发动机曲轴数控加工仿真研究_毕业设计论文(编辑修改稿)

发动机曲轴数控加工仿真研究_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

拉伸出第一拐的连杆颈，在连杆颈上再拉伸出另一侧的曲拐臂，然后拉伸出第一曲拐的主轴颈，这样第一个曲拐就完成了基本特征的造型。 见图 3。 图 3 曲轴第一曲拐图 然后复制、平移、旋转操作，完成第二曲拐 ,如图 4。 毕业设计（论文） 九七一九二零八零零全套资料请加 Q 8 图 4 完成第二曲拐后的 PRO/E建模图 在第三个主轴颈中心建立一个参考平面， 然后镜像前两个曲拐得到最终的曲轴PRO/E 建模图（图 5）。 图 5 曲轴的 PRO/E建模图 拐臂上去除部分材料的原因：曲轴的曲拐为了更好的利用材料，可将曲柄上离轴线最远的不受力的部分切掉，从而减少了旋转部分不平横质量，同也降低了曲轴的质量。 曲拐臂要切掉一部分离轴线远的材料，在 Pro／ E环境下，是利用旋转命令切除材料的。 毕业设计（论文） 九七一九二零八零零全套资料请加 Q 9 根据曲轴尺寸的要求，在旋转命令的草绘环境下，草绘一个倒三角形，定义离主轴轴线的距离和旋转直径及旋转中心，旋转去除材料就可以得到更合理的曲轴结构。 油孔的作用：为连杆和曲轴颈提供润滑。 曲轴的毛坯及其热处理 曲轴材料的选者原则是在保证曲轴安全、可靠、稳定的基础下，在保证具有足够的强度的前提下，尽可能采用一般材料。 除考虑机械性能、疲劳强度外，还要考虑耐磨性、抗冲击韧性，以及制造加工的工艺性、设备能力和热处理性能等等。 曲轴主要采用材料有优质碳素钢、合金钢、球墨铸铁等。 现代大量生产的小型柴油机，其曲轴材料一般采用球墨铸铁和优质碳素钢，例如QT700． 2球墨铸铁和 35， 40， 45 钢等。 大型低速柴油机曲轴，多采用半组合式制造，这时主轴颈常用 35， 40钢； 连杆及曲柄臂则采用 ZG35， ZG45， ZGMnV 铸钢。 中、高速柴油机整体式曲轴，采用 35， 40， 45， 40Cr， 35CrMoA 钢为多，也可以采用球墨铸铁 QT7002。 对于高速强载大功率柴油机曲轴则多采用合金钢，如 35CrMoA，18CrNiWA 等。 曲轴毛坯的制造方法 曲轴毛坯的制造方法有锻造和铸造两种，常取决于所选用的材料、生产批量和工厂毕业设计（论文） 九七一九二零八零零全套资料请加 Q 10 的具体情况。 当选用钢材时，常用锻造方法制造毛坯：小型曲轴、生产批量大时采用模锻；中型大型整体曲轴采用自由锻或者镦锻；大型半组合曲轴，其来连杆用铸钢件。 当选用球墨 铸铁时，则用铸造方法获得曲轴毛坯。 曲轴毛坯的两种制造方法各有其优点和缺点：利用锻造方法制造出的曲轴毛坯可以获得较合理的结构形状，如椭圆形曲柄臂、桶形空心轴颈和卸荷槽等从而使应力均匀分布。 锻钢曲轴虽然可以得到有利的纤维组织，并且能按要求获得较佳的截面模量和紧密细晶金粒组织，质量稳定，但是它的成本较高；利用铸造方法制造出的曲轴毛坯的切削加工性能好，并有较好的减震性和耐磨性，且生产成本低。 球铁的铸造性能好，适用与采用精密铸造，使机械加工余量减少，可简化机械加工工艺过程，提高生产力并降低成本，铸造曲轴平均比锻钢曲 轴节省 50％的成本。 近十年来广泛采用特殊制造法制造曲轴毛坯，较成功的是镦锻弯曲法，既 RR 锻造法和 TR 锻造法。 此法最大优点是能使锻件纤维沿曲轴的形状连续分布，扭曲少，材料利用率高，机械加工工时省，成本低。 曲轴毛坯的热处理 锻钢曲轴毛坯一般在锻成后预先作正火或者退火处理，以消除锻造应力，改善坯件材料组织的均匀性，并有利于机械加工及为最终热处理做好准备。 对于性能要求不高的碳素钢曲轴既可通过锻件的正火或者退火作为最终热处理，在机械加工中不再进行热处理。 大型或者中型碳素钢曲轴，在加工过程中进行的中间热处理 (650C 回火 )，知识作为大量金属切削后消除应力之用，不改变金相组织，正火后曲轴的硬度一般为 170～ 241HB。 对于性能要求高的碳钢或者合金钢曲轴，除了毛坯作预先正火处理或者退火处理外，在机械加工过程中，常常还要进行调质处理作为最终的热处理。 调质可以提高曲轴的疲劳强度、韧性和耐磨性，但往往引起淬火不均匀而造成曲轴的变形。 热处理变形可以通过校直的方法来消除。 调质后的硬度，碳钢为 207～ 269HB，合金钢的硬度为 240～ 352HB。 对球墨铸铁曲轴一般采用正火处理，正火后硬度为 240～ 320HB。 精加工前应 进行退火处理，硬度为 220～ 290HB。 对铸钢曲柄应进行两次正火和回火处理，或者高温扩散退火、正火及回火处理，粗加工后应进行退火处理。 对工件表面要求硬化处理的合金钢曲轴，轴颈表面可采用表面淬火或者氮化处理，硬度达 50HRC 以上，淬硬深度 2～ 3mm，氮化层深度 0． 3mm。 必须注意，各轴颈圆角处毕业设计（论文） 九七一九二零八零零全套资料请加 Q 11 不应淬硬。 对工件表面要求淬硬的轴颈，推荐用高频表面淬火，淬硬深度为 ～ 4mm 曲轴的技术要求 4． 4． 1尺寸精度和形状精度的要求 由于曲轴是旋转体零件，各主轴颈和连杆颈与轴瓦要在高单位面积压力和高速滑 动摩擦条件下工作，为了减少磨损，对各轴颈的尺寸和形状精度均有较高的要求。 通常： 主轴颈和连杆颈的直径尺寸：低速度柴油机按 IT7 级公差加工；中速柴油机按 IT6 级公差加工；高速柴油机按 IT6或者更高一级的公差加工。 各轴径长度尺寸和曲柄臂厚度：均按 IT9级公差加工。 曲柄半径的偏差：每 lOOmm 长不超过士 O． 15mm。 凸缘外圆直径： (与飞轮或联轴节连接 )按 IT7 级公差加工。 其余自由尺寸均按 ITl4 级公差加工。 轴径的形状公差 (圆度和圆柱度 )要求，根据不同情况而定。 通常，低速柴油机的形状公差约为尺 寸精度 IT9 级公差的四分之一；中、高速柴油机则为 IT7 级公差的四分之一。 其具体数值不得超过表 1的规定。 曲轴的轴径过渡圆弧须用样板检验，样板与过渡圆弧之间的间隙不得超过 0． 2mm。 表 1曲轴各轴颈圆度和圆柱度公差 (单位： mm) ～ 75 75～ 100 100～ 150 150～ 250 250～ 350 350～ 500 500～ 600 主轴颈 曲柄销 4． 4． 2位置精度要求 为使活塞连杆运动部件运行正常，减少曲轴的附加应力。 避免轴颈与轴瓦产生不均 匀磨损，柴油机正时准确、运动平衡和工作可靠，对曲轴位置公差提出下列几方面的要求。 主轴颈对曲轴轴线的径向圆跳动量，一般高速柴油机为 O． 01～ 0． 04mm；中、大型 柴油机为 0． 04～ 0． 08mm。 主轴颈对曲轴线的径向圆跳动公差，在每个主轴颈两端 (即首、尾两端 )，每转动 45度用千分表测量一次。 其值不得超过表 2 的决定。 毕业设计（论文） 九七一九二零八零零全套资料请加 Q 12 表 2主轴径向圆跳动公差值 (单位： mm) 曲柄 数目 轴颈支承数目 主轴径向圆跳动公差值 ～ 75 75～ 100 100～ 150 150～ 250 250～ 350 350～ 500 500～ 600 3 l 0． 015 0． 02 0． 025 0． 03 O． 03 0． 04 4 2～ 3 0． 02 0． 025 0． 030 0． 04 0． 05 0． 07 5～ 8 3～ 4 0． 025 0． 03 0． 035 0． 05 0． 06 0． 08 9～ 12 5～ 6 0． 04 0． 055 0． 065 0． 075 0． 085 连杆颈轴线与主轴颈线的平行度误差，在每 lOOmm长度上不大于 0． 01mm；对于手工修 刮的曲柄销，每 lOOmm长度上不大于 0． 015mm。 曲柄各曲柄间的夹角误差应不大于177。 15’。 曲轴凸缘端面应与曲轴轴线垂直，其端面圆跳动公差，对凸缘直径在 300mm以下的应不大于 0． 03mm，对凸缘直径在 300mm以下的应不大于 0． 05mm。 曲轴凸缘外圆对曲轴轴线的径向圆跳动误差，不得超过表 3的规定要求。 表 3凸缘外圆对曲轴轴线的径向圆跳动公差值 (单位： mm) 曲轴凸圆直径 ～ 100 100～ 250 250～ 500 ﹥ 500 径向圆跳动公差 曲轴的臂距差，在表 1轴颈支承情况下，及测量点在 (R+d)／ 2(R为曲柄直径， d为主轴直径 )位置上所测得的数值。 每米活塞行程不大于 ：当活塞行程小于 400mm时，可放松为每米活塞行程不大于 ，但总数值不得超过。 4． 4． 3表面粗糙度要求 主轴颈和连杆颈：其表面粗糙度为：低速柴油机应小于 Ra= um；中速柴油机应小于 Ra=；高速柴油机应为 Ra=～。 油孔孔口和轴颈过度圆弧表面粗糙度 Ra﹤ ，曲轴凸缘外圆和端面的粗糙度 Ra﹤。 曲柄臂侧面的粗糙度应为 Ra=～ (钢曲轴 )的粗糙度应为Ra=～。 必须指出，如果曲轴材料是合金钢，因它对应力集中非常敏感，故粗糙度度值要求须相应减少一级。 即使是非配合表面，其粗糙度也应 Ra﹤。 4． 4． 4其他方面的要求 曲轴所有的加工表面不允许有裂纹、麻点、凹陷、毛刺和碰伤，等缺陷；非加工表面不允许有氧化皮、分层、裂纹、折叠及过烧等缺陷。 对高速柴油机的曲轴，其动平衡毕业设计（论文） 九七一九二零八零零全套资料请加 Q 13 精度应不超过 0． 005N． m。 4． 5 曲轴数控加工工艺制定 4． 5． 1加工工艺规程 工工艺规程是规定产品或者零部件制造工艺过 程和操作方法等的工艺文件。 工艺规 程中包括各个工序的排列顺序，加工尺寸、公差及技术要求，工艺装备及工艺措施，切削用量及工时定额、工人等级等。 工艺规程是指导生产的主要技术文件，是生产组织和生产管理工作的依据，也是新建、扩建或者改建机械制造工厂的主要技术资料。 正确的工艺规程基于实践和具体生产条件制定。 零件的机械加工工艺规程是每个机械制造厂或者加工车间必不可少的技术文件。 按照工艺规程进行生产，就能确保产品质量，提高生产率，降低成本和安全生产。 工艺规程的设计步骤有以下几方面： 1．研究和分析零件的工作图。 首先明确 零件在产品中的作用、地位和工作条件，并找出其主要的技术要求和规定它的依据，然后对零件图进行工艺审查。 审查的内容有：零件图上的视图是否完整和正确；零件图上所标注的技术要求、尺寸、粗糙度和公差是否齐全、合理；零件的结构是否便于加工、便于装配和便于提高生产率；零件材料是否立足于国内、资源丰富且容易加工。 对于以上内容，如果在审查过程中认为不合理或者是错误及遗漏，可以提出修改意见。 2．确定毛坯的种类。 若毛坯的种类不同，即使是同一个零件，其加工工艺过程也不相同，因此在制定工艺规程时必须正确地选择毛坯的种类和了解毛坯的 制造情况。 毛坯种类的确定是与零件的结构形状、尺寸大小、。