【正文】 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。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～I(xiàn)T7，圓度≤，～。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(chǎng)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(cè)：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(cè)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(cè)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。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Φ68g10(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Φ70m6(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。Φ70m6(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)Φ30s(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Φ30s7(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，右端的主傳動(dòng)齒輪或皮帶輪用M44X26H螺母壓裝在Φ50h10的錐形軸上，同樣也可以實(shí)現(xiàn)軸向定位，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]，實(shí)現(xiàn)連桿軸頸處滑動(dòng)軸承的潤滑。同樣主軸頸Φ70m6(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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。 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。[6] 確定毛坯 確定毛坯根據(jù)零件材料，確定毛坯材料為35CrMo。曲軸為發(fā)動(dòng)機(jī)上一個(gè)關(guān)鍵核心零件，由參考文獻(xiàn)[5]，其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)；毛坯宜采用模鍛成形，其優(yōu)點(diǎn)是鍛造精度高，加工余量小，但產(chǎn)品的組織不均勻及表面有硬化層。為改善切削性能，要進(jìn)行正火處理。 確定機(jī)械加工余量鋼制模鍛件的機(jī)械加工余量按GB3835—85確定。確定時(shí)，根據(jù)估算的鍛件質(zhì)加工精度及鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)，由文獻(xiàn)[5]—,可查得各加工表面的加工余量（表中余量值為單邊余量）。1. 鍛件質(zhì)量根據(jù)成品重量為25kg估算為35kg。2. 加工精度除圓錐面以外的各表面均為一般加工精度F10級(jí)。3. 鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S式中 —— 鍛件的質(zhì)量；——外廓包容體的質(zhì)量。假設(shè)鍛件的外廓包容體為105145342的長方體，則查文獻(xiàn)[1]P45，—10可確定鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)為S1，屬于簡單級(jí)。根據(jù)鍛件重量F1， 查文獻(xiàn)[1]：直徑方向?yàn)?～水平方向：0～315mm內(nèi)：～；315～400mm內(nèi)：～；～；軸向尺寸的單面余量為：～(315mm)； ～ (315～400mm)。 確定毛坯尺寸上面查的加工余量數(shù)據(jù)，適用于加工表面粗糙度Ra≥ ，對(duì)于表面粗糙度Ra，余量需要適當(dāng)放大，分析本零件，Φ70m6(mm)，Φ68g10(mm)。參考文獻(xiàn)[2]具體毛坯尺寸詳見表11。表11 曲軸毛坯尺寸零件尺寸(mm)單面加工余量(mm)鍛件尺寸(mm)Φ25f75Φ35Φ30s7Φ35Φ70m63Φ76Φ68g10Φ75Φ50h103Φ56M44X26h3Φ51337334336