一种可提高曲柄与曲柄销扭矩的曲轴加工方法
专利汇可以提供一种可提高曲柄与曲柄销扭矩的曲轴加工方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种可提高 曲柄 与 曲柄销 扭矩 的 曲轴 加工方法，属于 机械加工 技术领域。它解决了现有的 汽油 机曲柄结构复杂、高速振动 螺栓 垫圈 易松动脱落、占空间大、重量重等问题。这种可提高曲柄与曲柄销扭矩的曲轴加工方法，包括以下步骤：A.加工曲柄销半成品；B.发黑处理；C.压装。本发明的加工方法步骤少、且步骤简单易控制，可操作性强，提高了及格率，并能有效的保证压装后汽油机曲轴的 精度 以及相对极限扭矩。，下面是一种可提高曲柄与曲柄销扭矩的曲轴加工方法专利的具体信息内容。
1、一种可提高曲柄与曲柄销扭矩的曲轴加工方法，该方法包 括以下步骤：
A、加工曲柄销(3)半成品：选择合金结构钢或轴承钢制成 曲柄销(3)半成品，然后对曲柄销(3)半成品进行渗碳淬火或 直接淬火，渗碳淬火或淬火后进行精磨；
B、发黑处理：将步骤A中经过精磨后的曲柄销(3)半成品 浸入到酸性发黑液中，在酸性发黑液中浸泡后得到曲柄销(3)成 品；
C、压装：选用普通的曲柄、连杆(4)、滚针轴承(5)的成 品与步骤B中经过发黑处理后的曲柄销(3)成品进行配合压装， 压装得到曲轴。
2、根据权利要求1所述的可提高曲柄与曲柄销扭矩的曲轴加 工方法，其特征在于：步骤A中所述的合金结构钢的材料为20CrMo 钢材料，所述的轴承钢的材料为GCr15钢材料。
3、根据权利要求1或2所述的可提高曲柄与曲柄销扭矩的曲 轴加工方法，其特征在于：步骤A中所述的渗碳淬火或淬火在热 处理网带炉中进行，渗碳淬火或淬火温度为850～870℃，渗碳淬 火或淬火后曲柄销(3)半成品硬度为HRC55～69。
4、根据权利要求1所述的可提高曲柄与曲柄销扭矩的曲轴加 工方法，其特征在于：步骤B中所述的酸性发黑液的组成成分为： H3P04：50～150g/L，硫酸：600g/L～1200g/L，CrO3：50～150g/L， 其余为水；曲柄销(3)半成品浸入时间为80～150分钟，浸入的 温度为50～100℃。
5、根据权利要求1所述的可提高曲柄与曲柄销扭矩的曲轴加 工方法，其特征在于：步骤B中所述的酸性发黑液的组成成分为： CuSO4·5H2O：3～8g/L，CrO3：1.5～3.5g/L，NH4C：4～9g/L， 葡萄糖酸钠：1～8g/L，平均分子量为400的聚乙二醇：2～5ml/L， 使发黑液的PH值为1.5～2.5的酸，乙二胺四乙酸二钠：0.2～ 0.5g/L，葡萄糖：5～8g/L，曲柄销(3)半成品浸入时间为8～ 14分钟，浸入的温度为常温。
6、根据权利要求1所述的可提高曲柄与曲柄销扭矩的曲轴加 工方法，其特征在于：步骤C中的配合压装具体过程为：将曲柄 销(3)的一端压入曲柄的偏心孔，然后在曲柄销(3)上依次套 设滚针轴承(5)和连杆(4)。
7、根据权利要求6所述的可提高曲柄与曲柄销扭矩的曲轴加 工方法，其特征在于：步骤C中所述的曲柄包括左曲柄(1)和右 曲柄(2)，配合压装具体过程为：将曲柄销(3)一端压入左曲柄 (1)或右曲柄(2)的偏心孔，再将滚针轴承(5)和连杆(4) 依次套设在曲柄销(3)上，最后将右曲柄(2)或左曲柄(1)压 装在曲柄销(3)的另一端。
8、根据权利要求1或6或7所述的可提高曲柄与曲柄销扭矩 的曲轴加工方法，其特征在于：步骤C中所述的曲柄销(3)与曲 柄配合为过盈配合，其过盈量为0.06～0.08mm。
技术领域
本发明涉及一种通用小型汽油机曲轴加工方法，尤其涉及一 种可提高部件间扭矩的曲轴加工方法，属于机械加工技术领域。
背景技术
如中国专利(专利号：ZL93232056.2)小型汽油机曲柄连杆总 成，设有曲柄、曲柄销、连杆和滚针轴承，其中连杆与曲柄的联接 由曲柄销一端与曲柄上的曲柄销孔过盈连接，另一端用紧固螺栓将 挡垫压靠在曲柄销上来实现。虽然具有安装精度高、使用寿命长、 维修方便等优点，但是由于增加了紧固螺栓及挡垫使结构复杂、高 速振动螺栓垫圈易松动脱落、占空间大、重量增加等缺点，不适合 通用小型汽油机转速高、重量轻、结构简单小巧等特点的要求。
发明内容
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种可提高曲柄 与曲柄销扭矩的曲轴加工方法，该方法包括以下步骤：
A、加工曲柄销半成品：选择合金结构钢或轴承钢制成曲柄销 半成品，然后对曲柄销半成品进行渗碳淬火或直接淬火，渗碳淬火 或淬火后进行精磨；
B、发黑处理：将步骤A中经过精磨后的曲柄销半成品浸入到 酸性发黑液中，在酸性发黑液中浸泡后得到曲柄销成品；
C、压装：选用普通的曲柄、连杆、滚针轴承的成品与步骤B 中经过发黑处理后的曲柄销成品进行配合压装，压装得到曲轴。
本发明对曲柄销半成品进行渗碳淬火或淬火的目的是为了提 高曲柄销半成品的硬度，而精磨是为了提高曲柄销半成品粗糙度 及尺寸形位公差精度，精磨后曲柄销半成品的粗糙度为0.2～ 0.3Ra，作为优选，曲柄销半成品的粗糙度为0.2Ra。在粗糙度、 精度和硬度达标的曲柄销半成品上发黑处理，既不会影响连杆与 滚针轴承之间的滚动摩擦，又可在和曲柄、连杆、滚针轴承等零 部件压装成曲轴后应力释放的过程中增强压装后与曲柄的摩擦 力，从而使曲柄与曲柄销之间的相对扭矩提高。
为了使发黑处理效果更好，可以在发黑前对曲柄销进行水洗、 脱脂等处理，发黑处理后再进行水洗、吹干等处理。现有技术的 发黑处理目的是为了防止钢铁生锈，而本发明却利用了发黑处理 所产生的氧化膜层压入曲柄后所增大的摩擦力。发黑处理后的曲 柄销表面产生色泽乌黑的氧化膜层，将此曲柄销和曲柄等零部件 压装后，提高了曲柄销和曲柄之间的摩擦力，从而使曲柄与曲柄 销之间的相对极限扭矩增大。
在上述的可提高曲柄与曲柄销扭矩的曲轴加工方法中，步骤 A中所述的合金结构钢的材料为20CrMo钢材料，所述的轴承钢的 材料为GCr15钢材料。
20CrMo钢热强性较高，淬透性较好，无回火脆性，冷应变塑 性、可加工性及焊接性均良好，一般在调质或渗碳淬火状态下使 用。其化学成分如表1所示：
表1：20CrMo钢材料的化学成份(重量百分含量)
C Si Mn Mo Cr 0.17～ 0.24 0.17～ 0.37 0.40～ 0.70 0.15～ 0.25 0.80～1.10
GCr15钢是一种合金含量较少、具有良好性能的高碳铬轴承 钢。经过淬火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触 疲劳性能。其化学成分如表2所示：
表2：GCr15钢材料的化学成份(重量百分含量)
C Si Mn P S Cr 0.95～ 1.05 0.15～ 0.35 0.20～ 0.40 ≤0.027 ≤0.02 1.30～ 1.65
在上述的可提高曲柄与曲柄销扭矩的曲轴加工方法中，步骤 A中所述的渗碳淬火或淬火在热处理网带炉中进行，渗碳淬火或 淬火温度为850～870℃，渗碳淬火或淬火后曲柄销半成品硬度为 HRC55～69。作为优选，渗碳淬火或淬火后曲柄销半成品硬度为 HRC60～64。
在上述的可提高曲柄与曲柄销扭矩的曲轴加工方法中，步骤 B中所述的酸性发黑液的组成成分为：H3PO4：50～150g/L，硫酸： 600g/L～1200g/L，CrO3：50～150g/L，其余为水；曲柄销半成品 浸入时间为80～150分钟，浸入的温度为50～100℃。
在上述的可提高曲柄与曲柄销扭矩的曲轴加工方法中，步骤 B中所述的酸性发黑液的组成成分还可以为：CuSO4·5H2O：3～ 8g/L，CrO3：1.5～3.5g/L，NH4C：4～9g/L，葡萄糖酸钠：1～ 8g/L，平均分子量为400的聚乙二醇：2～5ml/L，使发黑液的 PH值为1.5～2.5的酸，乙二胺四乙酸二钠：0.2～0.5g/L，葡萄 糖：5～8g/L，曲柄销半成品浸入时间为8～14分钟，浸入的温度 为常温。
上述两种不同的酸性发黑液都可以使得曲柄销表面形成具有 一定黑度和光亮度的氧化膜，该氧化膜可增强曲轴中曲柄销和曲 轴之间的摩擦力，从而使曲柄和曲柄销之间的相对扭矩提高30％ 以上。
在上述的可提高曲柄与曲柄销扭矩的曲轴加工方法中，步骤 C中的配合压装具体过程为：将曲柄销的一端压入曲柄的偏心孔， 然后在曲柄销上依次套设滚针轴承和连杆。
作为优选，步骤C中所述的曲柄包括左曲柄和右曲柄，配合 压装具体过程为：将曲柄销一端压入左曲柄或右曲柄的偏心孔， 再将滚针轴承和连杆依次套设在曲柄销上，最后将右曲柄或左曲 柄压装在曲柄销的另一端。
作为优选，步骤C中所述的曲柄销与曲柄配合为过盈配合， 其过盈量为0.06～0.08mm。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、本发明的加工方法在压装前对曲柄销进行渗碳淬火、精磨 和发黑处理，使得与曲柄装配后两者之间的摩擦力增大，于是在 相同规格的曲轴的曲柄和曲柄销配合过盈相等的状态下，压装后 曲轴的曲柄与曲柄销极限扭矩高于普通曲轴的曲柄与曲柄销极限 扭矩，从而大大的提高了产品的合格率。
2、本发明的加工方法步骤少，且步骤简单易控制，于是该加 工方法不仅具有简单易行、可操作性强；而且可有效的保证压装 后通用汽油机曲轴的精度以及相对极限扭矩。
附图说明
图1是本发明压装后曲轴的结构示意图。
图2是本发明加工方法的工艺流程图
图中，1、左曲柄；2、右曲柄；3、曲柄销；4、连杆；5、滚 针轴承。
具体实施方式
实施例1
选取20CrMo合金结构钢材料，普通车床上进行加工成曲柄销 3半成品，使其尺寸公差达到曲柄销3半成品的技术要求，再将 曲柄销3半成品进行渗碳淬火处理；渗碳在热处理网带炉中进行， 加温至860℃，淬火后曲柄销3半成品的硬度如表2所示，淬火 后的曲柄销3半成品采用外圆磨床、珩磨机对其进行精磨，精磨 后曲柄销3半成品粗糙度如表3所示。
对淬火和精磨后的曲柄销3半成品经过中温水洗、脱脂、水 洗、酸洗、水洗等发黑前处理后。再进行发黑处理。其中发黑处 理的具体方法为：将曲柄销3半成品完全浸入到酸性发黑液中， 酸性发黑液的组成成分为：H3PO4：100g/L，硫酸：1000g/L，CrO3： 100g/L，其余为水；曲柄销3半成品浸入时间为120分钟，浸入的 温度为80℃。发黑处理后经过水洗、吹干等发黑后处理得到曲柄 销3成品。发黑处理后的曲柄销3表面形成一层氧化膜，形成的 氧化膜具有耐腐能力和提高机械强度的特性。
取成品左曲柄1、右曲柄2、滚针轴承5和连杆4零件与上述 的曲柄销3进行配合压装，配合压装具体过程为：使用压力机将 曲柄销3一端压入左曲柄1的偏心孔中，然后在曲柄销3上依次 套设滚针轴承5和连杆4，最后将右曲柄2压装在曲柄销3的另 一端上，压装后形成的曲轴的结构示意图如图1所示，整个加工 方法的工艺流程图如图2所示，压装后曲柄销3与曲柄偏心孔的 配合过盈量、测试次数以及扭矩如表4所示。
实施例2
选取GCr15轴承钢材料，普通车床上进行加工成曲柄销3半 成品，使其尺寸公差达到曲柄销3半成品的技术要求，再将曲柄 销3半成品进行淬火处理；淬火在热处理网带炉中进行，加温至 860℃，淬火后曲柄销3半成品的硬度如表2所示，淬火后的曲柄 销3半成品采用外圆磨床、珩磨机对其进行精磨，精磨后曲柄销 3半成品粗糙度如表3所示。
对淬火和精磨后的曲柄销3半成品经过中温水洗、脱脂、水 洗、酸洗、水洗等发黑前处理后。再进行发黑处理。其中发黑处 理的具体方法为：将曲柄销3半成品完全浸入到酸性发黑液中， 酸性发黑液的组成成分为：CuSO4·5H2O：5g/L，CrO3：2.5g/L， NH4C：6g/L，葡萄糖酸钠：4g/L，平均分子量为400的聚乙二醇： 3ml/L，使发黑液的PH值为1.5～2.5的硫酸，乙二胺四乙酸二 钠：0.4g/L，葡萄糖：6g/L，曲柄销3半成品浸入时间为12分钟， 浸入的温度为常温。
发黑处理后经过水洗、吹干等发黑后处理得到曲柄销3成品。 发黑处理后的曲柄销3表面形成一层氧化膜，形成的氧化膜具有 耐腐能力和提高机械强度的特性。
取成品左曲柄1、右曲柄2、滚针轴承5和连杆4零件与上述 的曲柄销3进行配合压装，配合压装具体过程为：使用压力机将 曲柄销3一端压入左曲柄1的偏心孔中，然后在曲柄销3上依次 套设滚针轴承5和连杆4，最后将右曲柄2压装在曲柄销3的另 一端上，压装后形成的曲轴的结构示意图如图1所示，整个加工 方法的工艺流程图如图2所示，压装后曲柄销3与曲柄偏心孔的 配合过盈量、测试次数以及扭矩如表4所示。
实施例3
选取GCr15轴承钢材料，普通车床上进行加工成曲柄销3半 成品，使其尺寸公差达到曲柄销3半成品的技术要求，再将曲柄 销3半成品进行淬火处理；淬火在热处理网带炉中进行，加温至 870℃，淬火后曲柄销3半成品的硬度如表2所示，淬火后的曲柄 销3半成品采用外圆磨床、珩磨机对其进行精磨，精磨后曲柄销 3半成品粗糙度如表3所示。
对淬火和精磨后的曲柄销3半成品经过中温水洗、脱脂、水 洗、酸洗、水洗等发黑前处理后。再进行发黑处理。其中发黑处 理的具体方法为：将曲柄销3半成品完全浸入到酸性发黑液中， 酸性发黑液的组成成分为：H3PO4：80g/L，硫酸：800g/L，CrO3： 120g/L，其余为水；曲柄销3半成品浸入时间为140分钟，浸入的 温度为60℃。发黑处理后经过水洗、吹干等发黑后处理得到曲柄 销3成品。发黑处理后的曲柄销3表面形成一层氧化膜，形成的 氧化膜具有耐腐能力和提高机械强度的特性。
取成品左曲柄1、右曲柄2、滚针轴承5和连杆4零件与上述 的曲柄销3进行配合压装，配合压装具体过程为：使用压力机将 曲柄销3一端压入左曲柄1的偏心孔中，然后在曲柄销3上依次 套设滚针轴承5和连杆4，最后将右曲柄2压装在曲柄销3的另 一端上，压装后形成的曲轴的结构示意图如图1所示，整个加工 方法的工艺流程图如图2所示，压装后曲柄销3与曲柄偏心孔的 配合过盈量、测试次数以及扭矩如表4所示。
比较例1
现有普通的曲轴(曲柄销3未发黑处理)，对其曲柄销3与曲 柄偏心孔的配合过盈量、测试次数以及扭矩如表4所示。
表3
表4
从表2和表3可以看出：本发明对曲柄销3进行渗碳淬火、 精磨和发黑处理，使得与曲柄装配后两者之间的摩擦力增大，于 是在相同规格的曲轴的曲柄和曲柄销3配合过盈相等的状态下， 压装后曲轴的曲柄与曲柄销3极限扭矩高于普通曲轴的曲柄与曲 柄销3极限扭矩，从而大大的提高了产品的合格率。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说 明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例 做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离 本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了左曲柄1、右曲柄2、曲柄销3、连杆 4、滚针轴承5等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用 这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们 解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
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