曲轴的锻造工艺分析

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1、曲轴的锻造工艺分析薛广记（济南大学机械工程学院，山东济南250022）摘要：以微车内燃机用曲轴的成形工艺开发为目的，通过对比各种曲轴加工方法，分析复杂多拐曲轴零件锻压成形可行性及工艺难点，最终确定了锻压成型工艺方案。关键词：锻压；曲轴；工艺分析中图分类号：T文献标志码：ATheAnalysisoftheTechnologyofCrankshaftForgingXUEGuang-ji(SchoolofMechanicalEngineering,UniversityofJinan,Jinan250022»

2、China)Abstract:Ininternalcombustionenginecrankshaftminicarwiththeformingprocessofdevelopmentforthepurpose,bycomparingthevariouscrankshaftmachiningmethod,thispaperanalyzesturnmorecomplexcrankshaftpartsforgingformingfeasibilityandtechnologydifficulty,fina

3、lforgingformingprocessprogram・Keywords:forging；crankshaft；processanalysis8-8曲轴是汽车发动机中的垂要零件，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置。曲轴在工作吋，受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而H受力复杂，同时，曲轴乂是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。曲轴在使用过程中的主耍损坏形式有如下两

4、种：一是疲劳断裂.先在轴颈和圆角处产生疲劳裂纹.然后向曲柄深处发展，造成曲轴断裂.也有少数曲轴先在轴颈中部的汕道内壁产生裂纹.发展为曲轴断裂；二是轴颈表血的严重磨损（尤以连杆轴颈为其）o所以，曲轴主要应有较高的疲劳强度和良好的耐磨性。对于曲轴的加工可以采用铸造或锻造。相比Z下，铸造对以一次成型，锻造需耍锻打，他们的后续热处理方式也有区别。铸造成性相对容易，锻造成型工艺要复杂，不过近些年的技术发展，大型水压机的出现，使得200kg以内工件的锻造成为可能，自由锻和热模锻的工艺不断完善，可以使锻造成型也比较

5、容易。从内部组织看，铸造纽织没有锻造组织性能稳定，铸造会有一系列砂眼，疏松，偏析等缺陷；锻造组织能做到均匀，把原材料缺陷组织缺陷消除等等。为了得到机械性能较好的曲轴，我们采用冲压工艺来锻造曲轴。1曲轴的结构及其特点曲轴的零件图如图1所，总长约560mmo胚件经计算约为50kg。曲轴一般山主轴颈，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H等于气缸数（直列式发动机）；v型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲

6、轴箱的主轴承座中。主轴承的数H不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，在表149MnVS3钢的化学成分CSiMnpsVCrMoNi0.44-0.540.15-0.600.60-1.0<0.0350.045-0.0650.08-().13<0.30<0.08<0.040Cr+Ni+Nfd).O62.1.2机械性能连接处川恻弧过渡，以减少应力集中。曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断而为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有(或紧固有)平衡車块。平衡重块用來平衡发动机

7、不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。曲轴前端装有齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩汕盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端川来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成挡油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。2材料的选择及材料性能2.1材料选择49MnVS3钢为屮高碳、锐微合金化的含硫易切削高韧性非调质钢，有良好的机械性能，相当或优于中碳调质钢，可省略淬一回火、校直、消除应力回火工序，能避免淬火废品，节约热能。原西徳Ge

8、rlaeh厂，1985年已生产非调钢曲轴70多万件，日本丰皿轿车曲轴全山非调质钢制造，性能较好。与中碳低合金钢相比，非调质钢具有•以下优点(1)可免去热处理工序(淬火+回火)费丿由于少一道热处理工序，可减小变形量和脱碳层，提高产品质量，缩短生产周期。(2)山于不进行热处理工序，故可减少一道校直工序。(3)具有较好的加工性能和较高的疲劳强度。在我国发展发动机曲轴用非调质钢，不仅节约大量外汇，而且也可提高技术水平。以该材料在汽车发动机曲轴的应用为先导，在国内