汽車曲柄零件機械加工工藝方案優化

夏怡文

摘 要：隨著我國經濟水平的提高，汽車在人們日常生活中占據了重要的地位，基于此，我國汽車市場的競爭也越來越激烈，許多汽車生產商為了占有汽車市場，便致力于提高創新能力，升級汽車的加工工藝，以較高的生產技術來提高生產效率，從而提高汽車的生產質量，以質量效益作為占據市場的核心競爭主力。除此之外，汽車還為我國社會的生產環節提供了運輸動力的保證，因此必須以高質量的汽車質量才能提高其在社會生產活動中所發揮的效應。而在汽車的生產加工過程中，曲柄是汽車機構中承載動力的裝置，同時也作為零件連接了結構的其他零件，傳遞著汽車的動力因素，并且把握著汽車的動力方向，由此可見，曲柄零件機械加工工藝在汽車生產加工中的重要性。本文將圍繞汽車曲柄零件機械加工工藝，首先對其進行細致全面的分析，從而引出汽車曲柄零件機械加工工藝方案的優化，希望能給汽車加工行業提供有價值的建議。

關鍵詞：汽車曲柄;零件;機械加工;工藝方案優化

1 引言

汽車的應用和發展促進了世界交通產業的進步，并且為社會的生產力提供了汽車運輸力的支撐，促進了人們社會生活方式的轉變，也促進了社會生產的改革發展。隨著汽車經濟市場以及科技生產水平的日漸成熟，汽車生產也不斷吸收先進的工藝技術，從而實現了汽車整體生產水平的提高，汽車質量與安全也得到了有效的保證。在我國汽車制造技術發展的大背景下，曲柄零件的工藝加工技術和方案都趨向成熟，能夠為汽車的發動裝置提供承載運動以及運動方向。

曲柄在汽車中的使用表現為汽車發動機結構的曲柄連桿機構，曲柄的功能是通過往返運動的活塞從而實現曲軸的旋轉運動，同時將活塞作用力轉換成對外輸出的外輸出的轉矩，以驅動汽車車輪轉動。曲柄連桿機構有活塞組、連桿組、曲軸、飛輪組等零件組成。

在汽車曲柄零件的加工工藝之中，曲柄的零件材料需要進行細致的優選，確保零件材料能夠適應汽車曲柄連桿機構的工作要求，同時，曲柄零件的安裝位置必須使用切削技術進行精確地加工，才能保證曲柄工作的合理性和精準度。汽車曲柄零件的加工工藝的質量和精準度都是依據加工方案來規范的，如果機械加工工藝的方案在制定設計時存在差錯等不合理因素，就容易導致實際汽車曲柄零件加工實際效果與零件圖紙效果不符，最終導致汽車曲柄連桿機構的工作效能缺失，進而對汽車的整體生產質量都會產生影響。所以，在進行曲柄零件機械加工時，一定要優化其工藝方案，將加工的精度視為工藝方案的重點設計因素。

2 汽車曲柄零件

汽車曲柄零件是構成曲柄連桿機構的基本要素，而曲柄連桿機構由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組三個部分組成[1]，其中活塞連桿組包括活塞、活塞環、活塞銷、連桿四種零件;機體組包括氣缸體、汽缸墊、氣缸蓋、曲軸箱、氣缸套以及油底殼;曲軸飛輪組包括曲軸、飛輪、扭轉減震器、平衡軸。這些零件都實現了結構的動力傳遞以及零件與零件之間的連接，在零件的作用力下形成了曲柄結構，實現了曲柄連桿機構在發動機中的動力效能。

根據汽車曲柄工作原理和工作要求，對曲柄零件的材料、尺寸和位置都有嚴格的要求。首先，汽車曲柄材料要求曲柄零件選擇以SC480的碳素鋼作為優質材料，同時曲柄零件的毛坯要以SC480為材料鑄件而成。曲柄零件毛坯的余量是足夠并且穩定的，Φ55G7孔的位置精準是由Φ70提供的精準協助，保證了加工的精準位置。其次，汽車曲柄零件的尺寸以及表面精度在曲柄零件上平面、下平面以及曲柄槽體部分比較容易把握，而在Φ50G7和Φ86H7兩孔是需要通過準確的計算以及精確的切削技術才能夠把握的。Φ50G7和Φ86H7兩孔之間的距離為1860+0.1。[2]

3 汽車曲柄零件機械加工工藝方案的分析

根據汽車曲柄零件在材料、位置、尺寸精準等要求，經過分析和研究整理，得出了初始的機械加工工藝方案，具體如下：

（1）經過劃線的操作處理，可以發現曲柄的零件毛坯是存在缺陷的，各個位置的加工量也基于毛坯存在不同。

（2）用銑床技術進行處理，經過銑削技術能夠精準地切削零件的尺寸以及其上平面和下平面，從而將其切削至上平面72mm、下平面67mm以表面精度Ra25，這些參數都符合曲柄零件在圖紙上的設計數據。

（3）曲柄零件的裝夾可以采用組合的壓板，在立式加工的中心過程之中，一般表現為如下的加工工藝過程：鏜削是鏜孔經常使用的切削工藝，可以將孔的精確度控制為半粗糙到精確加工，對孔的精確度有一個良好的把控。而鏜孔，可以通過加工的方式進一步擴大孔徑，從而提高孔的精確度，并且能夠降低孔表面的粗糙感，提高其表面精度。因此，在孔Φ86H7一直到孔Φ81幾個的位置上先用粗糙的加工進行鏜孔，其主要作用是為Φ86H7做好精確鏜孔的位置鋪墊，以及可以為Φ55G7的孔做好位置的定位，以此來為搖擺鉆床上的加工底孔工序做好相應的準備。

（4）鉆床是鉆孔的一種工藝，主要是用鉆頭進行加工的鉆孔機床面，其主要特點是工件固定不懂，刀具鉆孔做旋轉運動。經過上一個步驟的鋪墊，可以使用鉆床來進行孔Φ55G7的底孔加工，而鉆孔工藝從Φ55G7一直持續到Φ42，以鉆床工藝來奠定下一步Φ55G7精細加工的基礎。

（5）用不帶臺階的平面定位，在立式加工過程的中心上，用半精細到精細的鏜孔加工Φ80到Φ86H7，[3]同樣用半精細到精細的鏜孔加工Φ52到Φ52G7。

（6）用67的臺階平臺進行定位，在應用加工的中心上在孔Φ76處停止端口，從而完成了零件圖紙的整個鏜孔精準的要求。

以上是汽車曲柄零件機械加工工藝的初始方案，是當前加工方案中比較常見的圖紙設計，然而經過分析和探究，可以發現一些既定的問題需要解決和完善，以下將問題和缺陷羅列了出來：首先，這種初始的零件機械加工工藝方案展現出了較低的加工效率，需要采取多種工藝以及工序再加上不同的精準度的調節來進行加工，這個加工過程會花費加工團隊大量的工作時間，所以極其不利于加工效率的提高;其次，有些加工孔，比如Φ52G7和Φ86H7，他們的圓柱度可能會發生與設計圖紙精準度不符合的現象。而在加工中心工作的過程中，主軸功率和曲柄的零件切削加工性能上可能會出現相應的偏差，比如主軸功率不足，切削加工精確度不符合要求，這些細節都會導致孔的圓柱度不夠精確，對后續的零件安裝也會造成程度不一的影響，所以必須進一步優化方案來保證加工的精確效應。

4 汽車曲柄零件機械加工工藝方案的優化

基于上述所分析的初始工藝方案的不足，結合當前汽車曲柄的性能要求以及曲柄零件的精準度，從而基于初始工藝方案的基礎上提出了一些優化方案和措施，優化情況具體如下：

（1）在初始加工方案的基礎上，優化后的方案在第一二步驟的工序是保持不變，即首先經過劃線的操作處理;其次，用銑床技術進行處理，零件切削至上平面72mm、下平面67mm以表面精度Ra25。

（2）在上述步驟完成之后，更換了裝夾方式，使用通用的夾具來裝夾零件，在此之后的加工過程的中心機床上，更改了各個孔切削的加工方案：首先，在第一次裝夾的時候，根據曲柄零件的下平面作為定位的基準，從而使用銑削工藝進行Φ81X5的銑削加工，這個工序是幫助鏜孔進行位置的精準定位;其次，在Φ81切削加工完成之后，就可以以Φ81好的孔為位置精準[4]，從而在186的位置上鉆3個Φ5的孔，為下一步的加工做鋪墊基礎;在第二次裝夾的時候，翻轉曲柄零件需要進行曲準夾，從而確保Φ81X5孔位置的精確，以此完成其所在上平面的位置精準，從而進行Φ81X8孔的細小加工，這個加工步驟是以Φ50G7孔為位置基準。

（3）Φ52G7到Φ40的孔都是用鉆削技術來加工，以此來為Φ52G7孔的半精確以及精確加工做好鋪墊作用。

（4）在Φ86H7和Φ52G7兩個鏜孔的鏜床工藝中，使用的是專業的裝夾工具：在第一次裝夾時，使用專業的夾具，并以Φ81X8來進行位置的定位，然后使用鏜削加工法，控制粗鏜到細鏜的精確力度，加工Φ40到Φ52G7的孔，并保證其表面的粗糙程度符合設計圖紙的要求;第二次裝夾時，要借助Φ52G7孔來作為定位基準，從而使用專業夾具來對Φ70到Φ86H7的孔進行鏜削加工，這些孔的表面粗糙程度一定要嚴格控制處理好。

以上是改良方案的具體內容，值得注意的是，在曲柄上加工孔時，一定要借助平衡塊來克服外力作用的離心力，保持孔加工的平衡性。

5 結束語

在初始方案的基礎上，從工藝的順序、采用的技術以及裝夾工具等內容對方案進行了優化和調整，使用優化方案進行汽車曲柄零件機械加工工藝后，可以促使其加工效率提高了22%，且加工所產生的材料浪費也降低到了1%的水平，以此達到了汽車曲柄零件加工效率提升的目的，并能夠滿足曲柄連桿機構對零件加工的精準要求，有效提高了汽車曲柄連桿機構的整體質量。

參考文獻：

[1]劉后進.淺議汽車曲柄連桿機構的工作原理[J].黑龍江交通科技，2014（37）：148.

[2]佚名.汽車曲柄零件機械加工工藝方案優化[J].科技風，2019.

[3]張吉林.汽車曲柄零件機械加工工藝方案優化[J].裝備制造技術，2018，No.279（3）：153-155.

[4]趙滿倉.淺議汽車曲柄連桿機構的工作原理[J].黑龍江交通科技，2015，38（12）：155-155.