[精选]曲轴加工工艺技术简介.pptx
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1、曲轴加工工艺简介 主主 要要 内内 容容o一、前言一、前言:如何进行工艺筹划?如何进行工艺筹划?o二、曲轴的功能局部二、曲轴的功能局部控制失效风险控制失效风险1.曲轴的功用曲轴的功用2.曲轴工作特点曲轴工作特点3.曲轴的材料曲轴的材料o三、曲轴实物加工局部三、曲轴实物加工局部-满足产品图纸满足产品图纸1.加工工艺方法确实定加工工艺方法确实定2.曲轴加工基准选择的基本原则曲轴加工基准选择的基本原则o四、曲轴加工工艺路线的编制原则四、曲轴加工工艺路线的编制原则 o五、主要工艺介绍图片五、主要工艺介绍图片一、如何进行工艺筹划生产准备工程如何进行工艺筹划生产准备工程o主要输入:主要输入:毛坯图纸加工余
2、量、毛坯缺陷 产品图纸加工的内容、加工方法、产品设计基准等产品要求 生产纲领生产节拍时间、生产方式 质量目标自工程不良、后工程不良o工艺方案的评价原则工艺方案的评价原则质量 Quality成本Cost交付DayQCD的含义oQCD是 汽车行业的俗语,类似中国汽车业质量、成本、交货期的说法,但含义范围上差异很大。的汽车公司都是跨国公司为了便于统一管理,很多管理制度、方法都是多种文字,使用了大量通用的英文单词缩写如:KPI、ANPQP、NPW、GK、TPM、TQM等等,以后大家会看到很多,要逐步适应。oQ是广义的质量产品质量、工作质量、效劳质量、开发质量、维修质量、管理质量.。C是广义的成本采购成
3、本,内制成本、销售成本、物流成本例采购成本不是简单的招标最低价而是供给商的六个方面23个视点来查成本改善活動的構面,再加上可开展的利润。D是时间也是广义的同期生产。oQCD部门改善规划部、执行部、改善室是个代名词,这是日产针对东风公司的问题点而特别定的机构名称,由于中日文化的差异,中方人员的理解存在很大的误解。oQCD改善工作与我们现在理解的日常管理没有冲突但有交叉,最怕的是中国人的误解和扯皮。APQPAPQP与与ANPQPANPQP的比较先期产品质量筹划的比较先期产品质量筹划阶段APQPANPQP1方案和工程确定组织与筹划2产品设计和开发设计完成3过程设计和开发工装模具正规化4产品和过程确实
4、认工艺正规化5反响、评定和纠正措施投产后产品质量筹划循环示意图产品质量筹划循环示意图PDCAPDCA循环模式循环模式方方案案实施实施检查检查措施措施持续改进持续改进技术和概念技术和概念开发开发产品产品/过程开发过程开发和样件验证和样件验证产品和过程产品和过程确认确认方案和方案和定义定义过程设计过程设计和开发和开发产品设计产品设计和开发和开发产品和产品和过程确认过程确认反响评定反响评定和纠正措施和纠正措施多方论证多方论证同步工程同步工程预防缺陷预防缺陷持续改进持续改进 传统串行传统串行过程过程并并 行行 同同 步步 过过 程程详细设详细设计计编制工编制工艺路线艺路线编制加工编制加工工艺卡工艺卡N
5、C编程编程模具加模具加工工生产制生产制造造编制装配工编制装配工艺卡艺卡方案设方案设计计方案设计方案设计详细设计详细设计编制工艺路线编制工艺路线编制装配工艺卡编制装配工艺卡编制加工工艺卡编制加工工艺卡NC编程编程模具加工模具加工生产制造生产制造缩短总体开发时间;缩短总体开发时间;减少设计改进成本;减少设计改进成本;增强产品优化效果;增强产品优化效果;提高设计自动化程度。提高设计自动化程度。二、曲轴的功能局部二、曲轴的功能局部 曲轴是发动机的五大件之一,曲轴是曲轴是发动机的五大件之一,曲轴是发动机最重要的机件之一。位于发动机的发动机最重要的机件之一。位于发动机的曲轴箱内,通过瓦盖紧固在气缸体曲轴承
6、曲轴箱内,通过瓦盖紧固在气缸体曲轴承孔上,瓦盖用螺栓紧固在气缸体瓦盖结合孔上,瓦盖用螺栓紧固在气缸体瓦盖结合面上。面上。1.功能功能:曲轴与连杆配合将作曲轴与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的用在活塞上的气体压力变为旋转的动力,传给底盘的传动机构。同时,动力,传给底盘的传动机构。同时,驱动配气机构和其它辅助装置,如驱动配气机构和其它辅助装置,如风扇、水泵、发电机、机油泵等。风扇、水泵、发电机、机油泵等。二、曲轴功能局部二、曲轴功能局部o2.曲轴工作特点曲轴工作特点-工作时,曲轴承受气体压力,惯性力及惯性力矩的作用,工作时,曲轴承受气体压力,惯性力及惯性力矩的作用,受力大而且受力复杂,并
7、承受交变负荷的冲击作用;受力大而且受力复杂,并承受交变负荷的冲击作用;-其次,由于连杆传来的力是周期性变化的,在某些瞬时还其次,由于连杆传来的力是周期性变化的,在某些瞬时还是冲击性的;是冲击性的;-上述这些周期作用着的力,还将引起曲轴的扭转振动而产上述这些周期作用着的力,还将引起曲轴的扭转振动而产生附加应力;生附加应力;-曲轴的转速很高,它与轴承之间的相对滑动速度很大;曲轴的转速很高,它与轴承之间的相对滑动速度很大;为了保证工作可靠,要求曲轴具有足够的刚度和强度,为了保证工作可靠,要求曲轴具有足够的刚度和强度,良好的承受冲击载荷的能力以及耐磨损、润滑条件良好。良好的承受冲击载荷的能力以及耐磨损
8、、润滑条件良好。为了提高疲劳强度,还经过特殊的处理,例如:淬为了提高疲劳强度,还经过特殊的处理,例如:淬火、滚压强化等独特的工艺措施。火、滚压强化等独特的工艺措施。三、曲轴结构特点和主要技术要求三、曲轴结构特点和主要技术要求 1.结构特点:结构特点:曲轴由主轴颈,连杆轴颈、曲柄、曲轴由主轴颈,连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。曲轴前端装有正时齿平衡块、前端和后端等组成。曲轴前端装有正时齿轮,驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。我厂轮,驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。我厂生产的生产的EQ6100、6102曲轴均为整体式结构。曲轴均为整体式结构。6102曲轴为附带整体后油封结构。曲轴为
9、附带整体后油封结构。3、曲轴的材料、曲轴的材料o曲轴的主要失效形式是疲劳断裂和轴颈严重磨损,其中曲轴的主要失效形式是疲劳断裂和轴颈严重磨损,其中弯曲疲劳断裂约占弯曲疲劳断裂约占80,对曲轴的材料要求,对曲轴的材料要求n优良的综合机械性能优良的综合机械性能n高的抗疲劳能力,防止疲劳断裂高的抗疲劳能力,防止疲劳断裂n良好的耐磨性良好的耐磨性o常用的曲轴材料锻钢和球墨铸铁常用的曲轴材料锻钢和球墨铸铁 曲轴常用材料曲轴常用材料 根据发动机的工作状况,曲轴常用材料有:球墨铸铁、调质钢、非曲轴常用材料有:球墨铸铁、调质钢、非调质钢。调质钢。对于汽油机曲轴,由于功率较小,曲轴毛坯一般采用球墨铸铁铸造而成,常
10、用材料有:QT600-2、QT700-2、QT800-2、QT900-6、QT800-6、等温淬火球铁ADI球铁等。柴油机曲轴毛坯一般采用调质钢或非调质钢,调质钢常用材料有:45、40Cr或42CrMo ;非调质钢常用材料有48MnV、C38N2、38MnS6。近年来,随着汽车排放要求的升级和超载的限制,以及降低制造成本的需要,对车用柴油机而言,一方面非增压柴油机逐步减少,增压、增压中冷柴油机逐步增多,且多数在原机型上改进提高功率,但曲轴结构并无大的改进,另一方面又要求降低制造成本。为适应这种要求,我厂在曲轴材料选用和强化技术措施曲轴材料选用和强化技术措施运用上与毛坯厂作了一些探索,试图制造出
11、高可靠性和低成本的曲轴以适应整机和市场的要求,在材料的选用上力求以高强度高韧性的球墨铸铁或控温冷却的非调在材料的选用上力求以高强度高韧性的球墨铸铁或控温冷却的非调质钢,代替调质钢。质钢,代替调质钢。但是目前我厂在球墨铸铁曲轴的使用上效果不是太理想,特别在中重型发动机曲轴上;目前我厂在中重型发动机上常用的曲轴材料为非调质钢。3.曲轴的材料曲轴的材料球铁曲轴的冷加工性比钢好,且成本只有钢曲轴的球铁曲轴的冷加工性比钢好,且成本只有钢曲轴的1/3采用球铁曲轴圆角滚压强化替代锻钢曲轴可以降低曲轴制采用球铁曲轴圆角滚压强化替代锻钢曲轴可以降低曲轴制造成本造成本控制失效的风险采取的工艺手段o1.曲轴轴颈早期
12、磨损o轴颈淬火+回火+校直+探伤 评价指标:淬硬外表硬度 淬硬层深 淬硬层内部的金相组织o2.曲轴疲劳断裂铸件:车沉割槽+圆角滚压锻件:圆角淬火喷丸-提高曲轴整体疲劳强度的工艺方法还有美化外观的作用评价指标:圆角的大小 圆角的成型性 圆角外表的粗糙度o3.曲轴震动、异响、噪音 控制曲轴动不平衡量动平衡工艺几何中心与质量中心孔零件部位 产品要求疲劳强度要求实际疲劳强度6B曲轴圆角 1.27mm左右701-750左右DCI11曲轴圆角 1.2mmB区1.6mmA区750MPa867MPa左右4H曲轴圆角 2.0mm680MPa720MPa左右硬化层深与疲劳强度要求硬化层深与疲劳强度要求三、曲轴实物
13、加工局部三、曲轴实物加工局部o1.识图、读图、画图加工外表与不加工外表加工外表与不加工外表对加工外表进行分类如:外圆,孔,平面等对加工外表进行分类如:外圆,孔,平面等o2.各种加工外表的加工方法以及经济精度和外表粗糙度。确定最终加工方法o3.加工余量的合理分配o曲轴加工的难点:曲轴加工的难点:1.连杆颈与主轴颈不在同一回转中心线上连杆颈与主轴颈不在同一回转中心线上 2.连杆颈连杆颈16,25,34有有120相位角要求相位角要求 曲轴一般由主轴颈,连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐,曲轴的曲拐数目等于气缸数直列式发动机;V型发动机曲轴的曲拐
14、数等于气缸数的一半。以下图为dCi 11曲轴图片7个主轴颈曲轴后端油封轴颈曲轴前端正时齿轮6个连杆颈8个平衡块硅油扭震减振器具有更好的减振特性.与曲轴通过四个螺栓相连。扭震减振器总成dCi 11曲轴前端,与曲轴相连为:扭震减震器总成飞轮上除齿圈外,还加工有信号盘60-2为整机提供转速信号。为保证可靠联接,通过12个M16螺栓与曲轴相连。一轴轴承dCi 11曲轴后端,与曲轴相连为:飞轮总成曲轴实物加工方法确实定o外圆:主轴颈、连杆颈、齿轮轴颈、皮带轮轴颈、法兰、油封等加工方法:车 铣 磨 抛光o孔:油孔钻两端螺孔-钻、扩6个螺栓底孔 攻6个螺栓孔螺纹轴承孔-钻、扩、铰 工艺孔-钻、铰o平衡块:车
15、侧面o键槽:铣削三、曲轴实物加工局部三、曲轴实物加工局部 -49厂现有曲轴产品技术参数参考厂现有曲轴产品技术参数参考2.曲轴加工基准选择的基本原则曲轴加工基准选择的基本原则o直列式发动机曲轴加工基准选择的基本原则:直列式发动机曲轴加工基准选择的基本原则:根据设计基准选择加工基准根据设计基准选择加工基准 -径向基准:直列式采用全支承结构径向基准:直列式采用全支承结构 加工的径向基准选择两端的主轴颈加工的径向基准选择两端的主轴颈 No1,7主轴颈中心连线;两中心孔的连线主轴颈中心连线;两中心孔的连线 -轴向基准:曲轴为了防止轴向力作用而发生轴向窜轴向基准:曲轴为了防止轴向力作用而发生轴向窜动,采用
16、止推结构动,采用止推结构 加工的轴向基准选择止推面;加工的轴向基准选择止推面;-角向基准:发动机的发火次序角向基准:发动机的发火次序1-5-3-6-2-4 加工的角向基准选择加工的角向基准选择NO1连杆轴颈连杆轴颈 粗加工连杆颈采用铣角向定位面或定位凸台粗加工连杆颈采用铣角向定位面或定位凸台四、曲轴加工工艺路线编制原则o先粗后精先粗后精 先基准后其他先基准后其他 先面后孔先面后孔 先主要外表后次要外表先主要外表后次要外表外圆粗加工阶段其他外表的加工外圆精加工阶段粗基准的加工精基准的加工先加工主轴颈,再加工连杆颈先加工主轴颈,再加工连杆颈工艺路线编制例如6102曲轴:铣端面打中心孔径向基准粗磨第
17、四主轴颈轴向基准粗精车所有粗精车所有主轴颈及主轴颈及同轴轴颈同轴轴颈铣角向定位面角向基准车平衡块侧面车平衡块侧面钻直斜油孔钻直斜油孔车沉割槽铸车沉割槽铸滚压铸滚压铸淬火淬火回火回火校直校直探伤探伤喷丸喷丸钻铰工艺孔角向基准半精磨No1,7主轴颈径向基准精磨第四主轴颈轴向基准精磨所有精磨所有主轴颈及主轴颈及同轴轴颈同轴轴颈精磨所有精磨所有连杆颈连杆颈两端孔加工两端孔加工铣键槽铣键槽动平衡动平衡抛光抛光清洗防锈清洗防锈包装发运包装发运粗精粗精车所有车所有连杆颈连杆颈典型零件工艺流程介绍典型零件工艺流程介绍 EQ6100曲轴工艺流程零件号:10C-05020B 材料:QT700-2 毛坯重:50kg
18、 成品重:43kgDCI 11曲轴加工工艺流程介绍10、车削1、4、7主轴颈及两端轴颈0J、毛坯检查20、铣削2、3、5、6主轴颈、全部连杆轴颈及两侧夹板面30、打标记40、钻主轴颈上油孔50、钻连杆轴颈上油孔60、油孔倒角70、去毛刺80、清洗90、主轴颈及圆角淬火、连杆颈及圆角淬火100、回火110、探伤120、修整中心孔、两端螺纹孔加工130、去毛刺、粗抛光油孔口140、磨两端轴颈5、DCI 11曲轴加工工艺流程2140J、中间检查150、磨全部主轴颈150J、中间检查160、磨全部连杆颈160J、中间检查170、清洗180、曲轴油孔口抛光190、铣键槽200、探伤210、曲轴动平衡22
19、0、吹净螺孔内铁屑、去除去重孔边缘毛刺230、抛光230J、中间检查240、返修250、刷、吹油孔260、清洗曲轴油孔、外表270、吹风280、防锈280J、终检290、齿轮加热300、齿轮装配五、曲轴主要加工工艺五、曲轴主要加工工艺o曲轴的粗加工一一.传统车削缺点:传统车削缺点:1.由于曲轴毛坯的加工余量比较大,在车削曲柄端面时是由于曲轴毛坯的加工余量比较大,在车削曲柄端面时是一种断续切削,高速切削时冲击力特别大,且曲轴的刚性一种断续切削,高速切削时冲击力特别大,且曲轴的刚性差,易引起振动差,易引起振动2.曲轴车削时,常采用大宽度的成型车刀多刀切入的方法,曲轴车削时,常采用大宽度的成型车刀多
20、刀切入的方法,这种方法解决了生产率低的问题,但在切削时使工件承受这种方法解决了生产率低的问题,但在切削时使工件承受很大的切削力,容易产生变形而影响加工精度很大的切削力,容易产生变形而影响加工精度3.在车削在车削6缸机曲轴时,常采用中间传动的方式,使得工缸机曲轴时,常采用中间传动的方式,使得工件装卸不方便,加工各档轴颈刀架及刀具位置需要分别调件装卸不方便,加工各档轴颈刀架及刀具位置需要分别调整,因此更换品种时,重新调整工作量大整,因此更换品种时,重新调整工作量大五、主要加工工艺粗加工五、主要加工工艺粗加工o二二.曲轴的铣削曲轴的铣削o 为克服传统车削的缺点而开发出曲轴的铣削设备,分为为克服传统车
21、削的缺点而开发出曲轴的铣削设备,分为外铣和内铣。外铣和内铣。o主要特点:主要特点:o 1.设备刚性好,能很好地适应断续切削,生产效率高设备刚性好,能很好地适应断续切削,生产效率高o 2.能对加工部位进行精度补偿能对加工部位进行精度补偿o 3.产生的铁屑较细小产生的铁屑较细小o 4.刀具费用较高,需要配套设备,投资大刀具费用较高,需要配套设备,投资大o 5.有一定的柔性,刀具调整较方便、迅速有一定的柔性,刀具调整较方便、迅速一、轴颈粗加工 EQD6102曲轴 轴颈粗加工加工工艺为:粗车第4主轴颈-粗磨第4主轴颈-粗车曲轴主轴颈及同轴轴颈-半精车曲轴主轴颈及同轴轴颈-精车第1、3、5、7主轴颈-铣
22、连杆颈角向定位面-车连杆颈,具体采用的设备及定位方式如下:粗车第4主轴颈粗磨第4主轴颈粗车曲轴主轴颈及同轴轴颈半精车曲轴主轴颈及同轴轴颈精车第1、3、5、7主轴颈铣连杆颈角向定位面车连杆轴颈多刀车削,一次车削成形采用与曲轴形状相同的靠模轴,对连杆颈进行跟踪车削 dCi 11曲轴曲轴 轴颈粗加工加工工艺为:车削第1、4、7主轴颈及两端轴颈-铣削2、3、5、6主轴颈及全部连杆颈,具体采用的设备及定位方式如下:车削第1、4、7主轴颈及两端轴颈数控车床该数控车为双刀盘双主轴 本道工序采用CNC单刀车削工艺,代替了我们一直使用的多刀车削工艺,不但加工质量有了很大的提升,而且优化了工艺流程,以前的多刀车削
23、工艺需要多台机床,目前只需一台数控车就能完成所有轴颈的加工。为了更好地控制半长和防止数控车因曲轴毛坯轴向不稳打刀,数控车采用了RENISHAW测头,测量后根据零件半长进行自动偏置。为了防止换刀后首件进行人工对刀,数控车采用RENISHAW自动对刀装置,换刀后进行自动对刀,防止人工对刀,节约了时间。铣削2、3、5、6主轴颈及全部连杆颈:内铣铣削第2、3主轴颈及全部连杆颈:内铣小松五、主要加工工艺主要加工工艺-曲轴深油孔的加工曲轴深油孔的加工o曲轴上的深油孔是典型的斜长孔,加工难度大。传统的加工方法是采用曲轴上的深油孔是典型的斜长孔,加工难度大。传统的加工方法是采用高速钢深孔麻花钻加工,加工精度低
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