基于ProE的輕型汽車曲軸工藝規(guī)程編制及改進(jìn)設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 Pro/E 的輕 型汽車曲軸的工藝規(guī)程編制及改進(jìn) The Graduation Design for Bachelors Degree Based on Pro / E of the light vehicle crankshaft Process Establishment and Improvement 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 Candidate： Wang Lei Specialty： Vehicle Engineering Class： BW05-8 Supervisor： Associate Prof. Zhang DeSheng Heilongjiang Institute of Technology 2009-06Harbin I 全套圖紙， 扣扣 加 414951605 摘 要 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要、最昂貴的零件之一，它的尺寸加工精度影響著發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，并且在很大程度上影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和可靠性，必須在加工上正確選擇曲軸的加工工藝路線，以求獲得滿意的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。 本設(shè)計(jì)是對(duì)輕型汽車曲軸進(jìn)行工藝規(guī)程編制，隨著現(xiàn)在設(shè)計(jì)加工制造技術(shù)的發(fā)展，曲軸結(jié)構(gòu)及 材料及加工手段等也在不斷發(fā)展，確定加工工藝與裝夾方案及設(shè)計(jì)，從而達(dá)到對(duì)曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的原理與工況的了解，并對(duì)曲軸構(gòu)造與加工工藝進(jìn)一步更深了解；已知曲軸毛壞尺寸和標(biāo)準(zhǔn)尺寸。利用 CAD 軟件繪制零件圖，然后運(yùn)用 Pro/E 軟件建立三維模型，編制曲軸的加工工藝。 關(guān)鍵詞 ：汽油機(jī)；曲軸；加工工藝； AutoCAD； Pro/E。 II ABSTRACT Engine crankshaft is the most important and one of the most expensive parts, and its size affects the machining precision engine power, and to a large extent affect the engine performance and reliability, must be the correct choice in the processing of the processing line of the crankshaft in order to obtain a satisfactory technical and economic effects. The design is a light vehicle order process to the preparation of the crankshaft, with the design and processing technology is the development of the crankshaft structure and materials and processing are the continuous development of means to determine the processing technology and design and fixturing programs, so as to achieve on the crankshaft in the Principle of operation of the engine operating conditions and the understanding of the crankshaft structure and a better understanding of further processing； known bad hair crankshaft size and standard size. Parts using CAD software, drawing maps, and then the use of Pro / E software to establish three-dimensional model, the preparation process of the crankshaft. III Keywords: Gasoline Engine； Crankshaft； Design； AutoCAD ； Pro/E. 目 錄 摘要 Abstract 第 1 章 緒 論 1 1.1 概述 1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 1.3 設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容 2 第 2 章 曲軸的分析 3 2.1 曲軸的功用 3 2.2 曲軸的工藝分析 4 2.3 曲軸加工的幾種工藝 5 2.4 本章小結(jié) 5 第 3 章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 6 3.1 確定毛壞制造形式 6 3.2 基準(zhǔn)的選擇 6 3.3 毛坯尺寸、加工余量及公差的確定 6 3.3.1 加工余量的確定 6 3.3.2 尺寸鏈計(jì)算 7 3.3.3 毛壞尺寸的確定 10 3.4 曲軸二維工藝規(guī)程的編制 10 3.4.1 曲軸加工工藝過程 10 3.5 加工工藝過程的改進(jìn) 16 3.6 本章小結(jié) 17 第 4 章 Pro/E曲軸建模 18 4.1 曲軸的結(jié)構(gòu)及特征創(chuàng)建順序分析 18 4.2 曲軸三維建?；具^程 18 4.2.1 建立零件設(shè)計(jì)文件 18 4.2.2 建立曲柄模型 18 4.2.3 建立曲軸自由端特征 21 4.2.4 建立曲軸后端特征 22 4.3 本章小結(jié) 23 第 5章 編制曲軸三維工藝規(guī)程 24 5.1 曲軸三維工藝規(guī)程編制 24 5.2 本章小結(jié) 28 第 6 章 曲軸的 先進(jìn)加工技術(shù) 及強(qiáng)化工藝 29 6.1 毛坯的鑄造技術(shù) 29 6.2 提高曲拐疲勞強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施 30 6.3 曲軸的材料及強(qiáng)化工藝 30 6.4 本章小結(jié) 32 結(jié)論 33 參考文獻(xiàn) 34 致謝 35 附錄 36 1 第 1 章 緒 論 1.1 概述 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的零件之一，其功用是將活塞連桿組傳來的氣體作用力轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)力矩，再通過飛輪、離合器和汽車傳動(dòng)系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)汽車行駛；同時(shí)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助裝置 （配氣機(jī)構(gòu)凸輪軸、發(fā)電機(jī)、水泵、風(fēng)扇、機(jī)油泵、汽油泵等）工作，由此可見曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)中扮演著重要的角色。隨著科技的不斷發(fā)展，汽油機(jī)的不斷強(qiáng)化，曲軸的工作條件愈加苛刻，保證曲軸的工作可靠性至關(guān)重要，其加工工藝是否合理，對(duì)曲軸的使用壽命有很大影響，因此在加工過程中需給予高度重視。 Pro/E軟件具有參數(shù)化建模的強(qiáng)大功能，是基于特征造型的參數(shù)化技術(shù)的一種全新的思維方式進(jìn)行產(chǎn)品的造型、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的軟件。基于 Pro/E 加工的曲軸既能滿足預(yù)定的功能要求，又具有經(jīng)濟(jì)性和良好的工藝性，可大大縮短加工時(shí)間 ,提高改進(jìn)加工和系列產(chǎn)品加工速度，節(jié)約加工成本。 曲軸工藝規(guī)程編制的基本要求如下： （ 1）分析零件圖，運(yùn)用工藝知識(shí)選擇加工基準(zhǔn)據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件確定工藝方案及相應(yīng)加工方法 (如 :定位，夾緊，毛坯基準(zhǔn)，孔徑等 )； （ 2）通過分析擬定有保證加工精度的方法 （ 3）通過分析設(shè)計(jì)符合實(shí)際的完整的工藝規(guī)程。 （ 4）通過分析選擇有重要尺寸的加工方法及相應(yīng)的加工參數(shù)的工序圖及工序圖要突出加工部位； （ 5）有工藝規(guī)程的二維和三維圖； （ 6）有相關(guān)重要尺寸鏈換算和必要先進(jìn)工藝加工改進(jìn)。 顯然，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展與強(qiáng)化，曲軸的工作條件愈加惡劣了，傳統(tǒng)的材料和制造工藝已無法滿足其功能要求，必須對(duì)曲軸的材質(zhì)、加工技術(shù)、表面粗糙度、熱處理、表面強(qiáng)化、工藝方案等嚴(yán)格要求，以獲得滿意的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外曲軸加工技術(shù)展望美國、德國、日本等汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家都致力于開發(fā)綠色環(huán)保、高性能發(fā)動(dòng)機(jī)，目前各個(gè)廠家采用發(fā)動(dòng)機(jī)增壓、擴(kuò)缸及提高轉(zhuǎn)速來提高功率的方法，使得曲軸各軸頸要在很高的比壓下高速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)正向著增壓、增壓中冷、 2 大功率、高可靠性、低排放方向發(fā)展。曲軸作為發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，正面臨著安全性和可靠性的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)材料和制造工藝已無法滿足其功能要求，市 場(chǎng)對(duì)曲軸材質(zhì)以及毛坯加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動(dòng)平衡等要求都十分嚴(yán)格。如果其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量沒有得到保證，則可嚴(yán)重影響曲軸的使用壽命和整機(jī)的可靠性。世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家對(duì)曲軸的加工十分重視，并不斷改進(jìn)曲軸加工工藝。 隨著 WTO 的加入，國內(nèi)曲軸生產(chǎn)廠家已經(jīng)意識(shí)到形勢(shì)的緊迫性，引進(jìn)了為數(shù)不少的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，以期提高產(chǎn)品的整體競(jìng)爭(zhēng)力，使得曲軸的制造技術(shù)水平有了大幅提高，特別是近 5 年來發(fā)展更為迅猛。目前國內(nèi)轎車曲軸生產(chǎn)線多為高速柔性生產(chǎn)線FTL(Flexible Transfer Line)，這種生產(chǎn)線的特點(diǎn)是不僅可以加工同系列曲軸，而且還可加工變型產(chǎn)品、換代產(chǎn)品和新產(chǎn)品，真正具備柔性意義。 1.3 設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容 近年來，隨著計(jì)算技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究者們的不懈努力，曲軸加工工藝的研究取得了較大進(jìn)展。然而，由于固有的復(fù)雜性，曲軸加工工藝還遠(yuǎn)未善。本設(shè)計(jì)結(jié)合前人的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)進(jìn)行以下工作： 1、研究的 基本 內(nèi)容 收集有關(guān)國內(nèi)外輕型汽車曲軸飛輪組相關(guān)資料，通過對(duì)曲軸飛輪組的功用及工作條件和受力情況的了解，對(duì)曲軸的加工藝方案提出對(duì)加工藝的改進(jìn)方案，提出問題，進(jìn)行曲軸的加工工藝改進(jìn)分析來解決問題，完成工 藝改進(jìn)及分析；從工藝設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)原理、材料及應(yīng)用等方面分析曲軸工藝和加工技術(shù)，提出自己的看法。從設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)原理、材料及應(yīng)用等方面分析輕型車曲軸加工技術(shù)，提出自己的設(shè)計(jì)思想及加工方法及改進(jìn)方法。 2、 擬解決的主要問題 (1) 分析零件圖，運(yùn)用工藝知識(shí)選擇加工基準(zhǔn)據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件確定工藝方案及相應(yīng)加工方法 (如 :定位，夾緊，毛坯基準(zhǔn)，孔徑等 )； (2) 通過分析擬定有保證加工精度的方法：有粗加工，半精加工，精加工等重要加工路線圖； (3) 通過分析設(shè)計(jì)符合實(shí)際的完整的工藝規(guī)程，如：封面、加工工序目錄、工裝目錄 、工序圖； (4) 通過分析選擇有重要尺寸的加工方法及相應(yīng)的加工參數(shù)的工序圖及工序圖要突出加工部位； (5) 有工藝規(guī)程的二維和三維圖； (6) 有相關(guān)重要尺寸鏈換算和必要先進(jìn)工藝加工改進(jìn)。 3 第 2 章 曲軸的分析 2.1 曲軸的功用 曲軸 是發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的機(jī)件之一。曲軸一般用中碳鋼或中碳合金鋼模鍛而成。為提高耐磨性和耐疲勞強(qiáng)度，軸頸表面經(jīng)高頻淬火或氮化處理，并經(jīng)精磨加工，以達(dá)到較高的表面硬度和表面粗糙度的要求。 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，如風(fēng)扇、水泵、發(fā)電機(jī)等 1。 工作時(shí)，曲軸承受氣體壓力，慣性力及慣性力矩的作用，受力大而且受力復(fù)雜，并且承受交變負(fù)荷的沖擊作用。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。 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。 曲軸的支承方式一般有兩種，一種是全支承曲軸，另一種是非全支承曲軸。全支承曲軸：曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目多一個(gè)，即每一個(gè)連桿軸頸兩邊都有一個(gè)主軸頸。如六缸發(fā)動(dòng)機(jī)全支承曲軸有七個(gè)主軸頸。四缸發(fā)動(dòng)機(jī)全支承曲軸有五個(gè)主軸頸。這種支承，曲軸的強(qiáng)度和剛度都比較好，并且減輕了主軸承載荷，減小了磨損。柴油機(jī)和大部分汽油機(jī)多采用這種形式。非全支承曲軸：曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目少或與氣缸數(shù)目相等。這種支承方式叫非全支承曲軸，雖然這種支承的主軸承載荷較大，但縮短了 曲軸的總長(zhǎng)度，使發(fā)動(dòng)機(jī)的總體長(zhǎng)度有所減小。有些汽油機(jī)，承受載荷較小可以采用這種曲軸型式。 曲軸的連桿軸頸是曲軸與連桿的連接部分，通過曲柄與主軸頸相連，在連接處用圓弧過渡，以減少應(yīng)力集中。直列發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿軸頸數(shù)目和氣缸數(shù)相等。 V 型發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿軸頸數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。 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。平衡重塊用來平衡發(fā)動(dòng)機(jī)不平衡的離心力矩，有時(shí)還用來平衡一部分往復(fù)慣性力，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 4 曲軸前端裝有正時(shí)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，在齒輪室蓋上裝有油封。 曲軸的后端用來安裝飛輪，在后軸頸與飛輪凸緣之間制成檔油凸緣與回油螺紋，以阻止機(jī)油向后竄漏 。 2.2 曲軸的工藝分析 曲軸的加工工藝復(fù)雜，特別是軸頸有很高的尺寸和形位公差要求，一般按 6 級(jí)精度制造，粗糙度不高于 Ra0.8 m。軸頸表面需要熱處理以提高其耐磨性，常用的熱處理形式為氮化和高頻淬火。近年來，球墨鑄鐵和稀土球墨鑄鐵得到了廣泛的運(yùn)用，其特點(diǎn)為：可鑄性好，有較高的強(qiáng)度和較小的缺口敏感性，有較好的減振性及耐磨性。 主軸頸、連桿軸頸 本身的精度，即尺寸公差等級(jí) IT6，表面粗糙度 Ra為 1.25 m，連桿軸頸尺寸公差等級(jí)為 IT7，表面粗糙度 Ra為 0.63 m，軸頸長(zhǎng)度公差等級(jí)為 IT9，圓柱度誤差 0.015，連桿軸頸的圓柱度誤差 0.015。 位置精度，主軸頸與連桿軸頸的平行度 0.02mm，主軸頸的同軸度誤差為 0.025mm。 曲軸是帶有曲拐的軸，它仍具有軸的一般加工規(guī)律，如銑兩端面、鉆中心孔、車、磨及拋光等，但也有它的特點(diǎn)，包括形狀復(fù)雜、剛度差及技術(shù)要求高，應(yīng)采取相應(yīng)的工藝措施，分析如下： (1)剛度差。為防止變形，在加工過程中應(yīng)當(dāng)采取下列措 施：選用有較高剛度的機(jī)床、刀具及夾具等，并用中心架來增強(qiáng)剛性，從而減少變形和振動(dòng)；采用具有兩邊傳動(dòng)或中間傳動(dòng)的剛度高的機(jī)床來進(jìn)行加工，可以減少扭轉(zhuǎn)變形、彎曲變形和振動(dòng)；在加工中盡量使切削力的作用互相抵消；合理安排工位順序以減少加工變形；增設(shè)校直工序。 (2)形狀復(fù)雜連頸和主頸不在同一根軸線上，在連頸加工中易產(chǎn)生不平衡的現(xiàn)象，應(yīng)配備能迅速找正連頸的偏心夾具，且應(yīng)加平衡塊。 (3)技術(shù)要求高。其機(jī)械加工工藝過程隨生產(chǎn)綱領(lǐng)的不同和曲軸的復(fù)雜程度而有很大的區(qū)別，但一般均包括以下幾個(gè)主要階段：定位基準(zhǔn)的加工；粗、精車 和粗磨各主頸及其它外圓；車連頸；鉆油孔；精磨各主頸及其他外圓；精磨連頸；大、小頭及鍵槽加工；軸頸表面處理；動(dòng)平衡；超精加工各軸頸?？梢钥闯觯黝i或連頸的車削工序都與磨削工序分開，往往中間安排一些不同的加工面或不同性質(zhì)的工序。粗加工后會(huì)發(fā)生變形，因此常把粗、精加工分開，并在切削力較大的工序后面安排校直工序，以保證加工精度。為了減小切削力所引起的變形，保證精加工的精度要求，精磨各軸頸時(shí)，一般采用單砂輪依次磨削。 5 2.3 曲軸加工的幾種工藝 曲軸車削是一種主要用于加工曲軸主軸頸的方法，具有相當(dāng)?shù)娜嵝浴?在有些情況下 或有些地方，它還用于連桿頸的加工。 如果用于加工連桿頸，質(zhì)量不平衡以及偏離中心的夾持位置需要帶平衡配重的專用夾具。車削加工通常是在曲軸加工專機(jī)以及配備專用刀塔的標(biāo)準(zhǔn)車床上進(jìn)行的。 由于刀具懸伸較大和容易出現(xiàn)振動(dòng)，因此對(duì)刀具的要求非常高。 1、曲軸車?yán)?只有少數(shù)機(jī)床在有限范圍內(nèi)使用，這是一種拉削工藝，既可以通過直線車?yán)椒?，以?duì)旋轉(zhuǎn)曲軸成切線進(jìn)給的方式進(jìn)行常規(guī)直線拉削，也可以采用隨后發(fā)展的圓形或螺旋形拉刀進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拉削。 盡管該方法非常高效，但因其缺乏柔性，所以至今未能推廣。 曲軸車 -車?yán)?車車?yán)擒囅髋c車 拉的組合，車削和車?yán)毒邚较虬惭b在一個(gè)圓形刀盤上，切削加工旋轉(zhuǎn)著的曲軸的主軸頸或連桿頸。 這種方法適用于大多數(shù)類型的曲軸。 車削工序主要是粗加工，此時(shí)刀盤不旋轉(zhuǎn)且切削刃處于工件的中心線。 而車?yán)毒哌M(jìn)行精加工切削，刀盤通過對(duì)旋轉(zhuǎn)曲軸的主軸頸或連桿頸表面進(jìn)行緩慢旋轉(zhuǎn)的徑向移動(dòng)進(jìn)行加工。 該方法的優(yōu)點(diǎn)是在刀盤上可以大量安裝使用姊妹刀具以平衡刀具壽命和延長(zhǎng)換刀時(shí)間。 2、曲軸的內(nèi)銑 內(nèi)銑也稱回旋銑或行星銑，它可以在較長(zhǎng)的切削時(shí)間里進(jìn)行重型銑削。曲軸穿過旋轉(zhuǎn)著的銑刀?？赊D(zhuǎn)位刀片排列在銑刀內(nèi)圓面上，可對(duì)曲軸的主軸頸 、連桿頸和扇形塊側(cè)面進(jìn)行加工。它是一種很穩(wěn)定的加工方法，主要用于大型曲軸，或者在毛坯余量很大時(shí)使用。 3、曲軸的外銑 外銑主要用于大批量加工中、小型汽車曲軸。它可以看成是用一種高速旋轉(zhuǎn)的密齒三面刃銑刀，在曲軸以緩慢旋轉(zhuǎn)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方式下對(duì)工件表面進(jìn)行加工。該方法的特點(diǎn)是金屬去除率高，切削定位迅速。 一般而言，一個(gè)直徑為 700mm 的外銑刀最多可安裝 350 片刀片。可加工曲軸的主軸頸、連桿頸和扇形塊側(cè)面和外圓面。 該方法工序時(shí)間短、換刀調(diào)刀非?？旖荨?2.4 本章小結(jié) 本章主要是對(duì)曲軸進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，曲軸的功用 、曲軸的工藝以及曲軸的幾種加工方法。 6 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1 確定毛壞的制造形式 曲軸工作是要承受很大的轉(zhuǎn)矩及交變的彎曲應(yīng)力，容易產(chǎn)生扭振、折斷及軸頸磨損，因此要求所用材料應(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、35CrMoAl42Mn2V 等材料 11。 曲軸質(zhì)量 (指輕重 )約占內(nèi)燃機(jī)質(zhì)量的 10%,成本約占整機(jī)的 10% 12%,其材質(zhì)大體可分 2類 :一類是鍛鋼 ,一類是球墨鑄鐵。由于采用鑄造方法可 獲得較為理想的結(jié)構(gòu)形狀 ,從而減輕質(zhì)量 ,且機(jī)加工余量隨鑄造工藝水平的提高而減小 ,球鐵鑄造曲軸的單邊加工余量可達(dá) 2 3。另外球墨鑄鐵的切削性能良好 ,并可通過各種熱處理和表面強(qiáng)化處理來提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度、硬度和耐磨性。球鐵中的內(nèi)摩擦所耗功比鋼大 ,減小了工作時(shí)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的振幅和應(yīng)力 ,應(yīng)力集中也沒有鋼質(zhì)曲軸敏感。所以選擇鑄鐵曲軸。 3.2 基準(zhǔn)的選擇 （ 1）粗基準(zhǔn)的選擇為了保證中心孔鉆在主軸頸毛坯外圓面的軸線位置上，選用主頸的外圓面為粗基準(zhǔn)。同時(shí)為了保證所加工的基準(zhǔn)面的軸向尺寸，選用第 3 主軸頸兩側(cè)扇板面為軸向粗基 準(zhǔn)。 （ 2）輔助粗基準(zhǔn)的選擇在扇板上銑出兩個(gè)工藝平面即是加工連頸時(shí)所用的輔助粗基準(zhǔn)。 （ 3）精基準(zhǔn)的選擇加工主頸及與其同軸心的軸頸外表面時(shí)，以中心孔為精基準(zhǔn)。加工連頸時(shí)，用加工的法蘭和小頭的外圓及連桿軸頸外圓作為精基準(zhǔn)基面，這樣便于保證技術(shù)要求。此外，軸向定位基準(zhǔn)采用第四主頸的兩個(gè)臺(tái)階面，與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一致。 3.3 毛坯尺寸、加工余量及公差的確定 3.3.1 加工余量的確定 加工余量的確定方法有計(jì)算法、查表 修正法、經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法，此設(shè)計(jì)采用查表 修正法，確定加工余量時(shí)查機(jī)械加工手冊(cè)，然后再結(jié)合實(shí)際加工情況修正其 加工余量數(shù)值。 銑兩端面，總長(zhǎng) 437mm。定位及夾緊： 1、 5 主軸頸。 在兩端面中心鉆二對(duì)中心孔。定位及夾緊： 1、 5主軸頸。 7 粗、精車與主軸頸同軸的所有軸頸，主軸頸 50mm、法蘭盤外圓 60mm、小頭所有外圓 38mm、 32mm、 24mm，留磨量 0.5mm。定位及夾緊：主軸頸中心孔。 粗、精車所有連桿軸頸及平衡重外圓 R73mm，連桿軸頸 42mm。留磨量 0.5mm。銑平衡重至大頭寬 110mm、小頭寬 80mm。 鉆法蘭盤導(dǎo)向孔 6-M10。 小頭攻絲 13mm 深 31mm。 鉆油孔 5.5mm 主軸頸上 6.4mm。 銑鍵槽寬 5mm、深 5.5mm。 磨與主軸頸同軸的所有軸頸至圖樣要求。定位及夾緊：兩端主軸頸中心孔。 磨所有連桿軸頸至圖樣要求。定位及夾緊：兩端主軸頸中心孔 。 3.3.2 尺寸鏈的計(jì)算 在機(jī)器裝配或零件加工過程中，由相互連接的尺寸形成封閉的尺寸組，稱為尺寸鏈。尺寸鏈具有三個(gè)特征：具有尺寸封閉性，即組成尺寸鏈的各尺寸是按一定順序排列的封閉尺寸圖形；尺寸的關(guān)聯(lián)性，即尺寸鏈中存在一個(gè)尺寸，它的大小是受其它尺寸影響的；尺寸鏈至少是由三個(gè)尺寸構(gòu)成的。尺寸鏈中的 每個(gè)尺寸簡(jiǎn)稱環(huán)。環(huán)分為封閉環(huán)：尺寸鏈中，在裝配和加工過程最后形成的一環(huán)。組成環(huán)：尺寸鏈中，對(duì)封閉環(huán)有影響的全部環(huán)。組成環(huán)又分為增環(huán)和減環(huán)。增環(huán)同向變動(dòng)該環(huán)增大時(shí)封閉環(huán)也增大，該環(huán)減小時(shí)封閉環(huán)也減小。減環(huán)反向變動(dòng)指該環(huán)增大時(shí)封閉環(huán)減小，該環(huán)減小時(shí)封閉環(huán)增大。下面我就采用極值法對(duì)曲軸銑兩端面這道工序進(jìn)行尺寸鏈的計(jì)算。 1、畫尺寸鏈圖。 圖 3.1 尺寸鏈圖 2、確定封閉環(huán)與增環(huán)和減環(huán)。按箭頭方向判斷，在封閉環(huán)符號(hào) Ao 上面按任意指向畫一 箭頭，沿已定箭頭方向在每個(gè)組成環(huán)符號(hào) A1 和 A2,A3 上各畫一箭頭，使所畫各箭頭依次彼此頭尾相連，組成環(huán)中箭頭與封閉環(huán)箭頭方向相同者為減環(huán)，相反者為增環(huán)。 8 圖 3.2 尺寸鏈圖 3、根據(jù)極值法計(jì)算公式，進(jìn)行封閉環(huán)量值的計(jì)算。 直線尺寸鏈和角度尺寸鏈的計(jì)算方法是相同的，直線尺寸鏈的計(jì)算公式，也試用于角度尺寸鏈。尺寸鏈的計(jì)算方法有極值法和統(tǒng)計(jì)法，本設(shè)計(jì)采用極值法，但無論極值法還是統(tǒng)計(jì)法，封閉環(huán)的基本尺寸都可以用尺寸鏈方程式確定。 0A kz zA1-11nkj jA （ 3-1） 194.5=A1+9mm+157.5-0 A1=28mm 式中 0A 封閉環(huán)的基本尺寸； ZA 增環(huán)kAAA 、 21的基本尺寸； A2=9mm,A3=157.5mm。 JA 減環(huán)mkk AAA 、 21 的基本尺寸； k 增環(huán)環(huán)數(shù)； m 組成環(huán)環(huán)數(shù)； 極值法是按組成環(huán)尺寸均為極限尺寸的條件下，來計(jì)算封閉環(huán)極限尺寸的一種方法。 封閉環(huán)極限尺寸的計(jì)算 max0A =kz zA1 max- 11 minnkj jA （ 3-2） 194.7=A1+9.05mm+157.6mm-0 A1=28.05mm min0A = 11 minnkj zA - 11 maxnkj jA （ 3-3） 9 194.3mm=A1+157.4mm+8.95-0 A1=27.95mm 式中 、m in0m a x0 AA分別為封閉環(huán)的最大、最小極限尺寸； 、m inm a x zz AA分別為增環(huán)的最大、最小極限尺寸； 、m inm a x jj AA分別為減環(huán)的最大、最小極限尺寸。 封閉環(huán)上、下偏差的計(jì)算 由式（ 3 2）、（ 3 3）分別減去式（ 3 1），得到封閉環(huán)的上偏差 0AES 和下偏差 0AEI 0AES =kz AES1 0- 11nkj AjEI （ 3-4） 0.2mm=ESA1+0.1mm+0.05mm ESA1=0.05mm 0AEI=kz AzEI1- 11nkj AjES （ 3-5） -0.2mm=EIA1-0.1mm-0.05mm EIA1=-0.05 式中 AzAz EIES 、 分別為增環(huán)的 上、下偏差； AjAj EIES 、 分別為減環(huán)的上、下偏差。 封閉環(huán)公差的計(jì)算 由式（ 3 2）減去式（ 3 3）的封閉環(huán)公差 0AT 0AT = 11111m i n0m a x0ni Ainkj Ajkz AjTTTAA （ 3-6） =28.05mm-27.95mm =0.1mm 式中 增環(huán)的公差；AzT 減環(huán)的公差；AT 組成環(huán)的公差。AiT6 10 3.3.3 毛壞尺寸的確定 曲軸毛壞總長(zhǎng) 437mm+兩端銑 4mm+兩端磨 1mm=442mm. 毛壞主軸頸 50mm+粗車 2mm+精車 1mm+磨削 0.5mm=53.5mm，法蘭盤 63.5mm,小頭外圓 41.5mm、 35.5mm、 27.5mm. 毛壞連桿軸頸 42mm+粗車 2mm+精車 1mm+磨削 0.5mm=45.5mm. 毛壞平衡重外圓 R73mm+粗車 2mm+精車 1mm+磨削 0.5mm=R76.5mm，大頭寬 115mm,小頭寬 85mm. 3.4 曲軸二維工藝規(guī)程的編制 3.4.1 曲軸加工工藝過程 曲軸的材料為鑄鐵，發(fā)動(dòng)機(jī)為 4 缸驅(qū)動(dòng)，因此曲軸可分為 4 段曲軸，小頭連齒輪及凸輪：大頭為動(dòng)力輸出。其加工工藝過程如表 3.1 所示。 表 3.1 工序目錄表 工序號(hào) 工序名稱 設(shè)備名稱 10 銑兩端面、鉆中心孔 銑端面鉆中心孔機(jī)床 20 車與主軸頸同軸的軸頸 數(shù)控車床 30 車所有連桿軸頸 數(shù)控車床 40 銑平衡重 銑床 50 鉆法蘭盤導(dǎo)向孔 鉆床 60 加工孔 70 鉆油孔 深孔組合鉆床 80 車油孔倒角及所有倒角 數(shù)控車床 90 銑鍵槽 銑床 100 去毛刺，中間檢驗(yàn)， 清洗 110 軸頸表面淬火 中頻表面淬火機(jī) 120 磁力探傷 130 磨與主軸頸同軸的軸頸 數(shù)控磨床 140 磨所有連桿軸頸 數(shù)控磨床 150 動(dòng)平衡檢查、去除不平衡質(zhì)量 動(dòng)平衡機(jī)立式鉆床 160 拋光 拋光機(jī) 170 清洗，尺寸檢驗(yàn)，入庫 清洗機(jī) 11 1、車端面鉆中心孔 基于曲軸中心孔是曲軸加工最原始、最重要的工藝基準(zhǔn)，其尺寸精度、位置精度以及表面質(zhì)量對(duì)整個(gè)曲軸加工起著非常中重要的作用和指導(dǎo)思想。通常， 曲軸這類結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、精度要求高的軸類零件，都是以中心孔為基準(zhǔn)進(jìn)行車、磨、銑等機(jī)械加工的。因此，要保證曲軸的加工質(zhì)量，必須首先確保中心孔的加工精度。其具體要求如下： 必須保證兩中心孔的圓度、圓錐角度等尺寸精度，以確保中心孔與定位頂針的良好接觸。 必須保證兩中心孔的同軸度，以確保兩中心孔與兩定位頂針同時(shí)接觸。 必須保證中心孔主錐面的表面粗糙度為 25.1Ra ，且無毛刺、傷痕等缺陷。 曲軸中心孔加工一直以來用以下三道工序來完成，如圖 3.2 所示。 圖 3.2 曲軸中心孔加工 示意圖 以 V 形夾具定位曲軸兩端的主頸毛坯面銑兩端面，如圖 3.2 a 所示。 以平面定位曲軸的一個(gè)端面，另一端面以自動(dòng)定心 V 形夾具定位，其中的一個(gè)主軸頸毛坯面打中心孔 A，如圖 3.2b 所示。 以頂針定位中心孔 A，另一端以自動(dòng)定心 V 形夾具定位另一主軸頸毛坯面打中心孔 B，如圖 3.2c 所示。 2、動(dòng)平衡去重 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中作高速定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的重要零件，當(dāng)其回轉(zhuǎn)軸線與質(zhì)量軸線不重合，即存在著偏重時(shí)，在高速回轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生較大的離心慣性力，甚至慣性力矩 。這些呈周期變化的慣性力所引起的強(qiáng)迫振動(dòng)，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性 ，并 導(dǎo)致了相關(guān) 12 零部件的磨損加劇，嚴(yán)重影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。曲軸動(dòng)平衡是為了消除或盡量減少工件的質(zhì)量偏心，為提高發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量而采取的重要措施。 (1)平衡校正的原理：動(dòng)平衡的實(shí)質(zhì)是以測(cè)量不平衡量的大小和方位為依據(jù)，在若干個(gè)預(yù)先選擇的教正平面上，用去重的方法改變旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量分布，使其質(zhì)量軸線與回轉(zhuǎn)軸線趨于一致，籍以達(dá)到動(dòng)平衡的目的。受曲軸形狀和許可去重位置的限制，一般四缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的四個(gè)校正面位于其兩端和中間主軸頸的兩側(cè)，并且只可在規(guī)定的扇形配重快上進(jìn)行動(dòng)平衡去重。 (2)平衡校正過程的實(shí)現(xiàn)：實(shí)施曲軸動(dòng)平衡校正 的專用設(shè)備有很多種，雖然它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上和自動(dòng)化程度上差別很大，單基本功能相同，都由檢測(cè)不平衡量、校正去重和校驗(yàn)分類這三項(xiàng)內(nèi)容組成。根據(jù)裝卸料、輸送和鉆孔去重等作業(yè)過程中人工參與程度的不同，有全自動(dòng)、半自動(dòng)、機(jī)動(dòng)之分；而按設(shè)置的工位數(shù)，有可分為單工位、雙工位的專機(jī)和多工位的自動(dòng)線；另外在去重方式上，既有單動(dòng)力頭的，也有多動(dòng)力頭的，至于在其他技術(shù)環(huán)節(jié)上的差異就更多了。 圖 3.3 系統(tǒng)框表明了曲軸動(dòng)平衡中測(cè)量、校正去重與檢測(cè)三者之間的關(guān)系，測(cè)量工位兩傳感器 a、 b產(chǎn)生的反映工件不平衡量的模擬信號(hào)經(jīng)處理后輸入微機(jī)控制系統(tǒng) ，同時(shí)輸入的還有回轉(zhuǎn)基準(zhǔn)信號(hào)。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，即可確定在工件各校正面上的等效不平衡量，也就是在各個(gè)扇形配重塊確定位置的去重量，進(jìn)而再轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的以鉆孔深度表示的去重信號(hào)。在微機(jī)系統(tǒng)的控制下，工件由測(cè)量階段轉(zhuǎn)入去重階段，鉆孔動(dòng)力頭在不同的去重點(diǎn)根據(jù)指令要求的深度進(jìn)給，完成不平衡量的去除。 從前面的介紹可知，在確定曲軸不平衡量的過程中，工件和系統(tǒng)本身的一些誤差因素，或多或少會(huì)對(duì)校正去重的準(zhǔn)確性帶來影響，故經(jīng)過上述動(dòng)平衡后的曲軸還的在加以校驗(yàn)，即在測(cè)量工位再進(jìn)行一次復(fù)測(cè)，若測(cè)量結(jié)果表明還沒達(dá)到平衡校正要求，則還 需做第二次校正去重。通常，把第一輪平衡校正稱為“粗”平衡，把第二輪稱為“精”平衡。曲軸經(jīng)第二輪去重作業(yè)后還需再作校驗(yàn)，如果測(cè)量結(jié)果還未達(dá)到要求，則被判為“不合格”，將通過人工去重方式進(jìn)行返修。出現(xiàn)“不合格”的情況往往是初始不平衡量過大造成的，但由于現(xiàn)代轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工中，均設(shè)有打質(zhì)量中心孔的前道工序，使工件的初始不平衡量能得到有效的控制，所以經(jīng)動(dòng)平衡判為不合格得數(shù)量一般很少。 13 圖 3.3 平衡校正原理圖 3、清洗時(shí)間和清洗壓力 （ 1）清洗時(shí)間：根據(jù)試驗(yàn)，被清洗零件的清洗時(shí)間在 3040s 內(nèi)時(shí)，清洗效果最好，但清洗時(shí)間與吹凈方法有關(guān)，如果清洗與吹凈同時(shí)進(jìn)行，則清洗效果能達(dá)到 95%以上，如果清洗與吹凈交替進(jìn)行，則清洗效果為 91%，如果選擇最合適的清洗液，則清洗效果僅達(dá)到 85 。 清洗效果為：清洗效果 =清洗前機(jī) 械雜質(zhì)質(zhì)量 -遺留量 /清洗前機(jī)械雜質(zhì)質(zhì)量 *100% 檢 測(cè) 去重 測(cè) 量 模擬信號(hào)處理 A/D 轉(zhuǎn) 換 數(shù)據(jù)處理 工件 下道工序 取走返修 合 格 不合格 不合格 合格 下道工序 14 圖 3.5 清洗時(shí)間與清洗效果 圖 3.6 清洗壓力與清洗效果 （ 2）清洗壓力：曲軸清洗一般為 640Kpa. 4、清洗劑及其溫度 （ 1）清洗劑一般分成四類： A、堿性溶劑 常用的有苛性鈉、硅酸鈉、磷酸三鈉、亞硝酸鈉等堿性化合物，其水溶液呈堿性反應(yīng)。它的去污原理是通過皂化反應(yīng)，是不溶與水的油脂變成溶與水的物質(zhì)而被清除。 B、石油溶劑 主要是石油、煤石油、又有能源油和航空汽油。其優(yōu)點(diǎn)是具有軟化和溶解油污的能力，清洗效果好，其缺點(diǎn)是閃點(diǎn)低、易揮 發(fā)、易燃燒、有一定毒性，對(duì)地面、空氣和環(huán)境造成污染；石油有是能源物質(zhì)，不僅成本高而且浪費(fèi)資源。 C、有機(jī)溶劑 主要是氯代烴和芳香烴類的三氯乙烯、三氯乙烷、四氯乙烯、四氯化碳和二甲苯等。它具有清洗效率高，清洗效果好等優(yōu)點(diǎn)，但由于三氯乙烯、二甲苯等毒性較大，因而，在采用時(shí)必須配備相應(yīng)的環(huán)保設(shè)備。 D、化學(xué)清洗劑 是以水為溶劑，以“非離子型表面活性劑”為溶質(zhì)配置而成的水溶性情洗劑。 (2)清洗溫度 采用不同的清洗劑，清洗效果有所不同；統(tǒng)一種清洗劑的清洗溫度不同，清洗效果也有所不同。一般當(dāng)溫度從常溫提高 10C15C 時(shí)，清洗速度約提高一倍。根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)，清洗液溫度 3040C 為宜。這不僅可以大量節(jié)約能源，而且有利于防止清洗過程中的熱變形和改善勞動(dòng)條件。 5、曲軸的檢驗(yàn) 由于曲軸在加工過程中受到刀具和夾具的力，易產(chǎn)生裂紋，將會(huì)影響其正常工作， 15 所以曲軸在加工完成后要進(jìn)行隱蔽缺陷的檢驗(yàn)，一般有以下幾種方法： （ 1）磁力探傷 磁力探傷是利用電磁原理來檢驗(yàn)金屬零件的隱蔽缺陷，當(dāng)磁通量通過被檢零件時(shí)，若零件內(nèi)部有裂紋，則在裂紋部位會(huì)由于磁力線的外泄形成局部的磁極，產(chǎn)生一對(duì)有S、 N極的局部磁場(chǎng)。若在零件表面上撒以 磁性鐵粉，或?qū)㈣F粉與油的混合液通過零件表面，鐵粉就被磁化并吸附在裂紋處，從而顯現(xiàn)出裂紋的位置和大下。 磁力探傷時(shí)，必須使磁力線垂直地通過裂紋，因?yàn)榱鸭y平行于磁場(chǎng)時(shí)，磁力線偏散很小，就難以發(fā)現(xiàn)裂紋。 用磁力探傷法檢查零件時(shí)，根據(jù)裂紋可能產(chǎn)生的位置和方向，可采用縱向磁化法及周向磁化法。 縱向磁化法是將被檢零件置于馬蹄形電磁鐵的兩極之間，當(dāng)線圈繞組通以電流時(shí)，電磁鐵產(chǎn)生磁通，經(jīng)過零件形成封閉磁路，在零件內(nèi)產(chǎn)生平行于零件軸線的縱向磁場(chǎng)，就可以發(fā)現(xiàn)橫向裂紋。 周向磁化法是利用電流通過導(dǎo)線時(shí)產(chǎn)生的環(huán)形磁場(chǎng)進(jìn)行磁化。檢驗(yàn) 時(shí)使電流直接通過零件，在零件圓周表面產(chǎn)生環(huán)形橫向磁場(chǎng)，便可發(fā)現(xiàn)零件表面平行于軸線的縱向裂紋。 磁力探傷用的磁粉通常采用具有高導(dǎo)磁率的四氧化三鐵鐵粉，粒度為 2 m5 m。磁粉可干用，也可以將磁粉與液體混合成懸浮液，但所用的液體應(yīng)透明澄清，粘度要低。而且滲透性應(yīng)較好，且對(duì)被檢零件無腐蝕，通常采用煤油、變壓油或柴油，在每升溶液中加入 20g30g四氧化三鐵鐵粉。 零件經(jīng)磁化檢查后必須進(jìn)行退磁，退磁的方法可分為交流退詞法和直流退詞法。 交流退磁法是將零件從交流磁場(chǎng)中漫漫退出或是將零件放在交變磁場(chǎng)中，逐漸減少磁場(chǎng)電 流，直至電流為零。采用交流退磁法只能使零件表面退磁，但它退磁速度快，因此應(yīng)用廣泛。 直流退磁發(fā)適用于直流磁化的零件，它們利用原直流磁場(chǎng)，不斷改變其磁場(chǎng)方向，并逐漸使磁化電流降至零。曲軸一般采用直流退磁法。 （ 2）熒光探傷 熒光探傷是利用滲透到缺陷內(nèi)的熒光物質(zhì)，在紫外線激發(fā)后發(fā)出可見光，將零件表面上的缺陷顯示出來。 熒光探傷是利用熒光物質(zhì)受激發(fā)光的原理。熒光物質(zhì)通常采用拜爾熒光黃及滲透性強(qiáng)的煤油、航空油等石油產(chǎn)品，當(dāng)熒光物質(zhì)受到紫外線照射后，其分子吸收能量處于不穩(wěn)定的激發(fā)狀態(tài)，分子由激發(fā)狀態(tài)過渡到穩(wěn)定狀態(tài) 時(shí)，熒光物質(zhì)放出能量發(fā)光， 16 產(chǎn)生熒光現(xiàn)象。采用熒光探傷時(shí)，可將被檢零件的表面侵入熒光滲透液內(nèi)約 30min，然后用乳化劑清洗零件表面，用溫水（ 30 42）洗凈。為吸出滲透在零件表面缺陷內(nèi)的熒光液顯示缺陷，應(yīng)在零件表面上均勻地涂上一層顯像劑，然后用紫外線照射。 熒光滲透液應(yīng)是由發(fā)光強(qiáng)的熒光物質(zhì)和滲透性強(qiáng)油液配制而成 無論是干性或濕性顯像劑，都應(yīng)具有良好的附著力和毛細(xì)作用，以利于將滲入在缺陷內(nèi)的熒光物質(zhì)吸至表面，顯像劑本身不應(yīng)具有熒光性能，對(duì)金屬無腐蝕，對(duì)人體無毒性，易被沖洗。干性顯像劑顆粒要細(xì)，一般應(yīng)用 1000目 /c 6000 目 /c 篩子篩過。通常顯像劑有氧化鎂、滑石粉等。目前應(yīng)用的 D 100 熒光顯像劑，使用效果好。 D 100 熒光顯像劑是由火棉膠 55、丙酮 16，無水酒精 14、苯 9、二甲苯 60組成的混合液，并取這種混合液 100ml 與 5鋅白混合制成 D 100 熒光顯像劑。 （ 3）著色探傷 著色探是利用毛細(xì)管現(xiàn)象顯示零件表面缺陷。將零件表面侵泡在著色劑中，使著色劑滲透到零件表面缺陷內(nèi)，然后取出擦凈。再在零件表面涂一層顯像粉（常用高嶺土粉），因毛細(xì)現(xiàn)象，侵入到缺陷內(nèi)的著色劑將會(huì)滲透到顯像粉中而呈現(xiàn)出缺陷 。 著色探傷不需專用設(shè)備，只需配制著色劑。著色劑是用煤油 80、變壓器油 15、松節(jié)油 5，蘇丹紅 10 g/L 混合而成。但著色探傷靈敏度較差。 3.5 加工工藝過程的改進(jìn) 在曲軸的加工工藝方面， 一般采用正火處理曲軸，為表面處理做好組織準(zhǔn)備，表面強(qiáng)化處理一般采用感應(yīng)淬火或氮化工藝。采用數(shù)控車床、數(shù)控內(nèi)銑床、數(shù)控車?yán)驳认冗M(jìn)設(shè)備對(duì)主軸頸、連桿軸頸進(jìn)行數(shù)控車削、內(nèi)銑削、 高速外銑加工 ，以有效減少曲軸加工的變形量。 現(xiàn)介紹一款型號(hào)為 VDF 315 OM-4 的高速隨動(dòng)外銑床的性能。該機(jī)床是德國BOEHRINGER 公司專 為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸設(shè)計(jì)制造的柔性數(shù)控銑床，該設(shè)備應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和銑刀進(jìn)給伺服連動(dòng)控制技術(shù)，可以一次裝夾不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心隨動(dòng)跟蹤銑削曲軸的連桿軸頸。采用一體化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)床身，工件兩端電子同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特點(diǎn)；使用 SIEMENS 840D CNC 控制系統(tǒng)，設(shè)備操作說明書在人機(jī)界面上，通過輸入零件的基本參數(shù)即可自動(dòng)生成加工程序，可以加工長(zhǎng)度 450 700mm、回轉(zhuǎn)直徑在 380mm 以內(nèi)的各種曲軸，連桿軸頸直徑誤差為 0.02mm 。 17 圖 3.7 切削過程工件分析圖 CNC 曲軸磨床：以德國埃爾溫勇克機(jī)器制造有限公司（ JUNKER）的擺動(dòng)跟蹤系列磨床為例，該設(shè)備采用了用于高速加工的 CBN 砂輪和使用油冷卻曲軸的組合，適用于加工汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，質(zhì)量可靠。主要性能有：在加工過程中檢測(cè)并修正軸頸圓度和尺寸；帶有 “ 學(xué)習(xí)功能 ” 的控制系統(tǒng)，附加對(duì)圓度偏差和干擾量的自動(dòng)補(bǔ)償，可進(jìn)行補(bǔ)償?shù)母蓴_量是：溫度，機(jī)械及動(dòng)力影響，磨削余量的變化，材料以及金相結(jié)構(gòu)的變化，砂輪的可切削性，機(jī)床的磨損狀況；磨削主軸頸和連桿軸頸一次裝夾，理論上的偏差為零；切入式磨 削及擺動(dòng)式磨削；對(duì) “ 敏感工件 ” 的支撐，在主軸上采用自動(dòng)對(duì)中心的三點(diǎn)式中心架； CNC 控制的冷卻劑供給保障了磨削區(qū)域的持久用量；采用靜壓圓型導(dǎo)軌，無爬行現(xiàn)象，確保持久的高精確度（ X 軸導(dǎo)軌，進(jìn)給絲杠，止推軸承）；減震抗扭轉(zhuǎn)床身，使用礦物的合成材料澆注而成，具有良好的吸震抗彎功能；砂輪軸適用于高達(dá) 140m/s 的磨削。該磨床具有四片 CBN 砂輪，每片均可獨(dú)立磨削，一次裝夾可磨削全部主軸頸和連桿頸。 3.6 本章小結(jié) 本章主要基于 CAD 軟件對(duì)曲軸進(jìn)行二維的工藝規(guī)程的編制，并對(duì)加工余量，工序尺寸及毛壞尺寸的確定。 18 第 4 章 Pro/E 曲軸建模 Pro/E 軟件是美國 公司開發(fā)的一套機(jī)械 CAD/CAM 軟件，它集零件設(shè)計(jì)、大型組件設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、模具開發(fā)、數(shù)控加工、運(yùn)動(dòng)分析等功能于一體，具有參數(shù)化設(shè)計(jì)、特征驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)，是世界上應(yīng)用最廣泛的 CAD/CAM 軟件之一 。 Pro/E 軟件是最早使用參數(shù)化建模的 CAD 軟件， 參數(shù)化是 Pro/E 的核心技術(shù)，無論多么復(fù)雜的零件模型，都可分解為有限數(shù)量的構(gòu)成特征，每一種構(gòu)成特征，都可以有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的概念。 使用參數(shù)化建模的主要優(yōu)點(diǎn)就是當(dāng)改變模型的一個(gè)尺寸時(shí)，其他與這 個(gè)尺寸相關(guān)的尺寸都隨之改變，這樣就使設(shè)計(jì)變得相對(duì)簡(jiǎn)單。 4.1 曲軸的結(jié)構(gòu)及特征創(chuàng)建順序分析 仔細(xì)分析曲軸的結(jié)構(gòu)可以看出，曲軸的飛輪端、自由端 、主軸頸、連桿軸頸以及曲拐都可以由等截面的圖形拉伸而成。再考慮到曲軸是對(duì)稱的，可以先建立一半曲軸特征，鏡像生成完整的曲拐部分，然后分別創(chuàng)建曲軸前后端， 最后再考慮曲軸中的油道、油孔 部分 。 4.2 曲軸三維建?；具^程 4.2.1 建立零件設(shè)計(jì)文件 （ 1）雙擊打開 Pro/E 軟件圖標(biāo)， 進(jìn)入工作界面，選取 “ 文件 ” 中的 “ 設(shè)定工作目錄 ” ，以便于文件的查找，使用。 （ 2）單擊工具欄 上的“ 新建 ”按鈕，在打開的“ 新建 ”對(duì)話框中選擇“類型”為“零件”，“子類型”選擇為實(shí)體，輸入文件名，取消“使用缺省模板”復(fù)選框，單擊確定，在打開的“新文件選項(xiàng)”中選擇模板“ mmns-part-solid” ,單擊確定按鈕 10。 4.2.2 建立曲柄模型 （ 1） 單擊窗口右側(cè)工具欄中的 “ 拉伸工具 ” 按鈕打開 “ 拉伸工具 ” 操作板，單擊 “ 草繪 ” 按鈕， 選取“ RIGHT”面作為草繪平面，選取“ TOP”面作為參照平面，參照方向?yàn)椤白蟆保瑔螕舨堇L按鈕，在草繪環(huán)境中以主軸頸的直徑繪制一個(gè)圓，單擊草繪器中的確定按鈕，在拉伸長(zhǎng) 度處輸入主軸頸長(zhǎng)度的一半，單擊確定按鈕，完成特征的創(chuàng)建。 （ 2）重復(fù)以上步驟，選取拉伸出的面作為草繪平面，選取“ TOP”面作為參照平面，參照方向?yàn)椤白蟆?，單擊草繪按鈕，在草繪環(huán)境中以 R60 繪制一個(gè)圓， 單擊草繪器 19 中的確定按鈕，在拉伸長(zhǎng)度處輸入“ 1” ，完成特征的創(chuàng)建。如圖 4.1 所示。 圖 4.1 第一段主軸頸特征 圖 4.2 第一個(gè)曲拐 （ 3） 單擊窗口右側(cè)工具欄中的 “ 拉伸工具 ” 按鈕打開 “ 拉伸工具 ” 操作板，單擊 “ 草繪 ” 按鈕， 選取上步拉伸出面作為草繪平面，選 取“ TOP”面作為參照平面，參照方向?yàn)椤白蟆?，單擊草繪按鈕，在草繪環(huán)境中繪制曲拐平面，單擊草繪器中的確定按鈕，在拉伸長(zhǎng)度處輸入“ 17” ，完成特征的創(chuàng)建，如圖 4.2 所示。 （ 4）重復(fù)上述步驟，建立建立連桿軸頸，長(zhǎng)度為實(shí)際連桿軸頸的一半。 （ 5） 在需要的地方進(jìn)行倒圓角操