（1）05J序——毛坯锻造，铣两端面，打中心孔。

工序图如图8-7所示，EQ4H曲轴材料为48MnV，为模具锻件，曲轴毛坯自重50kg，曲轴前面是一个圆柱形小凸台，后端是一个沉孔。EQ4H曲轴加工过程中的绝大多数工序都是以中心孔作为定位基准进行定位的。所以该曲轴毛坯在锻造厂进行锻造完成后，根据基准先行的原则先在锻造厂铣两端面并加工出中心孔。常见曲轴的中心孔加工方法有两种：打几何中心孔和打质量中心孔，其中以轴颈的外圆表面定位加工出的中心孔称为几何中心孔，以曲轴毛坯的旋转质量轴线加工的中心孔称为质量中心孔。1）几何中心孔对曲轴初始不平衡量的影响。

图8-7　05J序工序图

打几何中心孔是用两端外圆的毛坯面定位，表面形状误差较大，打出的几何中心离散性也较大，又受到曲轴毛坯制造精度及曲轴复杂的外形影响，以两端外圆定心加工的几何中心孔与曲轴此时的质量回转中心相差太大，造成曲轴初始不平衡量分布不均匀，分布范围大，对最终动平衡产生极大影响，不但影响本工序的工序时间，不能满足生产节拍，而且去重过度，直接影响曲轴的整体质量。如果去重超过规定的去重区，还会导致曲轴报废。去重量过度，会影响发动机工作时的平衡稳定性，产生振动。

2）质量中心孔对曲轴初始不平衡量的影响。

打质量中心孔前需进行质量定心。质量定心是一个平衡过程，其原理是：寻找出曲轴的质量中心线后，在曲轴两端加工出中心孔，使其两端加工出中心孔的共同轴线与曲轴此时的质量中心线重合。打质量中心孔的曲轴，其加工余量分布趋于均匀。同时可以通过统计工序加工余量均匀情况来对质量定心机进行相应的调整。

曲轴的中心孔是曲轴加工过程的径向定位基准，同时也是曲轴的回转中心基准，要使曲轴的中心孔保持在曲轴回转中心上，以保证在最终动平衡时半成品的初始不平衡量最小，经过最终动平衡后，控制曲轴不平衡量合格。如果采用几何中心孔定位加工曲轴，对毛坯弯曲大的曲轴动平衡影响较大。4H曲轴采用质量中心孔定位加工曲轴的主要优点是：减少曲轴动平衡时的去重量，提高动平衡的合格率，降低去重工序的加工节拍，改善曲轴内部质量补偿，但质量中心孔的设备价格昂贵。打质量中心孔也需要注意一些问题：从理论上讲，打质量中心孔能有效减少曲轴初始不平衡量，如毛坯精度不是太高，初始不平衡量较大，会使质量中心与几何中心偏离较大，从而使机械加工余量分布不均匀，会导致粗加工后的不平衡量太大，甚至会出现加工黑皮。

（2）15序——粗车1、4、5主轴颈，粗精车小头端。

小头端包括：皮带轮轴颈、前油封轴颈、前端齿轮轴颈。工序图如图8-8所示。

图8-8　15序工序图

定位基准：粗车1、4、5主轴颈，以毛坯出厂时已加工好的两端中心孔和大头端面为定位基准。其中后端头中心孔采用浮动顶尖，限制2个自由度；小头端中心孔也是浮动顶尖，限制2个自由度；曲轴后端头端面限制1个自由度，限制曲轴轴向移动。

夹紧方式：顶尖夹紧和卡盘对曲轴后端头外圆面夹紧。

粗车第1、4、5主轴颈及两端轴颈采用数控单刀车削方式（图8-9），即采用高速数控车，实现单刀轴向进给，单刀车削方式相比多刀同时车削工艺，工件变形小，尺寸精度高，加工质量好。但是其缺点是加工效率较低，加工一件的生产节拍为9min左右，因此为了满足节拍需要，该工序需要两台相同的设备进行加工。为了更好地控制尺寸和避免数控车因曲轴毛坯轴向不稳打刀，数控车采用了RENISHAW测头，测量后根据零件尺寸进行自动偏置。为了避免换刀后首件进行人工对刀，数控车采用RENISHAW自动对刀装置，换刀后进行自动对刀，避免人工对刀，节约了时间。该工序刀具采用可转位涂层硬质合金刀具，刀片采用上压式夹紧结构（图8-10）。

图8-9　单刀数控车

图8-10　上压式可转位涂层硬质合金刀具

（3）20序——精车1、4、5主轴颈及粗精车后端头。

后端头包括：后端齿轮轴颈（安装正时齿轮）、法兰轴颈。工序图如图8-11所示。

定位基准：精车1、4、5主轴颈以两端中心孔和大头端面为定位基准。

工序内容如下：工步1：粗车后端头；工步2：在第4主轴颈上精车开槽；工步3：精车第1、4主轴颈后端的外圆、圆角和端面；工步4：精车第4、5主轴颈前端的外圆、圆角和端面；工步5：精车后端头及车第1、4、5、8平衡块外圆。

（4）25序——打流水号。

精车结束后，要在打标机上对曲轴打标记。

（5）30序——内铣所有连杆轴颈及2、3主轴颈。

使用日本进口的日本小松曲轴内铣床，内铣所有连杆轴颈及2、3主轴颈，内铣时使用2个内铣刀盘，一个铣主轴颈，一个铣连杆轴径。该工序内容如下：

工步1：内铣所有连杆轴颈（图8-12），铣削时曲轴不动，刀盘走一个椭圆轨迹。

图8-11　20序工序图

图8-12　30序工步1工序图

工步2：内铣2、3主轴颈（图8-13）。

传统曲轴轴颈的粗加工早期大都采用多刀车削工艺，如该发动机厂早期EQ6100、EQ6102曲轴轴颈加工都采用多刀车削。由于多刀车削加工工艺存在诸如高速切削冲击大、工件易变形、柔性差等缺点，越来越满足不了目前的轴颈粗加工质量要求和品种切换的需要，目前已逐步被后来开发出的数控外铣和数控内铣所淘汰。

多刀车削加工工艺缺点如下：

①由于曲轴毛坯的加工余量比较大，在车削曲柄端面和外圆时是一种断续切削，高速切削时冲击力特别大，且曲轴的刚性差，易引起振动。

②曲轴车削时，常采用大宽度的成形车刀多刀切入的方法，这种方法解决了生产率低的问题，但在切削时使工件承受很大的切削力，容易产生变形而影响加工精度。

③在车削6缸机曲轴时，常采用中间传动的方式，使得工件装卸不方便，加工各挡轴颈刀架及刀具位置需要分别调整，更换品种时，重新调整工作量大。因此，目前多刀车削工艺已逐渐被数控内铣所淘汰。

图8-13　30序工步2工序图

曲轴铣削作为国际上曲轴批量加工的主流技术已经得到广泛的应用，在切削速度、加工连续性、加工精度、简化工装等方面，曲轴内铣有着传统的曲轴车削技术无法比拟的优势。

①设备刚性好，铣削速度高，能很好地适应断续切削，生产效率高。

②切削速度较低（通常不大于160m/min），不易对刀，工序循环时间较长，不能加工轴向沉割槽，加工后轴颈表面有明显棱边。

③产生的铁屑较细小，断屑效果好。

④有一定的柔性，可加工多品种曲轴，刀具调整较方便、迅速。

⑤铣削平稳，无振动，刀具寿命长，工件变形小，曲轴加工变形小，无须冷校直，加工精度高，无须粗磨，机床调整时间少，生产质量稳定。

⑥刀具费用较高，需要配套设备，投资大。

加工时，曲轴处在内铣刀盘中固定不动，高速旋转的内铣刀盘在数控中心的控制下实现切入和圆周进给，内铣刀盘自转同时又做径向进给，直至切深到达工艺尺寸时，刀盘中心绕工件再旋转一周，就铣定一个轴颈。铣削时内铣刀盘在自转的同时，内铣刀盘中心围绕曲轴连杆轴颈（或主轴颈）中心进行公转（图8-14）。

图8-14　日本小松内铣机床及内铣刀

曲轴静止式内铣所配刀盘数由产量需要决定，最多也只能是两个。只有一个刀盘的是顺次铣削每个轴颈，具有两个刀盘的可以每次铣同向的两个连杆轴颈或一个连杆轴颈和一个主轴颈。一般是先加工主轴颈，以便给中心架支承。

（6）40序——钻全部油孔及孔口倒角。

工序图如图8-15所示。

图8-15　40序工序图

4H曲轴每个主轴颈上都钻一个通孔，每个连杆轴颈上钻斜油孔，斜油孔与主轴颈上直油孔相同。4H曲轴油孔加工工艺为：

工步1：钻引导孔；工步2：钻直油孔；工步3：孔口倒角；工步4：铣平面；工步5：钻引导孔；工步6：钻斜油孔。

定位方式采用两个顶尖孔定位，同时以第4连杆轴颈做角向定位基准。

曲轴油孔的加工是曲轴尤其是锻钢曲轴加工中的一个难题。其难点在于：一是曲轴油孔直径小，一般只有5～8mm；二是从主轴颈到连杆轴颈都是倾斜贯通，属于典型的细长孔；三是在曲面上加工，加工工艺性较差。传统的加工方法是采用高速钢深孔麻花钻加工，加工精度低、效率低，容易断钻头。当前，加工油孔的先进工艺是采用MQL微润滑技术+内冷钻头以及枪钻工艺。

4H曲轴油孔钻机床采用了微润滑（Minimum Quantity Lubricant，MQL）技术+内冷钻头的新技术。MQL技术是将压缩气体与极微量润滑液混合汽化后，喷射到加工区，对刀具和工件之间的加工部位进行有效的润滑。MQL可以大大减少“刀具-工件”和“刀具-切屑”之间的摩擦，起到抑制温升、降低刀具磨损、防止粘连和提高工件加工质量的作用。MQL技术所使用的润滑液用量非常少，一般为0.03～0.20L/h，但由于MQL技术系统极限压力只能到10MPa左右，所以加工的孔深度受到限制。

内冷钻是一种机械加工工具，从柄部到切削刃有1～2个通孔，使压缩空气、油或切削液穿过，起到冷却刀具和工件，并冲走切屑的作用，特别适合用于深孔加工（图8-16、图8-17、图8-18）。一般偏心枪钻钻头，采用内冷高压油冷却，内冷压力为60kg，每转进给量为0.02～0.03mm。

图8-16　内冷枪钻钻头实物

图8-17　MQL技术内冷麻花钻床

图8-18　内冷枪钻

枪钻机床是一种深孔加工机床，在机床结构上与传统的钻镗类组合机床有很大的区别，具有自己的特点：如刀具切削时独特的受力形式，排屑方法，对机床和切削液特殊要求，等等。

它在压力相同的情况下能加工比麻花钻更深的孔，枪钻机床用来加工深孔的长度一般可以做到枪钻直径的100倍，采取措施后可以达到直径的200倍以上。另外，枪钻加工可以达到的精度很高，视不同的被加工材料和选用不同的切削用量可以一次加工出精度很高的孔，孔径精度可以达到IT7以上，粗糙度可以达到Ra6.3～0.4，直线度最高可以达到0.1/1 000。由于枪钻的这些特点，现代枪钻机床不但用来加工深孔，也经常用来加工有精度要求的精密浅孔。

枪钻由钻柄、钻杆和钻头三部分焊接在一起而成。钻柄用于装夹刀具；钻杆用于连接刀头，采用韧性较好的材料制成；钻头是切削部分，刀尖是偏心的，采用硬质合金制造。在曲轴油孔加工中，枪钻可以将钻孔、镗孔、铰孔一次完成，一次走刀便可以加工出高精度的油孔（图8-19）。

图8-19　枪钻工作原理

要使枪钻这种加工工艺得以实现，有三个必要条件：一是要有合格的枪钻刀具，二是要有符合枪钻特殊要求的机床，三是要有符合枪钻加工的特殊要求的切削液。这三个条件缺一不可。此外，加工效率低，刀具寿命低，内冷油消耗大，目前油孔加工越来越多地采用MQL技术麻花钻机床。虽然该机床加工的油孔内壁粗糙度比枪钻高，油孔相交处存在较大翻边毛刺，难以去除，需在后工序增加去毛刺工艺来解决，但该机床效率为枪钻的3倍，刀具寿命高，设备柔性好。

（7）工序60——去毛刺。

工步1：用带状砂轮机将平衡块边缘处毛刺打磨干净。

工步2：用电化学去毛刺专机将直油孔及斜油孔内毛刺全部除掉。

（8）工序70——中间清洗。

清洗的目的是：去除油孔里的毛刺。

（9）工序80——轴颈及圆角淬火。

4H曲轴强化工艺为：轴颈及圆角淬火—回火。本工序内容：对全部主轴颈、全部连杆轴颈和圆角淬火，要求表面淬火硬度：HRC≥55，保证淬硬层深度、淬火表面无烧伤和过热现象，淬火表面无裂纹。淬火的目的是获得马氏体组织，提高零件的硬度和耐磨性。

曲轴在使用中存在疲劳强度不足，容易从轴颈圆角或曲柄臂处断裂和轴颈耐磨性差两大问题，在主轴颈、连杆轴颈与曲拐相连的过渡圆角处会产生很大的弯曲应力，在主轴颈、连杆轴颈与曲拐相连的过渡圆角处产生比名义应力高出数倍的集中应力峰值。而过渡圆角处的最大弯曲应力占80％，扭转应力仅占20％，它是曲轴疲劳破坏、断裂的主要原因之一，断裂一般又发生在连杆轴颈过渡圆角与主轴颈过渡圆角的对角线上。因此，为了提高疲劳强度和耐磨性、提高曲轴的寿命，需要对其进行表面强化处理。曲轴表面强化工艺有：喷丸强化、中高频淬火强化、离子氮化、渗碳处理和圆角滚压强化。

4H曲轴强化工艺为：轴颈及圆角中频淬火。

曲轴中高频淬火的特点：

①对曲轴材料有广泛的适应性，可用于球铁和钢件。

②硬化层较深，可以获得连续均匀、深度为3～4mm的硬化层，表面硬度可达到50～55HRC。

③强度提高较大。使用中频加热淬火，圆角残余压应力可达370MPa，疲劳强度比正火状态提高1倍以上。曲轴轴颈淬火后，为了降低残余应力和脆性一般还要回火（图8-21）。

中频感应淬火设备的组成如图8-20所示。它主要由中频电源、淬火控制设备（包括感应器）和淬火机床三部分组成。感应淬火方法是现代机器制造工业中的一种主要的表面淬火方法，具有质量好、速度快、氧化少、成本低、劳动条件好和易于实现机械化、自动化等一系列优点。

图8-20　淬火机

图8-21　回火炉及热校直

一般曲轴表面淬火强化工艺安排在车、铣粗加工、半精加工后，磨削精加工之前进行。中频淬火时用U形感应器对主轴颈和连杆轴颈进行表面加热，进行表面淬火。淬火的目的是为了获得马氏体组织，提高零件的硬度和耐磨性。

中频淬火原理：

中频淬火，就是将曲轴轴颈放在一个感应线圈内，感应线圈通交流电，产生交变电磁场，在轴颈上感应出交变电流，由于趋肤效应，电流主要集中在轴颈表面与圆角处，所以表面的温度最高，在感应线圈下面紧跟着喷水冷却，得到工艺上要求的马氏体组织，由于加热及冷却主要集中在轴颈和圆角表面，所以表面改性很明显，而内部改性基本没有，可以有很特殊的热处理效果。趋肤效应是指当导体中有交流电或者交变电磁场时，导体内部的电流分布不均匀，电流集中在导体的“皮肤”部分，也就是说电流集中在导体外表的薄层，越靠近导体表面，电流密度越大，导线内部实际上电流越小，结果使导体的电阻增加，使它的损耗功率也增加。

热处理的作用就是提高材料的机械性能，消除残余应力和改善金属的切削加工性。热处理按照不同的目的可分为两大类：预备热处理和最终热处理。

1）预备热处理。

预备热处理的目的是改善加工性能，消除内应力和为最终热处理准备良好的金相组织。其热处理工艺有退火、正火、时效和调质等。

①退火和正火。退火和正火用于经过热加工的毛坯，含碳量大于0.5％的碳钢和合金钢。为降低其硬度，易于切削，常采用退火处理；含碳量低于0.5％的碳钢和合金钢，为避免其硬度过低切削时粘刀，而采用正火处理。退火和正火还能细化晶粒、均匀组织，为以后的热处理做准备。退火和正火常安排在毛坯制造之后，粗加工之前进行。

②时效处理。时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。为避免过多的搬运工作量，对于一般精度的零件，在精加工前安排一次时效处理即可。但是精度要求较高的零件（如坐标镗床的箱体等），应安排两次或数次时效处理工序。简单零件一般不进行时效处理。

除铸件外，对于一些刚性较差的精密零件（如精密丝杠），为消除加工中产生的内应力，稳定零件的加工精度，常在粗加工、半精加工之间安排多次时效处理，有些轴类零件加工，在校直工序后也要安排时效处理。

③调质。调质即在淬火后进行高温回火处理，它能获得均匀细致的回火索氏体组织，为以后的表面淬火和渗氮处理减少变形做准备，因此调质也可以作为预备热处理。由于调质后零件的综合力学性能较好，对某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可以作为最终热处理工序。

2）最终热处理。

最终热处理的目的是提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。

①淬火。淬火包括表面淬火和整体淬火。其中，表面淬火因为变形小、氧化及脱碳较少而被应用广泛，而且表面淬火还具有外部强度高、耐磨性好，而内部保持良好的韧性、抗冲击力强的优点。为提高表面淬火零件的机械性能，常需进行调质或正火等热处理作为预备热处理，其中一般工艺路线为：下料—锻造—正火（退火）—粗加工—调质—半精加工—表面淬火—精加工（磨削）。

②渗碳淬火。渗碳淬火适用于低碳钢和低合金钢，先提高零件表层的含碳量，经过淬火后使表层获得高的硬度，而中心部保持一定的强度和较高的韧性和塑性。渗碳分为整体渗碳和局部渗碳。局部渗碳时对不渗碳部分要采取防渗碳措施（镀铜或镀防渗材料），由于渗碳淬火变形大，且渗碳深度一般在0.5～2mm，所以渗碳工序一般安排在半精加工和精加工之间。

其工艺路线一般为：下料—锻造—正火—粗、半精加工—渗碳淬火—精加工。

③渗氮处理。渗氮是使氮原子渗入金属表面获得一层含氮化合物的处理方法。渗氮层可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。由于渗氮处理温度较低，变形小，且渗氮层较薄（一般不超过0.6～0.7mm），渗氮工序应尽量靠后安排，为减少渗碳时的变形，在切削后一般需要进行消除应力的高温回火。

（10）工序90——轴颈及圆角回火并热校直。

工序内容：对全部轴颈及圆角回火并热校直淬火后，为了消除曲轴内应力，需要对曲轴进行回火热处理（图8-21），回火的目的是降低残余应力和脆性，而又不致降低硬度。4H曲轴在回火时增加热校直工艺。

热校直是指将零件跳动高点向上摆放，不施加外力，只在重力的作用下慢性回火，以达到跳动减小目的的一种工艺方法，不属于常规校直。

圆角淬火的曲轴不采用冷校直，因为冷校直后经过一段时间曲轴会产生少量的恢复现象，发动机工作时由于热和振动的影响恢复较大，对轴瓦的工作不利；而且主轴颈和连杆轴颈经过圆角强化处理再进行冷校直，易产生断裂性内伤，对曲轴疲劳强度有害，甚至会导致早期断裂。

4H曲轴采用在回火时进行热校直（图8-21）。回火热校直精度：曲轴中间轴颈跳动控制在0.5mm以内。

（11）工序110——修整中心孔。

工序图如图8-22所示。定位方式：采用1、5主轴颈定位，及第1主轴颈端面做轴向定位基准。

图8-22　工序110工序图

使用设备为加工中心，该加工中心不仅有双工位的旋转工作台，还有自动换刀的机械手。此外该加工中心还自带三坐标检测仪，当工件定位后，检测曲轴定位面的位置，具体方法是：加工前由机床主轴上的传感器测头，先测量曲轴1、5主轴颈轴径上最高处的两个点的位置，再测量曲轴大端及小端的端面的两个点位置，最终计算出曲轴中心孔的位置，然后根据这个位置，确定刀具路径，对中心孔进行修整。这种方法可以大大减少中心孔加工时的定位误差。

工序内容：

工步1：铣中心孔。

工步2：锪60°中心孔。

热处理后，进入精加工工序。精加工主要以磨削为主。随着发动机朝着柴油化、大马力的方向发展，作为发动机的心脏，曲轴的品种越来越大型化、重型化，而且精度要求也越来越高。

4H曲轴磨削时主要的定位基准是两端中心孔，曲轴的中心孔是曲轴加工过程的径向定位基准，同时也是曲轴的回转中心基准。曲轴两端中心孔的任何几何形状误差在加工过程中都会反映到轴颈表面上去。例如，前面粗加工工序中造成的中心孔损伤变形、中心孔表面粗糙度和形状误差、中心孔在热处理的过程中产生的不规则热变形等都会在磨削轴径时造成轴颈表面尺寸误差和形状误差，这些因素都要求在磨削精加工前对中心孔进行修整，因此曲轴采用中心孔修正工艺，能稳定和提高磨削质量，提高中心孔的定位精度，优化曲轴工艺。此外，修整后的中心孔锥面与顶尖锥面充分接触还能够增加接触刚度，减少曲轴加工过程中的受力变形。修整中心孔要求：两端中心孔锥面与标准量规接触面积不少于75％。本工序采用几何定心法，以1、5主轴颈定位打几何中心孔（图8-23）。

图8-23　中心孔加工中心

（12）工序120——半精磨1、5主轴颈。

后面有部分精加工工序要用1、5主轴颈定位，因此要先半精磨1、5主轴颈。

定位基准选取：本工序采用曲轴两端中心孔定位，磨削1、5主轴颈。通过主轴卡盘上的拨销和夹持在曲轴小端轴径上的鸡心夹头，传递主轴动力，带动曲轴旋转。磨削时砂轮旋转，同时砂轮头架做径向、轴向进给运动，工件旋转，但无轴向运动。工序图如图8-24所示。

图8-24　工序120工序图

磨削时由于磨削力大，而曲轴又是典型的细长轴零件，在受到外力时会弯曲，出现“让刀”现象，在车削、磨削时会造成尺寸超差并出现鼓形、振动、波纹等质量缺陷。

此外半精磨1、5主轴颈的上道工序是主轴颈淬火热处理工序，该工序产生的热变形很大，造成磨削加工前的曲轴中间轴颈跳动达到0.5mm左右，如果没有中心架，不仅上道工序的误差很容易复映到本道磨削工序中，本身工序也很难将曲轴磨圆磨正。中心架的应用解决了这个难题，提高了工艺系统刚度，减少了切削变形和工件受力产生的“让刀”现象，提高了主轴颈的磨削精度。

一般中心架用在半精磨或精磨阶段，此时工件外圆表面已经磨光，大部分的工件变形和上道工序的加工误差得到一定的修正，中心架有一个良好的工作条件。

（13）工序130——精磨后端头外圆（轴颈）。(www.daowen.com)

定位方式：定位方式如图8-25所示，所采用的砂轮为阶梯形斜砂轮。采用曲轴的两个顶尖孔进行定位，限制工件的5个自由度。为增加刚度，在曲轴中间加中心架，中心架起到支撑作用，减少曲轴变形。加工中采用在线检测方式，即一边加工，一边用传感器检测磨削直径，当传感器检测到后端头外圆轴颈磨削到规定尺寸后，机床自动停机。

图8-25　工序130定位图

（14）工序140——加工正时销孔。

钻、铰正时销孔（在后端齿轮轴颈上钻、铰正时销孔，正时销孔直径ϕ6mm），后工序要在正时销孔上安装一个定位销，这个定位销在连接齿轮时起到角度定位作用，因此加工精度较高。

本工序加工内容：

工步1：钻正时销孔底孔到ϕ5.5±0.2（图8-26）。

图8-26　钻、铰正时销孔

工步2：孔口倒角。

工步3：铰孔到ϕ6。

定位方式：加工正时销孔采用1、5主轴颈定位限制4个自由度，同时使用第5主轴颈端面做轴向定位基准。最后用第1连杆轴颈中心线做角向定位基准。共限制工件6个自由度。

（15）工序150——装正时销，加热压装正时齿轮及法兰。

工序内容：

工步1：装正时销。

工步2：加热正时齿轮及法兰。

工步3：压装正时齿轮及法兰。

热压装机通过一个螺旋状的加热器，把正时齿轮和法兰（连接盘）内孔加热后，靠过盈量把正时齿轮和法兰（连接盘）安装在曲轴后端轴颈上。安装要求：压装时使正时齿轮端面与曲轴端面间隙≤0.15mm，正时齿轮加热时间为14s，加热停止温度为83℃。

（16）工序160——精车止推面及后油封、倒角。

工序图如图8-27所示。

图8-27　工序160工序图

工序内容如下：

工步1：测量曲轴前止推面。

工步2：精车前止推面。

工步3：精车后止推面及第1主轴颈前端倒角、连接法兰倒角。

工步4：精车连接法兰端面、倒角。

定位方式：以曲轴两个中心孔定位。限制5个自由度。

（17）工序170——加工定位销孔及两端孔系定位方式。

如图8-28所示。

图8-28　定位方式

曲轴两端孔加工工艺为：钻底孔—铰孔—攻丝—倒角。

左端头，加工前端4个螺纹孔（图8-29）；右端头，加工法兰端面8个螺纹孔和1个定位销孔（图8-30）

图8-29　右端头孔系加工

工序内容如下：

工步1：钻曲轴前端沉孔、钻螺纹底孔。

工步2：曲轴前端螺纹底孔倒角。

工步3：曲轴前端螺纹孔攻丝。

工步4：钻定位销孔。

图8-30　前端头螺纹孔加工

工步5：镗定位销孔。

工步6：定位销孔口倒角。

工步7：钻铰连接法兰端面螺纹孔系底孔，并进行底孔倒角。

工步8：连接法兰端面螺纹孔系攻丝。

定位方式：1、5主轴颈外圆定位，第4主轴颈止推端面作为轴向基准，限制轴向自由度。第1连杆轴颈作为角向基准，限制旋转自由度（图8-28）。

加工前，曲轴先在V形块上定位，传感器测头通过测定法兰盘端面位置，确定曲轴轴向基准，然后开始加工。这种由传感器测量基准位置的方法，可以进一步减少定位误差。

夹紧方式：1、5主轴颈外圆夹紧。

曲轴工艺要考虑优化孔系的加工。传统孔系加工工序长，需要设备数量多，由于孔系加工多安排在精磨轴颈后，多次装卸和加工易造成轴颈表面划伤，影响成品质量。现6C和DCi11及4H曲轴已经将该工序进行改进优化，安排在精磨主轴颈和精磨连杆轴颈工序前面。

4H曲轴两端孔加工采用两端孔专用机床（图8-31，双头数控8工位专机），两端孔的钻、铰、攻丝在同一台专用机床上一次安装同时加工，避免了加工时的重复定位误差，位置度保证质量高，在磨削前进行加工，避免了轴颈的磕碰伤，由于该专机两端孔同时加工，该设备比加工中心效率高。

图8-31　两端孔专机

（18）工序180——精磨所有主轴颈。

工序图如图8-32所示。4H曲轴采用意大利进口外圆磨床磨削主轴颈。

定位方式：两个顶尖孔和法兰盘上定位销孔定位（定位销限制旋转自由度）。

磨削时，磨削方向与曲轴在发动机中的旋转方向相反，不允许存在磨削裂纹和烧伤。

曲轴是细长轴零件，为了减少磨削变形，磨削时需要增加辅助支撑（图8-33）。中心架是在磨床加工中径向支承旋转工件的辅助装置，加工时，与工件无相对轴向移动。

图8-32　工序180定位方式

图8-33　中心架在磨床上的应用

曲轴是典型的细长柔性杆，在受到外力时会弯曲，出现“让刀”现象，在车削时会出现鼓形、振动、波纹等质量缺陷，而热处理变形的影响造成大批量磨削加工前的曲轴跳动（中间轴颈）只能控制在0.5mm左右，这会给磨削达到加工精度造成很大的难题。中心架的应用解决了这个难题，磨削具有更大的切深抗力，如果没有中心架，不仅上道工序的误差很容易复映到磨削工序中，其本身工序也很难将曲轴磨圆磨正。

一般来说，曲轴的磨削工步基本可分为4步：粗磨、半精磨、精磨和光磨。其中粗磨根据磨削余量的大小再分几次磨削；中心架在半精磨或精磨工步时开始工作，此时工件外圆表面已经磨光，大部分的工件变形和上道工序的加工误差得到一定的修正，中心架有一个良好的工作条件。

（19）工序190——精磨所有的连杆轴颈。

工序图如图8-34所示。定位方式：1、5主轴颈定位，法兰盘端面轴向定位，法兰盘上定位销孔进行角向定位。同时4个连杆轴颈有辅助支承。由于连杆轴颈不在主轴颈轴线上，通常连杆轴颈磨削有两种磨削方式：跟踪磨削法和偏心磨削法。4H曲轴连杆轴颈磨削现场两种磨削方式都有。

跟踪磨削法：以1、5主轴颈定位，以主轴颈中心线为回转中心，连杆轴颈要围绕主轴颈做大回转运动，所以砂轮在磨削连杆时要走一个直线跟踪式的进退，我们把这种定位磨削方式称为跟踪式磨削。跟踪磨削一次装夹可完成曲轴所有连杆轴颈的磨削加工，克服了传统曲轴磨削加工中存在的缺陷。

图8-34　精磨所有连杆颈定位方式及加工尺寸

偏心磨削法：设计一种偏心式车床夹具，以连杆轴颈定位，以连杆轴颈中心线为回转中心，我们把这种磨削方式称为偏心磨，它可以很好地保证连杆轴颈的质量，达到理想的工艺要求。

跟踪磨削采用CBN砂轮进行高速磨削。高速磨削优点如下：

①生产效率高。由于单位时间内作用的磨粒数增加，使材料磨除率成倍增加，比普通磨削可提高30％～100％。

②砂轮使用寿命长。由于每颗磨粒的负荷减小，磨粒磨削时间相应延长，提高了砂轮使用寿命。

③磨削表面粗糙度值低。超高速磨削单个磨粒的切削厚度变小，磨削划痕浅，表面塑性隆起高度减小，表面粗糙度数值降低。

④磨削力和工件受力变形小，工件加工精度高。由于切削厚度小，法向磨削力Fn相应减小，从而有利于刚度较差工件加工精度的提高。

在切深相同时，磨削速度为250 m/s时的磨削力比磨削速度为180m/s时的磨削力降低近一半。

⑤磨削温度低。超高速磨削中磨削热传入工件的比率减小，使工件表面磨削温度降低，能越过容易发生热损伤的区域，受力受热变质层减薄，具有更好的表面完整性。使用CBN砂轮200 m/s超高速磨削钢件的表面残余应力层深度不足10μm，从而极大地扩展了磨削工艺参数的应用范围。

⑥充分利用和发挥了超硬磨料的高硬度和高耐磨性的优异性能。电镀和钎焊单层超硬磨料砂轮是超高速磨削首选的磨具，特别是高温钎焊金属结合剂砂轮，磨削力及温度更低，是目前超高速磨削新型砂轮。

⑦具有巨大的经济效益。超高速磨削加工能有效地缩短加工时间，提高劳动生产率，减少能源的消耗和噪声的污染。

（20）工序195——打标记。

利用打标机在曲轴上打标记。标记内容包括：曲轴总成号、图纸版本号、供应商代码。

（21）工序200——抛光油孔口。

定位方式：以1、5主轴颈定位。

（22）工序210——精磨齿轮、前油封、皮带轮轴颈及端面。

工序图如图8-35所示，使用斜头架磨床进行磨削，磨削方向与曲轴在发动机中的旋转方向相反，不允许存在磨削裂纹和烧伤。

定位方式：以两个中心孔和第4主轴颈止推面定位。止推面是轴向基准，限制轴向自由度。

图8-35　工序210工序图

（23）工序215——精磨连接法兰轴颈。

定位方式：两个中心孔定位，以法兰盘上工艺孔进行角向定位。

（24）工序220——磁力探伤。

曲轴轴颈外圆表面在磨削时因高温容易产生磨削烧伤现象，从而在轴颈表面产生烧伤裂纹。曲轴作为发动机中高速旋转的部件，要求所有加工表面及非加工表面不得有裂纹，否则容易造成曲轴失效。曲轴表面裂纹探伤采用磁力-荧光探伤法，在磁力探伤机（图8-36）上进行探伤工步如下：

图8-36　磁力探伤机

工步1：通电磁化，用大电流的直流电磁化曲轴。

工步2：旋转喷液，在曲轴表面喷洒荧光磁粉悬浮溶液。

工步3：紫外灯照射检验曲轴裂纹。若在加工表面位置，如轴颈表面、圆角、侧面等处有裂纹，则该曲轴必须报废。探伤后，要对曲轴进行退磁处理。

（25）工序230——动平衡。

一般曲轴的动平衡安排在精磨结束后进行，动平衡工艺为：动平衡测量—去重。

如果曲轴质量中心不在曲轴回转中心线上，在曲轴高速旋转时会产生很大的离心惯性力，从而引起发动机工作时产生有害振动，加剧磨损，影响发动机使用寿命。因此，在曲轴精加工后进行动平衡工序是非常重要的。使用的动平衡检测仪如图8-37所示。检测到不平衡位置后，采用去重法进行重新平衡。图8-38所示为检测到不平衡位置后，在平衡块上用钻孔方法去重。

图8-37　动平衡检测仪

图8-38　钻孔去重

动平衡工序内容：

工步1：动平衡测量（测量不平衡量大小和方位）。

工步2：机床自动钻孔去重（进行不平衡量修正）。

（26）工序240——去除去重孔口边缘毛刺。

（27）工序250——曲轴抛光（粗糙度达到0.16μm以上）。

4H曲轴超精加工工艺为：抛光所有主轴颈和连杆轴颈及圆角、前后油封轴颈、前后止推面（图8-39）。抛光后可使所有轴颈外圆表面粗糙度达到Ra0.16，抛光去除量为0.001～0.003mm。

图8-39　曲轴抛光定位方式及加工尺寸

定位方式：曲轴两个中心孔定位，同时法兰盘上的工艺孔作角向定位基准，限制旋转自由度。

砂带抛光是曲轴超精加工中的先进技术，所采用的砂带是防潮静电植砂，能够保证砂粒尖锋朝外。为了实施对圆角和轴肩进行抛光，要求砂带两侧开槽而与加工面贴合。这种两侧开槽砂带可同时抛光主轴颈、连杆轴颈、圆角、轴肩及止推面（图8-40）。

图8-40　砂带抛光机

抛光时，砂带以一定的压力包在被抛光的曲轴各轴颈表面上，曲轴以一定转速旋转，同时工件又做微量左右轴向移动，保证抛光面平行。抛光时采用煤油进行冷却润滑。一般抛光余量很小，产生的切削力和切削热也很小，从而能获得很细的表面粗糙度。

砂带抛光的精度远远高于油石。例如对锻钢曲轴，可从Ra0.63 μm抛至Ra0.20μm，球铁曲轴可从Ra0.80μm抛至Ra0.20μm，止推面从Ra1.6μm抛至Ra0.63μm。

对于球铁曲轴的抛光，因球铁内的铁素体经磨削后会形成毛刺突起，故需先使砂轮的磨削转向与曲轴转向相反，抛光时要求其转向又与曲轴转向相同，同时工件旋转方向与发动机旋转方向相同。通过如此一反一正才能在抛光中有效地去除球铁曲轴抛光中出现的毛刺，以免曲轴到时刮伤轴瓦。

而传统的EQ6102曲轴超精加工工艺为：粗抛光所有轴颈—精抛光所有轴颈。粗抛采用油石抛光（图8-41），精抛采用砂带抛光。随着曲轴铸造精度越来越高，各工序留的切削余量越来越少，机床加工精度越来越高，目前油石粗抛已经很少采用，可以减少工序，降低成本。DCi11曲轴超精加工工艺为：光整—抛光。

图8-41　EQ6102曲轴油石抛光

（28）260序：清洗曲轴油孔及外表面砂带。

抛光后需要清洗曲轴各油孔及外表面，使用设备为曲轴清洗机，如图8-42所示。

（29）270序：加热压装油泵齿轮。

（30）280序：终检。

（31）290序：防锈。

（32）300序：包装。

图8-42　4H曲轴清洗机