【正文】 n of the CAD / CAM application in modern manufacturing.Keywords: Engine Crankshaft。 NC machining simulation朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音字35目錄摘要 IAbstract II目錄 I第1章 緒論 1 1 1 1 國(guó)內(nèi)外曲軸加工技術(shù)展望 3 本課題研究的目的意義 4第2章 曲軸設(shè)計(jì) 5 5 5 曲軸的材料 6 曲軸強(qiáng)化的方法 6 6 7 曲軸兩端設(shè)計(jì) 8第3章 曲軸終鍛模設(shè)計(jì) 10 制定鍛件圖 10 計(jì)算鍛件的主要參數(shù) 11 11 12 曲軸的實(shí)體建模 13 曲軸的鍛件實(shí)體建模 13 曲軸模塊實(shí)體建模 15 模具裝配所需的其它零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)體建模 15 15 17 18 19 20 20 23 實(shí)體建模裝配 24第4章 曲軸模膛數(shù)控加工仿真 25 25 28結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 33致謝 34第1章 緒論曲軸，引擎的主要旋轉(zhuǎn)機(jī)件，裝上連桿后，可承接連桿的上下(往復(fù))運(yùn)動(dòng)變成循環(huán)(旋轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng)。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(gè)典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。曲軸的旋轉(zhuǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源，也是整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的源動(dòng)力。介紹了國(guó)內(nèi)外的曲軸在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中的強(qiáng)化工藝和機(jī)械加工技術(shù)現(xiàn)狀，先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，并對(duì)未來制造技術(shù)的發(fā)展提出了展望。引言：曲軸是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵零件之一，也是內(nèi)燃機(jī)中最難加工的工件之一。所以對(duì)曲軸的抗拉強(qiáng)度、剛度、耐磨性、耐疲勞性以及沖擊韌性等都提出了更高的要求。目前車用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸材質(zhì)主要有球墨鑄鐵和鋼兩類。所以球墨鑄鐵曲軸在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)采用球墨鑄鐵曲軸的趨勢(shì)則更加明顯，中小型功率柴油機(jī)曲軸85%以上采用球墨鑄鐵，而功率在160kW以上的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸多采用鍛鋼曲軸。氮化能提高曲軸疲勞強(qiáng)度的20%～60%。曲軸經(jīng)噴丸處理后能提高疲勞強(qiáng)度20%～40%。該強(qiáng)化方式應(yīng)用于球墨鑄鐵曲軸時(shí)，能提高疲勞強(qiáng)度20%，而應(yīng)用于碳素結(jié)構(gòu)鋼曲軸時(shí)，則能提高l00%以上。墨鑄鐵曲軸經(jīng)圓角該壓后壽命可提高120%～300%，碳素結(jié)構(gòu)鋼曲軸經(jīng)圓角液壓后壽命可提高70%～150%。在滾壓過程中，由伺服傳動(dòng)系統(tǒng)控制曲軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)角度，同時(shí)由液壓伺服控制系統(tǒng)控制液壓過程的壓力負(fù)載，使每個(gè)主軸頸和連桿頸依次完成整個(gè)滾壓過程。國(guó)外應(yīng)用的圓角滾壓技術(shù)已相當(dāng)先進(jìn)，可一次完成對(duì)所有圓角的滾壓，且可做到主軸頸與連桿軸頸圓角的壓力不同，同一連桿軸頸圓角在不同方向上的壓力也可不同。經(jīng)德國(guó)赫根塞特（HEGENSCHEID）公司定，球膜鑄鐵曲軸經(jīng)滾壓后壽命可增至100%～280%。它是指應(yīng)用多種強(qiáng)化工藝對(duì)曲軸進(jìn)行強(qiáng)化處理，球墨鑄鐵曲軸采用圓角該滾壓工藝與離子氮化工藝結(jié)合使用，可使整個(gè)曲軸的抗疲勞強(qiáng)度提高130%以上。生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度相對(duì)較低。一般精加工采用曲軸磨床，通?？渴止げ僮?，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，尺寸的一致性差。數(shù)控車削工藝。數(shù)控內(nèi)銑銑削工藝。數(shù)控車—拉、數(shù)控車—車?yán)に?。CNC高速外銑工藝。就比較而言，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，切削速度高（目前最高可達(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。其采用一體化復(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(zhǎng)度450～700mm、回轉(zhuǎn)直徑在380mm以內(nèi)的各種曲軸，連桿軸頸直徑誤差僅為177。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）和線性光柵死循環(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。該磨床應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和砂輪進(jìn)給伺服聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)，可以一次裝夾而不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心即可完成所有軸頸的磨削，包括隨動(dòng)跟蹤磨削連桿軸頸；采用靜壓主軸、靜壓導(dǎo)軌、靜壓進(jìn)給絲杠（砂輪頭架）和線性光柵死循環(huán)控制，使用TOYADA 工機(jī)生產(chǎn)的GC50 CNC控制系統(tǒng)，；采用CBN砂輪，磨削線速度高達(dá)120m/s，配雙砂輪頭架，磨削效率極高。曲軸作為發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，正面臨著安全性和可靠性的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)材料和制造工藝已無法滿足其功能要求，市場(chǎng)對(duì)曲軸材質(zhì)以及毛坯加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動(dòng)平衡等要求都十分嚴(yán)格。世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)曲軸的加工十分重視，并不斷改進(jìn)曲軸加工工藝。目前國(guó)內(nèi)轎車曲軸生產(chǎn)線多為高速柔性生產(chǎn)線FTL（Flexible Transfer Line），這種生產(chǎn)線的特點(diǎn)是不僅可以加工同系列曲軸，而且還可加工變型產(chǎn)品、換代產(chǎn)品和新產(chǎn)品，真正具備柔性意義。其主要目的是：滿足市場(chǎng)變化的需求。滿足生產(chǎn)方式的需求。符合“精益生產(chǎn)”的原則。由于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸自身結(jié)構(gòu)的特殊性，曲軸AFTL應(yīng)具備以下特點(diǎn)：由高速加工中心和高效專用機(jī)床（含少量組合機(jī)床）組成。為防止關(guān)鍵工序設(shè)備故障造成全線停產(chǎn)，可增設(shè)平行設(shè)備增補(bǔ)，亦能滿足大批量生產(chǎn)的需要。由于曲軸工作條件惡劣，因此對(duì)曲軸材質(zhì)以及毛坯加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動(dòng)平衡等要求都十分嚴(yán)格。鍛造作為金屬加工的主要方法和手段之一。隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的不斷深化，特別是作為支柱產(chǎn)業(yè)的汽車制造業(yè)的大發(fā)展，為我國(guó)的鍛造業(yè)營(yíng)造了非常好的機(jī)會(huì)，近幾年在設(shè)備制造技術(shù)和加工技術(shù)上都有了很大的進(jìn)展，行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力得到提升，某些方面的技術(shù)水準(zhǔn)已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。曲軸經(jīng)過鍛造，質(zhì)量大大提高，使用壽命和整機(jī)的可靠性也大大提升。第2章 曲軸設(shè)計(jì)曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的機(jī)件之一。曲軸的破壞事故可能引起發(fā)動(dòng)機(jī)其它零件的嚴(yán)重?fù)p壞，在發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)中，曲軸的改進(jìn)也占有重要地位。因此，曲軸的強(qiáng)度和剛度問題就變得更加嚴(yán)重了。曲軸是在不斷周期性變化的氣體壓力、往復(fù)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的慣性力以及它們的力矩共同作用下工作的，從而使曲軸既扭轉(zhuǎn)又彎曲，產(chǎn)生疲勞應(yīng)力狀態(tài)；對(duì)內(nèi)不平衡的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸還承受內(nèi)彎矩和剪力；未采取扭轉(zhuǎn)振動(dòng)減振措施使曲軸還可能作用著幅值較大的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)彈性力矩。實(shí)踐表明，彎曲載荷具有決定性作用，彎曲疲勞失效是主要破壞形式。圖21 曲軸的疲勞破壞a）彎曲疲勞破壞 b）扭轉(zhuǎn)疲勞破壞曲軸形狀復(fù)雜，應(yīng)力集中現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，特別在連桿軸頸與曲柄臂的過渡圓角處和潤(rùn)滑油孔出口附近的應(yīng)力集中尤為突出。圖11表明了曲軸彎曲疲勞破壞和扭轉(zhuǎn)疲勞破壞的情況。所以，在設(shè)計(jì)曲軸時(shí)，要特別注意設(shè)法緩和應(yīng)力集中現(xiàn)象，強(qiáng)化應(yīng)力集中部位。這些軸承在實(shí)際變工況運(yùn)轉(zhuǎn)條件下并不總能保證為液體摩擦，尤其當(dāng)潤(rùn)滑油不潔凈時(shí)，軸頸表面遭到強(qiáng)烈的磨料磨損，使得曲軸的實(shí)際使用壽命大大降低。曲軸是曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的中心環(huán)節(jié)，其剛度亦很重要。曲軸的扭轉(zhuǎn)剛度差，則可能在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。所以，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證它有盡可能高的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。因此，目前曲軸的設(shè)計(jì)主要是依靠經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)。因此，必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的用途及強(qiáng)化強(qiáng)度，正確的選用曲軸材料，在保證曲軸有足夠強(qiáng)度的前提下，盡可能采用一般材料。同時(shí)也要使曲軸的加工容易和造價(jià)低廉。 曲軸強(qiáng)化的方法提高曲軸的疲勞強(qiáng)度是設(shè)計(jì)人員必須努力解決的問題。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，可以采用以下措施：