【正文】 粗基準(zhǔn)的選擇 ................................................................... 29 精基準(zhǔn)的選擇 ................................................................... 29 測量工具選擇及測量方法設(shè)計(jì) ................................................. 29 技術(shù)要求的測量方法 ................................................................. 30 曲軸的最終檢測方法 ................................................................. 31 結(jié) 論 ....................................................................................................... 32 謝 辭 ....................................................................................................... 33 參考文獻(xiàn) .................................................................................................. 34 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 1 曲軸的作用 曲軸是內(nèi)燃機(jī)最重要零件之一，它與汽缸、活塞和連桿等零件組成的發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力裝置。曲軸的作用是將做功沖程經(jīng)連桿傳來的力變成扭矩，并帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)其他機(jī)件運(yùn)動(dòng)和向外輸出動(dòng)力。曲軸轉(zhuǎn)速為發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)工作行程都有很大的燃?xì)鈮毫Γㄟ^活塞、連桿突然傳遞到曲軸上，以一定的頻率反復(fù)沖擊到曲軸上，因此曲軸作為 發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，在傳遞動(dòng)力的過程中主要承受交變周期性的彎曲 轉(zhuǎn)載荷和一定的沖擊載荷的作用，同時(shí)承受不但變形的氣體壓力、活塞和連桿運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力和離心力作用，即曲軸的各部件產(chǎn)生變形、扭轉(zhuǎn)、剪切、拉伸等復(fù)雜交變應(yīng)力，因此將造成曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和彎曲振動(dòng)，同時(shí)在一定的條件下還會(huì)產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力，因此受力十分復(fù)雜。曲軸的主軸頸、連桿軸頸和曲軸臂各處受到較嚴(yán)重的磨損，受力各不相同。 2 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工工藝的歷史發(fā)展演變 20 世紀(jì) 70 年代以前，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸粗加工采用的加工方式是多刀車床車削曲軸主軸頸和連桿軸頸。采 用這種方式加工精度較低、柔性很差、工序質(zhì)量穩(wěn)定性低，且容易產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。在粗加工后一般需要進(jìn)行去應(yīng)力回火處理，釋放應(yīng)力。因此粗加工需要給后續(xù)精加工工序留較大的加工余量，以去除彎曲變形量。曲軸精加工采用的是普通磨削工藝，一般采用 MQ8260曲軸磨床粗磨 半精磨 精磨 拋光。通?？渴止げ僮?，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，廢品率較高。 20 世紀(jì) 70 年代到 80 年代左右，曲軸粗加工采用 CNC 車削、 CNC 外銑加工，加工狀況有所改善。精加工仍以普通磨床磨削工藝為主。 20 世紀(jì) 80 年中期又出現(xiàn)了 CNC 內(nèi)銑 工藝， CNC 內(nèi)銑加工性能指標(biāo)要高于CNC 外銑加工，尤其是對(duì)于鍛鋼曲軸，內(nèi)銑更有利于斷屑。精加工工藝多采用半自動(dòng)曲軸磨床，頭架和尾座同步傳動(dòng)，加工精度有一定的提高。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 1985 年到 1990 年左右開發(fā)出了曲軸車?yán)?、車－車?yán)に嚕摴に嚲哂芯雀?、效率高等?yōu)點(diǎn)，特別適合于平衡塊側(cè)面不需要加工且軸頸有沉割槽 (包括軸向沉割槽 )的曲軸，加工后曲軸可直接進(jìn)行精磨，省去粗磨工序。曲軸精加工已少量采用數(shù)控磨床磨削工藝，尺寸的一致性得到改善。 20 世紀(jì) 90 年代中期又開發(fā)出 CNC 高速外銑，它對(duì)平衡塊側(cè)面需要加工的曲軸，比 CNC 車削 、 CNC 內(nèi)銑、車－車?yán)纳a(chǎn)效率還要高。另外， CNC 車－車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要二道工序， CNC 高速外銑只要一道工序就能完成，具有以下優(yōu)點(diǎn)：切削速度高 (可高達(dá) 350m/min)、切削時(shí)間較短、工序循環(huán)時(shí)間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數(shù)少、加工精度更高、柔性更好。所以 CNC 高速外銑將是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發(fā)展方向。精加工使用數(shù)控磨床，采用靜壓主軸、靜壓導(dǎo)軌、靜壓進(jìn)給絲杠 (砂輪頭架 )和線性光柵閉環(huán)控制等控制裝置，使各尺寸公差及形位公差得到可靠的保證，精加工還廣泛使用數(shù)控砂帶拋光機(jī)進(jìn)行 超精加工，經(jīng)超精加工后的曲軸軸頸表面粗糙度至少提高一級(jí)精度。 20 世紀(jì) 90 年代開發(fā)的 CBN 高速磨削。英國 LANDIS 公司生產(chǎn)的曲軸磨床，磨削速度高達(dá) 120m/s，用扒皮法一次裝夾從毛坯到精磨完畢，耗時(shí)僅幾分鐘的時(shí)間，這將會(huì)出現(xiàn)以磨代替其它粗加工工藝的新局面。 進(jìn)入 21 世紀(jì)以后，復(fù)合加工工藝已進(jìn)入曲軸制造業(yè)中。復(fù)合機(jī)床應(yīng)具有工序集成功能，多種加工集成功能。奧地利 WFL 公司生產(chǎn)的臥式車銑復(fù)合加工中心(M40G 型 )能在曲軸硬化前“一次裝夾，全部加工”，加工后的曲軸可直接轉(zhuǎn)入精加工工序；曲軸精加工方面，也出現(xiàn)了 工序集成的 CBN 數(shù)控磨床，即一次裝夾磨削全部曲軸主軸頸和連桿軸頸 (擺動(dòng)跟蹤磨削 )。 由以上演變可以看出，曲軸的加工工藝正向著高速、高效、復(fù)合化方向發(fā)展。目前較為流行的粗加工工藝是主軸頸采用車－車?yán)に嚭透咚偻忏?，連桿頸采用高速隨動(dòng)外銑，全部采用干式切削；精加工采用數(shù)控磨床加工，具有自動(dòng)進(jìn)給、自動(dòng)修正砂輪、尺寸和圓度自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)分度和兩端電子同步驅(qū)動(dòng)等功能。主軸頸和連桿頸可一次裝夾全部磨削完畢；超精加工采用數(shù)控砂帶拋光機(jī)，帶尺寸控制裝置。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 3 曲軸加工工藝現(xiàn)狀 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件之一，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生 產(chǎn)批量大，品種更換頻繁，精度要求高。主軸連桿頸的尺寸精度為 IT6～ IT7，圓度≤ ，表面粗糙度～ 。因此，一條先進(jìn)的曲軸生產(chǎn)線不僅要實(shí)現(xiàn)柔性換產(chǎn)以面對(duì)市場需求，還要滿足工藝要求，保證加工精度，最終生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。鍛鋼曲軸生產(chǎn)線擁有世界頂級(jí)的數(shù)控機(jī)床、先進(jìn)的加工工藝及日臻完善的管理制度，不僅大幅提升了曲軸的加工效率，實(shí)現(xiàn)了柔性快速換產(chǎn)能力，而且更好地保證了曲軸的加工質(zhì)量。當(dāng)前，曲軸的質(zhì)量主要通過機(jī)加工和熱處理的過程控制來保證，其途徑大致有以下三種： 1. 人為檢測：指通過專業(yè)質(zhì)檢人 員 (或操作人員自檢、互檢 )對(duì)每道工序按照工藝要求進(jìn)行在線測量，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，避免不合格產(chǎn)品周轉(zhuǎn)到下道工序或出現(xiàn)批量廢品。 2. 設(shè)備控制：指依靠較高設(shè)備精度保證當(dāng)前工序的加工精度，是保證尺寸精度、形狀精度和位置精度的有效方式，也是先進(jìn)曲軸加工生產(chǎn)線的標(biāo)志之一。 3. 工藝保障：工藝是機(jī)加工過程中將曲軸毛坯轉(zhuǎn)化成成品的法律準(zhǔn)繩，是產(chǎn)品質(zhì)量的根本保證，也是提高加工效率的前提。 通過不斷地改進(jìn)人們發(fā)現(xiàn)：人為檢測相對(duì)難度較低，但是后期改善效果不明顯。通過先進(jìn)設(shè)備控制加工精度已在鍛鋼生產(chǎn)線和部分鐵軸生產(chǎn)線上實(shí)施， 改善效果可觀。對(duì)于工藝保障，由于國內(nèi)外鍛鋼曲軸的加工工藝大同小異，且刀具、砂輪、切削液、淬火漲量、加工參數(shù)及加工余量等影響質(zhì)量因素涉及改善周期長、優(yōu)化空間小及普及性差等特點(diǎn)，因此要通過加工工藝的改進(jìn)、優(yōu)化來提高產(chǎn)品質(zhì)量。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 1 章 零件加工工藝設(shè)計(jì) 零件工藝分析 從曲軸的形狀來看，其橫斷面會(huì)沿軸線方向急劇變化，應(yīng)力的分布極不均勻，尤其是曲柄臂和曲軸頸、過渡圓角部分以及油孔附近會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。曲軸要承受自身的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)所引起的附加力，曲軸在長期的運(yùn)行過程中，在應(yīng)力集中區(qū)產(chǎn)生疲勞破壞，因此彎曲和疲 勞斷裂是主要的破壞形式，曲軸連桿軸頸、主軸頸及軸承副在較高的比壓下進(jìn)行高速的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，軸頸與曲軸過渡處疲勞引起的裂紋，將會(huì)造成磨損發(fā)熱和燒傷，其中曲軸表面的磨削下當(dāng)將產(chǎn)生嚴(yán)重后果。 [7] 根據(jù)曲軸的工作狀況，為保證曲軸進(jìn)行可靠的工作，曲軸必須有足夠的強(qiáng)度、硬度、良好的耐磨性和高的抗疲勞性能，質(zhì)量要小，各工作標(biāo)表面要求耐磨、潤滑良好。具體來講曲軸應(yīng)具有以下力學(xué)性能： (1) 具有足夠的強(qiáng)度，減少軸頸的翹曲變形，提高自抗振能力。 (2) 表面有高的硬度、彎曲疲勞強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和耐磨性。 (3) 有良好的抗疲勞強(qiáng) 度和沖擊性。 (4) 有良好的潤滑作用。 曲軸失效的形式主要有以下兩種： (1) 疲勞破壞。一是在軸頸與軸柄過渡圓角處產(chǎn)生疲勞裂紋；二是軸頸中部的油道內(nèi)壁產(chǎn)生環(huán)行的裂紋，逐漸發(fā)展為曲柄處的斷裂。 (2) 軸頸表面嚴(yán)重磨損。 連桿的大端通過剖分式滑動(dòng)軸承 (軸瓦 )，安裝在Φ 68g10(mm)的連桿軸頸中，連桿小頭整體套裝在活塞中的活塞銷中。曲軸兩端Φ 70m6(mm)的主軸頸用來安裝軸承，將曲軸支承在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體中。Φ 70m6(mm)的主軸頸外側(cè)的環(huán)形槽內(nèi)嵌放彈性擋圈，可實(shí)現(xiàn)主軸承的軸向定位。主軸右側(cè)的錐形軸安裝齒 輪或皮帶輪，將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳遞給工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出。左側(cè)Φ 30s(mm)的軸頸上安裝正時(shí)齒輪，驅(qū)動(dòng)正時(shí)齒輪箱中的各種正時(shí)齒輪，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣正時(shí)，燃油供給正時(shí)，并驅(qū)動(dòng)潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，完成發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)需要的各種輔助功能，其軸頸Φ 30s7(mm)環(huán)形槽內(nèi)放置彈性擋圈，實(shí)現(xiàn)正時(shí)齒輪的軸向定位，右端的主洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 傳動(dòng)齒輪或皮帶輪用 M44X26H 螺母壓裝在Φ 50h10 的錐形軸上，同樣也可以實(shí)現(xiàn)軸向定位，曲柄下端 4 個(gè) 螺紋孔，用來安裝一對(duì)平衡塊 ,實(shí)現(xiàn)曲軸高速回轉(zhuǎn)時(shí)所必需的動(dòng)平衡要求。 [3] 的螺紋孔用來安放油堵，實(shí)現(xiàn)連桿軸頸處滑動(dòng)軸承的潤滑。同樣主軸頸Φ 70m6(mm)上的斜油孔內(nèi)，也需安放油堵，才能形成封閉的油滑油路，可靠的實(shí)現(xiàn)曲軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，連桿滑動(dòng)軸承所需要的潤滑，圓柱螺紋 Rp1/4 用來聯(lián)結(jié)潤滑系統(tǒng)的供油。 零件加工特點(diǎn)及解決方法 零件加工特點(diǎn) 1. 偏心工件中心孔的加工質(zhì)量對(duì)工件的加工精度影響很大，偏心工件兩端各對(duì)中心孔的位置要求一一對(duì)應(yīng)，如果兩端中心孔不在同一直線上，造成軸線歪斜，或中心孔表面加工不圓整、不光滑；都會(huì)嚴(yán)重引起曲軸工件加工后的形狀誤 差和位置誤差。所以，精度要求較高的偏心工件，中心孔一般都應(yīng)在精度較高的坐標(biāo)鏜床上加工。 2. 在兩頂尖上裝夾偏心工件，由于工件外圓上的受力點(diǎn)分布不均勻，會(huì)使裝夾不牢固，開車后或切削加工中將產(chǎn)生較大的離心力和沖擊振動(dòng)，會(huì)使工件出現(xiàn)不圓度和工件外圓切削振動(dòng)等，甚至?xí)l(fā)生嚴(yán)重事故。 3. 加工較長的曲軸工件時(shí)，最突出的矛盾是工件剛性差，回轉(zhuǎn)不平衡，容易變形，加工較困難；曲軸加工后用支撐螺釘支撐的方法可增加工件剛性，減少變形和振動(dòng)；但一定要注意頂尖和支撐螺釘不能頂?shù)眠^緊，過緊會(huì)使工件彎曲變形；若支撐螺釘頂?shù)锰?則起不到支承作用，加工中螺釘容易飛出來發(fā)生事故。 4. 偏心工件裝夾后，原中心線已偏移一定距離，為了防止打壞車刀產(chǎn)生事故，進(jìn)刀切削時(shí)應(yīng)先從工件最高點(diǎn)開始。 5. 車削偏心工件，切削速度不宜選得過高，車刀前角與后角不宜磨得過大。 6. 車偏心工件時(shí)頂尖受力不均勻，前頂尖容易損壞或移位。因此必須經(jīng)常檢查并保證兩頂尖處在有摩擦力又有間隙的狀況。 7. 注意調(diào)整車床主軸的間隙，特別是當(dāng)車床精度較差時(shí)，更顯得重要。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 加工零件采取的措施 1. 偏心工件中心孔的加工質(zhì)量對(duì)工件的加工精度影響很大，偏心 工件兩端各對(duì)中心孔的位置要求一一對(duì)應(yīng)，如果兩端中心孔不在同一直線上，造成軸線歪斜，或中心孔表面加工不圓整、不光滑；都會(huì)嚴(yán)重引起曲軸工件加工后的形狀誤差和位置誤差。所以，精度要求較高的偏心工件，中心孔一般都應(yīng)在精度較高的坐標(biāo)鏜床上加工。 2. 在兩頂尖上裝夾偏心工件，由于工件外圓上的受力點(diǎn)分布不均勻，會(huì)使裝夾不牢固，開車后或切削加工中將產(chǎn)生較大的離心力和沖擊振動(dòng)，會(huì)使工件出現(xiàn)不圓度和工件外圓切削振動(dòng)等，甚至?xí)l(fā)生嚴(yán)重事故。 3. 加工較長的曲軸工件時(shí)，最突出的矛盾是工件剛性差，回轉(zhuǎn)不平衡，容易變形，加工較困難 ；曲軸加工后用支撐螺釘支撐的方法可增加工件剛性，減少變形和振動(dòng)；但一定要注意頂尖和支撐螺釘不能頂?shù)眠^緊，過緊會(huì)使工件彎曲變形；若支撐螺釘頂?shù)锰蓜t起不到支承作用，加工中螺釘容易飛出來發(fā)生事故。 4. 偏心工件裝夾后，原中心線已偏移一定距離，為了防止打壞車刀產(chǎn)生事故，進(jìn)刀切削時(shí)應(yīng)先從工件最高點(diǎn)開始。 5. 車削偏心工件，切削速度不宜選得過高，車刀前角與后角不宜磨得過大。 6. 車偏心工件時(shí)頂尖受力不均勻，前頂尖容易損壞或移位。因此必須經(jīng)常檢