【正文】 修改核對(duì)后問(wèn)題都一一解決。 該畢業(yè)設(shè)計(jì)使曲軸具有有足夠的強(qiáng)度、硬度、良好的耐磨性和高的抗疲勞性能，并完成了曲軸加工工藝路線擬定以及加工工序的設(shè)計(jì)。用紫外線燈照射，此時(shí)曲軸顯淺色，而裂紋處為黑色，如檢查縱向裂紋則采用小電流進(jìn)行探傷，該方法僅局限于表面和表面和近表面處的裂紋。 12的合金鋼擴(kuò)孔麻花鉆， M12 加工：選用Φ 的直柄麻花鉆（參考文獻(xiàn) [1]表 ）。 2. 當(dāng)工件以一組精基準(zhǔn)定位可以方便的加工其他表面時(shí)，盡可能多數(shù)工序中采用此組精基準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一。 計(jì)算夾緊力 由于主切削力是向下，加緊力也是向下的，主切削力起著幫助夾緊工件的作用，所以當(dāng)其它的切削力均較小時(shí)，通常不必計(jì)算，僅需較小的夾緊力來(lái)防止工件在加工時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)即可。 方案二：工件用兩個(gè) V型塊、兩個(gè)中間定位螺栓及及左 V 型塊后端面定位。 26 圖 31 方形墊片示圖 其墊片厚度可用下面近似公式計(jì)算： )211( de ?? 式中： X— 墊片厚度（ mm） e— 偏心工件的偏心距（ mm） d— 偏心工件卡爪夾住部分的直徑（ mm）。當(dāng)定位精度下降至不能保證加工精度時(shí)則應(yīng)更換定位元件。 高頻淬火后，為了降低殘余應(yīng)力和鋼的脆性，而又不至于降低硬度因此需要進(jìn)行低溫回火。 圖 25 試樣 1 邊部過(guò)熱組織 23 圖 26 試樣 2心部的回火索氏體 圖 27 試樣 2表面淬火層與心部的過(guò)渡 圖 28 試樣 2邊界層針狀馬氏體 24 圖 27，圖 28是由試樣 2做的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。在去應(yīng)力退火時(shí)，工件一般緩慢加熱至較低溫度 (一般小于回火溫度 20℃ )，保溫一段時(shí)間后，緩慢冷卻，以防止產(chǎn)生新的殘余應(yīng)力。如圖 22 可以看出調(diào)制后獲得索氏體晶粒均勻細(xì)密，具有良好的硬度與韌性，其硬度值在 32HRC 左右，且硬度值分布均勻，符合曲軸的技術(shù)要求。 rdn ???? ?? 表＇ 根據(jù) Z535 機(jī)床說(shuō)明書(shū)，選擇 min/100n r? ,這時(shí)實(shí)際鉸孔速度 v為： m i n/ mdnv ????? ?? 根據(jù)以上計(jì)算，切削用量如下： 鉆孔： m i n/14m i n ,/195,/, mvnrmmfmmd ???? 鉸孔： m i n/ i n ,/100,/,12 mvnrmmfmmd ???? 18 第 2 章 熱處理工藝設(shè)計(jì) 35CrMo 熱處理的技術(shù)要求 由以下加工工序：（鍛坯）調(diào)制（淬火 +高溫回火）→矯直→清理→檢驗(yàn)→粗加工→去應(yīng)力退火→精加工→表面熱處理（高頻淬火 +低溫回火）→矯直→磨削→檢 驗(yàn) ， 35CrMo 的熱處理要求如 表 21 材料 預(yù)備熱處理 HBS 最終熱處理 淬硬層深度 HRC 35CrMo 調(diào)制 216～ 269 高頻淬火 +低溫回火 3～ 5mm 53～ 58 表 21 35CrMo的熱處理要求 調(diào)質(zhì)工藝與用材分析 調(diào)質(zhì) 工藝參數(shù)的確定 淬火溫度：由于 35CrMo 是亞共析鋼，所以淬火溫度取 AC3+30～ 50℃ ,所以可確定出材料的淬火溫度應(yīng)為 850℃較合適。 rdn ???? ?? 表＇ 按 Z535 機(jī)床說(shuō)明書(shū)取 min/195rn? ,則這時(shí)的切削速度 v為 m / m i n141000950221000n ???? ?? dn 切削力和扭矩的修正系數(shù)可由文獻(xiàn) [1]表 查出： MF ?? MNk,故有 ??? 17 ???? N (4) 校驗(yàn)機(jī)床功率：切削功率 Pm 為 kwknp MMm 39。 M33 加工：鏜孔引至Φ ，保證內(nèi)圓表面光潔度為 ，再攻螺紋 M33（參考文獻(xiàn) [2]表 ）。又查文獻(xiàn) [1]表 ，查出修正系數(shù)為： ,mv ??? mZ mpmF kk。 計(jì)算 39。n 及進(jìn)給速度f(wàn)‘v m i n/132125 39。 在加工工序 50 中，兩端主軸頸采用精車主要是保證工序 20 工序尺寸精度，為下道工序使用偏心夾具車連桿頸時(shí)，保證零件的安裝精度。在安排好主要表面加工順序后，常常從加工的方便與經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，安排次要表面的加工 。 粗糙度為 ～ 孔：鉆孔 — 擴(kuò)孔；粗糙度為 ～ 孔 :鉆孔 — 擴(kuò)孔 —鉸孔。 加工工藝路線擬定 主要技術(shù)要求 糙度要求：基本尺寸為Φ 68 連桿頸為 ，基本尺寸為Φ 70 主軸頸為 ，小頭、各軸臺(tái)、 M44 螺紋粗糙度要求為 ， M12 法蘭螺紋孔、底面、鍵槽側(cè)面為，小頭端面、 M15 和 M33螺紋孔、Φ 4油孔為 ， Φ 6斜油孔為 。參考文獻(xiàn) [2]具體毛坯尺寸詳見(jiàn)表 11。 確定機(jī)械加工余量 鋼制模鍛件的機(jī)械加工余量按 GB3835— 85確定。 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(jìn)刀切削時(shí)應(yīng)先從工件最高點(diǎn)開(kāi)始。 5. 車削偏心工件，切削速度不宜選得過(guò)高，車刀前角與后角不宜磨得過(guò)大。左側(cè)Φ 30s(mm)的軸頸上安裝正時(shí)齒輪，驅(qū)動(dòng)正時(shí)齒輪箱中的各種正時(shí)齒輪，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣正時(shí)，燃油供給正時(shí)，并驅(qū)動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，完成發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)需要的各種輔助功能，其軸頸Φ 30s7(mm)環(huán)形槽內(nèi)放置彈性擋圈，實(shí)現(xiàn)正時(shí)齒輪的軸向定位，右端的主 5 傳動(dòng)齒輪或皮帶輪用 M44X26H 螺母壓裝在Φ 50h10 的錐形軸上，同樣也可以實(shí)現(xiàn)軸向定位，曲柄下端 4 個(gè) 螺紋孔，用來(lái)安裝一對(duì)平衡塊 ,實(shí)現(xiàn)曲軸高速回轉(zhuǎn)時(shí)所必需的動(dòng)平衡要求。 (4) 有良好的潤(rùn)滑作用。通過(guò)先進(jìn)設(shè)備控制加工精度已在鍛鋼生產(chǎn)線和部分鐵軸生產(chǎn)線上實(shí)施，改善效果可觀。 3 3 曲軸加工工藝現(xiàn)狀 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件之一，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)批量大，品種更換頻繁，精度要求高。 20 世 紀(jì) 90 年代開(kāi)發(fā)的 CBN 高速磨削。 20 世紀(jì) 80 年中期又出現(xiàn)了 CNC 內(nèi)銑工藝， CNC 內(nèi)銑加工性能指標(biāo)要高于CNC 外銑加工，尤其是對(duì)于鍛鋼曲軸 ，內(nèi)銑更有利于斷屑。 2 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工工藝的歷史發(fā)展演變 20 世紀(jì) 70 年代以前，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸粗加工采用的加工方式是多刀車床車削曲軸主軸頸和連桿軸頸。 I 曲軸加工工藝設(shè)計(jì) 摘 要 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中承受沖擊載荷、傳遞動(dòng)力的重要零件，由于曲軸服役條件惡劣，因此對(duì)曲軸材質(zhì) 的選擇 ，毛坯 的 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 ，因此要制定合理的加工工藝。采用這種方式加工精度較低、柔性很差、工序質(zhì)量穩(wěn)定性低，且容易產(chǎn)生較大的 內(nèi)部應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。精加工工藝多采用半自動(dòng)曲軸磨床，頭架和尾座同步傳動(dòng)，加工精度有一定的提高。英國(guó) LANDIS 公司生產(chǎn)的曲軸磨床，磨削速度高達(dá) 120m/s，用扒皮法一次裝夾從毛坯到精磨完畢，耗時(shí)僅幾分鐘的時(shí)間，這將會(huì)出現(xiàn)以磨代替其它粗加工工藝的新局面。主軸連桿頸的尺寸精度為 IT6～ IT7，圓度≤ ，表面粗糙度～ 。對(duì)于工藝保障，由于國(guó)內(nèi)外鍛鋼曲軸的加工工藝大同小異，且 刀具、砂輪、切削液、淬火漲量、加工參數(shù)及加工余量等影響質(zhì)量因素涉及改善周期長(zhǎng)、優(yōu)化空間小及普及性差等特點(diǎn)，因此要通過(guò)加工工藝的改進(jìn)、優(yōu)化來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量。 曲軸失效的形式主要有以下兩 種： (1) 疲勞破壞。 [3] 的螺紋孔用來(lái)安放油堵，實(shí)現(xiàn)連桿軸頸處滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑。 6. 車偏心工件時(shí)頂尖受力不均勻，前頂尖容易損壞或移位。 5. 車削偏心工件，切削速度不宜選得過(guò)高，車刀前角與后角不宜磨得過(guò)大。確定時(shí)，根據(jù)估算 的鍛件質(zhì) 7 加工精度及鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)，由文獻(xiàn) [5]表 — ,可查得各加工表面的加工余量（表中余量值為單邊余量）。 表 11 曲軸毛坯尺寸 零件尺寸 (mm) 單面加工余量 (mm) 鍛件尺寸 (mm) Φ 25f7 5 Φ 35 8 Φ 30s7 Φ 35 Φ 70m6 3 Φ 76 Φ 68g10 Φ 75 Φ 50h10 3 Φ 56 M44X26h 3 Φ 51 337 3 343 36 109 3 115 40 2 34 24 2 26 46 2 48 31 2 35 42 39 92 4 100 10 2 12 47 2 49 設(shè)計(jì)毛坯圖 確定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差，根據(jù)鍛件重量、形狀復(fù)雜系數(shù)、分模線形狀種類及鍛件精度等，從有關(guān)的表中查得。 圓柱度、圓度要：連桿頸外圓、主軸頸外、油槽底面為 。 11 加工順序的安排 在安排加工順序時(shí)一般應(yīng)遵循以下原則： 1. 基準(zhǔn)現(xiàn)行 應(yīng)首先安排被選作精基準(zhǔn)的表面的加工，再以加工出的精基準(zhǔn) 為定位基準(zhǔn)，安排其它表面的加工。 4. 先面后孔 一般這類零件上既有平面，又有孔或孔系，這時(shí)應(yīng)先將平面（通常是裝配基準(zhǔn)）加工出來(lái)，再以平面為基準(zhǔn)加工孔或孔系。 精車兩主軸頸時(shí)，用兩頂尖裝夾，因工件軸向剛度差。 rd vn ???? ?? m i n/1 5 81 3 mmzna ff ?????‘ 根據(jù) X5032 立 式銑 床 說(shuō)明 書(shū)取 ： min/158rn? ， m in/150v mmRf ?, min/59vR m? ， zmmR / f ? 3. 校驗(yàn)機(jī)床功率 考慮工件材料硬度及實(shí)際銑削功率為： m ????表 此外，銑削功率還與銑削速度有關(guān)，由表查出 min/mm59v ?表，現(xiàn)在實(shí)際上選用 min/59v R mm? 。n m i n/32680 8210001000n 39。 故 m in/ 039。 Φ Φ 4加工：分別選用 Φ Φ 4 的直柄麻花鉆（參考文獻(xiàn) [1]表 ）。m ??????? 表 機(jī)床有效功率 P＇ E為： kwP E E39。其保溫時(shí)間可由經(jīng)驗(yàn)公式 t≈（ ～）? D ，由于實(shí)驗(yàn)室一般取上限所以可得出淬火保溫時(shí)間大約為 25min。 [16] 圖 21 35CrMo淬火態(tài)（ 500x） 20 圖 22 35CrMo調(diào)制態(tài)（ 500x） 由于隨回火溫度的升高，馬氏體的塑性韌性上升，強(qiáng)度硬度下降，因而，調(diào)質(zhì)獲得的組織具有良好的綜合性能，使強(qiáng)度、塑性、韌性得到了良好的配合，且改善了材料 的機(jī)械加工性能，并為后續(xù)的熱處理及加工做了組織上的準(zhǔn)備。 表面處理及用材分析 表面熱處理工藝 目的：在工件表面一定深度內(nèi)獲得馬氏體組織，而其心部仍保持著表面淬火前的組織狀態(tài)，以獲得表面層硬而耐磨，心部又有足夠塑性、韌性的工件。圖 28 為高頻淬火后的表層組織?；鼗饻囟热?160℃，保溫 小時(shí)。為延長(zhǎng)定位元件更換周期，提高夾具使用壽命，定位元件工作表面應(yīng)有較高的耐磨性。 2. 扇形墊片厚度的計(jì)算 在車削偏心距較大（ e6mm）的工件時(shí)，可以應(yīng)用扇形墊片如圖 32。采用兩個(gè)鉸鏈壓板（半圓弧形）夾緊工件，在兩個(gè)壓板中間部位固 定一個(gè)鉆模板， 28 考慮到產(chǎn)品為大批量生產(chǎn)，選用可換式鉆套可以克服固定式鉆套磨損后無(wú)法更換的特點(diǎn)。 由于采用了鉸鏈壓板，用 M20 的螺栓完全能夠滿足要求。如曲軸的各軸臺(tái)的加工都是以大 頭的軸臺(tái)為精基準(zhǔn)加工。先選擇Φ 12的合金鋼擴(kuò)孔鉸刀，再攻絲至 M12，專用夾具、游標(biāo)卡尺、圓孔塞規(guī)。另外采用超聲波、 X 射線和渦流檢測(cè)等方法，同樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)表面和內(nèi)部裂紋的全面檢測(cè)，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(wèn)題提供鑒定和區(qū)別的依據(jù)。根據(jù) 曲軸的材料要求，機(jī)械性能要求及各項(xiàng)技術(shù)要求選用 35CrMo 為毛坯。設(shè)計(jì)過(guò)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(wèn)題、解決問(wèn)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(duì)我們?nèi)陮I(yè)課學(xué)習(xí)的一個(gè)良好的總結(jié)。在設(shè)計(jì)過(guò)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(duì)劉老師表示誠(chéng)摯的感謝。 [7] 32 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化。 圖 42端面跳動(dòng)度測(cè)量示圖 31 曲軸的最終檢測(cè)方法 采用