汽車內燃機曲軸車削工藝設計探究范文

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摘要：伴隨著我國經濟的逐漸上升，汽車行業也不斷發展起來，從目前的汽車生產線來看，曲軸的車削工藝設計應該是整個汽車產業中最應該被關心的重點問題。曲軸不僅是傳遞動力和承受荷載的重要零部件之一，也是汽車發動機中最難保證質量要求的。在單拐曲軸的車削加工時，可能會由于工件自身剛性較差，在車削與裝夾的過程中，需要反復校正，且步驟復雜，要求的位置精度也很高。本文主要針對在曲軸單拐的車削工藝中可能出現的問題進行具體論述，并根據實際問題提出合理的解決策略。

關鍵詞：單拐曲軸；車削工藝；設計加工

引言

單拐曲軸是汽車內燃機項目研究中的關鍵部件，在其進行加工時，必須具有的較高的精度，相對于汽車內燃機的其它零部件來講，單拐曲軸的研制難度更大，且制作周期更加緊迫。曲軸在工作時將會受到旋轉質量的離心力、往復慣性力和氣體慣性力的共同作用，進而促使其承受扭轉彎曲荷載的作用，所以曲軸在材料設計方面需要有足夠的剛度設強度，且對軸徑的表面進行車削時，要盡量促使其表面光滑耐磨。

1內燃機曲軸的結構特點

曲軸一般是由曲柄、平衡塊、主軸頸、連桿軸徑以及前端后端組成的。一個主軸頸、一個曲柄和一個連桿軸頸便可組成一個曲拐。在直列式發動機中，曲軸的曲拐數目等于氣缸數；在V型發動機中，曲軸的曲拐數等于氣缸數的一半。

1.1主軸頸

主軸頸作為曲軸的支撐部分，主要通過主軸承支撐軸承箱中的軸承座。從根本意義上來講，主軸承的數目不僅取決于曲軸的支撐方式，還與氣缸的數目有關。曲軸的支撐方式統共被分成了兩種形式：一種是非全支撐曲軸；另一種是全支撐曲軸。在內燃機的主軸頸嚴重磨損后，將會與增大與軸瓦的配合間隙，進而造成發動機轉動異常，工作狀態將會不斷惡化。在工作檢查時，主軸頸的磨損并不是均勻的，在徑向將會成為橢圓形；在軸向將會成為錐形。

1.2曲柄連桿

曲柄連桿作為內燃機的組要運動機構，其主要作用是將活塞的往復運動轉變成曲軸的旋轉運動，并同時將活塞上的力轉化為曲軸應該對外輸出的轉矩，進而促進發動機車輪的運動。曲柄連桿的主要作用便是提供燃燒的場所，并不斷輸出動力。

1.3平衡塊

平衡塊又稱輪胎平衡塊，是車輛安裝在車輪上的關鍵配件，平衡塊的主要作用在于促使車輪在高速的運轉之下保持汽車平衡。從基本層面上來講，無論何種物體都會在質量上有所差異，在低速或者靜態的運動中，假若質量存在相對較大的差異就會導致物體運行的穩定性，而平衡塊的主要作用就是盡可能的減少車輪之間的質量差異，進而達到汽車平衡穩定的作用。

2單拐曲軸的加工步驟

由于單拐曲軸較為復雜的特性，所以其加工步驟也相對較為繁瑣。首先應該加工毛坯料，對于小型曲軸應采用鍛造；對于大型曲軸應采取球墨鑄鐵鑄造，鑄造時是將棒料燒紅之后經過多種鍛模，促使其鍛成單拐平面狀，在紅熱狀態下進行毛坯料加工的最后一道工序，將單拐相對準確的扭轉到所需要的角度。毛坯料的加工之后要將其運送到機床之上進行車定位，由于單拐曲軸加工的精度過高，所以在這一過程中，需要反復測量被加工零件的精度，并在最后的計算之中取誤差最小的一組數據作為定位標準。在基本定位之后，要開始車連桿軸頸的加工，這一過程必須要在專用的機床之上，在連桿軸頸不斷轉動的過程中，刀架要跟隨其轉動速度進行合理進刀。單拐曲軸從主軸頸到拐臂再到連桿軸徑的內部都必須要有潤滑油道，所以精加工之前應該鉆開零件的油道孔，油道孔的鉆取能夠促使專用設備對零件深孔鉆，也將有助于降低設備的磨損度。曲軸作為承受力的單位，必須對主經軸和連桿軸頸進行淬火處理，進而提升零件的表面硬度。在以上的一系列粗加工操作之后，要開始對其進行精加工的處理。磨削主軸頸和連桿軸頸時，需要采用非常精密的專用磨削車床，由于人工車削的精度誤差會偏大，所以要采用全自動設備，精度誤差要調配在0.01毫米之內。飛輪連接槽、螺紋和回油槽的加工必須要放在主體加工結束之后，這將降低加工的難度，并減少加工的周期。因為曲軸作為汽車的主要發力構件，所以需要對其進行動平衡的處理，并在最后確認其精度，解決質量方面的問題，例如可以利用專門的設備對超出重量的拐臂毛坯部位鉆削減重。

3單拐曲軸車削工藝的設計加工難點

3.1工期緊，加工精度高

由于內燃機單拐曲軸的加工精度過高且工期較短等特性，造成了單拐曲軸在制造過程中并沒有專用的磨削工裝和加工曲臂工裝，進而導致單拐曲軸的加工基本上只能交給自動化機器來進行完成，雖然自動化機器的加工速度會較高，但是并不能合理解決在加工過程中出現的多種狀況。就目前當代我國的汽車制造業而言，在沒有專用曲軸工裝時，普通的車床很難滿足偏心距的加工精度，因此為了趕在工期之前做出符合要求的零部件，多數制造公司會選擇高薪聘請相關的專業人員，這就增加了制造的成本。

3.2加工夾具種類較少

曲軸作為能夠傳遞動力的重要部件之一，其結構復雜，加工程序也會相對較多，在許多的加工環節中都需要將毛坯料固牢之后才能繼續進行精加工，例如鉆油孔。在筆者看來，目前我國單拐曲軸的加工夾具主要采用的是壓塊形式和V型定位塊的組合形式，主軸頸被放置在V型定位塊之上，V型定位塊起到固定加緊的作用，由于這種加工定位方法過于傳統，可能并不符合當代的單拐曲軸加工，這就導致多數單拐曲軸會在最后的重量審核之中被淘汰，延誤工期。

3.3拋光達不到工藝要求

在單拐曲軸的加工設計中，前軸頸的表面會出現質量差的問題，在目前的汽車加工中，多數曲軸拋光都會采用磨削加工的方式，假若磨削加工時砂輪修整不好，可能會產生磨削振紋，通俗來講，就是在拋光之后，其表面的振紋形態會更加明顯。沙袋粒度的選擇也將影響拋光的精度，這將會造成曲軸生產效率降低等問題。粒度過小，不僅將會促使生產效率低下，甚至多數曲軸都沒有拋光效果；粒度過高，生產效率將會有明顯提升，但是曲軸的表面質量達不到使用要求。拋光塊的寬度也將影響曲軸的拋光精度，假若拋光塊過小，且砂帶無法覆蓋整個曲軸的面積，那么必將導致軸徑圓角的拋光效果差的結果。

4單拐曲軸車削工藝的加工解決策略

4.1加大冷卻液流量，增設曲軸的拋光裝置

冷卻液的增加可以幫助曲軸將多種雜質盡可能快速的沖洗干凈，進而節省時間。在煤油回收之時，可以通過加工紙袋的過濾機消除工業粉塵顆粒，確保冷卻液的潔凈度。在拋光過程中，被加工曲軸將會不斷的旋轉，這就將產生一定的位移量，雖然定位精度不會準確，但是卻可以有效抵消在拋光過程中產生的軸徑劃痕，通過在生產實踐之中的不斷探索，得知到曲軸的偏移量最好在1mm左右。

4.2選擇合適拋光砂帶粒度，使用合理寬度的拋光塊

在實際生產之中，最好選擇帶有600目粒度的砂帶，也可以采用精拋和粗拋相結合的拋光方式來解決在拋光質量方面存在的問題。在選擇曲軸加工的拋光塊時，應使其兩側圓角與軸徑圓角相配合，例如可以采用兩側開槽鋸齒形狀的拋光塊，這將在基本程度上保證軸徑圓角的加工精度。

5總結

綜上所述，本文基于單拐曲軸的結構特點對如何設計加工單拐曲軸進行了重點論述，也從根本上解決了在加工過程中可能出現的多種問題，并針對具體問題提出了相應的解決策略。由于工期短等特點，單拐曲軸在加工過程中減少了專用工裝的設計，因此為了促使我國的汽車產業不斷向前邁進，應該利用實際產生中總結的規律來降低單拐曲軸的制造經費。

參考文獻：

[1]董明書，權璐，胡衛東，宋東明.曲軸車削加工過程中出現的問題[J].車輛工程專業（社會科學版），2011（14）.

[2]高明宇，朱玉玉.單拐曲軸的結構特點[J].汽車內燃機的構造，2006（12）：312，315.

作者：李曉軍 單位：浙江新柴股份有限公司