【正文】 還要感謝王瑛璞老師、李涵武老師對(duì)我的設(shè)計(jì)的認(rèn)真評(píng)閱，指出錯(cuò)誤，使我能及時(shí)的改正。雖然他們平日里工作繁多，但在畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，到中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，零件圖的繪制，建模等整個(gè)繁瑣的過程中他們 都給予了悉心的指導(dǎo)。 總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，完成的主要內(nèi)容有： （ 1）詳細(xì)的對(duì)曲軸材料的選擇進(jìn)行了了解，以及曲軸毛壞的加工鑄造和段造的選擇； （ 2）詳細(xì)的學(xué)習(xí)二維 CAD 繪制曲軸的過程及三維 Pro/e 建模； （ 3）詳細(xì)分析擬定了加工基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)； （ 4）詳細(xì)的對(duì)相關(guān)重要尺寸鏈進(jìn)行了換算 ； （ 5）詳細(xì)的編制了曲軸的二、三維加工工藝方案 并對(duì)曲軸的二維、三維加工工藝方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)比較，提出對(duì)加工工藝的改進(jìn)方案 ； 34 參考文獻(xiàn) [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(jī)械制造基礎(chǔ) [M].人民交通出版社 , [3]沈宜 慧 .機(jī)械工程材料 [M].人民交通出版社 , [4]徐灝 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].機(jī)械工業(yè)出版社 , [5]王寶璽 .汽車拖拉機(jī)制造工藝學(xué) [M] 機(jī)械工業(yè)出版社 ,： 161207 [6]成大先 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) .化學(xué)工業(yè)出版社 , [7]臧杰 ,閻巖 .汽車構(gòu)造（上） [M].機(jī)械工業(yè) 出版社 ,:4337 [8]熊志旺 .SEAT 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸 的結(jié)構(gòu)及工藝性能分析研究 [D].南京理工大學(xué) ,2020 [9]王霄 ,尹必峰 .Pro/Engineer [M].化學(xué)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(jī)械制造工藝與刀具 .清華大學(xué)出版社 [M],： 276282 [12]周德生 . 曲軸加工新技術(shù) .機(jī)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(xué)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(shù) , [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(huì)，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(shù)經(jīng)濟(jì)信息 , [17]李海國，曲軸先進(jìn)制造技術(shù)及工藝應(yīng)用研究 [J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備 , [18]張國江，曲抽加工工藝改進(jìn) [J].山東濱洲海得曲軸責(zé)任有限公司 , [19]付軍，曲軸的加工 [J]. 一重集團(tuán)公司 冶金電力裝備制造廠助理工程師 , [20]蔡蘭，機(jī)械零件工藝性手冊(cè) [M]. 機(jī)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(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的不足，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 33 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方法上，利用 Pro/E 軟件進(jìn)行了三維建模 ，對(duì)曲軸進(jìn)行了工藝規(guī)程的編制。 綜合考慮曲軸的工藝性和和經(jīng)濟(jì)性要求，采用 圓角滾壓強(qiáng)化 、噴丸和 氮化 三種復(fù)合 表面強(qiáng)化處理 措施 [12]。 噴丸 曲軸經(jīng)噴丸處理后能提高疲勞強(qiáng)度 20%~40%，但因噴丸時(shí)須保護(hù)軸頸表面 ,故采用較少。圓角淬火容易引起曲軸變形，故精磨放在淬火后進(jìn)行，以消除變形。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(yīng)力，硬度提高，從而使軸頸耐磨性提高。但是不宜再作機(jī)械加工，否則疲勞強(qiáng)度又將降低，故氮化之前曲軸必須加工至最后尺寸。用于曲軸強(qiáng)化處理的是鹽浴氮化。氮化后曲軸彎曲疲勞強(qiáng)度 32 可提高 30%左右。 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(shí)，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。 為了提高曲軸的疲勞強(qiáng)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(jìn)行強(qiáng)化處理，其方法主要有： 圓角滾壓強(qiáng)化 圓角滾壓對(duì)提高曲軸疲勞強(qiáng)度十分有效，同時(shí)還可免去對(duì)圓角的磨光工藝。檢測一般在生產(chǎn)線上配備 MARPOSS 或 HOMWORK 綜 合檢測機(jī) ,實(shí)現(xiàn)在線檢測 ,對(duì)曲軸的幾乎所有機(jī)加工項(xiàng)目均可一次完成檢測、顯示、打印。拋光則采用ＣＮＣ控制的砂帶拋光機(jī) ,所有軸頸一次拋光只需 20 多秒 ,粗糙度值可達(dá) ,大大縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)的磨合期。曲軸的磨削則多采用數(shù)控磨床 ,具有自動(dòng)進(jìn)給、自動(dòng)修正砂輪、自動(dòng)補(bǔ)償和自動(dòng)分度等功能 ,使曲軸的磨削精度和效率顯著提高。油孔的加工采用鼓輪鉆床和自動(dòng)線。工序質(zhì)量可達(dá)到國內(nèi)粗磨后的水平 ,且切削變形小、效率高。另外 ,在曲軸動(dòng)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(bǔ)償。采用龍門式自動(dòng)上下料 ,集放式機(jī)動(dòng)滾道傳輸 ,切削液分粗加工和精加工兩段集中供應(yīng)和回收處理。國外在曲軸機(jī)加工方面廣泛采用數(shù)控技術(shù)及自動(dòng)線。通?？渴止げ僮?,加工質(zhì)量不穩(wěn)定 ,廢品率較高。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。 31 國內(nèi)大部分專業(yè)廠家普遍采用普通機(jī)床和專用組合機(jī)床組成的流水線生產(chǎn) ,生產(chǎn)效率、自動(dòng)化 程度較低。 球鐵曲軸目前的主要問題有： （ 1） 要求應(yīng)用優(yōu)質(zhì)含硫量低的生鐵，不然就會(huì)降低球化質(zhì)量； （ 2） 鑄造工藝要求嚴(yán)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(jī)械加工負(fù)擔(dān)。 球墨鑄鐵的缺點(diǎn)是彈性棋量比鋼小，所以當(dāng)其它條件相同時(shí)，球墨鑄鐵曲軸的剛度小。 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(duì)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。 我 國普通車用汽油機(jī)曲軸的材料一般有 35～ 45 號(hào)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(qiáng)載發(fā)動(dòng)機(jī)，也有使用合金鋼的例子。 曲軸的材料及強(qiáng)化工藝 曲軸材料的選用，應(yīng)在保證曲軸具有足夠強(qiáng)度的前提下，盡可能采用一般材料。 用滾壓或其他方法對(duì)表面進(jìn)行冷作可以使表面出現(xiàn)殘余壓縮應(yīng)力層。鑄件清理全部在專機(jī)自動(dòng)線上進(jìn)行 ,大部分操作由機(jī)械手和機(jī)器人完成 提高曲拐疲勞強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)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。鑄件的清理使用吊鏈?zhǔn)綊佂枋液丸T件水平旋轉(zhuǎn)鼠籠式拋丸機(jī)。 (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)。利用這種工藝及其配套設(shè)備可制取高強(qiáng)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)一些廠家的造型設(shè)備主要從瑞士、德國、意大利、西班牙等國進(jìn)口。 （ 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。為獲得高溫低硫磷的鐵水 ,可采用雙聯(lián)外加預(yù)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(yīng)電爐中升溫并調(diào)整成分。究其原因 ,主要是國內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備以沖天爐為主 ,鐵水未進(jìn)行預(yù)脫硫處理 。 (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(guān) 鍵所在。 毛坯的鑄造技術(shù) 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(hào) ,目前已能大批量生產(chǎn) QT8006 球鐵曲軸。作為曲軸的材料，除了應(yīng) 具有優(yōu)良的機(jī)械性能以外，還要求有高度的耐磨性、耐疲勞性和沖擊韌性。在保證曲軸有足夠強(qiáng)度的前提下，盡可能采用一般材料。 29 第 6 章 曲軸的 先進(jìn)加工技術(shù) 及強(qiáng)化工藝 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝正確合理的條件下，主要是材料強(qiáng)度決定著曲軸的體積、重量和壽命。 圖 拋光 本章小結(jié) 基于 Pro/E 三維曲軸建模，對(duì)曲軸進(jìn)行三維工藝規(guī)程的編程。 圖 動(dòng)平衡去重 28 120工序：拋光。 檢測動(dòng)平衡，鉆去不平衡重量。定位及夾緊 : 5 主軸頸，第三主軸頸采用輔助支撐，建模及圖如圖 所示。 27 圖 磨所有主軸頸 100 工序：磨所有連桿軸頸。磨與主軸頸同軸的所有軸頸至圖樣要求。建模及 圖如圖 所示。 圖 鉆油孔 80 工序：銑鍵槽。鉆油孔Φ 主軸頸上Φ 。建模及圖如圖 所示。 26 圖 鉆法蘭盤 圖 攻絲 60 工序：加工孔。鉆法蘭盤導(dǎo)向孔 6M最深 17mm。銑平衡重至大頭寬 110mm、小頭寬 80mm，定位及夾緊 : 5主軸頸，第三主軸頸采用輔助支撐，建模及圖如圖 所示。粗、精車所有連桿軸頸及平衡重外圓 R73mm，連桿軸頸Φ 42mm，留磨量 ，定位及夾緊 : 5 主軸頸，第三主軸頸采用輔助支撐，建模及圖如圖 所示。定位及夾緊：主軸頸中心孔，建模及圖如圖 所示。 圖 銑兩端面鉆中心孔 20 工序：車與主軸頸同軸的所有軸頸。銑兩端面，總長 437mm，定位及夾緊： 5主軸頸。 23 圖 曲軸后端特征 本章小結(jié) 本章應(yīng)用 Pro/E 軟件對(duì)設(shè)計(jì)的曲軸進(jìn)行了特征的設(shè)計(jì)，應(yīng)用 Pro/E 的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的構(gòu)造特征方法建立了曲軸的三維模型，包括對(duì)主軸頸、連桿軸頸、油道、螺紋孔等實(shí)體特征。 （ 5） 將上步創(chuàng)建的三個(gè)螺紋孔編成組，選中編成的組，點(diǎn)擊 窗口右側(cè)工具欄中的“ 鏡像 ” 按鈕 ，選擇“ FRONT”平面作為鏡像平面，預(yù)覽后點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕。 （ 3） 單擊窗口右側(cè)工具欄中的 “ 孔特征 ” 按鈕打開 “ 孔 特征 ” 操作板 ，在 “ 孔特征 ” 操作板 中點(diǎn)擊“放置 ” 按鈕，選擇曲軸右端右側(cè)面為放置孔的平面，輸入次參考位置，點(diǎn)擊螺紋孔“按鈕”輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，預(yù)覽后點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕，完成螺紋孔特征的創(chuàng)建 。 圖 建立的自由端孔特征 建立曲軸后端特征 （ 1） 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， 選取曲軸右端作為草繪平面，選取“ TOP”面作為參照平面，參照方向?yàn)椤坝摇?，單擊草繪按鈕，在草繪環(huán)境中繪制草繪圖形，在拉伸深度處輸入值，預(yù)覽后，點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕。 圖 建立的自由端伸出軸頸 （ 3） 單擊窗口右側(cè)工具欄中的 “ 孔特征 ” 按鈕打開 “ 孔特征 ” 操作板 ，在 “ 孔特 22 征 ” 操作板 中點(diǎn)擊“放置 ” 按鈕，選擇曲軸自由端左側(cè)面為放置孔的平 面，輸入次參考位置，輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，預(yù)覽后點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕，完成孔特征的創(chuàng)建。 （ 2）重復(fù)上述步驟，輸入相應(yīng)的尺寸數(shù)值，建立自由端的第二、三段伸出軸頸，并對(duì)軸頸相交處創(chuàng)建圓角特征。如圖 所示 。 占擊掃描，去除去材料，點(diǎn)擊確定，畫出潤滑油道。 圖 鏡像完成的曲軸主體部分 （ 9） 繪制潤滑油道。 （ 8）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。然后選取模型樹中的組，在工具欄中單擊鏡像按鈕，選取連桿軸頸的拉伸出的面，單擊確定，完成特征的創(chuàng)建，如圖 所示。結(jié)果如圖 、圖 所示。 （ 4）重復(fù)上述步驟，建立建立連桿軸頸，長度為實(shí)際連桿軸頸的一半。如圖 所示。 建立曲柄模型 （ 1） 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“ RIGHT”面作為草繪平面，選取“ TOP”面作為參照平面，參照方向?yàn)椤白蟆保瑔螕舨堇L按鈕，在草繪環(huán)境中以主軸頸的直徑繪制一個(gè)圓，單擊草繪器中的確定按鈕，在拉伸長度處輸入主軸頸長度的一半，單擊確定按鈕， 完成特征的創(chuàng)建。 曲軸三維建?；具^程 建立零件設(shè)計(jì)文件 （ 1）雙擊打開 Pro/E 軟件圖標(biāo)， 進(jìn)入工作界面，選取 “ 文件 ” 中的 “ 設(shè)定工作目錄 ” ，以便于文件的查找，使用。 曲軸的結(jié)構(gòu)及特征創(chuàng)建順序分析 仔細(xì)分析曲軸的結(jié)構(gòu)可以看出，曲軸的飛輪端、自由端 、主軸頸、連桿軸頸以及曲拐都可以由等截面的圖形拉伸而成。 Pro/E 軟件是最早使用參數(shù)化建模的 CAD 軟件， 參數(shù)化是 Pro/E 的核心技術(shù)，無論多么復(fù)雜的零件模型，都可分