【正文】 ............................................29 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 IV 前 言 曲軸是發(fā)動機(jī)上的一個重要的旋轉(zhuǎn)機(jī)件，裝上連桿后，可承接活塞的上下 (往復(fù) )運動變成循環(huán)運動。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。而曲軸加工的好壞將直接影響著發(fā)動機(jī)整體性能的表現(xiàn) 。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸 活塞 連接，是一個典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。發(fā)動機(jī)工作過程就是，活塞經(jīng)過混合壓縮氣的燃爆，推動活塞做直線運動，并通過連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。 曲軸的結(jié)構(gòu)包括 軸頸、曲軸臂、曲軸銷、側(cè)蓋以及連桿大端軸承。曲軸臂連接于軸頸。曲軸銷具有第一機(jī)油緩沖室、第二機(jī)油緩沖室以及第二油路。側(cè)蓋設(shè)置于曲軸臂中，側(cè)蓋與曲軸銷之間成形有一空間，該空間連接于第一油路與第一機(jī)油緩沖室之間。本實用新型可將機(jī)油內(nèi)微小異物過濾掉，減少了連桿大端軸承遭受微小異物侵入的機(jī)會，并避免連桿大端軸承損壞，進(jìn)而可延長曲軸結(jié)構(gòu)的使用壽命。 目前，國內(nèi)較陳舊的曲軸生產(chǎn)線多數(shù)由普通機(jī)床和專用機(jī)床組成，生產(chǎn)效率和自動化程度相 對較低。精加工普遍采用MQ8260 等普通曲軸磨床進(jìn)行粗磨、半精磨、精磨、拋光，通常靠人工操作，加工黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 V 質(zhì)量不穩(wěn)，尺寸一致性差。在對連桿頸進(jìn)行隨動磨削時，曲軸以主軸頸為軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并在一次裝夾下磨削所有連桿頸。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 1 6110 發(fā)動機(jī)曲軸零件圖的分析 曲軸的功能和用途 曲軸是發(fā)動機(jī)上極為重要的零件，他是將連桿傳來的徑向力轉(zhuǎn)變成饒其本身軸線旋轉(zhuǎn)的扭矩，并將此扭矩輸出給汽車或其他裝置。 曲軸 在工作 時 ，受氣體壓力，慣性力及慣性力矩的作用，受力大而且受力復(fù)雜 ， 曲軸又是高速旋轉(zhuǎn)件，因此，要求曲軸具有足夠的剛度和強(qiáng)度，具有良好的承受沖擊載荷的能力，耐磨損且潤滑良好。大致 結(jié)構(gòu)如圖所示，曲柄臂和連桿軸頸、主軸頸由圓角連接。曲軸內(nèi)設(shè)有主軸頸通向連桿軸頸的供油孔。振動引起的附加力的精確計算非常復(fù)雜，所以常和實測并用。軸頸長度公差等級為IT9～ IT10。 ，包括主軸頸與連桿軸頸的平行度：一般為 100mm 之內(nèi)不大于；曲軸各主軸頸的同軸度：小型高速曲軸為 ，中大型低速曲軸為～ 。20′。 年生 產(chǎn)綱領(lǐng)： n (1 % % )1 0 0 0 0 0 1 (1 1 0 % % )111000N Q a ??? ? ? ? ?? ? ? ? ?? （ 21） 曲軸的年產(chǎn)量為 111000 件，現(xiàn)在已知該產(chǎn)品為中型機(jī)械，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》表 生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，可確定其生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。但油封軸頸端軸承孔的內(nèi)表面粗糙度未給出，一般 7 級孔的表面粗糙度為 m? 即可。本零件的各表面加工并不困難。 選擇毛坯 曲軸是發(fā)動機(jī)上必須的傳動件，要求具有較高的剛度、強(qiáng)度、耐磨性和平衡。 曲軸零件的形狀比較復(fù)雜，因此毛坯形狀要與零件的形狀盡量接近，即外形鍛成六拐形式，兩 端空寂臺階不用鍛出。 工藝過程設(shè)計 （一）粗基準(zhǔn)的選擇 曲軸的毛坯一般都呈彎曲狀態(tài)，為保證兩端中心孔都能在兩端面的幾何中心上，粗基準(zhǔn)應(yīng)選靠近曲軸兩端的軸頸。 由于大批量生產(chǎn)的曲柄毛坯的精度高，曲柄不加工，所以軸向的定位基準(zhǔn)一般選取中間主軸頸兩邊的曲柄。 （二）精基準(zhǔn)的選擇 曲軸和一般的軸類零件相同，最重 要的精基準(zhǔn)三中心孔。但在曲軸加工的過程中，定位基準(zhǔn)要經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換。 曲軸的主要加工部位是主軸頸和連桿軸頸，次要加工部位是法蘭盤、曲柄、斜黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 油孔、螺孔和鍵槽等。在加工過程中還要安排校直、檢驗、清洗等工序。 曲軸的主軸頸和連桿軸頸的技術(shù)要求都很嚴(yán)格，所以各軸頸表面加工一般安排為：粗車 —— 精車 —— 粗磨 —— 精磨 —— 超精加工。而連桿軸頸的粗、精加工，一般都要以曲軸兩端主軸頸定位，所以連桿的粗精加工都安排在主軸頸加工之后進(jìn)行的。鉆 斜油孔時，用加工過的軸頸定位，可以保證其位置精度。 在精磨主軸頸的過程中，先精磨第四主軸頸，這樣在精磨其他主軸頸、油封軸頸時就可以以第四主軸頸為輔助支撐面，因而可以大大降低曲軸精磨后的彎曲變形。鋼曲軸在加工的過程中，軸頸產(chǎn)生跳動的原因之一是，曲軸經(jīng)加工后應(yīng)力重新分布，從而造成變形，所以在 曲軸的第一主軸頸精磨之后，應(yīng)緊接著安排齒輪軸、皮帶輪軸頸的精磨工序，在第七主軸頸精磨工序之后，應(yīng)緊接著安排油封軸頸的精磨工序，以免內(nèi)應(yīng)力重新分布，造成過大的影響。 校直對曲軸的疲勞強(qiáng)度有著不利的影響，在制定曲軸的加工工藝過程中，應(yīng)盡量減少曲軸的校直的次數(shù)。 曲軸各軸頸的表面粗糙度要求較高，所以把各軸頸的超精密 加工放在最后。 制定工藝路線 制定 6110 曲軸工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)使曲軸的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理保證，在大批量的生產(chǎn)情況下，可以考慮采用專用機(jī)床和專用夾具等，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素，以降低生產(chǎn)成本。斜油孔口在淬火時由于受熱不均勻很容易發(fā)裂，因 此必須在熱處理前對其進(jìn)行壓堵處理，而方案一也忽略了這一點。 因此，經(jīng)過綜合考慮，最終確定 6110 曲軸加工工過程如下表 21。表中余量值為單面余量。 （ 2）加工精度 零件除兩端孔外的各表面為磨削加工精度 2F 。 （ 4） 機(jī)械加工余量 根據(jù)鍛件質(zhì)量、 2F 、 2S 查《機(jī)械加工工藝手冊》第一卷表 查得直徑方向為 ，水平方向為 。 設(shè)計毛胚圖 （一）確定毛胚尺寸公差 本零件的鍛件質(zhì)量 ，形狀復(fù)雜系數(shù) 2S ，含 C 為 %～ %，按《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表 ，鍛件的材質(zhì)系數(shù) M1，采取平直分模線，鍛件為精密精度等級，則毛坯的公差可從《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表 ， 查得。毛坯的同軸度誤差允許值為 ，殘留飛黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 邊為 。 重要工序設(shè)計 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 工序 1：選用 MP73銑鉆組合加床，使用 MP73 銑鉆組合機(jī)床夾具，根據(jù)《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表 1039選用鑲齒套式銑刀（ GB112685）直徑 =125mm，寬 L=40mm 的中心鉆頭，據(jù)《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表 1021（ GB607885）選用 B 形帶護(hù)錐的中心鉆 d=8mm， l=100mm；量具選用 1000mm 鋼直尺和分度值 測量范圍 0～ 125 的游標(biāo)卡尺。 工序 9：根據(jù)曲軸的車削直徑和長度，為保證加工精度和加工效率，據(jù)《金屬機(jī)床加工工藝人員手冊》表 818選用 CK6140 數(shù)控機(jī)床，采用精車主軸頸專用夾具，采用 YT15 硬質(zhì)合金車刀，選用可轉(zhuǎn)位車刀（ GB207887， GB208087），切槽刀亦選用高速鋼。 工序 13：查 CFM 公司曲軸內(nèi)銑機(jī)床號及技術(shù)參數(shù)表選用 FKP20/1 型單刀盤內(nèi)銑床，使用內(nèi)銑自帶卡座和中心定位和夾緊；選用刀盤型號為 MKJ，內(nèi)徑Φ 300mm，刀片號 16/8；量檢具選 24240C 型氣動量儀，曲軸自動檢驗機(jī)和圓規(guī)卡規(guī)，手提式曲軸表面粗糙度檢驗儀。 工序 35：據(jù)連桿軸頸磨削直徑和曲軸長度，由《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表 833 選用 MB1350B 外圓磨床；使用精磨連桿軸頸專用夾具；由表 1076（ GB412784）選用 PSA150 16 40A46L5B35 型砂輪；量檢具選用分度值 測量范圍 0～ 125mm 的游標(biāo)卡尺， 24240C 型氣動測量儀，曲軸自動檢驗機(jī)和圓規(guī)卡規(guī)，手提式曲軸表面粗糙度檢驗儀。 確定工序尺寸 確定工序尺寸的一般方法是，由加工表面的最后 工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標(biāo)注。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 1. 確定主要圓柱面的工序尺寸 圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關(guān)。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度確定。如表23 所示（另附）。本零件各主要端面的加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度。 3. 銑鍵槽 零件圖樣要求鍵槽精度為 IT7，槽寬 ? 。 1（銑端面鉆中心孔）切削用量及時間的確定 本工序為粗加工工序。 銑端面 確定切削深度 p? ： 由于單邊余量為 ，參照《金屬機(jī)械加工人員手 冊》表 1468，可在一次走刀內(nèi)切完，故 96 6 96 1 mm? ??? （ 23） (2) 確定進(jìn)給量 zf ： 參照《金屬機(jī)械加工人員手冊》表 1469，銑刀為高速鋼套式鑲?cè)忻驺姷叮瑱C(jī)黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 床的功率為 5~10 kw,系列剛度為中等，可查得 zf =。參照《金屬機(jī)械加工人員手冊》表 1470，由銑刀直徑 d=125mm,銑刀 齒數(shù) z=6 和 zf =v=261m/min。 （ 2）確定進(jìn)給量 f ： 參照《金屬機(jī)械加工人員手冊》表 1449，選用的中心空鉆，為帶護(hù)錐 60176。 （ 3）確定切削速度 v： 同進(jìn)給量，可查得 v=12~25mm/min,本工序中取 v=20m/min。 （ 5）確定鉆中心孔的基本時間 122 2 2 2 3 2 0 . 8 4 m in. 0 . 0 8 6 5 5j l l lT fn?? ??? ? ?? （ 25） 故工序 1的基本時間是 12j j jT T T??=+= （ 26） 工序 8（粗磨第一主軸頸）切削用量及時間的確定 1. 粗磨第一主軸頸 （ 1）確定磨削深度 pa ： 由于雙邊余量僅為 ，參照《金屬機(jī)械加工人員手冊》表 14128，工作臺黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 一次往復(fù)行程橫向進(jìn)給量 0 .0 2 5 2 ~ 0 .0 4 8 4tf ? mm,取為 ? mm,故可在兩次行程內(nèi)完成 mm?? （ 27） （ 2）確定進(jìn)給量 Bf ： 參照《金屬機(jī)械加工人員手冊》表 14128，可算得縱向進(jìn)給 量 Bf =（ ~）Mb =（ ~） ? 16mm=8~,取 Bf =10mm/r。參照《金屬機(jī)械加工人員手冊》表 14128，工件磨削表面的直徑 d=75mm, 查得 wv =13~16min,本工序去wv =13m/min。 （ 4）確定主軸轉(zhuǎn)速 n： 100 0 60 ssVn d???? ? （ 28） 按 MQ1350B 外圓磨床的轉(zhuǎn)速， n=3200r/min。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 mm?? （ 2）確定進(jìn)給量 Bf ： 參照《金屬機(jī)械加工人員手冊》表 14128 ， 可 算 得 縱 向 進(jìn) 給 量(0 . 5 ~ 0 . 8 ) (0 . 5 ~ 0 . 8 ) 1 6 8 ~ 1 2 . 8 /BMf b m m m m r? ? ? ?，取 12 /Bf mm r? 。參照《金屬機(jī)械加工人員手冊》表 14128，工件磨削表面的直徑 d=52mm,查得 12 ~ 14 / minvm? ，本工序v=12m/min。 （ 4）確定主軸轉(zhuǎn)速 n 1000 1 0 0 0 2 5 6 0 / m in3 .1 4 1 5 0svnrd? ??????=（ 211） 據(jù) MQ1350B 外圓磨床的轉(zhuǎn)速，取 n=320