【正文】 根據(jù)要求選擇合理的毛坯，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)合理的專用夾具。 磨削加工中選用萬(wàn)能磨床，專用夾具，千分表、游標(biāo)卡尺。根據(jù)零件圖上的要求，及對(duì)端面的垂直度又要求，定位精度與浮動(dòng)的偏移量為177。 專用夾具設(shè)計(jì) 問題的提出 利用本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(duì)曲柄下底面有平行度要求，在本夾具設(shè)計(jì)中，其定位基面是曲軸兩端Φ 70m6 主軸頸圓柱面，即定位基準(zhǔn)為主軸線，故足以滿足其對(duì)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(dòng)的生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而精度則不是主要問題。 如 ，必須保證各鉆套的位置精度要求。其原因是高頻淬火時(shí)加熱時(shí)間太長(zhǎng)而引起的。淬火時(shí)，冷卻介質(zhì)選用油淬。 rrmm /~)~(F 39。39。 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件，對(duì)其機(jī)械性能要求很高，固安排工序?qū)α慵骱统善纷鲊?yán)格檢驗(yàn)。 2. 先粗后精 這是指先安排各表面粗加工，后安排精加工。 本零件曲軸毛坯尺寸的允許偏差如下表 12所示。 7. 注意調(diào)整車床 主軸的間隙，特別是當(dāng)車床精度較差時(shí)，更顯得重要。所以，精度要求較高的偏心工件，中心孔一般都應(yīng)在精度較高的坐標(biāo)鏜床上加工。 [7] 根據(jù)曲軸的工作狀況，為保證曲軸進(jìn)行可靠的工作，曲軸必須有足夠的強(qiáng)度、硬度、良好的耐磨性和高的抗疲勞性能，質(zhì)量要小，各工作標(biāo)表面要求耐磨、潤(rùn)滑良好。奧地利 WFL 公司生產(chǎn)的臥式車銑復(fù)合加工中心(M40G 型 )能在曲軸硬化前“一次裝夾，全部加工”，加工后的曲軸可直接轉(zhuǎn)入精加工工序；曲軸精加工方面，也出現(xiàn)了 工序集成的 CBN 數(shù)控磨床，即一次裝夾磨削全部曲軸主軸頸和連桿軸頸 (擺動(dòng)跟蹤磨削 )。曲軸精加工采用的是普通磨削工藝，一般采用 MQ8260曲軸磨床粗磨 半精磨 精磨 拋光。曲軸的作用是將做功沖程經(jīng)連桿傳來(lái)的力變成扭矩，并帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)其他機(jī)件運(yùn)動(dòng)和向外輸出動(dòng)力。另外， CNC 車－車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要二道工序， CNC 高速外銑只要一道工序就能完成，具有以下優(yōu)點(diǎn)：切削速度高 (可高達(dá) 350m/min)、切削時(shí)間較短、工序循環(huán)時(shí)間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數(shù)少、加工精度更高、柔性更好。 2. 設(shè)備控制：指依靠較高設(shè)備精度保證當(dāng)前工序的加工精度，是保證尺寸精度、形狀精度和位置精度的有效方式，也是先進(jìn)曲軸加工生產(chǎn)線的標(biāo)志之一。曲軸兩端Φ 70m6(mm)的主軸頸用來(lái)安裝軸承，將曲軸支承在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體中。所以，精度要求較高的偏心工件，中心孔一般都應(yīng)在精度較高的坐標(biāo)鏜床上加工。 假設(shè)鍛件的外廓包容體為 105 145 342 的長(zhǎng)方體，則 1 0 .5 1 4 .5 3 4 .2 7 .8 0 4 0 .6wkm k g? ? ? ? ? 35djm kg? 35 wkms m? ? ? 查文獻(xiàn) [1]P45，表 — 10 可確定鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)為 S1，屬于簡(jiǎn)單級(jí)。 位置度： M12 螺紋孔相對(duì)于大頭軸臺(tái)、主軸中心線為 。此工藝過(guò)程的粗加工和半精加工，用一夾一頂或一托一夾的安裝方法，增加了零件的剛度。 mT ???? NZT 3 5 5 8 6 5F 39。 rd v ???? ?? 按機(jī)床說(shuō)明書取 min/710rn? ,則車削速度為： m i n/1561000 707101000v mdn ????? ?? 故：精車切削用量為： m i n )/710m i n (/156,/,1 ???? nnrmmfmmap 工件中孔的加工 工件中的孔和螺紋孔的精度和加工步驟 孔加工方法如表 14 表 14孔加工 方法 加工要求 加工精度 加工步驟 M12 IT8 鉆孔 — 鉸孔 — 攻絲 M15 IT11 鉆孔 — 攻絲 M33 IT11 鉆孔 — 攻絲 Φ 6 IT12 鉆孔 Φ 4 IT11 鉆孔 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 M12 加工：選用Φ 的直柄麻花鉆（參考文獻(xiàn) [1]表 ）。 (2) 鉸孔切削用量 確定進(jìn)給量 f：根據(jù)文獻(xiàn) [1]表 r/~ ?表 ,按該表注 4，取較小的進(jìn)給量，按 Z535 機(jī)床說(shuō)明書取 rmmf /? 。因此，殘余應(yīng)力將影響材料的使用性能或?qū)е鹿ぜ^(guò)早失效。 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。 墊片的形狀和厚度，可以根據(jù)偏心距的大小不同 來(lái)選擇。另外方案一用螺釘和 V型塊聯(lián)結(jié)夾緊工件，看起來(lái)比較繁雜又剛度不 夠。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成。 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。在論文的設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到了劉老師的大力幫助，在此向他們表示誠(chéng) 摯的謝意。通常使用的磁粉探傷設(shè)備有固態(tài)探傷機(jī)（ CJW41000 通用式）、 MD1060 磁粉探傷機(jī)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(rùn)濕性、一定的消防性、消泡性等，消泡性可自動(dòng)消除由于攪拌作用引起的大量泡沫，保證正常的檢驗(yàn)，最后具有高的穩(wěn)定性，在使用過(guò)程中其性能不發(fā)生變化。 測(cè)量工具選擇及測(cè)量方法設(shè)計(jì) 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(jī)床為主。方案二用兩個(gè)中間定位螺柱限制其一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。 連桿頸加工專用夾具計(jì)算方法 車削時(shí)，先把工件車到需要的直徑和長(zhǎng)度，并把兩個(gè)端面車平。圖 27 為表層與心部的過(guò)渡區(qū)域。多數(shù)情況下，在工藝過(guò)程結(jié)束后，金屬內(nèi)部將保留一部分殘余應(yīng)力。＞ ， 故 選 擇 的 鉆 削 切 削 用 量 可 用 ， 即 ? ，rmm/ ? , min/195n r? ， min/14d0 m? ,此時(shí) NF 5016? ， ??M ，kwm ? 。 m??? m039。 工序 40 粗主軸頸，工序 50 精車主軸頸 1. 粗車 根據(jù)文獻(xiàn) [1]表 ，在車刀 H B＝ 25 16mm，工件直徑Φ D≤ 100，取mmap 5~3? 時(shí)，零件小很多，而實(shí)際車削深度又達(dá)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?yàn)榉菑?qiáng)力重負(fù)荷切削，故對(duì)車刀的強(qiáng)度、刀桿強(qiáng)度和機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度不進(jìn)行校驗(yàn)。 [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(hào) 工序內(nèi)容 簡(jiǎn)要說(shuō)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 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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(tái) 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(shí)，要使用專用的偏心夾具來(lái)保證其偏心量為 177。 垂直度： M12 相對(duì)于底面為 ，底面相對(duì)于主軸中心線為 100： 。 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(jí)。 7. 注意調(diào)整車床主軸的間隙，特別是當(dāng)車床精度較差時(shí)，更顯得重要。 (2) 軸頸表面嚴(yán)重磨損。鍛鋼曲軸生產(chǎn)線擁有世界頂級(jí)的數(shù)控機(jī)床、先進(jìn)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(shí)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。曲軸精加工已少量采用數(shù)控磨床磨削工藝，尺寸的一致性得到改善。伴隨著曲軸加工工藝的發(fā)展，加工方法不斷改進(jìn)，加工 方法越來(lái)越先進(jìn)，所以設(shè)計(jì)合理的曲軸加工工藝和裝夾的夾具 ， 不但可以提高加工精度，還可以提高生產(chǎn)效率，從而降低生產(chǎn)的成本， 以期提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。 20 世紀(jì) 70 年代到 80 年代左右，曲軸粗加工采用 CNC 車削、 CNC 外銑加工，加工狀況有所改善。目前較為流行的粗加工工藝是主軸頸采用車－車?yán)に嚭透咚偻忏?，連桿頸采用高速隨動(dòng)外銑，全部采用干式切削；精加工采用數(shù)控磨床加工，具有自動(dòng)進(jìn)給、自動(dòng)修正砂輪、尺寸和圓度自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)分度和兩端電子同步驅(qū)動(dòng)等功能。 (2) 表面有高的硬度、彎曲疲勞強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和耐磨性。 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?則起不到支承作用，加工中螺釘容易飛出來(lái)發(fā)生事故。曲軸為發(fā)動(dòng)機(jī)上一個(gè)關(guān)鍵核心零件，由參考文獻(xiàn) [5]表 ，表 可知，其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)；毛坯宜采用模鍛成形，其優(yōu)點(diǎn)是鍛造精度高，加工余量小，但產(chǎn)品的組織不均勻及表面有硬化層。 確定分模位置 由于毛坯是軸類零件，所以采用徑向分模，為了便于起模及便于發(fā)現(xiàn)上下模在模鍛過(guò)程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)移，分模線位置選在徑向?qū)ΨQ面，分模線為直線。 3. 先主后次 主要表面一般指零件上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面和重要工作面。根據(jù)文獻(xiàn) [1]表 及硬質(zhì)硬質(zhì)合金端面銑刀標(biāo)準(zhǔn) GB5342— 85，選擇銑刀直徑 mm125d0 ? ,齒數(shù) z＝ 6 2. 銑削用量 (1) 確定銑削深度 a p 由 于加工余量的關(guān)系故可在一次走刀切完，故 (2) 確定每齒進(jìn)給量 根據(jù)文獻(xiàn) [1]表 ， X5032 萬(wàn)能銑床的功率為 ,故每齒的進(jìn)給量zmma f /~? ，取 mmp ? 。 F y 和 F x 的修正系數(shù)按文獻(xiàn) [1]表 查出： ?vaFrk , ?xaFrk, ?vaFk?, ?xaFk? 得： NF y 1 2 3 1 7 0 ???? 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 NF x ???? 2. 精車 (1) 選用精車切削用量，取 mmp 1a ? 確定進(jìn)給量 f,根據(jù)文獻(xiàn) [1]表 ， rmmT /~ ? ,按機(jī)床說(shuō)明書取rmmf /? 。由于所選擇的進(jìn)給量 f遠(yuǎn)小于 f＇及 f＇＇，故所選 f 可用。這種冷卻特性是比較理想的，因而正好使鋼的過(guò)冷奧氏體組織在最不穩(wěn)定的區(qū)域有最快的冷速，如此，可獲得最大的 淬硬層深度；而在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)有最小的冷卻速度，可使組織應(yīng)力減至最小，故減小了變形開裂傾向，有利于后續(xù)加工及處理。因此是不希望獲得的 組織，在加熱時(shí)一定要嚴(yán)格控制溫加熱溫度范圍和加熱時(shí)間。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。經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師協(xié)商，采用 V型塊結(jié)構(gòu)。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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。 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。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 謝 辭 本次設(shè)計(jì)是在劉和平老師的悉心指導(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。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。 在車削加工中選用 CA6140 車床，游標(biāo)卡尺。但從夾具的剛度和整體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性考慮，這里選用 M22 的螺栓。 圖 32 扇形墊片示圖 扇形