机械加工技术在汽车发动机曲轴制造中的应用

李芳婷

摘要：随着社会经济不断的发展，我国也越发的重视机械加工技术。社会生产力水平的提高，让人们对制造行业有了一个更高的要求，機械加工技术的应用给人们带来了一定的便利。发动机可以为汽车提供动力，曲轴是发动机运行的关键，在汽车曲轴生产制造过程中运用机械加工技术，能够保证发动机的功能得到最大的发挥。下文中，将主要针对机械加工技术在汽车发动机曲轴制造中的应用进行深入的分析，以此来促进汽车行业持续的发展。

Abstract： With the continuous development of social economy， China has also paid more and more attention to machining technology. The improvement of the level of social productivity has made people have a higher requirement for the manufacturing industry， and the application of mechanical processing technology has brought people a certain degree of convenience. The engine can provide power for the automobile， and the crankshaft is the key to the operation of the engine. The use of machining technology in the production of automobile crankshafts can ensure that the function of the engine is maximized. In the following， we will mainly conduct in-depth analysis on the application of machining technology in the manufacture of automobile engine crankshafts， so as to promote the sustainable development of the automobile industry.

关键词：机械加工技术;汽车发动机;曲轴制造;应用

Key words： machining technology;automobile engine;crankshaft manufacturing;application

中图分类号：U472.43                                     文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）18-0128-02

0  引言

机械加工技术在实际应用中有着较多的优势，在制造行业有着重要的地位，传统制造技术中存在的不足在逐渐突显，已经无法满足新时代对其的需求。在新时代的背景下，人们的生活水平在提高，汽车作为常用的出行工具，为人们的出行提供了便携，发动机是汽车重要零部件，曲轴决定了发动机性能。必须根据实际情况，合理运用机械加工技术，提高汽车性能。

1  曲轴以及机械加工技术的重要性

机械加工技术在制造业领域应用范围较为广泛，在汽车发动机制造领域有着较高的应用价值。利用机械加工技术能够对关键部位调整，完成制造，决定了曲轴的整体性能。汽车发动机的零部件比较多，包括了发动机曲轴的零部件，对汽车发动机整体性能有较大的影响。想要保证汽车能够安全正常行驶，为驾驶员提供一个舒适的驾驶环境，就会对曲轴的加工进行改造，为其稳定运行提供保障。在实际运行中，曲轴连杆作用可以有效推动活塞，保持曲轴上下运动状态，曲轴在上方位置完成排气，为发动机提供所需的气体，帮助其顺利做功。在工业生产制造的过程中，模具是制造发动机机械零部件的基础，模具硬度高，制造难度系数比较大，传统模具加工制造技术很难达到制造要求。必须在机械加工时，提高制造精度，保证制造的整体质量，在短时间内完成模具的制造，可以节约成本。曲轴作为模具在汽车发动机机械制造中，对发动机运行有着促进的作用。曲轴质量会直接影响发动机的使用情况，在分析曲轴模型结构的同时，还要了解其加工难度与过程，在实践中探索，落实曲轴质量的改造工作。机械加工技术关系到汽车的行驶性能，对其应用能使曲轴生产更为可靠，是汽车机械生产改造的重要内容之一。

2  汽车发动机中曲轴工作的基本原理

发动机对汽车整体运行至关重要，决定了汽车质量，还会影响其使用寿命。汽车发动机中曲轴是重要组成部分，现阶段，我国曲轴制造技术得到了进一步的发展，在持续进步中，应用机械加工技术能够保证曲轴制造质量，还能提高制造水平，关系到汽车整体的运行与舒适度[1]。

从曲轴与发动机工作关系出发，对上下活塞运动分析，可以发现活塞运动加大了气体容积，会因此形成压强差。发动机曲轴达到最低位置，进气会终止。在气体压缩时，要对曲轴从上到下分析，掌握气阀与排气阀的状态。在气体被压缩混合后，火花塞能点燃压缩气体，释放出一定量的热能，在上下运动中形成驱动力。打开排气阀以后，发动机曲轴在推动作用下压力会被排除，实现有效的带动[2]。

3  汽车发动机曲轴制造技术分析

曲轴是汽车发动机的关键，在发动机运行中有着重要的作用。我国发动机制造行业给予了曲轴制造充分的重視，我国曲轴制造一般都是选用普通机床，普通机床自动化程度较低，通常由人工完成，曲轴制造精确度会因此受到影响，质量得不到保证，很容易出现各种误差。材料选择方面也会影响曲轴质量，工作人员一定要跟上机械生产设备的更新速度，选择最佳的铸造和锻造技术，提高加工工艺水平，保证曲轴质量可以达到应用需求，突破传统制造中存在的局限性[3]。

在制作发动机曲轴材料中，我国汽车行业一般都是选择球墨铸铁材料，这种材料与钢材料性能类似，成本低，在应用中有一定的优势。曲轴制造要先对材料熔炼，再将材料铸形，锻造后热处理，加工改进完善以后，监测其平衡性与稳定性。

4  曲轴制造过程中应用的机械加工技术

4.1 铸造技术与锻造技术  在汽车发动机曲轴铸造和锻造过程中，能够直接的获取熔炼成分。工作人员一定要根据实际情况，合理选择光谱仪设备。熔炼材料包括复合型材料，主要是通过融合加工而成，熔炼的整个过程需全程监督，在发现问题以后，第一时间内解决，以熔炼材料质量为基础，保证其符合标准。出现相关的问题，要联系工作人员检测，采取相应的措施补救。在汽车发动机锻造的过程中，现代化锻造是最终的锻造目的，借助先进的机械生产设备可以完成，精准自动化生产能够有效提高曲轴质量，降低因为人为操作发生的失误率，促进我国发动机曲轴制造水平更好的提升。自动化机械设备可以实现对锻造物体各项数据的对比工作，缩减实际参数与预定参数之间的误差，为发动机曲轴生产精细化程度提供保障[4]。

4.2 机械加工工艺和流程  在社会经济不断发展的过程中，机械加工技术实现了智能化，在操作中更为的规范，对机械化加工行业的发展有着重要的意义。发动机曲轴零部件比较精细，对加工精准度有着较高的要求，传统方法很难达到要求。必须对机械加技术加工，解决传统方法中存在的问题，为曲轴高效生产提供技术支撑。在发动机曲轴加工的过程中，制造企业需建立完整的标准规范化制度，完善工艺流程，保证其符合生产标准。生产计划一定要详细，明确各个机械构件类型。对曲轴各个零件的效果装配图进行分析，合理选择加工工艺。加工工艺路线与工序一定完整清晰，才能完成准备工作。机械加工的运作过程，必须填写加工文件[5]。

4.3 基于CAXA实体设计软件的曲轴三维模型  曲轴在开始制造之前，一定要掌握产品实际需求，将其充分结合展开设计，是机械制造中的一个重要环节，采用CAXA实体设计软件能够达到良好的效果，构建相应的曲轴三维模型，帮助曲轴性能达到产品要求。CAXA是一体化软件，能够详细完整的记录模型建模过程，用户还能在该软件中随意更改，传递模型建构设计理念，保证曲轴设计的科学合理性。软件模型可以为三维模型的建立打下坚实的基础，在开始建立之前，分析曲轴的特点，利用元素库中的各个图素，借助三维球完成实体模型的构建工作，其中包括了连杆轴径、主轴颈等[6]。

4.4 基于ANSYS对曲轴进行三维有限元分析  在曲轴实际制造中，要先对三维有限元分析，利用CAXA实体设计完成三维模型的构建，有限元分析能使曲轴结构更为真实，缩减曲轴结构与实际情况之间的差距。在建模阶段中，要先分析模态，将逆模型完整的导入ANSYS软件中，将其划分为多个部分，可以发现曲轴中包含多个部分，主轴颈与连杆轴径是重要组成部分，整个曲轴的关键。在应用六面体单位分析方法的过程中，曲轴后轴端一般采用自由网格划分方法，对计算精度的提升有很大的帮助。获得有限元模型后，研究震动特性，重点在于曲轴结构、机械部分，需要充分考虑频率等各个要求。曲轴正常工作，受动载荷作用的影响，周期会发生变化，还会出现共振现象。动应力如果过于严重，会因疲劳而损坏，缩减其使用寿命。与此同时，在有限元分析环节，工作人员需特别注意曲轴模态[8]。

4.5 基于CAXA制造工程师模拟数控加工  在完成三维建模等各项工作以后，就能开始进入模拟控加工环节，采用CAXA软件能够将收集到的各项信息录入软件，得出相应的参数表格，系统会提醒操作，曲面方向如果发生变动，系统就会自动计算，分析刀具轨迹，对曲轴各个曲面数控加工处理。比如：三轴数控铣床，要先去铸造曲轴毛坯，使用普通机床获得曲轴圆柱部分，加工要遵循工艺路线。粗加工结束后，进行精加工，保证其制造符合要求。在加工的过程中，一定要明确坐标，对操作方式进行优化，制定工艺路线操作，开展几何仿真等各个工作，可以保证加工精度，减少其对刀具的损耗，加强对成本的控制，提高经济效益。对以上技术合理运用，在短时间内完成曲轴产品的设计工作，提高其使用性能，对汽车制造行业的发展有着推动的作用[9]。

4.6 机械加工技术在汽车发动机曲轴制造中的应用案例  汽车发动机中曲轴类型较多，钢和球墨铸铁在汽车发动机中应用最为广泛，球墨铸铁材料性能和钢材料相比，整体性能较高，对其处理从实践分析，能够发现其性能与钢材料一致，并且球墨铸铁材料成本低，使用球墨铸铁材料可以节约成本。在汽车发动机曲轴制造的过程中，采用球墨铸铁材料，在汽车发动机曲轴制造时，加强机械加工技术的应用，对曲轴各个部分逐一处理，其重点在于连杆轴径、后轴端等方面，连杆轴径与主轴颈要特别注意，是曲轴的重点部分。通常都是采用高温熔炼的方式，确保熔炼过程可以更为稳定，提高熔炼效率。曲轴造型在明确后，工作人员需按照设计图纸加工处理，采用处理、锻造等各个方案，对曲轴抛光、滚压等。虚拟机械加工技术结合曲轴模具加工，能够完善曲轴生产过程，其中要特别注意的是完成对其的处理以后，要对曲轴进行一个全面的测试与检查，曲轴平行性是检查的重点，在通过测试后才能应用，发挥汽车发动机功能的最大作用，让汽车行驶安全得到保障，达到人们对汽车的行驶要求。

5  结语

根据上文可以得知，汽车是人们出行的必备交通工具，人们在选购汽车时比较重视安全性与稳定性。想要满足人们的购买需求，在激烈的市场竞争中为自己增加更多的优势，推动整个汽车行业更好的发展，就要跟上时代的发展趋势，完善汽车制造技术，在汽车发动机曲轴制造过程中，优化汽车运行性能。另外还需加强管理，提高发动机曲轴的精准，为我国汽车制造行业的发展奠定良好的基础。

参考文献：

[1]王国栋.机械加工技术在汽车发动机曲轴制造中的应用[J]. 纳税，2020（7）：244.

[2]唐艳，杜绍贵，何正海.某新型内燃机车曲轴镦锻成形工艺研究[J].大型铸锻件，2020（6）.

[3]朱国华，卢建，杨诚.内燃机车柴油机锻钢曲轴氮化变形超差校直工艺方法[J].世界制造技术与装备市场，2020.

[4]赵军.基于虚拟样机技术的发动机曲轴疲劳寿命分析[J]. 内燃机与配件，2020（23）：66-67.

[5]申介朋.发动机曲轴加工工艺技术探讨[J].时代汽车， 2020（21）：147-148.

[6]陈磊，罗维贤，罗海鹏，等.发动机曲轴耐久实验断裂失效分析[J].汽车零部件，2020（02）：73-76.

[7]程敬卿，刘泽军.一种适用于汽车发动机曲轴再制造的高精度磨削设备：CN110919481A[P].2020.

[8]任继义.一种汽车发动机曲轴箱通气防堵管路：CN2105

64707U[P].2020.

[9]托尔格·欣茨，马克·德雷森，萨穆埃尔·诺伊曼，等.用于内燃机的曲轴箱通风的油分离装置：CN110714809A[P].2020.