汽车曲柄零件机械加工工艺方案优化

夏怡文

摘 要：随着我国经济水平的提高，汽车在人们日常生活中占据了重要的地位，基于此，我国汽车市场的竞争也越来越激烈，许多汽车生产商为了占有汽车市场，便致力于提高创新能力，升级汽车的加工工艺，以较高的生产技术来提高生产效率，从而提高汽车的生产质量，以质量效益作为占据市场的核心竞争主力。除此之外，汽车还为我国社会的生产环节提供了运输动力的保证，因此必须以高质量的汽车质量才能提高其在社会生产活动中所发挥的效应。而在汽车的生产加工过程中，曲柄是汽车机构中承载动力的装置，同时也作为零件连接了结构的其他零件，传递着汽车的动力因素，并且把握着汽车的动力方向，由此可见，曲柄零件机械加工工艺在汽车生产加工中的重要性。本文将围绕汽车曲柄零件机械加工工艺，首先对其进行细致全面的分析，从而引出汽车曲柄零件机械加工工艺方案的优化，希望能给汽车加工行业提供有价值的建议。

关键词：汽车曲柄;零件;机械加工;工艺方案优化

1 引言

汽车的应用和发展促进了世界交通产业的进步，并且为社会的生产力提供了汽车运输力的支撑，促进了人们社会生活方式的转变，也促进了社会生产的改革发展。随着汽车经济市场以及科技生产水平的日渐成熟，汽车生产也不断吸收先进的工艺技术，从而实现了汽车整体生产水平的提高，汽车质量与安全也得到了有效的保证。在我国汽车制造技术发展的大背景下，曲柄零件的工艺加工技术和方案都趋向成熟，能够为汽车的发动装置提供承载运动以及运动方向。

曲柄在汽车中的使用表现为汽车发动机结构的曲柄连杆机构，曲柄的功能是通过往返运动的活塞从而实现曲轴的旋转运动，同时将活塞作用力转换成对外输出的外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动。曲柄连杆机构有活塞组、连杆组、曲轴、飞轮组等零件组成。

在汽车曲柄零件的加工工艺之中，曲柄的零件材料需要进行细致的优选，确保零件材料能够适应汽车曲柄连杆机构的工作要求，同时，曲柄零件的安装位置必须使用切削技术进行精确地加工，才能保证曲柄工作的合理性和精准度。汽车曲柄零件的加工工艺的质量和精准度都是依据加工方案来规范的，如果机械加工工艺的方案在制定设计时存在差错等不合理因素，就容易导致实际汽车曲柄零件加工实际效果与零件图纸效果不符，最终导致汽车曲柄连杆机构的工作效能缺失，进而对汽车的整体生产质量都会产生影响。所以，在进行曲柄零件机械加工时，一定要优化其工艺方案，将加工的精度视为工艺方案的重点设计因素。

2 汽车曲柄零件

汽车曲柄零件是构成曲柄连杆机构的基本要素，而曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三个部分组成[1]，其中活塞连杆组包括活塞、活塞环、活塞销、连杆四种零件;机体组包括气缸体、汽缸垫、气缸盖、曲轴箱、气缸套以及油底壳;曲轴飞轮组包括曲轴、飞轮、扭转减震器、平衡轴。这些零件都实现了结构的动力传递以及零件与零件之间的连接，在零件的作用力下形成了曲柄结构，实现了曲柄连杆机构在发动机中的动力效能。

根据汽车曲柄工作原理和工作要求，对曲柄零件的材料、尺寸和位置都有严格的要求。首先，汽车曲柄材料要求曲柄零件选择以SC480的碳素钢作为优质材料，同时曲柄零件的毛坯要以SC480为材料铸件而成。曲柄零件毛坯的余量是足够并且稳定的，Φ55G7孔的位置精准是由Φ70提供的精准协助，保证了加工的精準位置。其次，汽车曲柄零件的尺寸以及表面精度在曲柄零件上平面、下平面以及曲柄槽体部分比较容易把握，而在Φ50G7和Φ86H7两孔是需要通过准确的计算以及精确的切削技术才能够把握的。Φ50G7和Φ86H7两孔之间的距离为1860+0.1。[2]

3 汽车曲柄零件机械加工工艺方案的分析

根据汽车曲柄零件在材料、位置、尺寸精准等要求，经过分析和研究整理，得出了初始的机械加工工艺方案，具体如下：

（1）经过划线的操作处理，可以发现曲柄的零件毛坯是存在缺陷的，各个位置的加工量也基于毛坯存在不同。

（2）用铣床技术进行处理，经过铣削技术能够精准地切削零件的尺寸以及其上平面和下平面，从而将其切削至上平面72mm、下平面67mm以表面精度Ra25，这些参数都符合曲柄零件在图纸上的设计数据。

（3）曲柄零件的装夹可以采用组合的压板，在立式加工的中心过程之中，一般表现为如下的加工工艺过程：镗削是镗孔经常使用的切削工艺，可以将孔的精确度控制为半粗糙到精确加工，对孔的精确度有一个良好的把控。而镗孔，可以通过加工的方式进一步扩大孔径，从而提高孔的精确度，并且能够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几个的位置上先用粗糙的加工进行镗孔，其主要作用是为Φ86H7做好精确镗孔的位置铺垫，以及可以为Φ55G7的孔做好位置的定位，以此来为摇摆钻床上的加工底孔工序做好相应的准备。

（4）钻床是钻孔的一种工艺，主要是用钻头进行加工的钻孔机床面，其主要特点是工件固定不懂，刀具钻孔做旋转运动。经过上一个步骤的铺垫，可以使用钻床来进行孔Φ55G7的底孔加工，而钻孔工艺从Φ55G7一直持续到Φ42，以钻床工艺来奠定下一步Φ55G7精细加工的基础。

（5）用不带台阶的平面定位，在立式加工过程的中心上，用半精细到精细的镗孔加工Φ80到Φ86H7，[3]同样用半精细到精细的镗孔加工Φ52到Φ52G7。

（6）用67的台阶平台进行定位，在应用加工的中心上在孔Φ76处停止端口，从而完成了零件图纸的整个镗孔精准的要求。

以上是汽车曲柄零件机械加工工艺的初始方案，是当前加工方案中比较常见的图纸设计，然而经过分析和探究，可以发现一些既定的问题需要解决和完善，以下将问题和缺陷罗列了出来：首先，这种初始的零件机械加工工艺方案展现出了较低的加工效率，需要采取多种工艺以及工序再加上不同的精准度的调节来进行加工，这个加工过程会花费加工团队大量的工作时间，所以极其不利于加工效率的提高;其次，有些加工孔，比如Φ52G7和Φ86H7，他们的圆柱度可能会发生与设计图纸精准度不符合的现象。而在加工中心工作的过程中，主轴功率和曲柄的零件切削加工性能上可能会出现相应的偏差，比如主轴功率不足，切削加工精确度不符合要求，这些细节都会导致孔的圆柱度不够精确，对后续的零件安装也会造成程度不一的影响，所以必须进一步优化方案来保证加工的精确效应。

4 汽车曲柄零件机械加工工艺方案的优化

基于上述所分析的初始工艺方案的不足，结合当前汽车曲柄的性能要求以及曲柄零件的精准度，从而基于初始工艺方案的基础上提出了一些优化方案和措施，优化情况具体如下：

（1）在初始加工方案的基础上，优化后的方案在第一二步骤的工序是保持不变，即首先经过划线的操作处理;其次，用铣床技术进行处理，零件切削至上平面72mm、下平面67mm以表面精度Ra25。

（2）在上述步骤完成之后，更换了装夹方式，使用通用的夹具来装夹零件，在此之后的加工过程的中心机床上，更改了各个孔切削的加工方案：首先，在第一次装夹的时候，根据曲柄零件的下平面作为定位的基准，从而使用铣削工艺进行Φ81X5的铣削加工，这个工序是帮助镗孔进行位置的精准定位;其次，在Φ81切削加工完成之后，就可以以Φ81好的孔为位置精准[4]，从而在186的位置上钻3个Φ5的孔，为下一步的加工做铺垫基础;在第二次装夹的时候，翻转曲柄零件需要进行曲准夹，从而确保Φ81X5孔位置的精确，以此完成其所在上平面的位置精准，从而进行Φ81X8孔的细小加工，这个加工步骤是以Φ50G7孔为位置基准。

（3）Φ52G7到Φ40的孔都是用钻削技术来加工，以此来为Φ52G7孔的半精确以及精确加工做好铺垫作用。

（4）在Φ86H7和Φ52G7两个镗孔的镗床工艺中，使用的是专业的装夹工具：在第一次装夹时，使用专业的夹具，并以Φ81X8来进行位置的定位，然后使用镗削加工法，控制粗镗到细镗的精确力度，加工Φ40到Φ52G7的孔，并保证其表面的粗糙程度符合设计图纸的要求;第二次装夹时，要借助Φ52G7孔来作为定位基准，从而使用专业夹具来对Φ70到Φ86H7的孔进行镗削加工，这些孔的表面粗糙程度一定要严格控制处理好。

以上是改良方案的具体内容，值得注意的是，在曲柄上加工孔时，一定要借助平衡块来克服外力作用的离心力，保持孔加工的平衡性。

5 结束语

在初始方案的基础上，从工艺的顺序、采用的技术以及装夹工具等内容对方案进行了优化和调整，使用优化方案进行汽车曲柄零件机械加工工艺后，可以促使其加工效率提高了22%，且加工所产生的材料浪费也降低到了1%的水平，以此达到了汽车曲柄零件加工效率提升的目的，并能够满足曲柄连杆机构对零件加工的精准要求，有效提高了汽车曲柄连杆机构的整体质量。

参考文献：

[1]刘后进.浅议汽车曲柄连杆机构的工作原理[J].黑龙江交通科技，2014（37）：148.

[2]佚名.汽车曲柄零件机械加工工藝方案优化[J].科技风，2019.

[3]张吉林.汽车曲柄零件机械加工工艺方案优化[J].装备制造技术，2018，No.279（3）：153-155.

[4]赵满仓.浅议汽车曲柄连杆机构的工作原理[J].黑龙江交通科技，2015，38（12）：155-155.