材料成形技术基础题目:摩托车发动机曲轴
院(系):
专业年级:
姓名: 鲍阳
学号:
指导教师: 万晓峰
2012年05月28日
摩托车发动机曲轴
摘要
曲轴是发动机中最重要的部件之一，它的功用是将发动机各缸活塞的往复运动汇总起来，并以回转运动的形式传递给飞轮，然后对外输出做功。
由于曲轴的形状和受力十分复杂，以及结构上在发动机中的重要地位，因此它对制造要求很高，是发动机造价最高的部件之一。
本文着重论述了摩托车发动机曲轴工作条件、使用性能要求、毛坯材料、毛坯制造方法、毛坯简图、毛坯及零件的制造工艺路线（包括热处理工序）。
关键词： 发动机曲轴工艺分析
1曲轴的作用
曲轴是汽车发动机中的重要零件,它与连杆配合将作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，驱动配气机构和其它辅助装罝。
曲轴在工作时，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，同吋，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有较好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。
2曲轴的结构及其特点
曲轴的作用是将活塞的上下往复运动华为旋转运动。
曲轴的尺寸决定了发动机的行程，因而曲轴是发动机的一个重要零件。
支撑曲轴旋转的部分叫主轴颈，主轴颈通过轴瓦安装在曲轴箱上，安装连杆的部分叫曲轴销,曲轴销中心线和主轴颈中心线不相重合，二者的距离恰好等于发动机行程的一半。
连接曲轴销和主轴颈的部分叫曲轴。
摩托车上，大都采用厚大圆盘状的曲柄，而且曲柄延伸到曲柄销的反方向，这部分起平衡活塞惯性力的作用。
在曲柄销和主轴颈之间的曲柄叫做曲柄臂，曲柄臂只起曲柄销和主轴颈之间的传力作用，反向延伸到主轴颈之外的曲柄部分叫平衡重。
在发动机运转时活塞做高速往
复直线运动，产生十分大的惯性力，。
平衡重的作用是平衡活塞的惯性力，减小发动机的振动。
平衡重十分重要，如果曲轴没有平衡重，发动机运转时将产生很大的振动，严重时会使发动机产生重大机械破坏。
曲柄臂和平衡重大都制成一体，二者共同叫做曲柄。
3工作条件、使用性能要求
曲轴工作时要承受很大的转矩以及交变的弯曲应力，容易产生扭振、折断及轴颈磨损，因此要求所用的材料应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性。
粗糙度要求：基本尺寸为Φ68连杆颈为0.4，基本尺寸为Φ70主轴颈为0.8，小头、各轴台、M44螺纹粗糙度要求为1.6，M12法兰螺纹孔、底面、键槽侧面为3.2，小头端面、 M15和M33螺纹孔、Φ4油孔为6.3，Φ6斜油孔为12.5。
圆柱度、圆度要：连杆颈外圆、主轴颈外、油槽底面为0.008。
相对主轴中心线跳动度：大头圆锥面0.036、大头轴台0.02。
垂直度：M12相对于底面为0.08，底面相对于主轴中心线为100：0.01。
平行度：两侧相对于主轴中心线为100：0.1，键槽相对于轴中心线为0.01。
位置度：M12螺纹孔相对于大头轴台、主轴中心线为0.4。
4曲轴的材料和毛坯的确定
常用材料有：一般曲轴35、40、45钢或者球墨铸铁QT600-2；对于高速、重载曲轴，可采用40Cr、42Mn2V等材料。
曲轴的毛坯根据批量大小、尺寸、结构及材料品种来决定。
批量较大的曲轴，采用模锻；单件小批量中大型曲轴，采用自由锻造；而对于球墨铸铁材料，则采用铸造毛坯。
根据零件材料，确定毛坯材料为35CrMo
其生产类型为大批生产；毛坯宜采用模锻成形，其优点是锻造精度高，加工余量小，但产品的组织不均匀及表面有硬化层。
为改善切削性能，要进行正火处理。
5毛坯制造方法
毛坯制取方法:按照图样尺寸、形状要求制造，就是模锻:经过制坯工步、预锻和终锻工步、切锻工步来锻造所需的锻件的。
模锻工艺过程包括下料、毛坯质量检查、加热、模锻、切边冲孔、表面清理、校正、精压、锻件热处理、质量检查、入库等工序。
热处理就是调质处理或正火处理，重复
一次，回火，回火次数不限，必要时热矫正，然后消除内应力，空冷。
金相组织应为珠光体+铁素体，不允许有魏氏组织。
锻件经调质处理后，其基体的金相显微组织为索氏体。
锻件在热处理后，再经喷丸或喷砂处理。
为提高耐磨性和耐疲劳强度，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工，以达到较高的表面硬度和表面粗糙度的要求。
锻件的宏观组织不允许有机加工不可消除的折叠、孔眼(蜂窝孔和缩松孔)、折痕、起鳞、气泡、裂纹、分层、氧化皮及非金属杂质等影响强度的缺陷，不允许用补焊的方法消除曲轴缺陷。
对有平衡块的锻钢曲轴，在平衡块顶部的未填满部分进行补焊，补焊强度不低于曲轴平衡块其他处的强度，补焊后还要经过探伤
6毛坯及零件的制造工艺路线（包括热处理工序）
1确定毛坯及毛坯的热处理方式
钢制曲轴毛坯经锻造后要安排正火，以消除残留的锻造应力，并使不均匀繁荣金
相组织，通过重新结晶得到细化均匀的组织，从而改善加工性。
2加工方法
表面粗糙度大于6.3：外圆表面粗车（铣），由于为大批量生产，两端面选铣；粗糙度为3.2～6.3 面：粗车（铣）—半精车（铣），粗糙度为 0.8～1.6面：最终加工方法为精车（铣）,如:小头精车。
粗糙度为0.4～0.8面：最终加工方法为磨,如：连杆颈、主轴颈。
粗糙度为6.3～12.5孔：钻孔—扩孔；粗糙度为1.6～3.2孔:钻孔—扩孔—铰孔。
3加工顺序的安排
在安排加工顺序时一般应遵循以下原则：
1. 基准现行
应首先安排被选作精基准的表面的加工，再以加工出的精基准为定位基准，安排其它表面的加工。
该原则还有另外一层意思，是指精加工前应先修一下精基准。
例如本工件的第一道工序铣两端面打中心定位孔。
2. 先粗后精
这是指先安排各表面粗加工，后安排精加工。
如该零件的上下表面的加工。
3. 先主后次
主要表面一般指零件上的设计基准面和重要工作面。
这些表面是决定零件质量的主要因素，对其进行加工是工艺过程的主要内容，因而在确定加工顺序时，要首先考虑加工主要表面的工序安排，以保证主要表面的加工精度。
在安排好主要表面加工顺序后，常常从加工的方便与经济角度出发，安排次要表面的加工。
4. 先面后孔
一般这类零件上既有平面，又有孔或孔系，这时应先将平面（通常是装配基准）加工出来，再以平面为基准加工孔或孔系。
锻钢曲轴加工路线为：锻坯调质（或正火）—校直—清理表面—检查—机械加工—去应力退火—精加工—表面热处理—校直—磨削加工—检验。
[10]
根据以上的基本原则可以确定曲轴加工工艺路线如表1-3所示：
表1曲轴的加工工艺路线
序号工序内容简要说明
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
13
14
15
16
锻造
热处理
校直
清理表面
检查
铣两端面打中心定位
孔
铣侧面及底面
粗车小头及法兰
粗车主轴颈
粗车连杆颈
钻连杆孔及攻丝
钻油孔
钻法兰孔及攻丝
精车连杆颈
精车大、小头及轴台
模锻
调质或正火
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
车油槽及越程槽
小头攻丝及大、小头倒角
车螺纹
铣键槽
淬火
粗磨主轴颈
磨连杆颈
精磨连杆颈
抛光
清洗
总检
参考文献
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