分析了曲軸的結(jié)構(gòu)和工藝特點，使用Pro/E軟件進(jìn)行了133型汽車曲軸的鍛造工藝和模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計。該研究提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了材料，降低了生產(chǎn)成本。這能為同類曲軸鍛模的設(shè)計提供理論依據(jù)。

　　在內(nèi)燃機(jī)中，曲軸是承受沖擊載荷、傳遞動力和轉(zhuǎn)矩的關(guān)鍵零件。與內(nèi)燃機(jī)的其他主要零件如機(jī)體、缸蓋、連桿、凸輪軸等相比，曲軸零件在加工中也更加難以保證精度和質(zhì)量。在使用過程中，因為曲軸隨載荷不斷變化，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中既要承受交變的應(yīng)力，還要傳遞較大的扭矩，一旦損壞時，就會造成較為嚴(yán)重的事故。所以，對曲軸的生產(chǎn)，從材質(zhì)的選擇、加工方法、精度、熱處理以及表面強(qiáng)化、動平衡等各個方面的要求都要十分嚴(yán)格。因此，不斷改進(jìn)曲軸的加工工藝和模具制造方法，最大程度上提高曲軸的壽命，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

　　本文主要借助于Pro/E 這一大型的CAD/CAM/CAE 集成軟件討論某微型車上所用的133 曲軸的鍛造工藝和模具設(shè)計方法。

1、曲軸鍛造工藝概述

　　成形曲軸毛坯的方法有很多，具體根據(jù)曲軸零件的結(jié)構(gòu)、大小、選用材料以及生產(chǎn)的批量、制造設(shè)備條件等因素來決定。無論整體式曲軸、曲柄組合式、半組合式等，零件毛坯的生產(chǎn)都是以鍛造或鑄造為主。一般說來，鑄造可以得到形狀較為復(fù)雜的曲軸，但是鑄造曲軸在內(nèi)部組織以及力學(xué)性能等都難以和鍛造成形的曲軸相提并論。所以，要想得到強(qiáng)度高、使用壽命長的曲軸，選擇鍛造方式是必須的。其中采用熱模鍛壓力機(jī)進(jìn)行鍛造是應(yīng)用最為廣泛的一種，因為這種手段能夠節(jié)省材料和加工時間，有效提高曲軸的質(zhì)量。

　　廣泛應(yīng)用于桑塔納汽車發(fā)動機(jī)的133曲軸，材料為49MnVS3。它是一種非調(diào)質(zhì)鋼,由于其中含有較高的硫，組織結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，硬度也十分均勻，而表面的硬度差別卻很小，能夠有效地改善切削加工性能，提高生產(chǎn)效率，延長切削刀具的壽命，大大降低加工成本。

　　133曲軸是一種形狀較為復(fù)雜的四拐曲軸，帶4個平衡塊，機(jī)械加工后的零件形狀及主要尺寸如圖1。

圖1 133 曲軸的三維模型圖

　　這種曲軸適宜采用水平分模。由于其中的4個平衡塊都不需要機(jī)加工，需要機(jī)加工的位置只有連桿頸、主軸頸和大小頭的臺階軸等部位。但由于曲軸的鍛造精度要求高，一般上下模的對稱度要求臆0.3mm，甚至更高，所以鍛造難度比較大。

　　由于大部分曲軸形狀較為復(fù)雜，自成體系，在制造上和其他鍛件的生產(chǎn)有著很大的區(qū)別，如果采用人工計算、設(shè)計曲軸鍛件和鍛模的方法，難度大、工序多，已經(jīng)不能滿足設(shè)計精度要求和市場的要求。特別是因為當(dāng)前的生產(chǎn)不斷向著高復(fù)雜、高精密、多品種以及設(shè)計制造的短周期方向發(fā)展，鍛模CAD/CAM 技術(shù)越來越受到了重視和應(yīng)用。本文采用Pro/E軟件對133 曲軸的鍛模進(jìn)行設(shè)計。

4、結(jié)論

　　由于曲軸結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在鍛模制造上也具有一定的特殊性。借助于Pro/E設(shè)計加工平臺，不僅能夠很方便地進(jìn)行產(chǎn)品的造型，還能很方便地進(jìn)行加工和制造。使用Pro/E 對以上曲軸鍛模進(jìn)行造型并進(jìn)行數(shù)控加工，大大縮短了生產(chǎn)工期，在模具產(chǎn)品的質(zhì)量上也有了相當(dāng)大的提高，對于提高數(shù)控加工水平和生產(chǎn)效率具有十分重要的意義。