【正文】 情況和方案。學(xué)生簽名：陳兆松 日期： 2012年5月分類(lèi)號(hào)： TH122 密 級(jí)： 公開(kāi) UDC： 621 學(xué)校代碼： 13292 中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） WD615系列發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工工藝設(shè)計(jì)The MachiningProcessesDesign on WD615 Series Engine Crankshaft 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 學(xué)生專(zhuān)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 機(jī)械081 系 機(jī)電工程系 指導(dǎo)教師 羅文 副研究員 中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院2012年6月鄭 重 聲 明本人呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實(shí)可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。ProcessesDesign on WD615 Series Engine Crankshaft 作 者 陳兆松 學(xué)號(hào) 0830115134 申請(qǐng)學(xué)位 工學(xué)學(xué)士 指導(dǎo)教師 羅文 副研究員 學(xué)科專(zhuān)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 培養(yǎng)單位 中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院答辯委員會(huì)主席 評(píng) 閱 人 2012 年 6月致謝致謝 經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，難免有許多考慮不周全的地方，多虧身邊有一群共同努力、互相幫助的同學(xué)以及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)。除了敬佩羅老師的專(zhuān)業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。本課題將對(duì)直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的零件結(jié)構(gòu)、加工技術(shù)要求和尺寸做詳細(xì)分析。 processes design on WD615 series 加強(qiáng)工藝技術(shù)研究，提高工藝水平，做好工藝管理工作是提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本的根本措施[1]。目前，各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家如日本、德國(guó)、美國(guó)等汽車(chē)生產(chǎn)大國(guó)都非常重視曲軸的生產(chǎn)，不斷改進(jìn)材質(zhì)和工藝，來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的需求[2]。承受沖擊載荷，并且對(duì)外輸出功率。通過(guò)完成對(duì)該零件的工藝設(shè)計(jì)和部分夾具的設(shè)計(jì)， 將會(huì)對(duì)制造行業(yè)，尤其是工藝方面有更深的理解。我國(guó)曲軸生產(chǎn)技術(shù)主要參考國(guó)外的生產(chǎn)技術(shù)，隨著不斷改進(jìn)，我國(guó)曲軸的生產(chǎn)加工效率和質(zhì)量也越來(lái)越高，無(wú)論產(chǎn)品種類(lèi)、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方式都有很大發(fā)展。總而言之，由于機(jī)床設(shè)備精度差距和工藝處理上的一些環(huán)節(jié)處理不善，導(dǎo)致生產(chǎn)的曲軸質(zhì)量上與好的公司生產(chǎn)的存在較大差距，在生產(chǎn)工藝和技術(shù)上還有很大的改進(jìn)空間。.h以下。有良好的高原適應(yīng)性，柴油機(jī)設(shè)計(jì)海拔高度為2000m，在此海拔高度柴油機(jī)功率仍然不需降低。（7）綠色、環(huán)保型：無(wú)石棉氣缸墊設(shè)計(jì)，無(wú)公害。正因?yàn)樗猩鲜鲋T多優(yōu)點(diǎn)，因此WD615發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品在中國(guó)重卡用戶(hù)心中有很高的地位。分布的，帶12個(gè)整體平衡塊，平衡塊大而薄，橫切面呈橢圓形，間距較小（46）mm ，厚度312mm， 曲軸主軸頸直徑為100mm，其擺差要求小于3mm，軸向尺寸都有較高的公差要求。2 WD615系列發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸分析 零件的工作機(jī)理曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的運(yùn)動(dòng)件，負(fù)荷最大，它與連桿組成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將活塞收到的燃料室內(nèi)膨脹壓力而產(chǎn)生的上下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生動(dòng)能，驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行工作[2]。因此保持動(dòng)平衡十分重要。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。校驗(yàn)動(dòng)平衡時(shí)，先在專(zhuān)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。零件的工作條件不同，選擇的毛坯類(lèi)型也不同[13]。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。主軸頸與連桿軸頸的中心距為65，連桿徑夾角為120176。 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。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。：（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。曲軸的鍛造是從45鋼的棒料變成毛坯的過(guò)程。（3）加熱要求始鍛溫度為1180177。（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，（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。用已加工過(guò)的表面作為定位基準(zhǔn)成為精基準(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)。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。（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。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。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?；鶞?zhǔn)先行，先主后次，先粗后精，先面后孔。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。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。（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。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(chē)余量Z21=，粗磨余量Z22=，精磨余量Z23=Φ120的加工余量為：粗車(chē)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。Φ88177。Φ128177。 3 連桿軸頸Φ工序尺寸表工序名稱(chēng)工序余量/mm工序尺寸/mm工序公差/mm工序尺寸及偏差/mm精磨Φ82Φ粗磨Φ粗銑Φ毛坯6Φ88Φ88177。1切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量（切削深度）這三個(gè)切削時(shí)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)總稱(chēng)為切削用量。對(duì)于保證加工質(zhì)量、提高加工效率和降低生產(chǎn)成本具有重要意義。精加工時(shí)，首先應(yīng)保證工件的加工精度和表面質(zhì)量要求，故一般選用較小的進(jìn)給量和背吃刀量，而盡可能選用較大的切削速度[18]。（1）基本時(shí)間Tj：直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、相對(duì)位置以及表面狀態(tài)等工藝過(guò)程所消耗的時(shí)間，稱(chēng)為基本時(shí)間。（4）服務(wù)時(shí)間Tw（布置工作地時(shí)間）：為正常操作服務(wù)所消耗的時(shí)間，主要指：修整刀具、收拾工具、潤(rùn)滑機(jī)床、換刀、清理切宵等所消耗的時(shí)間。計(jì)算方法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算。T= Tj+ Tf+ Tw +Tx= Tj+ Tf+（Tj+ Tf）x +（Tj+ Tf）T=（Tj+ Tf） （） 工序（1）銑大小頭端面，從兩面打中心孔工步1：銑曲軸大端面A①．選用直徑為130的硬質(zhì)合金刀具，確定背吃刀量，由《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表515查得，ɑp=B②．進(jìn)給量的確定， 由表527選取f=C③．切削速度的計(jì)算，由表530選取v=110m/min，刀具直徑為130，由公式n= （） 求出n=1000x110/()=，取n=300r/min，求的實(shí)際切削速度V=D④．時(shí)間定額計(jì)算查表533，端銑刀對(duì)稱(chēng)銑的基本時(shí)間為tm= （）式中，Lw為工件切削部分長(zhǎng)度，單位mmL1為切入行程長(zhǎng)度，單位mmL2為切出行程長(zhǎng)度，單位mmVf為工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量，單位mm/min已知Vf=nf=100mm/min，Lw=128，查表533取L1=3，L2=3，計(jì)算的tm=134/100= min=79s工步2：銑曲軸小端面A①．選用直徑為60的硬質(zhì)合金刀具，確定背吃刀量，由《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表515查得，ɑp=B②．進(jìn)給量的確定， 由表527選取f=C③．切削速度的計(jì)算，由表530選取v=110m/min，刀具直徑為130。B②．進(jìn)給量的確定，f=C③．磨削速度的計(jì)算，由表查得，v=30m/min，按公式n=1000v/(πd) 求出n=30000/()=，取200r/min，算出實(shí)際切削速度v= m/minD④．時(shí)間定額計(jì)算粗磨前端面Lw=50，根據(jù)L2=1~3，取L2=3，查表的L1=，將以上數(shù)據(jù)代入式T=(Lw+L1+L2)/( f x n),計(jì)算得T=()=工步2：精磨小頭端面A①．由《機(jī)械工人必備手冊(cè)》表139查得，背吃刀量ɑp=B②．進(jìn)給量的確定，f=C③．磨削速度的計(jì)算，由表查得，v=22m/min，按公式n=1000v/(πd) 求出n=22000/()=，取150r/min，算出實(shí)際切削速度v= m/minD④．時(shí)間定額計(jì)算精磨前端面Lw=50，根據(jù)L2=1~3，取L2=3，查表的L1=，將以上數(shù)據(jù)代入式T=(Lw+L1+L2)/( f x n),計(jì)算得T=（)=粗磨與精磨大頭端面時(shí)，選擇的參數(shù)基本相同，計(jì)算得粗磨：T=()=精磨：T=()= 工序(12) 粗磨、精磨主軸頸外圓和開(kāi)檔工步1：粗磨主軸頸外圓①A．由《機(jī)械工人必備手冊(cè)》表139查得，背吃刀量ɑp=B②．縱向進(jìn)給量的確定，fz==3mm/r(B為砂輪寬度)C③．磨削速度的計(jì)算，查表得，v=50m/min，按公式n=1000v/(πd) 求出n=50000/()=，取200r/min，算出實(shí)際切削速度v= m/minD④．時(shí)間定額計(jì)算磨外圓的時(shí)間定額公式T= （）式中，L為磨削長(zhǎng)度H為單邊余量K為光整火花修整系數(shù)，K=N為工件轉(zhuǎn)數(shù)Fz為縱向進(jìn)給量Ft為切削深度故，T=()==60s工步2：精磨主軸頸外圓A①．查表得，背吃刀量ɑp=B②．縱向進(jìn)給量的確定，fz==2mm/r(B為砂輪寬度)C③．磨削速度的計(jì)算，查表得，v=15m/min，按公式n=1000v/(πd) 求出n=15000/()=，取50r/min，算出實(shí)際切削速度v= m/minD④．時(shí)間定額計(jì)算參考式37，T=() = 12min 工序(13) 粗磨、精磨連桿軸頸外圓和開(kāi)檔磨連桿軸頸時(shí)所選參數(shù)與上一工序相同，過(guò)程省略，計(jì)算如下：粗磨時(shí)：n=1000v/(πd) =50000/（）= r/min,取200 r/min算出實(shí)際切削速度v= m/minT=()==60s粗磨時(shí)：n=1000v/(πd) =15000/（）=,取60 r/min算出實(shí)際切削速度v= m/minT=()= 工序(16) 鉆螺孔工步1：鉆Φ12的孔①A．選用高速鋼刀具，背吃刀量ɑp=6mmB②．進(jìn)給量的確定，又《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表550查得，f=C③．切削速度的計(jì)算，由《機(jī)械工人必備手冊(cè)》919查得，v=15m/min，按公式n=1000v/(πd) 求出n=15000/()=，取400 r/min，算出實(shí)際切削速度v= m/min。 輔助工序安排輔助工序包括檢驗(yàn)、去毛刺、清洗等。切削加工后在零件表層或內(nèi)部有時(shí)會(huì)留下毛刺，它們將影響裝配的質(zhì)量甚至機(jī)器的性能，應(yīng)當(dāng)安排去毛刺處理。曲軸加工過(guò)程中要多次熱處理，預(yù)備熱處理是為了改善加工性能，為最終熱處理做準(zhǔn)備，和消除殘余應(yīng)力，它安排在粗加工前后和需要去除內(nèi)應(yīng)力時(shí)。因此，實(shí)際生產(chǎn)上，也常采用軸頸表面感應(yīng)淬火，圓角滾壓的最終表面處理方案。 曲軸的預(yù)備熱處理以45鋼鍛件為毛坯的曲軸鍛造完成后，必須進(jìn)行調(diào)制處理必須進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，處理后為回火索氏體，硬度為207~302HBW，這將可以大大改善機(jī)械加工性能，并且為以后的熱處理和表面處理奠定組織基礎(chǔ)。 WD615發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的調(diào)質(zhì)處理熱規(guī)范使用設(shè)備加熱溫度/℃保溫時(shí)間/h淬火介質(zhì)回火溫度/℃回火時(shí)間/min冷卻方式箱式電阻爐830177。有資料表明，軸頸及圓角感應(yīng)淬火可使發(fā)動(dòng)機(jī)壽命提高到10000小時(shí)，而曲