发动机曲轴加工工艺优化探讨

杨鑫冯岩王刚

保定长城内燃机制造有限公司河北省保定市072650

摘要：曲轴作为发动机的核心部件，其质量会影响到发动机的性能，故曲轴的加工过程一定要严格进行。曲轴加工工艺流程不合理会降低生产线的工作效率，因此，需根据实际生产情况适当进行曲轴工艺优化，以提升生产线工作效率。本文主要介绍了优化曲轴工艺流程的原则以及曲轴加工过程中法兰端面、轮毂外圆和法兰轴颈加工工艺的优化方案。

关键词：发动机；曲轴；加工工艺

发动机是汽车动力的来源，发动机的性能影响着汽车的整体性能。曲轴作为发动机的核心部件，它能够将连杆的往复运动转变为自身的圆周运动。曲轴的工作环境极其恶劣，所以对于曲轴的加工要求较为严格。曲轴工艺的优化要在不影响曲轴质量的基础上进行。

一、优化工艺流程的原则

（一）工艺流程的作用

工艺流程是指导零件从毛坯加工到成品的文件，其中规定了零件进行加工时的顺序、操作的方法、选择的设备、所用的技术等一系列情况。工艺流程在指导曲轴生产的过程中发挥着重要的作用，是生产过程中必不可少的文件。

（二）优化工艺流程的原则

优化工艺流程的原则就是在保证产品质量的基础上，通过最少的劳动量以及最低的成本投入加工出符合要求的产品。优化工艺流程首先要保证质量，其次就是要提高经济效益。在优化工艺流程时，主要有以下三点要求：

第一，技术上具有先进性。在曲轴加工工艺流程优化的过程中，要对整个行业的工艺技术发展有一个详细的了解，通过实际验证，在现有生产条件的基础上【1】，采用最先进的技术进行曲轴加工。

第二，经济上具有合理性。一般在进行工艺优化的过程中会设计出几种不同的方案，在进行优化方案选择的时候，要对方案进行全面的审查，在保证质量的基础上，选择经济上最合理的方案。

第三，降低劳动力强度。在进行工艺优化的时候，要注意保证生产线上的工人有一个安全便捷的劳动环境，利用现有加工设备的自动化控制降低低工人劳动强度，通过引用防错技术等，提升作业安全性。

工艺流程的优化，必须对产品的生产流程、生产条件、成品要求等各方面有一个具体的了解。依据行业技术的发展，结合相关部门的生产条件和生产经验，对工艺流程进行优化。

二、曲轴的法兰端面与轮毂外圆的工艺优化

在对曲轴的法兰端面与轮毂外圆的工艺优化进行探讨时，我们以A曲轴的生产为例。A曲轴的示意图如下：

图1A曲轴示意图

（一）加工过程中存在的问题

曲轴OP20序节拍是产品生产流程中作业时间最长的一个，这样就导致了此道工序出现大量的待制品堆积，而后工序出现断量的状况【2】，所以在生产过程中，必须提高OP20序的加工节拍，这样才能够提高这个条生产线的工作效率。

法兰端面和轮毂外圆在OP20序和OP10序中都进行加工，在加工的过程中，我们可以将OP20序的法兰端和轮毂外圆去除量转移到OP10序进行加工，通过均衡各个工序节拍，提高生产效率。

（二）工艺优化前后对比

优化前法兰端面的加工工艺有四个步骤，加工工艺图如图2所示。图中可以看出加工过程工位较多，这样需要用的时间就比较长，从而导致生产效率低下，产量不足。将OP20序的法兰端去除量转移到OP10序进行加工【3】，这样的调整对于产品本身的质量没有影响。

优化后法兰端加工过程取消了OP20序粗车加工，进而提升OP20序节拍，优化后加工工艺图如图3。同时由于OP20序的余量转移，OP10序的余量就有所增加，但是生产效率不受影响。

图2优化前法兰端面加工工艺图图3优化后法兰端面加工工艺图

轮毂外圆的加工工艺优化前需要经过3个步骤，在保证产品质量的前提下，将OP20序处轮毂外圆的余量增加到OP10序。优化后轮毂外圆加工工艺减少了OP20序的工作量，OP10序的工作量虽然增加了，但是对节拍并无太大的影响。轮毂外圆优化前、后工艺图如下所示：

图4优化前轮毂外圆加工工艺图图5优化后轮毂外圆加工工艺图

（二）优化工艺的尺寸计算

在加工工艺优化后，每个工位的工作量及产品尺寸都会发生相应的改变。通过计算我们可以了解到每个工位的变化情况，我们可以根据计算的结果来对程序进行更改，指导加工流程的运行。

加工去除量计算公式：

S=B-R

式中，S为加工去除量；B、R分别为加工前、后的尺寸。

图10B曲轴示意图

（一）加工过程中出现的问题

B曲轴在OP10序的节拍无法达到要求，但是OP20序的节拍却超过了标准要求，这就造成了一个工位堆积，另一个工位等待的情况。因此必须对两个工位节拍进行一定的调整，以提高生产线工作效率。

法兰轴颈在OP10序的加工方式是套铣，OP20序的加工方式是数控车，对法兰轴颈外圆进行车削，因此可以将法兰轴颈外圆OP10序的去除量增加到OP20序。

（二）优化工艺前后对比

为保证产品在机床中的加工精度，须进行定位夹紧。OP10序对法兰轴颈进行加工后，OP20序就可以对法兰轴颈进行夹紧了【5】。将法兰轴颈在OP10序的去除量移到OP20序，OP20序必须先进行车削，然后才能夹紧法兰轴颈。

在工艺优化前，OP20序的工作顺序如图13所示，法兰轴颈粗加工在OP10序完成，到达OP20序后，夹具就可以进行法兰轴颈定位夹紧。

图13优化前定位夹紧顺序

在工艺优化后，OP20序的定位夹紧顺序如图14所示，法兰轴颈在OP20序先进行粗加工，粗加工过程中，法兰轴颈不能够进行定位夹紧。在法兰轴颈粗加工完成后，卡爪可以夹紧法兰轴颈，然后进行其他的操作，确保产品的定位精确度。

图14优化后定位夹紧顺序

（二）工艺优化后的质量数据

优化前，OP10序套铣控制的产品数据有法兰直径和法兰跳动。优化后在OP20序的工艺也要保证这两种数据的合格。在抽取了一定量的产品进行检验后，法兰轴颈直径和法兰轴颈跳动数据是合格的。

图15法兰轴颈直径数据图16法兰轴颈跳动数据

总结

总而言之，发动机曲轴加工工艺的优化一定要保证产品的质量不受影响，同时要保证经济效益最大化。在进行加工工艺优化的过程中，要使用先进的技术进行优化，减少工人的劳动强度，提高生产效率。从文中，我们可以得出发动机曲轴加工的优化工艺可以在不影响产品质量的前提下提高生产效率。

参考文献：

[1]甘勇辉.发动机曲轴加工工艺探讨[J].硅谷，2010，（22）：191.

[2]陈世通.发动机曲轴加工工艺分析[J].企业科技与发展，2012，（14）：69-71.

[3]文家斌.汽车发动机曲轴加工工艺探索[J].科技致富向导，2014，（11）：225-226.

[4]王森林.发动机曲轴加工工艺方法[J].机械工程师，2014，（04）：189-190.

[5]覃建芳，钟安飞，杨浩.曲轴加工工艺的优化[J].装备制造技术，2014，（03）：103-105+114.