【正文】 36 附 錄 F series of minicar crankshaft machining process Crankshaft is a piston engine, one of the main parts and ponents, used to the reciprocating piston movement into rotary movement. According to the number of engine cylinders, crankshaft general subcylinder, double, triplex, fourcylinder and sixcylinder crankshaft. Such as the fourcylinder engine crankshaft has five main journal neck and fourlink, connecting rod journal 180 176。 感謝中期檢查時(shí)鮑宇老師、蘇清源老師給予的指導(dǎo)。使用這種方法，可以大大縮短設(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。 復(fù)合強(qiáng)化 就是應(yīng)用多種強(qiáng)化工藝對曲軸進(jìn)行強(qiáng)化處理，例如圓角滾壓加軸 頸淬火等。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。軟氮化后曲軸有很高的疲勞強(qiáng)度和耐磨性。氣體氮化只適合于氮化鋼和球墨鑄鐵。曲軸的清洗采用專用精洗機(jī)定點(diǎn)定位清洗 ,能有效保證曲軸的清潔度要求。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。銑削和車?yán)乔S粗加工的發(fā)展 方向。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?！鞍宋濉逼陂g ,部分企業(yè)曾先后進(jìn)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(jī)等先進(jìn)設(shè)備 ,使曲軸機(jī)加工水平提高 ,但整體工藝水平仍很低。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。但是在經(jīng)過熱處理之后，球墨鑄鐵的性能會得到提高。但是由于球墨鑄鐵的價(jià)格相對于碳素鋼較為便宜，故得到了廣泛使用。而這個(gè)殘余壓縮應(yīng)力可以抵消一部分交變應(yīng)力中的拉伸變化幅度，從而提高零件的疲勞強(qiáng)度。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。目前國內(nèi)極少數(shù)廠家已進(jìn)口了整條生產(chǎn)線。該工藝制作的砂型具有無反彈變形量的特點(diǎn) ,這對于多拐曲軸尤為重要。其次是高純生鐵少、焦炭質(zhì)量差。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。以鑄代鍛，以鐵代鋼。相對二維，更直觀、更方便快捷。建模及圖 如圖 所示。磨所有連桿軸頸至圖樣要求。 90 工序：磨與主軸頸同軸的軸頸。建模及圖如圖 所示。小頭攻絲Φ 13mm 深 31mm。 圖 銑平衡重 圖 銑鍵槽 50 工序：鉆法蘭盤。 圖 車所有主軸頸 25 30 工序：車所有連桿軸頸。 在兩端面中心鉆一對中心孔，定位及夾緊： 5 主軸頸，建模及 圖如圖 。建立好的曲軸后端特征如圖 所示。 （ 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。所建立的自由端伸出軸頸如圖 所示。用同樣的辦法繪制其他油道，并倒 的圓角。然后選取模型樹中的組，在工具欄中單擊鏡像按鈕，選取主軸頸右端的的面，單擊確定按鈕，完成特征的創(chuàng)建，如圖 所示。 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。 圖 第一段主軸頸特征 圖 第一個(gè)曲拐 （ 3） 單擊窗口右側(cè)工具欄中的 “ 拉伸工具 ” 按鈕打開 “ 拉伸工具 ” 操作板，單擊 “ 草繪 ” 按鈕， 選取上步拉伸出面作為草繪平面，選取“ TOP”面作為參照平面，參照方向?yàn)椤白蟆?，單?草繪按鈕，在草繪環(huán)境中繪制曲拐平面，單擊草繪器中的確定按鈕，在拉伸長度處輸入“ 17” ，完成特征的創(chuàng)建，如圖 所示。 （ 2）單擊工具欄上的“ 新建 ”按鈕，在打開的“ 新建 ”對話框中選擇“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]。 使用參數(shù)化建模的主要優(yōu)點(diǎn)就是當(dāng)改變模型的一個(gè)尺寸時(shí)，其他與這個(gè)尺寸相關(guān)的尺寸都隨之改變，這樣就使設(shè)計(jì)變得相對簡 單。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。采用一體化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)床身，工件兩端電子同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特點(diǎn)；使用 SIEMENS 840D CNC 控制系統(tǒng)，設(shè)備操作說明書在人機(jī)界面上，通過輸入零件的基本參數(shù)即可自動(dòng)生成加工程序，可以加工長度 450～ 700mm、回轉(zhuǎn)直徑在 380mm 以內(nèi)的各種曲軸，連桿軸頸直徑誤差為 177。 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。再在零件表面涂一層顯像粉（常用高嶺土粉），因毛細(xì)現(xiàn)象，侵入到缺陷內(nèi)的著色劑將會滲透到顯像粉中而呈現(xiàn)出缺陷。目前應(yīng)用的 D— 100 熒光顯像劑，使用效果好。為吸出滲透在零件表面缺陷內(nèi)的熒光液顯示缺陷，應(yīng)在零件表面上均勻地涂上一層顯像劑，然后用紫外線照射。 （ 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。 交流退磁法是將零件從交流磁場中漫漫退出或是將零件放在交變磁場中，逐漸減少磁場電流，直至電流為零。 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。 用磁力探傷法檢查零件時(shí)，根據(jù)裂紋可能產(chǎn)生的位置和方向，可采用縱向磁化法及周向磁化法。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。C 時(shí)，清洗速度約提高一倍。 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。 B、石油溶劑 — 主要是石油、煤石油、又有能源油和航空汽油。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。在微機(jī)系統(tǒng)的控制下，工件由測量階段轉(zhuǎn)入去重階段，鉆孔動(dòng)力頭在不同的去重點(diǎn)根據(jù)指令要求的深度進(jìn)給，完成不平衡量的去除。 (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，雖然它們在結(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。這些呈周期變化的慣性力所引起的強(qiáng)迫振動(dòng)，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性，并 導(dǎo)致了相關(guān) 12 零部件的磨損加劇，嚴(yán)重影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的 使用壽命。 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。其具體要求如下： ⑴ 必須保證兩中心孔的圓度、圓錐角度等尺寸精度，以確保中心孔與定位頂針的良好接觸。其加工工藝過程如表 所示。 封閉環(huán)極限尺寸的計(jì)算 max0A =??kz zA1 max ????11 minnkj jA （ 32） =A1++ A1= min0A = ????11 minnkj zA ????11 maxnkj jA （ 33） 9 =A1++ A1= 式中 ——、 m in0m ax0 AA 分別為封閉環(huán)的最大、最小極限尺寸； ——、 m inm ax zz AA 分別為增環(huán)的最大、最小極限尺寸； ——、 m inm ax jj AA 分別為減環(huán)的最大、最小極限尺寸 。 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。 畫尺寸鏈圖。組成環(huán)又分為增環(huán)和減環(huán)。尺寸鏈具有三個(gè)特征：具有尺寸封閉性，即組成尺寸鏈的各尺寸是按一定順序排列的封閉尺寸圖形；尺寸的關(guān)聯(lián)性，即尺寸鏈中存在一個(gè)尺寸，它的大小是受其它尺寸影響的；尺寸鏈至少是由三個(gè)尺寸構(gòu)成的。定位及夾緊：兩端主軸頸中心孔。 小頭攻絲Φ 13mm 深 31mm。 粗、精車所有連桿軸頸及平衡重外圓 R73mm，連桿軸頸Φ 42mm。 在兩端面中心鉆二對中心孔。此外，軸向定位基準(zhǔn)采用第四主頸的兩個(gè)臺階面，與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一致。同時(shí)為了保證所加工的基準(zhǔn)面的軸向尺寸，選用第 3主軸頸兩側(cè)扇板面為軸向粗基準(zhǔn)。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。 6 第 3 章 工 藝規(guī)程設(shè)計(jì) 確定毛壞的制造形式 曲軸工作是要承受很大的轉(zhuǎn)矩及交變的彎曲應(yīng)力，容易產(chǎn)生扭振、折斷及軸頸磨損，因此要求所用材料應(yīng)有較高的強(qiáng)度、沖擊韌度、疲勞強(qiáng)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。它是一種很穩(wěn)定的加工 方法，主要用于大型曲軸，或者在毛坯余量很大時(shí)使用。 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。 曲軸車 車?yán)? 車－車?yán)擒囅髋c車?yán)慕M合，車削和車?yán)毒邚较虬惭b在一個(gè)圓形刀盤上， 切削加工旋轉(zhuǎn)著的曲軸的主軸頸或連桿頸。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。為了減小切削力所引起的變形，保證精加工的精度要求，精磨各軸頸時(shí)，一般采用單砂輪依次磨削。 (3)技術(shù)要求高。 位置精度，主軸頸與連桿軸頸的平行度 ，主軸頸的同軸度誤差為 。 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 級精度制造，粗糙度不高于 m。平衡重塊用來平衡發(fā)動(dòng)機(jī)不平衡的離心力矩，有時(shí)還用來平衡一部分往復(fù)慣性力，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 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。柴油機(jī)和大部分汽油機(jī)多采用這種形式。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。一個(gè)主軸頸、一個(gè)連桿軸頸和一個(gè)曲柄組成了一個(gè)曲拐，曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù) (直列式發(fā)動(dòng)機(jī) )； V型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。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]。 3 第 2 章 曲軸的分析 曲軸的功用 曲軸 是發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的機(jī)件之一。然而，由于固有的復(fù)雜性，曲軸加工工藝還遠(yuǎn)未善。世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家對曲軸的加工十分重視，并不斷改進(jìn)曲軸加工工藝。 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。 Pro/E軟件具有參數(shù)化建模的強(qiáng)大功能，是基于特征造型的參數(shù)化技術(shù)的一種全新的思維方式進(jìn)行產(chǎn)品的造型、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的軟件。 關(guān)鍵詞 ：汽油機(jī)；曲軸；加工工藝； AutoCAD； Pro/E。s Degree Based on Pro / E of the light vehicle crankshaft Process Establishment and Improvement Candidate： Wang Lei Specialty： Vehicle Engineering Class： BW058 Supervisor： Associate Prof. Zhang DeSheng Heilongjiang Institute of Technology 202106Harbin 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。 II ABSTRACT Engine crankshaf