機(jī)械加工技術(shù)在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造中的應(yīng)用

姜薇薇 史天舒 龍春彥

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，機(jī)械加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各類生產(chǎn)加工企業(yè)，其中也包括汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造領(lǐng)域。利用機(jī)械加工技術(shù)對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，是目前行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)提升生產(chǎn)加工效率具有明顯的促進(jìn)作用。因此，有必要對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工技術(shù);汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī);曲軸制造

中圖分類號(hào)：U466文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）08-0055-03

Application of Machining Technology in Automobile Engine Crankshaft Manufacturing

JIANG Weiwei， SHI Tianshu， LONG Chunyan

（Inner Mongolia First Machinery Group Co.， Ltd.，Baotou Inner Mongolia 014030）

Abstract： With the development of China's economy and the continuous progress of society， mechanical processing technology is widely used in various production and processing enterprises， including automotive engine crankshaft manufacturing. The use of mechanical processing technology to improve automotive engine crankshaft manufacturing technology is the current development trend of the industry， which has a significant role in promoting production and processing efficiency. Therefore， it is necessary to study the advanced technology of automobile engine crankshaft manufacturing.

Keywords： machining technology;automotive engine;crankshaft manufacture

近年來(lái)，人們的物質(zhì)生活水平不斷提高，購(gòu)買(mǎi)力逐漸增強(qiáng)，帶動(dòng)了汽車(chē)制造行業(yè)的飛速發(fā)展。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的靈魂和大腦，對(duì)汽車(chē)具有重要的作用。隨著行業(yè)內(nèi)機(jī)械化水平的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸制造技術(shù)不斷進(jìn)步，對(duì)其加工工藝的研究變得越來(lái)越重要。

1 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)最重要的組成部分，決定著汽車(chē)質(zhì)量的好壞和使用壽命的長(zhǎng)短，其由多個(gè)零部件共同構(gòu)成，其中就包括曲軸。曲軸制造技術(shù)直接關(guān)系著發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，也影響汽車(chē)的穩(wěn)定性和乘坐人員的舒適度。

發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)通常需要進(jìn)行以下操作。首先是進(jìn)氣曲軸的上下活塞運(yùn)動(dòng)，活塞運(yùn)動(dòng)加大了氣缸內(nèi)氣體的容積，形成較大的壓強(qiáng)差，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸運(yùn)行到最低處時(shí)，進(jìn)氣結(jié)束。其次是氣體的壓縮過(guò)程，當(dāng)曲軸自下而上運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)氣閥和排氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)，氣體被成功壓縮混合，在此過(guò)程中，壓縮的氣體被火花塞點(diǎn)燃，釋放熱能，使曲軸上下運(yùn)動(dòng)形成驅(qū)動(dòng)力。最后，排氣閥門(mén)打開(kāi)，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過(guò)連接桿的推動(dòng)作用，使氣缸內(nèi)的廢氣在壓力的作用下成功排出，進(jìn)而帶動(dòng)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)。

2 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造技術(shù)分析

2.1 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造技術(shù)現(xiàn)狀

曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)中處于核心位置，是最重要的動(dòng)力傳輸裝置，因此其重要性不言而喻。各國(guó)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的制造尤為關(guān)注。目前，在我國(guó)汽車(chē)制造行業(yè)，發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸制造技術(shù)多采用普通機(jī)床或是專業(yè)機(jī)床，自動(dòng)化程度較低，在曲軸的加工和制造領(lǐng)域，人工操作的環(huán)節(jié)還比較多，進(jìn)而加大了失誤的風(fēng)險(xiǎn)。曲軸的制造材料選擇也存在問(wèn)題，使得曲軸質(zhì)量較大，輕便方面還存在較大的改進(jìn)空間。

2.2 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造流程

一般情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的材料分為兩種，即鋼材和球墨鑄鐵。目前，我國(guó)汽車(chē)行業(yè)大部分曲軸選擇球墨鑄鐵材料。和鋼材比較，球磨鑄鐵的成本較低，同時(shí)材料性能和鋼材較為接近。在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的制造流程中，主軸頸和連桿軸頸的制造較為重要。在加工流程中，首先需要對(duì)曲軸的材料進(jìn)行熔煉，熔煉設(shè)備通常選擇沖天爐，要保持材料在爐內(nèi)煅燒，并觀察溶解狀態(tài)，形成有效的記錄。

熔煉結(jié)束后，要開(kāi)展材料的鑄形工作，鑄形工作主要是對(duì)設(shè)計(jì)好的材料進(jìn)行精細(xì)加工，然后就是材料的鍛造、熱處理和表面強(qiáng)化處理。以某車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造的具體模型為例，為使發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸符合行業(yè)制造標(biāo)準(zhǔn)，該車(chē)間應(yīng)用專業(yè)的機(jī)床設(shè)備，通過(guò)鉆中心孔的方式，完成了發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸止推面和圓弧槽的制造，然后利用磨床的方法對(duì)其進(jìn)行合理加工與改進(jìn)。最后，相關(guān)人員應(yīng)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的平衡性和穩(wěn)定性[1-3]。

3 機(jī)械加工技術(shù)在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造中的應(yīng)用

3.1 鑄造技術(shù)與鍛造技術(shù)

在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的鑄造與鍛造技術(shù)過(guò)程中，人們需要合理選用光譜儀設(shè)備，直接分析讀取熔煉的成分。在熔煉材料的處理環(huán)節(jié)，可以利用先進(jìn)的材料進(jìn)行融合加工，如復(fù)合型材料。同時(shí)，要對(duì)熔煉過(guò)程進(jìn)行內(nèi)部公開(kāi)，有效監(jiān)督熔煉過(guò)程，保證工程材料符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)技術(shù)工人發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)及時(shí)做出處理，必要時(shí)可組織專業(yè)人員進(jìn)行研討，制定補(bǔ)救措施。企業(yè)可以采用最新的造型方法，如擠壓造型法，有效降低能耗，減少污染氣體的排放，提高曲軸生產(chǎn)質(zhì)量[4-6]。

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的鍛造可以采用最新的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備，如自動(dòng)感應(yīng)器、精整液壓機(jī)等，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。這樣能減少人為失誤，提高曲軸生產(chǎn)加工的精細(xì)化水平，為我國(guó)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造行業(yè)的健康發(fā)展提供技術(shù)支持。

自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備可以實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量模具參數(shù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸生產(chǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化管理，并可結(jié)合實(shí)際需要，及時(shí)更新數(shù)據(jù)，提高整體的作業(yè)水平。自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備通過(guò)合理比較鍛造物件的實(shí)際數(shù)據(jù)和預(yù)定參數(shù)，可減少數(shù)值誤差，提高發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸生產(chǎn)的精細(xì)化程度。

3.2 機(jī)械加工工藝和流程

當(dāng)前，機(jī)械加工工藝正在朝零部件智能化、規(guī)范化加工的方向發(fā)展，對(duì)行業(yè)持續(xù)發(fā)展具有明顯的促進(jìn)作用。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸涉及較多工序，需要有效應(yīng)用機(jī)械加工技術(shù)[7-11]。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸屬于精細(xì)零部件，加工精準(zhǔn)度要求較高，傳統(tǒng)的加工方法無(wú)法滿足要求，因此，人們需要將機(jī)械加工技術(shù)應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的生產(chǎn)與加工中，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行精細(xì)打磨，為零部件的高效生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

企業(yè)要明確零部件的機(jī)械加工流程和操作方法，使零部件生產(chǎn)符合有關(guān)要求[12-15]。要想實(shí)現(xiàn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的精細(xì)加工，人們要合理規(guī)劃曲軸加工的工藝路線，明確各工序的具體內(nèi)容，有效應(yīng)用生產(chǎn)設(shè)備和加工技術(shù)，對(duì)曲軸生產(chǎn)中的質(zhì)量檢驗(yàn)方法和技術(shù)條件等要素進(jìn)行合理管理與控制，確保曲軸機(jī)械加工的規(guī)范性。

在具體工作中，企業(yè)需要加強(qiáng)管理，促使工藝流程滿足實(shí)際要求。一是制定生產(chǎn)計(jì)劃，明確機(jī)械構(gòu)件類型。二是分析零件效果圖和裝配圖，并且選擇合適的工藝。三是確定工藝路線，明確工序步驟，準(zhǔn)備機(jī)械加工設(shè)備。四是進(jìn)行機(jī)械加工，填寫(xiě)加工文件[16-18]。

3.3 機(jī)械加工技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

以日系豐田汽車(chē)為例，豐田汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸生產(chǎn)一共分為44道工序，各種機(jī)械設(shè)備共計(jì)57臺(tái)，機(jī)械操作工人有7人。曲軸材料切削環(huán)節(jié)則分為19道工序：高頻淬火工序1道;清洗工序3道;動(dòng)平衡及修正工序各1道;壓鍵工序1道;加熱壓入齒輪工序1道;質(zhì)量中心孔測(cè)定工序1道;油孔貫通檢查工序1道;齒輪檢查工序1道;連桿軸頸檢測(cè)工序1道;主軸頸和連桿軸頸檢測(cè)刻印工序1道;工件搬送工序7道。如果按照這些工序進(jìn)行機(jī)械化生產(chǎn)和運(yùn)作，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的性能達(dá)到業(yè)界的較高水平。

在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的端面位置，豐田汽車(chē)公司采用的鉆中心孔機(jī)械設(shè)備較為先進(jìn)，在中心孔的位置選擇上，不同于其他曲軸的幾何中心位置，以曲軸的質(zhì)量體積為衡量標(biāo)準(zhǔn)找到鉆孔中心，在鉆孔完成后，相關(guān)技術(shù)人員通過(guò)基準(zhǔn)平衡測(cè)定設(shè)備對(duì)中心孔的選擇進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)，為保證測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度，還應(yīng)用雙轉(zhuǎn)塔數(shù)控車(chē)床進(jìn)行曲軸前后端外圓的質(zhì)量檢測(cè)。主軸頸的止推面、主軸頸和連桿軸頸的圓弧槽的粗加工則利用單軸數(shù)控機(jī)床的機(jī)械化技術(shù)。待曲軸熱處理完成后，利用專業(yè)的機(jī)床設(shè)備進(jìn)行中心孔的質(zhì)量修正，對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸前后端面進(jìn)行精細(xì)加工。

在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的動(dòng)平衡檢測(cè)中，可以利用先進(jìn)的動(dòng)平衡檢測(cè)機(jī)械技術(shù)，如動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)，提高汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能和安全系數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸使用前需要進(jìn)行清洗，避免受到雜質(zhì)影響。另外，要采用先進(jìn)的特化專用機(jī)械設(shè)備對(duì)曲軸軸徑進(jìn)行線上檢測(cè)，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的制造水平符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[19-20]。

4 結(jié)論

護(hù)汽車(chē)制造行業(yè)社會(huì)形象，提升汽車(chē)使用者的體驗(yàn)度，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展。

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當(dāng)前，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造技術(shù)不斷進(jìn)步，人們可以將機(jī)械加工技術(shù)應(yīng)用到汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工中，以提高汽車(chē)行駛的穩(wěn)定性和安全性。對(duì)曲軸機(jī)械加工技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，可以提高汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)制造行業(yè)整體水平，維