【導讀】研究成果的嚴肅態(tài)度以及向讀者提供有關信息的出處，正文之后一般應列出參考文獻表引文應以原始文獻和第一手。所有引用別人的觀點或文字，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。轉(zhuǎn)引文獻資料，應如實說明。對已有學術成果的介紹、評論、引用和注釋，應力求客觀、公允、準確。篡改文獻和數(shù)據(jù)等，均屬學術不端行為致謝一項科研成果或技術創(chuàng)新,往往不是獨自一人可以完成的,還需要各方面。學態(tài)度和論文具有真實、廣泛的科學依據(jù)，也反映出該論文的起點和深度。2)著錄參考文獻能方便地把論文作者的成果與前人的成果區(qū)別開來。程考試通過了，但論文在答辯時被評為不合格，那么就不會授予他學位。核心期刊審核時間一般為4個月，須經(jīng)過初審、復審、終審三道程序。國家級期刊主管單位是國家部門或直屬部門。利用CAD軟件繪制零件圖，然后運用Pro/E軟

　　

【正文】 檢測動平衡，鉆去不平衡重量。建模及圖 如圖 所示。 圖 動平衡去重 28 120工序：拋光。建模及圖如圖 所示。 圖 拋光 本章小結(jié) 基于 Pro/E 三維曲軸建模，對曲軸進行三維工藝規(guī)程的編程。相對二維，更直觀、更方便快捷。 29 第 6 章 曲軸的 先進加工技術 及強化工藝 在結(jié)構設計和加工工藝正確合理的條件下，主要是材料強度決定著曲軸的體積、重量和壽命。因此，必須根據(jù)內(nèi)燃機的用途及強化程度，正確地選用曲軸材料。在保證曲軸有足夠強度的前提下，盡可能采用一般材料。以鑄代鍛，以鐵代鋼。作為曲軸的材料，除了應 具有優(yōu)良的機械性能以外，還要求有高度的耐磨性、耐疲勞性和沖擊韌性。同時也要使曲軸的加工容易和造價低廉鋼制曲軸除極少數(shù)應用鑄鋼以外，絕大多數(shù)采用鍛造，鍛造曲軸的材料有碳素鋼和合金鋼。 毛坯的鑄造技術 我國球鐵曲軸的生產(chǎn)繼 QT600 QT7002 之后 ,現(xiàn)已能穩(wěn)定地生產(chǎn) QT800QT9002 等幾種牌號 ,目前已能大批量生產(chǎn) QT8006 球鐵曲軸。但從整體水平來看 ,存在生產(chǎn)效率低 ,工藝裝備落后 ,毛坯機械性能不穩(wěn)定、精度低、廢品率高等問題。 (1)熔煉方面 高溫低硫純凈鐵水的獲得是生產(chǎn)高質(zhì)量球鐵的關 鍵所在。經(jīng)大量分析研究表明 ,國外球鐵中硫、磷、鎂及稀土元素含量明顯低于國產(chǎn)件 ,且金相組織中的石墨圓整均勻。究其原因 ,主要是國內(nèi)生產(chǎn)設備以沖天爐為主 ,鐵水未進行預脫硫處理 。其次是高純生鐵少、焦炭質(zhì)量差。為獲得高溫低硫磷的鐵水 ,可采用雙聯(lián)外加預脫硫的熔煉方法 ,即用沖天爐熔化鐵水 ,經(jīng)爐外脫硫 (把硫降到 %以下 ),然后在感應電爐中升溫并調(diào)整成分。爐前鐵水成分的檢測國內(nèi)已普遍采用真空直讀光譜儀來進行 ,真空直讀光譜儀使用的多為日本、美國、英國等國的檢測設備。 （ 2)造型方面 氣流沖擊造型工藝明顯優(yōu)于粘土砂造型工 藝 ,可獲得高精度的曲軸鑄件。該工藝制作的砂型具有無反彈變形量的特點 ,這對于多拐曲軸尤為重要。目前國內(nèi)一些廠家的造型設備主要從瑞士、德國、意大利、西班牙等國進口。在國外 ,曲軸造型多采用殼形工藝 ,其中酚醛樹脂砂熱固化殼形工藝是比較成熟的一種。利用這種工藝及其配套設備可制取高強度的鑄型殼 ,從而確保鑄件的高精度、較低的表面粗糙度值和致密的金相組織。目前國內(nèi)極少數(shù)廠家已進口了整條生產(chǎn)線。 (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)。因此國內(nèi)部分廠家從德國、日本、瑞士 、美國進口了混砂機和舊砂冷卻裝置 ,以及大容量的滾筒篩、斗式提升機、砂型水分檢測控制儀等。鑄件的清理使用吊鏈式拋丸室和鑄件水平旋轉(zhuǎn)鼠籠式拋丸機。國外砂處理系統(tǒng)和單元多為自動化微機管理 ,型砂中水分和有效粘土含量及煤粉含量實行自動檢測和控制 ,型砂運 30 輸系統(tǒng)多為自動化控制。鑄件清理全部在專機自動線上進行 ,大部分操作由機械手和機器人完成 提高曲拐疲勞強度的結(jié)構措施 軸頸與曲柄臂相交是最容易產(chǎn)生疲勞破壞的地方之一。為了提高該處的疲勞強度，可以采用下述三種辦法： （ 1)改善應力的分布情況，減少拐角處的應力，例如提高 軸頸的重疊度； （ 2） 減小應力集中的程度，例如采用較大的過渡圓角； （ 3） 提高表面質(zhì)量，例如減少表面粗糙度，消除表面的微觀裂紋，以及使表面具有殘余壓縮應力層等。 用滾壓或其他方法對表面進行冷作可以使表面出現(xiàn)殘余壓縮應力層。而這個殘余壓縮應力可以抵消一部分交變應力中的拉伸變化幅度，從而提高零件的疲勞強度。 曲軸的材料及強化工藝 曲軸材料的選用，應在保證曲軸具有足夠強度的前提下，盡可能采用一般材料。除考慮機械性能、疲勞強度外，還要考慮耐磨性、抗沖擊韌性、以及加工制造的工藝性、設備能力和熱處理性能等。 我 國普通車用汽油機曲軸的材料一般有 35～ 45 號優(yōu)質(zhì)碳素鋼 和球磨鑄鐵等，在某些質(zhì)量要求高的中高速強載發(fā)動機，也有使用合金鋼的例子。但是由于球墨鑄鐵的價格相對于碳素鋼較為便宜，故得到了廣泛使用。 球墨鑄鐵中由于含有石墨夾雜物，所以耐磨并且容易切削加工，對各種表面缺陷如擦傷，刻痕等也比較不敏感，而在鋼制曲軸上這種表面缺陷卻容易成為產(chǎn)生斷裂亭事故的發(fā)源地。球墨鑄鐵材料中分子內(nèi)摩擦所消耗的功（或稱循環(huán)韌性）比鋼大，當曲軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時這種內(nèi)摩擦的阻尼作用具有消耗振動能、減弱振幅的作用，因此球墨鑄鐵曲軸有較強的減振作用。 球墨鑄鐵的缺點是彈性棋量比鋼小，所以當其它條件相同時，球墨鑄鐵曲軸的剛度小。但是在經(jīng)過熱處理之后，球墨鑄鐵的性能會得到提高。 球鐵曲軸目前的主要問題有： （ 1） 要求應用優(yōu)質(zhì)含硫量低的生鐵，不然就會降低球化質(zhì)量； （ 2） 鑄造工藝要求嚴格，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，增加機械加工負擔。最好應用先進鑄造技術，以提高經(jīng)濟性。 31 國內(nèi)大部分專業(yè)廠家普遍采用普通機床和專用組合機床組成的流水線生產(chǎn) ,生產(chǎn)效率、自動化 程度較低。粗加工設備多采用 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)部應力 ,難以達到合理的加工余量。外圓的磨削余量一般單邊留 ～ ；止推面單邊余量一般留 ～,為保證成品尺寸 ,采用多次磨削方式。一般精加工采用 MQ8260 曲軸磨床粗磨 半精磨 精磨 拋光。通?？渴止げ僮?,加工質(zhì)量不穩(wěn)定 ,廢品率較高?！鞍宋濉逼陂g ,部分企業(yè)曾先后進口銑曲軸主軸頸和連桿曲頸的數(shù)控內(nèi)銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控砂帶拋光機等先進設備 ,使曲軸機加工水平提高 ,但整體工藝水平仍很低。國外在曲軸機加工方面廣泛采用數(shù)控技術及自動線。生產(chǎn)線一般由幾段獨立的自動化生產(chǎn)單元組成 ,具有很高的靈活性和適應性。采用龍門式自動上下料 ,集放式機動滾道傳輸 ,切削液分粗加工和精加工兩段集中供應和回收處理。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)工序加工時工件運轉(zhuǎn)穩(wěn)定 ,有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。另外 ,在曲軸動平衡工序中 ,不平衡量很小 ,有利于改善曲軸的內(nèi)部質(zhì)量補償。軸頸的粗加工一般采用數(shù)控銑削或車拉工藝。工序質(zhì)量可達到國內(nèi)粗磨后的水平 ,且切削變形小、效率高。銑削和車拉是曲軸粗加工的發(fā)展 方向。油孔的加工采用鼓輪鉆床和自動線。近幾年來 ,隨著槍鉆的應用 ,油孔的加工多已采用槍鉆自動線鉆孔 修緣 拋光。曲軸的磨削則多采用數(shù)控磨床 ,具有自動進給、自動修正砂輪、自動補償和自動分度等功能 ,使曲軸的磨削精度和效率顯著提高。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。拋光則采用ＣＮＣ控制的砂帶拋光機 ,所有軸頸一次拋光只需 20 多秒 ,粗糙度值可達 ,大大縮短了發(fā)動機的磨合期。動平衡一般采用 CNC 控制的綜合平衡機 ,測量、修正一次完成。檢測一般在生產(chǎn)線上配備 MARPOSS 或 HOMWORK 綜 合檢測機 ,實現(xiàn)在線檢測 ,對曲軸的幾乎所有機加工項目均可一次完成檢測、顯示、打印。曲軸的清洗采用專用精洗機定點定位清洗 ,能有效保證曲軸的清潔度要求。 為了提高曲軸的疲勞強度和軸頸的耐磨性能，除了采用一般的熱處理措施外，還在表面進行強化處理，其方法主要有： 圓角滾壓強化 圓角滾壓對提高曲軸疲勞強度十分有效，同時還可免去對圓角的磨光工藝。用高速旋轉(zhuǎn)的硬質(zhì)小滾珠或小滾柱，在圓角去碾壓推搓，一般可使疲勞強度提高 30%以上。 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)，通入氨氣將空氣排凈，保溫 40~ 70小時，使氨氣熱解所產(chǎn)生的活性氮原子滲入曲軸表面，形成一層硬而脆的氮化物組織。氣體氮化只適合于氮化鋼和球墨鑄鐵。氮化后曲軸彎曲疲勞強度 32 可提高 30%左右。軟氮化有鹽浴氮化和氣體氮化之分。用于曲軸強化處理的是鹽浴氮化。軟氮化后曲軸有很高的疲勞強度和耐磨性。但是不宜再作機械加工，否則疲勞強度又將降低，故氮化之前曲軸必須加工至最后尺寸。 高頻淬火 高頻淬火主要是在中小型汽油機曲軸 中用來提高軸頸的硬度，以提高耐磨性。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)生殘余壓應力，硬度提高，從而使軸頸耐磨性提高。由于圓角部分應力集中最嚴重，圓角表面應與軸頸表面同時淬火，故必須采用專門的工藝措施。圓角淬火容易引起曲軸變形，故精磨放在淬火后進行，以消除變形。消除變形后疲勞強度能提高 20%以上 。 噴丸 曲軸經(jīng)噴丸處理后能提高疲勞強度 20%~40%，但因噴丸時須保護軸頸表面 ,故采用較少。 復合強化 就是應用多種強化工藝對曲軸進行強化處理，例如圓角滾壓加軸 頸淬火等。 綜合考慮曲軸的工藝性和和經(jīng)濟性要求，采用 圓角滾壓強化 、噴丸和 氮化 三種復合 表面強化處理 措施 [12]。 本章小結(jié) 本章主要介紹了曲軸材料的選擇和強化工藝，并對 提高曲拐疲勞強度的結(jié)構措施做了介紹，選擇了曲軸的材料和強化工藝和 提高曲拐疲勞強度的結(jié)構措施 。 33 結(jié) 論 本設計的題目是基于 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)設計方法上，利用 Pro/E 軟件進行了三維建模 ，對曲軸進行了工藝規(guī)程的編制。使用這種方法，可以大大縮短設計周期，節(jié)約 設計成本，現(xiàn)在許多汽車生產(chǎn)廠商都已采用這種方法。 總結(jié)畢業(yè)設計的整個過程，完成的主要內(nèi)容有： （ 1）詳細的對曲軸材料的選擇進行了了解，以及曲軸毛壞的加工鑄造和段造的選擇； （ 2）詳細的學習二維 CAD 繪制曲軸的過程及三維 Pro/e 建模； （ 3）詳細分析擬定了加工基準、定位基準、工藝基準； （ 4）詳細的對相關重要尺寸鏈進行了換算 ； （ 5）詳細的編制了曲軸的二、三維加工工藝方案 并對曲軸的二維、三維加工工藝方案進行了設計比較，提出對加工工藝的改進方案 ； 34 參考文獻 [1]丁豐榮 .汽車材料及金屬加工 [M].人民交通出版社 , [2]富成科 .機械制造基礎 [M].人民交通出版社 , [3]沈宜 慧 .機械工程材料 [M].人民交通出版社 , [4]徐灝 .機械設計手冊 [M].機械工業(yè)出版社 , [5]王寶璽 .汽車拖拉機制造工藝學 [M] 機械工業(yè)出版社 ,： 161207 [6]成大先 .機械設計手冊 .化學工業(yè)出版社 , [7]臧杰 ,閻巖 .汽車構造（上） [M].機械工業(yè) 出版社 ,:4337 [8]熊志旺 .SEAT 發(fā)動機曲軸 的結(jié)構及工藝性能分析研究 [D].南京理工大學 ,2020 [9]王霄 ,尹必峰 .Pro/Engineer [M].化學工業(yè)出版社 ,： 3453 [10]張宏寶 .1_8T 曲軸加工工藝的改造 .汽車與配件 [J], [11]王平嶂 .機械制造工藝與刀具 .清華大學出版社 [M],： 276282 [12]周德生 . 曲軸加工新技術 .機械工人 [J], [13]周一丹 ,廖萍 ,張政華 .工藝鏈分析法優(yōu)化曲軸加工工藝 [J]. 南通工學院 , [14]梅碧舟，郭萬川，馮華林 .曲軸加工過程優(yōu)化分析 [J].現(xiàn)代制造技術 , [15]徐凱，優(yōu)化曲軸工藝提高生產(chǎn)效率 [J]. 一汽 — 大眾汽車有限公司 , [16]李并會，許維軍，劉洪波，李秀華，曲軸制造工藝綜述 [J]. 船舶工業(yè)技術經(jīng)濟信息 , [17]李海國，曲軸先進制造技術及工藝應用研究 [J].現(xiàn)代制造技術與裝備 , [18]張國江，曲抽加工工藝改進 [J].山東濱洲海得曲軸責任有限公司 , [19]付軍，曲軸的加工 [J]. 一重集團公司 冶金電力裝備制造廠助理工程師 , [20]蔡蘭，機械零件工藝性手冊 [M]. 機械工業(yè)出版社 ,1994： 613619 [21] and modeling of automotive ngine crankshafts[J]. Mechanism and Machine Theor,1994,2 [22]Shaw Design Using a Generalized Finite Element Model[J].SAE77027. 35 致 謝 經(jīng)過半年的努力，畢業(yè)設計已經(jīng)結(jié)束，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的不足，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在這里首先要感謝導師張德生老師，張教授以他深厚的理論和專業(yè)知識，給予了我孜孜不倦的指導，他們嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度使我受益匪淺。雖然他們平日里工作繁多，但在畢業(yè)設計的每個階段，從查閱資料，設計草案的確定和修改，到中期檢查，后期詳細設計，零件圖的繪制，建模等整個繁瑣的過程中他們 都給予了悉心的指導。 感謝中期檢查時鮑宇老師、蘇清源老師給予的指導。 還要感謝王瑛璞老師、李涵武老師對我的設計的認真評閱，指出錯誤，使我能及時的改正。謝謝他們