關于空調壓縮機用曲軸加工工藝的研究

籍冬梅 吳濤

摘 要：本文是對空調壓縮機用曲軸部件工藝加工進行分析，隨著壓縮機趨于輕量化、結構簡單化、性能優質化，曲軸制造工藝發生了很大的變化。高速、高效、柔性、復合化是曲軸制造技術發展的主要方向。文章首先闡述了曲軸材料的選用方法和技術要求，在此基礎上，重點對曲軸加工的關鍵技術問題進行了相關分析與說明。

關鍵詞：曲軸加工；曲軸材料；工藝方法；強化工藝

曲軸是壓縮機泵體中最重要、承受負荷最大的零件之一。曲軸在工作狀態下受著交變的扭矩和彎矩載荷，這就要求曲軸具有足夠的強度和剛度以及高精度。曲軸加工工藝水平不僅影響著整機的尺寸和重量，而且在很大程度上影響著發動機的可靠性與壽命。因此，改進曲軸加工方法、提高加工精度顯得非常重要。

1.曲軸材料的選用和技術要求

1.1曲軸常用材料

根據發動機的工作狀況，曲軸常用材料有：球墨鑄鐵、調質鋼、非調質鋼。由于球墨鑄鐵的力學性能接近調質鋼，切削性能良好，且成本只有調質鋼材質成本的l/3左右，所以球墨鑄鐵曲軸在國內外得到了廣泛應用。據統計資料表明，車用發動機曲軸采用球墨鑄鐵材料的比例：美國為90%，英國為85%，日本為60%。國內的汽油機曲軸，一般采用球墨鑄鐵制造，常用的牌號有：QT700-2、QT800-6、QT900-6、等溫淬火球墨鑄鐵等。

1.2曲軸的主要部位技術要求

其主要技術要求有以下一些。

（1）曲軸偏心外徑有較高的圓柱度、圓度等公差要求。

（2）中間三個主軸頸對兩端主軸頸有較高的圓跳動公差要求。

（3）曲軸的連桿軸頸與主軸頸有偏心距要求，在加工時應注意回轉平衡。

2.曲軸加工的關鍵技術問題探討

2.1曲軸定心模式的合理選用

曲軸定心工序采用的方法主要有幾何定心和質量定心兩種。在業界內，關于采用質量定心還是幾何定心的問題，經過多年的爭論，現逐漸形成以下共識：①如果曲軸毛坯質量好，可以用幾何定心；如果毛坯質量不高，才可能采用質量定心方案。②如果毛坯質量均衡性尚可，采用幾何定心方案就能保證曲軸不平衡量在合適的范圍內，則不必采用質量定心方案，以減少因質量定心設備帶來的設備投資。大量的生產實際表明，伴隨我國曲軸毛坯制造水平的不斷提升，采用幾何定心將成為一種發展趨勢。

2.2曲軸粗加工方式的選擇與比較

曲軸的粗加工工藝先后經歷了單刀車、多刀成型車、外圓磨床等工序加工，加工過程中要考慮產生徑向切削力，有效地減少了曲軸粗加工的切削變形，因而得到了廣泛的應用。在具體工藝的選擇上，通常根據以下三個因素進行合理選擇。①曲軸長度L。②毛坯余量δ的大小。③曲軸粗加工的變形問題。為有效減少變形，可以進行工藝分析選擇最佳加工方式，去除大部分的余量，有效釋放應力的工藝，從而獲得較高的軸向尺寸和軸頸尺寸精度。

2.3磨削工藝的合理選擇

國內磨削工藝一般分為粗磨和精磨，而國外大多數廠家都是一次精磨到位。磨削工藝的選擇要兼顧以下兩個問題：一是如何保證曲軸質量；二要有利于消除或減少磨削裂紋。眾所周知，磨削裂紋的產生是由磨削熱引起的，降低磨削熱是解決磨削裂紋的關鍵，在磨削工藝上可采取以下措施消除或減少磨削裂紋。

（1）采用濕磨法，用切削液冷卻磨削區，降低磨削區溫度。

（2）選用粒度較粗、硬度較軟的砂輪，磨削時可以降低磨削熱。

（3）選擇合適的磨削量，也可以降低磨削熱的產生。

（4）選擇合適磨削余量，在磨削過程中減小磨削佘量，降低磨削熱的產生。

（5）改善冷卻條件，提高冷卻噴射壓力，加大冷卻液流量等，以降低磨削熱。

2.4曲軸強化工藝

由于曲軸在交變應力作用下工作，其軸頸面變化轉接圓角處發生應力疲勞和應變破壞的危險性極大。目前，主要通過噴丸強化和圓角滾壓強化來改變曲軸抗疲勞性能。

2.5磷化涂鉬處理：

磷化作為重要的表面預處理技術，在耐蝕、涂裝、順滑、精飾燈方面得到了廣泛的發展和應用，磷化膜的用途取決于膜層的性能，而耐蝕性又是評價磷化膜性能的一項重要指標，磷化膜的耐蝕性與磷化膜的致密度有密切的關系，而膜層的致密度又取決于磷化膜上的磷酸鹽晶體的結構和尺寸。近年來，通過改變磷化前處理和磷化工藝來改善磷化膜耐蝕性的研究屢見報道，各種措施的直接目的是增大膜層的覆蓋率。

鉬酸鹽對鋅、鍍鋅鋼及其合金以及其他的金屬都具有很好的緩蝕效果，熱鍍鋅鋼表面的鉬酸鹽膜亦有報道，近年來，鉬酸鹽作為磷化添加劑的研究已見報道，但只能減小磷酸鹽晶體的晶粒尺寸，仍不能消除磷化膜的孔隙。

為了消除磷酸鹽晶體間的孔隙，磷化的金屬需進行封閉后處理，硫鉀銘酸鹽可被作為磷化膜的封閉后處理，但硫鉀銘致癌、劇毒。今年來的使用硫鉀銘收到了嚴格的限制或禁止，本文研究采用無毒環境友好的鉬酸鹽溶液封閉后處理已磷化的熱鍍鋅鋼板，著重考察其在5%NaC1水溶液中的腐蝕電化學行為。

3.結語

要制定先進合理的曲軸加工工藝必須做到以下幾點。

（1）根據曲軸零件的特點，采用合理的曲軸定心模式。

（2）磨削工藝參數的選取要有利于減少或消除磨削裂紋。

（3）適合于多品種、小批量的復合加工技術是今后曲軸加工的一個發展方向。

（4）注意曲軸強化工藝的推廣和應用。[科]

參考文獻：

[1]孫軍.從內燃機發展談曲軸制造技術[J].鍛造與沖壓，2010，（4）：30-32.

[2]段紹林，毛澤永.宋利強曲軸機加工工藝與設備現狀及發展趨勢[J].內燃機，2010，（2）：28-29.