柴油机曲轴工艺规程及夹具设计大学论文.doc

柴油机曲轴工艺规程及夹具设计 声 明 本人所呈交的柴油机曲轴工艺规程设计，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 2013年10月8日 【摘要】曲轴是汽车发动机的重要组成元件之一,它主导汽车发动机的质量以及寿命.曲轴在发动机运转时承担很大负荷和所有功率,承受着巨大的不同方向的弯矩力和扭矩力，同时在长时间高速运转的过程中会有所损耗，于是要求曲轴的材质刚性高、疲劳强度和耐磨性能良好。发动机曲轴的工作原理是通过连杆实现活塞往复直线运动向旋转运动的转化，从而实现发动机化学能到机械能的输出。 本课题主要对柴油机曲轴的加工工艺进行了分析并对设计进行了探讨。拟定工艺路线是制订工艺规程中的关键，撰写的工艺路线是否合理，既会对加工质量和生产率有所影响，也会对工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用产生影响，从而影响生产成本产生不必要的损失。 因此，本次设计是基于对曲轴零件加工技术要求及加工精度进行仔细分析后，合理选定毛坯类型，对照相关手册、图表、标准、参考书等技术资料，最终生成曲轴零件的加工工序卡片。【关键词】：发动机   曲轴   工艺路线   加工工序 目录摘要1引言1一、6110发动机曲轴零件图的分析2（一）曲轴功能和用途2(二) 曲轴的结构和技术要求2二、工艺过程设计2（一）计算生产纲领，确定生产类型2（二）审查零件图样工艺性2（三）选择毛坯3（四）工艺过程设计3（五）确定加工余量及毛坯尺寸、设计毛坯图3（六）确定切削用量及基本时间4三、曲轴连杆轴颈粗磨夹具设计7（一）定位基准的选择7（二）夹具结构设计8（三）夹具的使用方法10（四）夹具的调整10四、总结与展望11总结11参考文献12致 谢13 引言曲轴装上连杆后，可承接活塞的往复直线运动变成旋转运动。曲轴的两个主要重要加工部位是主轴颈和连杆颈。主轴颈在缸体上安装，连杆颈连接着连杆大头孔，连杆小头孔连接着汽缸活塞，构成了一个典型的曲柄滑块机构。发动机的工作原理就是：活塞经过混合压缩气的燃爆做直线运动，曲轴收到连杆传送过来的力将直线运动转变为旋转运动，曲轴加工的质量对发动机整体性能的表现起决定性作用。 曲轴的材料是碳素结构钢或球墨铸铁，曲轴通过压力润滑实现摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑，发动机运转以后通过机油泵提供压力供油可以对油道和各个轴瓦进行润滑、降温。曲轴由轴颈、曲轴臂、曲轴销、侧盖和连杆大端轴承构成。轴颈具有第一油路，曲轴臂中设置了抵接于轴颈的曲轴销连接于轴颈。曲轴销拥有第一机油缓冲室、第二机油缓冲室和第二油路。第一机油缓冲室系和第二机油缓冲室相连，第二油路和第二机油缓冲室相连。侧盖设置在曲轴臂中，侧盖与曲轴销之间成形有一空间连接于第一油路与第一机油缓冲室之间。连杆大端轴承设置在曲轴臂中，曲轴销套设在连杆大端轴承中，第二机油缓冲室与连杆大端轴承之间连接着第二油路。本实用新型可过滤掉机油内的微小异物减少连杆大端轴承遭受侵入的机率，并避免其受损，从而延长曲轴结构的使用寿命。- 11 -一、6110发动机曲轴零件图的分析（一）曲轴功能和用途(1)功能：曲轴的工作原理是通过连杆实现活塞往复直线运动向旋转运动的转化，从而实现发动机化学能到机械能的输出。 (2)用途：曲轴的用途相当广泛，汽车制造业中发动机的曲轴直接影响了汽车性能的好坏，柴油机中曲轴的运转效率直接决定了柴油机性能的优劣。其实生活中我们所能见到曲轴的运用远不止这两例，但是我们不难发现曲轴的性能在其中起着决定性的作用。（二）曲轴的结构和技术要求(1)结构：曲轴由自由端、曲柄、连杆轴颈、主轴颈、功率输出端、曲拐、平衡块构成，如下图所示：(2)技术要求：主轴颈和连杆要达到一定精度要求，满足自身的公关等级，表面粗糙度，形状公差和位置精度都要达到一定的要求。 二、工艺过程设计（一）计算生产纲领，确定生产类型该产品年产量Q=100000（台/年），n=1（件/台），设其备品率a%为10%，机械加工废品率%为1%，现制定该曲轴零件的机械加工工艺规程。由生产量可以看出是大批量生产。（二）审查零件图样工艺性确保曲轴零件图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术基本要求齐全。一些未给出的表面粗糙度按照进行加工即可，斜油孔倾斜比较深，只要钻到轴颈中间靠外就好了。（三）选择毛坯曲轴是发动机上必不可少的部件，刚度、强度、耐磨性和平衡性的要求相对较高。用整体软氮化作为该零件的材料，采用模锻成型的成型方法。 曲轴零件的形状比较复杂，毛坯形状要与零件的形状尽量接近，因此毛坯尺寸要通过确定加工余量后才能确定。（四）工艺过程设计曲轴的机械加工工艺过程大致可分为：加工基准面粗加工主轴颈和连杆轴颈加工斜油孔等次要表面主轴颈和连杆轴颈的热处理精加工主轴颈和连杆轴颈加工键槽和两端孔等动平衡光整加工主轴颈和连杆轴颈。（五）确定加工余量及毛坯尺寸、设计毛坯图（1）锻件质量 根据零件成品质量76.4kg估算为92.5kg。（2）加工精度 零件除两端孔外的各表面为磨削加工精度。（3）锻件的形状复杂系数M1为锻件质量，M2为锻件包容体的质量，假设锻件的最大直径为220mm，长965mmm（4） 机械加工余量：查表得加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra1.6m，Ra1.6m的表面余量要适当增大。（5）确定毛胚尺寸公差本零件毛坯的尺寸公差如表2-2。毛坯的同轴度误差允许值为1.2mm，残留飞边为1.2mm。（6）确定毛坯热处理钢质曲轴毛坯颈锻造后应通过正火处理，从而消除残留的锻造内应力，并使不均匀的金相组织重新结晶得到细化均匀的组织，从而改善了加工工艺性。（六）确定切削用量及基本时间1、铣端面：（1）确定切削深度（2）确定进给量：=0.13mm/r（3）确定切削速度v：v=261m/min（4）确定铣端面的基本时间：2、钻中心孔（1）确定切削深度： 钻中心孔一次行程即可完成，=22mm。（2）确定进给量f ：f=0.08mm/r（3）确定切削速度v：v=20m/min（4）确定主轴转速n：n=655r/min（5）确定钻中心孔的基本时间 所以工序的基本时间是=0.28+0.24=1.12min3、粗磨第一主轴颈（1）确定磨削深度：（2）确定进给量 ：=10mm/r（3）确定切削速度v： =25m/s（4）确定主轴转速n：n=3200r/min（5）确定粗磨第一主轴颈的基本时间：工件每分钟转数（r/min）,4、粗磨齿轮轴颈（1）确定切削深度：（2）确定进给量：，取（3）确定切削速度v：v=12m/min，取砂轮速度为（4）确定主轴转速n取n=3200r/min（5）确定粗磨齿轮轴项的基本时间 同上可知工序的基本时间为5、精车轴项部分：6、切槽（采用高速钢车刀）：工序的基本时间：7、內铣六个连杆轴颈8、精磨第四主轴颈及其过渡圆角选砂轮的宽度为9、精磨六个连杆轴颈10、铣键槽三、曲轴连杆轴颈粗磨夹具设计（一）定位基准的选择工件定位在机床上，主要包括两方面，及工件在夹具上的定位和夹具在机床上的定位，这里只对工件在夹具上的定位进行讨论。在此次夹具设计过程中，参照零件图，主轴中心线的平衡度要求需要对照曲轴六个连杆轴颈中心线。为了确保定位误差为零，应该把主轴颈作为定位面的夹具，它的第一主轴颈上的止推面作为轴向定位面，所以这里设计第一、七主轴颈和止推面为定位基准面的夹具。采用翻转压盖式机械夹紧，具有结构简单、通用性好、夹紧可靠、增力比大等特点。在制定曲轴的粗磨工艺规程时，已经初步考虑了加工工艺基准问题，并绘制了工序简图如3-1。（二）夹具结构设计本夹具使用V型块定位，分度盘分度，如图所示（三）夹具的使用方法加工时，将精磨后的第七主轴颈和第一主轴颈只与夹具的左右V型块上，用百分表调整第1或第6连杆轴颈轴心线，使其处于磨床主轴回转中心位置，然后夹紧曲轴，再将分度盘套在曲轴皮带轮轴颈上，使3个齿面中的一个紧靠在翻转块上，然后用内六角螺钉将其固在皮带轮轴颈上，这样就可以磨削第1、6连杆轴颈了。当磨削第2、5和3、4连杆轴颈时，只需要将翻转块掀起，曲轴顺时针旋转一定角度()再返向旋转曲轴继续磨削，使分度盘的3个齿面为精确分度来保证个连杆轴颈的角度偏差并满足工艺要求。由于用V型块定位，零件支撑轴颈的偏差会引起曲轴轴颈的变化和产生锥度，因此要严格控制支撑轴颈的偏差。（四）夹具的调整（1）调整曲轴连杆轴颈轴心线的平行度误差采用修磨侧面垫板来实现（2）调整曲轴的回转中心半径采用修磨地面板来完成（3）加工回转半径不同的曲轴时，可以通过更换不同厚度的地面板来实现总体来说，该夹具能够大大提高生产效率，因为可以调整，所以其加工范围增大，能够解决设备不足的情况；能够有效的保证加工精度，无需高技能操作者；结构简单。制造方便、快捷，能够为新产品的顺利生产奠定技术基础。 总结从工业发展角度总结：对任何加工制造业来说，制造工艺的基本要求主要包括质量要达到产品的设计要求和生产时消耗的物质和劳动量最少这两方面。只有满足这两项要求，才能生产出质量可靠的产品，才能让企业获得好的的经济效益。这两个基本要求对大量汽车生产制造业来说是十分重要的。基于好产品设计的前提下，工艺工作的优劣决定了汽车的性能和可靠性。然而，目前国际上拥有更加先进的曲轴加工工艺技术，拥有用于生产的先进机床设备，只需要钻两个对称的质量中心孔，用日本的Mazak五轴联动数控机床进行一连串的生产加工。和这样的新技术相比，目前国内汽车发动机曲轴的生产加工还处于研究开发阶段，从能获取经济效益的多少，加工难易程度上考虑是很明显的。但是不会停下追求新技术和新工艺的脚步的，这就需要我们当代的青年科技工作者们不断去努力探索发现。对我个人而言的总结：通过几个月的实习和本次毕业设计的制作让我受益匪浅，不但让我知道了我国生产制造业的滞后和机械设备的落后，还让我领悟到了要想让我国加工制造业缩小与国外的差距我们必须通过我们自身的努力不但去求知不断去探索，只要我们肩负起建设祖国加工制造业的重担，不畏艰难一步一个脚印踏踏实实的一步一个脚印的往前进，我相信我们祖国将来的加工制造业一定会越来越繁荣昌盛的。参考文献1 塑料模具设计手册组编写组编.塑料模具设计手册.模具手册第二版，1994.66-822 史铁梁.模具设计指导.北京：机械工业出版社，2003.43 -683 李学峰.塑料模具设计与制造,北京：机械工业出版社，2010.103-1834 李秦蕊.塑料模具设计.第二版.西安：西安工业大学出版社，1985.25-285 杨占尧.塑料模具课程设计.北京：化学工业出版社，2010.24-856 梅伶.模具课程设计指导.北京： 机械工业出版社，2006.49-547 屈华昌塑料成型工艺与模具设计北京：机械工业出版社，2001.45-1988 肖祥芷.王孝培.中国模具设计大典. 南昌：江西科学工业出版社，2003.456-486