【正文】 動(dòng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行工作[2]。曲軸上位于轉(zhuǎn)動(dòng)中心的叫做主軸頸，它通過(guò)軸瓦與曲軸箱相連，不在轉(zhuǎn)動(dòng)中心的叫做連桿軸頸，它通過(guò)連桿軸瓦和螺栓與連桿相連。曲軸形狀不規(guī)則，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的離心力和離心矩，加上活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力，會(huì)導(dǎo)致不平衡。不平衡現(xiàn)象不僅會(huì)產(chǎn)生噪音，還會(huì)大大縮短零件壽命[8]。因此保持動(dòng)平衡十分重要。另外，曲軸工作時(shí)要高速旋轉(zhuǎn)，需要不斷的對(duì)曲軸的摩擦表面用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，因此，在曲軸的主軸頸和連桿頸上都鉆有油孔，以便更好的潤(rùn)滑。 WD615系列曲軸實(shí)物圖 零件結(jié)構(gòu) ：WD615系列發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸由七個(gè)Φ100長(zhǎng)46的主軸頸、六個(gè)Φ82長(zhǎng)46的連桿軸頸、一個(gè)Φ120長(zhǎng)44的大頭飛輪端和一個(gè)Φ50的小頭齒輪端以及十二個(gè)連接主軸頸與連桿軸頸的扇形塊組成。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。連桿軸頸是曲軸與連桿的連接部分，通過(guò)曲柄與主軸頸相連，在連接處用圓弧過(guò)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，WD615系列發(fā)動(dòng)機(jī)是直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)。大頭飛輪端裝飛輪，向汽車輸出動(dòng)力，小頭齒輪端套齒輪，輸出動(dòng)力可驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和水泵的皮帶輪以及起動(dòng)爪。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)。校驗(yàn)動(dòng)平衡時(shí)，先在專用的動(dòng)平衡機(jī)上測(cè)試，然后在過(guò)重的扇形塊上去除材料，以達(dá)到平衡。在毛坯成形方案的選擇中，要考慮適應(yīng)性原則。既根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀、外形尺寸和工作條件要求，選擇適應(yīng)的毛坯方案。尺寸較大的毛坯，通常不采用模鍛、壓力鑄造和熔模鑄造，多數(shù)采用自由鍛、砂型鑄造和焊接等方法制坯。零件的工作條件不同，選擇的毛坯類型也不同[13]。內(nèi)燃機(jī)曲軸在工作過(guò)程中承受很大的拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，應(yīng)具有良好的綜合力學(xué)性能，故高速大功率內(nèi)燃機(jī)曲軸一般采用強(qiáng)度和韌性較好的合金結(jié)構(gòu)鋼鍛造成形，功率較小時(shí)可采用球墨鑄鐵鑄造成形或用中碳鋼鍛造成形。WD615系列曲軸毛坯材料采用優(yōu)質(zhì)45鋼鍛造而成，大約能達(dá)到HB228。 曲軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于易彎曲變形的特殊軸類零件。在質(zhì)量上要求能夠承受周期性彎曲力矩，扭轉(zhuǎn)力矩和附加應(yīng)力。要求能達(dá)到“二度”、“三性”即強(qiáng)度、剛度、耐磨性、耐疲勞性、和沖擊韌性。在內(nèi)在質(zhì)量上還要求達(dá)到“四度”即尺寸精度、位置精度、形狀精度和表面光潔度。（1）尺寸精度分析WD615系列曲軸總長(zhǎng)1108mm，該曲軸的主軸頸和連桿軸頸的精度都采用6級(jí)精度，主軸頸直徑Φ100h6， 連桿軸頸直徑Φ82h6，；各軸頸開(kāi)檔均為46，軸向公差為177。主軸頸與連桿軸頸的中心距為65，連桿徑夾角為120176。176。（2）形狀精度分析；。（3）位置精度分析。 曲軸零件圖在毛坯成形方案的選擇中，要考慮適應(yīng)性原則。既根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀、外形尺寸和工作條件要求，選擇適應(yīng)的毛坯方案。尺寸較大的毛坯，通常不采用模鍛、壓力鑄造和熔模鑄造，多數(shù)采用自由鍛、砂型鑄造和焊接等方法制坯。零件的工作條件不同，選擇的毛坯類型也不同。內(nèi)燃機(jī)曲軸在工作過(guò)程中承受很大的拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，應(yīng)具有良好的綜合力學(xué)性能，故高速大功率內(nèi)燃機(jī)曲軸一般采用強(qiáng)度和韌性較好的合金結(jié)構(gòu)鋼鍛造成形，功率較小時(shí)可采用球墨鑄鐵鑄造成形或用中碳鋼鍛造成形。WD615系列曲軸毛坯材料采用優(yōu)質(zhì)45號(hào)鋼，大約能達(dá)到HB228。大批量生產(chǎn)時(shí)可用模鍛，其鍛造工藝為：①將坯料加熱至1180~1240℃，經(jīng)模鍛錘彎曲預(yù)斷及終鍛 ②在壓床上切邊 ③在模鍛錘上熱校正④熱處理，消除內(nèi)應(yīng)力，調(diào)整硬度值到207241HBS 鍛造調(diào)質(zhì)處理粗加工熱處理精加工表面熱處理拋光調(diào)質(zhì)處理質(zhì)檢調(diào)質(zhì)處理清洗 曲軸基本加工路線3 鍛造工藝的制定 曲軸鍛造工藝性分析WD615系列曲軸帶有12個(gè)平衡塊，6拐6 拐呈120176。分布，這種曲軸直接錘上鍛出來(lái)難度很大，通常是先鍛出平面曲軸，然后用去曲軸扭拐機(jī)扭出角度。：（1）熱處理：調(diào)整硬度值到207241HBS （2）法蘭端面對(duì)主軸中心線垂直度誤差不大于1mm，其上孔的中心線與主軸中心線同軸度誤差不大于2mm（3），軸向誤差不大于1mm（4）曲軸彎曲不大于1mm。 WD615曲軸鍛件毛坯尺寸表零件尺寸/mm單邊余量/mm毛坯尺寸/mmΦ1003Φ106Φ823Φ88Φ502Φ54Φ1204Φ12811081115這種曲軸幾何形狀復(fù)雜，技術(shù)條件嚴(yán)格，工序多，鍛造工藝性較差，生產(chǎn)難度較高。要生產(chǎn)出合格的鍛件，不僅要有先進(jìn)的設(shè)備，還要有正確的工藝。 曲軸的鍛造工藝流程鍛造工藝過(guò)程是指一個(gè)零件從最初的原料，到成為一個(gè)可供機(jī)械加工的毛坯的這個(gè)過(guò)程。曲軸的鍛造是從45鋼的棒料變成毛坯的過(guò)程。其中包括加熱、鍛造、切邊、扭拐、校正等多道工序，詳細(xì)的流程為清楚表達(dá)用工藝流程圖畫出。WD615系列發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸鍛造工藝如下圖：鍛造入庫(kù)鍛造拋丸鍛造探傷鍛造磨毛邊鍛造鍛造切邊鍛造扭拐鍛造校正鍛造熱處理鍛造檢查鍛造加熱鍛造備料鍛造剝皮 WD615系列去曲軸鍛造工藝流程圖 鍛造工藝的設(shè)計(jì)（1）備料曲軸材料是精煉45鋼，鋸床下料，要求Mo%并經(jīng)過(guò)熱頂鍛實(shí)驗(yàn)，規(guī)格為直徑150的專用軋料，重量約為150kg。（2）剝皮由于國(guó)產(chǎn)的材料脫碳層較深，對(duì)曲軸的鍛件表面質(zhì)量有較大影響，因此下料后要去除表層，剝皮后直徑為145，質(zhì)量約140kg。（3）加熱要求始鍛溫度為1180177。20℃，加熱設(shè)備是步進(jìn)式煤氣加熱爐。（4）鍛造鍛造又分為預(yù)鍛和終鍛兩步，預(yù)鍛和終鍛工步都是水平分模的，終鍛溫度控制在1050℃以上，使用的設(shè)備是16t模鍛錘。（5）切邊。（6）扭拐在美國(guó)CLEARING公司生產(chǎn)的2MN扭拐機(jī)上扭拐，扭拐溫度在950~1050℃，扭拐時(shí)幾乎在全塑性變形條件下進(jìn)行，m。（7）校正校正的目的是在扭拐之后校正主軸頸的直線度和和連桿之間的夾角，第一次校正后旋轉(zhuǎn)九十度校正第二次，校正的設(shè)備是16MN液壓校正機(jī)，校正溫度是850℃左右。（8）熱處理調(diào)質(zhì)處理，具體造作將在后續(xù)熱處理章節(jié)中詳細(xì)介紹。（9）后繼工序熱處理之后要進(jìn)行檢查，主軸頸的擺差，連桿頸的夾角以及熱處理硬度逐一檢查，不合格的要進(jìn)行返工，合格的則要拋丸處理，去除表面氧化層，然后磁力探傷，若都合格則清理殘余毛邊，并浸油以防止生銹最后存庫(kù)，等待機(jī)械加工。4 機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì) 定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程制定中一項(xiàng)重要工作，它是工藝路線是否正確合適的主要前提。正確與合理的選擇定位基準(zhǔn)，可以確保加工質(zhì)量能夠確保加工質(zhì)量、縮短加工過(guò)程、簡(jiǎn)化裝備結(jié)構(gòu)與種類、提高生產(chǎn)率[17。]機(jī)械零件最初加工時(shí)只能選用毛坯上未加工過(guò)的表面作為定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)成為粗基準(zhǔn)這種基準(zhǔn)叫做粗基準(zhǔn)。用已加工過(guò)的表面作為定位基準(zhǔn)成為精基準(zhǔn)。零件在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程是總是先考慮用怎么樣的精基準(zhǔn)加工可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，然后考慮用怎樣的粗基準(zhǔn)來(lái)加工出精基準(zhǔn)。零件粗基準(zhǔn)的選擇原則是：（1）若要保證工件上加工表面之間的位置要求，如果不加工表面多，則以其中與加工表面位置精度要求高的表面當(dāng)做粗基準(zhǔn)。（2）如果要求工件某重要表面的加工余量均勻，那么，就要選擇該表面為粗基準(zhǔn)。（3）如果要保證各表面有足夠的加工余量，就選擇加工余量較小的表面作為粗基準(zhǔn)。（4）作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，才能保證定位可靠性。（5）粗基準(zhǔn)一般只能使用一次，特別是主要的定位基準(zhǔn)，以免產(chǎn)生較大誤差[18]。曲軸屬于軸類零件，應(yīng)選擇毛坯外圓表面作為粗基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇原則有：（1）用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”，以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。（2）當(dāng)工件以某一基準(zhǔn)定位可以較方便的加工多個(gè)表面時(shí)，應(yīng)選擇該表面本身作為精基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生誤差。（3）當(dāng)精加工或光整加工工序要求加工余量較小而均勻時(shí)，應(yīng)以加工表面為精基準(zhǔn)，即遵循“自為基準(zhǔn)”原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。（4）為獲得均勻的余量和保證較高的位置精度可遵循“互為基準(zhǔn)”、反復(fù)加工的原則。（5）有多種方案可供選擇時(shí)，應(yīng)選擇定位基準(zhǔn)未定、夾緊可靠，可使夾具簡(jiǎn)單化的表面為精基準(zhǔn)[18]。 曲軸機(jī)械加工的精基準(zhǔn)是兩端的中心孔。制定工藝路線是體現(xiàn)工藝師工藝水平的重要方面，也是工藝人員制定工藝規(guī)程時(shí)的最重要的工作。其原則是，既要保證零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度、表面質(zhì)量，又要盡可能的提高生產(chǎn)率、降低成本，取得較好經(jīng)濟(jì)效益。這里需要說(shuō)明幾點(diǎn)：（1）在具體制定工藝路線時(shí)，必須充分考慮本企業(yè)的實(shí)際加工條件與能力。因?yàn)楣に嚶肪€是實(shí)踐性很強(qiáng)的工作。（2）工藝師應(yīng)具有較豐富的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，制定機(jī)械加工工藝規(guī)程也是不斷積累經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程。對(duì)于一個(gè)零件的加工，雖然可以安排不同的加工路線工藝師的任務(wù)就是找出一條生產(chǎn)條件下最佳的工藝路線。（3）計(jì)算機(jī)輔助工藝編制是制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的發(fā)展方向，即CAPP（puter aided process planning）。工藝路線的制定可以利用成組技術(shù)、人工智能技術(shù)自動(dòng)進(jìn)行[19]。 機(jī)械加工工序安排原則機(jī)械加工工序的安排原則是：。基準(zhǔn)先行，先主后次，先粗后精，先面后孔。在零件切削加工工藝過(guò)程中，首先要安排加工基準(zhǔn)面的工序首先應(yīng)該安排加工基準(zhǔn)面的工序。作為基準(zhǔn)表面，一般都安排在第一道工序進(jìn)行之后，以便后續(xù)工序利用該基準(zhǔn)面定位加工其他表面。其次安排加工主要表面。至于次要表面加工則可在主要表面加工后穿插進(jìn)行加工?？傊砻娲植诙茸畹偷谋砻婧妥罱K的加工工序必須安排在最后加工，避免磕碰高光潔的表面。所有機(jī)械零件加工時(shí)都是先加工平面再加工內(nèi)孔[20]。根據(jù)以上原則，以及具備所需設(shè)備的情況下，制定的工藝路線方案如下（不包含毛坯鍛造）： （1）銑大小頭端面，從兩面打中心孔（2）用車床車大端和小端外圓，達(dá)到所需厚度和長(zhǎng)度（3）用自動(dòng)內(nèi)銑銑床銑主軸頸和連桿軸頸（4）去毛刺，切扇形板（5）打鋼?。?）熱處理：首次氮化（7）用中心孔專用機(jī)校正大小頭中心孔（8）用組合式鉆床鉆主軸頸和連桿軸頸上的直油孔及在彎頭扇板上結(jié)合部鉆斜油孔（9）用電動(dòng)專用修磨器對(duì)直油孔和斜油孔倒角（10）在鉆床上打工藝定位銷（11）用磨床粗磨、精磨大小頭端面（12）用4R自動(dòng)磨床粗磨、精磨主軸頸外圓和開(kāi)檔（13）用5R自動(dòng)磨床粗磨、精磨各連桿軸頸外圓和開(kāi)檔（14）銑小頭槽，校正斜油孔（15）用專用鉆床鉆大頭端面上的九只螺孔（16）熱處理表面處理，圓角淬火（17）用動(dòng)平衡機(jī)配合鉆、銑床校正動(dòng)平衡，不平衡時(shí)在扇板上打銑平衡位（18）用電動(dòng)專用修磨器修磨直油孔和斜油孔（19）用拋光機(jī)對(duì)各主軸頸和連桿軸頸外圓拋光（20）用清洗機(jī)清洗、疏通直油孔和斜油孔（21）用清洗機(jī)清洗整條曲軸（22）質(zhì)檢入庫(kù)加工余量是指加工過(guò)程中所切除的金屬層厚度，零件的工藝路線確定后，再進(jìn)一步確定各個(gè)工序的具體內(nèi)容時(shí)需對(duì)每一道工序進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，其中包括正確確定各個(gè)工序的工序尺寸，而工序尺寸的確定，首先應(yīng)確定加工余量。確定加工余量的方法有三種：（1）經(jīng)驗(yàn)估算法，即根據(jù)工藝人員的講演來(lái)確定加工余量。為避免產(chǎn)生廢品，所確定的加工余量一般偏大。該方法常用于單件小批量。（2）查表修正法，即根據(jù)有關(guān)手冊(cè)，查的加工余量的數(shù)值，然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)修改，這是一種廣泛采用的方法。（3）分析計(jì)算法，即對(duì)影響加工余量的各種因素進(jìn)行分析，然后再計(jì)算加工余量的方法。此方法確定的加工余量較合理，但需要全面的試驗(yàn)資料，計(jì)算也復(fù)雜，很少采用[22]。根據(jù)直徑加工余量表和毛坯加工余量表查的。 WD615曲軸毛坯尺寸表零件尺寸/mm單邊余量/mm毛坯尺寸/mmΦ1003Φ106Φ823Φ88Φ502Φ54Φ1204Φ12811081115 從工藝路線方案可以看出，曲軸外圓表面加工的加工方案是：粗車—粗磨—精磨。查《常用加工方法加工余量表》得，Φ100、Φ82的加工余量為：粗銑余量Z11=，粗磨余量Z12=，精磨余量Z13=Φ50的加工余量為：粗車余量Z21=，粗磨余量Z22=，精磨余量Z23=Φ120的加工余量為：粗車余量Z31=，粗磨余量Z32=,精磨余量Z33=曲軸2個(gè)端面的加工方案是銑—粗磨—精磨。粗銑余量Z=，粗磨余量Z32=，精磨余量Z33= 4 工藝計(jì)算 工序尺寸的基本尺寸主軸頸精磨后的工序基本尺寸為Φ100，各工序尺寸依次為：粗磨（100+）mm=粗車（+）=連桿軸頸精磨后的工序基本尺寸為Φ82，各工序尺寸依次為：粗磨（82+）mm=粗車（+）=小頭端精磨后的工序基本尺寸為Φ50，各工序尺寸依次為：粗磨（50+）mm=粗車（+）=大頭端精磨后的工序基本尺寸為Φ120，各工序尺寸依次為：粗磨（120+）mm=粗車（+）=開(kāi)檔長(zhǎng)度46，各工序尺寸依次為：粗磨（46+）mm=粗車（+）=查表51[19]按十級(jí)精度計(jì)算《鋼質(zhì)模鍛件公差表》（普通級(jí)）得，表 1 毛坯尺寸公差表毛坯尺寸/mm公差/mm按對(duì)稱標(biāo)注結(jié)果/mmΦ106177。Φ106177。Φ88177。Φ88177。Φ542177。1Φ54177。1Φ128177。Φ128177。11157177。1115177。查《標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表》（GB/T ）表31[23]得：主軸頸Φ100；；；連桿軸頸Φ82；；；小頭端Φ50；；；大頭端Φ120；；