曲軸葙加工工藝

1、曲軸箱三維造型及機械加工工藝分析作者：李凌指導老師：尹成龍學校：安徽農業(yè)大學 學院：工學院年級專業(yè)：05級機械設計制造及其自動化合肥 摘要： 本次畢業(yè)設計的重要部分是對零件的三維造型構建，并對其機械加工工藝分析，而曲軸箱作為發(fā)動機的重要組成部分之一，本文針對簡單的曲軸箱進行分析。首先分析其結構特點，并對曲軸箱加工技術條件分析。再者運用CAD、UG等作圖軟件進行，二維作圖和三維造型，并且詳細敘述了構建曲軸箱蓋的詳細步驟。再者分析曲軸箱的加工工藝路線，舉例出曲軸箱蓋的加工工序，繪制曲軸箱箱蓋加工工序卡片。本設計從實際出發(fā)，通過詳細的過程說明及大量圖片說明使讀者清楚明白的了解三維建模過程和機械加工工

2、藝分析。關鍵詞： 曲軸箱 三維造型 加工工藝分析1 引言汽缸體下部用來安裝曲軸的部位稱為曲軸箱，曲軸箱分為曲軸箱蓋和曲軸箱體。曲軸箱蓋與汽缸體相連，曲軸箱體用來儲存潤滑油，并封閉曲軸箱蓋，故又稱為油底殼。曲軸箱受力很小，一般采用鑄造或薄鋼板沖壓而成，其形狀取決于發(fā)動機的總體布置和機油的容量。曲軸箱內裝有穩(wěn)油擋板，以防止汽車顫動時油面波動過大。油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油螺塞上裝有永久磁鐵，以吸附潤滑油中的金屬屑，減少發(fā)動機的磨損。在曲軸箱體和箱蓋接合面之間裝有襯墊，防止?jié)櫥托孤?。汽車發(fā)動機行業(yè)的發(fā)展前景良好。2007年中國汽車銷售879.16萬輛，2010年汽車銷售規(guī)模將達到1263萬

3、輛。汽車起動機市場也隨之蘊含著巨大商機。目前，我國汽車起動機和發(fā)電機及其主要零部件產品的制造企業(yè)在600家以上，其中具有整機生產能力的約300家。隨著競爭的加劇，業(yè)內市場分割日趨明朗，國產汽車起動機和發(fā)電機的國內配套市場覆蓋率達到99%以上，包括國產乘用車、微型車、輕型車、客車、載貨汽車、各類工程及農用機械、船舶等。其中外商獨資以及外資企業(yè)合資企業(yè)，市場擴張迅速，逐漸成為我國乘用車、商用車行業(yè)配套機器的主力供應商。相對固定的市場競爭格局使行業(yè)原有生產能力得到基本釋放，可以預測，行業(yè)內新一輪大規(guī)模的投資即將興起。2000年2006年，汽車發(fā)動機行業(yè)的產銷率均在行業(yè)標準值96%以上。所以我選擇曲軸

4、箱三維造型及其機械加工工藝分析作為我的畢業(yè)設計題目。2 曲軸箱結構曲軸箱是一個薄壁腔體件，其壁厚僅為20mm，內部結構復雜，布有多處油道，為減少質量和提高剛度，還布置了大量的加強筋。曲軸箱是發(fā)動機的安裝基體，其內部裝有曲軸連桿機構、配氣機構、潤滑系統(tǒng)、起動機構和傳動機構等零部件其外部采用吊耳、支架與車架相連，受力情況相當復雜。因此除要求曲軸箱具有足夠的強度和剛度外，還應該保證其具有相應的加工精度。機動車輛的心臟是發(fā)動機，而發(fā)動機的心臟是曲軸箱，所以要把發(fā)動機制造好，首先應該把箱體做好。2.1 曲軸箱的結構特點曲軸箱為分體式結構，分為曲軸箱蓋和曲軸箱體，見圖。在發(fā)動機中，曲軸箱的加工精度要求是較

5、高的。其加工精度對發(fā)動機的工作質量和工作性能，發(fā)動機的噪聲，功率及裝配質量都有較大影響，況且它又是發(fā)動機裝配中的基礎件，因此曲軸箱蓋及箱體的加工質量就成為發(fā)動機制造中很重要的一環(huán)。曲軸箱蓋和箱體的加工主要是兩半部的接合面，簡稱合箱面、缸箱接合面及其他平面，還有一些孔系和孔的端面。由于曲軸箱有加強筋和隔板，其剛性較高，所以在裝夾過程中變形較小。2.2 曲軸箱加工技術條件分析曲軸箱對軸孔精度要求很高，軸孔的尺寸精度和形狀精度，對軸承的配合有很大關系，因而也對軸的回轉精度、傳動平穩(wěn)性、噪聲及軸承壽命有重大影響。曲軸箱體和箱蓋軸孔的尺寸精度、粗糙度和形狀精度要求都較高，尤其以曲軸軸承孔要求最高，其尺寸

6、精度為0.03mm、箱蓋和箱體軸承孔的軸心線對分割面的對稱度公差為0.02mm、兩個直徑100mm軸承孔的同軸度公差為0.03mm。軸孔位置精度同一軸心線上各軸孔的同軸度和端面對軸心線的垂直度誤差，會使軸承歪斜，影響軸的回轉精度和軸承壽命軸心線之間的平行度誤差會影響軸上齒輪的嚙合質量軸心線之間的距離偏差對漸開線齒輪來講影響較小，但要防止距離過小，使齒輪嚙合時沒有齒側間隙，甚至咬死。所以規(guī)定各軸承孔的位置度對于曲軸軸承孔為0.03mm.平面精度左右曲軸箱作為發(fā)動機的基礎件，其合箱面及于側蓋接合面，平面度要求為0.03mm。這些平面在加工過程中作為定位基面，在設計中作為設計基準，在測量中作為測量基

7、準。此外，對其平面度要求是要保證發(fā)動機時的密封性，以防止工作時潤滑油滲漏。在加工曲軸箱蓋的時候，由于其剛性較差，在銑面時，采用輔助支承可解決其銑平面的變形問題。定位方式，工件的定位方式對其精度影響很大，一種是采用一面兩銷定位，但是這種凡是有種缺點，由于存在導管孔及氣門座到銷孔的位置精度誤差，因此使加工余量不均勻，不易達到產品精度要求。而采用以平面和凸緣定位，使軸孔縱向軸線與機床主軸軸線相重合，則可使加工余量均勻，加工精度高。但是，這種工藝在一個工位上只能加工一個軸孔，生產率較低。因此，大批量生產時，仍然經常采用一面兩銷定位，作為加工線全線的統(tǒng)一精基準。3 曲軸箱的三維造型3.1 曲軸箱箱蓋的三

8、維造型3.2 曲軸箱箱體3.3 曲軸箱3.4 曲軸箱箱蓋具體步驟1）運行UG程序，在彈出的“新部件文件”對話框中選擇文件保存路徑，然后選擇度量單位為毫米。2）選擇“應用”中的“建模”命令，系統(tǒng)進入建模模塊。3）選擇“插入”中的草圖命令，選擇坐標平面XC-YC作為草圖平面創(chuàng)建草圖。4）退出草圖，選擇“插入”中的”設計特征”中的拉伸命令，先選取剛繪制好的草圖，設置拉伸參數，然后確定。5）選擇“插入”中的“設計特征”中的凸墊命令，單擊“直角坐標”按鈕中的“矩形凸墊”對話框，以剛創(chuàng)建的拉伸體為凸墊放置平面，設置凸墊參數，定位凸墊邊緣到拉伸體邊緣的距離，都為50，進行拔模，角度為45。6）選擇“插入”中

9、的“細節(jié)特征”中的“邊倒圓”命令，選取需要倒圓的邊，按照要求對箱蓋進行半徑為5的倒圓。7）選擇“插入”中的“設計特征”中的“腔體”命令，單擊在“直角坐標”中的“矩形的腔體”對話框。箱蓋基體底面為腔體的放置平面，設置腔體參數，定位腔體邊緣到底面邊緣的距離為70，然后確定。8）選擇“插入”中的“設計特征”中的“圓臺”命令，選取箱體一側面作為圓臺的放置平面，設置圓臺參數高度40mm.直徑160mm，定位圓臺中心到側面邊緣的距離為340，然后單擊確定。9）選擇“插入”中的“設計特征”中的“孔”命令，以圓臺為孔的放置平面，以圓臺的圓心為孔的放置平面，設置孔參數，直徑100mm,深度為70mm，然后確定。

10、10）選擇“插入”中的“設計特征”中的“孔”命令，以圓臺為孔的放置平面，設置孔的參數，直徑12mm,深度45mm，定位孔的圓心到圓臺的距離為35，到側面邊緣的距離為340mm，然后確定。11）選擇“插入”中的“設計特征”中的“螺紋”命令，選取剛剛創(chuàng)建的孔，設置符號螺紋參數，然后確定。12）選擇“插入”中的“關聯(lián)復制”中的“引用”命令。單擊“環(huán)形陣列”按鈕，對圓臺上的螺紋孔，環(huán)形陣列，創(chuàng)建所有螺紋孔。13）選擇“插入”中的“基準/點”中的“基準平面”命令，選擇固定平面ZC-XC創(chuàng)建基準平面。14）選擇“插入”中的“關聯(lián)復制”中的引用對話框，單擊“鏡像特征”按鈕，選取圓臺，中心孔、凸墊、凸墊上的沉

11、頭孔以及圓臺上的所有的螺紋孔，以剛剛創(chuàng)建的基準平面為對稱面，創(chuàng)建箱蓋另一側的模型特征。15）選擇“插入”中的“TRIM BODY”命令，先選取好創(chuàng)建好的箱蓋，選擇箱蓋基體底面作為裁剪依據平面，然后確定。16）根據圖樣，在基準軸上找出箱蓋上的鏜孔圓心，凸臺的直徑為140mm，在草圖上修改，退出草圖，在“插入”中選擇“拉伸”按鈕，高度為8mm，然后在凸臺同圓心找準孔的圓心，直徑為100mm，在“插入”中“孔”命令，深度為28mm，然后確定。17）在草圖中找出12個凸臺的位置，凸臺的直徑為32mm，退出草圖，在“插入”中“設計特征”中的“拉伸”命令，高度為3mm。然后在“插入”中“設計特征”中的“孔

12、”命令，圓心和凸臺是同點，直徑為16mm，然后確定。18）對圖的細節(jié)進行修改。曲軸箱箱體三維造型構圖過程，略。4 針對本箱體的幾點工藝分析1）曲軸箱箱蓋，箱體主要加工部分是分割面、軸承孔、缸體、通孔和螺孔，其中軸承孔及箱蓋上缸孔要在箱蓋、箱體合箱后再進行鏜孔及刮削端面的加工，以保證兩軸承孔同軸度、端面與軸承孔軸心線的垂直度、缸孔端面與軸承孔軸心線的平行度要求等。2）曲軸箱在加工前，要進行人工時效處理，以消除鑄件的內應力。加工時應注意夾緊位置，夾緊力大小及輔助支承的合理使用，防止零件的變形。3）箱蓋、箱體分割面上的126mm孔的加工，采用統(tǒng)一鉆模，均按外形找正，這樣可保證孔的加工精度要求。4）曲

13、軸箱箱蓋和箱體不具互換性，所以每裝配一套必須鉆、鉸定位銷，做標記和編號。5）軸承孔分割面對稱度的檢驗，用一平尺安裝上百分表，分別測量箱蓋、箱體兩個半圓的半徑值，其差為對稱度公差。6）箱蓋缸孔端面與軸承孔軸心線的平行度檢驗，首先在軸承孔內安裝測T心軸兩端最高點，其差值即為平行度誤差。4.1.1 曲軸箱箱蓋機械加工工藝過程卡 見表4.1.14.1.2 曲軸箱箱體機械加工工藝過程卡 見表4.1.24.1.3 曲軸箱機械加工工藝過程卡 見表4.1.35 曲軸箱箱蓋加工工藝卡安徽農業(yè)大學機械設計制造及其自動化機械加工工序卡片工序名稱備坯工序號0零件名稱曲軸箱箱蓋零件圖號零件重量同 時 加 工零件數材料毛

14、坯牌號硬度型式重量HT200HBS160-220鑄件設備名稱型號工步號工步內容刀具量具夾具1按圖鑄造2清砂3按毛坯二級精度檢驗設計者李凌指導教師尹成龍共 8 頁第 1 頁安徽農業(yè)大學機械設計制造及其自動化機械加工工序卡片工序名稱時效處理，涂漆工序號5零件名稱曲軸箱箱蓋零件圖號零件重量同 時 加 工零件數材料毛坯牌號硬度型式重量HT200HBS160-220鑄件設備名稱型號工步號工步內容刀具量具夾具1時效HBS160-2202非加工表面涂防銹漆3設計者李凌指導教師尹成龍共 8 頁第 2 頁安徽農業(yè)大學機械設計制造及其自動化機械加工工序卡片工序名稱劃線工序號10零件名稱曲軸箱箱蓋零件圖號零件重量同

15、 時 加 工零件數材料毛坯牌號硬度型式重量HT200HBS160-220鑄件設備名稱型號工步號工步內容刀具量具夾具1劃軸承孔線，按分割面凸緣找正，劃尺寸230mm高度線23設計者李凌指導教師尹成龍共 8 頁第 3 頁安徽農業(yè)大學機械設計制造及其自動化機械加工工序卡片工序名稱銑工序號15零件名稱曲軸箱箱蓋零件圖號零件重量同 時 加 工零件數材料毛坯牌號硬度型式重量HT200HBS160-220鑄件設備名稱型號數控銑床X53K工步號工步內容刀具量具夾具1以分割面定位，按分割面加工線找正，裝夾工件，銑上平面180mm170mm至劃線處面銑刀游標卡尺機用虎鉗23設計者李凌指導教師尹成龍共 8 頁第 4

16、 頁安徽農業(yè)大學機械設計制造及其自動化機械加工工序卡片工序名稱銑工序號20零件名稱曲軸箱箱蓋零件圖號零件重量同 時 加 工零件數材料毛坯牌號硬度型式重量HT200HBS160-220鑄件設備名稱型號數控銑床X53K工步號工步內容刀具量具夾具1以平面180mm170mm定位裝夾工件，在凸緣上加輔助支撐點，粗銑分割面，留磨余量0.5-0.8mm銑刀游標卡尺機用虎鉗23設計者李凌指導教師尹成龍共 8 頁第 5 頁安徽農業(yè)大學機械設計制造及其自動化機械加工工序卡片工序名稱磨工序號25零件名稱曲軸箱箱蓋零件圖號零件重量同 時 加 工零件數材料毛坯牌號硬度型式重量HT200HBS160-220鑄件設備名稱

17、型號臥軸矩臺 平面磨床M7150A工步號工步內容刀具量具夾具1以平面180mm170mm平面定位裝夾，磨分割面，至圖樣尺寸230mm游標卡尺機用虎鉗23設計者李凌指導教師尹成龍共 8 頁第 6頁安徽農業(yè)大學機械設計制造及其自動化機械加工工序卡片工序名稱鉆工序號30零件名稱曲軸箱箱蓋零件圖號零件重量同 時 加 工零件數材料毛坯牌號硬度型式重量HT200HBS160-220鑄件設備名稱型號搖臂鉆床Z3050 專用工裝工步號工步內容刀具量具夾具1以180mm170mm平面定位裝夾工件，采用鉆模按分割面外形找正，選1216mm孔16mm鉆頭游標卡尺機用虎鉗2锪1232mm凸臺锪鉆游標卡尺機用虎鉗3設計

18、者李凌指導教師尹成龍共 8 頁第 7 頁安徽農業(yè)大學機械設計制造及其自動化機械加工工序卡片工序名稱鉆工序號35零件名稱曲軸箱箱蓋零件圖號零件重量同 時 加 工零件數材料毛坯牌號硬度型式重量HT200HBS160-220鑄件設備名稱型號搖臂鉆床Z3050工步號工步內容刀具量具夾具1鉆2M8孔至57鉆頭游標卡尺機用虎鉗2對上述螺紋孔M8攻絲M8絲錐螺紋塞規(guī)3設計者李凌指導教師尹成龍共 8 頁第 8 頁結 論綜上所述，曲軸箱的機械加工工藝技術關鍵和整體工藝水平正在隨著高技術含量內燃機的發(fā)展而日趨提高和完善，國外工藝水平已與產品開發(fā)水平呈現同步水平，國內工藝水平隨著與國際接軌和科技發(fā)展將由落后變?yōu)橹鸩?/p>

19、接近產品開發(fā)水平，解決好加工工藝技術關鍵是工藝設計的的核心和前提。但是工藝的設計編制，受到諸多因素的影響，如產品的精度高低，產品的工藝性好壞，生產綱領的大小，投資力度的強弱，企業(yè)現狀等等。因此，合理的最佳的工藝方案不僅需要對某一關鍵部位或某一關鍵工序認真論證、合理配置，更必須整線通盤考慮，最終是否取得最佳效果必須經過實踐檢驗。致 謝畢業(yè)設計是我們在學完四年教學計劃所規(guī)定的全部課之后，綜合運用所學過的全部理論知識與實踐相結合的實踐環(huán)節(jié)，它培養(yǎng)我們進行綜合分析和提高解決實際問題的能力，從而達到鞏固，擴大，深化所學知識的目的，它培養(yǎng)我們調查研究熟悉有關技術，運用國家標準，規(guī)范，手冊，圖冊等工具書。在

20、這次設計中，運用到了UG和CAD等畫圖軟件，學習運用了大量的畫圖技巧，掌握綜合性的建模設計過程，并且結合所學課程知識，熟練查閱相關手冊和資料，通過查閱手冊和資料，進一步熟悉常用方法的用途和技巧，并掌握這些方法的具體含義和如何使用這些方法解決實際問題。而在這次設計活動中，長達二個月的時間里，順利的完成設計任務，和老師的辛勤教導，同學的熱心幫助是分不開的，這里也非常感謝他們。參 考 文 獻1 鄭修本 機械制造工藝學 機械工業(yè)出版社2 李 華 機械制造技術 高等教育出版社3 王英杰.金屬材料及熱處理M.北京:機械工業(yè)出版社,2007.4 魏康明.機械加工技術M.西安:西安電子科技大學出版社,2006

21、.5 蔡蘭.機械設計工藝性手冊M.北京:機械工業(yè)出版社,2007.6 Glencoe McGraw-Hill and McGraw-Hill。Basic Technical Drawing, Student Edition。New York : Glencoe/McGraw-Hill。20047 H. D Orth。Basic engineering drawing。Longman Scientific & Technical。 19908 Joseph J. Almon。Visualized Basic Mechanical Drawing。New York : Glencoe/McGraw

22、-Hill。1961。 9 Fitzhugh L Miller . 3D production drafting and presentation with AutoCAD 2002 . . New Jersey . Pearson Education Inc. 2002(畢 業(yè) 論 文 外 文 摘 要)Title： Crankcase Three-dimensional modeling and analysis of machining processAbstractThe graduation project is an important part of the parts to bu

23、ild three-dimensional modeling, and analysis of the machining process, and the engine crankcase as an important part of one of this paper, a simple analysis of the crankcase. First of all, analysis of its structural features, processing technology and crankcase analysis. Furthermore the use of CAD,

24、UG, such as mapping software, two-dimensional drawing and three-dimensional modeling, and detailing the construction of the crankshaft cover the detailed steps. Further analysis of the processing technology crankcase line, for example, cover the crankshaft machining processes, mapping processes cran

25、kcase cover card. From a practical point of this design, through detailed description of the process and that a large number of photographs so that readers clearly understand the process of understanding three-dimensional modeling and analysis of the machining process.Keywords：Crankcase ；analysis of

26、 three-dimensional； modeling process附錄：安徽農業(yè)大學工學院機械設計制造及其自動化機械加工工藝過程卡片零件號零件名稱曲軸箱箱蓋工序號工序名稱設備夾具內容名稱型號名稱鑄造清砂清砂熱處理人工時效處理涂漆非加工表面涂防銹漆劃線劃分割面加工線，畫100+0.035 0mm軸承孔線，按分割面凸緣上面找正，劃尺寸230mm高度線，照顧相互間尺寸，保證加工余量銑 數控銑床X53K專用夾具以分割面定位，按分割面加工線找正，裝夾工件，銑上平面180mm170mm銑數控銑床X53K專用夾具以平面180mm170mm定位裝夾工件，并在凸緣上加輔助支撐點，銑分割面，留磨余量0.5-

27、0.8mm磨磨床M7150A專用夾具以平面180mm170mm定位裝夾工件，并在凸緣上加輔助支撐點，磨分割面，至圖樣尺寸230mm鉆鉆床Z3050專用工裝專用夾具以180mm170mm平面定位裝夾工件，采用專用鉆模按分割面外形找正，鉆1216mm 孔，锪1232mm凸臺鉆立式鉆床Z3050鉆，攻2M8螺紋孔鉗修銼飛邊毛刺終檢表4.1.1安徽農業(yè)大學工學院機械設計制造及其自動化機械加工工藝過程卡片零件號零件名稱曲軸箱箱體工序號工序名稱設備夾具內容名稱型號名稱鑄造清砂清砂熱處理人工時效處理涂漆非加工表面涂防銹漆劃線劃分割面加工線，劃100+0.035 0mm軸承孔線，照顧壁厚均勻，并保證軸承孔的加工量刨B1010A專用夾具以分割面定位，按分割面加工線找正，裝夾工件，刨