关于空调压缩机用曲轴加工工艺的研究

籍冬梅 吴涛

摘 要：本文是对空调压缩机用曲轴部件工艺加工进行分析，随着压缩机趋于轻量化、结构简单化、性能优质化，曲轴制造工艺发生了很大的变化。高速、高效、柔性、复合化是曲轴制造技术发展的主要方向。文章首先阐述了曲轴材料的选用方法和技术要求，在此基础上，重点对曲轴加工的关键技术问题进行了相关分析与说明。

关键词：曲轴加工；曲轴材料；工艺方法；强化工艺

曲轴是压缩机泵体中最重要、承受负荷最大的零件之一。曲轴在工作状态下受着交变的扭矩和弯矩载荷，这就要求曲轴具有足够的强度和刚度以及高精度。曲轴加工工艺水平不仅影响着整机的尺寸和重量，而且在很大程度上影响着发动机的可靠性与寿命。因此，改进曲轴加工方法、提高加工精度显得非常重要。

1.曲轴材料的选用和技术要求

1.1曲轴常用材料

根据发动机的工作状况，曲轴常用材料有：球墨铸铁、调质钢、非调质钢。由于球墨铸铁的力学性能接近调质钢，切削性能良好，且成本只有调质钢材质成本的l/3左右，所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛应用。据统计资料表明，车用发动机曲轴采用球墨铸铁材料的比例：美国为90%，英国为85%，日本为60%。国内的汽油机曲轴，一般采用球墨铸铁制造，常用的牌号有：QT700-2、QT800-6、QT900-6、等温淬火球墨铸铁等。

1.2曲轴的主要部位技术要求

其主要技术要求有以下一些。

（1）曲轴偏心外径有较高的圆柱度、圆度等公差要求。

（2）中间三个主轴颈对两端主轴颈有较高的圆跳动公差要求。

（3）曲轴的连杆轴颈与主轴颈有偏心距要求，在加工时应注意回转平衡。

2.曲轴加工的关键技术问题探讨

2.1曲轴定心模式的合理选用

曲轴定心工序采用的方法主要有几何定心和质量定心两种。在业界内，关于采用质量定心还是几何定心的问题，经过多年的争论，现逐渐形成以下共识：①如果曲轴毛坯质量好，可以用几何定心；如果毛坯质量不高，才可能采用质量定心方案。②如果毛坯质量均衡性尚可，采用几何定心方案就能保证曲轴不平衡量在合适的范围内，则不必采用质量定心方案，以减少因质量定心设备带来的设备投资。大量的生产实际表明，伴随我国曲轴毛坯制造水平的不断提升，采用几何定心将成为一种发展趋势。

2.2曲轴粗加工方式的选择与比较

曲轴的粗加工工艺先后经历了单刀车、多刀成型车、外圆磨床等工序加工，加工过程中要考虑产生径向切削力，有效地减少了曲轴粗加工的切削变形，因而得到了广泛的应用。在具体工艺的选择上，通常根据以下三个因素进行合理选择。①曲轴长度L。②毛坯余量δ的大小。③曲轴粗加工的变形问题。为有效减少变形，可以进行工艺分析选择最佳加工方式，去除大部分的余量，有效释放应力的工艺，从而获得较高的轴向尺寸和轴颈尺寸精度。

2.3磨削工艺的合理选择

国内磨削工艺一般分为粗磨和精磨，而国外大多数厂家都是一次精磨到位。磨削工艺的选择要兼顾以下两个问题：一是如何保证曲轴质量；二要有利于消除或减少磨削裂纹。众所周知，磨削裂纹的产生是由磨削热引起的，降低磨削热是解决磨削裂纹的关键，在磨削工艺上可采取以下措施消除或减少磨削裂纹。

（1）采用湿磨法，用切削液冷却磨削区，降低磨削区温度。

（2）选用粒度较粗、硬度较软的砂轮，磨削时可以降低磨削热。

（3）选择合适的磨削量，也可以降低磨削热的产生。

（4）选择合适磨削余量，在磨削过程中减小磨削佘量，降低磨削热的产生。

（5）改善冷却条件，提高冷却喷射压力，加大冷却液流量等，以降低磨削热。

2.4曲轴强化工艺

由于曲轴在交变应力作用下工作，其轴颈面变化转接圆角处发生应力疲劳和应变破坏的危险性极大。目前，主要通过喷丸强化和圆角滚压强化来改变曲轴抗疲劳性能。

2.5磷化涂钼处理：

磷化作为重要的表面预处理技术，在耐蚀、涂装、顺滑、精饰灯方面得到了广泛的发展和应用，磷化膜的用途取决于膜层的性能，而耐蚀性又是评价磷化膜性能的一项重要指标，磷化膜的耐蚀性与磷化膜的致密度有密切的关系，而膜层的致密度又取决于磷化膜上的磷酸盐晶体的结构和尺寸。近年来，通过改变磷化前处理和磷化工艺来改善磷化膜耐蚀性的研究屡见报道，各种措施的直接目的是增大膜层的覆盖率。

钼酸盐对锌、镀锌钢及其合金以及其他的金属都具有很好的缓蚀效果，热镀锌钢表面的钼酸盐膜亦有报道，近年来，钼酸盐作为磷化添加剂的研究已见报道，但只能减小磷酸盐晶体的晶粒尺寸，仍不能消除磷化膜的孔隙。

为了消除磷酸盐晶体间的孔隙，磷化的金属需进行封闭后处理，硫钾铭酸盐可被作为磷化膜的封闭后处理，但硫钾铭致癌、剧毒。今年来的使用硫钾铭收到了严格的限制或禁止，本文研究采用无毒环境友好的钼酸盐溶液封闭后处理已磷化的热镀锌钢板，着重考察其在5%NaC1水溶液中的腐蚀电化学行为。

3.结语

要制定先进合理的曲轴加工工艺必须做到以下几点。

（1）根據曲轴零件的特点，采用合理的曲轴定心模式。

（2）磨削工艺参数的选取要有利于减少或消除磨削裂纹。

（3）适合于多品种、小批量的复合加工技术是今后曲轴加工的一个发展方向。

（4）注意曲轴强化工艺的推广和应用。[科]

参考文献：

[1]孙军.从内燃机发展谈曲轴制造技术[J].锻造与冲压，2010，（4）：30-32.

[2]段绍林，毛泽永.宋利强曲轴机加工工艺与设备现状及发展趋势[J].内燃机，2010，（2）：28-29.