機(jī)械專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文.pdf

畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 題題目：目：發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工工藝分析與設(shè)計(jì) 系系別別：機(jī)電工程系 專(zhuān)專(zhuān)業(yè)業(yè)：機(jī)電一體化 班班級(jí)級(jí)： 學(xué)生姓名學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師：常英麗 完成日期完成日期：2011 年 2 月 15 日 河南質(zhì)量工程河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院職業(yè)學(xué)院 1 河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 專(zhuān)業(yè) 班級(jí) 機(jī)電四班學(xué)生姓名學(xué)號(hào)02043080434 指導(dǎo) 教師 設(shè)計(jì)（論文）題目發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工工藝分析與設(shè)計(jì) 主要研 究?jī)?nèi)容 1. 曲軸的設(shè)計(jì)及加工工藝 2. 零件圖分析 3. 金屬材料性能 4. 數(shù)控技術(shù) 主要技 術(shù)指標(biāo) 或研究 目標(biāo) 1. 曲軸的設(shè)計(jì) 2. 軸類(lèi)零件的技術(shù)要求 3. 曲軸的加工工藝設(shè)計(jì) 4.曲軸的數(shù)控加工技術(shù) 5. 曲軸材料和毛坯的選擇 6. 數(shù)控加工程序的編寫(xiě) 基本要 求 1. 保證加工精度 2. 符合零件圖的設(shè)計(jì)要求 3. 合理選擇機(jī)床和刀具 4. 加工時(shí)，安全第一 主要參 考資料 及文獻(xiàn) 1 陳明主編，機(jī)械制造工藝學(xué)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2005.07 2 陳宏鈞主編，實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)（第 2 版）M. 北京:機(jī)械工 業(yè)出版社, 2004.08 3 王茂元主編，機(jī)械制造技術(shù)M . 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2001.08 4 丁柏群、王曉娟主編，汽車(chē)制造工藝技術(shù)M. 北京:國(guó)防工業(yè)出版 社,2008.08 5 曾東建主編，汽車(chē)制造工藝學(xué)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.09 6 林杰倫主編，內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程數(shù)值計(jì)算M . 西安:西安交通大學(xué)出 版社, 1986 7 周澤華主編，金屬切削原理M. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1992 8 吳國(guó)華主編，金屬切削機(jī)床M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1996 9 馬幼祥主編，機(jī)械加工基礎(chǔ)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1984 10 孫業(yè)保主編，車(chē)用內(nèi)燃機(jī)M. 北京:北京理工大學(xué)出版社,1997 2 11 謝云臣, 趙英才， 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸工藝設(shè)備選型的可拓評(píng)價(jià)研究J. 汽 車(chē)技術(shù), 2006，25(4)：38-40 12 田曉鋒，閆紅彥，常新錄，100 系列發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸淬火工藝實(shí)驗(yàn)研 究J. 拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)，2007，34(6)：97-98 13 宋正元，康明斯 B 系列曲軸工藝的設(shè)計(jì)J. 柴油機(jī)，2000,(8)5： 47-50 14 王秋冰，馬鳴，盧震鳴，來(lái)建剛，李光瑾，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸用材料與 工藝的發(fā)展趨勢(shì)，柴油機(jī)設(shè)計(jì)與制造，2007,15(1)：40-44 3 目錄目錄 摘要摘要5 第一章第一章緒論緒論6 第二章第二章確定曲軸的加工工藝過(guò)程確定曲軸的加工工藝過(guò)程7 2.1 曲軸的作用 7 2.2 曲軸的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn) 7 2.3 曲軸的主要技術(shù)要求分析 8 2.4 曲軸的材料和毛坯的確定 8 2.5 曲軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程 9 2.6 曲軸的機(jī)械加工工藝路線 9 第三章第三章 曲軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析曲軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析 10 3. 1 曲軸的機(jī)械加工工藝特點(diǎn)10 3. 2 曲軸的機(jī)械加工工藝特點(diǎn)分析10 3. 3曲軸主要加工工序分析11 3.3.1 銑曲軸兩端面,鉆中心孔11 3.3.2 曲軸主軸頸的車(chē)削12 3.3.3 曲軸連桿軸頸的車(chē)削12 3.3.4 鍵槽加工12 3.3.5 軸頸的磨削12 第四章第四章 機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定13 4.1 曲軸主要加工表面的工序安排13 4.2 機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定13 4.2.1 主軸頸工序尺寸及公差的確定13 4.2.2 連桿軸頸工序尺寸及公差的確定14 4.2.322 -00.12 外圓工序尺寸及公差的確定14 4.2.420 0-0.021 外圓工序尺寸及公差的確定14 4.3 確定工時(shí)定額14 4.4 曲軸機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片的制訂15 第五章第五章 編制數(shù)控技術(shù)文檔編制數(shù)控技術(shù)文檔15 4 5.1 編制機(jī)械加工工藝過(guò)程卡15 5.2 編制數(shù)控加工工序卡16 5.3 編制道具調(diào)整卡16 5.4 數(shù)控程序編制17 謝謝 辭辭20 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)21 附附 錄錄22 設(shè)計(jì)小結(jié)設(shè)計(jì)小結(jié)24 5 摘摘要要 機(jī)電一體化概況機(jī)電一體化概況 機(jī)電一體化既機(jī)械電器一體化控制， 它是采用現(xiàn)在電子技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行半自動(dòng) 化或全自動(dòng)化控制，是目前世界各國(guó)現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)中嶄新的科技、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，更是現(xiàn) 在化機(jī)械行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)?？梢哉f(shuō)，在機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)中，誰(shuí)先將應(yīng)用技術(shù)融入到機(jī) 械控制系統(tǒng)中，誰(shuí)先把握住自動(dòng)化控制的科技核心，誰(shuí)就可以在現(xiàn)在機(jī)械行業(yè)中異軍突 起，在劇烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中處于領(lǐng)先水平，可以說(shuō)，機(jī)械工業(yè)是二十一世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的工 業(yè)巨人，應(yīng)用電子技術(shù)是二十一世紀(jì)機(jī)械工業(yè)的靈魂，而機(jī)電一體化技術(shù)就是這一工業(yè) 巨人聰慧的電腦。 本專(zhuān)業(yè)圍繞幾點(diǎn)方向，開(kāi)設(shè)機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)課程，面向行業(yè)管理、操作、維護(hù)和生 產(chǎn)第一線，培養(yǎng)電工電子技術(shù)、機(jī)械加工技術(shù)、機(jī)電控制系統(tǒng)、機(jī)床數(shù)控應(yīng)用技術(shù)、數(shù) 控機(jī)床應(yīng)用技術(shù)、數(shù)控加工工藝編程技術(shù)、液壓與氣動(dòng)控制、以及機(jī)電數(shù)控設(shè)備自動(dòng)化 操作與維護(hù)等技術(shù)方向具備系統(tǒng)理論知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能的中等專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。 學(xué)員們?cè)趯W(xué) 習(xí)中，既能學(xué)到豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，又能在大量的試驗(yàn)和實(shí)習(xí)操作訓(xùn)練中練就過(guò)硬的技術(shù) 本領(lǐng)，使之真正成為二十一世紀(jì)的現(xiàn)代機(jī)電技術(shù)人才。 1) 本專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生可以從事大，中，小型企、事業(yè)單位機(jī)電設(shè)備、電力拖動(dòng)、電子應(yīng)用、 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、調(diào)試、操作管理和維護(hù)等方面的專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作；也可以 在中等職業(yè)學(xué)校中、初級(jí)技工學(xué)校中從事教學(xué)實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)指導(dǎo)、以及管理和維護(hù)工作。 本專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生專(zhuān)業(yè)技術(shù)全面，工作能力強(qiáng)，機(jī)電一體化和數(shù)控加工技術(shù)專(zhuān)業(yè)人員就業(yè)渠 道寬，畢業(yè)學(xué)員的對(duì)口就業(yè)面大 100%。 機(jī)器上所安裝的旋轉(zhuǎn)零件， 例如帶輪、 齒輪、 聯(lián)軸器和離合器等都必須用軸來(lái)支承， 才能正常工作，因此軸是機(jī)械中不可缺少的重要零件。本章將討論軸的類(lèi)型、軸的材料 和輪轂聯(lián)接，重點(diǎn)是軸的設(shè)計(jì)問(wèn)題，其包括軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合理 確定軸的形狀和尺寸，它除應(yīng)考慮軸的強(qiáng)度和剛度外，還要考慮使用、加工和裝配等方 面的許多因素。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：數(shù)控加工工藝、數(shù)控加工、數(shù)控編程 6 第一章第一章緒論緒論 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)(旋轉(zhuǎn))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)。 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體是構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架，是發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其內(nèi)、外 安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)的所有主要零件和附件，承受各種載荷。機(jī)體組主要由氣缸體、曲軸箱、 氣缸蓋等零件組成。 （1）氣缸體 水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成，氣缸體上 部的圓柱形空腔稱(chēng)為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動(dòng)的空間。在 氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強(qiáng)筋，冷卻水套和潤(rùn)滑油道等。 （2）曲軸箱 氣缸體下部用來(lái)安裝曲軸的部位稱(chēng)為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲 軸箱與氣缸體鑄成一體， 下曲軸箱用來(lái)貯存潤(rùn)滑油， 并封閉上曲軸箱， 故又稱(chēng)為油底殼。 油底殼受力很小，一般采用薄鋼板沖壓而成，其形狀取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布置和機(jī)油的 容量。油底殼內(nèi)裝有穩(wěn)油擋板，以防止汽車(chē)顛動(dòng)時(shí)油面波動(dòng)過(guò)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(rùn)滑油中的金屬屑， 減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損。 在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊，防止?jié)櫥托孤?（3）氣缸蓋 氣缸蓋安裝在氣缸體的上面，從上部密封氣缸并構(gòu)成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃 氣相接觸， 因此承受很大的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。 水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋內(nèi)部制有冷卻水套， 缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來(lái)冷卻燃燒室等高溫部分。 缸蓋上還裝有進(jìn)、排氣門(mén)座，氣門(mén)導(dǎo)管孔，用于安裝進(jìn)、排氣門(mén)，還有進(jìn)氣通道和 排氣通道等。汽油機(jī)的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔，而柴油機(jī)的氣缸蓋上加工有安 裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔，用以安裝凸輪 軸。 7 氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成，鋁合金的導(dǎo)熱性好，有利于提高壓縮比， 所以近年來(lái)鋁合金氣缸蓋被采用得越來(lái)越多。 而作為發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)重要的旋轉(zhuǎn)機(jī)件曲軸， 其加工方法仍有一般軸的加工規(guī) 律，如銑兩端面，鉆中心孔，車(chē)、磨及拋光，但是曲軸也是有它的特點(diǎn)，它由主軸頸， 連桿軸頸與連桿軸頸之間的連接板組成，其結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)、曲拐多、剛性差，因而安排曲軸 加工工藝應(yīng)采取相應(yīng)的工藝措施。 在曲軸的機(jī)械加工中，采用新技術(shù)和提高自動(dòng)化程度都不斷取得進(jìn)展。目前，國(guó)內(nèi) 較陳舊的曲軸生產(chǎn)線多數(shù)由普通機(jī)床和專(zhuān)用機(jī)床組成，生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度相對(duì)較 低。粗加工設(shè)備一般采用多刀車(chē)床車(chē)削曲軸主軸頸及連桿軸頸，工序質(zhì)量穩(wěn)定性差，容 易產(chǎn)生較大的加工應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。精加工普遍采用 MQ8260 等普通 曲軸磨床進(jìn)行粗磨、半精磨、精磨、拋光，通?？咳斯げ僮?，加工質(zhì)量不穩(wěn)，尺寸一致 性差?，F(xiàn)在加工曲軸粗加工比較流行的工藝是：主軸頸采用車(chē)?yán)に嚭透咚偻忏?，連桿 頸采用高速外銑，而且傾向于高速隨動(dòng)外銑，全部采用干式切削。在對(duì)連桿頸進(jìn)行隨動(dòng) 磨削時(shí)，曲軸以主軸頸為軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并在一次裝夾下磨削所有連桿頸。在磨削過(guò)程 中，磨頭實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)進(jìn)給，跟蹤著偏心回轉(zhuǎn)的連桿頸進(jìn)行磨削加工。 當(dāng)然，目前國(guó)際上還有更加先進(jìn)的曲軸加工工藝和機(jī)床設(shè)備，只鉆一對(duì)質(zhì)量中心孔，選 用日本的 Mazak 五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行一系列的加工。類(lèi)似這樣的新技術(shù)，目前國(guó) 內(nèi)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的加工還處于研究階段， 從經(jīng)濟(jì)效益和加工難度上考慮這是顯而易見(jiàn) 的。但是對(duì)于新技術(shù)、新工藝的追求是不會(huì)止步的，這就需要我們當(dāng)代的青年和科技工 作者的不斷努力。 第二章第二章 曲軸的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)曲軸的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn) 2.1 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?轉(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。 2.2 曲軸的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn) 8 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。 2.3 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 1.25 0.63m。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。 2.4 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。本課題采用球墨鑄鐵 QT600-2. 9 曲軸的毛坯根據(jù)批量大小、尺寸、結(jié)構(gòu)及材料品種來(lái)決定。批量較大的小型曲軸， 采用模鍛；單件小批的中大型曲軸，采用自由鍛造；而對(duì)于球墨鑄鐵材料則采用鑄造毛 坯。 2.5 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、22 的外圓。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20、22 外圓；切除工藝搭子、車(chē)端面、銑鍵槽等。 2.6 曲軸機(jī)械加工工藝路線 在進(jìn)行大量的工藝分析之后，制定出大批大量生產(chǎn)曲軸的加工工藝路線： （1） 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)三個(gè)連桿軸頸 （9） 精車(chē)三個(gè)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） 磨削兩主軸頸 （16） 磨削22-00.12mm 外圓 10 （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) 第三章第三章 曲軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析曲軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析 3. 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，分析如下： 1、形狀復(fù)雜 曲軸主軸頸與連桿軸頸不在同一軸上線，偏心距有一定的尺寸要求，并且兩軸有較 高的位置度要求，同時(shí)主軸頸與連桿軸頸間有較大的平衡塊，因此在工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)解決 以下幾點(diǎn)問(wèn)題：a.設(shè)計(jì)加工連桿軸頸的偏心夾具，即連桿軸頸與機(jī)床主軸重合，并使夾 具能回轉(zhuǎn) 180 度，加工另一連桿軸頸。b.為消除加工時(shí)的不平衡力的產(chǎn)生，設(shè)計(jì)夾具時(shí) 應(yīng)精確設(shè)計(jì)平衡重。 2、剛性差 因本曲軸長(zhǎng)徑比較大，同時(shí)具有曲拐，因此剛性較差。曲軸在切削力及自重的作用 下會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的扭曲及彎曲變形，特別在單邊傳動(dòng)的機(jī)床上加工更為嚴(yán)重，在工藝設(shè)計(jì) 中應(yīng)解決以下問(wèn)題： （1）：粗加工時(shí)由于切削余量大，切削力也較大，可用中間托架來(lái)增強(qiáng)剛性，減 小變形和振動(dòng)，同時(shí)機(jī)床刀具及夾具都應(yīng)有較高的剛度。 （2）：在加工時(shí)盡量使切削力的作用相互抵消，可用前后刀架同時(shí)橫向進(jìn)給。 （3）：合理安排工位次序以減少加工變形，按先粗后精的原則安排加工工序，逐 步提高精度。 （4）：在有可能產(chǎn)生變形的工序后面增設(shè)校直工序。 3、技術(shù)要求高 11 曲軸技術(shù)要求較高，加工面多，需要保證的尺寸、形狀、位置精度較多。因而總的 工藝路線較長(zhǎng)，精加工占有相當(dāng)比例。 加工時(shí)應(yīng)要解決以下問(wèn)題： A：正確分配粗加工、半精加工及精加工余量。 B：粗基準(zhǔn)選擇用曲軸兩端的中心孔。中心孔的加工以主軸頸外圓作為基準(zhǔn)，這樣 能保證曲軸加工徑向及軸向加工余量的均勻性。 C：精加工時(shí)仍用中心孔作為基準(zhǔn)，但要重新修磨中心孔，避免精加工時(shí)因中心孔 磨損引起加工誤差。也可一端用主軸頸定位，另一端用中心孔定位以提高剛度。 D： 曲軸軸向定位以主軸頸軸肩定位， 工藝設(shè)計(jì)時(shí)定位基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一致。 3. 2 曲軸的機(jī)械加工工藝特點(diǎn)分析 1)該零件是三拐小型曲軸，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。但軸兩端的軸頸分別是 20mm 和25mm，而三處連桿軸頸中心距分布在32mm 的圓周上，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45mm 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?xún)芍鬏S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。 3. 3 曲軸主要加工工序分析 3.3.1 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。 12 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。 3.3.2 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。 3.3.3 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。 3.3.4 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?xún)芍鬏S頸定位，同樣用專(zhuān)用夾具在 普通銑床上進(jìn)行。 3.3.5 軸頸的磨削 13 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。 第四章第四章 機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定 4.1 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）、22-0.12mm 外圓：粗車(chē)、精車(chē)、磨削； （3）、20-0.021mm 外圓：粗車(chē)、精車(chē)、磨削; 4.2 機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定 4.2.1 主軸頸工序尺寸及公差的確定 表 4-1:曲軸主軸頸的工序及公差 工序名稱(chēng)工序余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸及公差 鑄造300.1 14 粗車(chē)3.2mmIT1126.8 0 -0.03 精車(chē)1.3mmIT825.5 0 -0.033 磨削0.5mmIT625+0.021 +0.008 4.2.2 連桿軸頸工序尺寸及公差的確定 表 4-2:曲軸連桿軸頸的工序及公差 工序名稱(chēng)工序余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸及公差 鑄造281 粗車(chē)2.2mmIT1025.8 0 -0.084 精車(chē)1.3mmIT824.5 0 -0.033 磨削0.5mmIT824-0.020 -0.053 4.2.322 -00.12 mm 外圓工序尺寸及公差的確定 表 4-3:曲軸22-0.12mm 外圓的工序及公差 工序名稱(chēng)工序余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸及公差 鑄造281281 粗車(chē)3.5mmIT1124.5 0 -0.13 精車(chē)2mmIT822.5 0 -0.033 磨削0.5mmIT1122 0 -0.12 4.2.420 -0 0.021mm 外圓工序尺寸及公差的確定 表 4-4:曲軸20-0 0.021mm 外圓的工序及公差 工序名稱(chēng)工序余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸及公差 鑄造261 粗車(chē)3.5mmIT1122.5 0 -0.13 精車(chē)2mmIT820.5 0 -0.033 磨削0.5mmIT720 0 0.021 4.3 確定工時(shí)定額 工序 8 ：粗車(chē)三個(gè)連桿軸頸至25.8 0 -0.084。選用機(jī)床：CA6140 臥式車(chē)床。 1) 被吃刀量 ap：取 ap=1mm， 2) 進(jìn)給量 f：取 f=0.5mm/r。 3) 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速: 取 n=600r/min 15 4) 切削速度：vc=(dwn) /1000=(3.1428.4600) /1000=53.5m/min 5) 計(jì)算切削工時(shí)：被切削層長(zhǎng)度 l=322=66mm lm=l/nf=66/6000.5min=0.22min，因?yàn)榇周?chē)走刀兩次，故 tm=0.44min 工序 9 ：精車(chē)三個(gè)連桿軸頸至24.5 0 -0.033。選用機(jī)床：CA6140 臥式車(chē)床 1) 被吃刀量 ap：取 ap=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： vc=(dwn) /1000=(3.1425.8600) /1000=64.8m/min 5) 計(jì)算切削工時(shí)：被切削層長(zhǎng)度 lm=l/nf=66/8000.5min=0.275min ， 因?yàn)榇周?chē)走刀兩次，故 tm=0.55min 4.4 連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片的制訂 制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的最后一項(xiàng)工作就是填寫(xiě)工藝卡片， 它主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸 的工序順序及內(nèi)容的填寫(xiě)、工序簡(jiǎn)略的繪制、合理選擇各工序所用機(jī)床設(shè)備的名稱(chēng)與型 號(hào)、工藝裝備（即刀具、夾具、量具等）的名稱(chēng)與型號(hào)。 見(jiàn)附錄： 第五章第五章 編制數(shù)控技術(shù)文檔編制數(shù)控技術(shù)文檔 5.1編制機(jī)械加工工藝過(guò)程卡 1) 編制機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 制機(jī)械加工工藝過(guò)程卡 制機(jī)械加工工藝 過(guò)程卡 產(chǎn)品名稱(chēng)零件名稱(chēng)零件編號(hào)材料毛坯規(guī)格 曲軸加工C01 球墨鑄 鐵 QT600-2 50200 工序 號(hào) 工序名 稱(chēng) 工序簡(jiǎn)要內(nèi) 容 設(shè)備工藝裝備工時(shí) 5下料車(chē)床 10車(chē)車(chē)削各表面CAK6136V/750 三爪卡盤(pán)、游標(biāo)卡 尺、外徑千分尺、外 圓車(chē)刀、切斷刀 15鉗鉗工臺(tái) 20檢驗(yàn) 16 編制審核批準(zhǔn)共頁(yè)第頁(yè) 5.2 編制數(shù)控加工工序卡 2) 編制數(shù)控加工工序卡 編制數(shù)控加工工序卡 編制數(shù)控加工工序卡 產(chǎn)品名稱(chēng)零件名稱(chēng)零件圖號(hào) 齒輪軸加工C01 工 序 號(hào) 程序 編號(hào) 材料數(shù)量夾具名稱(chēng)使用設(shè)備車(chē)間 10O0001 球墨鑄 鐵 QT600-2 10三爪卡盤(pán) CAK6136V/750 和 XK713 工 步 號(hào) 工步內(nèi)容 切削用量刀具量具 Vnfap編號(hào)名稱(chēng)編號(hào)名稱(chēng) 1車(chē)端面1506000.25T0101 外圓 車(chē)刀 1游標(biāo)卡尺 2粗車(chē)外圓1506000.22T0101 外圓 車(chē)刀 1游標(biāo)卡尺 3精車(chē)外圓2208000.10.5T0202 外圓 車(chē)刀 2 外徑千分 尺 7銑鍵槽3815001505T0303 鍵槽 銑刀 1游標(biāo)卡尺 編 制 審核批準(zhǔn)共頁(yè)第頁(yè) 5.3編制道具調(diào)整卡 3) 編制刀具調(diào)整卡 編制刀具調(diào)整卡 產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào)零件名稱(chēng)五邊形凸臺(tái)零件圖號(hào)C01 序號(hào)刀具號(hào)刀具名稱(chēng) 刀具參數(shù)刀補(bǔ)地址 刀尖半徑刀桿規(guī)格半徑形狀 17 1T0101粗外圓車(chē)刀0.8mm25mm25mm01 2T0202精外圓車(chē)刀0.8mm25mm25mm01 3T0303鍵槽刀20mm25mm25mm02 編制審核批準(zhǔn)共頁(yè)第頁(yè) 5.4數(shù)控程序編制 4) 數(shù)控程序編制 銑鍵槽 程序段程序說(shuō)明 N01O0001 N02T0303 N03M03S600 N04G01X100Y100Z60.0 N05X-140.0Y2.0Z60.0 N06Z-50.0 N07Z60.0 N08Y38.0 N09Z-50.0 N10Z60.0 N11X-160.0Y0Z60.0 N12Y-2.0 N13Z-50.0 N14Z60.0 N15Y-38.0 N16Z-50.0 N17Z60.0 N18X100.0Y100.0Z60.0 N19M05 N20M30 18 車(chē)端面程序 程序段程序說(shuō)明 N10O0001;程序名 N12T0101;粗外圓車(chē)刀 N15M03 S600; N20G00X60.0Z2.0; N30G94X-1.0Z0;車(chē)端面 N40G71U3.0R1.0; N50G71P60Q340U0.3W0.3F0.2;粗車(chē)各外圓 N60G01X18.0F0.1; N70G01X20.0Z-2.0; N80Z-30.0; N90X22.0; N100Z-45.0; N110X24.0; N120Z-53.0; N130G02X26.0Z-55.0R2.0; N140G01X30.0Z-55.0; N150Z-65.0; N160X26.0; N170G02X24.0Z-67.0R2.0; N180G01X24.0Z-83.0; N190G02X26.0Z-85.0R2.0; N200G01X30.0Z-85.0; N210X38.0Z-93.0; N220G03X40.0Z-95.0R22.0;車(chē) 22 外圓 N230G01X40.0Z-100.0; N240X39.0Z-100.0; N250G02X37.0Z-102.0R2.0 19 N260G01X37.0Z-118.0 N270G02X39.0Z-120.0R2.0 N280G01X40.0Z-120.0 N290Z-125.0 N300G03X38.0Z-127.0R20.0車(chē) 20 外圓 N310G01X38.0Z-150.0 N320Z-180.0 N330X25.0 N340Z-190.0 N350G00X60.0Z20.0 N360M05 N370T0202精車(chē)刀 N380M03S800 N390G70P60Q340精車(chē)外圓 N400G00X100.0Z20.0 N410M05 N420M30 20 謝謝 辭辭 在本設(shè)計(jì)的開(kāi)題論證、課題研究、論文撰寫(xiě)和論文審校整個(gè)過(guò)程中，得到了導(dǎo)師常英麗 的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)， 使得本設(shè)計(jì)得以順利完成， 其中無(wú)不飽含著導(dǎo)師的汗水和心血。 導(dǎo)師敏銳的學(xué)術(shù)思想、嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的治學(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)、精益求精的工作作風(fēng)、誨人 不倦的育人精神，將永遠(yuǎn)銘記在我的心中，使我終生受益。她對(duì)本設(shè)計(jì)的構(gòu)思、框架和 理論運(yùn)用給予了我許多深入的指導(dǎo)，使得設(shè)計(jì)得以順利完成。在此謹(jǐn)向?qū)焻敲髅骼蠋?表示衷心的感謝和崇高的敬意。 感謝所有任課老師三年來(lái)對(duì)我的培養(yǎng)。這個(gè)文化底蘊(yùn)深厚、安詳寧?kù)o的地方，塑造了我 積極、樂(lè)觀、淡定的人生態(tài)度，刻畫(huà)了我永遠(yuǎn)留戀的青春記憶，讓我在這個(gè)即將離別的 時(shí)候，如此不舍。在此，我要向諸位老師說(shuō)聲感謝。 當(dāng)然也要感謝我的父母，我所邁出的每一步，都凝聚著你們的心血和汗水，你們始終如 一的支持和關(guān)愛(ài)，是我一直勇敢向前的動(dòng)力。 同時(shí)也要感謝我的同學(xué)和朋友們， 我將永遠(yuǎn)記得你們伴我走過(guò)的每一個(gè)有歡笑有淚水的 日子，是你們的關(guān)心和幫助，讓我感受到了家的溫暖。 21 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 陳明主編，機(jī)械制造工藝學(xué)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2005.07 2 陳宏鈞主編，實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)（第 2 版）M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2004.08 3 王茂元主編，機(jī)械制造技術(shù)M . 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2001.08 4 丁柏群、王曉娟主編，汽車(chē)制造工藝技術(shù)M. 北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2008.08 5 曾東建主編，汽車(chē)制造工藝學(xué)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.09 6 林杰倫主編，內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程數(shù)值計(jì)算M . 西安:西安交通大學(xué)出版社, 1986 7 周澤華主編，金屬切削原理M. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1992 8 吳國(guó)華主編，金屬切削機(jī)床M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1996 9 馬幼祥主編，機(jī)械加工基礎(chǔ)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1984 10 孫業(yè)保主編，車(chē)用內(nèi)燃機(jī)M