柴油機(jī)曲軸的加工工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)18號(hào)改.doc

大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)習(xí)報(bào)告 摘 要曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)重要的旋轉(zhuǎn)機(jī)件，裝上連桿后，可承接活塞的上下(往復(fù))運(yùn)動(dòng)變成循環(huán)運(yùn)動(dòng)。曲軸主要有兩個(gè)重要加工部位：主軸頸和連桿頸。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個(gè)典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程就是：活塞經(jīng)過(guò)混合壓縮氣的燃爆，推動(dòng)活塞做直線運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。而曲軸加工的好壞將直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能的表現(xiàn)。曲軸的材料是由碳素結(jié)構(gòu)鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個(gè)重要部位：主軸頸，連桿頸。本次采用球墨鑄鐵QT600-2.設(shè)計(jì)的主要就是這兩方面的在數(shù)控機(jī)床的加工。集合多種的曲軸加工后，深入分析了曲軸的加工工藝。關(guān)鍵詞：曲軸 主軸勁 連桿勁 數(shù)控加工。一 曲軸的基礎(chǔ)信息1.1曲軸的作用曲軸是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零件，它與連桿配合將作用在活塞上的氣體壓力變?yōu)樾D(zhuǎn)的動(dòng)力，傳給底盤(pán)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)和其它輔助裝置。曲軸在工作時(shí)，受氣體壓力，慣性力及慣性力矩的作用，受力大而且受力復(fù)雜，同時(shí)，曲軸又是高速旋轉(zhuǎn)件，因此，要求曲軸具有足夠的剛度和強(qiáng)度，具有良好的承受沖擊載荷的能力，耐磨損且潤(rùn)滑良好。1.2曲軸的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)圖1-1 曲軸的結(jié)構(gòu)圖曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。一個(gè)主軸頸、一個(gè)連桿軸頸和一個(gè)曲柄組成了一個(gè)曲拐，曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù)(直列式發(fā)動(dòng)機(jī))；V型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。主軸頸是曲軸的支承部分，通過(guò)主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。主軸承的數(shù)目不僅與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)目有關(guān)，還取決于曲軸的支承方式。連桿軸頸是曲軸與連桿的連接部分，在連接處用圓弧過(guò)渡，以減少應(yīng)力集中。曲柄是主軸頸和連桿軸頸的連接部分，斷面為橢圓形，為了平衡慣性力，曲柄處鑄有(或緊固有)平衡重塊。平衡重塊用來(lái)平衡發(fā)動(dòng)機(jī)不平衡的離心力矩，有時(shí)還用來(lái)平衡一部分往復(fù)慣性力，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。曲軸前端裝有齒輪，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和水泵的皮帶輪以及起動(dòng)爪等。為了防止機(jī)油沿曲軸軸頸外漏，在曲軸前端裝有一個(gè)甩油盤(pán)，在齒輪室蓋上裝有油封。曲軸的后端用來(lái)安裝飛輪，在后軸頸與飛輪凸緣之間制成擋油凸緣與回油螺紋，以阻止機(jī)油向后竄漏。1.3曲軸的主要技術(shù)要求分析（1）.主軸頸、連桿軸頸本身的精度，即尺寸公關(guān)等級(jí)IT6，表面粗糙度Ra值為1.250.63m。軸頸長(zhǎng)度公差等級(jí)為IT9IT10。軸頸的形狀公差，如圓度、圓柱度控制在尺寸公差之半。（2）.位置精度，包括主軸頸與連桿軸頸的平行度：一般為100mm之內(nèi)不大于0.02mm；曲軸各主軸頸的同軸度：小型高速曲軸為0.025mm，中大型低速曲軸為0.030.08mm。（3）.各連桿軸頸的位置度不大于20。1.4曲軸的材料和毛坯的確定曲軸工作時(shí)要承受很大的轉(zhuǎn)矩及交變的彎曲應(yīng)力，容易門(mén)生扭振、折斷及軸頸磨損，因此要求用材應(yīng)有較高的強(qiáng)度、沖擊韌度、疲勞強(qiáng)度和耐磨性。常用材料有：一般曲軸為35、40、45鋼或球墨鑄鐵QT600-2；對(duì)于高速、重載曲軸，可采用40Cr、42Mn2V等材料。1.5曲軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程曲軸的尺寸精度、加工表面形狀精度以及位置精度的要求都很高，但剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給曲軸的機(jī)械加工帶來(lái)了很多困難，必須予以充分的重視。曲軸需要加工的表面有：主軸頸、連桿軸頸、鍵槽、外圓。由于使用了工藝搭子，銑鍵槽安排在切除工藝搭子后，磨削外圓安排在保留工藝搭子前。 根據(jù)曲軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及機(jī)械加工的要求，加工順序大致可歸納為：銑兩端面；車(chē)工藝搭子和鉆中心孔；粗、精車(chē)三連桿軸頸；粗、精車(chē)各處外圓；精磨連桿軸頸、主軸頸和外圓；切除工藝搭子、車(chē)端面、銑鍵槽等。1.6曲軸機(jī)械加工工藝基本路線（1） 基礎(chǔ)鍛造（2） 熱處理（3） 銑兩端面（4） 車(chē)兩端工藝搭子外圓（5） 鉆主軸頸中心孔（6） 鉆連桿軸頸中心孔（7） 檢驗(yàn)（8） 粗車(chē)連桿軸頸（9） 精車(chē)連桿軸頸（10） 車(chē)工藝搭子兩端面（11） 粗車(chē)各處外圓（12） 精車(chē)各處外圓（13） 檢驗(yàn)（14） 磨削連桿軸頸外圓（15） 磨削主軸頸（16） 磨削外圓（17） 磨削20 0 -00.021mm外圓（18） 檢驗(yàn)（19） 車(chē)掉兩端工藝搭子（20） 車(chē)兩端面（21） 銑鍵槽（22） 倒角（23） 去毛刺（24） 最后檢驗(yàn)二 曲軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析2. 1曲軸的機(jī)械加工工藝特點(diǎn)三拐曲軸除了具有軸的一般加工規(guī)律外，也有它的工藝特點(diǎn)，主要包括形狀復(fù)雜，剛性差及技術(shù)要求高，針對(duì)這些特點(diǎn)應(yīng)采取相應(yīng)的措施2. 2曲軸的機(jī)械加工工藝特點(diǎn)分析（1）該零件是多拐小型曲軸，生產(chǎn)批量不大，故選用中心孔定位，它是輔助基準(zhǔn)，裝夾方便，節(jié)省找正時(shí)間，又能保證三處連桿軸頸的位置精度。但軸兩端的軸頸比例不再統(tǒng)一圓周上，故不能直接在軸端面上鉆三對(duì)中心孔。于是，在曲軸毛坯制造時(shí)，預(yù)先鑄造兩端的工藝搭子，這樣就可以在工藝搭子上鉆出四對(duì)中心孔，達(dá)到用中心孔定位的目的。（2）在工藝搭子端面上鉆四對(duì)中心孔，先以兩主軸頸為粗基準(zhǔn)，鉆好主軸頸的一對(duì)中心孔；然后以這一對(duì)中心孔定位，以連桿軸頸為粗基準(zhǔn)劃線，再將曲軸放到回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，加工32mm、圓周120均布的三個(gè)連桿軸頸的中心孔，這樣就保證了它們之間的位置精度。（3）該零件剛性較差，應(yīng)按先粗后精的原則安排加工順序，逐步提高加工精度。對(duì)于主軸頸與連桿軸頸的加工順序是，先加工三個(gè)連桿軸頸，然后再加工主軸頸及其他各處的外圓，這樣安排可以避免一開(kāi)始就降低工件剛度，減少受力變形，有利于提高曲軸加工精度。（4）由于使用了工藝搭子，銑鍵槽工序安排在切除中心孔后進(jìn)行，故磨外圓工序必須提前在還保留工藝搭子中心孔時(shí)進(jìn)行，同時(shí)要注意防止已磨好的表面被碰傷。2. 3曲軸主要加工工序分析（1）銑曲軸兩端面,鉆中心孔本工序在鉆銑車(chē)組合車(chē)床上完成，主要保證曲軸總長(zhǎng)及中心孔的質(zhì)量，若端面不平則中心鉆上的兩切削刃的受力不均，鉆頭可能引偏而折斷，因此采用先面后孔的原則。中心孔除影響曲軸質(zhì)量分布外，它還是曲軸加工的重要基準(zhǔn)貫穿整個(gè)曲軸加工始終。因而直接影響曲軸加工精度。打中心孔在本次工藝設(shè)計(jì)中因考慮設(shè)備因素，采用找出曲軸的幾何中心代替質(zhì)量中心。打中心孔以毛坯的外表面作為基準(zhǔn)，因而毛坯外表面質(zhì)量好壞直接影響孔的位置誤差。（2）曲軸主軸頸的車(chē)削由于曲軸年產(chǎn)量不大，主軸頸加工采用車(chē)削，在剛度較強(qiáng)的普通車(chē)床上進(jìn)行。曲軸安裝在前、后頂尖上線一端用大盤(pán)夾住而另一端用頂尖頂住，用硬質(zhì)合金車(chē)幾道工序上完成主軸頸的車(chē)削。由于加工余大且不均勻，旋轉(zhuǎn)不平衡，加工時(shí)產(chǎn)生沖擊，因此工件要夾牢固。車(chē)床、刀具、夾具要有足夠的剛性。主軸頸車(chē)削順序是先精車(chē)一端主軸頸及軸肩，然后以車(chē)好的主軸頸定位。另一側(cè)用頂尖以中心孔定位。車(chē)另一端主軸頸、肩及各個(gè)軸頸，半精度及精車(chē)都按此順序進(jìn)行，逐漸提高主軸頸及其他軸頸的加工精度。（3）曲軸連桿軸頸的車(chē)削主軸頸及其它外圓車(chē)好后，以主軸頸作為加工連桿軸頸的基準(zhǔn)，采用專(zhuān)用的車(chē)夾具、車(chē)削連桿軸頸，車(chē)削同樣在普通車(chē)床上進(jìn)行。車(chē)削連桿軸頸需要解決的是角度定位（兩連桿軸頸軸線需要控制在180度+30度或180度30度）以及曲軸旋轉(zhuǎn)的不平衡問(wèn)題。這些都由專(zhuān)用夾具來(lái)保證，夾具體為一對(duì)用以定位的V型塊組成，裝在接盤(pán)上。接盤(pán)與車(chē)床過(guò)渡接盤(pán)靠中間的定位銷(xiāo)定位并連接，接盤(pán)在過(guò)渡接盤(pán)上靠棱形定位銷(xiāo)可轉(zhuǎn)180度，依次車(chē)削兩個(gè)連桿軸頸。V型塊中心與車(chē)床主軸線距離一個(gè)曲軸半徑。車(chē)削過(guò)程中，一端與曲軸主軸頸定位并夾緊，另一端靠偏中心座夾緊，中心座上鉆有中心孔，中心孔偏心距同樣為一個(gè)曲軸半徑。用頂尖頂緊中心孔，這樣就能保證連桿軸頸軸線與車(chē)床主軸線一致。安裝夾具體的接盤(pán)上有平衡塊，消除曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)不平衡力矩的生。曲軸加工時(shí)由于受到離心力和兩頂尖的軸向壓緊偏心力的作用，容易發(fā)生彎曲變形，為了加強(qiáng)工件剛度，用撐桿來(lái)?yè)巫×硪粋€(gè)曲拐的開(kāi)移。車(chē)削連桿軸頸時(shí)為了使切削力不致于太大，每次車(chē)削余量控制在11.5mm內(nèi)，同時(shí)車(chē)床旋轉(zhuǎn)不能太高，刀具采用高速鋼。（4）鍵槽加工這個(gè)鍵槽主要用于飛輪，加工此鍵槽應(yīng)安排在主軸頸精車(chē)工序之后，這樣能保證定位精度及控制鍵槽的深度以及對(duì)稱(chēng)度。鍵槽加工是以兩主軸頸定位，同樣用專(zhuān)用夾具在普通銑床上進(jìn)行。（5）軸頸的磨削由于主軸頸及連桿軸頸精度較高，尺寸精度為IT6級(jí)，表面粗糙度1.60.8m，并且具有較高的形狀精度及位置精度。因此主軸頸與連桿軸頸精車(chē)后要進(jìn)行磨削，以提高精度表面粗糙度。在工藝設(shè)計(jì)中，首先磨主軸頸然后磨連桿軸頸。中間主軸頸磨好后才能磨其余軸頸，磨主軸頸和連桿軸頸的安裝方法基本上與車(chē)軸頸相同，磨主軸頸是以中心孔定位，在外圓磨床上進(jìn)行，磨連桿軸頸則以經(jīng)過(guò)精磨的兩端主軸頸定位，以保證與主軸頸的軸線距離及平行度要求，磨連桿軸頸是在曲軸磨床上進(jìn)行的。由于軸頸寬度不大，采用橫向進(jìn)給磨削法，生產(chǎn)率較高，磨輪的外形需仔細(xì)地修整，因?yàn)橹苯佑绊戄S頸與圓角的形狀，磨削余量根據(jù)車(chē)削后的精度而定，粗磨余量值每邊0.20.3mm，精磨余量控制在0.10.15 mm內(nèi)。在橫向進(jìn)給磨削中，磨輪對(duì)工件的壓力很大，為避免曲軸彎曲，采用可以調(diào)節(jié)的中心架，否則就不能去掉上道工序留下的彎曲度，最好待這個(gè)軸頸的擺差減小才開(kāi)始使用中心架。磨削主軸頸時(shí)應(yīng)把兩頂尖孔倒角處抹干凈，去砂粒及油泥，確保加工基準(zhǔn)中心孔的精度，磨削工序之前必須修研中心孔。三 機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定3.1曲軸主要加工表面的工序安排曲軸的主要加工表面為主軸頸、連桿軸頸、各外圓；次要加工表面為兩端面、鍵槽。此外，還有還有檢驗(yàn)、清洗、去毛刺等工序。連桿各主要表面的工序安排如下：（1）、主軸頸：粗車(chē)、精車(chē)、磨削；（2）、連桿軸頸：粗車(chē)、精車(chē)、磨削；3.2確定工時(shí)定額粗車(chē)七個(gè)連桿軸頸至25.80-0.084。 （1） 被吃刀量：取=1mm，（2） 進(jìn)給量f：取。（3） 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速: 取n=600r/min（4） 切削速度：（5） 計(jì)算切削工時(shí)：被切削層長(zhǎng)度=322=66mm ，因?yàn)榇周?chē)走刀兩次，故tm=0.44min精車(chē)三個(gè)連桿軸頸至24.50-0.033。 （1） 被吃刀量：取=0.65mm，（2） 進(jìn)給量f：取f=0.3mm/r（3） 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速: 取n=800r/min（4） 切削速度：（5） 計(jì)算切削工時(shí)：被切削層長(zhǎng)度=322=66mm，因?yàn)榇周?chē)走刀兩次，故tm=0.55min四 附錄設(shè)備刀具工序號(hào)工序名稱(chēng)設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)夾具、刀檢具及輔具005銑端面雙面銑床010劃線可調(diào)V型架015打中心孔中心孔鉆床可調(diào)中心架020粗車(chē)法蘭外圓C630025粗車(chē)主四C630030粗磨主四MQ8260P900x38x305A46#P5V035車(chē)主頸及大小頭S1-206卡瓦、成型車(chē)刀040粗磨主頸及小頭MQ8260砂輪045精車(chē)大頭CA6140050車(chē)小頭平端面C3180錐柄鉆花055鉆大頭孔C3180錐柄麻花鉆060銑定位面065車(chē)外端連頸S1-217卡瓦、成型車(chē)刀070車(chē)第二區(qū)連頸S1-217卡瓦、成型車(chē)刀075車(chē)中心區(qū)連頸S1-217卡瓦、成型車(chē)刀080粗磨連頸MQ8260三等分夾具、砂輪085半精磨小頭MQ8260090鉆直油孔Z35A鉆直油孔鉆模095鉆斜油孔油孔鉆床鉆斜油孔鉆模100精磨主頸MQ8260砂輪、修整器、中心架、千分尺、卡板105精磨法蘭MQ8260砂輪、修整器、中心架、千分尺、卡板110精磨連頸MQ8260砂輪、修整器、中心架、三等分夾具、中心高檢具115探傷及退磁JDC-900120氮化前拋光砂紙150#125檢驗(yàn)130校直Y41-63V型塊135氮化140修中心孔、倒角CA6140145精磨小頭MQ8260表架、主一長(zhǎng)度檢具150精車(chē)軸承孔CA6140內(nèi)徑量缸表、校對(duì)規(guī)155鉆法蘭孔Z35A鉆模、鉆花、絲攻160銑鍵槽X62W銑鍵槽夾具165去毛刺電動(dòng)工具170油孔口拋光橡膠錐及砂紙180#175動(dòng)平衡及去重動(dòng)平衡機(jī)、Z35A鉆花180氮化后拋光砂紙180#185檢驗(yàn)190清洗、上蠟、包裝清洗機(jī)柴油、清洗液、蠟五 工序分析（1）銑端面工序有兩個(gè)作用：保證曲軸的總長(zhǎng)；保證中心孔的質(zhì)量。若端面不平，則中心鉆上兩個(gè)切削刃的受力不均，鉆頭引偏而折斷。這也是“先面后孔”原則的具體應(yīng)用。（2）中心孔的重要性：中心孔除影響曲軸的質(zhì)量分布外，它的重要性還在于它是曲軸加工的重要精基準(zhǔn)，直接影響曲軸的加工精度，因此中心孔必須滿足其質(zhì)量要求。但工件經(jīng)過(guò)粗加工后，中心孔的精度往往不可避免地受到影響，所以在精加工之前，必須對(duì)中心孔進(jìn)行修研，確保符合其技術(shù)要求?？捎糜褪蛳鹉z砂輪修研。（3）打中心孔是采用找出曲軸的幾何中心來(lái)代替質(zhì)量中心，是以毛坯的外表作為基準(zhǔn)。毛坯外表光潔圓整，則打出的中心孔位置誤差就小。（4）按照S1-206車(chē)床的工裝結(jié)構(gòu)，必須先粗車(chē)和粗磨主頸四。主頸四是加工長(zhǎng)度尺寸的一個(gè)基準(zhǔn)，其兩側(cè)扇板的厚度應(yīng)分均勻，否則極易使整根曲軸的軸向尺寸發(fā)生偏移，即單邊，致使曲軸各扇板厚度不一而致廢。（5）因曲軸剛度差，故車(chē)主軸頸的工序，采用前后刀架同時(shí)橫向進(jìn)給的S1-206一次加工成型的機(jī)床，必須注意刀排分布應(yīng)合理，車(chē)刀應(yīng)常換常磨，進(jìn)刀量應(yīng)適中。（6）車(chē)小頭孔、平端面工序不容忽視。因?yàn)樾☆^是與起動(dòng)爪相連的部位，在用人力起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),小頭傳遞大力矩,所以首先要保證小頭的有效深度，其次小頭孔倒角應(yīng)圓整光滑,角度正確,以保證精磨小頭時(shí)外圓跳動(dòng)合格,否則就應(yīng)重新精修小頭孔倒角。（7）鉆大頭孔工序?？滋顣?huì)影響第七主軸頸及法蘭的強(qiáng)度,太淺會(huì)影響內(nèi)裝黃油的空間和裝軸承的軸向位置。（8）銑定位面。為了使車(chē)連頸時(shí)角度分布均勻，按照鑄造毛坯六缸曲軸的角度均布原理去掉鑄造余量,故必須銑好定位面。不論定位面向那邊有所偏移,都會(huì)嚴(yán)重改變鑄件曲軸工序余量的均勻分布,嚴(yán)重偏移的致使連頸加工不足而致廢。（9）車(chē)連頸S1-217是成型車(chē)床，刀排分布合理、車(chē)刀的成型正確、進(jìn)刀量適中、定位面緊靠都直接影響到產(chǎn)品能否達(dá)到工藝技術(shù)要求。故中心距、長(zhǎng)度、寬度尺寸和圓弧、外圓尺寸等的調(diào)整必須在車(chē)床進(jìn)入穩(wěn)定加工狀態(tài)后才可進(jìn)行，避免工藝系統(tǒng)熱變形影響太大。（10）粗磨連頸是一道重要工序。粗磨連頸要進(jìn)行曲軸120的三等分,保證中心高尺寸。磨床首尾兩端偏心夾具的移動(dòng)會(huì)引起主連