【正文】 磁力 熒光探傷方法進(jìn)行，在暗室內(nèi)用大電流直流電來(lái)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(cè)的漏磁場(chǎng)，在工件的表面噴灑熒光粉磁粉磁懸浮液，磁粉便會(huì)吸附在裂紋處，顯示處裂紋的位置、形狀和大小等?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問(wèn)題，采用立銑，選用 X5032 萬(wàn)能銑床（參考文獻(xiàn) [1]表 ），選擇直徑 d0＝ 125mm,齒數(shù) z＝ 6可轉(zhuǎn)位面銑刀、專(zhuān)用夾具和游標(biāo)卡尺。 精基準(zhǔn)的選擇 1. 用工序基準(zhǔn)作為基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)的重合，以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差，例如法蘭孔的加工。 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)。 通過(guò)查閱資料，并與指導(dǎo)老師協(xié)商，確定以下兩種設(shè)計(jì)方案： 方案一：工件用兩個(gè) V 型塊，一個(gè)中間浮動(dòng)型塊及左型塊的端面定位，采用型塊與螺釘連接夾緊工件。 [12] 1. 方形墊片厚度的計(jì)算 車(chē)削偏心距較?。?e ≤ 5～ 6mm）的偏心工件，可以用方形墊片如圖 31。 3. 有較高的耐磨性 工件的裝卸會(huì)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。 本次實(shí)驗(yàn) 35CrMo 在高頻淬火后表層硬度值達(dá)到 53～55HRC 之間，硬度在表層分布均勻。試樣心部依然保持原 來(lái)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。如圖 23 21 圖 23 去應(yīng)力退火工藝圖 進(jìn)行去應(yīng)力退火時(shí)，金屬在一定溫度作用下通過(guò)內(nèi) 部局部塑性變形 (當(dāng)應(yīng)力超過(guò)該溫度下材料的屈服強(qiáng)度時(shí) )或局部的弛豫過(guò)程 (當(dāng)應(yīng)力小于該溫度下材料的屈服強(qiáng)度時(shí) )使殘余應(yīng)力松弛而達(dá)到消除的目的。 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。 ????表V m i n/ 39。 (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(jìn)行鉆、鉸孔的 V、 F、 M、 Pm 均可按文獻(xiàn) [1]表 及表 進(jìn)行計(jì)算，采用 插 入 法 查 文 獻(xiàn) [1] 表 得： min/17 mv ?表， NF 4732?表, mNM n ?? , kwpm ?表 ，于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同而查文獻(xiàn) [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。 M15 加工：選用Φ 的直柄麻花鉆（參考文獻(xiàn) [1]表 ），再攻絲至 M15。 (2) 確定車(chē)削速度 V, 車(chē)削力 F 和車(chē)削功率 Pm,查文獻(xiàn) [1]表 得：min/162V0 mm? ， NZ 500F 0 ? , kww 0 ? 。 ???? 根據(jù) Tv39。 (3) 確定銑削速度 v及銑削功率mp 查文獻(xiàn) [1]表 得 min/59mv ?表, kwpm ?表，又查文獻(xiàn) [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(jì)算出刀具轉(zhuǎn)速 39。因零件重量大，固采用前一種方法。這些表面是決定零件質(zhì)量的主要因素，對(duì)其進(jìn)行加工是工藝過(guò)程的主要內(nèi)容，因而在確定加工順序時(shí)，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。粗糙度為 ～ 面：最終加工方法為磨 ,如：連桿頸、主軸頸。 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(guò)重新結(jié)晶得到細(xì)化均勻的組織，從而改善加工性。 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(duì)于表面粗糙度 Ra m 的表面，余量需要適當(dāng)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(chē)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(chē)及磨削余量 。為改善切削性能，要進(jìn)行正火處理。 3. 加工較長(zhǎng)的曲軸工件時(shí)，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(dòng)；但一 定要注意頂尖和支撐螺釘不能頂?shù)眠^(guò)緊，過(guò)緊會(huì)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(lái)發(fā)生事故。 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(chē)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。主軸右側(cè)的錐形軸安裝齒輪或皮帶輪，將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳遞給工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出。 (3) 有良好的抗疲勞強(qiáng)度和沖擊性。 通過(guò)不斷地改進(jìn)人們發(fā)現(xiàn)：人為檢測(cè)相對(duì)難度較低，但是后期改善效果不明顯。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(jī)，帶尺寸控制裝置。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 )和線性光柵閉環(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。精加工仍以普通磨床磨削工藝為主。曲軸的主軸頸、連桿軸頸和曲軸臂各處受到較嚴(yán)重的磨損，受力各不相同。首先要根據(jù)要求選擇合適的毛坯，在加工過(guò)程中要選擇合理的 加工設(shè)備及刀具、通用夾具、量具及測(cè)量方法，在加工工藝中要進(jìn)行加工工序設(shè)計(jì)，加工尺寸計(jì)算，零件加工要設(shè)計(jì)合理的專(zhuān)用夾具 。在粗加工后一般需要進(jìn)行去應(yīng)力回火處理，釋放應(yīng)力。 2 1985 年到 1990 年左右開(kāi)發(fā)出了曲軸車(chē)?yán)?、?chē)－車(chē)?yán)に嚕摴に嚲哂芯雀?、效率高等?yōu)點(diǎn)，特別適合于平衡塊側(cè)面不需要加工且軸頸有沉割槽 (包括軸向沉割槽 )的曲軸，加工后曲軸可直接進(jìn)行精磨，省去粗磨工序。 進(jìn)入 21 世紀(jì)以后，復(fù)合加工工藝已進(jìn)入曲軸制造業(yè)中。因此，一條先進(jìn)的曲軸生產(chǎn)線不僅要實(shí)現(xiàn)柔性換產(chǎn)以面對(duì)市場(chǎng)需求，還要滿足工藝要求，保證加工精度，最終生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。 4 第 1 章 零件加工工藝設(shè)計(jì) 零件工藝分析 從曲軸的形狀來(lái)看，其橫斷面會(huì)沿軸線方向急劇變化，應(yīng)力的分布極不均勻，尤其是曲柄臂和曲軸頸、過(guò)渡圓角部分以及油孔附近會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。一是在軸頸與軸柄過(guò)渡圓角處產(chǎn)生疲勞裂紋；二是軸頸中部的油道內(nèi)壁產(chǎn)生環(huán)行的裂紋，逐漸發(fā)展為曲柄處的斷裂。同 樣主軸頸Φ 70m6(mm)上的斜油孔內(nèi)，也需安放油堵，才能形成封閉的油滑油路，可靠的實(shí)現(xiàn)曲軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，連桿滑動(dòng)軸承所需要的潤(rùn)滑，圓柱螺紋 Rp1/4 用來(lái)聯(lián)結(jié)潤(rùn)滑系統(tǒng)的供油。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。 6. 車(chē)偏心工件時(shí)頂尖受力不均勻，前頂尖容易損壞或移位。 1. 鍛件質(zhì)量 根據(jù)成品重量為 25kg 估算為 35kg。 曲軸零件的重量為 35kg，形狀復(fù)雜系數(shù)為 S1。 相對(duì)主軸中心線跳動(dòng)度：大頭圓錐面 、大頭軸臺(tái) 。該原則還有另外一層意思，是指精加工前應(yīng)先修一下精基準(zhǔn)。 鍛鋼曲軸加工路線為：鍛坯調(diào)質(zhì)（或正火） — 校直 — 清理表面 — 檢查 — 機(jī)械加工 — 去應(yīng)力退火 — 精加工 — 表面熱處理 — 校直 — 磨削加工 — 檢驗(yàn)。為防止變形，在曲拐中間安裝螺釘支承，但是要注意支承力的大小。 vvR ?表 根據(jù)文獻(xiàn) [1]表 ，考慮銑削速度變化對(duì)銑削功率 的影響，由于?mvpk ，故實(shí)際銑削功率為： kwmR ? 14 由于機(jī)床有效功率 kwpEE ????? ?‘ 其值大于銑削功率 P m，故選擇的銑削用量可在該機(jī)床上使用。 rd v ???? ?? 根據(jù) CA6140 車(chē)床說(shuō)明書(shū)取 min/320rn? ， rmmf /? ，這時(shí) min/80mv? , kwpm ? . 檢驗(yàn)機(jī)床功率， CA6140 機(jī)床的主電機(jī)功率 zp ＝ 取機(jī)床的效率為η＝，則機(jī)床的有效功率為： kwpp zz 39。 m??? m in/ z039。 工序 80 中鉆、鉸，攻絲至 M12 1. 鉆孔 (1) 刀具選擇，用φ 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼鉆頭。 ????? ? 由于 mEp p39。 淬火介質(zhì)：油淬 回火溫度： 560℃ 保溫時(shí)間 : 1h 回火介質(zhì)：油 加熱設(shè)備：箱式電阻爐 19 組織性能的分析 試樣經(jīng)淬火（未回火）后的金相組織如圖 21，可以看出其顯微組織為板條馬氏體。 去應(yīng)力退火工藝 在熱處理、切削加工和其他工藝過(guò)程中，制品可能產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。 [15] 加熱設(shè)備 :GP— 25A 高頻淬火爐 淬火溫度： 860—— 930℃ （普通淬火溫度 +30～ 200℃） 冷卻介質(zhì)：水冷 回火溫度： 160℃ 保溫時(shí)間： 回火介質(zhì)：水 如圖 (23) 22 圖 24 低溫回火工藝圖 組織性能的分析 圖 25，圖 26 分別為試樣 1 的金相顯微組織圖。組織為細(xì)小的針狀馬氏體。 25 第 3 章 夾具設(shè)計(jì) 夾具 設(shè)計(jì)應(yīng)該具備的基本要求 1. 足夠的精度 由于工件的定位是通過(guò)定位副的接觸（或配合）實(shí)現(xiàn)的。 4. 良好的工藝性 定位元件的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、合理、便于加工、裝配和更換。 圖 32 扇形墊片示圖 扇形墊片的厚度可用下面的近似的公式計(jì)算： )621( edee ??? 27 X 墊片的厚度 d 偏心工件的偏心距 e 爪夾部分的直徑 零件圖中可知 d＝ 、 e＝ 70 ) 701( ???????? 3. 墊片厚度的修正 由于通過(guò)計(jì)算得出的墊片厚度只是個(gè)近似值，而三爪卡盤(pán)卡爪精度、墊片材料的硬度和強(qiáng)度等因素也影響著偏心距；而且在實(shí)際操作中，使用按計(jì)算厚度的墊片加工偏心零件，往往大于所需要的偏心距，這就需要用試驗(yàn)的方法修正墊片厚度。 方案比較：方案一用一個(gè)中間浮動(dòng)型塊，來(lái)限制曲軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，其定位精度高 ，但使得夾具的總體高度增加，降低了夾具的剛度和穩(wěn)定性。但從夾具的剛度和整體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性考慮，這里選用 M22 的螺栓。 3. 當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量小，而均勻時(shí)，應(yīng)該選擇加工表面自身作為精基準(zhǔn)，即遵守自為基準(zhǔn)原則，如連桿頸的磨加工。 在車(chē)削加工中選用 CA6140 車(chē)床，游標(biāo)卡尺。 磁粉探傷可直接顯示裂紋的特征和嚴(yán)重程度，具有很高的檢測(cè)靈敏度、不受零件大小限制、檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。調(diào)質(zhì)態(tài)的 35CrMo 雖然具有良好的綜合性能，但是曲軸的表面要求有良好的耐磨性，調(diào)制態(tài)的硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此需要進(jìn)行高頻淬火來(lái)增加表面硬度及其耐磨性。同時(shí)，對(duì)我尊敬的師長(zhǎng)給予本人的幫助和教導(dǎo)表示誠(chéng)摯的感謝。 33 謝 辭 本次設(shè)計(jì)是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從系統(tǒng)總體方案的提出到設(shè)計(jì)方案的確定完成，每一步都得到了劉老師的精心指導(dǎo)，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、勤勉的工作作風(fēng)、和藹大度的學(xué)者風(fēng)范 和對(duì)本人的嚴(yán)格要求使我受益匪淺、享用終生。在磁化過(guò)程中磁場(chǎng)強(qiáng)度峰值起主導(dǎo)作用，磁化時(shí)間為 ～ 1s，噴灑 2～ 3 遍，充分濕潤(rùn)或停留 10～ 20s，該方法的特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高、判讀磁痕簡(jiǎn)便、目視檢查可靠性好、可達(dá)到足夠的探傷靈敏度等。 圖 41平行度的測(cè)量示圖 端面跳動(dòng)度測(cè)量方法 (如圖 42)，采用兩頂尖把曲軸頂住，把百分表安裝在刀架上，百分表的觸頭指在已精車(chē)主軸的軸臺(tái)上，將曲軸作圓周的轉(zhuǎn)動(dòng)，在曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)百分表的讀數(shù)變化可以讀出端面跳動(dòng)度。 粗銑、粗精銑削兩側(cè)面。 29 第 4 章 檢驗(yàn)方法設(shè)計(jì) 定位基準(zhǔn)選擇 粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點(diǎn)要求，選擇上表面為粗基準(zhǔn)，選擇要加工面為粗基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)加工余量要均勻，粗基準(zhǔn)之能用一次且表面平整。而方案二，采用兩個(gè)鉸鏈壓板夾緊工件看起來(lái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單又緊湊。經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師協(xié)商，采用 V型塊結(jié)構(gòu)。由于墊片的形狀不同，所以墊片厚度尺寸的計(jì)算方法也有所不同。因此還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，以免使用中變形和損壞。由于高頻淬火時(shí)，奧氏體成分不均勻，奧氏體晶粒得到了細(xì)化，且有殘余壓應(yīng)力的存在，所以一般高頻淬火或的硬度比普通加熱淬火硬度高 2～ 3個(gè)洛氏硬度單位，其抗疲勞性能和耐磨性都得到了顯著的提高。因此是不希望獲得的組織，在加熱時(shí)一