火并整体清洗；具体实施时，主要是对主轴、连杆、大头轴径淬火和回火；
淬火机床桂林凯隆TYPE-1601号；
回火炉：无锡绿色热处理设备RCWA3-82X500X12；
设定电压：主轴：350；连杆：450；
加热电流：M:172±5；P：244±5；
加热电压：主轴：375±5；连杆：425±5；
频率：M:10459±20；P:11082±20；
功率：M:64KW；P:100KW；法兰：150KW；
加热圈数：主轴：4n；连杆：6n；
法兰加热时间：3.6S；法兰冷却时间：4S；
冷却喷淋圈数：主轴：7；连杆：7；
冷却液温度：22.5±5；
回火温度：180-200℃；
回火时间：2H；
高周波全自动淬火机床ZTQZ-2-6；
曲轴回火炉NCF-18060：
加热时间(S)：主轴：10、连杆：10、大头：11；
均温时间(S)：0.5；
喷水时间(S)：10；
功率设定(％):主轴：70％、连杆：75％、大头：73％；
变功设定(％)：主轴：70％、连杆：75％、大头：73％；
回火温度：180-200℃；
回火时间：2H。
OP120、圆角滚压，对曲轴强化；滚压压力：M1/M2/M3/M4/M5:19-45bar；
P:19-25-45bar；滚压圈数：升压3圈、压力保持6圈、降压3圈。
采用定制滚轮对主轴和连杆沉槽R进行滚压时，根据所述曲轴胚料的设计强度和材料特性，选择对应的辊压参数，并通过滚轮向曲轴危险截面施加一定压力并保持一段时间，以达到自身强化的工艺。
圆角滚压工艺为增加曲轴强度的其中一种方式，强化原理：向曲轴危险截面施加一定的压力及时间，提高整体强度的方式。其中施加的压力与最终得到的产品强度呈正弦图形(压力越大，达到一定临界值后强度变小)。我们通过选择合理的工艺参数，使产品满足图纸强度。
参数选择：通过客户的设计强度及根据曲轴的材料特性，以及以往的经验，选择一个大致的滚压参数：滚压圈数、压力等。通过滚压后的试验对比进行选择最优的工艺参数。
OP130、光磨主轴颈外圆，对曲轴进行光磨、精磨时选用机床匹配以及与加工产品对应技术要求的铬刚玉砂轮和单刃精钢刀加工；圆柱度0.0055，圆度0.005，平行度0.01A-B；
精磨连杆轴颈外圆，各主轴颈和连杆轴颈波纹度要求如下：n＜12，波纹度≤2.5um；n≥12，波纹度≤1.25um(n为波峰个数)。
OP140、钻、攻飞轮螺孔，镗、铰轴承孔，钻、攻信号盘螺孔，铣W3正时定位面，铣键槽；为保证产品质量，摒弃传统钻孔+车刀扩孔，采用铰刀对轴承孔进行加工，加工后质量高，满足精度要求。
OP150、精磨止推面，对曲轴进行光磨、精磨时选用机床匹配以及与加工产品对应技术要求的铬刚玉砂轮和单刃精钢刀加工开档：22.1+0.05+0.01；
精磨主轴颈外圆，主轴颈圆柱度0.0065，圆度0.005；主轴颈第二三四连杆颈同轴度φ0.02A-B，各主轴颈和连杆轴颈波纹度要求如下：n＜12，波纹度≤2.5um；n≥12，波纹度≤1.25um(n为波峰个数)；
精磨大头外圆、信号盘及止口，精磨小头外圆。
OP160、动平衡；在进行动平衡时，需在本体上安装信号盘，由于曲轴安装信号盘后，加工节拍降低，故在动平衡设备程序中增加相应信号盘补偿值。不平衡量允差10g.cm，不平衡质量在平衡块处圆钻除，不允许钻破平衡铁侧面或两孔接通，去重孔边缘与平衡块侧面的最小距离不低于2mm，相邻两孔壁厚不低于6mm。
OP170、油孔口抛光、去除加工毛刺；连杆油孔口抛光Ra3.2/90°。
OP180、磁力探伤，探伤后退磁处理，随后整体清洗；曲轴加工结束后应按JB/T6729《内燃机曲轴、凸轮轴磁粉探伤》的规定进行探伤，探伤后应退磁处理。
OP190、抛光；抛光主轴颈和连杆轴颈；主轴颈圆柱度0.0065，圆度0.005，时间：主轴抛光时间KT3(时间继电器)：0.75(x10)min，卷砂带时间KT1(时间继电器)：1.0mm；
连杆轴颈圆柱度0.0065，圆度0.005，压力：系统压力：4.5MPa，连杆压力：1.35-1.4MPa(低压)，主轴压力：1.35-1.4MPa(低压)；
所有主轴颈和连杆颈鼓形量需符合0～4微米。
OP200、主轴、连杆外圆分组打印成品标识；根据主轴颈和连杆轴颈的尺寸分类存放；
主轴颈分组：
组别：1；标记：A；分组尺寸：φ42.986～φ42.993；
组别：2；标记：B；分组尺寸：φ42.993～φ43；
连杆轴颈分组：
组别：1；标记：1；分组尺寸：φ39.986～φ39.993；
组别：2；标记：2；分组尺寸：φ39.993～φ40；
OP210、外观及尺寸检测；
OP220、清洗、防锈、包装；检测完整体清洗，最后整体涂油。
清洁度：清洗干净油孔内金属屑及其他异物，其主油道清洁度不大于5mg，整体清洁度不大于15mg，颗粒长度≤800um；
粗洗、精洗：
压力：＞0.25MPa；温度：40～50℃；时间：20s；折光浓度：0.1％～0.5％；更换10um滤袋频率5um：1/5000支；更换清洗液：1/10000支；
漂洗：压力：＞0.25MPa；温度：40～50℃；时间：20s；折光浓度：0.6％～1.0％；更换10um滤袋频率5um：1/5000支；更换清洗液：1/10000支。
OP230、入库，涂油后包装入库。
特殊要求：腰鼓度：
腰鼓度为磨削加工时，在保证产品圆度及圆柱度的情况将磨削表面需磨削成弧形而非直线型。由于在保证产品圆度及圆柱度精度后，还需将表面磨削成弧形，对工艺、机床、刀具等要求较高。
解决思路：1)、首先砂轮选择：选择铬刚玉砂轮，铬刚玉呈粉红色、硬度高、韧性高、纯度高、自锐性优、磨削力强、发热量小、效率高、耐酸碱腐蚀、耐高温以及热稳定性好等特点，硬度适中。如砂轮选择硬度太软，则磨削掉砂砾；砂轮太硬精钢刀修不出腰鼓状。
2)、修整器选择：x轴与z轴丝杠间间隙不能超过0.001mm。如果过大走仿行，则腰鼓度就没有。修整器z左右轴移动面与砂轮外圆与工件不能超过0.002mm斜面，不然腰鼓度过大形成锥度。
3)、修整精钢刀：必须选择单刃精钢刀，精钢颗粒必须横平竖直大小一致。
在对曲轴胚料进行动平衡时，在动平衡设备程序中增加若干信号盘补偿值。曲轴动平衡工序简绍：曲轴是发动机中高速回转部件，而曲轴由于不平衡产生的振动与其转速的平方成正比。振动会导致轴承承受的负载增加、消耗的功率增加并降低轴承的寿命；振动增加工作时的噪声，使零件从总成上松动并产生疲劳失效等。对高速旋转的零件进行动平衡的目的是消除或减小振动。因此，曲轴动平衡精度的高低对发动机的振动、运行平稳性及寿命都有很大的影响。
影响动平衡因数：除曲轴自身动平衡外，额外在曲轴小头端或大头端增加销钉或法兰，会导致曲轴动平衡量向不稳定的角度增加或减少；
加工难度：装配信号盘后再进行动平衡。由于每个信号盘、及安装螺钉重量不等，曲轴动平衡量向不稳定的角度增加或减少，动平衡难度增加，且加工时间增长，生产节拍降低。
解决方案：与设备厂家协同并收集大量动平衡数据，在设备中增加信号盘补偿值。使生产时不用每支曲轴手动装配信号盘，再进行动平衡。解决了生产节拍慢、动平衡繁琐等问题。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种曲轴加工工艺,其特征在于，包括以下步骤：
OP00、毛坯加工；
OP10、入厂验收：对锻件尺寸、金相及性能验收；
OP20、毛坯上线打印追溯信息；
OP30、铣端面打中心孔套车小头外圆；
OP40、粗车大头外圆、信号盘及止口，粗车主轴颈外圆；
OP50、精车大头、信号盘及主轴颈外圆及沉槽R；
OP60、铣连杆轴颈；
OP70、粗车轴承孔；
OP80、攻小头丝；
OP90、精车连杆颈外圆及沉槽R；
OP100、钻直油孔、斜油孔、油孔倒角并整体清洗；
OP110、淬火、回火并整体清洗；
OP120、圆角滚压；
OP130、光磨主轴颈、精磨连杆轴颈；
OP140、钻、攻飞轮螺孔，镗、铰轴承孔，钻、攻信号盘螺孔，铣W3正时定位面，铣键槽；
OP150、精磨止推面、主轴颈外圆、大小头外圆、信号盘外圆及止口；
OP160、动平衡；
OP170、油孔口抛光、去除加工毛刺；
OP180、磁力探伤并整体清洗；
OP190、抛光；
OP200、主轴、连杆外圆分组打印成品标识；
OP210、外观及尺寸检测；
OP220、清洗、防锈、包装；
OP230、入库。
2.根据权利要求1所述的一种曲轴加工工艺，其特征在于，在精车大头、信号盘及主轴颈外圆及沉槽R工序时，将刀体前角调整为20°。
3.根据权利要求1所述的一种曲轴加工工艺，其特征在于，在进行圆角滚压工序时，采用定制滚轮对主轴和连杆沉槽R进行滚压，根据所述曲轴胚料的设计强度和材料特性，选择对应的辊压参数，并通过滚轮向曲轴危险截面施加一定压力并保持一段时间。
4.根据权利要求1所述的一种曲轴加工工艺，其特征在于，在进行钻攻两端螺孔、镗轴承孔、加工键槽和正时定位面时，采用铰刀进行加工。
5.根据权利要求1所述的一种曲轴加工工艺，其特征在于，对曲轴进行光磨、精磨时选用匹配的机床，选择加工产品对应技术要求的铬刚玉砂轮和单刃精钢刀加工。
6.根据权利要求1所述的一种曲轴加工工艺，其特征在于，在对所述曲轴胚料进行动平衡时，在动平衡设备程序中增加若干信号盘补偿值。
7.根据权利要求1所述的一种曲轴加工工艺，其特征在于，毛坯加工时对锻件进行喷丸处理。
8.根据权利要求6所述的一种曲轴加工工艺，其特征在于，在进行动平衡时，不平衡量允差10g.cm，不平衡质量在平衡块处圆钻除，不允许钻破平衡铁侧面或两孔接通，去重孔边缘与平衡块侧面的最小距离不低于2mm，相邻两孔壁厚不低于6mm。
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