柴油机曲轴的工艺设计毕业设计说明书4394.docx

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1、0 引言言本次毕业业设计是是关于RR1800柴油机机曲轴的的工艺设设计及其其中两道道工序的的夹具设设计。曲轴是柴柴油机中中的关键键零件之之一，其其材质大大体分为为两类：一是钢钢锻曲轴轴，二是是球墨铸铸铁曲轴轴。由于于采用铸铸造方法法可获得得较为理理想的结结构形状状,从而而减轻质质量，且且机加工工余量随随铸造工工艺水平平的提高高而减小小。球铁铁的切削削性能良良好，并并和钢制制曲轴一一样可以以进行各各种热处处理和表表面强化化处理，来来提高曲曲轴的抗抗疲劳强强度和耐耐磨性。而而且球铁铁中的内内摩擦所所耗功比比钢大，减减小了工工作时的的扭转振振动的振振幅和应应力，应应力集中中也没有有钢制曲曲轴来的的敏

2、感。所所以球墨墨铸铁曲曲轴在国国内外得得到广泛泛采用。本本次设计计中曲轴轴的材质质为球铁铁。从目前整整体水平平来看, 毛坯坯的铸造造工艺存存在生产产效率低低，工艺艺装备落落后，毛毛坯机械械性能不不稳定、精精度低、废废品率高高等问题题。从以以下几个个工艺环环节采取取措施对对提高曲曲轴质量量具有普普遍意义义。熔炼 国内内外一致致认为,高温低低硫纯净净铁水的的获得是是生产高高质量球球铁的关关键所在在。为获获得高温温低硫磷磷的纯净净铁水，可可用冲天天炉熔化化铁水，经经炉外脱脱硫，然然后在感感应电炉炉中升温温并调整整成分。球化处理 孕育处理 冲天炉熔化球铁原铁水,对铜钼合金球铁采用二次孕育。这对于防止孕

3、育衰退，改善石墨形态，细化石墨及保证高强度球铁机械性能具有重要作用。合金化配合好铜和钼的比例对形成珠光体组织十分有利,可提高球铁的强度,而且铜和钼还可大大降低球铁件对壁厚的敏感性。 造型工艺气流冲击造型工艺优于粘土砂造型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量的特点,这对于多拐曲轴尤为重要。浇注冷却工艺采用立浇立冷，斜浇斜冷、斜浇反斜冷三种浇注方式较为理想,其中后一种最好。斜浇反斜冷的优点是：型腔排气充分，铁水充型平稳，浇注系统撇渣效果好，冒口对铸件的补缩效果好，适应大批量流水线生产。目前，国国内大部部分专业业厂家普普遍采用用普通机机床和专专用组合合机床组组成的流流水线生

4、生产，生生产效率率、自动动化程度度较低。曲曲轴的关关键技术术项目仍仍与国外外相差112个个数量级级。国外外的机加加工工艺艺大致可可归纳为为如下几几个特点点。广泛采采用数控控技术和和自动线线，生产产线一般般由几段段独立的的自动化化生产单单元组成成，具有有很高的的灵活性性和适应应性。采采用龙门门式自动动上下料料，集放放式机动动滚道传传输，切切削液分分粗加工工与精加加工两段段集中供供应和回回收处理理。曲轴的的主要加加工工序序基准中中心孔，一一般采用用质量定定心加工工方式，这这样在静静平衡时时，加工工量很少少。轴颈的的粗加工工一般采采用数控控铣削或或车拉工工艺。工工序质量量可达到到国内粗粗磨后的的水平

5、，且且切削变变形小、效效率高。铣铣削和车车拉是曲曲轴粗加加工的发发展方向向。国外的的曲轴磨磨床均采采用CNNC控制制技术，具具有自动动进给、自自动修正正砂轮、自自动补偿偿和自动动分度功功能，使使曲轴的的磨削精精度和效效率显著著提高。油孔的加工采用鼓轮钻床和自动线，近几年随着枪钻技术的应用，油孔的加工大多已采用枪钻自动线钻孔修缘抛光。曲轴的抛光采用CNC控制的砂带抛光机，所有轴颈一次抛光只需20多秒，粗糙度可达Ra0.4以下，大大减小了发动机的磨合期。动平衡一般采用CNC控制的综合平衡机，测量、修正一次完成。检验一般在生产线上配备MARPOSS或HOMWORK综合检测机，实现在线检测，对曲轴的几

6、乎所有机加工项目均可一次完成检测、显示和打印。曲轴的清洗采用专用精洗机定点定位清洗，保证了曲轴清洁度要求。广泛采用了轴颈过渡圆角滚压技术。专用圆角滚压机自动控制，对所有轴颈圆角进行一次滚压，而且滚压力和滚压角度可自动调节，使圆角处产生最佳的残余压应力，提高了曲轴的疲劳强度。曲轴热处处理的关关键技术术是表面面强化处处理。一一般均正正火处理理，为表表面处理理作好组组织准备备。表面面强化处处理一般般采用感感应淬火火或氮化化工艺，少少数厂家家还引进进了圆角角淬火技技术和设设备。球铁曲轴轴具有诸诸多优点点，国内内外广泛泛采用。但但整体水水平与国国外还有有相当差差距，除除生产规规模小、管管理落后后外，主主

7、要差距距仍是制制造工艺艺的落后后。借鉴鉴国外的的先进技技术和工工艺方法法是提高高我国曲曲轴制造造水平的的捷径。制定工艺艺规程的的思路是是：收集和和熟悉制制定工艺艺规程的的有关资资料图样样，进行行零件的的结构工工艺性；确定毛毛坯的类类型及制制造方法法；选择定定位基准准；拟定工工艺路线线；确定各各工序的的工序余余量、工工序尺寸寸及其公公差；确定各各工序的的设备，刀刀具、夹夹具、量量具和辅辅助工具具；确定各各工序的的切削用用量及时时间定额额；确定主主要工序序的技术术要求及及检验方方法；进行技技术经济济分析，选选择最佳佳方案；编制工工艺文件件。机械制造造技术的的新发展展包括计计算机辅辅助工艺艺规程设设

8、计和计计算机辅辅助制造造。计算算机辅助助制造是是指通过过计算机机直接或或间接地地与企业业中的物物质资源源和人力力资源交交换信息息，实现现计算机机对制造造过程各各环节的的管理、控控制和操操作。柔柔性制造造系统工工作内容容有：生产工工程分析析和设计计；生产计计划调度度；工作站站和设备备的运行行控制；工程监监测和质质量保证证；物资供供应与财财会管理理。计算算机集成成制造系系统包括括计算机机辅助设设计、计计算机辅辅助工艺艺规程、计计算机辅辅助制造造、计算算机辅助助质量管管理和自自动存取取等。夹具设计计的思路路是：明确设设计任务务，收集集设计资资料；拟订夹夹具的结结构方案案、绘制制结构草草图；绘制夹夹具

9、总装装图。绘绘制夹具具总装图图的顺序序和方法法：用双点点化线或或红色笔笔绘出工工件的轮轮廓外形形和主要要表面，并并用网纹纹线表示示出加工工余量；视工件件轮廓为为透明体体，分别别绘出定定位、导导向、夹夹紧及其其他元件件或装置置，最后后绘制夹夹具体，形形成一个个夹具整整体；标注尺尺寸、公公差与配配合和技技术要求求；对零件件进行编编号，填填写零件件明细栏栏和标题题栏；绘制夹夹具零件件图。计计算机辅辅助绘制制夹具装装配图：1、通通常采用用“菜单”的形式式，对夹夹具元件件图形进进行编目目和检索索。2、夹夹具装配配图由若若干夹具具元件图图形拼接接而成。在在微机上上开发的的系统中中可采用用以下几几种方法法进

10、行图图形消隐隐：按配合合形式分分别存图图；利用图图形软件件的一些些基本命命令作消消隐处理理；参数化化建库的的消隐处处理。 1 R1180柴柴油机曲曲轴工艺艺设计1.1 分析零零件图1.1.1 零零件的作作用曲轴是柴柴油机的的一个主主要零件件。曲轴轴主要用用于作往往复运动动的机械械中。1.1.2 零零件的工工艺分析析曲轴图样样的视图图、尺寸寸、公差差和技术术要求齐齐全、正正确；零零件选用用材料为为QT8800-2，该该材料具具有较高高的强度度、韧性性和塑性性，切削削性能良良好；结结构工艺艺性比较较好。根据各加加工方法法的经济济精度及及一般机机床所能能达到的的位置精精度，该该零件没没有很难难加工的

11、的表面，上上述各表表面的技技术要求求采用常常规加工工工艺均均可以保保证。1.2 确定生产产类型已知零件件的年生生产纲领领为12200000件，零零件质量量3.776kgg，由机机械制造造工艺及及设备设设计指导导手册表表152可确确定其生生产类型型为大量量生产。故故初步确确定工艺艺安排的的基本倾倾向为：加工设设备以自自动化和和专用设设备为主主，通用用设备为为辅；机机床按流流水线或或自动线线排列；采用高高效专用用夹具；广泛采采用专用用夹具；广泛采采用专用用量具、量量仪和自自动检验验装置。这这样生产产效率高高。1.3 确定毛坯坯1.3.1 确确定毛坯坯种类根据零件件材料确确定毛坯坯为铸件件。并依依其

12、结构构形状、尺尺寸大小小和生产产类型，毛毛坯的铸铸造方法法选用金金属模机机械砂型型铸造。根根据机机械制造造工艺及及设备设设计指导导手册表表155铸件件尺寸公公差等级级采用CCT9级级。1.3.2 确确定铸件件余量及及形状根据机机械制造造工艺及及设备设设计指导导手册表表157，取取加工余余量为MMA-GG级。查查机械械制造工工艺及设设备设计计指导手手册表表158确定定各表面面的铸件件机械加加工余量量。对于金属属模机械械砂型铸铸造，根根据机机械制造造工艺及及设备设设计指导导手册表表159铸件件最小孔孔的直径径，故本本零件上上的孔不不铸出。1.3.3 画画铸件零件综综合图（见见曲轴零零件毛坯坯图）1

13、.4 机械械加工工工艺过程程设计1.4.1 选选择表面面加工方方法根据各表表面加工工要求和和各种加加工方法法所能达达到的经经济精度度，查机机械制造造工艺及及设备设设计指导导手册表表1532表15534选选择零件件主要表表面（依依次为从从长头到到短头）的的加工方方法与方方案如下下：M36XX2螺纹纹：粗车车（ITT12）精车（IT6）割槽33X4.8（IT11）车螺纹M36X2。1：8圆圆锥面：粗车（IIT122）半精车车（ITT10）铣键槽12N9（IT8）磨削（IT6）。45圆圆柱面：粗车（IIT122）半精车车（ITT10）磨削（IT6）抛光（IT5）。50圆圆柱面：粗车（IIT122）半

14、精车车（ITT10）割槽47X2.2粗磨（IT7）精磨（IT6）。60圆圆柱面：粗车（IIT122）半精车车（ITT10）。K面：铣铣（ITT9）钻孔448（IIT122）铰孔448（IIT9）钻孔2M10（IT12）攻丝2-M10。45连连杆颈圆圆柱面：粗车（IIT122）半精车车（ITT10）粗磨（IT7）精磨（IT6）抛光（IT5）。14.2斜孔孔：钻（IIT122）。5斜油油孔：钻钻（ITT12）抛光（IT8）。60圆圆柱面：粗车（IIT122）半精车车（ITT10）。50圆圆柱面：粗车（IIT122）半精车车（ITT10）粗磨（IT7）精磨（IT6）。40圆圆柱面：粗车（IIT122

15、）半精车车（ITT10）割槽38.5X3（IT10）铣键槽5N9（IT8）粗磨（IT7）精磨（IT6）。19孔孔：钻孔孔18.5（IIT122）铰孔19（IIT8）。M6螺纹纹：钻孔孔25（IIT122）攻丝22-M66。1.4.2 确确定工艺艺过程方方案（1）拟拟定方案案 由于各表表面加工工方法已已基本确确定，现现按照“先粗后后精”、“先主后后次”、“先面后后孔”、“基准先先行”的原则则，初步步拟定两两种工艺艺过程方方案，见见表1。表1 工工艺过程程方案方案方案工序号工序内容容工序号工序内容容毛坯毛坯010按铸件要要求检验验010批量毛坯坯抽检020热处理020铣两端面面030批量毛坯坯抽检

16、030钻中心孔孔B5040铣两端面面040检测曲轴轴硬度方案方案工序号工序内容容工序号工序内容容050钻中心孔孔B5050粗车短头头，依次次为40h66，50k66，60060检测曲轴轴硬度060粗车长头头，依次次为M336X22，1：8圆锥锥面，45h99，50m66,60070粗车短头头，依次次为40h66，50k66，60070精车短头头，依次次为40h66，50k66，60080粗车长头头，依次次为M336X22，1：8圆锥锥面，45h99，50m66,60080精车长头头，依次次为M336X22，1：8圆锥锥面，45h99，50m66,60090车开档，粗粗车连杆杆颈45090割槽3

17、38.55X3,割槽33XX4.88,割槽47XX2.22100精车短头头，依次次为40h66，50k66，60,割槽38.5X33100车开档110精车长头头，依次次为M336X22，1：8圆锥锥面，45h99，50m66,60, 割槽槽33XX4.88, 割槽槽47XX2.22110粗、精车车连杆颈颈45120精车连杆杆颈45120钻孔114.22130钻孔114.22130钻斜油孔孔5140钻斜油孔孔5140钻孔118.55，铰孔孔19150钻孔118.55，铰孔孔19150修正中心心孔160修正中心心孔160粗磨两端端主轴颈颈50170按工艺要要求进行行中间检检验170粗磨连杆杆颈45

18、180粗磨两端端主轴颈颈50180铣键槽55N9190粗磨连杆杆颈45190铣键槽112N99200铣键槽55N9200铣K面210铣键槽112N99210钻铰48220铣K面220钻攻2M100230钻铰48230钻攻2M6240钻攻2M100240精磨主轴轴颈50k66，50m66，磨45h99250钻攻2M6250精磨连杆杆颈45260精磨主轴轴颈50k66，50m66，磨45h99260磨1：88圆锥面面270精磨连杆杆颈45270车螺纹MM36XX2280磨400h6280油孔55抛光290磨1：88圆锥面面290在N处打打厂标及及检验标标记300车螺纹MM36XX2300探伤方案方

19、案工序号工序内容容工序号工序内容容310油孔55抛光310清洗320探伤320氮化330检验各相相关尺寸寸330抛光连杆杆颈、油油封档340在N处打打厂标及及检验标标记340清洗、检检验、包包装350清洗360氮化370按氮化工工艺要求求检验380抛光连杆杆颈、油油封档390清洗、检检验、包包装（2）方方案论证证 方案的优点点在于基基本遵循循粗精加加工划分分阶段的的原则。方方案的不足足之处是是加工过过程中的的检验太太少，不不利于控控制曲轴轴的加工工质量。根据以上上分析，确确定方案案为曲轴轴零件加加工的工工艺路线线。1.5 选择加加工设备备与工艺艺装备1.5.1 选选择机床床考虑到大大量生产产，

20、尽量量选用高高效机床床。 工序序0700、0880、0090、1100均均为圆柱柱面的车车削加工工，用CCJK661400数控车车床加工工方便且且效率高高。 工序序1800、1990、2260、2270、2280、2290均均为圆柱柱面的磨磨削加工工，用JJK1001数显显曲轴磨磨床加工工方便且且效率高高。 其余余表面加加工均采采用通用用机床。如如：C661400卧式车车床、XX62WW万能铣铣床、ZZ51225立式式钻床等等。1.5.2 选选择夹具具考虑到大大量生产产，均采采用专用用夹具。1.5.3 选选择刀具具 在车车床上加加工的工工序，均均采用YYG6硬硬质合金金外圆车车刀，并并尽量采采

21、用成形形车刀。 在铣铣床上加加工的工工序，铣铣平面选选用YGG6A硬硬质合金金圆盘铣铣刀，铣铣键槽选选用键槽槽铣刀。 在磨磨床上加加工的工工序，磨磨主轴颈颈选用砂砂轮P6600XX63XX3055，C446K22B355，其外外径为6600mmm，厚厚度为663mmm，内径径为3005mmm；磨连连杆颈选选用砂轮轮P6000X225X3305，CC46KK2B335，其其外径为为6000mm，厚厚度为225mmm，内径径为3005mmm。 在钻钻床上加加工的工工序，均均选用麻麻花钻和和机用丝丝锥。1.5.4 选选择量具具工序0770粗加加工可选选通用量量具。现现按计量量器具的的不确定定度选择择

22、量具。粗车440h66mm至至mm。查查互换换性技术术测量应应用手册册表55.1-1知计计量器具具不确定定度允许许值=00.0229mmm。查互互换性技技术测量量应用手手册表表5.11-2，选选择分度度值0.02mmm的游游标卡尺尺，其不不确定度度U=00.022mm，UU33，故应应乘孔深深修正系系数k11f=00.9115，则则f=（00.3770.45）XX0.9915mmm/rr=0.340.441mmm/r 按钻钻头强度度决定进进给量：根据切切削用量量简明手手册表表2.88，当灰灰铸铁硬硬度大于于2133HBSS，d。=114.22mm，钻钻头强度度允许的的进给量量f=11.0mmm

23、/rr。 按机机床进给给机构强强度决定定进给量量：根据据切削削用量简简明手册册表22.9，当当灰铸铁铁硬度大大于2110HBBS，dd。14.5mmm，机床床进给机机构允许许的轴向向力为888300N时，进进给量为为0.881mmm/r。从以上三三个进给给量比较较可以看看出，受受限制的的进给量量是工艺艺要求，其其值为ff=0.340.441mmm/r。根根据Z551255钻床说说明书，选选择f=0.336mmm/r。2）决定定钻头磨磨钝标准准及寿命命 由由切削削用量简简明手册册表22.122，当dd。=114.22mm时，钻钻头后刀刀面最大大磨损量量取为00.8mmm，寿寿命T=60mmin。

24、3）决定定切削速速度 由切削削用量简简明手册册表22.155，当ff=0.36mmm/rr时，VVt=133m/mmin。切削速度度的修正正系数为为：kTv=11.0，kcv=1.0，klv=0.85，ktv=1.0，故v=vttkv=133X1.0X11.0XX0.885X11.0mm/miin=111.11m/mminn=10000vv/(d。)=2488.8rr/miin根据Z551255钻床说说明书，可可考虑选选择n=2722r/mmin,但因所所选转数数较计算算转数为为高，会会使刀具具寿命下下降，故故可将进进给量降降低一级级，即取取f=0.28mmm/rr；也可可选择较较低一级级转数

25、nn=1995r/minn,仍用用f=00.366mm/r，比比较这两两种方案案：第一方案案 f=00.288mm/r,nn=2772r/minn nf=27220.228mmm/miin=776.116mmm/miin第二方案案 f=00.366mm/r,nn=1995r/minn nf=19550.228mmm/miin=770.22mm/minn因为第一一方案nnf的乘乘积较大大，基本本工时较较少，故故第一方方案较好好。这时时Vc=12mm/miin;ff=0.28mmm/rr。（3）计计算基本本工时 （112）式中L=l+y+，l=477mm，根根据切切削用量量简明手手册表表2.229

26、，入入切量及及超切量量y+=6mmm，则LL=477+6mmm=553mmm，故tm=00.700minn1.7.3 工工序2440（铣铣K面）切切削用量量及时间间定额（1）选选择刀具具1）根据据切削削用量简简明手册册表11.2，选选择YGG6A硬硬质合金金刀片。根据切切削用量量简明手手册表表3.11，铣削削深度p4mm时，圆圆盘铣刀刀直径dd。为880mmm，a为600mm。但但已知铣铣削宽度度ae为700mm，故故应根据据铣削宽宽度ae49mmm，选择择d。=880mmm。由于于采用标标准硬质质合金圆圆盘铣刀刀，故齿齿数z=12（表表3.112）。2）铣刀刀几何形形状（表表3.22）；由由

27、于铸铁铁硬度大大于2000HBBS，故故选择r=660，r=30，r=5，。=88（假定定cmmax0.008mmm）, 。=100,s= 10，。1=5。（2）选选择切削削用量1）决定定铣削深深p 由由于加工工余量不不大，故故可在一一次走刀刀内切完完，则p=hh=3mmm2)决定定每齿进进给量ffz 根据切切削用量量简明手手册表表3.33，当使使用YGG6A，铣铣床功率率为4.5KWW时，fz=00.2000.30mmm/zz取fz=00.300mm/z3）选择择铣刀磨磨钝标准准及刀具具寿命 根据据切削削用量简简明手册册表33.8，由由于铣刀刀直径dd。=880mmm，故刀刀具寿命命T=11

28、80mmin（表表3.88）。4）决定定切削速速度Vcc和每分分钟进给给量Vf 切切削速度度Vc可根根据切切削用量量简明手手册表表3.227中的的公式计计算，也也可直接接由表中中查出。根据切切削用量量简明手手册表表3.227的公公式进行行计算。各修正系系数为：kMv=0.772，kksv=0.88 (见见表1.28) kvv= kkMvksvv=0.5766故 Vc=14.5m/minn n=58r/minn根据X662W型型铣床说说明书选选择n=600r/mmin,Vfcc=2335mmm/miin因此实际际切削速速度和每每齿进给给量为vc=d。n/110000=3.14*80*60/10000m/minn=155m/mminfzc=Vfcc/n z=2235/(600*122)mmm/z=0.333mmm/z（3）计计算基本本工时 （113）式中L=l+y+，l=400mm，根根据切切削用量量简明手手册表表3.225，入入切量及及超切量量y+=177mm，则则L=440+117mmm=577mm，故故tm=00.322minn其余工序序切削用用量及基基本时间间见工序序卡片。1.8 填写工工艺规程程卡1.8.1 机机