它是發動機的重要部件，其材料由碳素結構鋼或球墨鑄鐵制成。它有兩個重要部分:主軸頸、連桿軸頸和其他部分。主軸頸安裝在氣缸上，連桿軸頸與連桿大端孔連接，連桿小端孔與氣缸活塞連接，是典型的曲柄滑塊機構。曲軸的潤滑主要是指搖臂與兩個固定點之間的軸瓦的潤滑。這通常是壓力潤滑，在曲軸中間有油道與每個軸承襯套相通。發動機運轉後，機油泵將為潤滑和冷卻提供壓力油。發動機的工作過程是混合壓縮氣體的燃燒和爆炸帶動活塞做直線運動，通過連桿將力傳遞給曲軸，由曲軸將直線運動轉化為旋轉運動。曲軸的轉動是發動機的動力源。也是全船的源動力。
曲軸制造技術/工藝的發展
1球墨鑄鐵曲軸毛坯的鑄造工藝
(1)冶煉
獲得純凈的高溫低硫鐵水是生產高質量球墨鑄鐵的關鍵。在中國，沖天爐是主要的生產設備，鐵水沒有經過預脫硫；其次是高純度生鐵少，焦炭質量差。目前已采用雙爐外預脫硫的熔融法。鐵水用沖天爐熔化，在爐外脫硫，然後在感應爐中加熱並調整其成分。目前，真空直讀光譜儀已廣泛應用於我國鐵水成分檢測。
(2)建模
空氣沖擊造型工藝明顯優於粘土砂型工藝，可獲得高精度曲軸鑄件。用此工藝制作的砂型具有不回彈變形的特點，這對於多拐曲軸尤為重要。目前，我國壹些曲軸生產企業從德國、意大利、西班牙等國引進了空氣沖擊成型技術。但只有少數廠家引進了整條生產線，如文登天潤曲軸有限公司引進了德國KW鑄造生產線。
2.鋼質曲軸毛坯鍛造工藝。
近年來，我國引進了壹批先進的鍛造設備，但由於數量少，模具制造技術等設施跟不上，壹些先進設備沒有發揮應有的作用。總的來說，有許多舊的普通鍛造設備需要改造和更新。與此同時，落後的技術和設備仍然占主導地位，先進技術得到應用但不普遍。
3、機械加工技術
目前國內曲軸生產線大多由普通機床和專用機床組成，生產效率和自動化程度都比較低。粗加工設備多采用多刀車床車削曲軸主軸頸和曲柄軸頸，質量穩定性差，容易產生較大內應力，難以達到合理的加工余量。精加工壹般采用MQ8260曲軸磨床進行粗磨-半精磨-精磨-拋光，通常采用手工操作，加工質量不穩定。
隨著貿易全球化的到來，制造商已經意識到形勢的嚴峻性，紛紛進行技術改造以增強企業的競爭力。近幾年引進了很多先進的設備和技術，進步很快。就目前情況來看，這些設備和技術基本依賴進口。下面介紹哈爾濱東安動力、壹汽大柴、文登天潤曲軸、濱州海德曲軸。
哈爾濱東安集團曲軸生產線為全自動柔性流水線，粗加工生產線由德國專機自動線(林登邁爾)、數控車床-車床、數控高速外銑(勃林格)、圓角滾壓機(黑根施泰特-MFD)、推力面車床-車床、淬火機床(EMA)組成。精加工生產線由日本數控高速CBN磨床(TOYODA)、動平衡機、拋光機(IMPCO-NACHI)、檢測儀、清洗機等組成。連桿軸頸加工采用數控高速隨動加工技術，全線采用高速CBN砂輪磨削技術，磨削線速度達到120 m/s..
文登天潤曲軸通過引進德國、美國、意大利等發達國家的先進設備，建立了具有國際先進水平的大型曲軸生產基地。由CBN磨床、哈斯立式臥式加工中心、意大利SAIMP磨床、德國海勒曲軸內銑床、薩-FINA拋光機組成的機加工生產線已開始批量生產。
壹汽大柴曲軸生產線的粗加工和精加工工序位於不同的車間，保證了精加工車間的潔凈度。粗加工包括曲軸質量定心機、數控內銑床等設備，精加工設備由英國LANDIS、日本TOYADA數控曲軸磨床等進口先進設備組成。
濱州海德曲軸經過技術改造，建立了數控曲軸加工生產線。粗加工設備由數控車床、數控曲軸銑床等設備組成。精整設備包括數控磨床、數控砂帶拋光機、滾輪拋光機和其他設備。近期擬采購日本TOYADA machine數控磨床等關鍵設備，檢測設備由美國ADCOLE曲軸三坐標測量機(見圖3)和粗糙度儀組成。值得壹提的是，海德曲軸公司在全國專業曲軸生產廠家中率先應用了球墨鑄鐵曲軸圓角滾壓和滾壓拋光新技術，取得了良好的經濟效益和社會效益。
遼寧宏發曲軸生產線經過技術改造，主要由三臺數控車床(進口VT36、CAK6163、CAK6150)和兩臺數控內銑(S1-305B)組成。七臺數控曲軸磨床(1進口CBN砂輪3L1、2 H197B、4 H229B)和熒光磁粉探傷儀等精加工設備；應力消除采用8臺豎爐，滲氮采用7臺離子滲氮爐，淬火熱處理采用法國進口的EFD公司生產的CIHM12自動淬火機床和推桿回火爐。同時，美國進口的曲軸綜合測量儀可以對曲軸進行全方位檢測，產品質量得到可靠保證，同時具備三條生產線同時加工的生產能力。
可以看出，發動機曲軸制造技術進步最快的是機加工設備，典型的機加工工藝是銑和磨。下面簡單介紹GF70M-T曲軸磨床和VDF 315 OM-4高速隨動外銑床，其先進程度可見壹斑:
GF70M-T曲軸磨床是日本TOYADA機床公司開發生產的專用曲軸磨床。它是為滿足多品種、低成本、高精度和大批量生產的需要而設計的數控曲軸磨床。磨床應用工件旋轉和砂輪進給的伺服聯動控制技術，在不改變曲軸旋轉中心的情況下，壹次裝夾即可完成所有軸頸的磨削，包括連桿軸頸的隨動跟蹤磨削；采用靜壓主軸、靜壓導軌、靜壓進給絲杠(砂輪主軸箱)和直線光柵閉環控制，采用日本東洋機床生產的GC50數控系統，磨削軸頸圓度精度可達0.002mm；使用CBN砂輪，磨削線速度高達120m/s，雙砂輪主軸箱磨削效率極高。
VDF 315 OM-4高速外隨動銑床是德國勃林格公司專門為汽車發動機曲軸設計制造的柔性數控銑床。該設備應用了工件旋轉和銑刀進給的伺服聯動控制技術，可以在不改變曲軸旋轉中心的情況下壹次跟蹤銑削曲軸連桿軸頸。VDF 315 OM-4高速隨動外銑采用壹體化復合結構床身，工件兩端由電子同步旋轉驅動，具有幹切削、加工精度高、切削效率高的特點。采用西門子840D數控系統，在人機界面上輸入零件的基本參數即可自動生成設備操作指令，可加工長度為450 ~ 700 mm、回轉直徑小於380mm的各種曲軸，連桿軸頸直徑誤差為0.02 mm..
4、熱處理和表面強化處理技術
曲軸熱處理的關鍵技術是表面強化處理。壹般對球墨鑄鐵曲軸進行正火處理，為表面處理做準備，表面強化處理壹般采用感應淬火或滲氮工藝。鍛鋼曲軸采用軸頸和圓角淬火工藝。進口設備有AEG自動曲軸淬火機床和EMA淬火機床。
根據國外資料，圓角滾壓技術與離子滲氮相結合，可使球墨鑄鐵曲軸的疲勞強度提高130%以上。國內壹些廠商近年來也進行了這種做法，取得了不錯的效果。
在曲軸圓角滾壓方面，德國HEGENSCHEIDT-MFD自動化生產的機床應用了變壓滾壓校直專利技術，是很好的圓角滾壓設備，但價格昂貴。目前，國內在這方面的研究也取得了壹定的成果。東風汽車有限公司技術研究所的“曲軸圓角滾壓強化及滾壓校直技術的研究、開發與應用”解決了國內企業斥巨資引進國外技術的難題，該課題獲得原國家機械工業局科技進步二等獎。
曲軸制造技術的發展趨勢
1，鑄造技術
(1)冶煉
對於高等級鑄鐵的熔煉，采用大容量中頻爐或變頻中頻爐熔煉，用直讀光譜儀檢測鐵水成分。球墨鑄鐵處理分包，開發球化劑新品種，采用隨流孕育、型內孕育、復合孕育等先進孕育方法。熔化過程的參數由微機控制並顯示在屏幕上。
(2)建模
消失模鑄造將得到發展和推廣。在砂型鑄造中，無箱註射成型和擠壓成型將受到重視，並將在新建或改建的工廠中繼續推廣應用。將繼續使用原有的高壓造型線，並對部分關鍵部件進行改進，實現自動裝芯和下芯。
2.鍛造技術
以熱模鍛壓機和電液錘為主機的自動化生產線是鍛造曲軸生產的發展方向。這些生產線壹般會采用精密剪切下料、輥鍛(楔橫軋)制坯、中頻感應加熱、精整液壓機精壓等先進技術，同時配備機械手、傳送帶、帶回轉盤的換模裝置等輔助機器，形成柔性制造系統(FMS)。通過FMS，可以自動更換工件和模具，自動調整參數，並在工作過程中連續進行測量。顯示和記錄鍛造厚度和最大壓力的數據，並與定值進行比較，選擇最佳變形量，獲得優質產品。整個系統由中央控制室監控，實現無人操作。
3、機械加工技術
數控車床、數控內銑床、數控車拉床等先進設備將廣泛用於主軸頸和連桿軸頸的數控車削、內銑和車拉加工，以有效減少曲軸加工變形。數控曲軸磨床將廣泛應用於曲軸軸頸的精加工。本磨床將配備自動砂輪動平衡裝置、中心架自動跟蹤裝置、自動測量和補償裝置、自動修整砂輪、恒定線速度等功能要求，以保證磨削質量的穩定性。高精設備依賴進口的現狀估計短期內不會改變。
4、熱處理技術和表面強化技術
(1)曲軸中頻感應淬火
曲軸中頻感應淬火將采用微機監控的閉環中頻感應加熱裝置，具有效率高、質量穩定、操作可控的特點。
(2)曲軸的軟氮化
對於批量生產的曲軸，為了提高產品質量，今後將采用微機控制的氮基氣氛氣體軟氮化生產線。氮基氣氛氣體軟氮化生產線由預清洗機(清洗和幹燥)、預熱爐、軟氮化爐、冷卻油箱、後清洗機(清洗和幹燥)、控制系統和造氣及配氣系統組成。
(3)曲軸表面強化技術
球墨鑄鐵曲軸圓角滾壓強化將在曲軸加工中得到廣泛應用。此外，圓角滾壓強化和軸頸表面淬火等復合強化工藝也將廣泛應用於曲軸加工，鍛鋼曲軸將采用軸頸和圓角淬火強化。
曲軸止推面磨削燒傷的工藝分析
磨削淬硬鋼曲軸的止推面時，可能會出現以下三種燒傷:
1.回火燒傷
如果磨削區的溫度沒有超過淬火鋼的轉變溫度，但超過了馬氏體的轉變溫度，推力面表面金屬的回火馬氏體組織就會轉變為硬度較低的回火組織(索氏體或貝氏體)，這種現象稱為回火燒傷。
2.熄滅燒傷
如果磨削區的溫度超過相變溫度，再加上冷卻液的快速冷卻作用，表面金屬發生二次淬火，在表面金屬上產生二次淬火馬氏體組織，其硬度高於原始回火馬氏體。在其下層因冷卻緩慢而出現硬度低於原始回火馬氏體的回火組織(索氏體或魚雷體)，稱為淬火燒傷。
3.退火燒傷
如果磨削區溫度超過相變溫度，且沒有冷卻液進入磨削區，表面金屬會產生退火組織，表面硬度急劇下降。這種燒傷叫做退火燒傷。在曲軸成形磨削中，大部分屬於這種燒傷。
改善磨削燒傷的途徑
磨削熱是磨削燒傷的根本原因，所以改善磨削燒傷有兩個途徑:壹是盡可能減少磨削熱的產生；二是改善冷卻條件，使產生的熱量更少地傳遞到工件上。
1.帶有底切槽的曲軸止推軸頸
在圖1中，曲軸推力軸頸有壹個很深的根切槽，根切槽在前道工序已經加工好了，所以不需要磨削根切槽，只需要磨削推力軸頸和兩個推力面即可。在這種情況下，即使使用成型砂輪進行磨削，只要采用強冷卻、合理的磨削余量和良好的砂輪參數，壹般也能避免磨削燒傷缺陷。用窄砂輪磨削推力軸頸時，可采用以下方案:調整砂輪的程序和角度磨削，使砂輪從軸頸右側斜向進入，磨削到所需尺寸，然後沿原角度方向快速斜向退出；砂輪從軸頸左側斜向進入，磨削至所需尺寸，然後沿原角度方向斜向快速退出；使砂輪快速切入軸頸中間並磨削至所需尺寸，然後快速退出。在上述研磨過程中，應進行強冷卻。此時，推力軸頸和兩個側面已被研磨。
2.無根切槽的曲軸止推軸頸
如圖2所示，曲軸推力軸頸沒有根切槽，磨削時需要磨削推力軸頸、兩個推力面和兩個成型圓角。在這種情況下，即使采用窄砂輪和強冷卻，也很難避免磨削燒傷缺陷。以下兩種研磨方法用於描述解決方案:
(1)成形磨削。在成形磨削中，燒傷的主要原因是磨削熱積累和冷卻液無法進入而引起的退火燒傷。退火燒傷降低了曲軸推力面的硬度，在表面產生退火組織，惡化了推力面的耐磨性，嚴重影響了發動機的運行穩定性。根據造成燒傷的主要因素，從選擇合適的砂輪、選擇合理的磨削余量和改善冷卻條件三個方面入手。
①選擇合適的砂輪。淬火鋼曲軸的止推面硬度高，面積大，沙粒容易變鈍。為了避免磨砂產生大量磨削熱，砂輪的硬度要軟，這樣磨砂才能及時脫落，保持砂輪的自銳性。軟結構的砂輪上有許多氣孔，可以容納切屑，避免砂輪堵塞，還可以將冷卻液或空氣帶入磨削區，從而降低磨削區的溫度。
在保證曲軸推力面粗糙度的前提下，宜選擇粗粒度的砂輪，以達到較高的去除率；另外，砂輪必須精細平衡，使砂輪在工作時處於良好的平衡狀態；砂輪必須及時修整，保持鋒利；影響砂輪修整頻率的因素很多，包括被磨材料的純度和種類，冷卻液的清潔度等。修整砂輪的金剛石支撐必須牢固。如果鉆石表面有0.5 ~ 0.6毫米的磨損，說明鉆石已經變鈍，應及時更換。嚴格控制砂輪傳動系統與砂輪主軸之間的間隙；砂輪驅動帶的張緊度得到適當調整。
②選擇合理的磨削余量和磨削參數。在生產實踐中，常常通過提高工件速度和減少徑向進給來減少工件表面燒傷和裂紋。有壹種經驗為0.1mm的磨削方法，即在0.1mm的最終加工余量中，逐漸降低進給量，可以去除前兩個磨削行程產生的表面損傷層，減少磨削燒傷。
根據上述理論，我們在生產實踐中采用曲軸推力軸頸的多工序磨削，分為粗磨、半精磨和靜磨。多工序磨削後，曲軸推力軸頸直徑余量為0.15 ~ 0.25mm，推力面單邊余量為0.04~0.07mm成形磨削結合強冷卻可有效避免燒傷缺陷的發生。值得壹提的是，選擇合理的磨削余量還可以防止推力面出現喇叭口形狀(為防止燙傷，壹般選擇較軟的砂輪，余量過大，磨粒成片脫落，容易出現錐面)。
(3)改善冷卻條件，實施強冷。冷卻液必須有效、充足，冷卻液必須噴到磨削區；流量壹般為40 ~ 45L/min，實現充分冷卻；壹般壓力為0.8 ~ 1.2n/mm2洗去粘在砂輪上的切屑；保持冷卻液純凈，並適當過濾，以去除冷卻液中的碎屑、磨粒和其他汙垢；冷卻劑容器應足夠大，以避免混合過多氣體或泡沫；為了防止冷卻液的溫度急劇上升或下降，壹般控制冷卻系統的容積和車間的室溫就足以控制冷卻液的溫度。但是，散熱器應該在特殊的儲存條件下使用。
(2)用窄砂輪磨削(砂輪寬度低於推力軸頸寬度)。在使用窄砂輪磨削時，成形磨削中采用的防燒傷措施可以適用於這種磨削方法，但窄砂輪磨削在砂輪進給方式上可以有更多的選擇。壹種是徑向切磨，調整不當會造成上面說的喇叭口形狀；另壹種是斜切磨削。第壹步，砂輪從軸頸右側斜切進入，磨削至所需尺寸，然後沿原角度方向快速斜退；第二步，砂輪從軸頸左側斜向進入，磨削至所需尺寸，然後沿原角度方向斜向快速退出；第三步，使砂輪快速切入軸頸中間並研磨至所需尺寸，然後快速推出。工序磨削余量和冷卻方式與成型磨削壹致。