柴油機(jī)曲軸零件機(jī)械加工工藝過程及加工用的夾具設(shè)計(jì)(已修改)
2024-11-20 09:20 本頁面
【正文】 1 曲軸是內(nèi)燃機(jī)中的重要零件之一，是承受沖擊載荷傳遞動(dòng)力的關(guān)鍵零件，在內(nèi)燃機(jī)五大件（機(jī)體、缸蓋、曲軸、連桿、凸輪軸）中是最難以保證加工質(zhì)量的零件。由于曲軸工況條件惡劣，因此對(duì)曲軸的材質(zhì)、毛坯加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動(dòng)平衡等要求都十分嚴(yán)格。若其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)沒有保證質(zhì)量，即可嚴(yán)重影響曲軸的壽命和整機(jī)的可靠性，因此包括中國在內(nèi)的世界各國對(duì)曲軸的加工都十分重視，都在不斷的改進(jìn)曲軸加工工藝，最大可能的提高曲軸壽命。 曲軸質(zhì)量（指輕重）約占內(nèi)燃機(jī)質(zhì)量的 10%，成本約占整機(jī)的 10%～ 12%，其材質(zhì)大體分兩類：一類是鍛鋼，一類是球墨鑄鐵。由于采用鑄造方法可獲得較為理想的結(jié)構(gòu)形狀，從而減輕質(zhì)量，且機(jī)加工余量隨鑄造工藝水平的提高而減小，目前國外球鐵鑄造曲軸的單邊加工余量可達(dá) 2～ 3mm。另外球墨鑄鐵的切削性能良好，并且和鋼質(zhì)曲軸一樣可以進(jìn)行各種熱處理和表面強(qiáng)化處理來提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度、硬度和耐磨性。而且球鐵中的內(nèi)摩擦所耗功比鋼大，減小了工作時(shí)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的振幅和應(yīng)力，應(yīng)力集中也沒有剛質(zhì)曲軸敏感。所以球墨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。統(tǒng)計(jì)資料表明，車用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸采用球鐵材質(zhì)的比例為：美國 85%，日本 40%，俄羅斯、比利時(shí)、荷蘭和德國也已大批量生產(chǎn)。國內(nèi)采用球鐵曲軸的趨勢(shì)則更加明顯，中小型功率柴油機(jī)曲軸 85%以上用球鐵。 近年來隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，通過引進(jìn)技術(shù)消化吸收和自行開發(fā)總體水平有了較大的提高。但是我們也應(yīng)該看到，我國內(nèi)燃機(jī)曲軸生產(chǎn)技術(shù)距世界先進(jìn)水平仍相差很遠(yuǎn)，甚至于還滿足不了我國內(nèi)燃機(jī)工業(yè)技術(shù)發(fā)展的要求。國內(nèi)曲軸專業(yè)生產(chǎn)廠家雖然不是很多，但存在整體規(guī)模小、專業(yè)化程度低、企業(yè)設(shè)備陳舊、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝落后、性能壽命和可靠性差、品種雜亂和“三化”程度低等差距，它是影響整機(jī)適應(yīng)國內(nèi)及國際市場(chǎng)能力 的重要因素。隨著我國加入 WTO，內(nèi)燃機(jī)零部件行業(yè)將面臨更加激烈的市場(chǎng)競爭，也將迎來新的發(fā)展與機(jī)遇。我們只有充分了解國內(nèi)外內(nèi)燃機(jī)曲軸制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)的改進(jìn)和提高曲軸制造技術(shù)水平，生產(chǎn)出具有世界一流水平的內(nèi)燃機(jī)曲軸，才能以實(shí)力參與市場(chǎng)競爭。 2 生產(chǎn)綱領(lǐng)是企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量，曲軸的的年生產(chǎn)綱領(lǐng)就是包括備品和廢品在內(nèi)的年產(chǎn)量，計(jì)算公式如下： N=Q n（ 1+a%）（ 1+b%）（件 /年） 式中 N— 零件的年常量（件 /年） 。Q— 產(chǎn) 品 的年產(chǎn)量（根 /年） 。 N— 每臺(tái)產(chǎn)品中該曲軸的數(shù)量（件 /臺(tái)）； a%備用率； b%廢品率； 本 次設(shè)計(jì)的柴油機(jī)曲軸年產(chǎn)量為 5000 臺(tái)，其中 n=1， a=8， b=1， 故生產(chǎn)綱領(lǐng)： N=5000 1（ 1+8%）（ 1+1%） =5454（件 /年） 生產(chǎn)類型為企業(yè)生產(chǎn)，生產(chǎn)專業(yè)化程度分類為，單件生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)、中批量生產(chǎn)、大批量生產(chǎn)。 本次設(shè)計(jì)的柴油機(jī)曲軸生產(chǎn)綱領(lǐng)為 5454 件，零件重量不超過 20KG,根據(jù)有關(guān)資料分析得出結(jié)論為，中批量生產(chǎn)。 曲軸的用途及工作條件 曲軸的功用是把 活塞、連桿傳來的氣體力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩，用以驅(qū)動(dòng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)以及其他輔助裝置。曲軸在周期性變化的氣體力、慣性力及其力矩的共同作用下工作，承受彎曲和扭轉(zhuǎn)交變載荷。 曲軸應(yīng)有足夠的抗彎曲、抗扭轉(zhuǎn)的疲勞強(qiáng)度和剛度；軸頸應(yīng)有足夠大的承壓表面和耐磨性；曲軸的質(zhì)量應(yīng)盡量小；對(duì)各軸頸的潤滑應(yīng)該充分。 3 圖 11 曲軸 的結(jié)構(gòu)圖 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。 主軸頸是曲軸的支承部分，通過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。平衡重塊用來平衡發(fā)動(dòng)機(jī)不平衡的離心力矩，有時(shí)還用來平衡一部分往復(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，在齒輪室蓋上裝有油封。曲軸的后端用來安裝飛輪 。 分析零件圖上技術(shù)要求，確定主要加 工表面 技術(shù)要求零件應(yīng)經(jīng)正火處理，處理后硬度要求 HBS240300. 主要加工表面是主軸頸、連桿軸頸以及鍵槽的加工。 4 加工表面的尺寸和形狀精度 .主軸頸、連桿軸頸本身的精度，即尺寸公關(guān)等級(jí) h6， 軸頸長度公差等級(jí)為 IT9～ IT10。軸頸的形狀公差，如圓度、圓柱度控制在尺寸公差之半。 尺寸和位置精度 包括主軸頸與連桿軸頸的平行度：一般為 100mm之內(nèi)不大于 ； 圓柱 度：不大于 ； 同軸同心 度：不大于 ； 全跳度：不大于 。 跳度：不大于 。連桿軸頸的位置度不大于 177。20′。 加工表面粗糙度及其它方面的表面質(zhì)量要求 表面粗糙度 Ra 值為 ～ m。 熱處理要求 曲軸在加工前需正
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