【正文】 曲軸的結(jié)構(gòu)與技術(shù)要求，確定了零件的生產(chǎn)類(lèi)型和加工余量，審查了零件的加工工藝性，選擇了適當(dāng)?shù)拿鳌? 曲軸毛坯的選擇 選擇毛坯 曲軸工作時(shí)要承受很大的轉(zhuǎn)矩及交變的彎曲應(yīng)力，容易產(chǎn)生扭振、折斷及軸頸磨損，因此要求所用材料應(yīng)有較高的強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和耐磨性。本次設(shè)計(jì)圓柱度公差為 。 曲 軸的主要技術(shù)要求 為了保證曲軸的正常工作，對(duì)曲軸規(guī)定了嚴(yán)格的技術(shù)要求。 曲軸工作時(shí)要承受很大的扭應(yīng)力及大小和方向都在不斷變化的彎曲應(yīng)力的作用，因此曲軸應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和支承剛性。在對(duì)連桿頸進(jìn)行隨動(dòng)磨削時(shí)，曲軸以主軸頸為軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并在一次裝夾下磨削所 有連桿頸。 目前，國(guó)內(nèi) 較陳舊的曲軸生產(chǎn)線多數(shù)由普通機(jī)床和專(zhuān)用機(jī)床組成，生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度相對(duì)較低。側(cè)蓋設(shè)置于曲軸臂中，側(cè)蓋與曲軸銷(xiāo)之間成形有一空間，該空間連接于第一油路與第一機(jī)油緩沖室之間。曲軸臂連接于軸頸。發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程就是，活塞經(jīng)過(guò)混合壓縮氣的燃爆，推動(dòng)活塞做直線運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，我們還需進(jìn)一步研究曲軸加工工藝，尤其是要深入研究關(guān)鍵工藝和關(guān)鍵設(shè)備，這對(duì)提升曲軸乃至發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)水平都是相當(dāng)重要的。世界各 國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)曲軸。 發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)告訴我們，工業(yè)化是邁向現(xiàn)代化的必經(jīng)之路。尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。而 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸生產(chǎn)得到較大的發(fā)展，總量已具相當(dāng)?shù)囊?guī)模，無(wú)論是設(shè)計(jì)水平，還是產(chǎn)品品種、質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方式都有很大的發(fā)展。我國(guó)的各大發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠經(jīng)過(guò)多年的學(xué)習(xí)和探索，已經(jīng)掌握了很多較為先進(jìn)的血軸加工技術(shù)，生產(chǎn)效率較高，生產(chǎn)線中的大部分設(shè)各也已國(guó)產(chǎn)化。近年來(lái)，我國(guó)內(nèi)燃機(jī)曲軸專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家通過(guò)引進(jìn)技術(shù)消化吸收和自行開(kāi)發(fā)，總體水平有了較大的提高。因此世界各國(guó)對(duì)曲軸的加工都十分重視，都在不斷地改進(jìn)曲軸加 工工藝，最大可能地提高曲軸壽命。以及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的步驟和方法，夾具總圖的設(shè)計(jì)和繪制方法。我們只有充分了解國(guó)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)改進(jìn)和提高曲軸制造技術(shù)水準(zhǔn)，才能制造出具有世界一流水平的內(nèi)燃機(jī)曲軸，以實(shí)力參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。由于曲軸工作條件惡劣，因此對(duì)曲軸工藝規(guī)程的編制、夾具的選擇都要有嚴(yán)格的要求。 因此，人們對(duì)汽車(chē)的性能要求也在不斷提高，不論是經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性，還是穩(wěn)定性、安全性，甚至是排放性等各方面都要逐一考慮 。這就需要傳統(tǒng)制造技術(shù)和汽車(chē)專(zhuān)業(yè)技術(shù)相互結(jié)合，在滿足汽車(chē)動(dòng)力性的同時(shí)滿足其經(jīng)濟(jì)性與生產(chǎn)效率，也就是工藝性。如果其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量沒(méi)有得到保證，則可嚴(yán)重影響曲軸的使用壽命和整機(jī)的可靠性，因此我們應(yīng)不斷改進(jìn)曲軸加工工藝。 本次設(shè)計(jì)題目為“發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工工藝及夾具設(shè)計(jì)”，它運(yùn)用了機(jī)械加工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)內(nèi)容，囊括了幾年來(lái)所學(xué)的理論知識(shí)，使我 了解曲軸飛輪組的功用及工作條件和受力情況，及了解相關(guān)零部件的材質(zhì)及加工和使用特點(diǎn)。 研究方向及發(fā)展現(xiàn)狀 曲軸是內(nèi)燃機(jī)中承受沖擊載荷傳遞動(dòng)力的關(guān)鍵零件，也是在內(nèi)燃機(jī) 5 大件(機(jī)體、缸蓋、曲軸、連桿、凸輪軸 )中最難以保證加工質(zhì)量的零件。 曲軸質(zhì)量約占內(nèi)燃機(jī)質(zhì)量的 10%，成本約占整機(jī)的 10%~12%，其材質(zhì)大體可分 2 類(lèi)：一類(lèi)是鍛鋼，一類(lèi)是球墨鑄鐵。但是我國(guó)距世界先進(jìn)水平仍相差很遠(yuǎn)，甚至于還 滿足不了我國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)技術(shù)發(fā)展的要求。 國(guó)內(nèi)曲軸生產(chǎn)線多數(shù)由 3 普通機(jī)床和專(zhuān)用機(jī)床組成，生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度相對(duì)較 低。曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)中是承受載荷傳遞動(dòng)力的重要零部件，也是發(fā)動(dòng)機(jī)五大零部件中最難以保證加工質(zhì)量的零部件，其性能、水平直接影響整機(jī)的性能水平及可靠性。先進(jìn)的加工工藝加工出的曲軸質(zhì)量好、效率高且穩(wěn)定。而制造業(yè)，特 別是裝備制造業(yè)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的主力軍，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的原動(dòng)力，發(fā)展制造業(yè)始終是振興經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的最佳路徑。加工都十分重視，都在不斷更新曲軸加工設(shè)備．改進(jìn)加工工藝，以提高曲軸加工質(zhì)量，延長(zhǎng)使用壽命。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 曲軸的 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 4 軸頸，連桿頸，（還有其他）。曲軸的旋轉(zhuǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源 。曲軸銷(xiāo)設(shè)置于曲軸臂之中，并且抵接于軸頸。連桿大端軸承設(shè)置于曲軸臂之中，曲軸銷(xiāo)套設(shè)于連桿大端軸承之中，第二油路連接于第二機(jī)油緩沖室與連桿大端軸承之間。粗加工設(shè)備一般采用多刀車(chē)床車(chē)削曲軸主軸頸及連桿軸頸，工序質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生較大的加工應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。在磨削過(guò)程中，磨頭實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)進(jìn)給，跟蹤著偏心回轉(zhuǎn)的連桿頸進(jìn)行磨削加工。曲軸工作時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度很高，曲軸的軸頸和連桿軸頸需要足夠的耐磨性，且曲軸的質(zhì)量分 布應(yīng)當(dāng)平衡，以防因不平衡而產(chǎn)生離心力使曲軸承受附加載荷。其主要技術(shù)要求如下： 主軸頸和連桿軸頸的尺寸精度通常為 IT6~IT7，同軸度允許偏差 ， 7 表面粗糙度 aR 值為 ~。 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；曲軸各主軸頸的同軸度：小型高速曲軸為 ，中大型低速軸 為～ ；各連桿軸頸的位置度不大于 177。對(duì)于材料的選擇有一定的要求：一般曲軸為 3 45 鋼或球墨鑄鐵 QT6002；對(duì)于高速、重載曲軸，可采用 35CrMoAl、 42Mn2V 等材料。 9 第 3章 曲軸機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì) 工藝基準(zhǔn)的選擇 基面的選擇 是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇得正確，合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，否則，就會(huì)使加工工藝過(guò)程問(wèn)題百出，嚴(yán)重的還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行。 加工各軸面均一軸心為精基準(zhǔn)。鉆孔和攻螺紋以已加工曲柄側(cè)面為基準(zhǔn)。 加工階段的劃分 曲軸為異形軸類(lèi)零件，且加工 精度要求比較高。 ⑵ 半精加工階段：粗磨 銑 各主軸頸曲柄和連桿軸頸 ,精銑加工和 銑 螺紋，鉆，擴(kuò)定位，斜油孔，法蘭定位孔，安裝孔孔。因此選用工序集中原則安排曲軸的加工工序。 ③ 遵循 “ 先主后次 ” 原則，先加工主要表面。會(huì)產(chǎn)生效應(yīng)力和組 11 織應(yīng)力，應(yīng)采用回火消除這種應(yīng)力，毛坯在出廠前已經(jīng)過(guò)相應(yīng)熱處理，在此工藝路線中將省略。 ① 校直工序：由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工序較多，為嚴(yán)格控制加工質(zhì)量，保證直線度精度，減少?gòu)U品率，應(yīng)在加工階段安排多次校直工序，本加工工藝規(guī)程安排在第 03， 14， 23， 28， 35， 47 工序，采用液壓壓床設(shè)備。 確定工藝路線 曲軸的工藝路線，機(jī)床設(shè)備及工藝裝備見(jiàn)表 31。 ⑵ 自終加工工序起，即從設(shè)計(jì)尺寸開(kāi)始，至第一道工序，逐次加上（對(duì)被包容面）或減去（對(duì)包容面）個(gè)工序的基本余量 ，便可得到各工序的基本工序尺寸。 表 加工余量、工序尺寸以及公差、 和粗糙度 （ a） 加工表面 加工內(nèi)容 加工 余量 精度 等級(jí) 工序尺寸 表面 粗糙度 Ra(181。ｍ ) Ф 45 油封檔 粗銑 IT12 0 ?? 14 Ф 40 主軸頸 鑄件 精磨 粗磨 半精銑 粗銑 5 CT9 IT6 IT7 IT10 IT12 Ф 55177。 ??? ??? 0 ?? 0 ?? Ф 40 圓柱面 鑄件 精 磨 粗磨 半精銑 粗銑 5 CT9 IT6 IT7 IT10 IT12 Ф 45177。加工后表面粗糙度為 Ra≤ ｍ。 ④ 車(chē)刀幾何形狀（見(jiàn)表 ），選擇平面帶倒棱前刀面，κ r=60176。γ。 1?b =。 最后決定的銑削用量為： α p=， f=， n=500r/min， Vc=110m/min。 ④ 銑刀幾何形狀（見(jiàn)表 ），選擇平面帶倒棱前刀面，κ r=60176。γ。 1?b =。 最后決定的車(chē)削用量為： α p=， f=， n=500r/min， Vc=86m/min。 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 vyvxvpm vc kfT Cv ?? （ 1— 1） 式中： Vk = tvk vKk? svk Tvk Kvk 故由公式 (11)得 Vc=n=271r/min 按數(shù)控銑床說(shuō)明書(shū)，選擇 n=500r/min，這時(shí) Vc=110m/min。 鉆頭幾何形狀為：雙錐修磨橫刃，β =30176。 =12176。 = 時(shí)， f=～ ?！?，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為 8830N時(shí)，進(jìn)給量為 。 =時(shí)，鉆頭后刀面最大磨損量取為 ，壽命 T=60min。 )=根據(jù) Z5125 鉆床說(shuō)明書(shū)，可考慮選擇 n=272r/min,但因所選轉(zhuǎn)數(shù)較計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)為高，會(huì)使刀具壽命下降，故可將進(jìn)給量降低一級(jí)，即取 f=；也可選擇較低一級(jí)轉(zhuǎn)數(shù) n=195r/min,仍用 f=，比 較這兩種方案： 第一方案 f=,n=272r/min nf=272179。f=。但已知銑削寬度 ae為 70mm，故應(yīng)根據(jù)銑削寬度 ae≤ 49mm，選擇 d。 κ rε =30176。（假定 αcmax ） , α 。 1=— 5176。 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 的公式進(jìn)行計(jì)算。 22 第 4 章 鉆床夾具的設(shè)計(jì) 夾具的概念 夾具的定義 夾具是用以裝夾工件的裝置。機(jī)床、夾具、刀具、工件在加工時(shí)組成加工系統(tǒng)，工件實(shí)現(xiàn)定位和夾緊。特點(diǎn)：能較好地適應(yīng)加工工序和加工對(duì)象的變換，一般結(jié)構(gòu)均已定型，尺寸、規(guī)格系列化。特點(diǎn)：夾具的使用對(duì)象在設(shè)計(jì)前并不非常確定，通用性范圍大。 5） 組合夾具： 由可循環(huán)使用的標(biāo)準(zhǔn)夾具零、部件組裝成易于聯(lián)接和拆卸的夾具。 為 此，在 進(jìn) 行機(jī)械加工之前，先要 對(duì) 其 進(jìn) 行 夾具 設(shè)計(jì) 。 夾 具要不要清根， 應(yīng)根 據(jù)工件的 結(jié) 構(gòu)而定。 設(shè)計(jì)這類(lèi)夾 具 時(shí) ， 應(yīng) 考 慮銑 刀或 砂輪 完成切削或磨削后， 銑 刀或 砂輪 的退刀位置，其位置大小 應(yīng)根 據(jù)所使用的 銑 刀或 砂輪 的直 徑 大小，留出超 過(guò) 刀具半 徑 的尺寸位置即可。 為 了使定位件能 夠順 利拆下 來(lái) ，可以在定位件中心 設(shè)計(jì)一 螺孔，用一螺桿 擰 入螺孔 內(nèi) ，定位件就能 順 利地被 頂出。如果把螺柱的固定端與 夾 具體背面基本 擰 平（螺柱 頭略 低于 夾 具體），在背面（即左端面）螺 紋旋 合 處 ，沿 圓 周均 勻鉚 三 點(diǎn) ，就能 夠 起到防松作用。 2）有足夠的強(qiáng)度和剛度 加工過(guò)程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。鑄造夾具體上安裝各種組件的表面應(yīng)鑄出凸臺(tái)，以減少加工面積。可以在夾具體上開(kāi)排屑槽或在夾具體下部設(shè)置排屑斜面。常用材料為灰鑄鐵，要求強(qiáng)度高時(shí)用鑄鋼，要求重量輕時(shí)用鑄鋁。 對(duì)于一些工型或者凹槽類(lèi)的夾具 ，可以考慮到使用焊接，這樣可以節(jié)省所用的材料，降低成本。在設(shè)計(jì)滑板時(shí)考慮要首先考慮到這種類(lèi)型。本文 選擇 固定式 鉆 模。 當(dāng)鉆套磨 損 后，可卸下螺 釘 ，更 換 新的 鉆 套。一般取dH ?? (d 為鉆 套孔直 徑 )。 主要零件的選擇 在進(jìn)行鉆斜油孔時(shí)，由于要完成鉆 2個(gè)油孔，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就要完成零件的鉆第 1油孔 放松曲軸 旋轉(zhuǎn) 加緊 移動(dòng) 停止 鉆第 2油孔的步驟，利用底座作為滑板的與支架的支撐，滑板完成移動(dòng)的功能， V 型塊 和 V型塊夾板保證曲軸的定位與加緊，因此主要零件包括 V 型塊、 V型塊夾板、滑板、支架、底座等。 鉆床夾具應(yīng)具有確定刀具位置和方向的導(dǎo)向組件 —— 鉆套和導(dǎo)套以及安裝鉆套的鉆范本。 鉆模與多軸頭配合使用時(shí)，鉆床夾具應(yīng)設(shè)計(jì)導(dǎo)柱或?qū)Э诪槎噍S頭導(dǎo)向用。另外可以用作油路孔 檢驗(yàn)夾 具。的夾角，為了保證在鉆孔時(shí)鉆頭能夠豎直鉆入曲軸中，因此在設(shè)計(jì)底座時(shí)，把底座設(shè)計(jì)成斜面，并與水平面成 25176。由于在進(jìn)行斜油孔鉆模時(shí)要完全限制住曲軸的 6 個(gè)自由度， 27 左右 2 個(gè) V 型塊及 V 型塊夾板互相配合可以限制曲軸除在 X 方向轉(zhuǎn)動(dòng)以外的 5個(gè)自由度，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)還要限制曲軸 X方向轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，根據(jù)曲軸自身加工基準(zhǔn)選擇在第 2 個(gè)曲柄處設(shè)計(jì)一個(gè)定位裝置，用來(lái)限制曲軸 X 方向轉(zhuǎn)動(dòng)，可以設(shè)計(jì)一個(gè)類(lèi)似于凹形槽的裝置即可，這樣便完全限制住了曲軸的 6個(gè)自由度，保證加工時(shí)的準(zhǔn)確性。另外是 鉆 模板的固定以及 鉆 套的定位。直 徑 的 檢驗(yàn) ，可以用心 軸 。在 檢驗(yàn) 孔 時(shí) ，用心 軸 插入油路孔即可。 V 型塊的設(shè)計(jì)主要為了完成曲軸定位、支撐的作用，以及配合 V 型塊夾板對(duì)曲軸進(jìn)行加緊，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到這 3 方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。 根據(jù)曲軸零件圖，可知工件直徑 d =50mm，尺寸 59?H mm，取 H =59mm。 圖 V 形塊 滑板的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一個(gè)滑板如圖 所示，滑板選用燕尾式結(jié)構(gòu)，滑板的設(shè)計(jì)主要是為了完成曲軸在底座上平穩(wěn)的移動(dòng)，在設(shè)計(jì)上選用燕尾式，這