曲轴的机械加工工艺规程及夹具设计-正文

曲轴的机械加工工艺规程及夹具设计-正文内容摘要：

人劳动强度，保证生产安全。 为了让夹具有更好的发展，夹具行业应加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创 建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时局进地创新和发展夹具技术。 [3] [11] [14] 峤蛇 国内外的研究现状 峤蛇 伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。 曲轴在发动机中是承受载荷传递动力的重要零部件，也是发动机五大零部件中最难以保证加工质量的零部件，其性能、水平直接影响整机的性能水平及可靠性。 因此，各工业发达国家十分重视曲轴的生 产，不断改进其材质及加工手段， 以提高其性能水平，满足发动机行业的需要。 近几年来， 国内曲轴加工发展十分迅速。 尤其是大功率柴油机曲轴。 先进的加工工艺加工出的曲轴质量西安工业大学北方 信息工程学院毕业设计（论文） 峤蛇 4 峤蛇 好、效率高且稳定，伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。 峤蛇 设计的主要内容 峤蛇 曲轴机械加工工艺规程与夹具设计，掌握工业规程设计的基本要求，设计工艺规程内容及步骤，制作机械加工工序卡片。 峤蛇 掌握专用机床夹具设计的基本要求，设 计曲轴零件加工 1 到 2 个主要工序的专用机床夹具，掌握夹具设计的程序与内容，绘制夹具总图和主要零件图，编写夹具设计使用说明书。 峤蛇 本设计的指导思想： 峤蛇 (1) 应保证零件的加工质量，结构性能可靠，使用安全，操作方便。 峤蛇 (2) 尽量提高生产率和降低消耗。 峤蛇 (3) 具有良好的结构工艺性，便于制造，调整，维修，且便于切屑的清理，尽量减轻工人的劳动强度，工艺规程正确，完整，统一，清晰。 峤蛇 工艺规程中的计算单位应全部使用法定计量资料。 [4] 峤蛇 峤蛇2 零件分析 峤蛇 5 峤蛇 2 零件分析 峤蛇 零件的作用 峤蛇 曲轴是空气压缩机的重要零件。 它的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动，将作用在活塞上的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和各辅助系统进行工作。 峤蛇 曲轴在工作时承受着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，因此要求曲轴具有强度高、刚度大、耐磨性好，轴颈表面加工尺寸精确。 [1] 峤蛇 曲轴工艺分析 峤蛇 曲轴一般是由自由端、功率输出端和若干个曲拐组成。 单怪曲拐由主轴颈、连杆轴颈组成。 如零件图 所示 峤蛇 图 曲轴 三维模型 峤蛇 曲轴的工艺特点是：结构复杂，加工的尺寸精度、 形位精度和表面质量要求较高；刚性差，属于易弯曲变形的异性轴类零件。 峤蛇 峤蛇西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 峤蛇 6 峤蛇 峤蛇 图 曲轴零件图 峤蛇 由曲轴零件图（如图 ）可知，它有多个外圆平面需要进行加工，此外各表面上还需加工孔和键槽。 因此可将其分为两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求它们之间有一定的位置要求 . 峤蛇 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要有： 峤蛇 (1)曲轴拐径 216。 50 mm轴心线与 AB 轴心线的平行度公差。 又以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表 面，并保证他们的位置精度要求。 峤蛇 (2)为保证加工精度，对所有加工的部位均应采用粗、精加工分开的原则。 峤蛇 (3)曲轴加工应充分考虑在切削时平衡装置。 峤蛇 1）车削拐径用专用工装及配重装置。 峤蛇 2）粗、精车轴径都应在曲轴拐径的对面加装配重。 峤蛇 (4)1： 10 锥度环规与塞规要求配套使用，环规检测曲轴锥度，塞规检测与之配套的电机转子锥孔或联轴器锥孔，以保证配合精度。 峤蛇 (5)曲轴拐径、轴径圆度测量，可在机床上用百分表测出。 圆柱度的检测，可以在每个轴上选取 个截面测量，通过计算可得出圆柱度值。 [3] 峤蛇3 工艺规程设计 峤蛇 7 峤蛇 3 工艺规程设计 峤蛇 确定毛坯的材料与制造形式 峤蛇 机械零件常用的毛坯主要有铸件、锻件、焊接件、各种型材及板料等。 选择毛坯要综合考虑零件材料及其力学性能、零件材料的工艺性、零件的结构形状和尺寸、生产类型、工厂生产条件。 曲轴要求较高的刚性和冲击韧性，其形状尺寸以轴为主，毛坯形状较复杂，采用 45 钢较合适，大批量生产曲轴可用锻造，由于生产纲领是 20200 件，是大批量生产故采用模锻。 其锻造工艺为：将坯料加热至 1180~1240℃，经模锻锤弯曲预锻及终锻；在压床上切边；再在模锻 锤上进行热校正；最后经热处理消除内应力，调整硬度值到 207~241HBS。 [5] 峤蛇 曲轴毛坯主要技术要求有： 峤蛇 1） 热处理：调质 207— 241HBS。 峤蛇 2） 中心线对主轴颈的中心线同轴度不大于 2mm。 峤蛇 3） 曲轴弯曲不大于 1mm 峤蛇 基面的选择 峤蛇 机械加工的最初工序只能用共件毛坯上未加工表面作为定位基准，这种定位基准称为粗基准。 用已经加工过的表面作定位基准则称为精基准。 在制定零件机械加工工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准定位把工件加工到设计要求，然后考虑选择怎样的 粗基准定位，把用作精基准的表面加工出来。 峤蛇 粗基准的选择 峤蛇 粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工表面之间的位置要求及合理分配各加工面的余量。 同时要为后续工序提供精基准。 具体有以下原则：为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选择非加工面为粗基准；为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准；为了保证重要加工面的余量均匀，应选择为粗基准；粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次；作粗基准的表面应平整光洁，以使工件定位稳定可靠，夹 紧方便。 [1] 峤蛇 曲轴也是属于轴类零件，以外圆作为粗基准，可分别以主轴颈和连杆轴颈作为粗基准。 峤蛇西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 峤蛇 8 峤蛇 精基准的选择 峤蛇 精基准选择时应能保证加工精度和装夹可靠方便，有以下原则：基准重合原则；基准同一原则；自为基准原则；互为基准原则；保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。 当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。 峤蛇 制定工艺路线 峤蛇 工艺路线是工艺规程设计的总体布局。 其主要任务是选择零件表面的加工方法、确定加工顺序、划分加工阶段。 根据工艺 路线，可以选择各工序的工艺基准，确定工序尺寸、设备、工装、切削用量和时间定额等。 在拟定工艺路线时应从实际情况出发，充分考虑应用各种新工艺、新技术的可行性和经济性。 峤蛇 选择零件表面加工方法的主要根据：零件材料性质及热处理要求；零件加工表面的尺寸公差等级和表面粗糙度；零件加工表面的位置精度要求；零件的形状尺寸；生产类型；具体的生产条件。 峤蛇 机械加工工序的安排原则：概括为十六字诀：基准先行，先主后次，先粗后精，先面后孔。 在零件切削加工工艺过程中，首先要安排加工基准面得工序。 作为精基准表面，一般都安排在第一 道工序进行加工，以便后续工序利用该基准定位加工其它表面。 其次安排加工主要表面。 至于次要表面则可在主要表面加工后穿插进行加工。 当零件需要分阶段进行加工时，即先进行粗加工，再进行半精加工，最后进行精加工和光整加工。 总之表面粗糙度值最低的表面和最终加工工序必须安排在最后加工，尽量避免磕碰高光洁的表面。 所有机械零件的切削加工总是先加工出平面（端面），然后再加工内孔。 峤蛇 热处理工序的安排：预备热处理的是改善加工性能，为最终热处理作好准备和消除残余应力，如正火、退火和时效处理。 它安排在粗加工前后和需要消除应力处。 最 终热处理的目的是提高力学性能，如调质、淬火、渗碳淬火、渗氮等。 调质、淬火、渗碳淬火安排在半精加工之后，精加工之前进行，以便在精加工磨削时纠正热处理变形。 峤蛇 辅助工序的安排：辅助工序主要包括检验、去毛刺、清洗、涂防锈油等。 检验工序是主要的辅助工序，重要零件粗加工或半精加工后，重要工序加工之前，零件外送车间加工之前，零件全部加工结束之后都要检验。 去毛刺也是不可缺少的工序，在成批生产中，对于车削回转表面的毛刺均由车工去除；对于刨、铣、磨、钻等表面毛刺均由钳工去除。 [3] 峤蛇 方案 一： 峤蛇 工序 锻造 峤蛇 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 峤蛇 9 峤蛇 工序 热处理 峤蛇 工序 粗车两侧面 ,划左端顶尖孔线 峤蛇 工序 粗车主轴颈两端 峤蛇 工序 半精车主轴颈两端和 1:10 锥体 峤蛇 工序 粗车连杆轴颈 峤蛇 工序 精车主轴颈两端和锥体 峤蛇 工序 精车连杆轴颈 峤蛇 工序 精车两侧面 峤蛇 工序 攻 M36 螺纹 峤蛇 工序 1在主轴颈右端钻 的小孔 峤蛇 工序 1在主轴颈右端铣键槽 峤蛇 工序 1校直 峤蛇 工序 1去毛刺吹净 峤蛇 工序 1检验 峤蛇 工序 1动平衡 峤蛇 工序 1去除不平衡量 峤蛇 工序 1校直 峤蛇 工序 1终检 峤蛇 方案 二 :峤蛇 锻造 峤蛇 清理 峤蛇 热处理 峤蛇 铣曲轴两端面并打中心孔 峤蛇 粗车主轴颈右端 峤蛇 粗车主轴颈左端 峤蛇 车锥度 峤蛇 半精车主轴颈左端 峤蛇 半精车主轴颈右端 峤蛇 铣键槽、退刀槽 峤蛇 1校直 峤蛇 1热处理：淬火 峤蛇 1去毛刺 峤 蛇 1清洗吹净 峤蛇 1检验 .峤蛇 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 峤蛇 10 峤蛇 1修磨中心孔 峤蛇 1磨主轴颈右端 峤蛇 1磨主轴颈左端 峤蛇 1磨锥度 峤蛇 粗车连杆轴颈 峤蛇 2半精车连杆轴颈 峤蛇 2磨连杆轴轴颈及左右端面并圆角 峤蛇 2钻孔 峤蛇 2在 M36 上车螺纹 峤蛇 2去毛刺 峤蛇 2清洗 峤蛇 2动平衡试验 峤蛇 2终检、入库 峤蛇 工艺路的比较与分析： 峤蛇 方案二采用的是一步到位的加工方法，虽然看似精细，但却因为加工误差的存在而不能保证加工精度，可能产生大量的废品，故这种方法并不可行。 方案一的加工方 法采用了逐步加工的方法，避免了不必要的误差，能最大限度的保证零件的工艺要求，并且充分考虑到工人加工时可避免划伤手，基准面的选择也在保证了加工精度的前提下尽量减少反复的装夹，节省了装夹时间也更适合加工，故选择方案一。 峤蛇 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 峤蛇 选零件材料为 45 钢生产类型为大批量生产，以此为依据确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 峤蛇 确定加工余量 峤蛇 合理选择加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响，余量过大，则浪费材料及工时、增加机床和刀 具的消耗；余量过小，则不能去掉加工前存在的误差和缺陷层，影响加工质量，造成废品。 故应在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量。 确定加工余量有以下三种方法： 峤蛇 1）分析计算法 通过分析影响加工余量的诸因素并应用理论公式进行计算来确定工序余量； 峤蛇 2）查表修正法 实际生产中，加工余量常常是按有关工艺手册和资料结合具有具体情况加以修正确定的； 峤蛇 3）经验估算法 由一些有经验的工程技术人员或工人根据经验，采用类比估西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 峤蛇 11 峤蛇 算法确定加工余量。 [9] 峤蛇 确定工序尺寸及公差 峤蛇 表 工序 尺寸及公差 峤蛇 加工表面 峤蛇 工序名称 峤蛇 工序余量 峤蛇 工序基本尺寸 峤蛇 工序经济精度 峤蛇 工序尺寸及其偏差 峤蛇 表面粗 糙度 峤蛇 公差 等级 峤蛇 公差 峤蛇 曲轴 峤蛇 两端面 峤蛇 粗车 峤蛇 2 峤蛇 717 峤蛇 IT11 峤蛇 峤蛇 721 峤蛇 峤蛇 精车 峤蛇 峤蛇 715 峤蛇 IT8 峤蛇 峤蛇 716 峤蛇 峤蛇 毛坯 峤蛇 5 峤蛇 721 峤蛇 峤蛇 峤蛇 716 峤蛇 峤蛇 曲轴 峤蛇 右端80 峤蛇 粗车 峤蛇 2 峤蛇 81 峤蛇 IT11 峤蛇 峤蛇 83 峤蛇 峤蛇 半精车 峤蛇 峤蛇 峤蛇 IT9 峤蛇 峤蛇 81 峤蛇 峤蛇 精车 峤蛇 峤蛇 80 峤蛇 IT8 峤蛇 峤蛇 80 峤蛇 峤蛇 毛坯 峤蛇 3 峤蛇 83 峤蛇 峤蛇 峤蛇 83 峤蛇 峤蛇 曲轴 峤蛇 右端。