发动机作为汽车的心脏,为汽车输出动力;发动机曲轴将活塞连杆的往复运动能量传递给飞轮,从而推动汽车前进。
(一)曲轴加工技术的主要难点
曲轴结构:连杆轴颈和主轴颈不在同一轴线上,连杆轴颈加工难度大。曲轴工艺复杂:曲轴工艺包括钻孔、端面铣、车削、内/外铣、深孔钻、热处理、滚压、磨削、铰孔、攻丝、随动磨削、动平衡校正、抛光、清洗、测量、压装等。它是发动机零件生产中最复杂的零件之一,具有很高的加工精度。曲轴的加工精度直接影响发动机的寿命、油耗等重要参数。淬火层深度、轧制强度和轧制延伸率难以检测。四缸发动机曲轴的检测非常困难。
(二)曲轴生产工艺
曲轴的工艺流程因制造商而异。按照增加疲劳强度的方式,主要有T公司的圆角淬火、H公司的整体渗氮、欧美系列和国产系列的轧制工艺。下面是第三个过程的主要过程:
分坯车削主轴颈粗加工连杆轴颈加工斜油孔淬火前清洗淬火滚压校直加工前后孔精加工推力面研磨连杆轴颈研磨小头研磨法兰铣键槽校正动平衡抛光最终清洗测量雕刻压装。
(3)各工序的主要加工内容
分毛坯分毛坯分工序分曲轴毛坯,确定曲轴总长度作为后工序加工的基准。这种工艺的主要加工方法是端面铣削、钻孔和车床切削。
夹紧顺序:夹紧顺序:主夹紧主夹紧卸载角夹紧角卸载副夹紧角夹紧主夹紧。
夹具形式
主轴颈的车削加工主要是对曲轴的法兰端、主轴颈和小头端进行粗加工。这种工艺的主要加工方法是车尾,也有内铣、外铣和车削。
车削的夹紧方式之一。
连杆轴颈的粗加工由于连杆轴颈的轴线与主轴颈的轴线不同,卡盘会连杆轴颈的加工是曲轴加工中最难的工序之一。通常,内铣、外铣或偏心车削用于连杆颈的粗加工。这三种加工方式各有利弊,在此不再赘述。后续文章会重点介绍,敬请关注。
连杆颈粗加工的装夹方式
加工带斜油孔的曲轴斜油孔直径较小,一般只有5.0mm左右,而孔深在100mm左右。普通钻头和设备容易折断,导致加工不良,甚至设备碰撞。目前主流的加工方法是用MQL冷却专用深孔钻头,加工寿命在1500件左右。
四缸机斜油孔的加工内容及装夹方法
淬火前清洗由于淬火过程中一般采用中频表面淬火,如果曲轴表面有切屑液,淬火线圈可能会短路;如果曲轴表面有铁屑,会融化成铁疙瘩,造成曲轴表面加工不良。因此,淬火前的清洗工艺主要是在热处理前清洗曲轴表面和孔内的铁屑和屑液。
淬火前一般采用低压清洗吹干,目测无明显水渍和铁屑,清洁度要求不高。
曲轴淬火主要包括外圆淬火和曲轴圆角淬火。如果采用圆角淬火,就可以省去轧制和矫直工序。圆角淬火设备成本高,质量控制困难。外部淬火使曲轴表面硬化层深度达到3毫米左右
滚压、滚压、校直、滚压校直工艺被一些主机厂家分为两个工艺:滚压工艺和校直工艺。随着设备技术的发展,这两种工艺可以合并为一种工艺,但目前世界上掌握这种技术的设备制造商只有两家。曲轴滚压后,设备自动测量跳动量,并根据测量结果计算出合适的滚压压力进行第二次和第三次滚压,从而矫直曲轴,保证跳动量符合要求。
曲轴轧制
前后孔的加工前后孔的加工程序主要加工曲轴前后中心孔、法兰孔的钻孔和攻丝、销孔的钻孔和铰孔。加工设备一般是普通的加工中心,也有主机厂家使用专用机器进行加工。中心孔加工后,作为磨削的旋转基准。
曲轴前后孔的加工和夹紧
加工推力面曲轴推力面是装配发动机时的基准面,所以需要对推力面进行精加工。目前,推力面的精加工主要有磨削和滚压。
曲轴止推面的加工内容和驱动方式
连杆的磨削连杆颈的磨削加工是曲轴加工中非常重要的一道工序。磨削连杆颈时,需要砂轮随动。日本磨床技术可以实现单个砂轮。欧洲磨床主要使用双砂轮。这两种方法各有利弊。另外,在生产品种单一的情况下,有些主机厂使用偏心卡盘进行研磨。加工精度需要保证连杆颈的位置、平行度、直线度、圆度、圆柱度等要求,尺寸公差在0.01mm左右.
曲轴轴颈的磨削
曲轴轴颈的磨削曲轴轴颈的精加工是对曲轴轴颈进行磨削的过程,保证了曲轴轴颈的尺寸公差、形位公差和粗糙度的要求。一般采用外圆磨床和CBN砂轮进行加工,现在也采用硬车削技术进行加工。
曲轴轴颈的磨削
磨削小端/法兰曲轴小端和法兰的磨削采用斜头磨床,普通砂轮,一般粗糙度要求为Ra0.8~1.6。
曲轴法兰的磨削
曲轴小头的磨削
铣键槽曲轴键槽加工采用铣削技术,普通加工中心即可满足要求。夹紧方法类似于孔系加工方法。
动平衡校正曲轴在下线前需要进行动态校正,以保证曲轴在高速旋转时的振动不会对发动机的振动产生太大的影响,否则整车的NVH项目将更难实现。动平衡校正的关键在于动平衡测量系统和钻孔计算方案。
曲轴动平衡校正
抛光曲轴抛光工序是去除材料的最后一道工序。抛光后的粗糙度和纹理要求对发动机的寿命和油耗非常重要。主要抛光的部位是主轴颈和连杆轴颈外圆,有的主机厂还抛光推力面。
曲轴抛光
最终清洗曲轴最终清洗包括整体清洗和油道清洗,清洗的清洁度以残重和清洁度要求来衡量。
测量雕刻曲轴主轴颈和连杆轴颈时,需要将衬套与缸体和连杆相匹配,外径等级要成组雕刻。
将半圆键、圆销、齿圈等零件压在曲轴总成上。
以上是曲轴加工工艺的整体流程,还有很多更详细的工艺没有详细讲解,比如刀具工艺、夹具工艺、砂轮、淬火线圈、芯片液、机床工艺、生产线规划等。请关注头条号,为您跟上最新的发动机加工技术。