【正文】 in each angle into a plane. Crankshaft plex process, especially the microcar crankshaft. Micro car Crankshaft journal size and high geometric tolerance requirements, generally based on six precision manufacturing, journal roughness to achieve Ra0. 2μm. Some neck needed to be strengthened to deal with the surface to improve its wear resistance and fatigue strength. F series of minicar crankshaft Most of the materials currently used highquality alloy structural steel. However, due to a good cutting performance of ductile iron crankshaft, will be the preferred structural shapes, and steel crankshaft and can conduct various kinds of heat treatment and surface hardening crank handle to raise the antifatigue strength, hardness and wear resistance. Lowcost ductile iron crankshaft, at home and abroad has been widely applied. F series of minicar to the ductile iron crankshaft crankshaft trend. The main author of steel mi。 最后感謝黑龍江工程學(xué)院四年來對(duì)我的大力栽培。 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) ,2021 [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(guó)，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(guó)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(cè)一般在生產(chǎn)線上配備 MARPOSS 或 HOMWORK 綜 合檢測(cè)機(jī) ,實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè) ,對(duì)曲軸的幾乎所有機(jī)加工項(xiàng)目均可一次完成檢測(cè)、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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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?gòu)?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(guó)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(guó)內(nèi)一些廠家的造型設(shè)備主要從瑞士、德國(guó)、意大利、西班牙等國(guó)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(guó)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(guó)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(cè)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 。 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(zhǎng) 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