【正文】 軸加工工藝規(guī)程的制定在曲軸外表面數(shù)控加工中一般遵循以下四個(gè)方面的原則：1．先粗后精。7．技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。5．確定各工序的加工余量、工序尺寸和公差。內(nèi)容包括：定位基準(zhǔn)面的選擇；各表面的加工方法；加工階段的劃分；各表面的加工順序；工序集中或者分散的程度；熱處理及檢驗(yàn)工序的安排；其他輔助工序(如清洗、去毛刺、去磁、倒角等)的安排。毛坯種類的確定是與零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、材料的機(jī)械性能和零件的生產(chǎn)類型直接相關(guān)的，另外還與毛坯車間的具體生產(chǎn)條件有關(guān)。2．確定毛坯的種類。審查的內(nèi)容有：零件圖上的視圖是否完整和正確；零件圖上所標(biāo)注的技術(shù)要求、尺寸、粗糙度和公差是否齊全、合理；零件的結(jié)構(gòu)是否便于加工、便于裝配和便于提高生產(chǎn)率；零件材料是否立足于國(guó)內(nèi)、資源豐富且容易加工。工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)步驟有以下幾方面：1．研究和分析零件的工作圖。零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程是每個(gè)機(jī)械制造廠或者加工車間必不可少的技術(shù)文件。工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件，是生產(chǎn)組織和生產(chǎn)管理工作的依據(jù)，也是新建、擴(kuò)建或者改建機(jī)械制造工廠的主要技術(shù)資料。4．5曲軸數(shù)控加工工藝制定4．5．1加工工藝規(guī)程工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或者零部件制造工藝過(guò)程和操作方法等的工藝文件。4．4．4其他方面的要求曲軸所有的加工表面不允許有裂紋、麻點(diǎn)、凹陷、毛刺和碰傷，等缺陷；非加工表面不允許有氧化皮、分層、裂紋、折疊及過(guò)燒等缺陷。必須指出，如果曲軸材料是合金鋼，因它對(duì)應(yīng)力集中非常敏感，故粗糙度度值要求須相應(yīng)減少一級(jí)。油孔孔口和軸頸過(guò)度圓弧表面粗糙度Ra﹤，曲軸凸緣外圓和端面的粗糙度Ra﹤。：當(dāng)活塞行程小于400mm時(shí)。曲軸凸緣外圓對(duì)曲軸軸線的徑向圓跳動(dòng)誤差，不得超過(guò)表3的規(guī)定要求。15’。表2主軸徑向圓跳動(dòng)公差值(單位：mm)曲柄數(shù)目軸頸支承數(shù)目主軸徑向圓跳動(dòng)公差值～7575～100100～150150～250250～350350～500500～6003l0．0150．020．0250．03O．030．0442～30．020．0250．0300．040．050．075～83～40．0250．030．0350．050．060．089～125～60．040．0550．0650．0750．085連桿頸軸線與主軸頸線的平行度誤差，在每lOOmm長(zhǎng)度上不大于0．01mm；對(duì)于手工修刮的曲柄銷，每lOOmm長(zhǎng)度上不大于0．015mm。主軸頸對(duì)曲軸線的徑向圓跳動(dòng)公差，在每個(gè)主軸頸兩端(即首、尾兩端)，每轉(zhuǎn)動(dòng)45度用千分表測(cè)量一次。避免軸頸與軸瓦產(chǎn)生不均勻磨損，柴油機(jī)正時(shí)準(zhǔn)確、運(yùn)動(dòng)平衡和工作可靠，對(duì)曲軸位置公差提出下列幾方面的要求。曲軸的軸徑過(guò)渡圓弧須用樣板檢驗(yàn)，樣板與過(guò)渡圓弧之間的間隙不得超過(guò)0．2mm。通常，低速柴油機(jī)的形狀公差約為尺寸精度IT9級(jí)公差的四分之一；中、高速柴油機(jī)則為IT7級(jí)公差的四分之一。其余自由尺寸均按ITl4級(jí)公差加工。曲柄半徑的偏差：每lOOmm長(zhǎng)不超過(guò)士O．15mm。通常：主軸頸和連桿頸的直徑尺寸：低速度柴油機(jī)按IT7級(jí)公差加工；中速柴油機(jī)按IT6級(jí)公差加工；高速柴油機(jī)按IT6或者更高一級(jí)的公差加工。必須注意，各軸頸圓角處不應(yīng)淬硬。對(duì)鑄鋼曲柄應(yīng)進(jìn)行兩次正火和回火處理，或者高溫?cái)U(kuò)散退火、正火及回火處理，粗加工后應(yīng)進(jìn)行退火處理。對(duì)球墨鑄鐵曲軸一般采用正火處理，正火后硬度為240～320HB。熱處理變形可以通過(guò)校直的方法來(lái)消除。對(duì)于性能要求高的碳鋼或者合金鋼曲軸，除了毛坯作預(yù)先正火處理或者退火處理外，在機(jī)械加工過(guò)程中，常常還要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理作為最終的熱處理。對(duì)于性能要求不高的碳素鋼曲軸既可通過(guò)鍛件的正火或者退火作為最終熱處理，在機(jī)械加工中不再進(jìn)行熱處理。此法最大優(yōu)點(diǎn)是能使鍛件纖維沿曲軸的形狀連續(xù)分布，扭曲少，材料利用率高，機(jī)械加工工時(shí)省，成本低。球鐵的鑄造性能好，適用與采用精密鑄造，使機(jī)械加工余量減少，可簡(jiǎn)化機(jī)械加工工藝過(guò)程，提高生產(chǎn)力并降低成本，鑄造曲軸平均比鍛鋼曲軸節(jié)省50％的成本。曲軸毛坯的兩種制造方法各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：利用鍛造方法制造出的曲軸毛坯可以獲得較合理的結(jié)構(gòu)形狀，如橢圓形曲柄臂、桶形空心軸頸和卸荷槽等從而使應(yīng)力均勻分布。當(dāng)選用鋼材時(shí)，常用鍛造方法制造毛坯：小型曲軸、生產(chǎn)批量大時(shí)采用模鍛；中型大型整體曲軸采用自由鍛或者鐓鍛；大型半組合曲軸，其來(lái)連桿用鑄鋼件。對(duì)于高速?gòu)?qiáng)載大功率柴油機(jī)曲軸則多采用合金鋼，如35CrMoA，18CrNiWA等。大型低速柴油機(jī)曲軸，多采用半組合式制造，這時(shí)主軸頸常用35，40鋼；連桿及曲柄臂則采用ZG35，ZG45，ZGMnV鑄鋼。曲軸主要采用材料有優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼、球墨鑄鐵等。曲軸材料的選者原則是在保證曲軸安全、可靠、穩(wěn)定的基礎(chǔ)下，在保證具有足夠的強(qiáng)度的前提下，盡可能采用一般材料。根據(jù)曲軸尺寸的要求，在旋轉(zhuǎn)命令的草繪環(huán)境下，草繪一個(gè)倒三角形，定義離主軸軸線的距離和旋轉(zhuǎn)直徑及旋轉(zhuǎn)中心，旋轉(zhuǎn)去除材料就可以得到更合理的曲軸結(jié)構(gòu)。圖5 曲軸的PRO/E建模圖拐臂上去除部分材料的原因：曲軸的曲拐為了更好的利用材料，可將曲柄上離軸線最遠(yuǎn)的不受力的部分切掉，從而減少了旋轉(zhuǎn)部分不平橫質(zhì)量，同也降低了曲軸的質(zhì)量。圖3 曲軸第一曲拐?qǐng)D 然后復(fù)制、平移、旋轉(zhuǎn)操作，完成第二曲拐,如圖4。圖2 動(dòng)力輸出端圖形 拉伸出第一拐的連桿頸，在連桿頸上再拉伸出另一側(cè)的曲拐臂，然后拉伸出第一曲拐的主軸頸，這樣第一個(gè)曲拐就完成了基本特征的造型。 此處省略VERICUT軟件作為機(jī)床控制模擬系統(tǒng)的佼佼者，為CAD/CAM產(chǎn)品市場(chǎng)和用戶提供了最佳的數(shù)控機(jī)床加工仿真工具。通過(guò)VERICUT軟件模擬機(jī)床加工的過(guò)程，能真實(shí)反映加工過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題，包括加工編程的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡、工件過(guò)切情況和刀、夾具運(yùn)動(dòng)干涉等的錯(cuò)誤，甚至可以直接代替實(shí)際加工過(guò)程中試切的工作，并且提供了對(duì)刀位軌跡和加工工藝優(yōu)化處理的功能，可以大大提高零件的加工效率和機(jī)床的利用率。Pro/NC模塊的應(yīng)用范圍很廣，包括數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割、加工中心等自動(dòng)編程方法。Pro/NC模塊生成的數(shù)控加工文件包括：刀位數(shù)據(jù)文件、刀具清單、操作報(bào)告、中間模型、機(jī)床控制文件等。Pro/NC 模塊能生成驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工Pro/ENGINEER零件所必需的數(shù)據(jù)和信息，能夠生成數(shù)控加工的全過(guò)程。這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場(chǎng)，價(jià)格也更便宜。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；組裝工程圖如有任何變動(dòng)，也完全同樣反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。所謂單一數(shù)據(jù)庫(kù)，就是工程中的資料全部來(lái)自一個(gè)庫(kù)，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門(mén)的。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過(guò)的簡(jiǎn)易和靈活。其主要特點(diǎn)如下：相對(duì)于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無(wú)論多么復(fù)雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。 Pro/EGINEER及Pro/NC模塊簡(jiǎn)介Pro/Engineer操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。目前較為流行的粗加工工藝是主軸頸采用車－車?yán)に嚭透咚偻忏?，連桿頸采用高速隨動(dòng)外銑，全部采用干式切削；精加工采用數(shù)控磨床加工，具有自動(dòng)進(jìn)給、自動(dòng)修正砂輪、尺寸和圓度自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)分度和兩端電子同步驅(qū)動(dòng)等功能。奧地利WFL公司生產(chǎn)的臥式車銑復(fù)合加工中心能在曲軸硬化前“一次裝夾，全部加工”，加工后的曲軸可直接轉(zhuǎn)入精加工工序；曲軸精加工方面，也出現(xiàn)了工序集成的CBN數(shù)控磨床，即一次裝夾磨削全部曲軸主軸頸和連桿軸頸(擺動(dòng)跟蹤磨削)。進(jìn)入21世紀(jì)以后，復(fù)合加工工藝已進(jìn)入曲軸制造業(yè)中。英國(guó)LANDIS公司生產(chǎn)的曲軸磨床，磨削速度高達(dá)120m/s，用扒皮法一次裝夾從毛坯到精磨完畢，耗時(shí)僅幾分鐘的時(shí)間。精加工使用數(shù)控磨床，采用靜壓主軸、靜壓導(dǎo)軌、靜壓進(jìn)給絲杠(砂輪頭架)和線性光柵閉環(huán)控制等控制裝置，使各尺寸公差及形位公差得到可靠的保證，精加工還廣泛使用數(shù)控砂帶拋光機(jī)進(jìn)行超精加工，經(jīng)超精加工后的曲軸軸頸表面粗糙度至少提高一級(jí)精度。另外，CNC車－車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要二道工序，CNC高速外銑只要一道工序就能完成，具有以下優(yōu)點(diǎn)：切削速度高(可高達(dá)350m/min)、切削時(shí)間較短、工序循環(huán)時(shí)間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數(shù)少、加工精度更高、柔性更好。曲