汽車曲軸綠色制造技術研究分析

彭旺生

摘 要：曲軸是汽車發動機中關鍵的部件，其要承受連桿的力，要將其轉變為轉矩，利用曲軸輸出并且驅動，可以為發動機其他工件的應用提供動力。汽車曲軸制造與生產是一項復雜的工藝，在生產中為了降低污染，提升資源利用效率，實現綠色化的發展，要根據實際狀況，采取合理的工藝手段?；诖耍恼轮饕獙ζ嚽S綠色制造技術進行了簡單的研究分析，了解了工序余量優化、汽車曲軸用非調質鋼技術、含稀土的新型曲軸鐵基合金工藝等綠色制造技術以及工藝手段。

關鍵詞：汽車曲軸;工序余量優化;汽車曲軸用非調質鋼技術;含稀土的新型曲軸鐵基合金工藝

中圖分類號：U466 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）09-0038-02

綠色制造技術是一種以綠色理念為主要指導，合理利用綠色設計，工藝，實現綠色包裝以及生產的一體化科學技術手段。在進行汽車曲軸的綠色制造以及生產中，要分析產品的設計、制造、包裝、運輸以及應用等全過程生命周期的管理。綠色生產對于環境不好產生較為嚴重影響，具有較高的資源利用效率，可以在一定程度上協調社會經濟的發展，是今后工業生產的關鍵技術。

1汽車曲軸工序余量優化

曲軸在旋轉質量的影響之下，在離心力、周期變化氣體慣性力以及往復慣性力等多種力的共同作用與影響之下，會承受一定的荷載作用。因此，曲軸具有一定的強度，表面具有耐磨、平衡性好的特征。汽車曲軸的制造就是將毛坯通過機械加工形成成品的過程。機械加工是通過切削刀具、砂輪等方式進行處理，處理多余的金屬，使其達到零件圖紙形狀、尺寸以及表面粗糙程度要求的一種機械零部件加工的方式。在社會經濟發展以及進步中，人們對于環境保護工作日益關注，而傳統的工藝加工會在一定程度上出現環境污染隱患，不利于生態環境的建設以及發展。因此，在進行汽車曲軸機械加工處理中，要合理地應用綠色化的加工工藝[1]。

1.1曲軸尺寸參數優化

尺寸精度是進行工件加工質量衡量的關鍵因素。在尺寸精度加工中，在用料以及末端廢物產生量等因素的影響之下，要對其系統進行分析。在加工處理中，要合理的控制加工尺寸，保障加工的連續性，要實現綠色化的生產。

在選擇材料之后，要根據要求進行尺寸參數的優化處理。在傳統的曲軸尺寸設計處理中，要通過經驗類比的方式進行設計，如果不符合要求要調整方案，在對其進行分析校核處理;通過反復處理之后方可獲得滿意的結果。

整個設計流程為“設計、評價再設計”。此種方式會耗費大量的時間，導致材料資源的浪費等問題。因此，在實踐中要做好曲軸尺寸參數的優化分析。

在優化分析中可以通過數學分析軟件提升尺寸的精度。利用計算機技術對其進行優化分析，通過數學模型對實際問題進行計算，降低了重復性的計算，可以獲得曲軸毛坯優化設計參數方案，進而實現綠色生產的目的，有效的節省材料資料[2]。

1.2曲軸工序余量優化流程

一般狀態之下要將零件加工劃分為幾個不同的加工階段，在實踐中基于精度的不同要求，將其劃分為加工階段、半精加工以及精加工幾個不同的階段。

1.2.1 粗加工

在進行粗加工處理中，要對加工表面的余量進行處理，對其進行精基準的分析，在加工中要提升整體的生產率。

1.2.2 半精加工

在進行半精加工處理中，主要就是避免加工誤差等問題，保障加工可以達到一定的精度，進而便于精加工處理。

1.2.3 精加工階段

在進行精加工處理中要分析尺寸、形狀以及具體的位置精度是否可以達到圖紙規定的要求，做好表面粗糙程度的管理。

1.3曲軸工序余量優化方式

在加工中其主要的工序為粗車、半精車、磨削三個流程。在加工中要根據具體的加工方式、粗糙度等條件產生不同的工序余量。

在實踐中要對其進行優化設計。通過計算抽象為數學模型，利用計算機優化算法進行曲軸的優化設計，通過建立8個變量曲軸數學模型，綜合分析曲軸復雜狀況，將切應力、彎曲應力以及壓力等作為主要的約束條件，進行豎向模型的優化計算，建立非線性約束條件，保障模型與實際的工作環境接近。

通過此種方式可以有效的避免重復性的計算，通過最優化計算方式進行處理，可以獲得曲軸毛坯優化設計參數方案，進而實現綠色生產的目的。

同時，綜合曲軸價格處理中不同環節中的不同特點，分析各項影響因素，對不同影響因素進行分析研究，進行大批量生產模鍛曲軸毛坯優化分析，綜合曲軸毛坯尺寸參數結果信息，根據曲軸生產工藝對不同工序余量進行分析，其計算結果對于實際的生產具有參考意義。

在充分的保障加工質量基礎之后，優化曲軸毛坯參數，基于工序余量信息，通過對曲軸粗加工，半精加工、精加工的加工余量優化的方式，可以有效的降低損壞，實現綠色制造處理。

在進行汽車曲軸尺寸參數的優化設計中，通過計算機進行處理，形成抽象的數學模型，可以有效的避免重復性的計算分析，利用MATLAB優化工具箱，在優化函數的支持之下可以獲得結果，進而確定曲軸毛坯最佳設計參數組合，達到節省原料的效果。通過對工序余量優化分析，可以有效的實現綠色化的生產。

1.4綠色評價方法

在進行綠色評價中要綜合分析時間、質量、成本以及資源消耗、環境污染等各個方面的因素，利用模糊綜合評判方式進行分析，通過模型進行評價管理，在定性以及定量結合狀態之下，可以利用數學優化的方式獲得信息。因此，利用模糊綜合評判的方式，根據工藝特征，可以合理的選擇綠色程度高的工藝技術。

2基于CAD/CAM的汽車曲軸的數控加工仿真工藝

基于綠色工藝基礎原則，則資源消耗以及環境污染等因素，建立一個模糊的綜合分析模型。形成決策目標框架結構與決策模型，可以對各種工藝方案進行優化。通過對不同類型工藝評價管理，根據實際狀況進行調節，對組成結構進行優化。基于CAD/CAM的汽車曲軸的數控加工方式可以實現智能化的管理，有效的降低了傳統工藝不足而導致的資料浪費等問題[3]。

2.1加工表面以及技術要求

在進行加工處理的曲軸型號參數為桑塔納2000，外形輪廓復雜，在加工之前要根據實際狀況進行曲軸零部件的分析處理，制定工藝計劃，確定具體的設備、刀具以及切削參數信息。

在加工處理中要確定加工的表面，曲軸的動力端、軸頸以及輸出端均要與外界位置進行連接，實現力度之間的傳遞處理。因此，在進行設計中要綜合連桿、軸承連接外圓表面位置的尺寸以及形位公差的具體要求。根據6級精度進行制造處理，表面的粗糙程度要控制在0.8μm，其圓度則要≤0.005mm。

2.2曲軸數控加工工藝過程

毛坯鑄造成型，粗銑軸頸左端外圓表面、精銑軸頸左端外圓表面、粗銑軸頸外圓表面、精銑軸頸外圓表面、粗銑軸頸右端外圓表面、精銑軸頸右端外圓表面、中頻淬火、鉆螺紋孔攻絲。

2.3加工工藝參數

在進行曲軸的外形輪廓加工處理中具有一定的復雜性，要對各個內容進行系統的分析處理，因此要根據實際狀況了解其具體的工藝參數，通過工藝卡片的方式進行信息分析。

在進行汽車曲軸的三維建模處理中，要通過軟件進行處理，首先進入模型繪制的環境中，在進行二維草圖的灰塵處理，基于二維草圖為基礎，進行立體特征的創建優化，獲得三維圖。

2.4數控加工仿真

模擬分析其中NC操作主要就是進行程序名、幾何體以及刀具等進行創建處理。在進行曲軸軸頸加工處理中程序復雜，因此在仿真中僅對一段孔的數控加工仿真進行模擬，其具體如下：

3汽車曲軸用非調質鋼技術

非調質鋼是通過微合金化技術、控軋控冷技術以及二次精煉技術有效的融合，在無需淬火以及回火調質處理，就可以達到質量標準的一種技術。在汽車曲軸中應用此種技術，可以有效的簡化工序，減少熱處理變形以及裂紋等問題，降低了廢品率，有效的節省了資源，提升了材料的利用率，具有顯著的環保特征，是一種綠色的鋼材。在進行汽車曲軸制作生產中，非調質鋼作用一種綠色節能的技術是今后發展的主要技術手段。

在進行生產中，要進行BOF轉爐冶煉→LF精煉→RH真空脫氣→CC大方坯連鑄→連軋軋制，應當此種方式進行汽車曲軸用非調質鋼生產，會產生純凈度較高的鋼材。

通過鋼材進行汽車曲軸的生產，其工序依次為下料、鍛造、拋丸、磁粉探傷、粗加工、精加工，最終形成成品。曲軸成品在進行鍛后組織結構為珠光體+鐵素體，整體上組織結構分布均勻，通過理化檢測以及發動機臺架試驗，各種參數符合要求。材料強度以及疲勞性能等各項參數均符合要求，切削加工后的成品曲軸表面結構光潔性良好。

4含稀土的新型曲軸鐵基合金工藝

曲軸在惡劣的環境應用，對于整體的性能要求嚴格。在進行汽車曲軸綠色制造技術研究中，不同的學者先后對連續式曲軸的熱處理生產、曲軸在熱處理控時淬火技術、優化曲軸調質熱處理生產線排煙系統、球墨鑄鐵曲軸鑄造工藝，曲軸的熱處理工藝等多種技術進行了優化研究。而隨著工業化發展，發動機對于曲軸性能提出了嚴格的要求，現有的曲軸無法滿足實際的需求，在綠色環保理念之下要對現有的工藝進行優化，了解汽車曲軸綠色制造技術。

在汽車曲軸生產中化學成分以及熱處理工藝是進行性能優化的，實現綠色環保的關鍵因素。而應用含稀土的新型曲軸鐵基合金，通過分析各項參數變化，了解其工藝特征，可以有效的實現汽車曲軸的綠色化發展。

含稀土的新型曲軸鐵基合金均勻化處理時間為8h的時候，溫度出現了變化，含有稀土的合金磨損體積先減小然后在逐漸的增大。沖擊吸收功能也出現了變化，合金的抗沖擊性能以及耐磨性能均呈現先提高然后下降的狀態。在處理中對工藝進行優化，均勻化處理中，溫度為940℃、均勻化時間為8h。通過此種金屬進行汽車曲軸綠色制造整體性能良好，提升了資源的利用效率，降低了資源的消耗問題，有利于生態環境的保護[4]。

5結語

綠色制造是一種綜合環境以及資源效率的現代化制造模式，其主要目的就是在產品的全生命周期中，降低對環境產生的污染以及影響，其資源效率相對較高。綠色化的生產可以有效的降低資源消耗，避免產生污染物質，可以使得綠色化的生產，避免對生態環境產生影響，實現經濟效益以及環境效益的綜合發展。

參考文獻

[1] 李雙艷.汽車曲軸綠色制造技術研究[D].石家莊：石家莊鐵道學院，2007.

[2] 朱正德.面向綠色制造的微量潤滑技術在現代汽車工業中的應用[C].中國汽車工程學會年會，2018.

[3] 周少波，萬學斌.高速CBN砂輪曲軸磨床的曲軸連桿頸加工電氣設計[J].科學技術創新，2019（28）：158-159.

[4] 萬學斌，周少波.CBN砂輪曲軸磨床的曲軸主頸加工電氣設計[J].科技視界，2019（25）：26-27.