【正文】 與側(cè)面的連接過渡圓角處為應(yīng)力集中區(qū),也是疲勞破壞的敏感區(qū)域,是較薄弱的環(huán)節(jié)。通過曲軸圓角滾壓技術(shù)可以有效地提高曲軸的圓角強(qiáng)度。圓角滾壓強(qiáng)化利用滾輪（球）對(duì)軸頸圓角部位施加較大的力，當(dāng)滾壓力撤除后，在圓角部位形成殘余壓應(yīng)力，可抵消（或部分抵消）曲軸圓角部位的工作拉應(yīng)力，從而大幅度提高曲軸的疲勞強(qiáng)度。因此，滾壓工藝參數(shù)對(duì)曲軸疲勞強(qiáng)度影響很大。下面分析滾壓工藝參數(shù)對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響：滾壓速度滾壓加工時(shí)工件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，一般用轉(zhuǎn)速來表示。滾壓速度對(duì)曲軸疲勞強(qiáng)度基本沒有影響，僅影響滾壓加工效率。如轉(zhuǎn)速過高，在滾壓連桿軸頸圓角時(shí)，由于偏心產(chǎn)生較大的離心力，使曲軸承受徑向力，變形加大。另外，工作過程中，工件曲軸帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，而滾輪與曲軸存在一定夾角，僅有滾輪對(duì)稱中心點(diǎn)與曲軸圓角接觸處線速度相同，在靠近曲柄臂側(cè)，曲軸大于滾輪的切線速度。因此，在滾壓過程中，滾輪既滾動(dòng)又滑動(dòng)，如果滾壓速度過大，則有可能造成滾壓表面燒傷、撕痕。所以，一般曲軸滾壓速度為20～60 r／min。滾壓次數(shù)滾壓強(qiáng)化時(shí)滾壓過去找圓角的次數(shù)。滾壓次數(shù)對(duì)曲軸疲勞強(qiáng)度影響較大，在最初幾圈幾乎與疲勞強(qiáng)度的提高成正比。隨著滾壓次數(shù)的增加，圓角處殘余壓應(yīng)力趨于飽和，曲軸疲勞強(qiáng)度不再增加。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，滾壓次數(shù)在6～8圈時(shí)，殘余壓應(yīng)力已達(dá)到飽和，繼續(xù)滾壓，殘余壓應(yīng)力基本保持不變。如滾壓次數(shù)很多，將會(huì)使曲軸圓角產(chǎn)生接觸疲勞，表面形成魚鱗狀甚至脫落，但這個(gè)數(shù)值較大，一般的正常滾壓及校直不會(huì)對(duì)圓角表面產(chǎn)生破壞。滾壓力滾輪壓到曲軸圓角處的力為滾壓力。滾壓力對(duì)曲軸疲勞強(qiáng)度影響很大，不同材料、工藝和熱處理狀態(tài)的曲軸滾壓力差別很大，最佳的滾壓力與曲軸本身材料強(qiáng)度、圓角尺寸、軸頸大小、滾輪的結(jié)構(gòu)及尺寸等有關(guān)。由于滾輪工作情況較復(fù)雜，如滾壓接觸區(qū)應(yīng)力分布不均勻，接觸區(qū)變形，接觸點(diǎn)的幾何形狀復(fù)雜以算出最佳滾壓力，一般都是通過滾壓工藝試驗(yàn)確定，使曲軸疲勞強(qiáng)度滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的要求。對(duì)6170柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸進(jìn)行滾壓工藝試驗(yàn)，選取5級(jí)油缸壓力（、）進(jìn)行滾壓。該型號(hào)曲軸未進(jìn)行任何強(qiáng)化時(shí)的疲勞極限彎矩為，不同滾壓力時(shí)曲軸的疲勞極限彎矩見下表：[10]表10 彎曲疲勞試驗(yàn)結(jié)果Tab 10 result of the curved fatigue limit test滾壓力0疲勞強(qiáng)度77516001783211621502133下圖為不同滾壓力對(duì)曲軸疲勞極限彎矩的影響曲線。可以看出，當(dāng)滾壓力小于時(shí)，隨著滾壓力的增加，曲軸疲勞極限彎矩也隨著增加，兩者基本成線性關(guān)系；當(dāng)滾壓力超過后，滾壓力增加而疲勞極限彎矩不再增加，而是保持在一個(gè)較為穩(wěn)定的范圍內(nèi)。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是，當(dāng)滾壓力從小到大增加時(shí)，曲軸圓角處材料塑性變形加劇，所形成的殘余壓應(yīng)力場峰值和深度不斷增加，零件的疲勞強(qiáng)度也隨之增高；當(dāng)滾壓力增大到一定程度后，曲軸圓角處材料的蘇醒變形已充分進(jìn)行，其殘余壓應(yīng)力場已趨于飽和，零件疲勞強(qiáng)度變化不大；當(dāng)滾壓力過大時(shí)，滾壓表面過高的接觸應(yīng)力將導(dǎo)致曲軸圓角表面損傷，產(chǎn)生微裂紋甚至起皮，反而使曲軸疲勞強(qiáng)度下降。圖5 滾壓力對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響Fig 5 the impact of the fatigue strength to rolling pressure 曲軸加工設(shè)備提高曲軸的加工質(zhì)量需要合理的加工工藝，曲軸加工設(shè)備起到了重要的作用。先進(jìn)的金屬加工設(shè)備在曲軸制造中的重要性毋庸置疑，它能夠可靠地保證尺寸精度和一致性，適應(yīng)生產(chǎn)節(jié)拍的要求，提高整體工藝水平。曲軸加工工藝過程中使用合理的曲軸加工設(shè)備，可以簡化加工路線，提高加工精度和生產(chǎn)效率。曲軸的材料、加工設(shè)備、表面強(qiáng)化乃至加工方法等都將影響曲軸加工質(zhì)量。下面來分析影響曲軸加工質(zhì)量的曲軸加工機(jī)床的合理選用。 先進(jìn)的金屬加工設(shè)備在曲軸制造中能夠可靠地保證尺寸精度和一致性，適應(yīng)生產(chǎn)節(jié)拍的要求，提高整體工藝水平。但不能采取“拿來主義”，也并不是設(shè)備越先進(jìn)越好，應(yīng)符合以下三個(gè)原則：1)符合工藝性原則，結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，能滿足尺寸精度和一致性的要求。2)符合經(jīng)濟(jì)性原則，采用招標(biāo)的形式降低成本。3)符合設(shè)備管理和維修性原則，考察設(shè)備生產(chǎn)商售后服務(wù)質(zhì)量，設(shè)備易損件是否能夠隨時(shí)采購等。 根據(jù)以上原則結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，在曲軸加工過程中應(yīng)用如下機(jī)床，采用數(shù)控車床、數(shù)控內(nèi)銑床、數(shù)控車?yán)驳认冗M(jìn)設(shè)備對(duì)主軸頸、連桿軸頸進(jìn)行數(shù)控車削、內(nèi)銑削、車?yán)骷庸?，以有效減少曲軸加工的變形量。曲軸精加工將廣泛采用CNC控制的曲軸磨床對(duì)其軸頸進(jìn)行精磨加工。從而提高曲軸加工質(zhì)量，提高企業(yè)生產(chǎn)效率。 如在公司參觀實(shí)習(xí)中，曲軸軸頸的精加工已廣泛使用數(shù)控磨床。我們就見到了從意大利等引進(jìn)的先進(jìn)數(shù)控磨床等機(jī)床。使用這些機(jī)床提高了曲軸的加工質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)率。本次設(shè)計(jì)中，結(jié)合生產(chǎn)類型等多方面因素，綜合選用了數(shù)控內(nèi)銑床，車?yán)瓩C(jī)床以及數(shù)控磨床等加工設(shè)備，對(duì)6170曲軸進(jìn)行加工，以達(dá)到生產(chǎn)要求。8 夾具設(shè)計(jì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要對(duì)曲軸加工工藝過程中兩個(gè)關(guān)鍵工序進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)。分別是對(duì)第2道工序銑兩端面和第17道工序設(shè)計(jì)專用夾具。要求夾具滿足相應(yīng)工序加工需要，并且要考慮夾具加緊能力、工件拆裝方便性等性能要求。 銑兩端面夾具設(shè)計(jì)銑兩端面夾具以曲軸毛坯第一和第七主軸頸定位，在第四主軸頸處采用輔助支撐，保證加工剛度和防止軸向移動(dòng),滿足自由度要求，只有工件軸向的旋轉(zhuǎn)不需考慮。采用半圓形定位座作[11]為定位元件，利用半圓形定位座上半部分來夾緊曲軸，軸頸處要限制曲軸軸向移動(dòng)，第四主軸頸的輔助支撐使用V形塊。其結(jié)構(gòu)圖如附錄銑兩端面夾具裝配圖所示。本道工序加工是銑削軸類零件端面，采用壓板夾緊工件的外圓柱面，通過液壓系統(tǒng)控制壓板夾緊。液壓系統(tǒng)如以下示意圖所示： 圖6 液壓系統(tǒng)示意圖Fig 6 the schematic of the Hydraulic System 鉆斜油孔夾具設(shè)計(jì)曲軸斜油孔與水平面存在65176。的夾角，因此，斜油孔需要考慮到油孔孔口位置，鉆削方向等問題。為便于鉆削加工，本次夾具設(shè)計(jì)中設(shè)置一定斜度的工作臺(tái)，夾角為65176。，利用特殊鉆套確定鉆削位置。鉆斜油孔夾具以曲軸毛坯第一和第七主軸頸定位，在第四主軸頸處采用輔助支撐，保證加工剛度和防止軸向移動(dòng),滿足自由度要求，采用半圓形定位座定位；夾具需要有分度裝置，控制工件軸向的旋轉(zhuǎn)，采用圓柱銷進(jìn)行軸向旋轉(zhuǎn)定位。其結(jié)構(gòu)圖如附錄鉆斜油孔夾具裝配圖所示。本工序加工曲軸斜油孔，曲軸采用壓板夾緊，通過液壓系統(tǒng)控制流量確定夾緊力大小，夾緊曲軸。夾緊裝置同銑曲軸兩端面夾具夾緊裝置相同。9 結(jié)論本次畢業(yè)對(duì)6170曲軸加工工藝過程進(jìn)行了詳細(xì)的編制，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際制訂出合理的生產(chǎn)規(guī)程，也對(duì)其中幾個(gè)關(guān)鍵的工序（如：銑兩端面和鉆斜油孔）等所需的專用夾具進(jìn)行了夾具設(shè)計(jì)。此外，通過結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，調(diào)查研究，在進(jìn)行曲軸加工工藝設(shè)計(jì)的同時(shí)，認(rèn)真分析研究了在曲軸加工過程中影響曲軸加工質(zhì)量的一些因素，并提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)論與成果如下：（1）進(jìn)行6170曲軸加工工藝的編制。認(rèn)真進(jìn)行六缸曲軸的加工工藝路線的調(diào)查研究，結(jié)合在參觀發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的生產(chǎn)過程中的相關(guān)內(nèi)容，查閱相關(guān)資料文獻(xiàn)，在這些基礎(chǔ)上編制出較為合理的曲軸加工工藝路線。使工藝路線能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)以及曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)中正常工作要求。（2）認(rèn)真分析了影響曲軸加工質(zhì)量的相關(guān)因素，并提出相應(yīng)措施。在曲軸加工過程中影響曲軸加工質(zhì)量的因素有曲軸的加工方法和曲軸加工設(shè)備等。通過結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際、設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)效率等方面的因素考慮曲軸的制造工藝，提高曲軸的加工質(zhì)量。尤其是對(duì)曲軸軸頸外圓的加工工藝和滾壓工藝對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響分析。對(duì)這些關(guān)鍵工序（曲軸主軸頸、連桿軸頸的加工和滾壓工藝）工藝進(jìn)行研究，調(diào)整其加工工藝，注意加工過程中一些參數(shù)的變化，適當(dāng)改進(jìn)工藝措施，從而提高曲軸加工質(zhì)量。在生產(chǎn)過程中要合理選用曲軸材料及其毛坯制造工藝；考慮曲軸加工要求、柔性工藝以及表面處理情況等合理設(shè)計(jì)曲軸加工工藝；結(jié)合曲軸加工工藝路線，滿足生產(chǎn)實(shí)際需要選擇合適的加工設(shè)備進(jìn)行加工。（3）對(duì)曲軸的部分關(guān)鍵工序銑兩端面、鉆斜油孔進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，使所設(shè)計(jì)夾具能夠滿足生產(chǎn)需求，符合生產(chǎn)需要。作為大學(xué)期間的最后一次設(shè)計(jì)，我們需要綜合所學(xué)習(xí)的機(jī)械制圖、金屬工藝學(xué)、工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性與測(cè)量技術(shù)和機(jī)械制造工藝學(xué)等多門課程的知識(shí)，同時(shí)還要運(yùn)用數(shù)學(xué)、力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)以及查閱專業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)的技巧。是將我們?cè)诖髮W(xué)中所學(xué)到的所有知識(shí)整合起來，通過進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)研究，來學(xué)會(huì)綜合應(yīng)用知識(shí)，全面考察問題，學(xué)會(huì)解決實(shí)際生產(chǎn)中所遇到的困難。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)诖髮W(xué)階段對(duì)所學(xué)知識(shí)的鞏固，也為我們以后在生產(chǎn)實(shí)踐中分析解決問題提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1. 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[M].上海科學(xué)技術(shù)出版社，2000。致 謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在***講師的悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的。*****老師在研究調(diào)查、開題論證以及設(shè)計(jì)完稿等方面給予本次設(shè)計(jì)很大的幫助。讓我能夠全面綜合機(jī)械制造工藝學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性與測(cè)量技術(shù)等多門專業(yè)課程和相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程，完成6170曲軸加工工藝的研究。在此，謹(jǐn)向尊敬的***老師表示真誠的感謝和敬意！與此同時(shí)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中也遇到了不少困難，但在老師和各位同學(xué)們的幫助下以及查閱圖書館、資料室等多方面資料后最終解決了困難，完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。鍛煉了我們分析和解決機(jī)械制造相關(guān)實(shí)踐的能力，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力 、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，為今后從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。謝謝！附錄附錄1：機(jī)械加工工序卡附錄2：曲軸零件示意圖附錄3：銑兩端面夾具裝配圖附錄4：銑兩端面夾具非標(biāo)零件圖附錄5：鉆斜油孔夾具裝配圖附錄6：鉆斜油孔夾具非標(biāo)零件圖29