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1、柴油机曲轴的加工工艺毕业设计18号改摘要关键词：曲轴主轴劲连杆劲数控加工-曲轴的基础信息1.l曲轴的作用曲轴是汽车发动机中的重要零件，它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构，同时，驱动配气机构与其它辅助装置。曲轴在工作时，受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度与强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。1.2曲轴的结构及其特点曲轴通常由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端与后端等构成。一个主轴颈、一个连杆轴颈与一个曲柄构成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数（直列式发动机）；V型
2、发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。曲柄是主轴颈与连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有（或者紧固有）平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有的时候还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。曲轴前端装有齿轮，驱动风扇与水泵的皮带轮与起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成挡
3、油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。1.3曲轴的要紧技术要求分析(1) .主轴颈、连杆轴颈本身的精度，即尺寸公关等级IT6,表面粗糙度Ra值为1.250.63Um。轴颈长度公差等级为IT9IT10。轴颈的形状公差，如圆度、圆柱度操纵在尺寸公差之半。(2) .位置精度，包含主轴颈与连杆轴颈的平行度：通常为100mm之内不大于0.02mm；曲轴各主轴颈的同轴度：小型高速曲轴为0.025mm,中大型低速曲轴为0.030.08mm。.各连杆轴颈的位置度不大于20Q1.4曲轴的材料与毛坯的确定曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力，容易门生扭振、折断及轴颈磨损，因此要求用材应有较高的强度、冲击韧度
4、、疲劳强度与耐磨性。常用材料有：通常曲轴为35、40、45钢或者球墨铸铁QT600-2；关于高速、重载曲轴，可使用40Cr、42Mn2V等材料。1.5曲轴的机械加工工艺过程曲轴的尺寸精度、加工表面形状精度与位置精度的要求都很高，但刚性比较差，容易产生变形，这就给曲轴的机械加工带来了很多困难，务必予以充分的重视。曲轴需要加工的表面有：主轴颈、连杆轴颈、键槽、外圆。由于使用了工艺搭子，铳键槽安排在切除工艺搭子后，磨削外圆安排在保留工艺搭子前。根据曲轴的结构特点及机械加工的要求，加工顺序大致可归纳为：铳两端面；车工艺搭子与钻中心孔；粗、精车三连杆轴颈；粗、精车各处外圆；精磨连杆轴颈、主轴颈与外圆；切
5、除工艺搭子、车端面、铳键槽等。1.6曲轴机械加工工艺基本路线(1)基础锻造(2)热处理(3)铳两端面(4)车两端工艺搭子外圆(5)钻主轴颈中心孔(6)钻连杆轴颈中心孔(7)检验(8)粗车连杆轴颈(9)精车连杆轴颈(10)车工艺搭子两端面（三）粗车各处外圆(12)精车各处外圆(13)检验(14)磨削连杆轴颈外圆(15)磨削主轴颈(16)磨削外圆(17)磨削20O-00.02Imm外圆(18)检验(19)车掉两端工艺搭子(20)车两端面(21)铳键槽(22)倒角(23)去毛刺(24)最后检验二曲轴的机械加工工艺过程分析2.1曲轴的机械加工工艺特点三拐曲轴除了具有轴的通常加工规律外，也有它的工艺特点
6、，要紧包含形状复杂，刚性差及技术要求高，针对这些特点应采取相应的措施2. 2曲轴的机械加工工艺特点分析(1)该零件是多拐小型曲轴，生产批量不大，故选用中心孔定位，它是辅助基准，装夹方便，节约找正时间，又能保证三处连杆轴颈的位置精度。但轴两端的轴颈比例不再统一圆周上，故不能直接在轴端面上钻三对中心孔。因此，在曲轴毛坯制造时，预先铸造两端的工艺搭子，这样就能够在工艺搭子上钻出四对中心孔，达到用中心孔定位的目的。(2)在工艺搭子端面上钻四对中心孔，先以两主轴颈为粗基准，钻好主轴颈的一对中心孔；然后以这一对中心孔定位，以连杆轴颈为粗基准划线，再将曲轴放到回转工作台上，加I32mm圆周120均布的三个连
7、杆轴颈的中心孔，这样就保证了它们之间的位置精度。(3)该零件刚性较差，应按先粗后精的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度。关于主轴颈与连杆轴颈的加工顺序是，先加工三个连杆轴颈，然后再加工主轴颈及其他各处的外圆，这样安排能够避免一开始就降低工件刚度，减少受力变形，有利于提高曲轴加工精度。(4)由于使用了工艺搭子，铳键槽工序安排在切除中心孔后进行，故磨外圆工序务必提早在还保留工艺搭子中心孔时进行，同时要注意防止已磨好的表面被碰伤。2. 3曲轴要紧加工工序分析（1）铳曲轴两端面,钻中心孔本工序在钻铳车组合车床上完成，要紧保证曲轴总长及中心孔的质量，若端面不平则中心钻上的两切削刃的受力不均，钻头可能引偏
8、而折断，因此使用先面后孔的原则。中心孔除影响曲轴质量分布外，它还是曲轴加工的重要基准贯穿整个曲轴加工始终。因而直接影响曲轴加工精度。打中心孔在本次工艺设计中因考虑设备因素，使用找出曲轴的几何中心代替质量中心。打中心孔以毛坯的外表面作为基准，因而毛坯外表面质量好坏直接影响孔的位置误差。2.1 曲轴主轴颈的车削由于曲轴年产量不大，主轴颈加工使用车削，在刚度较强的普通车床上进行。曲轴安装在前、后顶尖上线一端用大盘夹住而另一端用顶尖顶住，用硬质合金车几道工序上完成主轴颈的车削。由于加工余大且不均匀，旋转不平衡，加工时产生冲击，因此工件要夹牢固。车床、刀具、夹具要有足够的刚性。主轴颈车削顺序是先精车一端
9、主轴颈及轴肩，然后以车好的主轴颈定位。另一侧用顶尖以中心孔定位。车另一端主轴颈、肩及各个轴颈，半精度及精车都按此顺序进行，逐步提高主轴颈及其他轴颈的加工精度。2.2 曲轴连杆轴颈的车削主轴颈及其它外圆车好后，以主轴颈作为加工连杆轴颈的基准，使用专用的车夹具、车削连杆轴颈，车削同样在普通车床上进行。车削连杆轴颈需要解决的是角度定位（两连杆轴颈轴线需要操纵在180度+30度或者180度一30度）与曲轴旋转的不平衡问题。这些都由专用夹具来保证，夹具体为一对用以定位的V型块构成，装在接盘上。接盘与车床过渡接盘靠中间的定位销定位并连接，接盘在过渡接盘上靠棱形定位销可转180度，依次车削两个连杆轴颈。V型
10、块中心与车床主轴线距离一个曲轴半径。车削过程中，一端与曲轴主轴颈定位并夹紧，另一端靠偏中心座夹紧，中心座上钻有中心孔，中心孔偏心距同样为一个曲轴半径。用顶尖顶紧中心孔，这样就能保证连杆轴颈轴线与车床主轴线一致。安装夹具体的接盘上有平衡块，消除曲轴旋转时不平衡力矩的生。曲轴加工时由于受到离心力与两顶尖的轴向压紧偏心力的作用，容易发生弯曲变形，为了加强工件刚度，用撑杆来撑住另一个曲拐的开移。车削连杆轴颈时为了使切削力不致于太大，每次车削余量操纵在11.5mm内，同时车床旋转不能太高，刀具使用高速钢。2.3 键槽加工这个键槽要紧用于飞轮，加工此键槽应安排在主轴颈精车工序之后，这样能保证定位精度及操纵
11、键槽的深度与对称度。键槽加工是以两主轴颈定位，同样用专用夹具在普通铳床上进行。(5)轴颈的磨削由于主轴颈及连杆轴颈精度较高，尺寸精度为IT6级，表面粗糙度1.60.8m,同时具有较高的形状精度及位置精度。因此主轴颈与连杆轴颈精车后要进行磨削，以提高精度表面粗糙度。在工艺设计中，首先磨主轴颈然后磨连杆轴颈。中间主轴颈磨好后才能磨其余轴颈，磨主轴颈与连杆轴颈的安装方法基本上与车轴颈相同，磨主轴颈是以中心孔定位，在外圆磨床上进行，磨连杆轴颈则以通过精磨的两端主轴颈定位，以保证与主轴颈的轴线距离及平行度要求，磨连杆轴颈是在曲轴磨床上进行的。由于轴颈宽度不大，使用横向进给磨削法，生产率较高，磨轮的外形需
12、认真地修整，由于直接影响轴颈与圆角的形状,磨削余量根据车削后的精度而定,粗磨余量值每边O.20.3mm,精磨余量操纵在0.0.15mm内。在横向进给磨削中，磨轮对工件的压力很大，为避免曲轴弯曲，使用能够调节的中心架,否则就不能去掉上道工序留下的弯曲度，最好待这个轴颈的摆差减小才开始使用中心架。磨削主轴颈时应把两顶尖孔倒角处抹干净，去砂粒及油泥，确保加工基准一一中心孔的精度，磨削工序之前务必修研中心孔。三机械加工余工序尺寸及公差的确定2.4 曲轴要紧加工表面的工序安排曲轴的要紧加工表面为主轴颈、连杆轴颈、各外圆；次要加工表面为两端面、键槽。此外，还有还有检验、清洗、去毛刺等工序。连杆各要紧表面的
13、工序安排如下：(1)、主轴颈：粗车、精车、磨削；(2)、连杆轴颈：粗车、精车、磨削；2.5 确定工时定额粗车七个连杆轴颈至25.80-0.084o(1)被吃刀量%：取册二Imlib(2)进给量f：取=05wwr.(3)机床主轴转速：取n=600rmin(4)切削速度匕=(血”)=(3.14X28.4600)/IOoO=53.5nzmin(5)计算切削工时：被切削层长度心3X22=66mmtm=min=0.22min,由于粗车走刀两次，故t0.44minnf600x0.5精车三个连杆轴颈至24.5.0.033o(1)被吃刀量取4p=0.65mm,(2)进给量f：取f=0.3mmr(3)机床主轴转
14、速：取n=800rmin(4)切削速度：q=(成/)/1000=(3.1425.8800)1000=64.8wnin(5)计算切削工时：被切削层长度/=3X22=66mmtm=min=0.275min,由于粗车走刀两次，故tm=0.55minnf800x0.3四附录设备刀具工序号工序名称设备名称型号夹具、刀检具及辅具005铳端面双面铳床010划线可调V型架015打中心孔中心孔钻床可调中心架020粗车法兰外圆C630025粗车主四C630030粗磨主四MQ8260P900x38x305A468P5V035车主颈及大小头S1-206卡瓦、成型车刀040粗磨主颈及小头MQ8260砂轮045精车大头C
15、A6140050车小头平端面C3180锥柄钻花055钻大头孔C3180锥柄麻花钻060铳定位面065车外端连颈S1-217卡瓦、成型车刀工序号工序名称设备名称型号夹具、刀检具及辅具070车第二区连颈S1-217卡瓦、成型车刀075车中心区连颈S1-217卡瓦、成型车刀080粗磨连颈MQ8260三等分夹具、砂轮085半精磨小头MQ8260090钻直油孔Z35A钻直油孔钻模095钻斜油孔油孔钻床钻斜油孔钻模100精磨主颈MQ8260砂轮、修整器、中心架、千分尺、卡板105精磨法兰MQ8260砂轮、修整器、中心架、千分尺、卡板110精磨连颈MQ8260砂轮、修整器、中心架、三等分夹具、中心高检具115探伤及退磁JDC-900120氮化前抛光砂纸150=125检验13
