專利名稱：：一種可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種通用小型汽油機(jī)曲軸加工方法，尤其涉及一種可提高部件間扭矩的曲軸加工方法，屬于機(jī)械加工
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：通用小型汽油機(jī)曲軸與大型內(nèi)燃機(jī)曲軸的不同之處在于大型內(nèi)燃機(jī)曲軸一般為曲軸與曲柄銷整體鍛造或鑄造，曲軸與曲柄銷之間的相對極限扭矩受材料本身的強(qiáng)度影響；而通用小型汽油機(jī)曲軸由鋼質(zhì)材料的左曲柄、右曲柄、曲柄銷、連桿和滾針軸承靜配合壓裝構(gòu)成，其中曲柄銷的兩端分別與右曲柄和左曲柄的偏心內(nèi)孔相連接。曲柄和曲柄銷之間的相對極限扭矩受配合的過盈量影響。設(shè)計要求的靜配合過盈量偏小，會使極限扭矩不達(dá)標(biāo)影響曲軸的動平衡，進(jìn)而影響汽油機(jī)性能；設(shè)計要求的靜配合過盈量偏大，極限扭矩雖然達(dá)標(biāo)，但是會影響曲軸安裝后的精度，從而也會影響汽油機(jī)的性能。如中國專利(專利號ZL93232056.2)小型汽油機(jī)曲柄連桿總成，設(shè)有曲柄、曲柄銷、連桿和滾針軸承，其中連桿與曲柄的聯(lián)接由曲柄銷一端與曲柄上的曲柄銷孔過盈連接，另一端用緊固螺栓將擋墊壓靠在曲柄銷上來實現(xiàn)。雖然具有安裝精度高、使用壽命長、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，但是由于增加了緊固螺栓及擋墊使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高速振動螺栓墊圈易松動脫落、占空間大、重量增加等缺點(diǎn)，不適合通用小型汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單小巧等特點(diǎn)的要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種使同一規(guī)格曲軸的曲柄與曲柄銷配合過盈量相等的狀態(tài)下，提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法。本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)一種可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法，該方法包括以下步驟A、加工曲柄銷半成品選擇合金結(jié)構(gòu)鋼或軸承鋼制成曲柄銷半成品，然后對曲柄銷半成品進(jìn)行滲碳淬火或直接淬火，滲碳淬火或淬火后進(jìn)行精磨；B、發(fā)黑處理將步驟A中經(jīng)過精磨后的曲柄銷半成品浸入到酸性發(fā)黑液中，在酸性發(fā)黑液中浸泡后得到曲柄銷成品；C、壓裝選用普通的曲柄、連桿、滾針軸承的成品與步驟B中經(jīng)過發(fā)黑處理后的曲柄銷成品進(jìn)行配合壓裝，壓裝得到曲軸。本發(fā)明對曲柄銷半成品進(jìn)行滲碳淬火或淬火的目的是為了提高曲柄銷半成品的硬度，而精磨是為了提高曲柄銷半成品粗糙度及尺寸形位公差精度，精磨后曲柄銷半成品的粗糙度為0.20.3Ra，作為優(yōu)選，曲柄銷半成品的粗糙度為0.2Ra。在粗糙度、精度和硬度達(dá)標(biāo)的曲柄銷半成品上發(fā)黑處理，既不會影響連桿與滾針軸承之間的滾動摩擦，又可在和曲柄、連桿、滾針軸承等零部件壓裝成曲軸后應(yīng)力釋放的過程中增強(qiáng)壓裝后與曲柄的摩擦力，從而使曲柄與曲柄銷之間的相對扭矩提高。為了使發(fā)黑處理效果更好，可以在發(fā)黑前對曲柄銷進(jìn)行水洗、脫脂等處理，發(fā)黑處理后再進(jìn)行水洗、吹干等處理?，F(xiàn)有技術(shù)的發(fā)黑處理目的是為了防止鋼鐵生銹，而本發(fā)明卻利用了發(fā)黑處理所產(chǎn)生的氧化膜層壓入曲柄后所增大的摩擦力。發(fā)黑處理后的曲柄銷表面產(chǎn)生色澤烏黑的氧化膜層，將此曲柄銷和曲柄等零部件壓裝后，提高了曲柄銷和曲柄之間的摩擦力，從而使曲柄與曲柄銷之間的相對極限扭矩增大。在上述的可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法中，步驟A中所述的合金結(jié)構(gòu)鋼的材料為20CrMo鋼材料，所述的軸承鋼的材料為GCrl5鋼材料。20CrMo鋼熱強(qiáng)性較高，淬透性較好，無回火脆性，冷應(yīng)變塑性、可加工性及焊接性均良好，一般在調(diào)質(zhì)或滲碳淬火狀態(tài)下使用。其化學(xué)成分如表1所示表l:20CrMo鋼材料的化學(xué)成份(重量百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>GCrl5鋼是一種合金含量較少、具有良好性能的高碳鉻軸承鋼。經(jīng)過淬火后具有高而均勻的硬度、良好的耐磨性、高的接觸疲勞性能。其化學(xué)成分如表2所示表2:GCrl5鋼材料的化學(xué)成份(重量百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>在上述的可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法中，步驟A中所述的滲碳淬火或淬火在熱處理網(wǎng)帶爐中進(jìn)行，滲碳淬火或淬火溫度為850870°C，滲碳淬火或淬火后曲柄銷半成品硬度為HRC5569。作為優(yōu)選，滲碳淬火或淬火后曲柄銷半成品硬度為服C6064。在上述的可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法中，步驟B中所述的酸性發(fā)黑液的組成成分為H3P04:50150g/L,硫酸600g/L1200g/L，Cr。3:50150g/L，其余為水;曲柄銷半成品浸入時間為80150分鐘，浸入的溫度為50100°C。在上述的可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法中，步驟B中所述的酸性發(fā)黑液的組成成分還可以為CuS04'5H20:38g/L，Cr03:1.53.5g/L，NH4C:49g/L，葡萄糖酸鈉l8g/L，平均分子量為400的聚乙二醇25ml/L，使發(fā)黑液的PH值為1.52.5的酸，乙二胺四乙酸二鈉0.20.5g/L，葡萄糖58g/L，曲柄銷半成品浸入時間為814分鐘，浸入的溫度為常溫。上述兩種不同的酸性發(fā)黑液都可以使得曲柄銷表面形成具有一定黑度和光亮度的氧化膜，該氧化膜可增強(qiáng)曲軸中曲柄銷和曲軸之間的摩擦力，從而使曲柄和曲柄銷之間的相對扭矩提高30%以上。在上述的可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法中，步驟C中的配合壓裝具體過程為將曲柄銷的一端壓入曲柄的偏心孔，然后在曲柄銷上依次套設(shè)滾針軸承和連桿。作為優(yōu)選，步驟C中所述的曲柄包括左曲柄和右曲柄，配合壓裝具體過程為將曲柄銷一端壓入左曲柄或右曲柄的偏心孔，再將滾針軸承和連桿依次套設(shè)在曲柄銷上，最后將右曲柄或左曲柄壓裝在曲柄銷的另一端。作為優(yōu)選，步驟c中所述的曲柄銷與曲柄配合為過盈配合，其過盈量為0.060.08mm。綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的加工方法在壓裝前對曲柄銷進(jìn)行滲碳淬火、精磨和發(fā)黑處理，使得與曲柄裝配后兩者之間的摩擦力增大，于是在相同規(guī)格的曲軸的曲柄和曲柄銷配合過盈相等的狀態(tài)下，壓裝后曲軸的曲柄與曲柄銷極限扭矩高于普通曲軸的曲柄與曲柄銷極限扭矩，從而大大的提高了產(chǎn)品的合格率。2、本發(fā)明的加工方法步驟少，且步驟簡單易控制，于是該加工方法不僅具有簡單易行、可操作性強(qiáng)；而且可有效的保證壓裝后通用汽油機(jī)曲軸的精度以及相對極限扭矩。圖1是本發(fā)明壓裝后曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明加工方法的工藝流程中，1、左曲柄；2、右曲柄；3、曲柄銷；4、連桿；5、滾針軸承。具體實施例方式以下是本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。實施例1選取20CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼材料，普通車床上進(jìn)行加工成曲柄銷3半成品，使其尺寸公差達(dá)到曲柄銷3半成品的技術(shù)要求，再將曲柄銷3半成品進(jìn)行滲碳淬火處理；滲碳在熱處理網(wǎng)帶爐中進(jìn)行，加溫至86(TC，淬火后曲柄銷3半成品的硬度如表2所示，淬火后的曲柄銷3半成品采用外圓磨床、珩磨機(jī)對其進(jìn)行精磨，精磨后曲柄銷3半成品粗糙度如表3所示。對淬火和精磨后的曲柄銷3半成品經(jīng)過中溫水洗、脫脂、水洗、酸洗、水洗等發(fā)黑前處理后。再進(jìn)行發(fā)黑處理。其中發(fā)黑處理的具體方法為將曲柄銷3半成品完全浸入到酸性發(fā)黑液中，酸性發(fā)黑液的組成成分為H3P04:100g/L，硫酸1000g/L，Cr03:100g/L，其余為水；曲柄銷3半成品浸入時間為120分鐘，浸入的溫度為8(TC。發(fā)黑處理后經(jīng)過水洗、吹干等發(fā)黑后處理得到曲柄銷3成品。發(fā)黑處理后的曲柄銷3表面形成一層氧化膜，形成的氧化膜具有耐腐能力和提高機(jī)械強(qiáng)度的特性。取成品左曲柄1、右曲柄2、滾針軸承5和連桿4零件與上述的曲柄銷3進(jìn)行配合壓裝，配合壓裝具體過程為使用壓力機(jī)將曲柄銷3—端壓入左曲柄1的偏心孔中，然后在曲柄銷3上依次套設(shè)滾針軸承5和連桿4，最后將右曲柄2壓裝在曲柄銷3的另一端上，壓裝后形成的曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，整個加工方法的工藝流程圖如圖2所示，壓裝后曲柄銷3與曲柄偏心孔的配合過盈量、測試次數(shù)以及扭矩如表4所示。實施例2選取GCrl5軸承鋼材料，普通車床上進(jìn)行加工成曲柄銷3半成品，使其尺寸公差達(dá)到曲柄銷3半成品的技術(shù)要求，再將曲柄銷3半成品進(jìn)行淬火處理；淬火在熱處理網(wǎng)帶爐中進(jìn)行，加溫至860°C，淬火后曲柄銷3半成品的硬度如表2所示，淬火后的曲柄銷3半成品采用外圓磨床、珩磨機(jī)對其進(jìn)行精磨，精磨后曲柄銷3半成品粗糙度如表3所示。對淬火和精磨后的曲柄銷3半成品經(jīng)過中溫水洗、脫脂、水洗、酸洗、水洗等發(fā)黑前處理后。再進(jìn)行發(fā)黑處理。其中發(fā)黑處理的具體方法為將曲柄銷3半成品完全浸入到酸性發(fā)黑液中，酸性發(fā)黑液的組成成分為CuS04*5H20:5g/L，Cr03:2.5g/L，NH4C:6g/L，葡萄糖酸鈉4g/L，平均分子量為400的聚乙二醇3ml/L，使發(fā)黑液的PH值為1.52.5的硫酸，乙二胺四乙酸二鈉0.4g/L，葡萄糖6g/L，曲柄銷3半成品浸入時間為12分鐘，浸入的溫度為常溫。發(fā)黑處理后經(jīng)過水洗、吹干等發(fā)黑后處理得到曲柄銷3成品。發(fā)黑處理后的曲柄銷3表面形成一層氧化膜，形成的氧化膜具有耐腐能力和提高機(jī)械強(qiáng)度的特性。取成品左曲柄1、右曲柄2、滾針軸承5和連桿4零件與上述的曲柄銷3進(jìn)行配合壓裝，配合壓裝具體過程為使用壓力機(jī)將曲柄銷3—端壓入左曲柄1的偏心孔中，然后在曲柄銷3上依次套設(shè)滾針軸承5和連桿4，最后將右曲柄2壓裝在曲柄銷3的另一端上，壓裝后形成的曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，整個加工方法的工藝流程圖如圖2所示，壓裝后曲柄銷3與曲柄偏心孔的配合過盈量、測試次數(shù)以及扭矩如表4所示。實施例3選取GCrl5軸承鋼材料，普通車床上進(jìn)行加工成曲柄銷3半成品，使其尺寸公差達(dá)到曲柄銷3半成品的技術(shù)要求，再將曲柄銷3半成品進(jìn)行淬火處理；淬火在熱處理網(wǎng)帶爐中進(jìn)行，加溫至870°C，淬火后曲柄銷3半成品的硬度如表2所示，淬火后的曲柄銷3半成品采用外圓磨床、珩磨機(jī)對其進(jìn)行精磨，精磨后曲柄銷3半成品粗糙度如表3所示。對淬火和精磨后的曲柄銷3半成品經(jīng)過中溫水洗、脫脂、水洗、酸洗、水洗等發(fā)黑前處理后。再進(jìn)行發(fā)黑處理。其中發(fā)黑處理的具體方法為將曲柄銷3半成品完全浸入到酸性發(fā)黑液中，酸性發(fā)黑液的組成成分為H3P04:80g/L，硫酸800g/L，Cr03:120g/L，其余為水；曲柄銷3半成品浸入時間為140分鐘，浸入的溫度為6(TC。發(fā)黑處理后經(jīng)過水洗、吹干等發(fā)黑后處理得到曲柄銷3成品。發(fā)黑處理后的曲柄銷3表面形成一層氧化膜，形成的氧化膜具有耐腐能力和提高機(jī)械強(qiáng)度的特性。取成品左曲柄1、右曲柄2、滾針軸承5和連桿4零件與上述的曲柄銷3進(jìn)行配合壓裝，配合壓裝具體過程為使用壓力機(jī)將曲柄銷3—端壓入左曲柄1的偏心孔中，然后在曲柄銷3上依次套設(shè)滾針軸承5和連桿4，最后將右曲柄2壓裝在曲柄銷3的另一端上，壓裝后形成的曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，整個加工方法的工藝流程圖如圖2所示，壓裝后曲柄銷3與曲柄偏心孔的配合過盈量、測試次數(shù)以及扭矩如表4所示。比較例1現(xiàn)有普通的曲軸(曲柄銷3未發(fā)黑處理)，對其曲柄銷3與曲柄偏心孔的配合過盈量、測試次數(shù)以及扭矩如表4所示。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表4<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>從表2和表3可以看出本發(fā)明對曲柄銷3進(jìn)行滲碳淬火、精磨和發(fā)黑處理，使得與曲柄裝配后兩者之間的摩擦力增大，于是在相同規(guī)格的曲軸的曲柄和曲柄銷3配合過盈相等的狀態(tài)下，壓裝后曲軸的曲柄與曲柄銷3極限扭矩高于普通曲軸的曲柄與曲柄銷3極限扭矩，從而大大的提高了產(chǎn)品的合格率。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了左曲柄1、右曲柄2、曲柄銷3、連桿4、滾針軸承5等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。權(quán)利要求1、一種可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法，該方法包括以下步驟A、加工曲柄銷(3)半成品選擇合金結(jié)構(gòu)鋼或軸承鋼制成曲柄銷(3)半成品，然后對曲柄銷(3)半成品進(jìn)行滲碳淬火或直接淬火，滲碳淬火或淬火后進(jìn)行精磨；B、發(fā)黑處理將步驟A中經(jīng)過精磨后的曲柄銷(3)半成品浸入到酸性發(fā)黑液中，在酸性發(fā)黑液中浸泡后得到曲柄銷(3)成品；C、壓裝選用普通的曲柄、連桿(4)、滾針軸承(5)的成品與步驟B中經(jīng)過發(fā)黑處理后的曲柄銷(3)成品進(jìn)行配合壓裝，壓裝得到曲軸。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法，其特征在于步驟A中所述的合金結(jié)構(gòu)鋼的材料為20CrMo鋼材料，所述的軸承鋼的材料為GCrl5鋼材料。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法，其特征在于步驟A中所述的滲碳淬火或淬火在熱處理網(wǎng)帶爐中進(jìn)行，滲碳淬火或淬火溫度為850870°C，滲碳淬火或淬火后曲柄銷(3)半成品硬度為HRC5569。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法，其特征在于步驟B中所述的酸性發(fā)黑液的組成成分為-H3P04:50150g/L,硫酸600g/L1200g/L，Cr03:50150g/L,其余為水；曲柄銷(3)半成品浸入時間為80150分鐘，浸入的溫度為50100°C。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法，其特征在于步驟B中所述的酸性發(fā)黑液的組成成分為CuS(k5験38g/L，CrCh:1.53.5g/L，NtkC:49g/L，葡萄糖酸鈉18g/L，平均分子量為400的聚乙二醇25ml/L，使發(fā)黑液的PH值為1.52.5的酸，乙二胺四乙酸二鈉0.20.5g/L，葡萄糖58g/L,曲柄銷(3)半成品浸入時間為814分鐘，浸入的溫度為常溫。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法，其特征在于步驟C中的配合壓裝具體過程為將曲柄銷(3)的一端壓入曲柄的偏心孔，然后在曲柄銷(3)上依次套設(shè)滾針軸承(5)和連桿(4)。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法，其特征在于步驟C中所述的曲柄包括左曲柄(1)和右曲柄(2)，配合壓裝具體過程為將曲柄銷(3)—端壓入左曲柄(1)或右曲柄(2)的偏心孔，再將滾針軸承(5)和連桿(4)依次套設(shè)在曲柄銷(3)上，最后將右曲柄(2)或左曲柄(1)壓裝在曲柄銷(3)的另一端。8、根據(jù)權(quán)利要求1或6或7所述的可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法，其特征在于步驟C中所述的曲柄銷(3)與曲柄配合為過盈配合，其過盈量為0.060.08mm。全文摘要本發(fā)明提供了一種可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法，屬于機(jī)械加工
技術(shù)領(lǐng)域：
。它解決了現(xiàn)有的汽油機(jī)曲柄結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高速振動螺栓墊圈易松動脫落、占空間大、重量重等問題。這種可提高曲柄與曲柄銷扭矩的曲軸加工方法，包括以下步驟A.加工曲柄銷半成品；B.發(fā)黑處理；C.壓裝。本發(fā)明的加工方法步驟少、且步驟簡單易控制，可操作性強(qiáng)，提高了及格率，并能有效的保證壓裝后汽油機(jī)曲軸的精度以及相對極限扭矩。文檔編號C23C8/00GK101434025SQ20081016277公開日2009年5月20日申請日期2008年12月1日優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日發(fā)明者韓明玉申請人:浙江長宏機(jī)電有限公司