第一篇：球墨鑄鐵汽車曲軸的加工工藝解讀

球墨鑄鐵汽車曲軸的加工工藝

學(xué) 院 機電工程學(xué)院 專 業(yè) 機械類 年級班別 創(chuàng)新實驗班12（1）學(xué) 號 3112010453 3112010454 3112010455 3112010462 學(xué)生姓名 羅毓健 駱智偉

馬欣華 冼文飛

指導(dǎo)教師 王成勇

2014年 6 月

摘 要

球墨鑄鐵具有優(yōu)良的機械性能，已經(jīng)大量用于制造強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵大量地應(yīng)用于汽車發(fā)動機曲軸的加工生產(chǎn)，結(jié)合球墨鑄鐵的特性，本文講述了球墨鑄鐵應(yīng)用于曲軸的切削與磨削加工機理及其加工工藝，介紹了聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具切削加工等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）時的特征。介紹了奇瑞公司曲軸的加工工藝以及幾款相關(guān)的曲軸專用加工機床。

關(guān)鍵詞：球墨鑄鐵，曲軸，ADI，PCBN

目 錄 球墨鑄鐵基本性質(zhì)與應(yīng)用........................................1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 球墨鑄鐵的成分與組織結(jié)構(gòu)......................................................................1 球墨鑄鐵的機械、物理、力學(xué)性能..........................................................1 典型零件、應(yīng)用場合..................................................................................2 球墨鑄鐵曲軸加工批量和加工質(zhì)量要求..................................................2 小結(jié)..............................................................................................................2 球墨鑄鐵切削與磨削加工機理....................................2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）的切削與磨削可加工性簡述........................3 鑄鐵應(yīng)用于曲軸的主要切削、磨削去除過程..........................................3 球墨鑄鐵的切削加工過程特征..................................................................4 加工等溫淬火球墨鑄鐵常用刀具..............................................................5 曲軸加工工藝..............................................................................................6 曲軸加工專用機床.............................................12 3.1 3.2 3.3 3.4 曲軸質(zhì)量定心機........................................................................................13 數(shù)控車－車?yán)瓩C床....................................................................................13 曲軸圓角滾壓機床....................................................................................13 綠色粗磨“扒皮”機床............................................................................13 參 考 文 獻...................................................14

球墨鑄鐵汽車曲軸的加工工藝 球墨鑄鐵基本性質(zhì)與應(yīng)用

1.1 球墨鑄鐵的成分與組織結(jié)構(gòu)

根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)的不同，鑄鐵可分為以下四類：

（1）普通灰鑄鐵。石墨呈曲片狀存在于鑄鐵中，簡稱灰鑄鐵或灰鐵，是目前應(yīng)用最廣的一種鑄鐵。

（2）可鍛鑄鐵。由一定成分的白口鑄鐵經(jīng)過石墨化退火而獲得。石墨呈團絮狀存在于鑄鐵中，有較高的韌性和一定的塑性。

（3）蠕墨鑄鐵。鐵水在澆注前經(jīng)蠕化處理，使析出的石墨成蠕蟲狀存在于鑄鐵中，簡稱蠕鐵。

（4）球墨鑄鐵。鐵水在澆注前經(jīng)過球化處理，使析出的石墨呈球狀存在于鑄鐵中，簡稱球鐵。

球墨鑄鐵由于通過球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強度。球墨鑄鐵除鐵外的化學(xué)成分通常為：含碳量3.0～4.0%，含硅量1.8～3.2%，含錳、磷、硫總量不超過3.0%和適量的稀土、鎂等球化元素。不同牌號的球墨鑄鐵的基體組織不同，一般含有鐵素體，珠光體隨著力學(xué)性能的提高鐵素體含量減少，出現(xiàn)貝氏體和回火組織。

圖1

1.2 球墨鑄鐵的機械、物理、力學(xué)性能

兼具優(yōu)良的綜合機械性能以及低廉的制造成本，球墨鑄鐵已經(jīng)大量用于制造強度、軔性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵是鐵液凝固時碳以石墨形式呈球狀析出的鑄鐵。由于石墨以球狀存在，避免因片狀或尖角可能導(dǎo)致的應(yīng)力集中，降低了石墨對基體的割裂作用，其強 度、塑性、初性均顯著優(yōu)于灰鑄鐵。球墨鑄鐵屈強比較高,其強度質(zhì)量比也優(yōu)于鑄鋼。其中,鐵素體球墨鑄鐵具有優(yōu)良的室溫強度和初性,廣泛地應(yīng)用于重要傳動部件，如汽車曲軸、凸輪軸、齒輪、及高速鐵路結(jié)構(gòu)件等。然而，與結(jié)構(gòu)鋼材類似，鐵素體球墨鑄鐵的塑性隨著溫度降低而下降，在一定溫度下發(fā)生初性斷裂向脆性斷裂的轉(zhuǎn)變。

1.3 典型零件、應(yīng)用場合

一般用于內(nèi)燃機、機床閥體、車輛軸瓦和機油泵齒輪、柴油機曲軸、凸輪、汽缸體、汽缸套、活塞環(huán)以及部分磨床、銑床、車輛的主軸、汽車的螺旋錐齒輪、拖拉機減速齒輪、柴油機凸輪軸等。

表1 各牌號球墨鑄鐵的用途距離

1.4 球墨鑄鐵曲軸加工批量和加工質(zhì)量要求

隨著球墨鑄鐵技術(shù)的發(fā)展，其性能也在不斷提高，優(yōu)質(zhì)廉價的球鐵已成為制造曲軸的重要材料之一。

曲軸作為柴油機的關(guān)鍵零件, 除了強度和韌性的要求之外，還需要較高的表面硬度, 以保證其耐磨性。球墨鑄鐵曲軸經(jīng)各種處理后能滿足其服役要求，這也是球墨鑄鐵被廣泛用作曲軸材料的原因之一。熱處理工藝有: 正火+ 中頻淬火，正火+ 氮化或等溫淬火。此外，為了提高曲軸的疲勞強度，廣泛采用圓角強化手段，其中應(yīng)用多且效果好的是圓角滾壓，圓角滾壓和其他熱處理工藝的復(fù)合強化更能較大幅度地提高曲軸疲勞強度

1.5 小結(jié)

球墨鑄鐵以其優(yōu)良的物理和力學(xué)性能，在曲軸的生產(chǎn)制造中得到廣泛應(yīng)用。隨球墨鑄鐵熔煉與合金化技術(shù)及等溫淬火球墨鑄鐵的發(fā)展，球墨鑄鐵性能不斷提高。采用球墨鑄鐵取代鍛鋼生產(chǎn)發(fā)動機曲軸可節(jié)約成本，從而成為曲軸生產(chǎn)的發(fā)展趨勢。對中小功率發(fā)動機曲軸的生產(chǎn)可采用鑄態(tài)珠光體球墨鑄鐵，或附加表面強化工藝；而等溫淬火球墨鑄鐵以其優(yōu)異的力學(xué)性能，在大功率發(fā)動機曲軸制造中將發(fā)揮更大的作用。球墨鑄鐵切削與磨削加工機理 2.1 等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）的切削與磨削可加工性簡述

等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）是近三十多年發(fā)展起來的新一代球墨鑄鐵材料，被譽為材料領(lǐng)域的高科技，在國內(nèi)外各工業(yè)部門都獲得了廣泛應(yīng)用。

等溫淬火球墨鑄鐵作為發(fā)動機曲軸材料（如圖2.1），具有高強度、高韌度、高耐磨性等綜合機械性能可以替代鍛鋼材料用于轎車及載貨車發(fā)動機曲軸。然而，高強度、高硬度和高韌性使等溫淬火球墨鑄鐵在切削加工時切削刃口受到更高的應(yīng)力, 造成一定困難。但是，根據(jù)等淬球鐵特有的金屬基體組織和力學(xué)性能，選擇合適的刀具，調(diào)整和優(yōu)化刀具及加工參數(shù)，等淬球鐵完全可以成功地進行切削加工。

圖2.1

2.2 鑄鐵應(yīng)用于曲軸的主要切削、磨削去除過程

2.2.1 銑曲軸兩端面，鉆中心孔

本過程在鉆銑車組合車床上完成，主要保證曲軸總長及中心孔的質(zhì)量。若端面不平會導(dǎo)致中心鉆上的兩切削刃的受力不均勻，鉆頭可能引偏而折斷，因此采用先面后孔的原則。中心孔除影響曲軸質(zhì)量分布外，還是曲軸加工的重要基準(zhǔn)。貫穿整個曲軸加工始終，因而直接影響曲軸加工精度。打中心孔在本次工藝設(shè)計中因考慮設(shè)備因素，采用找出曲軸的幾何中心代替質(zhì)量中心。打中心孔以毛坯的外表面作為基準(zhǔn)，因而毛坯外表面質(zhì)量好壞直接影響孔的位置誤差程度。

2.2.2 曲軸主軸頸的車削

主軸頸加工采用車削，在剛度較強的普通車床上進行。曲軸安裝在前、后頂尖上線一端用大盤夾住而另一端用頂尖頂住，用硬質(zhì)臺金車幾道工序上完成主軸頸的車削。由于加工余量大且不均勻，旋轉(zhuǎn)不平衡，加工時產(chǎn)生沖擊，因此工件要夾牢固。車床、刀具、夾具要有足夠的剛性。主軸頸車削順序是先精車一端主軸頸及軸肩，然后以車好的主軸頸定位。另一側(cè)用頂尖以中心孔定位。車另一端主軸頸、肩及各個軸頸，半精度及精車都按此順序進行，逐漸提高主軸頸及其他軸頸的加工精度。

2.2.3 曲軸連桿軸頸的車削

主軸頸及其他外圓車好后，以主軸頸作為加工連桿軸頸的基準(zhǔn)，采用專用的車夾具、車削連桿軸頸，車削同樣在普通車床上進行。車削連桿軸頸需要解決的是角度定位(2個連桿軸頸軸線需要控制在180°+30°或180°-30°)以及曲軸旋轉(zhuǎn)的不平衡問題。這些都由專用夾具來保證，夾具為一對用以定位的“V”形塊組成，裝在接盤上。接盤與車床過渡接盤靠 中間的定位銷定位并連接，接盤在過渡接盤上靠棱形定位銷可轉(zhuǎn)180°，依次車削2個連桿軸頸。“V”形塊中心與車床主軸線距離一個曲軸半徑。車削過程中，一端與曲軸主軸頸定位并夾緊，另一端靠偏中心座夾緊，中心座上鉆有中心孔，中心孔偏心距同樣為一個曲軸半徑。用頂尖頂緊中心孔，這樣就能保證連桿軸頸軸線與車床主軸線一致。安裝夾具體的接盤上有平衡塊，消除曲軸旋轉(zhuǎn)時不平衡力矩的生成。曲軸加工時由于受到離心力和兩頂尖的軸向壓緊偏心力的作用，容易發(fā)生彎曲變形，為了加強工件剛度，用撐桿來撐住另一個曲拐的開移。車削連桿軸頸時為了使切削力不至于太大，每次車削余量控制在1~1.5 mm內(nèi)，同時車床旋轉(zhuǎn)不能太高，刀具采用高速鋼。

2.2.4 鍵槽加工

這個鍵槽主要用于飛輪，加工此鍵槽應(yīng)安排在主軸頸車工序之后，這樣能保證定位精度和控制鍵槽的深度以及對稱度。鍵槽加工是以兩主軸頸定位，同樣用專用夾具在普通銑床上進行。

2.2.5 軸頸的磨削

由于主軸頸及連軒軸頸精度較高，尺寸精度為IT6級，表面粗糙度為1.6~0.8 μm，并且具有較高的形狀精度及位置精度。因此主軸頸與連桿軸頸精車后要進行磨削，以提高精度表面粗糙度。

在工藝設(shè)計中，首先磨主軸頸然后磨連桿軸頸。中間主軸頸磨好后才能磨其余軸頸，磨主軸頸和連桿軸頸的安裝方法基本上與車軸頸相同，磨主軸頸是以中心孔定位，在外圓磨床上進行，磨連桿軸頸則以經(jīng)過精磨的兩端主軸頸定位，以保證與主軸頸的軸線距離及平行度要求，磨連桿軸頸是在曲軸磨床上進行的。

由于軸頸寬度不大，采用橫向進給磨削法，生產(chǎn)率較高，磨輪的外形需仔細(xì)地修整，因為直接影軸頸與圓角的形狀，磨削余量根據(jù)車削后的精度而定，粗磨余量值每邊0.2~0.3mm，精磨余量控制在0.1~0.15mm以內(nèi)。

2.3 球墨鑄鐵的切削加工過程特征

2.3.1切削力、切削溫度、切削震動分析

切削試驗在CA6140 車床上進行，用瑞士Kistler9257B型測力儀、Kist ler 5807A 型電荷放大器、Kist ler 9403型刀架和計算機組成的切削力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行三向切削力的測量。由于切削速度是影響刀具切削性能的最主要因素，故本實驗只改變切削速度。具體切削參數(shù)分別為進給量f=0.15mm*r-1 ,切削深度ap= 0.2mm，五種切削速度v1-v5 = 164, 129, 102, 82，46m*min-1。

圖2.3.1

上圖為各刀具在切削過程中切削力的變化。低速切削時切屑為塊狀，刀具震動較嚴(yán)重，雖然刀尖處存在積屑瘤，但是極不穩(wěn)定；并且ADI 的硬度較大, 所以切削力較大。隨著速度的提高，切削溫度升高，工件材料硬度降低而強度增加，切屑形態(tài)由塊狀向帶狀轉(zhuǎn)變, 切削力趨于穩(wěn)定，切屑底層抗剪強度減小，使得切削力有減小的趨勢；高速切削時刀屑接觸表面發(fā)生了變化使得切削力有所不同。

在硬態(tài)切削加工中，切削速度的變化對切削力的影響主要有兩方面：(1)速度增大，切削溫度升高，黏結(jié)、擴散磨損嚴(yán)重，使刀具與切屑、工件間的摩擦力增大，切削力變大。(2)切削溫度隨速度增大而升高，發(fā)生金屬軟化效應(yīng)，工件材料塑性增加，流動應(yīng)力減小，使切削力降低。

ADI的導(dǎo)熱性比球墨鑄鐵和鋼稍低一些，因而與球鐵、灰鐵和鋁相比，其工件與刀具的接觸面將會更熱一些。利用大劑量的冷卻液可以減弱這種作用，如果采用干切削，必須使用耐高溫的刀具。ADI的屈服強度高于大部分鋼，但是它的楊氏模數(shù)比鋼低20%，因而在機械加工時易產(chǎn)生振動。故加工時要求有剛性好的工件和刀具夾持裝置，以避免切削時產(chǎn)生振動，這會促使刀具加速磨損、降低工件表面光潔度，并使尺寸偏差增大。

2.3.2 切屑形態(tài)與處理

ADI在切削時會產(chǎn)生致密、斷續(xù)的切屑，切屑易碎易斷，大多呈崩碎屑。ADI切削加工性能較DI差，刀具磨損較為嚴(yán)重。

圖2.3.2

2.4 加工等溫淬火球墨鑄鐵常用刀具

2.4.1 聚晶立方氮化硼刀具加工等溫淬火球墨鑄鐵 等溫淬火球墨鑄鐵(ADI)硬度大、強度高, 在切削加工時會產(chǎn)生大量的熱量, 屬于鑄鐵類中最難加工的材料之一。使用硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀具來加工ADI 時刀具磨損嚴(yán)重, 使用壽命短。而聚晶立方氮化硼(PCBN)材料硬度高、耐磨性好, 用它制成的PCBN 復(fù)合刀具用于鑄鐵類材料的加工范圍越來越廣。由于切削鑄鐵類工件時刀具的磨損形式主要為高溫條件下引起的化學(xué)磨損，因此降低切削時刀具的溫度是保證PCBN 復(fù)合刀具加工質(zhì)量和切削性能的必要手段。PCBN 刀具切削過程中刀-屑間的摩擦是切削熱產(chǎn)生的主要原因，因此減小刀具的摩擦因數(shù)，對減小切削熱、降低刀-屑間的摩擦有重要的意義。所以切削鑄鐵類工件的PCBN 復(fù)合刀具不僅要有高的熱導(dǎo)率, 還要有低的摩擦因數(shù)。

2.4.2 各公司PCBN刀具對比

選用國內(nèi)外產(chǎn)四種切削鑄鐵的PCBN 復(fù)合刀具，刀具幾何角度相同(前角γ0= 0°, 后角α0= 6°,刀尖圓弧γε= 0.8 mm, 負(fù)倒棱-15°* 0.20 mm)。

表2 各公司PCBN刀具成分對比

PCBN復(fù)合刀具英國Elem ent SixAMBORITE DBA80日本住友BN500韓國日進SB95中國刀具PCBN體積分?jǐn)?shù)/%粒徑/μm80659590-956435N6.782.7919.2917.22粘結(jié)劑成分（原子分?jǐn)?shù)/%）TiAlCo38.1345.824.113.2727.877.376.976.871.7-36.4532.85W25.51-33.1929.7Hf-43.16--Mg-0.87--

2.5 曲軸加工工藝

2.5.1 曲軸的組成

曲軸由一下結(jié)構(gòu)組成：（1）曲軸前端（小頭）；（2）由連桿軸頸、曲柄臂及主軸頸組成的曲拐；（3）曲軸后端（法蘭）

圖2.5.1

2.5.2 有關(guān)曲軸定位基準(zhǔn)的選擇

精基準(zhǔn)的選擇，曲軸與一般的軸類零件相同，最重要的精基準(zhǔn)是中心孔。曲軸軸向的精 基準(zhǔn)一般選取止推曲軸徑向定位一般選取平衡塊的定位平臺或法蘭上的定位孔。

粗基準(zhǔn)的選擇，曲軸的毛坯一般呈彎曲狀態(tài)，為了保證兩端中心孔都能鉆在兩端面的幾何中心上，粗基準(zhǔn)選擇靠近兩端的軸頸（1、5主軸頸）;軸向定位基準(zhǔn)一般選擇中間主軸頸兩邊的曲柄。因為中間主軸頸兩邊的曲柄處于曲軸的中間部位，用作粗基準(zhǔn)可以減小其它曲柄的位置誤差。

2.5.3 奇瑞公司發(fā)動機曲軸加工工藝

OP10 銑兩端面

圖2.5.2

OP20 鉆質(zhì)量中心孔

質(zhì)量中心孔：當(dāng)物體繞一軸線旋轉(zhuǎn)時，如果對外未表現(xiàn)出力的作用，那么這一軸線稱為該物體的質(zhì)量中心線，再按此質(zhì)量中心線鉆出中心孔，這樣的中心孔稱為質(zhì)量中心孔。幾何中心孔：中心孔位于幾何軸線上，這樣的孔稱為幾何中心孔；比較：質(zhì)量中心孔先要對曲軸進行動平衡找出曲軸的質(zhì)量軸線，可以減少曲軸動平衡時的去重工作量，提高動平衡的合格率。但質(zhì)量定心機床要比普通幾何中心孔機床的價格貴得多。

圖2.5.3

OP30 銑傳送搭子

圖2.5.4

OP40車與主軸頸同軸的所有軸頸。

采用中心孔定位，驅(qū)動采用第三連桿軸頸上的傳送搭子。使用成型刀具，加工效率高，但刀具壽命低。

圖2.5.5

OP50車全部連桿軸頸。

1，5 主軸頸定位、夾緊驅(qū)動，止推面軸向定位，第一平衡塊側(cè)面定角向?？磕＼囅鞣绞健?/p>

圖2.5.6

OP60加工所有油孔

圖2.5.7

OP70加工小頭的螺紋底孔、攻絲；加工法蘭上的導(dǎo)向孔，螺紋孔和工藝銷孔。

圖2.5.8

OP80粗精磨所有主軸頸和法蘭

圖2.5.9

OP90粗精磨所有連桿軸頸，1，5主軸頸定位夾緊，法蘭工藝孔角向定位、驅(qū)動

圖2.5.10

OP100磨小頭（油泵、油封、皮帶輪軸頸）

圖2.5.11

OP110精車止推面、油泵傳動面，鍵槽，精鏜導(dǎo)向孔

圖2.5.12

OP120動平衡去重

（1）動平衡：發(fā)動機在穩(wěn)定工況運轉(zhuǎn)時，如果傳給支撐的作用力的大小和方向不隨時間而變化，這種狀態(tài)稱為動平衡。

（2）發(fā)動機的動平衡包括：慣性力系的平衡性和扭矩的平衡性。

（3）靜平衡：旋轉(zhuǎn)質(zhì)量系統(tǒng)在靜平衡器上能夠隨遇平衡，即系統(tǒng)的質(zhì)心位于旋轉(zhuǎn)軸線上。曲軸工作時，它的各個質(zhì)點都有離心慣性力。理想的情況是慣性力都能在曲軸內(nèi)相互平衡，不傳遞到支承上。但曲軸的質(zhì)量分布不是均勻的，旋轉(zhuǎn)時離心力系不能平衡，也就是說曲軸的不平衡現(xiàn)象是以主軸頸軸線為中心的質(zhì)量分布不對稱引起的慣性力所致。

曲軸的不平衡，破壞了發(fā)動機的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生振動和噪音，加劇磨損，影響發(fā)動機的工作和使用壽命。

曲軸的平衡去重包括兩個部分：不平衡量的檢測；不平衡量的修整。不平衡量的單位：

F＝mrw2，由于mr是物體本身的性質(zhì)決定的，不隨轉(zhuǎn)速的變化而變化，用mr（g.mm）作為不平衡量的單位。

圖2.5.13

OP130拋光

圖2.5.14

OP140清洗 曲軸加工專用機床

發(fā)動機曲軸加工機床的高效專用性是曲軸制造裝備的一大典型特征，“高效專用”對機 床的基本要求是高剛度、高速度、大功率。高效專用機床的基本特征是量體裁衣型，即按照用戶需求提供個性化產(chǎn)品.3.1 曲軸質(zhì)量定心機

曲軸屬于細(xì)長類零件，加工過程中主要定位基準(zhǔn)是兩端中心孔。按其加工位置可分為兩種：幾何中心和質(zhì)量中心。幾何中心就是利用雙V形塊或其他方式找出曲軸支承軸頸的幾何中心，在此中心上加出的中心孔稱為幾何中心孔；質(zhì)量中心是利用專門的質(zhì)量定心機測出曲軸的質(zhì)量中心，在此中心上加工出的中心孔稱為質(zhì)量中心孔。由于毛坯的幾何形狀誤差和質(zhì)量分布不勻等原因，一般兩者并不重合。國外大都采用了質(zhì)量中心孔，利用專門設(shè)計的測試設(shè)備來測試質(zhì)量中心，然后加工出中心孔，全自動曲軸質(zhì)量定心機的工作原理是：曲軸放置在兩端滑動單元法蘭盤的支撐上并被夾緊，法蘭盤回轉(zhuǎn)中心形成測量中心線?；剞D(zhuǎn)過程中，支撐的位置即曲軸的位置不斷調(diào)整，使質(zhì)量中心線靠近回轉(zhuǎn)中心線。當(dāng)曲軸毛坯不平衡量很小，接近設(shè)定值時，鉆削單元鉆中心孔。此中心孔作為后續(xù)加工步驟的定位基準(zhǔn)。

3.2 數(shù)控車－車?yán)瓩C床

車?yán)夹g(shù)是起源于美國的一項技術(shù)專利，在曲軸加工中逐漸得到發(fā)展。目前應(yīng)用較為普遍，在國外大量用于半精加工曲軸的主軸頸和連桿軸頸。車?yán)夹g(shù)加工形式可分為三種：直線車?yán)?、?nèi)環(huán)刀具旋轉(zhuǎn)車?yán)屯猸h(huán)刀具旋轉(zhuǎn)車?yán)?/p>

1988年發(fā)展的車－車位工藝，到目前為止其拉削方法也逐步改為梳刀工藝代替。其主要特點有：一次設(shè)定能完成所有同心圓的車削，具有在同一臺機床上完成車－車?yán)庸?、高效率、通過使用特殊卡盤和刀具系統(tǒng)實現(xiàn)柔性加工、機床保養(yǎng)簡便及維護成本低等優(yōu)點，特別適用于平衡塊側(cè)面不需加工、軸頸有沉割槽的曲軸。其中拉削工藝可用高效的梳刀技術(shù)代替，梳刀加工通常放到該工序的最后工步，通過微量的徑向進給和縱向車削實現(xiàn)高速精加工。采用梳刀工藝的優(yōu)點在于精度高、效率高、切屑易清理、軸向進刀量小等。

3.3 曲軸圓角滾壓機床

曲軸工作時需承受較大而復(fù)雜的沖擊載荷，對抗疲勞強度有較高的要求。曲軸軸頸與側(cè)面的連接過渡圓角處為應(yīng)力集中區(qū)，也是曲軸疲勞破壞的敏感區(qū)域，是薄弱環(huán)節(jié)。因此，國外發(fā)展了圓角深滾壓技術(shù)

代替成形磨削方式。曲軸的圓角滾壓，就是利用滾輪的壓力作用，在曲軸的主軸頸和連桿軸頸過渡圓角處形成一條滾壓塑性變形帶，這條塑性變形帶具有以下特點。

（1）產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力 可與曲軸在工作時的拉應(yīng)力抵消或部分抵消，從而提高疲勞強度。（2）硬度提高 滾壓使圓角處形成高硬度的致密層，使曲軸的機械強度和疲勞強度得到提高。（3）表面粗糙度值降低 圓角滾壓可使圓角表面粗糙度值R a達到0.1 m以下，從而大大減小了圓角處的應(yīng)力集中，提高了疲勞強度。

國外應(yīng)用的曲軸圓角滾壓技術(shù)已相當(dāng)先進，可一次對所有圓角進行滾壓完成，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。這樣可經(jīng)濟地達到最佳的滾壓效果，最大限度地提高曲軸的抗疲勞強度。

3.4 綠色粗磨“扒皮”機床

英國L a n d i s公司生產(chǎn)的C B N數(shù)控曲軸粗磨機床，被稱作“綠色粗磨”，超越傳統(tǒng)的 “扒皮法”磨削，一次裝夾從毛坯到磨削完畢，耗時僅4～6m i n。采用電鍍C B N砂輪，從鍛件或鑄件直接粗磨，磨削線速度高達200m/s，磨削效率超過500m m3/s，4m i n磨削余量高達7k g以上，可以取代銑床或車床加工，出現(xiàn)了“以磨代車”的局面。

參

考

文

獻

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讀書的好處

1、行萬里路，讀萬卷書。

2、書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟。

3、讀書破萬卷，下筆如有神。

4、我所學(xué)到的任何有價值的知識都是由自學(xué)中得來的?！_爾文

5、少壯不努力，老大徒悲傷。

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7、寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。

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10、一日無書，百事荒廢?！悏?/p>

11、書是人類進步的階梯。

12、一日不讀口生，一日不寫手生。

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14、書到用時方恨少、事非經(jīng)過不知難?！懹?/p>

15、讀一本好書，就如同和一個高尚的人在交談——歌德

16、讀一切好書，就是和許多高尚的人談話?！芽▋?/p>

17、學(xué)習(xí)永遠(yuǎn)不晚?！郀柣?/p>

18、少而好學(xué)，如日出之陽；壯而好學(xué)，如日中之光；志而好學(xué)，如炳燭之光?！獎⑾?/p>

19、學(xué)而不思則惘，思而不學(xué)則殆?！鬃?/p>

20、讀書給人以快樂、給人以光彩、給人以才干?！喔?/p>

第二篇：柴油機曲軸的加工工藝畢業(yè)設(shè)計

摘要

曲軸是發(fā)動機上的一個重要的旋轉(zhuǎn)機件，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。曲軸主要有兩個重要加工部位：主軸頸和連桿頸。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構(gòu)。發(fā)動機工作過程就是：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。而曲軸加工的好壞將直接影響著發(fā)動機整體性能的表現(xiàn)。曲軸的材料是由碳素結(jié)構(gòu)鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個重要部位：主軸頸，連桿頸。本次采用球墨鑄鐵QT600-2.設(shè)計的主要就是這兩方面的在數(shù)控機床的加工。集合多種的曲軸加工后，深入分析了曲軸的加工工藝。

關(guān)鍵詞：曲軸

主軸勁

連桿勁

數(shù)控加工。

一

曲軸的根底信息

1.1曲軸的作用

曲軸是汽車發(fā)動機中的重要零件，它與連桿配合將作用在活塞上的氣體壓力變?yōu)樾D(zhuǎn)的動力，傳給底盤的傳動機構(gòu)，同時，驅(qū)動配氣機構(gòu)和其它輔助裝置。

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，同時，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度，具有良好的承受沖擊載荷的能力，耐磨損且潤滑良好。

1.2曲軸的結(jié)構(gòu)及其特點

圖1-1

曲軸的結(jié)構(gòu)圖

曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。一個主軸頸、一個連桿軸頸和一個曲柄組成了一個曲拐，曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù)(直列式發(fā)動機)；V型發(fā)動機曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。

主軸頸是曲軸的支承局部，通過主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。主軸承的數(shù)目不僅與發(fā)動機氣缸數(shù)目有關(guān)，還取決于曲軸的支承方式。

連桿軸頸是曲軸與連桿的連接局部，在連接處用圓弧過渡，以減少應(yīng)力集中。

曲柄是主軸頸和連桿軸頸的連接局部，斷面為橢圓形，為了平衡慣性力，曲柄處鑄有(或緊固有)平衡重塊。平衡重塊用來平衡發(fā)動機不平衡的離心力矩，有時還用來平衡一局部往復(fù)慣性力，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

曲軸前端裝有齒輪，驅(qū)動風(fēng)扇和水泵的皮帶輪以及起動爪等。為了防止機油沿曲軸軸頸外漏，在曲軸前端裝有一個甩油盤，在齒輪室蓋上裝有油封。曲軸的后端用來安裝飛輪，在后軸頸與飛輪凸緣之間制成擋油凸緣與回油螺紋，以阻止機油向后竄漏。

1.3曲軸的主要技術(shù)要求分析

〔1〕.主軸頸、連桿軸頸本身的精度，即尺寸公關(guān)等級IT6，外表粗糙度Ra值為1.25～0.63μm。軸頸長度公差等級為IT9～IT10。軸頸的形狀公差，如圓度、圓柱度控制在尺寸公差之半。

〔2〕.位置精度，包括主軸頸與連桿軸頸的平行度：一般為100mm之內(nèi)不大于0.02mm；曲軸各主軸頸的同軸度：小型高速曲軸為0.025mm，中大型低速曲軸為0.03～0.08mm。

〔3〕.各連桿軸頸的位置度不大于±20′。

1.4曲軸的材料和毛坯確實定

曲軸工作時要承受很大的轉(zhuǎn)矩及交變的彎曲應(yīng)力，容易門生扭振、折斷及軸頸磨損，因此要求用材應(yīng)有較高的強度、沖擊韌度、疲勞強度和耐磨性。常用材料有：一般曲軸為35、40、45鋼或球墨鑄鐵QT600-2；對于高速、重載曲軸，可采用40Cr、42Mn2V等材料。

1.5曲軸的機械加工工藝過程

曲軸的尺寸精度、加工外表形狀精度以及位置精度的要求都很高，但剛性比擬差，容易產(chǎn)生變形，這就給曲軸的機械加工帶來了很多困難，必須予以充分的重視。

曲軸需要加工的外表有：主軸頸、連桿軸頸、鍵槽、外圓。由于使用了工藝搭子，銑鍵槽安排在切除工藝搭子后，磨削外圓安排在保存工藝搭子前。

根據(jù)曲軸的結(jié)構(gòu)特點及機械加工的要求，加工順序大致可歸納為：銑兩端面；車工藝搭子和鉆中心孔；粗、精車三連桿軸頸；粗、精車各處外圓；精磨連桿軸頸、主軸頸和外圓；切除工藝搭子、車端面、銑鍵槽等。

1.6曲軸機械加工工藝根本路線

（1）

根底鍛造

（2）

熱處理

（3）

銑兩端面

（4）

車兩端工藝搭子外圓

（5）

鉆主軸頸中心孔

（6）

鉆連桿軸頸中心孔

（7）

檢驗

（8）

粗車連桿軸頸

（9）

精車連桿軸頸

（10）

車工藝搭子兩端面

（11）

粗車各處外圓

（12）

精車各處外圓

（13）

檢驗

（14）

磨削連桿軸頸外圓

（15）

磨削主軸頸

（16）

磨削外圓

（17）

磨削φ20

0

-00.021mm外圓

（18）

檢驗

（19）

車掉兩端工藝搭子

（20）

車兩端面

（21）

銑鍵槽

（22）

倒角

（23）

去毛刺

（24）

最后檢驗

二

曲軸的機械加工工藝過程分析

2.1曲軸的機械加工工藝特點

三拐曲軸除了具有軸的一般加工規(guī)律外，也有它的工藝特點，主要包括形狀復(fù)雜，剛性差及技術(shù)要求高，針對這些特點應(yīng)采取相應(yīng)的措施

2.2曲軸的機械加工工藝特點分析

〔1〕該零件是多拐小型曲軸，生產(chǎn)批量不大，應(yīng)選用中心孔定位，它是輔助基準(zhǔn)，裝夾方便，節(jié)省找正時間，又能保證三處連桿軸頸的位置精度。但軸兩端的軸頸比例不再統(tǒng)一圓周上，故不能直接在軸端面上鉆三對中心孔。于是，在曲軸毛坯制造時，預(yù)先鑄造兩端的工藝搭子，這樣就可以在工藝搭子上鉆出四對中心孔，到達用中心孔定位的目的。

〔2〕在工藝搭子端面上鉆四對中心孔，先以兩主軸頸為粗基準(zhǔn)，鉆好主軸頸的一對中心孔；然后以這一對中心孔定位，以連桿軸頸為粗基準(zhǔn)劃線，再將曲軸放到回轉(zhuǎn)工作臺上，加工φ32mm、圓周120°均布的三個連桿軸頸的中心孔，這樣就保證了它們之間的位置精度。

〔3〕該零件剛性較差，應(yīng)按先粗后精的原那么安排加工順序，逐步提高加工精度。對于主軸頸與連桿軸頸的加工順序是，先加工三個連桿軸頸，然后再加工主軸頸及其他各處的外圓，這樣安排可以防止一開始就降低工件剛度，減少受力變形，有利于提高曲軸加工精度。

〔4〕由于使用了工藝搭子，銑鍵槽工序安排在切除中心孔后進行，故磨外圓工序必須提前在還保存工藝搭子中心孔時進行，同時要注意防止已磨好的外表被碰傷。

2.3曲軸主要加工工序分析

〔1〕銑曲軸兩端面,鉆中心孔

本工序在鉆銑車組合車床上完成，主要保證曲軸總長及中心孔的質(zhì)量，假設(shè)端面不平那么中心鉆上的兩切削刃的受力不均，鉆頭可能引偏而折斷，因此采用先面后孔的原那么。中心孔除影響曲軸質(zhì)量分布外，它還是曲軸加工的重要基準(zhǔn)貫穿整個曲軸加工始終。因而直接影響曲軸加工精度。打中心孔在本次工藝設(shè)計中因考慮設(shè)備因素，采用找出曲軸的幾何中心代替質(zhì)量中心。打中心孔以毛坯的外外表作為基準(zhǔn)，因而毛坯外外表質(zhì)量好壞直接影響孔的位置誤差。

〔2〕曲軸主軸頸的車削

由于曲軸年產(chǎn)量不大，主軸頸加工采用車削，在剛度較強的普通車床上進行。曲軸安裝在前、后頂尖上線一端用大盤夾住而另一端用頂尖頂住，用硬質(zhì)合金車幾道工序上完成主軸頸的車削。由于加工余大且不均勻，旋轉(zhuǎn)不平衡，加工時產(chǎn)生沖擊，因此工件要夾牢固。車床、刀具、夾具要有足夠的剛性。主軸頸車削順序是先精車一端主軸頸及軸肩，然后以車好的主軸頸定位。另一側(cè)用頂尖以中心孔定位。車另一端主軸頸、肩及各個軸頸，半精度及精車都按此順序進行，逐漸提高主軸頸及其他軸頸的加工精度。

〔3〕曲軸連桿軸頸的車削

主軸頸及其它外圓車好后，以主軸頸作為加工連桿軸頸的基準(zhǔn)，采用專用的車夾具、車削連桿軸頸，車削同樣在普通車床上進行。車削連桿軸頸需要解決的是角度定位〔兩連桿軸頸軸線需要控制在180度+30度或180度—30度〕以及曲軸旋轉(zhuǎn)的不平衡問題。這些都由專用夾具來保證，夾具體為一對用以定位的V型塊組成，裝在接盤上。接盤與車床過渡接盤靠中間的定位銷定位并連接，接盤在過渡接盤上靠棱形定位銷可轉(zhuǎn)180度，依次車削兩個連桿軸頸。V型塊中心與車床主軸線距離一個曲軸半徑。車削過程中，一端與曲軸主軸頸定位并夾緊，另一端靠偏中心座夾緊，中心座上鉆有中心孔，中心孔偏心距同樣為一個曲軸半徑。用頂尖頂緊中心孔，這樣就能保證連桿軸頸軸線與車床主軸線一致。安裝夾具體的接盤上有平衡塊，消除曲軸旋轉(zhuǎn)時不平衡力矩的生。曲軸加工時由于受到離心力和兩頂尖的軸向壓緊偏心力的作用，容易發(fā)生彎曲變形，為了加強工件剛度，用撐桿來撐住另一個曲拐的開移。車削連桿軸頸時為了使切削力不致于太大，每次車削余量控制在1~1.5mm內(nèi)，同時車床旋轉(zhuǎn)不能太高，刀具采用高速鋼。

〔4〕鍵槽加工

這個鍵槽主要用于飛輪，加工此鍵槽應(yīng)安排在主軸頸精車工序之后，這樣能保證定位精度及控制鍵槽的深度以及對稱度。鍵槽加工是以兩主軸頸定位，同樣用專用夾具在普通銑床上進行。

〔5〕軸頸的磨削

由于主軸頸及連桿軸頸精度較高，尺寸精度為IT6級，外表粗糙度1.6~0.8μm，并且具有較高的形狀精度及位置精度。因此主軸頸與連桿軸頸精車后要進行磨削，以提高精度外表粗糙度。

在工藝設(shè)計中，首先磨主軸頸然后磨連桿軸頸。中間主軸頸磨好后才能磨其余軸頸，磨主軸頸和連桿軸頸的安裝方法根本上與車軸頸相同，磨主軸頸是以中心孔定位，在外圓磨床上進行，磨連桿軸頸那么以經(jīng)過精磨的兩端主軸頸定位，以保證與主軸頸的軸線距離及平行度要求，磨連桿軸頸是在曲軸磨床上進行的。

由于軸頸寬度不大，采用橫向進給磨削法，生產(chǎn)率較高，磨輪的外形需仔細(xì)地修整，因為直接影響軸頸與圓角的形狀，磨削余量根據(jù)車削后的精度而定，粗磨余量值每邊0.2~0.3mm，精磨余量控制在0.1~0.15

mm內(nèi)。

在橫向進給磨削中，磨輪對工件的壓力很大，為防止曲軸彎曲，采用可以調(diào)節(jié)的中心架，否那么就不能去掉上道工序留下的彎曲度，最好待這個軸頸的擺差減小才開始使用中心架。

磨削主軸頸時應(yīng)把兩頂尖孔倒角處抹干凈，去砂粒及油泥，確保加工基準(zhǔn)——中心孔的精度，磨削工序之前必須修研中心孔。

三

機械加工余量、工序尺寸及公差確實定

3.1曲軸主要加工外表的工序安排

曲軸的主要加工外表為主軸頸、連桿軸頸、各外圓；次要加工外表為兩端面、鍵槽。此外，還有還有檢驗、清洗、去毛刺等工序。

連桿各主要外表的工序安排如下：

〔1〕、主軸頸：粗車、精車、磨削；

〔2〕、連桿軸頸：粗車、精車、磨削；

3.2確定工時定額

粗車七個連桿軸頸至φ。

〔1〕

被吃刀量：取=1mm，〔2〕

進給量f：取。

〔3〕

機床主軸轉(zhuǎn)速:

取n=600r/min

〔4〕

切削速度：

〔5〕

計算切削工時：被切削層長度=3×22=66mm，因為粗車走刀兩次，故tm=0.44min

精車三個連桿軸頸至φ24.50-0.033。

〔1〕

被吃刀量：取=0.65mm，〔2〕

進給量f：取f=0.3mm/r

〔3〕

機床主軸轉(zhuǎn)速:

取n=800r/min

〔4〕

切削速度：

〔5〕

計算切削工時：被切削層長度=3×22=66mm，因為粗車走刀兩次，故tm=0.55min

四

附錄設(shè)備刀具

工序號

工序名稱

設(shè)備名稱型號

夾具、刀檢具及輔具

005

銑端面

雙面銑床

010

劃線

可調(diào)V型架

015

打中心孔

中心孔鉆床

可調(diào)中心架

020

粗車法蘭外圓

C630

025

粗車主四

C630

030

粗磨主四

MQ8260

P900x38x305A46#P5V

035

車主頸及大小頭

S1-206

卡瓦、成型車刀

040

粗磨主頸及小頭

MQ8260

砂輪

045

精車大頭

CA6140

050

車小頭平端面

C3180

錐柄鉆花

055

鉆大頭孔

C3180

錐柄麻花鉆

060

銑定位面

065

車外端連頸

S1-217

卡瓦、成型車刀

070

車第二區(qū)連頸

S1-217

卡瓦、成型車刀

075

車中心區(qū)連頸

S1-217

卡瓦、成型車刀

080

粗磨連頸

MQ8260

三等分夾具、砂輪

085

半精磨小頭

MQ8260

090

鉆直油孔

Z35A

鉆直油孔鉆模

095

鉆斜油孔

油孔鉆床

鉆斜油孔鉆模

精磨主頸

MQ8260

砂輪、修整器、中心架、千分尺、卡板

精磨法蘭

MQ8260

砂輪、修整器、中心架、千分尺、卡板

精磨連頸

MQ8260

砂輪、修整器、中心架、三等分夾具、中心高檢具

115

探傷及退磁

JDC-900

120

氮化前拋光

砂紙150#

125

檢驗

130

校直

Y41-63

V型塊

135

氮化

140

修中心孔、倒角

CA6140

145

精磨小頭

MQ8260

表架、主一長度檢具

150

精車軸承孔

CA6140

內(nèi)徑量缸表、校對規(guī)

155

鉆法蘭孔

Z35A

鉆模、鉆花、絲攻

160

銑鍵槽

X62W

銑鍵槽夾具

165

去毛刺

電開工具

170

油孔口拋光

橡膠錐及砂紙180#

175

動平衡及去重

動平衡機、Z35A

鉆花

180

氮化后拋光

砂紙180#

185

檢驗

190

清洗、上蠟、包裝

清洗機

柴油、清洗液、蠟

五

工序分析

〔1〕銑端面工序有兩個作用：保證曲軸的總長；保證中心孔的質(zhì)量。假設(shè)端面不平，那么中心鉆上兩個切削刃的受力不均，鉆頭引偏而折斷。這也是“先面后孔〞原那么的具體應(yīng)用。

〔2〕中心孔的重要性：中心孔除影響曲軸的質(zhì)量分布外，它的重要性還在于它是曲軸加工的重要精基準(zhǔn)，直接影響曲軸的加工精度，因此中心孔必須滿足其質(zhì)量要求。但工件經(jīng)過粗加工后，中心孔的精度往往不可防止地受到影響，所以在精加工之前，必須對中心孔進行修研，確保符合其技術(shù)要求?？捎糜褪蛳鹉z砂輪修研。

〔3〕打中心孔是采用找出曲軸的幾何中心來代替質(zhì)量中心，是以毛坯的外表作為基準(zhǔn)。毛坯外表光潔圓整，那么打出的中心孔位置誤差就小。

〔4〕按照S1-206車床的工裝結(jié)構(gòu)，必須先粗車和粗磨主頸四。主頸四是加工長度尺寸的一個基準(zhǔn)，其兩側(cè)扇板的厚度應(yīng)分均勻，否那么極易使整根曲軸的軸向尺寸發(fā)生偏移，即單邊，致使曲軸各扇板厚度不一而致廢。

〔5〕因曲軸剛度差，故車主軸頸的工序，采用前后刀架同時橫向進給的S1-206一次加工成型的機床，必須注意刀排分布應(yīng)合理，車刀應(yīng)常換常磨，進刀量應(yīng)適中。

〔6〕車小頭孔、平端面工序不容無視。因為小頭是與起動爪相連的部位，在用人力起動發(fā)動機時,小頭傳遞大力矩,所以首先要保證小頭的有效深度，其次小頭孔倒角應(yīng)圓整光滑,角度正確,以保證精磨小頭時外圓跳動合格,否那么就應(yīng)重新精修小頭孔倒角。

〔7〕鉆大頭孔工序?？滋顣绊懙谄咧鬏S頸及法蘭的強度,太淺會影響內(nèi)裝黃油的空間和裝軸承的軸向位置。

〔8〕銑定位面。為了使車連頸時角度分布均勻，按照鑄造毛坯六缸曲軸的角度均布原理去掉鑄造余量,故必須銑好定位面。不管定位面向那邊有所偏移,都會嚴(yán)重改變鑄件曲軸工序余量的均勻分布,嚴(yán)重偏移的致使連頸加工缺乏而致廢。

〔9〕車連頸S1-217是成型車床，刀排分布合理、車刀的成型正確、進刀量適中、定位面緊靠都直接影響到產(chǎn)品能否到達工藝技術(shù)要求。故中心距、長度、寬度尺寸和圓弧、外圓尺寸等的調(diào)整必須在車床進入穩(wěn)定加工狀態(tài)后才可進行，防止工藝系統(tǒng)熱變形影響太大。

〔10〕粗磨連頸是一道重要工序。粗磨連頸要進行曲軸120°的三等分,保證中心高尺寸。磨床首尾兩端偏心夾具的移動會引起主連軸頸中心高的變化，應(yīng)仔細(xì)調(diào)整至適宜之處反鎖固定。此外假設(shè)中心架調(diào)整不恰當(dāng)會引起曲軸變形而致中心高超差，而砂輪進刀太快那么會引起角度偏移,甚至曲軸斷裂。

致謝

我本次的畢業(yè)設(shè)計，得到鄒竹青老師的親切關(guān)心和精心指導(dǎo)，使得本設(shè)計得以順利完成，其中無不飽含著老師的汗水和心血。首先要感謝的是我的指導(dǎo)老師鄒竹青老師，在整個過程中他給了我很大的幫助。在完成初稿后，老師認(rèn)真查看了我的設(shè)計內(nèi)容和格式，指出了我存在的很多問題，讓后我回去在查看資料，在反復(fù)的修改中我學(xué)到了不少知識，同時在請教別人的過程中我也增加了和同學(xué)老師之間的感情，使我們的友誼更進一步加深了，在此十分感謝鄒老師的細(xì)心指導(dǎo)，才能讓我順利完成畢業(yè)設(shè)計。同時感謝所有任課老師三年來對我的培養(yǎng)。如果沒有你們的精心培育我不可能有今天的沒好時光，是你們在我有困難的時候幫我們解決困難，就包括這次的畢業(yè)設(shè)計有許多老師都給與了我們很大的幫助，不管是從材料的來源還是格式的指導(dǎo)都非常認(rèn)真細(xì)心地給我們指引。同時也要感謝我的同學(xué)和朋友們，在設(shè)計過程中也得到了許多朋友的關(guān)心，不管是學(xué)哥學(xué)姐，都給予我們幫助，我將永遠(yuǎn)記得你們伴我走過的每一個有歡笑有淚水的日子，是你們的關(guān)心和幫助，讓我感受到了家的溫暖。

借此，感謝大學(xué)三年中我的班主任和任課老師們給予的教誨，你們的教誨，不僅讓我學(xué)到了書本的根底知識，更重要的是讓我學(xué)會了如何做一名優(yōu)秀的大學(xué)生，如果沒有你們的辛勤教誨，也不會有我今天的成長。也感謝學(xué)院為我們提供了一次這樣好的時機，使自己在學(xué)習(xí)的同時也鍛煉了自己的實踐能力。

第三篇：三拐曲軸加工工藝研究論文

摘要：此研究主要設(shè)計出針對三拐曲軸的加工工藝,可以使操作者手動在車床上完成對曲軸的加工，為達到車工高級工的能力和水平，加以訓(xùn)練和評測。

關(guān)鍵詞：項目；導(dǎo)入；拆裝；維護；評價

中圖分類號：TB71文獻標(biāo)志碼：B文章編號：1002－2333（2016）03－0086－02

0引言

為了能夠更好地進行機械工藝設(shè)計及機械加工的訓(xùn)練，可將完成三拐曲軸工件的工藝編制及加工過程，作為訓(xùn)練和評價車工高級工能力和水平的一種有效方法。

1選擇表面的加工方法

確定各個表面的加工方法是擬定工藝路線的首要問題。表面加工方法的選擇，應(yīng)同時滿足加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性等方面的要求。按被加工表面精度和表面質(zhì)量要求，三拐曲軸全由車削來完成。

2選擇工件毛坯

3劃分工藝階段

先進行粗加工，然后進行半精加工，再進行精加工，最后進行光整加工。

4具體加工過程

1）打偏心孔、中心孔。首先將毛坯兩端平面車平，拿到平臺上涂上顏料，用高度尺畫兩條交叉的直線，找正正中心，再用中心尺畫圖，找出3個偏心（3個偏心角度數(shù)為120°），之后將毛坯拿到鉆床上打孔，打孔時要注意兩端中心對稱。

2）粗車兩端外圓。毛坯一端車出24mm×φ38mm的軸，另一端車出80mm×φ38mm的軸，過程是測量毛坯直徑為φ65mm；用車刀車外圓至42mm，長度保證24mm，車外圓至40mm，長度保證24mm，車外圓至38mm，長度保證24mm；將工件取下，裝夾另一端，車外圓到42mm，長度保證80mm，車外圓至40mm，長度保證80mm，車外圓至38mm，長度保證80mm。

3）車實頂尖。為達到偏心，實頂與車床尾座頂尖共同頂住工件，并用基心卡子卡緊，從防止工件把件不牢。將一個長40mm直徑為10mm的毛坯料夾在車床上，一端用車刀車削，將其車為一個60°的頂尖，車完后不卸下。

4）粗、精車中間外圓。將基心卡子安裝到工件一端24mm×φ38mm上，將工件兩端的中心孔頂?shù)絻身敿馍希目ㄗ由系男」黜數(shù)娇ūP的其中一個爪；用車刀車中間外圓至42mm（粗車）；車中間外圓至41mm（粗車）；車中間外圓至40.8mm（粗車）；車中間外圓至40mm（精車）。

5）劃線。從中間外圓靠近卡盤的一端為基準(zhǔn)，用車刀分別在16、40、56、80、96、120mm處劃線。

6）粗車第一拐。將工件卸下，換2個對稱的偏心頂上頂尖；先用螺紋刀個大概，待偏心的一部分車掉，再換切刀，以防止在此之前用切刀將刀撞壞；用切刀將第一拐車到φ31mm，為精加工留有余量。

7）光整加工第一拐。將冷卻液打開，進給速度降低：用車刀車削，直到第一拐很亮，達到表面光滑；光整加工時，要保證其精度φ30-0.023mm。

8）車第一拐兩邊的小臺。用車刀車兩個寬度為2mm的小臺，與第一拐同心；保證兩小臺直徑為φ40mm。按６）～８）過程方法完成第二拐、第三拐。每車完一拐要換2個對稱偏心，換完的要做好標(biāo)記，以防止同心。

9）精修小臺。用小托盤進1.5mm，切刀切至φ41mm；用小托盤進0.5mm，車刀平端面；精車小臺，用車刀切至2mm×φ40mm。

10）畫長為80mm軸的線。將φ38mm用車刀車至φ34mm，保證長度；車至φ32mm，保證長度；換精車刀（磨特好的刀），車至φ30mm；畫線以左邊小臺右端面為基準(zhǔn)，在25、50、80mm處畫線。

11）準(zhǔn)備車螺紋的軸。用切刀在50mm處，切5mm×φ18mm的退刀槽；將φ30mm車至φ27mm，保證長度25mm；車至φ24mm，保證長度25mm。

12）車錐度。將角度盤扳至5.5°；轉(zhuǎn)速500r/min，用小托盤進給，車刀車削；每次少量進給（1~1.5mm），反復(fù)用托盤車刀車削，直至25mm處劃線處；轉(zhuǎn)速45r/min，用切刀精車錐度，直至光滑。

13）車螺紋。卸基心卡子，用卡盤夾住工件，另一端頂尖頂??；將φ24mm車至φ22mm，減0.2mm；用鍍板將螺紋刀安裝，完成對刀；轉(zhuǎn)速500r/min，第一刀進10小格，走刀，第二刀進10小格，走刀,第三刀進3小格，走刀，第四刀進3小格，走刀。

14）精車24mm×φ30mm外圓。將工件卸下，基心卡子安裝到另一端，頂尖頂在兩中心孔，安裝到機床上；車刀車外圓φ38mm到φ34mm，保證長度24mm；車外圓至φ32mm，保證長度24；車外圓至φ30.5mm，保證長度24mm；車外圓至φ30mm，保證長度24mm（精車）。

15）車φ30mm外圓旁邊的小臺。用車刀車小臺，保證寬度為2mm，直徑40mm。保證總長度240mm，三拐曲軸完成如圖3所示。

5結(jié)語

通過對此三拐曲軸的工藝安排及具體加工后，可以通過加工精度、加工配合等訓(xùn)練，達到對車工的技能的掌握和提升，基本可以達到高級技工水平。

參考文獻

［1］錘上鋼質(zhì)自由鍛件機械加工余量與公差單拐曲軸類：GB/T15826.8-1995［S］.［2］通用小型汽油機曲軸技術(shù)條件：JB/T12083-2014［S］.［3］盛選禹，李明志.CATIA機械加工工藝教程［M］.北京：機械工業(yè)出版社.2015.［4］武友德，吳偉.機械零件加工工藝編制［M］.北京：機械工業(yè)出版社.2009.

第四篇：曲軸加工車間 實習(xí)報告

實習(xí)報告20120822

今日實習(xí)目的地：南車柴油機二分廠

實習(xí)車間：曲軸加工車間

在王工的帶領(lǐng)下，進入了曲軸加工車間，首先，向我們介紹了曲軸的用途，以及各個部位特點，如何加工而成、曲軸是活塞式發(fā)動機中最重要、承受負(fù)荷最大的零件之一。其主要功用是將活塞的往復(fù)運動通過連桿變成回轉(zhuǎn)運動，即把燃料燃燒的爆發(fā)力通過活塞、連桿轉(zhuǎn)變成扭矩輸送出去做功，同時還帶動發(fā)動機本身的配氣機構(gòu)和相關(guān)系統(tǒng)工作

曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。一個主軸頸、一個連桿軸頸和一個曲柄組成了一個曲拐，曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù)(直列式發(fā)動機)；V型發(fā)動機曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。主軸頸是曲軸的支承部分，通過主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。主軸承的數(shù)目不僅與發(fā)動機氣缸數(shù)目有關(guān)，還取決于曲軸的支承方式。曲軸的支承方式一般有兩種，一種是全支承曲軸，另一種是非全支承曲軸。曲軸的形狀和曲拐相對位置(即曲拐的布置)取決于氣缸數(shù)、氣缸排列和發(fā)動機的發(fā)火順序。

軸典型加工工藝

曲軸的典型加工過程如下

銑端面打中心孔??粗精車所有主軸頸及周軸頸?銑角向定位面?粗精車所有連桿頸粗磨第四主軸頸?

?車平衡塊???鉆直斜油孔???半精磨

1、主軸徑7????車銑割 滾壓?????精磨所有主軸頸及周軸頸??淬火 回火 探傷??精磨第四主軸頸?????噴丸 鉆工藝孔??

?兩端孔的加工精磨所有連桿頸???動平衡?拋光所有軸頸?清洗?防銹

?銑鍵槽

曲軸加工第一工序銑端面、鉆中心孔。通常以兩端主軸頸的外圓表面和中間主軸頸的軸肩為粗基準(zhǔn)，這樣鉆出的中心孔可保證曲軸加工時徑向和軸向余量均勻。

徑向定位主要以中心線為基準(zhǔn)，還可以兩端主軸頸外圓為精基準(zhǔn)。軸向定位用曲軸一段的端面或軸肩。角度定位一般用法蘭盤端面上的定位銷孔或曲柄臂上銑出的定位平臺。采用不同的加工工藝方法和設(shè)備，定位基準(zhǔn)的選用亦有不同。

銑端面，鉆中心孔利用鉆銑組合機床、利用數(shù)控車床主軸頸，利用深孔組合鉆床鉆油孔、曲軸的主軸頸和連桿軸頸的精加工用磨削完成。在精磨后還要對各軸頸及側(cè)端面進行光整加工。生產(chǎn)中用油石拋光作預(yù)光整加工，砂帶拋光作最終光整加工。拋光中還將各軸頸圓角及油封軸頸也光整加工出來。拋光加工只減小軸頸表面粗糙度值，而不能提高其尺寸精度和位置精度。

在實習(xí)中參觀的廠中數(shù)控技術(shù)都擔(dān)當(dāng)了重要的角色，由此可見機電一體化已經(jīng)是現(xiàn)在生產(chǎn)的主流。在東風(fēng)實習(xí)讓我看到了我國機械行業(yè)發(fā)展的遠(yuǎn)大前景，從而也反映出了我國機械行業(yè)一片欣欣向榮的景象，這更加讓我堅定了學(xué)好本專業(yè)知識的決心和信心，今后我一定會

更加努力地學(xué)習(xí)，提高自己各個方面的能力，特別是分析問題和解決問題的能力，為日后的工作打下堅實的基礎(chǔ)

第五篇：汽車教案-汽車構(gòu)造-第二章 曲軸連桿機構(gòu)

第二章

曲軸連桿機構(gòu) 第一節(jié)

概述

一、曲柄連桿機構(gòu)的功用

（1）將氣體的壓力變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩

（2）將活塞的往復(fù)運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動

二、曲柄連桿機構(gòu)的組成

（1）機體組：氣缸體、氣缸態(tài)、氣缸蓋、曲軸箱及油底殼（2）活塞連桿組：活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿（3）曲軸飛輪組：曲軸飛輪 第二節(jié)

機體組

一、氣缸體

1、氣缸體的作用：是發(fā)動機的基體骨架

2、氣缸體的要求：具有足夠的強度剛度

3、氣缸體的分類（1）一般式（2）龍門式（3）遂道式

4、氣缸

（1）作用：密封氣體、引導(dǎo)活塞運動（2）要求：耐高溫、耐高壓、耐磨

5、氣缸的散熱

（1）方式：水冷、岡冷（2）水套

6、氣缸的排列方式（1）直列（2）V型（3）對置

7、氣缸套

（1）氣缸套的作用：單獨鑄造、具有很好的耐磨性，可以延長發(fā)動機使用壽命（2）氣缸套的分類：

干式缸套：缸套不與冷卻水接觸 濕式缸套：缸套與冷卻水直接接觸

二、氣缸蓋、氣缸墊和氣缸蓋罩

1、氣缸蓋

（1）作用：封閉氣缸形成燃燒室（2）結(jié)構(gòu)：復(fù)雜

（3）種類：整體式、分開式（4）材料：鑄鐵、鋁合金

（5）燃燒室：由活塞頂及缸蓋上相應(yīng)的凹部組成的空間（6）常用汽油機燃燒室形狀 A、楔形燃燒室 B、盆形燃燒室 C、半球形燃燒室

D、普桑的扁球形燃燒室

2、氣缸墊

（1）作用：保證缸蓋與缸體之間的密封（2）位置：缸蓋與缸體之間

（3）要求：耐高壓、耐高溫、耐腐蝕，有一定彈性（4）種類：金屬—石棉墊、多層金屬片、氣缸熱膠

3、氣缸蓋罩

（1）位置：缸蓋上部（2）作用：封閉配氣機構(gòu)

三、油底殼

（1）作用：貯存機油、封閉曲軸箱（2）材料：薄鋼板沖壓或鋁合金鑄造（3）結(jié)構(gòu)特點：深淺不一

四、發(fā)動機的支承

1、作用：將發(fā)動機固定于車架或車身

2、種類：

A、三點：前二后一或前一后二 B、四點：前二后二

3、要求：在車架與發(fā)動機支承間裝有彈性橡膠減震墊 第三節(jié)

活塞連桿組

一、活塞

1、作用：

A、承受并傳遞氣體的壓力 B、組成燃燒室

2、工作環(huán)境：高溫、高壓、高速、周期慣性力、潤滑條件差

3、要求：

（1）足夠的剛度與強度（2）重量輕

（3）良好的導(dǎo)熱性（4）熱膨脹系數(shù)小

4、材料：硅、鋁合金、鑄鐵

5、構(gòu)造：頂部、頭部、裙部三部分組成（1）頂部 A、定義 B、作用 C、形狀（2）頭部

A、定義：頂?shù)阶钕旅嬉坏拉h(huán)槽之間部分 B、作用：用以安裝活塞環(huán)（3）裙部

A、定義：活塞環(huán)槽以下的所有部分稱為活塞裙部 B、作用：導(dǎo)向、承受側(cè)壓力、安裝活塞銷 C、結(jié)構(gòu)：

6、結(jié)構(gòu)特點

目的：使活塞在各種工況下均能與氣缸壁保持合理的間隙(1)活塞制成上大、下小的錐形(2)活塞裙部制成橢圓形(3)采用雙金屬活塞(4)在裙部表面涂保護層

(5)活塞銷座孔線偏心，以減少換向沖擊

二、活塞環(huán)

1、種類：有氣環(huán)、油環(huán)兩大類

2、氣環(huán)：

(1)作用：密封、傳導(dǎo)熱量

(2)工作條件：高溫、高壓、高速、潤滑條件極差(3)材料：合金鑄鐵或球墨鑄鐵，并在表面涂以保護層(4)結(jié)構(gòu)特點：在自由狀態(tài)下直徑略大于氣缸直徑(5)切口形狀：直切口、階梯形、斜切口

3、活塞環(huán)的三個間隙(1)端隙 A、定義 B、作用(2)側(cè)隙 A、定義 B、作用(3)背隙 A、定義 B、作用

4、常用氣環(huán)的斷面形狀及優(yōu)缺點（1）矩形環(huán)（2）錐形環(huán)（3）扭曲環(huán)（4）梯形環(huán)（5）桶形環(huán)

3、油環(huán)

（1）作用：在汽缸壁涂以一層薄薄機油并將多余的機油刮下（2）種類：組合式、整體式

三、活塞銷

1、作用：連接活塞與連桿小頭，并傳遞他們之間的力

2、工作條件：高溫下、承受沖擊性載荷

3、材料：低碳鋼或低合金鋼，表面滲碳或滲氮處理，使其韌性好、又耐磨

4、結(jié)構(gòu)：主要有直通圓柱形孔和圓錐形孔

5、安裝方式：全浮式、半浮式

四、連桿

1、作用：傳遞活塞與曲軸之間的力，并將活塞的往復(fù)運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)動力

2、要求：足夠的強度和剛度，質(zhì)量盡量要小

3、材料：45鋼或40Cr，也有少數(shù)采用高強度鋁合金

4、結(jié)構(gòu)：連桿小頭、連桿桿身、連桿大頭（1）連桿小頭 A、用以與活塞銷相連

B、全浮式活塞銷的連桿小頭內(nèi)有青銅耐磨襯套（2）連桿連身為“工”字形，用以減輕重量（3）連桿大頭

A、作用：與曲軸連桿軸徑相連

B、結(jié)構(gòu)：為了便于安裝，將連桿大頭做成兩半，其中一半與桿身相連 C、分類：平切口、斜切口

5、連桿軸承

（1）結(jié)構(gòu)：分成兩半的滑動軸承，由鋼背和減磨合金組成（2）種類： A、巴氏合金 B、銅鉛合金 C、高錫鋁合金

6、V型發(fā)動機連桿的結(jié)構(gòu)（1）并列連桿式（2）主副連桿式（3）叉形連桿式

第四節(jié)

曲軸飛輪組

一、曲軸

1、作用：將活塞連桿組傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)矩、通過飛輪傳給底盤

2、要求：足夠剛度、強度、工作表面潤滑好、耐磨、動平衡要求高

3、材料及加工：

（1）材料：優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中碳合金鋼、球墨鑄鐵

（2）加工工藝：模鍛或鑄造，表面高頻率大或滲氮處理

4、種類：

（1）整體式和組合式兩種（2）全支承和非全支承

5、構(gòu)造：（1）主軸頸（2）連桿軸頸（3）曲柄（4）平衡重（5）曲軸前端（6）曲軸后端

6、軸承：

（1）徑向軸承（2）軸向止推軸承

7、曲拐的相對位置：

常見多缸發(fā)動機的曲拐布置（1）直列四缸四沖程發(fā)動機

點火順序：1—2—4—3或1—3—4—2（2）直列六缸四沖程發(fā)動機 點火順序：1—5—3—6—2—4

二、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器

1、曲軸的扭轉(zhuǎn)振動及危害（1）曲軸的扭轉(zhuǎn)振動

（2）危害：引起功率損失、曲軸扭轉(zhuǎn)變形、甚至斷裂

2、扭轉(zhuǎn)減振器的作用：減小曲軸的扭轉(zhuǎn)振動

3、曲軸上常見的扭轉(zhuǎn)減振器（1）原理：磨擦式

（2）種類：橡膠式扭轉(zhuǎn)減振器、硅油式扭轉(zhuǎn)減振器（3）舉例橡膠式扭轉(zhuǎn)減振器 A、位置：曲軸前端的皮帶輪上 B、結(jié)構(gòu)：慣性盤、橡膠層、減振盤

三、飛輪

1、作用：增大曲軸的旋轉(zhuǎn)慣性

2、結(jié)構(gòu)：

（1）為質(zhì)量轉(zhuǎn)大的金屬圓盤（2）在圓盤的外圍有一齒圈（3）在圓盤上有標(biāo)記或刻度