【正文】 數(shù)控砂帶拋光機進行超精加工，經(jīng)超精加工后的曲軸軸頸表面粗糙度至少提高一級精度。復(fù)合機床應(yīng)具有工序集成功能，多種加工集成功能。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，帶尺寸控制裝置。鍛鋼曲軸生產(chǎn)線擁有世界頂級的數(shù)控機床、先進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。 通過不斷地改進人們發(fā)現(xiàn)：人為檢測相對難度較低，但是后期改善效果不明顯。曲軸要承受自身的扭轉(zhuǎn)振動所引起的附加力，曲軸在長期的運行過程中，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 行高速的相對旋轉(zhuǎn)，軸頸與曲軸過渡處疲勞引起的裂紋，將會造成磨損發(fā)熱和燒傷，其中曲軸表面的磨削下當將產(chǎn)生嚴重后果。 (3) 有良好的抗疲勞強度和沖擊性。 (2) 軸頸表面嚴重磨損。主軸右側(cè)的錐形軸安裝齒輪或皮帶輪，將發(fā)動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳遞給工作機構(gòu)，實現(xiàn)動力輸出。 零件加工特點及解決方法 零件加工特點 1. 偏心工件中心孔的加工質(zhì)量對工件的加工精度影響很大，偏心工件兩端各對中心孔的位置要求一一對應(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；都會嚴重引起曲軸工件加工后的形狀誤差和位置誤差。 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，進刀切削時應(yīng)先從工件最高點開始。 7. 注意調(diào)整車床主軸的間隙，特別是當車床精度較差時，更顯得重要。 3. 加工較長的曲軸工件時，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；但一 定要注意頂尖和支撐螺釘不能頂?shù)眠^緊，過緊會使工件彎曲變形；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。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。為改善切削性能，要進行正火處理。 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。 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≥ m ，對于表面粗糙度 Ra m 的表面，余量需要適當放大，分析本零件，Φ 70m6(mm)兩端主軸頸表面粗糙度 Ra 為 m，故需要增加精車余量 ，Φ 68g10(mm)連桿軸頸表面粗糙度 Ra 為 m，毛坯尺寸需要增加精車及磨削余量 。 35CrMo 含碳量為 ～ %，其最高含碳量為 %，按文獻 [1]表 ，鍛件的材質(zhì)系數(shù)為 M1，采取平直分模線，鍛件為普通精度等級，則毛坯公差可從文獻 [1]表 、表 。 確定毛坯及毛坯的熱處理方式 鋼制曲軸毛坯經(jīng)鍛造后要安排正火，以消除殘留的鍛造應(yīng)力，并使不均勻繁榮金相組織，通過重新結(jié)晶得到細化均勻的組織，從而改善加工性。 垂直度： M12 相對于底面為 ，底面相對于主軸中心線為 100： 。粗糙度為 ～ 面：最終加工方法為磨 ,如：連桿頸、主軸頸。例如本工件的第一道工序銑兩端面打中心定位孔 。這些表面是決定零件質(zhì)量的主要因素，對其進行加工是工藝過程的主要內(nèi)容，因而在確定加工順序時，要首先考慮加工主要表面的工序安排，以保證主要表面的加工精度。 [10] 根據(jù)以上的基本原則可以確定曲軸加工工藝路線如表 13所示： 表 13曲軸的加工工藝路線 序號 工序內(nèi)容 簡要說明 1 2 3 4 5 6 7 8 9 鍛造 熱處理 校直 清理表面 檢查 銑兩端面打中心定位孔 銑側(cè)面及底面 粗車小頭及法蘭 粗車主軸頸 模鍛 調(diào)質(zhì)或正火 超聲波檢查 12 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 粗車連桿頸 鉆連桿孔及攻絲 鉆油孔 鉆法蘭孔及攻絲 精車連桿頸 精車大、小頭及軸臺 車油槽及越程槽 小頭攻絲及大、小頭倒角 車螺紋 銑鍵槽 淬火 校直 粗磨主軸頸 磨連桿頸 精磨連桿頸 拋光 清洗 總檢 專用夾具 磁粉探傷 該單拐曲軸在加工連桿軸頸Φ 68 時，要使用專用的偏心夾具來保證其偏心量為 177。因零件重量大，固采用前一種方法。 磨削主軸頸時，配裝平衡鐵，使工件旋轉(zhuǎn)平衡，保證磨削精度。 (3) 確定銑削速度 v及銑削功率mp 查文獻 [1]表 得 min/59mv ?表, kwpm ?表，又查文獻 [1]表 得修正系數(shù) ?VMk， ?mMPk， ?svk, ?VQwk ， ?mQpk， 考慮修正系數(shù)后的銑削速度 m i n/ m????表‘ 計算出刀具轉(zhuǎn)速 39。 工序 40 粗主軸頸，工序 50 精車主軸頸 1. 粗車 根據(jù)文獻 [1]表 ，在車刀 H B＝ 25 16mm，工件直徑Φ D≤ 100，取mmap 5~3? 時，零件小很多，而實際車削深度又達到表中 mm5~3 的上限，故 f要取規(guī)定范圍的小值，暫取 rmmf /? ，因本工序為非強力重負荷切削，故對車刀的強度、刀桿強度和機床進給機構(gòu)強度不進行校驗。 ???? 根據(jù) Tv39。 ????? ? 因 mTz pp 39。 (2) 確定車削速度 V, 車削力 F 和車削功率 Pm,查文獻 [1]表 得：min/162V0 mm? ， NZ 500F 0 ? , kww 0 ? 。 m??? m039。 M15 加工：選用Φ 的直柄麻花鉆（參考文獻 [1]表 ），再攻絲至 M15。 (2) 確定鉆削用量 確定進給量 f：根據(jù)文獻 [1]表 rmm /~ ?表 ,由于孔深與孔徑之比 0 ??d, ? 。 (3) 確定切削速度 v、軸向力 F、扭矩 M 及切削功率 Pm：用不同的刀具材料進行鉆、鉸孔的 V、 F、 M、 Pm 均可按文獻 [1]表 及表 進行計算，采用 插 入 法 查 文 獻 [1] 表 得： min/17 mv ?表， NF 4732?表, mNM n ?? , kwpm ?表 ，于實際加工條件與上表所給條件不完全相同而查文獻 [1]表 的到切削速度的修正系數(shù)： Mv ? , lv ?,則有： m i n/ m m???? m i n/16222 39。＞ ， 故 選 擇 的 鉆 削 切 削 用 量 可 用 ， 即 ? ，rmm/ ? , min/195n r? ， min/14d0 m? ,此時 NF 5016? ， ??M ，kwm ? 。 ????表V m i n/ 39。硬度測得在 51～ 53HRC 之間，且硬度分布均勻。 由于淬火后獲得的馬氏體組織不夠穩(wěn)定，因此，需要高溫回火獲得穩(wěn)定的組織，回火索氏體。多數(shù)情況下，在工藝過程結(jié)束后，金屬內(nèi)部將保留一部分殘余應(yīng)力。如圖 23 21 圖 23 去應(yīng)力退火工藝圖 進行去應(yīng)力退火時，金屬在一定溫度作用下通過內(nèi) 部局部塑性變形 (當應(yīng)力超過該溫度下材料的屈服強度時 )或局部的弛豫過程 (當應(yīng)力小于該溫度下材料的屈服強度時 )使殘余應(yīng)力松弛而達到消除的目的。從圖 25 可以看出，試樣 1 經(jīng)過高頻淬火以后，表面得到的并不是所需要的針狀馬氏體，而是粗大的組織。試樣心部依然保持原 來的組織不變，心部組織如圖 26，為顆粒大小均勻綜合性能良好的回火索氏體。圖 27 為表層與心部的過渡區(qū)域。 本次實驗 35CrMo 在高頻淬火后表層硬度值達到 53～55HRC 之間，硬度在表層分布均勻。定位元件工作表面的精度直接影響工件的定位精度，因此定位元件工作表面應(yīng)有足夠的精度，以保證加工精度要求。 3. 有較高的耐磨性 工件的裝卸會磨損定位元件工件表面，導(dǎo)致定位元件工件表面精度下降，引起定 位精度的下降。 連桿頸加工專用夾具計算方法 車削時，先把工件車到需要的直徑和長度，并把兩個端面車平。 [12] 1. 方形墊片厚度的計算 車削偏心距較?。?e ≤ 5～ 6mm）的偏心工件，可以用方形墊片如圖 31。一般是根據(jù)計算的墊片厚度先車削一個偏心工件，接著檢驗這個工 件的偏心距，測出偏心誤差值并適當修正墊片厚度，直到加工出偏心距合格的零件為止。 通過查閱資料，并與指導(dǎo)老師協(xié)商，確定以下兩種設(shè)計方案： 方案一：工件用兩個 V 型塊，一個中間浮動型塊及左型塊的端面定位，采用型塊與螺釘連接夾緊工件。方案二用兩個中間定位螺柱限制其一個轉(zhuǎn)動自由度。 結(jié)合以上分 析，并與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定采用方案二的夾具結(jié)構(gòu)。 定位精度分析 基面 10mm 的尺寸，是在一次裝夾下完成，其尺寸為自由尺寸，加工要求不是很高。 精基準的選擇 1. 用工序基準作為基準，實現(xiàn)基準的重合，以免產(chǎn)生基準不重合誤差，例如法蘭孔的加工。 測量工具選擇及測量方法設(shè)計 由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，固加工設(shè)備宜以通用機床為主?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計等問題，采用立銑，選用 X5032 萬能銑床（參考文獻 [1]表 ），選擇直徑 d0＝ 125mm,齒數(shù) z＝ 6可轉(zhuǎn)位面銑刀、專用夾具和游標卡尺。車刀有：端面車刀、外圓車刀、槽刀、螺紋車刀。 圖 42端面跳動度測量示圖 31 曲軸的最終檢測方法 采用磁力 熒光探傷方法進行，在暗室內(nèi)用大電流直流電來磁化曲軸，裂紋處漏磁與磁粉相互作用，使磁力線發(fā)生變形，逸出工件的表面形成磁 極并形成可檢測的漏磁場，在工件的表面噴灑熒光粉磁粉磁懸浮液，磁粉便會吸附在裂紋處，顯示處裂紋的位置、形狀和大小等。通常使用 的磁粉探傷設(shè)備有固態(tài)探傷機（ CJW41000 通用式）、 MD1060 磁粉探傷機等，作為磁粉探傷用磁粉有熒光磁粉和非熒光磁粉，磁懸液為液體分散劑，為磁粉和分散劑按一定的比例配比而成，其中水分散劑是應(yīng)用最廣泛的一種，具有良好的分散性、潤濕性、一定的消防性、消泡性等，消泡性可自動消除由于攪拌作用引起的大量泡沫，保證正常的檢驗，最后具有高的穩(wěn)定性，在使用過程中其性能不發(fā)生變化。 [7] 32 結(jié) 論 本設(shè)計綜合考慮了多方面的可行性，不僅使其在使用方面更加方便可靠，而且在成本方面有所降低，后期可能性維修方面也有所改善，方便控制易于檢修，更高程度上實現(xiàn)了機電一體化。利用該夾具主要是鉆曲下底面，在后道工序中需在曲柄下底面上鉆孔，因此，對曲柄下底面有平行度要求，在本夾具設(shè)計中，其定位基面是曲軸兩端Φ 70m6 主軸頸圓柱面，即定位基準為主軸線，故足以滿足其對主軸的平行度要求，因此本道工序的加工，主要是應(yīng)考慮如何提高勞動的生產(chǎn)率，降低勞動強度，而精度則不是主要問題。在設(shè)計過程中，劉老師不顧自身工作繁重，在百忙之中不辭勞苦地指導(dǎo)，在此，對劉老師表示誠摯的感謝。在論文的設(shè)計過程中，得到了劉老師的大力幫助，在此向他們表示誠摯的謝意。設(shè)計過程中除了考察專業(yè)課的能力之外還培養(yǎng)了我們分析問題、解決問題和克服困難的能力，為以后的工作奠定了良好的基礎(chǔ)，更是對我們?nèi)陮I(yè)課學(xué)習(xí)的一個良好的總結(jié)。雖然該夾具能完成一定的加工要求，但也存在一定弊端，所以設(shè)計更好的專用夾具有待努力！ 進一步提高加工精度，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)的成本，提高產(chǎn)品的競爭力是今后努力的方向。根據(jù) 曲軸的材料要求，機械性能要求及各項技術(shù)要求選用 35CrMo 為毛坯。 磁粉探傷的工藝流程為：預(yù)處理 — 磁化 — 施加磁浮液 — 檢查 — 退磁 —— 后處理。另外采用超聲波、 X 射線和渦流檢測等方法，同樣可以實現(xiàn)對表面和內(nèi)部裂紋的全面檢測，甚至可以明顯區(qū)分晶粒度的大小，為熱處理的產(chǎn)品質(zhì)量問題提供鑒定和區(qū)別的依據(jù)。 30 技術(shù)要求的測量方法 參考文獻 [9]知，平行度的測量 (如圖 41)，把工件兩端軸頸妥放在專用檢驗工具上，再在垂直和水平 4 個 不同位置檢查曲軸軸線對兩端軸頸軸線的平行度，其平均誤差應(yīng)小于圖紙規(guī)定的公差 。先選擇Φ 12的合金鋼擴孔鉸刀，再攻絲至 M12，專用夾具、游標卡尺、圓孔塞規(guī)。工件在各機床上的