机械加工技术在汽车发动机曲轴制造中的应用实践

陈华明

摘要：机械加工技术是当前汽车发动机生产加工的重要技术，其中就包含了汽车发动机曲轴制造工艺内容。要合理运用机械加工技术对汽车发动机曲轴制造技术进行有效改进，不断提升其生产加工效率。本文中就简单探讨了其曲轴机械加工技术的重要价值，了解汽车发动机生产加工原理，并重点对汽车发动机曲轴制造技术相关现状与应用实践要点进行了研究剖析。

Abstract： Machining technology is an important technology of automobile engine production and processing， which includes the manufacturing process of automobile engine crankshaft. It is necessary to use mechanical processing technology to improve the manufacturing technology of automobile engine crankshaft and continuously improve its production and processing efficiency. In this paper， the important value of crankshaft machining technology is briefly discussed， the principle of automobile engine production and processing is understood， and the relevant status and application practice points of automobile engine crankshaft manufacturing technology are studied and analyzed.

關键词：曲轴制造;机械加工技术;汽车发动机;工作原理;应用实践要点

Key words： crankshaft manufacturing;machining technology;automobile engine;working principle;key points of application practice

0  引言

机械加工技术在当前制造业领域中已经得到广泛应用，尤其是在汽车发动机制造生产领域中，利用机械加工技术可实现对汽车发动机关键部位的有效制造与调整，例如可决定汽车发动机最终性能的曲轴制造生产。

1  曲轴机械加工技术应用的重要价值

汽车发动机中的零部件是相当之丰富的，这其中就包括了发动机曲轴机械零部件，它对于汽车发动机整体性能发挥起到至关重要作用。为了保证汽车安全行驶、驾驶舒适，需要对其曲轴进行有效机械加工改造，确保汽车发动机稳定运行，在实际运行过程中分析曲轴连杆作用，实现对其活塞的有效推动，保证曲轴真正处于上下运动装填状态，当曲轴抵达上方位置时顺利完成排气，以此为发动机提供气体，确保发动机顺利做功。

在常规工业生产制造过程中，需要为发动机机械零部件制造模具，不过模具制造硬度相对较高，模具制造难度较大，传统模具加工制造技术可能无法满足这一需求。因此在机械加工过程中需要提高其制造精度，提升制造质量，争取在相对较短时间内完成模具制造过程，有效降低制造成本。一般来说，利用曲轴作为模具可应用于汽车发动机机械制造过程中，为发动机运行起到推波助澜的促进作用。当然，曲轴的质量也直接决定了发动机的实际使用状况。在分析其曲轴模具结构、型面过程中需要分析其加工难度，对其加工技术进行全面探究，确保曲轴质量生产改造到位。具体来讲，还需要解决实际状况对其机械加工技术进行分析，保证曲轴制造加工质量，提高曲轴生产安全可靠性，这也是当前汽车机械生产改造所必须把握做好的技术内容。

2  汽车发动机中曲轴工作的基本原理

发动机对于汽车整体运行而言是十分重要，它直接决定了汽车整体质量与使用寿命。汽车发动机中包含了多种零部件，其中就有曲轴。目前曲轴制造技术已经逐渐进步，例如机械加工技术就能够确保曲轴制造高效率、高水平，影响汽车整体运行稳定性与汽车运行舒适度。

结合曲轴与发动机二者工作关系来讲，在对进气曲轴的上下活塞运动过程进行分析，其活塞运动加大了气缸内气体的整体容积，形成了相对较大的压强差。如果发动机曲轴运行到最低位置时，其进气就会结束。在气体压缩过程中，需要对曲轴进行自下而上运动分析，了解其进气阀与排气阀的开合状态。在气体被成功压缩混合以后，其压缩气体被火花塞直接点燃，同时释放热能，确保曲轴上下运动形成较大驱动力。而当排气阀完全打开以后，其发动机曲轴也会通过连接杆推动作用使得气缸内废气在压力作用下被成功排出，进而实现对汽车运动的有效带动[1]。

3  汽车发动机曲轴的机械加工技术应用

就目前来看，我国汽车发动机曲轴生产加工正处于核心地位，其作为汽车发动机中最为重要的动力传输装置，其重要性不言而喻。为此，全球各国也都在对发动机曲轴制造技术进行研究，深度关注其生产技术转化与实践应用内容。在国内，采用传统普通机床进行曲轴制造显然无法跟上当前发动机技术需求，而采用自动化机械加工技术则能够确保曲轴加工与生产制造到位，完全取代人工操作环节降低曲轴生产制造失误风险。当然，考虑到曲轴质量相对偏大，其在轻便便捷性方面表现不佳，所以它还是具有较大技术改进空间的。以下就简单介绍了当前国内汽车发动机曲轴的机械加工技术应用要点[2]。

3.1 汽车发动机曲轴的机械加工技术应用流程

目前国内比较常见的汽车发动机曲轴材料包含两种：球墨铸铁与钢材。前者在生产成本上偏低，材料材质本身与刚才相近，因此在汽车发动机曲轴生产制造过程中会选择球墨铸铁，专门用来生产其主轴颈与连杆轴径部位。在针对曲轴材料进行熔炼过程中，需要保持材料在炉内有效煅烧，同时观察其溶解状态，形成有效记录。在有效熔断完毕后，需要对曲轴进行精细加工，基于汽车发动机曲轴制造标准，配合磨床方法对其进行合理加工与改进，最后检测发动机曲轴的整体运行稳定性与平衡性。

3.2 汽车发动机曲轴的机械加工技术应用要点

汽车发动机曲轴的铸造技术与锻造技术是其最为重要的两点技术内容，它们都需要运用到光谱仪设备进行处理，深度分析读取其熔炼成分内容，确保熔炼材料处理到位，利用先进材料进行融合加工，例如复合型材料融合加工。在熔炼过程中要制定相应补救措施，采用最新造型方法如挤压造型法对气体排放污染进行有效控制，同时降低生产能耗，提升曲轴整体生产品质[3]。

在进行汽车发动机曲轴锻造过程中，会采用到精整液压机、自动感应器等等实现自动化生产操作，有效减少人为操作失误，提高曲轴生产加工整体精细化水平。在自动化机械设备生产过程中还需要实时跟踪测量模具参数，确保发动机曲轴生产加工管理动态化，所以在生产过程中要结合实际需要进行数据更新，有效提高其整体生产作业水平。在自动化机械设备生产过程中需要对锻造物件的实际数据与预定参数进行调整，最大限度降低数值误差，有效提高实际生产过程中发动机曲轴的生产精细化程度。

在具体生产过程中，需要确保生产工艺流程满足实际生产需求，制定相应生产计划，明确机械发动机构件基本类型。再一点就是分析其零件效果图与装配图，选择最合适的工艺技术内容，确定工艺技术路线到位，明确工序步骤，正确填写加工文件。

另外，基于CAD、CAE、CAM技术展开曲轴制造加工也是目前比较常见的技术应用之一，它能够较好完成曲轴结构与制造过程。例如基于CAXA实体设计软件进行曲轴三维模型制造，它希望从根本上确保曲轴质量性能到位，基于CAXA建立一个一体化软件，记录模型建模过程，确保用户能够随意修改传递模型建构设计理念内容。更为重要的是，基于软件模型建立后续三维模型，充分运用到曲轴自身特性，结合元素库中的“圆柱体”图素来配合三维球完成模型构建过程。其生产设计中涉及到曲轴的两个连杆轴径与3个主轴颈，在设计生产中明确其具体尺寸。

再者基于ANSYS对曲轴三維有限元进行分析，分析曲轴制造过程中的重点内容，基于CAXA试题设计软件曲轴三维模型，结合有限元进行深度技术分析，令三维模型结构能够无限逼近于真实状况，再对曲轴建模过程进行实际调整，确保机械结构模态分析有效到位。在该过程中，要保证曲轴试题建模结合实际情况展开，进一步分析CAXA模拟数控加工过程，完成三维建模与模态分析，利用CAXA软件模拟数控加工，结合数据加工过程输入加工参数表。在该基础之上，希望基于系统内容提取加工对象，改变曲面方向，确保系统自动开始计算并生产一套完整的曲轴道具加工比例。在设计中，需要结合系统提示，对曲轴模具加工仿真过程进行优化，可选择V125的3轴数控铣床，利用它来专门铸造毛坯，对曲轴部分进行加工，在整个加工优化普通机床，专门采取粗加工、精加工总工艺路线。保证加工完成零件设计，实现精加工与粗加工环节优化调整，展开几何仿真教学公，它其中应该包括了静态仿真、动态仿真等等加工，降低材料损耗，避免刀具过度磨损问题，同时能够有效缩短生产周期，降低成本。总体来讲，需要应用CAD、CAE、CAM技术简化机械生产过程，缩短开发周期与开发费用，通过对曲轴进行三维建模，建立模态分析机制，确保模态数控加工到位，为曲轴质量、性能提升创造有利条件，保证汽车发动机生产制造获得真正发展。最后，在上述技术应用基础之上还需要对曲轴的曲柄、轴径、后端轴与主轴颈等方面进行合理化处理，确保核心部位连杆轴径处理到位，采用高温熔炼的方式进行处理，确保熔炼过程相对稳定、高效。通过虚拟软件来提高曲轴钻孔、磨削与抛光处理效率。

3.3 汽车发动机曲轴的机械加工技术应用案例分析

这里举例日系汽车——丰田，丰田汽车发动机世界驰名，其故障少且长久耐用，丰田汽车生产线上发动机的曲轴生产总共包含44道工序，其各种机械生产设备超过60台，机械操作工人仅需要7人。在曲轴材料切削过程中则需要19道工序，其中包含了淬火工序、清洗工序、动平衡修正工序、压键工序、加热压入齿轮工序、质量中心孔测定工序以及油孔贯通检查工序。基于这些工序进行分析，确保其机械化生产与运作到位，提高发动机曲轴整体性能。在进行发动机曲轴端面位置调整过程中，需要基于中心孔机械设备位置对其曲轴几何中心位置进行分析，确保测量结果精确度到位。这里要运用到双转塔数控车床对曲轴前后端外圆进行质量检测，确保其主轴颈圆弧槽粗加工到位，实现对汽车发动机曲轴前后两端的深度精细加工[4]。

4  总结

汽车发动机曲轴的机械生产制造技术是目前全球都在深入研究实践的，其目的就是为了有效提高发动机曲轴的整体稳定性与安全性，进而实现对曲轴机械加工技术的有效改进与创新，提高汽车发动机制造行业整体水平品质[5]。

参考文献：

[1]姜薇薇，史天舒，龙春彦.机械加工技术在汽车发动机曲轴制造中的应用[J].河南科技，2020（8）：55-57.

[2]王娟.机械加工技术在汽车发动机曲轴制造中的应用探索[J].内燃机与配件，2019（22）：177-178.

[3]史云斌.机械加工技术在汽车发动机曲轴制造中的应用解析[J].山海经：教育前沿，2018（001）：147.

[4]张国才，苟中义，罗超琼，等.摩托车曲柄连杆总成制造工艺改进与应用[Z].巴中渝翔机械制造有限公司，2017.

[5]刘大魁，赵冬，邱伟君.机械加工技术在汽车发动机曲轴制造中的应用分析[J].科学与财富，2020（14）：110.