6M51(50)曲轴的工艺过程分析

摘要：在往复活塞式压缩机中，曲轴主要用来支撑传动零件、传递运动和扭矩，起着很重要的作用。其结构复杂、刚性差，工序多，生产周期长，是难加工零件之一。本文对我公司生产的6M51（50）产品所用曲轴的机械加工工艺过程其进行了研究和分析，提出了曲轴加工过程中的关键控制因素及改进措施，以提高曲轴加工的效率和质量。

关键词：曲轴；工艺分析；活塞式压缩机

1.前言

曲轴是活塞式压缩机的关键零件之一，其结构复杂，每台压缩机只有一根曲轴，品种更换频繁，精度要求高。在工作中，曲轴承受着弯曲、扭转、剪切和拉压等交变应力的作用，受力状态十分恶劣。曲轴本身结构复杂，其横截面沿轴线变化剧烈，应力分布极不均匀，曲轴长度长，刚性也差。为保证曲轴的工作性能，对曲轴设计和加工均提出严格的要求，这样才能提高曲轴的使用寿命。目前，国内曲轴加工多由普通机床和专用机床组成，粗加工一般采用车床车削曲轴的轴径及拐径，精加工多采用普通曲轴磨床对曲轴进行粗磨、半精磨、精磨和抛光。曲轴的质量主要通过机加工和热处理的过程控制来保证，其途径大致有人为检测、设备控制和工艺保障。本文所研究的曲轴是我们一个全新的产品所用，零件长度5892±1mm，重量7436kg，既没有成型工艺可借鉴，也没有生产实际加工经验。

2.6M51（50）曲轴加工的工艺路线

在对曲轴加工工艺进行完整且合理的规划过程时，以零件图上的表面粗糙度为依据，科学合理的选择和确定需要进行切削加工的零件表面，然后根据各表面的加工精度和表面粗糙度来确定这些表面的具体切削加工方法，最后再根据被加工零件的毛坯、数量以及热处理要求对其他加工工序进行合理安排。综上各规则，6M51（50）曲轴（如图1所示）加工的工艺路线具体如下：镗两端面并钻锪中心孔粗车大端外圆、端面（此时注意曲轴的分中尺寸）粗车小头粗车主轴径刨拐臂两侧面超声波检测半精车各段外圆及端面锯切各拐挡按线钻各拐挡处多余部分排孔（检金相）钻起吊孔在车床上检零件各部是否有足够余量（若曲轴弯曲，直弯修打中心孔后需再检）精车主轴径车拐径磨各主轴径磨拐径磁粉探伤分别车掉法兰端及小头端夹头车法兰端及小头端修各圆角R。

3.6M51（50）曲轴关键工艺过程分析

曲轴类零件的主要基准是主轴径，确保主轴颈与其它拐径之间的相互位置精度以及它们本身加工精度的问题是安排曲轴加工工艺过程的关键。

3.1.打中心孔工艺

两端中心孔的质量好坏，对加工精度影响很大，应尽量做到两端中心孔轴线相互重合，中心孔的锥角要准确，它与顶尖的接触面积要大，表面粗糙度要小，否则装夹于两顶尖间的曲轴在加工过程中将因接触刚度的变化而出现圆度误差。因此，保证两端中心孔的质量，是曲轴加工的关键问题之一。

中心孔在使用过程中的磨损及热处理产生的变形也会使得外圆柱面的加工精度受到影响，因此在经过热处理之后、直弯后以及磨之前等工序时应安排对相应工序重新打中心孔或对原有中心孔进行修研，以消除不必要的误差。

3.2.轴径粗加工工艺

曲轴轴径粗加工包括对曲轴主轴径、曲轴拐径、过渡圆锥面、轴肩、曲轴拐臂侧面等的加工。曲轴轴径的粗加工工艺主要是有车削、镗削、锯割、钻削等。根据操作要求、加工质量、加工范围等因素各自有一定优势，各司其责。

3.3.曲轴的强化与光整工艺

曲轴在工作时承受着较大而且复杂的冲击载荷，导致零件各部分之间的应力分布极不均匀，经过测试，在一些部位之间的圆角连接处的峰值应力比其它部位所受的应力要高出数倍，因而该部分是疲劳损伤的敏感区，断裂已经成为曲轴加工过程中需要面临的很重要的问题，所以曲轴加工时所有圆角部分必须加强工艺处理，在磨削各外圆时，其相应的圆角也都要进行磨削，以保证其圆滑过渡，避免发生过大的应力集中现象，致使曲轴破坏，造成断裂。

3.4.曲轴的检测

检测工序是曲轴生产中的重要工序。曲轴的工序多，加工周期长，及时地发现问题，尽早解决，避免造成损失。6M51（50）曲轴生产过程中，安排了超声波探伤检测和磁粉探伤工序，对曲轴质量进行检测。另外，每道工序后都有检测工序，最后是成品检查。

3.5.其他因素

除以上关键工序外，热处理、修磨等对曲轴的质量和生产效率都有很大的影响。热处理可使曲轴具有高的综合力学性能，即增加曲轴的强度，提高其传动时抗弯矩变形等能力。外圆磨削是精加工外圆柱面的最基本方法，可大大提高工件加工表面的加工质量。

4.总结

此外，6M51（50）曲轴的工艺过程，根据实际生产中所遇到的具体问题，又做出相应的调整，以充分利用现有设备，节约资金。由于曲轴长度长，重量重，容易弯曲，在所有工序完成后，又进行检测，使用专用研磨具进行修磨。

从上述对6M51（50）曲轴的工艺过程分析可以看出，打中心孔、轴径粗加工、曲轴的强化与光整、曲轴的检测及毛坯的选择和加工、热处理等工序对曲轴的制造有着很大的影响，因此改善这些方面有助于提高曲轴加工的效率和质量。如提高在线检测手段，尤其是在线检测平台的搭建，可精确测量各部尺寸，以此确保加工精确度。

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作者简介：刘红薇，女，辽宁人，1966年2月 沈阳鼓风机集团股份有限公司 工程师， 活塞式压缩机机加工艺设计