【文章內容簡介】 均勻分布。鍛鋼曲軸雖然可以得到有利的纖維組織，并且能按要求獲得較佳的截面模量和緊密細晶金粒組織，質量穩(wěn)定，但是它的成本較高；利用鑄造方法制造出的曲軸毛坯的切削加工性能好，并有較好的減震性和耐磨性，且生產(chǎn)成本低。球鐵的鑄造性能好，適用與采用精密鑄造，使機械加工余量減少，可簡化機械加工工藝過程，提高生產(chǎn)力并降低成本，鑄造曲軸平均比鍛鋼曲軸節(jié)省50％的成本。近十年來廣泛采用特殊制造法制造曲軸毛坯，較成功的是鐓鍛彎曲法，既RR鍛造法和TR鍛造法。此法最大優(yōu)點是能使鍛件纖維沿曲軸的形狀連續(xù)分布，扭曲少，材料利用率高，機械加工工時省，成本低。鍛鋼曲軸毛坯一般在鍛成后預先作正火或者退火處理，以消除鍛造應力，改善坯件材料組織的均勻性，并有利于機械加工及為最終熱處理做好準備。對于性能要求不高的碳素鋼曲軸既可通過鍛件的正火或者退火作為最終熱處理，在機械加工中不再進行熱處理。大型或者中型碳素鋼曲軸，在加工過程中進行的中間熱處理(650C回火)，知識作為大量金屬切削后消除應力之用，不改變金相組織，正火后曲軸的硬度一般為170～241HB。對于性能要求高的碳鋼或者合金鋼曲軸，除了毛坯作預先正火處理或者退火處理外，在機械加工過程中，常常還要進行調質處理作為最終的熱處理。調質可以提高曲軸的疲勞強度、韌性和耐磨性，但往往引起淬火不均勻而造成曲軸的變形。熱處理變形可以通過校直的方法來消除。調質后的硬度，碳鋼為207～269HB，合金鋼的硬度為240～352HB。對球墨鑄鐵曲軸一般采用正火處理，正火后硬度為240～320HB。精加工前應進行退火處理，硬度為220～290HB。對鑄鋼曲柄應進行兩次正火和回火處理，或者高溫擴散退火、正火及回火處理，粗加工后應進行退火處理。對工件表面要求硬化處理的合金鋼曲軸，軸頸表面可采用表面淬火或者氮化處理，硬度達50HRC以上，淬硬深度2～3mm，氮化層深度0．3mm。必須注意，各軸頸圓角處不應淬硬。 對工件表面要求淬硬的軸頸，推薦用高頻表面淬火，～4mm4．4．1尺寸精度和形狀精度的要求由于曲軸是旋轉體零件，各主軸頸和連桿頸與軸瓦要在高單位面積壓力和高速滑動摩擦條件下工作，為了減少磨損，對各軸頸的尺寸和形狀精度均有較高的要求。通常：主軸頸和連桿頸的直徑尺寸：低速度柴油機按IT7級公差加工；中速柴油機按IT6級公差加工；高速柴油機按IT6或者更高一級的公差加工。各軸徑長度尺寸和曲柄臂厚度：均按IT9級公差加工。曲柄半徑的偏差：每lOOmm長不超過士O．15mm。凸緣外圓直徑： (與飛輪或聯(lián)軸節(jié)連接)按IT7級公差加工。其余自由尺寸均按ITl4級公差加工。 軸徑的形狀公差(圓度和圓柱度)要求，根據(jù)不同情況而定。通常，低速柴油機的形狀公差約為尺寸精度IT9級公差的四分之一；中、高速柴油機則為IT7級公差的四分之一。其具體數(shù)值不得超過表1的規(guī)定。曲軸的軸徑過渡圓弧須用樣板檢驗，樣板與過渡圓弧之間的間隙不得超過0．2mm。表1曲軸各軸頸圓度和圓柱度公差(單位：mm)～7575～100100～150150～250250～350350～500500～600主軸頸曲柄銷4．4．2位置精度要求為使活塞連桿運動部件運行正常，減少曲軸的附加應力。避免軸頸與軸瓦產(chǎn)生不均勻磨損，柴油機正時準確、運動平衡和工作可靠，對曲軸位置公差提出下列幾方面的要求。主軸頸對曲軸軸線的徑向圓跳動量，一般高速柴油機為O．01～0．04mm；中、大型柴油機為0．04～0．08mm。主軸頸對曲軸線的徑向圓跳動公差，在每個主軸頸兩端(即首、尾兩端)，每轉動45度用千分表測量一次。其值不得超過表2的決定。表2主軸徑向圓跳動公差值(單位：mm)曲柄數(shù)目軸頸支承數(shù)目主軸徑向圓跳動公差值～7575～100100～150150～250250～350350～500500～6003l0．0150．020．0250．03O．030．0442～30．020．0250．0300．040．050．075～83～40．0250．030．0350．050．060．089～125～60．040．0550．0650．0750．085連桿頸軸線與主軸頸線的平行度誤差，在每lOOmm長度上不大于0．01mm；對于手工修刮的曲柄銷，每lOOmm長度上不大于0．015mm。曲柄各曲柄間的夾角誤差應不大于177。15’。曲軸凸緣端面應與曲軸軸線垂直，其端面圓跳動公差，對凸緣直徑在300mm以下的應不大于0．03mm，對凸緣直徑在300mm以下的應不大于0．05mm。曲軸凸緣外圓對曲軸軸線的徑向圓跳動誤差，不得超過表3的規(guī)定要求。表3凸緣外圓對曲軸軸線的徑向圓跳動公差值(單位：mm)曲軸凸圓直徑～100100～250250～500﹥500徑向圓跳動公差曲軸的臂距差，在表1軸頸支承情況下，及測量點在(R+d)／2(R為曲柄直徑，d為主軸直徑)位置上所測得的數(shù)值。：當活塞行程小于400mm時。4．4．3表面粗糙度要求主軸頸和連桿頸：其表面粗糙度為：低速柴油機應小于Ra= um；中速柴油機應小于Ra=；高速柴油機應為Ra=～。油孔孔口和軸頸過度圓弧表面粗糙度Ra﹤，曲軸凸緣外圓和端面的粗糙度Ra﹤。曲柄臂側面的粗糙度應為Ra=～(鋼曲軸)的粗糙度應為Ra=～。必須指出，如果曲軸材料是合金鋼，因它對應力集中非常敏感，故粗糙度度值要求須相應減少一級。即使是非配合表面，其粗糙度也應Ra﹤。4．4．4其他方面的要求曲軸所有的加工表面不允許有裂紋、麻點、凹陷、毛刺和碰傷，等缺陷；非加工表面不允許有氧化皮、分層、裂紋、折疊及過燒等缺陷。對高速柴油機的曲軸，其動平衡精度應不超過0．005N．m。4．5曲軸數(shù)控加工工藝制定4．5．1加工工藝規(guī)程工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或者零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件。工藝規(guī)程中包括各個工序的排列順序，加工尺寸、公差及技術要求，工藝裝備及工藝措施，切削用量及工時定額、工人等級等。工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的主要技術文件，是生產(chǎn)組織和生產(chǎn)管理工作的依據(jù)，也是新建、擴建或者改建機械制造工廠的主要技術資料。正確的工藝規(guī)程基于實踐和具體生產(chǎn)條件制定。零件的機械加工工藝規(guī)程是每個機械制造廠或者加工車間必不可少的技術文件。按照工藝規(guī)程進行生產(chǎn)，就能確保產(chǎn)品質量，提高生產(chǎn)率，降低成本和安全生產(chǎn)。工藝規(guī)程的設計步驟有以下幾方面：1．研究和分析零件的工作圖。首先明確零件在產(chǎn)品中的作用、地位和工作條件，并找出其主要的技術要求和規(guī)定它的依據(jù)，然后對零件圖進行工藝審查。審查的內容有：零件圖上的視圖是否完整和正確；零件圖上所標注的技術要求、尺寸、粗糙度和公差是否齊全、合理；零件的結構是否便于加工、便于裝配和便于提高生產(chǎn)率；零件材料是否立足于國內、資源豐富且容易加工。對于以上內容，如果在審查過程中認為不合理或者是錯誤及遺漏，可以提出修改意見。2．確定毛坯的種類。若毛坯的種類不同，即使是同一個零件，其加工工藝過程也不相同，因此在制定工藝規(guī)程時必須正確地選擇毛坯的種類和了解毛坯的制造情況。毛坯種類的確定是與零件的結構形狀、尺寸大小、材料的機械性能和零件的生產(chǎn)類型直接相關的，另外還與毛坯車間的具體生產(chǎn)條件有關。3．擬訂零件加工的工藝路線。內容包括：定位基準面的選擇；各表面的加工方法；加工階段的劃分；各表面的加工順序；工序集中或者分散的程度；熱處理及檢驗工序的安排；其他輔助工序(如清洗、去毛刺、去磁、倒角等)的安排。4．擬訂各工序的機床設備、工藝裝備(刀、夾具、量具等)和輔助工具。5．確定各工序的加工余量、工序尺寸和公差。6．確定各工序的切削用量及工時定額。7．技術經(jīng)濟分析。8．填寫工藝文件。4．5．2機車曲軸加工工藝規(guī)程的制定在曲軸外表面數(shù)控加工中一般遵循以下四個方面的原則：1．先粗后精。即按照粗一半精一精的原則進行，直到加工到符合零件的精度要求為止。2．先近后遠。即按照加工部位相對于換刀點由近到遠逐步進行加工，以減少刀具的空行程時間。3．刀具集中。即用同一把刀具加工完成所有相應的部位，然后再換另一把刀具加工其他相應的部位，以減少空行程和換刀時間。4．基面先行。即應先加工定位的部位，以保證加工精度。本次設計的對象為機車曲軸的機械加工采用的是CNC數(shù)控外銑車床進行加工。統(tǒng)一用主軸頸進行定位，在連桿頸加工的時候夾具采用連桿頸加工專用的偏心夾具。 根據(jù)機車曲軸的各部位公差以及表面粗糙度，最后確定機車曲軸主要加工部位的工藝路線如下：1．主軸頸、連桿頸：粗車一半精車一再半精車一精車一粗磨一精磨；2．自由端：粗車一精半精車一精車錐面；3．法蘭端：粗車一精車；4．R243：粗車一精車；5．錐面：粗車一半精車一精車一粗磨；