汽车曲柄零件机械加工工艺方案优化

张吉林

（大连市轻工业学校，辽宁 大连 116023）

汽车曲柄零件的作用是承受力与运动，除了对曲柄零件的材料选取有要求之外，对其重要部位的切削加工精度有较高的要求。如果其机械加工工艺方案制订不当，其加工精度及效率不能满足零件图纸要求。本文通过制订与工况环境相适应的的机械加工工艺方案，使曲柄零件的切削加工精度及生产效率达到规定要求。

1 初始的机械加工工艺方案[1]

如图1、图2所示，曲柄零件材料为SC480优质碳素钢，曲柄零件毛坯为铸件。毛坯余量足够且稳定，Φ70的铸造毛坯孔为Φ55G7孔位置提供了加工基准。

图1 零件图

图2 毛坯图

曲柄零件的尺寸及表面精度较容易保证的部分为：曲柄零件上平面、曲柄零件下平面及曲柄槽体部分。

曲柄零件的尺寸及表面精度需要精确控制的部分为：两个孔分别为Φ50G7、Φ86H7孔；两个孔的孔距

通过对曲柄零件的分析及研究，制订初始的机械加工工艺方案，主要内容如下：

（1）通过划线操作，发现零件毛坯存在的缺陷及各部位加工量[2]。

（2）铣削加工零件的上下平面，达到图纸上72、67及粗糙度Ra25要求。铣削加工零件的U型槽，保证尺寸31、120及表面粗糙度Ra25.

（3）使用组合压板装夹曲柄零件，在立式加工中心上，加工如下内容：

粗镗Φ86H7孔的底孔至Φ81，为下一步精加工Φ86H7孔及定位Φ52G7孔位做准备；在Φ52G7孔位钻削中心孔，为到摇臂钻床上加工底孔做准备。

（4）使用钻床钻削Φ52G7孔的底孔至Φ42，奠定下一步在加工中心上精加工Φ52G7基础。

（5）以不带台阶的平面定位，在立式加工中心[3]上，半精、精镗Φ80孔至Φ86H7；半精、精镗Φ52孔至Φ52G7.

（6）使用67的台阶平面定位，使用加工中心上铣削加工Φ76止动端口，达到图纸要求。

实施上述机械加工工艺方案并经过对曲柄零件检查，发现如下问题：

一是，效率太低，主要耗时在孔的镗削过程；

二是，如图3所示的孔圆柱度（Φ86H7、Φ52G7孔）不满足要求[4]。主要影响因素是加工中心主轴功率及曲柄零件切削加工性的问题。

图3 孔变形简图

2 改进的机械加工工艺方案

改进的机械加工工艺方案如下：

（1）改进的机械加工工艺方案中初始加工工序与初始的工艺的（1）、（2）工序相同；

（2）使用通用夹具装夹曲柄零件，在加工中心机床上，制订其切削加工方案，其基本内容如下：

首次装夹：如图4所示，以曲柄零件下面定位基准，铣削加工Φ81×5止动端口（其作用是作为镗孔的定位基准）。以切削加工好的孔Φ81为基准，在186位置钻中心孔Φ5×3，为下一步孔的加工做基础。

图4 首次装夹

第二次装夹：如图5所示，翻转曲柄零件进行曲准夹，以首次完成的Φ81×5口及该其口所在的平面为定位基准，铣削加工沉孔Φ81×8（其Φ50G7孔加工的基准）。

图5 第二次装夹

（3）钻削Φ52G7孔的底孔至Φ40，为半精、精加工Φ52G7孔做准备。

（4）使用专用夹具（（简图如图6所示）），在数控车床[5]上镗削Φ86H7和Φ52G7孔，这两个孔的镗削内容如下：

首次装夹：以Φ81×8定位，使用专门夹具装夹曲柄零件，采用镗削加工方法，由粗到精，镗削Φ40孔至Φ52G7及表面粗糙度要求。

第二次装：以Φ52G7孔定位，使用专门夹具装夹曲柄零件，镗Φ70孔至Φ86H7及表面粗糙度要求。

注：加工曲柄上的孔，需要配重平衡块克服非对称性造成的离心力。

其它精密孔加工夹具方案与图6基本原理一样，本文不再进一步说明。

图6 数控车床专用夹具示意图

通过对连杆零件的切削加工工艺顺序、定位与夹紧等内容的改进与优化，零件的加工精度及效率该件加工效率提高了近23%，费品率由原来的5%降低为1%，满足了客户对产品的要求，降低了生产成本。

3 结束语

本文通过两种不同的机械加工工艺方案实践与检验，通过工艺与夹具的优化，汽车曲柄零件切削加工精度得到保证的同时，其生产加工效率也大大提高，为类似零件的生产过程优化提供一种解决问题的思路。

参考文献：

[1]陈海舟.数控铣削加工宏程序及应用实例[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]赵长明，刘万菊.数控加工工艺及装备[M].北京：高等教育出版社，2003.

[3]徐宏海，谢富春.数控铣床[M].北京：化学工业出版社，2003.

[4]华茂发.数控机床加工工艺[M].北京：机械工业出版社，2005.

[5]周 虹.数控编程与操作[M].西安：西安电子科技大学出版社，2007.