【正文】 短設(shè)計(jì)周期，節(jié)約 設(shè)計(jì)成本，現(xiàn)在許多汽車生產(chǎn)廠商都已采用這種方法。由于圓角部分應(yīng)力集中最嚴(yán)重，圓角表面應(yīng)與軸頸表面同時(shí)淬火，故必須采用專門的工藝措施。氣體氮化只適合于氮化鋼和球墨鑄鐵。主軸頸一般采用多砂輪磨削 ,連桿軸頸一般采用雙砂輪磨削。曲軸中心孔一般采用質(zhì)量定心加工方式 ,這樣可保證后續(xù)工序加工時(shí)工件運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定 ,有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。粗加工設(shè)備多采用 S1206A、 S1217或 S1130 曲軸車床加工主軸頸及連桿頸 ,工序質(zhì)量穩(wěn)定性較差 ,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。但是由于球墨鑄鐵的價(jià)格相對(duì)于碳素鋼較為便宜，故得到了廣泛使用。國外砂處理系統(tǒng)和單元多為自動(dòng)化微機(jī)管理 ,型砂中水分和有效粘土含量及煤粉含量實(shí)行自動(dòng)檢測和控制 ,型砂運(yùn) 30 輸系統(tǒng)多為自動(dòng)化控制。該工藝制作的砂型具有無反彈變形量的特點(diǎn) ,這對(duì)于多拐曲軸尤為重要。但從整體水平來看 ,存在生產(chǎn)效率低 ,工藝裝備落后 ,毛坯機(jī)械性能不穩(wěn)定、精度低、廢品率高等問題。相對(duì)二維，更直觀、更方便快捷。磨所有連桿軸頸至圖樣要求。建模及圖如圖 所示。 圖 銑平衡重 圖 銑鍵槽 50 工序：鉆法蘭盤。 在兩端面中心鉆一對(duì)中心孔，定位及夾緊： 5 主軸 頸，建模及圖如圖 。 （ 2） 重復(fù)上步操作，在新拉伸出的面上在創(chuàng)建一個(gè)拉伸特征。用同樣的辦法繪制其他油道，并倒 的圓角。 圖 倒平衡重圓角 圖 倒曲 柄和平衡重連接處圓角 （ 6）按住 Ctrl 鍵，用鼠標(biāo)連續(xù)選取模型樹已經(jīng)建好的所有特征，鼠標(biāo)右擊選取的特征，在彈出的菜單中選擇“組”命令。 （ 2）單擊工具欄上的“ 新建 ”按鈕，在打開的“ 新建 ”對(duì)話框 中選擇“類型”為“零件”，“子類型”選擇為實(shí)體，輸入文件名，取消“使用缺省模板”復(fù)選框，單擊確定，在打開的“新文件選項(xiàng)”中選擇模板“ mmnspartsolid” ,單擊確定按鈕 [10]。該磨床具有四片 CBN 砂輪，每片均可獨(dú)立磨削，一次裝夾可磨削全部主軸頸和連桿頸。 加工工藝過程的改進(jìn) 在曲軸的加工工藝方面， 一般采用正火處理曲軸，為表面處理做好組織準(zhǔn)備，表面強(qiáng)化處理一般采用感應(yīng)淬火或氮化工藝。目前應(yīng)用的 D— 100 熒光顯像劑，使用效果好。 （ 2）熒光探傷 熒光探傷是利用滲透到缺陷內(nèi)的熒光物質(zhì)，在紫外線激發(fā)后發(fā)出可見光，將零件表面上的缺陷顯示出來。 磁力探傷用的磁粉通常采用具有高導(dǎo)磁率的四氧化三鐵鐵粉，粒度為 2μ m~5μ m。這不僅可以大量節(jié)約能源，而且有利于防止清洗過程中的熱變形和改善勞動(dòng)條件。 D、化學(xué)清洗劑 — 是以水為溶劑，以“非離子型表面活性劑”為溶質(zhì)配置而成的水溶性情洗劑。出現(xiàn)“不合格”的情況往往是初始不平衡量過大造成的，但由于現(xiàn)代轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工中，均設(shè)有打質(zhì)量中心孔的前道工序，使工件的初始不平衡量能得到有效的控制，所以經(jīng)動(dòng)平衡判為不合格得數(shù)量一般很少。 (2)平衡校正過程的實(shí)現(xiàn)：實(shí)施曲軸動(dòng)平衡校正的專用設(shè)備有很多種，雖然它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上和自動(dòng)化程度上 差別很大，單基本功能相同，都由檢測不平衡量、校正去重和校驗(yàn)分類這三項(xiàng)內(nèi)容組成。 圖 曲軸中心孔加工示意圖 ⑴ 以 V形夾具定位曲軸兩端的主頸毛坯面銑兩端 面，如圖 a 所示。其加工工藝過程如表 所示。 直線尺寸鏈和角度尺寸鏈的計(jì)算方法是相同的，直線尺寸鏈的計(jì)算公式，也試用于角度尺寸鏈。組成環(huán)又分為增環(huán)和減環(huán)。定位及夾緊：兩端主軸頸中心孔。 粗、精車所有連桿軸頸及平衡重外圓 R73mm，連桿軸頸Φ 42mm。此外，軸向定位基準(zhǔn)采用第四主頸的兩個(gè)臺(tái)階面，與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一致。另外球墨鑄鐵的切削性能良好 ,并可通過各種熱處理和表面強(qiáng)化處理來提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度、硬度和耐磨性。 一般而言，一個(gè)直徑為 700mm 的外銑刀最多可安裝 350 片刀片。 該方法的優(yōu)點(diǎn)是在刀盤上可以大量安裝使用姊妹刀具以平衡刀具壽命和延長換刀時(shí)間。車削加工通常是在曲軸加工專機(jī)以及配備專用刀塔的標(biāo)準(zhǔn)車床上進(jìn)行的。 (3)技術(shù)要求高。 曲軸的工藝分析 曲軸的加工工藝復(fù)雜，特別是軸頸有很高的尺寸和形位公差要求，一般按 6 級(jí)精度制造，粗糙度不高于 m。 曲軸的連桿軸頸是曲軸與連桿的連接部分，通過曲柄與主軸頸相連，在連接處用圓弧過渡，以減少應(yīng)力集中。全支承曲軸：曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目多一個(gè)，即每一個(gè)連桿軸頸兩邊都有一個(gè)主軸頸。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)和其它輔助裝置，如風(fēng)扇、水泵、發(fā)電機(jī)等 [1]。然而，由于固有的復(fù)雜性，曲軸加工工藝還遠(yuǎn)未善。 顯然，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展與強(qiáng)化，曲軸的工作條件愈加惡劣了，傳統(tǒng)的材料和制造工藝已無法滿足其功能要求，必須對(duì)曲軸的材質(zhì)、 加工技術(shù)、表面粗糙度、熱處理、表面強(qiáng)化、工藝方案等嚴(yán)格要求，以獲得滿意的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。 關(guān)鍵詞 ：汽油機(jī)；曲軸；加工工藝； AutoCAD； Pro/E。 國家沒有對(duì)期刊進(jìn)行級(jí)別劃分。”（斯蒂芬偽注、偽造、篡改文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)等，均屬學(xué)術(shù)不端行為致謝一項(xiàng)科研成果或技術(shù)創(chuàng)新 ,往往不是獨(dú)自一人可以完成的 ,還需要各方面的人力 ,財(cái)力 ,物力的支持和幫助 .因此 ,在許多論文的末尾都列有 致謝 1) 著錄參考文獻(xiàn)可以反映論文作者的科學(xué)態(tài)度和論文具有真實(shí)、廣泛的科學(xué)依據(jù)，也反映出該論文的起點(diǎn)和深度。所有引用別人的觀點(diǎn)或文字，無論曾否發(fā)表，無論是紙質(zhì)或電子版，都必須注明出處或加以注釋。如果說學(xué)位申請(qǐng)者的課程考試通過了 ，但論文在答辯時(shí)被評(píng)為不合格，那么就不會(huì)授予他學(xué)位。 一般普通刊物（省級(jí)、國家級(jí)）審核時(shí)間為一周，高質(zhì)量的雜志，審核時(shí)間為 1420天。Harbin I 摘 要 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要、最昂貴的零件之一，它的尺寸加工精度影響著發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，并且在很大程度上影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和可靠性，必須在加工上正確選擇曲軸的加工工藝路線，以求獲得滿意的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果?；?Pro/E 加工的曲軸既能滿足預(yù)定的功能要求，又具有經(jīng)濟(jì)性和良好的工藝性，可大大縮短加工時(shí)間 ,提高改進(jìn)加工和系列產(chǎn)品加工速度，節(jié)約加工成本。 隨著 WTO 的加入，國內(nèi)曲軸生產(chǎn)廠家已經(jīng)意識(shí)到形勢的緊迫性，引進(jìn)了為數(shù)不少的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，以期提高產(chǎn)品的整體競爭力，使得曲軸的制造技術(shù)水平有了大幅提高，特別是近 5 年來發(fā)展更為迅猛。曲軸一般用中碳鋼或中碳合金鋼模鍛而成。主軸頸是曲軸的支承部分，通過主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。非全支承曲軸：曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目少或與氣缸數(shù)目相等。 4 曲軸前端裝有正時(shí)齒輪，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和水泵的皮帶輪以及起動(dòng)爪等。 曲軸是帶有曲拐的軸，它仍具有軸的一般加工規(guī)律，如銑兩端面、鉆中心孔、車、磨及拋光等，但也有它的特點(diǎn)，包括形狀復(fù)雜、剛度差及技術(shù)要求高，應(yīng)采取相應(yīng)的工藝措施，分析如下： (1)剛度差。 5 曲軸加工的幾種工藝 曲軸車削是一種主要用于加工曲軸主軸頸的方法，具有相當(dāng)?shù)娜嵝浴? 這種方法適用于大多數(shù)類型的曲軸。 曲軸的外銑 外銑主要用于大批量加工中、小型汽車曲軸。常用材料有：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 40Cr、35CrMoAl\42Mn2V 等材料 [11]。 （ 2）輔助粗基準(zhǔn)的選擇在扇板上銑出兩個(gè)工藝平 面即是加工連頸時(shí)所用的輔助粗基準(zhǔn)。定位及夾緊： 5 主軸頸。 鉆油孔Φ 主軸頸上Φ 。尺寸鏈中的每個(gè)尺寸簡稱環(huán)。 圖 確定封閉環(huán)與增環(huán)和減環(huán)。 封閉環(huán)上、下偏差的計(jì)算 由式（ 3— 2）、（ 3— 3）分別減去式（ 3— 1），得到封閉環(huán)的上偏差 0AES 和下偏差 0AEI 0AES =??kz AES1 0????11nkj AjEI （ 34） =ESA1++ ESA1= 0AEI=??kz AzEI1 ????11nkj AjES （ 35） = EIA1= 式中 AzAz EIES 、 —— 分別為增環(huán)的上、下偏差； AjAj EIES 、 —— 分別為減環(huán)的上、下偏差。 ⑵ 必須保證兩中心孔的同軸度，以確保兩中心孔與兩定位頂針同時(shí)接觸。曲軸動(dòng)平衡是為了消除或盡量減少工件的質(zhì)量偏心，為提高發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量而采取的重要措施。 從前面的介紹可知，在確定曲軸不平衡量的過程中，工件和系統(tǒng)本身的一些誤差因素，或多或少會(huì)對(duì)校正去重的準(zhǔn)確性帶來影響，故經(jīng)過上述動(dòng)平衡后的曲軸還的在加以校驗(yàn)，即在測量工位再進(jìn)行一次復(fù)測，若測量結(jié)果表明還沒達(dá)到平衡校正要求，則還需做第二次校正去重。其優(yōu)點(diǎn)是具有軟化和溶解油污的能力，清洗效果好，其缺點(diǎn)是閃點(diǎn)低、易揮發(fā)、易燃燒、有一定毒性，對(duì)地面、空氣和環(huán) 境造成污染；石油有是能源物質(zhì)，不僅成本高而且浪費(fèi)資源。根據(jù)國外 經(jīng)驗(yàn)，清洗液溫度 30186。 縱向磁化法是將被檢零件置于馬蹄形電磁鐵的兩極之間，當(dāng)線圈繞組通以電流時(shí)，電磁鐵產(chǎn)生磁通，經(jīng)過零件形成封閉磁路，在零件內(nèi)產(chǎn)生平行于零件軸線的縱向磁場，就可以發(fā)現(xiàn)橫向裂紋。采用交流退磁法只能使零 件表面退磁，但它退磁速度快，因此應(yīng)用廣泛。 熒光滲透液應(yīng)是由發(fā)光強(qiáng)的熒光物質(zhì)和滲透性強(qiáng)油液配制而成 無論是干性或濕性顯像劑，都應(yīng)具有良好的附著力和毛細(xì)作用，以利于將滲入在缺陷內(nèi)的熒光物質(zhì)吸至表面，顯像劑本身不應(yīng)具有熒光性能，對(duì)金屬無腐蝕，對(duì)人體無毒性，易被沖洗。 著色探傷不需專用設(shè)備，只需配制著色劑 。 。 曲軸的結(jié)構(gòu)及特征創(chuàng)建順序分析 仔細(xì)分析曲軸的結(jié)構(gòu)可以看出，曲軸的飛輪端、自由端 、主軸頸、連桿軸頸以及曲拐都可以由等截面的圖形拉伸而成。 （ 4）重復(fù)上述步驟，建立建立連桿軸頸，長度為實(shí)際連桿軸頸的一半。 圖 鏡像完成的曲軸主體部分 （ 9） 繪制潤滑油道。 圖 建立的自由端伸出軸頸 （ 3） 單擊窗口右側(cè)工具欄中的 “ 孔特征 ” 按鈕打開 “ 孔特征 ” 操作板 ，在 “ 孔特 22 征 ” 操作板 中點(diǎn)擊“放置 ” 按鈕，選擇曲軸自由端左側(cè)面為放置孔的平 面，輸入次參考位置，輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，預(yù)覽后點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕，完成孔特征的創(chuàng)建。 23 圖 曲軸后端特征 本章小結(jié) 本章應(yīng)用 Pro/E 軟件對(duì)設(shè)計(jì)的曲軸進(jìn)行了特征的設(shè)計(jì)，應(yīng)用 Pro/E 的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的構(gòu)造特征方法建立了曲軸的三維模型，包括對(duì)主軸頸、連桿軸頸、油道、螺紋孔等實(shí)體特征。粗、精車所有連桿軸頸及平衡重外圓 R73mm，連桿軸頸Φ 42mm，留磨量 ，定位及夾緊 : 5 主軸頸，第三主軸頸采用輔助支撐，建模及圖如圖 所示。建模及圖如圖 所示。磨與主軸頸同軸的所有軸頸至圖樣要求。 圖 動(dòng)平衡去重 28 120工序：拋光。作為曲軸的材料，除了應(yīng) 具有優(yōu)良的機(jī)械性能以外，還要求有高度的耐磨性、耐疲勞性和沖擊韌性。為獲得高溫低硫磷的鐵水 ,可采用雙聯(lián)外加預(yù)脫硫的熔煉方法 ,即用沖天爐熔化鐵水 ,經(jīng)爐外脫硫 (把硫降到 %以下 ),然后在感應(yīng)電爐中升溫并調(diào)整成分。 (3)砂處理和清理 型砂質(zhì)量是確保鑄件質(zhì)量的重要條件 ,在高效混砂和舊砂冷卻方面是我國的薄弱環(huán)節(jié)。 曲軸的材料及強(qiáng)化工藝 曲軸材料的選用，應(yīng)在保證曲軸具有足夠強(qiáng)度的前提下，盡可能采用一般材料。 球鐵曲軸目前的主要問題有： （ 1） 要求應(yīng)用優(yōu)質(zhì)含硫量低的生鐵，不然就會(huì)降低球化質(zhì)量； （ 2） 鑄造工藝要求嚴(yán)格，否則鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定； （ 3） 曲軸校直比較困難，壓力過大容易斷裂，壓力過小又校不過來； （ 4） 如果用砂型鑄造，則毛坯表面較粗糙，加工余量大，增加機(jī)械加工負(fù)擔(dān)。國外在曲軸機(jī)加工方面廣泛采用數(shù)控技術(shù)及自動(dòng)線。油孔的加工采用鼓輪鉆床和自動(dòng)線。 為了提高曲軸的疲勞強(qiáng)度和軸頸的耐磨性能，除了采用一般的熱處理措施外，還在表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，其方法主要有： 圓角滾壓強(qiáng)化 圓角滾壓對(duì)提高曲軸疲勞強(qiáng)度十分有效，同時(shí)還可免去對(duì)圓角的磨光工藝。但是不宜再作機(jī)械加工，否則疲勞強(qiáng)度又將降低，故氮化之前曲軸必須加工至最后尺寸。 綜合考慮曲軸的工藝性和和經(jīng)濟(jì)性要求，采用 圓角滾壓強(qiáng)化 、噴丸和 氮化 三種復(fù)合 表面強(qiáng)化處理 措施 [12]。 還要感謝王瑛璞老師、李涵武老師對(duì)我的設(shè)計(jì)的認(rèn)真評(píng)閱，指出錯(cuò)誤，使我能及時(shí)的改正。 33 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)的題目是基于 Pro/E 的輕型車曲軸工藝規(guī)程的編制，在依靠二維 CAD 曲軸加工工藝的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法上，利用 Pro/E 軟件進(jìn)行了三維建模 ，對(duì)曲軸進(jìn)行了工藝規(guī)程的編制。一般用高頻電流加熱，隨即噴水冷卻，然后回火使表面產(chǎn)生馬氏相體，發(fā)生體積膨脹而產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，硬度提高，從而使軸頸耐磨性提高。 氮化和軟氮化 氮化通常是氣體氮化，是把曲軸放在加熱至 500~ 600 度的爐內(nèi)，通入氨氣將空氣