【正文】 西安廣播電視大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸終鍛模的設(shè)計(jì)及仿真畢業(yè)論文目錄摘要 IAbstract II目錄 I第1章 緒論 1 1 1 1 國(guó)內(nèi)外曲軸加工技術(shù)展望 3 本課題研究的目的意義 4第2章 曲軸設(shè)計(jì) 5 5 5 曲軸的材料 6 曲軸強(qiáng)化的方法 6 6 7 曲軸兩端設(shè)計(jì) 8第3章 曲軸終鍛模設(shè)計(jì) 10 制定鍛件圖 10 計(jì)算鍛件的主要參數(shù) 11 11 12 曲軸的實(shí)體建模 13 曲軸的鍛件實(shí)體建模 13 曲軸模塊實(shí)體建模 15 模具裝配所需的其它零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)體建模 15 15 17 18 19 20 20 23 實(shí)體建模裝配 24第4章 曲軸模膛數(shù)控加工仿真 25 25 28結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 33致謝 34第1章 緒論曲軸，引擎的主要旋轉(zhuǎn)機(jī)件，裝上連桿后，可承接連桿的上下(往復(fù))運(yùn)動(dòng)變成循環(huán)(旋轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng)。它是發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)重要的機(jī)件，其材料是由碳素結(jié)構(gòu)鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個(gè)重要部位：主軸頸，連桿頸，（還有其它）。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)。曲軸的潤(rùn)滑主要是指與搖臂間軸瓦的潤(rùn)滑和兩頭固定點(diǎn)的潤(rùn)滑。曲軸的旋轉(zhuǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源，也是整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的源動(dòng)力。摘要：曲軸是內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵零件之一，其是內(nèi)燃機(jī)中最難加工的工件之一。介紹了國(guó)內(nèi)外的曲軸在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中的強(qiáng)化工藝和機(jī)械加工技術(shù)現(xiàn)狀，先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，并對(duì)未來(lái)制造技術(shù)的發(fā)展提出了展望。關(guān)鍵詞：曲軸、加工技術(shù)、強(qiáng)化工藝、機(jī)械加工。引言：曲軸是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵零件之一，也是內(nèi)燃機(jī)中最難加工的工件之一。曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)中是將活塞連桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其在工作過(guò)程中會(huì)不斷承受很大的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，且受力情況異常復(fù)雜。所以對(duì)曲軸的抗拉強(qiáng)度、剛度、耐磨性、耐疲勞性以及沖擊韌性等都提出了更高的要求。曲軸的主要失效形式是軸頸磨損和疲勞斷裂，因此對(duì)曲軸在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)強(qiáng)化工藝技術(shù)和機(jī)械加工技術(shù)同樣都有著更高的要求。目前車用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸材質(zhì)主要有球墨鑄鐵和鋼兩類。由于球墨鑄鐵曲軸成本只有調(diào)質(zhì)鋼曲軸成本的1/3左右，且球墨鑄鐵的切削性能良好，可獲得較理想的結(jié)構(gòu)形狀，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(lái)提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度、硬度和耐磨性。所以球墨鑄鐵曲軸在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，車用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸采用球墨鑄鐵材質(zhì)的比例在美國(guó)為90%，英國(guó)為85%，日本為60%，此外，德國(guó)、比利時(shí)等國(guó)家也已經(jīng)大批量采用。國(guó)內(nèi)采用球墨鑄鐵曲軸的趨勢(shì)則更加明顯，中小型功率柴油機(jī)曲軸85%以上采用球墨鑄鐵，而功率在160kW以上的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸多采用鍛鋼曲軸。⑴ 曲軸的強(qiáng)化工藝技術(shù)目前國(guó)內(nèi)外曲軸常見(jiàn)的強(qiáng)化工藝大致有如下幾種：氮化處理。氮化能提高曲軸疲勞強(qiáng)度的20%～60%。噴丸處理。曲軸經(jīng)噴丸處理后能提高疲勞強(qiáng)度20%～40%。圓角與軸頸同時(shí)感應(yīng)淬火處理。該強(qiáng)化方式應(yīng)用于球墨鑄鐵曲軸時(shí)，能提高疲勞強(qiáng)度20%，而應(yīng)用于碳素結(jié)構(gòu)鋼曲軸時(shí)，則能提高l00%以上。圓角滾壓處理球。墨鑄鐵曲軸經(jīng)圓角該壓后壽命可提高120%～300%，碳素結(jié)構(gòu)鋼曲軸經(jīng)圓角液壓后壽命可提高70%～150%。曲軸圓角滾壓強(qiáng)化工藝主要包括曲軸圓角滾壓和曲軸滾壓校正兩部分。在滾壓過(guò)程中，由伺服傳動(dòng)系統(tǒng)控制曲軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)角度，同時(shí)由液壓伺服控制系統(tǒng)控制液壓過(guò)程的壓力負(fù)載，使每個(gè)主軸頸和連桿頸依次完成整個(gè)滾壓過(guò)程。對(duì)彎曲曲軸的校直處理首先要檢測(cè)曲軸的彎曲變形數(shù)據(jù)即彎曲度的大小和相位方向，然后用擺差傳感器檢測(cè)各主軸頸處的擺差，繼而由專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)擺差數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并給出校直方案，即給出在某幾個(gè)主軸頸或連桿頸上的再施壓方案，從而利用此施壓方案重新按壓產(chǎn)生新的變形來(lái)消除曲軸的彎曲。國(guó)外應(yīng)用的圓角滾壓技術(shù)已相當(dāng)先進(jìn)，可一次完成對(duì)所有圓角的滾壓，且可做到主軸頸與連桿軸頸圓角的壓力不同，同一連桿軸頸圓角在不同方向上的壓力也可不同。這樣可經(jīng)濟(jì)地達(dá)到最佳的滾壓效果，最大限度地提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度。經(jīng)德國(guó)赫根塞特（HEGENSCHEID）公司定，球膜鑄鐵曲軸經(jīng)滾壓后壽命可增至100%～280%。復(fù)合強(qiáng)化處理。它是指應(yīng)用多種強(qiáng)化工藝對(duì)曲軸進(jìn)行強(qiáng)化處理，球墨鑄鐵曲軸采用圓角該滾壓工藝與離子氮化工藝結(jié)合使用，可使整個(gè)曲軸的抗疲勞強(qiáng)度提高130%以上。⑵ 曲軸的機(jī)械加工技術(shù)曲軸主軸頸和連桿軸頸的粗加工、半精加工工藝和精加工工藝，大體分為以下幾種：傳統(tǒng)的曲軸主軸頸及連桿軸頸的多刀車削工藝。生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度相對(duì)較低。粗加工設(shè)備多采用多刀車床車削曲軸主軸頸及連桿軸頸，工序的質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。一般精加工采用曲軸磨床，通?？渴止げ僮鳎庸べ|(zhì)量不穩(wěn)定，尺寸的一致性差。老式生產(chǎn)線的主要特點(diǎn)是普通設(shè)備多，導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)周期長(zhǎng)、場(chǎng)地占用面積大，且完全是靠多臺(tái)設(shè)備分解工序和余量來(lái)提高生產(chǎn)效率。數(shù)控車削工藝。數(shù)控車削設(shè)備價(jià)格相對(duì)便宜，不需要復(fù)雜的刀具，但只適合小批量生產(chǎn)。數(shù)控內(nèi)銑銑削工藝。內(nèi)銑設(shè)備價(jià)格較高，刀具費(fèi)用也很高，但適合大批量生產(chǎn)。數(shù)控車—拉、數(shù)控車—車?yán)に?。其突出?yōu)點(diǎn)是可對(duì)寬軸徑進(jìn)行分層加工，切削效率高，加工質(zhì)量好，但車?yán)毒呓Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)含量高，并且長(zhǎng)期依靠進(jìn)口，好處是可集車—車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要兩道工序于一起。CNC高速外銑工藝。數(shù)控高速外銑是20世紀(jì)90年代新興起來(lái)的一種新型加工工藝， 其適用范圍廣，特別雙刀盤(pán)數(shù)控高速外銑以其加工效率高、加工質(zhì)量穩(wěn)定、自動(dòng)化水平高，已成為當(dāng)前是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發(fā)展方向。就比較而言，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，切削速度高（目前最高可達(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。如德國(guó)BOEHRINGER公司專為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸設(shè)計(jì)制造的柔性的高速隨動(dòng)數(shù)控外銑床VDF 315 OM4型，該設(shè)備應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和銑刀進(jìn)給伺服連動(dòng)控制技術(shù)，可以一次裝夾不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心隨動(dòng)跟蹤銑削曲軸的連桿軸頸。其采用一體化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)床身，工件兩端電子同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特點(diǎn)；使用SIEMENS 840D CNC控制系統(tǒng)，設(shè)備操作說(shuō)明書(shū)在人機(jī)界面上， 通過(guò)輸入零件的基本參數(shù)即可自動(dòng)生成加工程序，可以加工長(zhǎng)度450～700mm、回轉(zhuǎn)直徑在380mm以內(nèi)的各種曲軸，連桿軸頸直徑誤差僅為177。數(shù)控曲軸磨削工藝。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）和線性光柵死循環(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