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曲轴锻造设计说明书

曲轴锻造设计说明书

一、曲轴零件图

二、曲轴零件分析

曲轴是汽车发动机中的重要零件，它与连杆配合将作用在活塞上的气体压

力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构，同时，驱动配气机构和其它辅助装

置。

曲轴在工作时，受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力

复杂，同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，

具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。

曲轴在使用过程中的主要损坏形式有如下两种：一是疲劳断裂．先在轴颈

和圆角处产生疲劳裂纹．然后向曲柄深处发展，造成曲轴断裂．也有少数曲轴

先在轴颈中部的油道内壁产生裂纹．发展为曲轴断裂；二是轴颈表面的严重磨

损(尤以连杆轴颈为甚)。所以，曲轴主要应有较高的疲劳强度和良好的耐磨性。

三、曲轴的毛坯材料及下料方法

1、曲轴的毛坯材料的选取

曲轴的材料从大的方面分，主要分为钢质和球铁两大类。

钢质曲轴材料又主要分为调质钢和非调质钢。钢质曲轴的主要特点是有着

2、下料方法的选择

常用的下料方法有：剪切法、冷折法、锯切法、砂轮片切割法、气割法和

车削法等。本例的下料方法采用锯切法。

四、曲轴锻造设备选取

热模锻机械压力机是通过曲轴或偏心轴连杆－滑块机构将旋转运动转变为

往返直线运动，并通过摩擦离合器将飞轮储存的能量即固定扭矩转变成为滑块

的载荷。

生产的发展要求模锻件具有较高的精度和较复杂的形状，机械工业中发展

少无切削加工的趋势已非常明显。因此在模锻设备中，带有顶料机构，行程固

定的并有可调节封闭高度的热模锻机械压力机，由于具备这些特点，国外正在

日益发展，逐步取代模锻锤而被广泛采用。国内也正在发展。

热模锻压力机与锻锤相比主要工作特性和优点有：

(1)电动机通过飞轮释放能量，滑块的压力基本上属于静压，工作时无震动

和噪音。由于具有静压力的特性，金属在模膛内流动缓慢，这对变形速度敏感

的低塑性合金的成形十分有利，故某些不适宜在锤上模锻的耐热合金、镁合金

等金属可在热模锻压力机上进行锻造；

(2)机架和曲柄连杆机构的刚性大，工作时弹性变形小，保证锻件高度方向

尺寸精度；滑块具有附加导向的象鼻形结构，提高了导向精度和承受偏载能力，

保证锻件水平方向精度；

(3)滑块行程一定，每一模锻工步只需一次行程完成。金属变形在滑块一次

行程中完成，坯料内外层几乎同时发生变形，因此变形深透而均匀，锻件各处

的力学性能基本一致，流线分布也较均匀，有利于提高锻件的内部质量。同时

也由于行程固定，因此不适合拔长和滚压等制坯工步，而只能完成断面变化不

大的制坯操作；

(4)具有上、下顶杆装置，便于锻后工件脱模。故锻件的模锻斜度较小，甚

至可以锻出不带模锻斜度的锻件。

此外，热模锻压力机可进行多模膛模锻，自动化生产，锻件精度高，是工

艺性最好的模锻设备。

在热模锻压力机上模锻曲轴与锤上模锻比较，前者可降低金属损耗5%~10%，

由于自动化程度高，适合大批量生产。现代轻型汽车曲轴的轴颈余量不超过

3mm，直径公差为、长度公差为，这只有在压力机上锻造，才能满足这些

公差要求。

鉴于热模锻压力机的上述优点，国内外先进的模锻厂普遍采用热模锻压力

机代替模锻锤生产。

经过综合分析，本例发动机曲轴为了提高自身竞争力也采用热模锻压力机

进行锻造。

五、曲轴锻造工艺设计

1、工艺路线的选取

典型的工艺路线为：

下料—剥皮—加热－辊锻制坯—压扁－预锻－终锻－切边－扭拧—

热精整－悬挂控温冷却—正火＋调质—校直－去应力－喷丸—探伤—防

锈—检验入库。

1

○下料工序

选用精炼45号钢,化学成份和机械性能符合GB699和GB3077的规定,

并要求Mo0.1%和经热顶锻试验。

2

○剥皮工序

因为国产原材料的脱碳层较深,直接影响曲轴锻件的表面质量,故下

料后的材料要进行剥皮。

3

○加热工序

采用步进式煤气加热炉加热,始锻温度为1180℃。

4

○锻造工序

锻造工序又分预锻、终锻两道工步。采用预锻主要有两个目的，其一

是保证制坯后的金属能均匀