汽车内燃机曲轴车削工艺设计探究范文

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摘要：伴随着我国经济的逐渐上升，汽车行业也不断发展起来，从目前的汽车生产线来看，曲轴的车削工艺设计应该是整个汽车产业中最应该被关心的重点问题。曲轴不仅是传递动力和承受荷载的重要零部件之一，也是汽车发动机中最难保证质量要求的。在单拐曲轴的车削加工时，可能会由于工件自身刚性较差，在车削与装夹的过程中，需要反复校正，且步骤复杂，要求的位置精度也很高。本文主要针对在曲轴单拐的车削工艺中可能出现的问题进行具体论述，并根据实际问题提出合理的解决策略。

关键词：单拐曲轴；车削工艺；设计加工

引言

单拐曲轴是汽车内燃机项目研究中的关键部件，在其进行加工时，必须具有的较高的精度，相对于汽车内燃机的其它零部件来讲，单拐曲轴的研制难度更大，且制作周期更加紧迫。曲轴在工作时将会受到旋转质量的离心力、往复惯性力和气体惯性力的共同作用，进而促使其承受扭转弯曲荷载的作用，所以曲轴在材料设计方面需要有足够的刚度设强度，且对轴径的表面进行车削时，要尽量促使其表面光滑耐磨。

1内燃机曲轴的结构特点

曲轴一般是由曲柄、平衡块、主轴颈、连杆轴径以及前端后端组成的。一个主轴颈、一个曲柄和一个连杆轴颈便可组成一个曲拐。在直列式发动机中，曲轴的曲拐数目等于气缸数；在V型发动机中，曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。

1.1主轴颈

主轴颈作为曲轴的支撑部分，主要通过主轴承支撑轴承箱中的轴承座。从根本意义上来讲，主轴承的数目不仅取决于曲轴的支撑方式，还与气缸的数目有关。曲轴的支撑方式统共被分成了两种形式：一种是非全支撑曲轴；另一种是全支撑曲轴。在内燃机的主轴颈严重磨损后，将会与增大与轴瓦的配合间隙，进而造成发动机转动异常，工作状态将会不断恶化。在工作检查时，主轴颈的磨损并不是均匀的，在径向将会成为椭圆形；在轴向将会成为锥形。

1.2曲柄连杆

曲柄连杆作为内燃机的组要运动机构，其主要作用是将活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，并同时将活塞上的力转化为曲轴应该对外输出的转矩，进而促进发动机车轮的运动。曲柄连杆的主要作用便是提供燃烧的场所，并不断输出动力。

1.3平衡块

平衡块又称轮胎平衡块，是车辆安装在车轮上的关键配件，平衡块的主要作用在于促使车轮在高速的运转之下保持汽车平衡。从基本层面上来讲，无论何种物体都会在质量上有所差异，在低速或者静态的运动中，假若质量存在相对较大的差异就会导致物体运行的稳定性，而平衡块的主要作用就是尽可能的减少车轮之间的质量差异，进而达到汽车平衡稳定的作用。

2单拐曲轴的加工步骤

由于单拐曲轴较为复杂的特性，所以其加工步骤也相对较为繁琐。首先应该加工毛坯料，对于小型曲轴应采用锻造；对于大型曲轴应采取球墨铸铁铸造，铸造时是将棒料烧红之后经过多种锻模，促使其锻成单拐平面状，在红热状态下进行毛坯料加工的最后一道工序，将单拐相对准确的扭转到所需要的角度。毛坯料的加工之后要将其运送到机床之上进行车定位，由于单拐曲轴加工的精度过高，所以在这一过程中，需要反复测量被加工零件的精度，并在最后的计算之中取误差最小的一组数据作为定位标准。在基本定位之后，要开始车连杆轴颈的加工，这一过程必须要在专用的机床之上，在连杆轴颈不断转动的过程中，刀架要跟随其转动速度进行合理进刀。单拐曲轴从主轴颈到拐臂再到连杆轴径的内部都必须要有润滑油道，所以精加工之前应该钻开零件的油道孔，油道孔的钻取能够促使专用设备对零件深孔钻，也将有助于降低设备的磨损度。曲轴作为承受力的单位，必须对主经轴和连杆轴颈进行淬火处理，进而提升零件的表面硬度。在以上的一系列粗加工操作之后，要开始对其进行精加工的处理。磨削主轴颈和连杆轴颈时，需要采用非常精密的专用磨削车床，由于人工车削的精度误差会偏大，所以要采用全自动设备，精度误差要调配在0.01毫米之内。飞轮连接槽、螺纹和回油槽的加工必须要放在主体加工结束之后，这将降低加工的难度，并减少加工的周期。因为曲轴作为汽车的主要发力构件，所以需要对其进行动平衡的处理，并在最后确认其精度，解决质量方面的问题，例如可以利用专门的设备对超出重量的拐臂毛坯部位钻削减重。

3单拐曲轴车削工艺的设计加工难点

3.1工期紧，加工精度高

由于内燃机单拐曲轴的加工精度过高且工期较短等特性，造成了单拐曲轴在制造过程中并没有专用的磨削工装和加工曲臂工装，进而导致单拐曲轴的加工基本上只能交给自动化机器来进行完成，虽然自动化机器的加工速度会较高，但是并不能合理解决在加工过程中出现的多种状况。就目前当代我国的汽车制造业而言，在没有专用曲轴工装时，普通的车床很难满足偏心距的加工精度，因此为了赶在工期之前做出符合要求的零部件，多数制造公司会选择高薪聘请相关的专业人员，这就增加了制造的成本。

3.2加工夹具种类较少

曲轴作为能够传递动力的重要部件之一，其结构复杂，加工程序也会相对较多，在许多的加工环节中都需要将毛坯料固牢之后才能继续进行精加工，例如钻油孔。在笔者看来，目前我国单拐曲轴的加工夹具主要采用的是压块形式和V型定位块的组合形式，主轴颈被放置在V型定位块之上，V型定位块起到固定加紧的作用，由于这种加工定位方法过于传统，可能并不符合当代的单拐曲轴加工，这就导致多数单拐曲轴会在最后的重量审核之中被淘汰，延误工期。

3.3抛光达不到工艺要求

在单拐曲轴的加工设计中，前轴颈的表面会出现质量差的问题，在目前的汽车加工中，多数曲轴抛光都会采用磨削加工的方式，假若磨削加工时砂轮修整不好，可能会产生磨削振纹，通俗来讲，就是在抛光之后，其表面的振纹形态会更加明显。沙袋粒度的选择也将影响抛光的精度，这将会造成曲轴生产效率降低等问题。粒度过小，不仅将会促使生产效率低下，甚至多数曲轴都没有抛光效果；粒度过高，生产效率将会有明显提升，但是曲轴的表面质量达不到使用要求。抛光块的宽度也将影响曲轴的抛光精度，假若抛光块过小，且砂带无法覆盖整个曲轴的面积，那么必将导致轴径圆角的抛光效果差的结果。

4单拐曲轴车削工艺的加工解决策略

4.1加大冷却液流量，增设曲轴的抛光装置

冷却液的增加可以帮助曲轴将多种杂质尽可能快速的冲洗干净，进而节省时间。在煤油回收之时，可以通过加工纸袋的过滤机消除工业粉尘颗粒，确保冷却液的洁净度。在抛光过程中，被加工曲轴将会不断的旋转，这就将产生一定的位移量，虽然定位精度不会准确，但是却可以有效抵消在抛光过程中产生的轴径划痕，通过在生产实践之中的不断探索，得知到曲轴的偏移量最好在1mm左右。

4.2选择合适抛光砂带粒度，使用合理宽度的抛光块

在实际生产之中，最好选择带有600目粒度的砂带，也可以采用精抛和粗抛相结合的抛光方式来解决在抛光质量方面存在的问题。在选择曲轴加工的抛光块时，应使其两侧圆角与轴径圆角相配合，例如可以采用两侧开槽锯齿形状的抛光块，这将在基本程度上保证轴径圆角的加工精度。

5总结

综上所述，本文基于单拐曲轴的结构特点对如何设计加工单拐曲轴进行了重点论述，也从根本上解决了在加工过程中可能出现的多种问题，并针对具体问题提出了相应的解决策略。由于工期短等特点，单拐曲轴在加工过程中减少了专用工装的设计，因此为了促使我国的汽车产业不断向前迈进，应该利用实际产生中总结的规律来降低单拐曲轴的制造经费。

参考文献：

[1]董明书，权璐，胡卫东，宋东明.曲轴车削加工过程中出现的问题[J].车辆工程专业（社会科学版），2011（14）.

[2]高明宇，朱玉玉.单拐曲轴的结构特点[J].汽车内燃机的构造，2006（12）：312，315.

作者：李晓军 单位：浙江新柴股份有限公司