第一篇：鋼質(zhì)曲軸圓角工藝研究論文

摘要：針對鋼質(zhì)曲軸圓角強(qiáng)化工藝研究及強(qiáng)化效果進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：曲軸；圓角；試驗(yàn)

1概述

曲軸是發(fā)動機(jī)的重要零部件，曲軸的安全系數(shù)是整機(jī)安全系數(shù)提高的可靠保證。曲軸常用的強(qiáng)化方式主要是表面淬火技術(shù)，對連桿頸、主軸頸、法蘭及止推面進(jìn)行表面處理提高耐磨性能，這種工藝在我們加工線應(yīng)用已有二十余年的歷史；隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)動機(jī)升功率的提升，人們對曲軸熱處理的要求發(fā)生了改變，除了耐磨性能要求外增加了強(qiáng)度提升的要求，提升強(qiáng)度需要對曲軸的圓角進(jìn)行強(qiáng)化處理，這樣才能提高曲軸的強(qiáng)度滿足柴油機(jī)整機(jī)使用要求。國外技術(shù)資料通常有兩種方法可以提高曲軸的疲勞強(qiáng)度。一是采用圓角感應(yīng)淬火，二是采用圓角滾壓，主要是對圓角進(jìn)行強(qiáng)化處理來實(shí)現(xiàn)曲軸整體強(qiáng)度的提升。

2強(qiáng)化方案選擇

首先根據(jù)研究資料顯示。結(jié)合我們生產(chǎn)線實(shí)際情況，我們曲軸的材質(zhì)45鋼、42GrMoA以兩種鋼質(zhì)曲軸為主，因此優(yōu)先選用軸徑和圓角同時(shí)淬火的強(qiáng)化處理路線。

3方案實(shí)施

3.1曲軸毛坯的充分去應(yīng)力處理按照軸徑和圓角同時(shí)淬火的強(qiáng)化處理路線的特點(diǎn)，主要解決難題為曲軸整體變形量比較大，因此需要將曲軸毛坯20根做針對性處理，即二次正火處理：工藝參數(shù)為560℃，在井式爐中保溫6小時(shí)后空冷至常溫。3.2圓角淬火工藝參數(shù)確定根據(jù)確定的工藝參數(shù)范圍，進(jìn)行多組參數(shù)試驗(yàn)，將試驗(yàn)后的樣件送工藝材料研究所進(jìn)行硬度、淬硬層深度和金相組織等參數(shù)的檢驗(yàn)。根據(jù)檢驗(yàn)情況確定最好的工藝參數(shù)進(jìn)行細(xì)化調(diào)整，最終確定設(shè)備工藝參數(shù)如表2。3.3切樣經(jīng)過調(diào)試最終效果可以達(dá)到預(yù)計(jì)要求，下面的照片是最終工藝定型后圓角淬火后的斷面切樣照片，根據(jù)工藝材料研究所的檢測，硬度和層深、組織均符合設(shè)計(jì)要求。

4疲勞試驗(yàn)對比

4.1曲軸僅進(jìn)行軸頸淬火的疲勞試驗(yàn)結(jié)果（圓角不淬火）（表3）根據(jù)試樣的疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)，按照QC/T637-2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的算法要求，計(jì)算圓角未感應(yīng)淬火工藝路線的成品曲軸的彎矩疲勞極限:由統(tǒng)計(jì)計(jì)算后結(jié)果可得，所得M-1滿足置信度為95%、相對誤差≤5%的要求，其存活率為50%的彎矩疲勞極限M-1（50%）=1358.33Nm；而存活率為99.9%的彎矩疲勞極限M-1（99.9%）=1161.68Nm；

4.2軸頸和圓角同時(shí)淬火曲軸疲勞試驗(yàn)結(jié)果（表4）根據(jù)試樣的疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)，按照QC/T637-2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的算法要求，計(jì)算圓角和軸徑同時(shí)進(jìn)行感應(yīng)淬火強(qiáng)化工藝路線的成品曲軸的彎矩疲勞極限:由統(tǒng)計(jì)計(jì)算后結(jié)果可得，所得M-1滿足置信度為95%、相對誤差≤5%的要求，其存活率為50%的彎矩疲勞極限M-1（50%）=2883.33Nm；其存活率為99.9%的彎矩疲勞極限M-1（99.9%）=2439.62Nm。

5結(jié)論

通過對比試驗(yàn)結(jié)果顯示：我們LR系列型號的鋼質(zhì)曲軸經(jīng)過圓角強(qiáng)化的處理后，疲勞強(qiáng)度大幅提高，也就是說曲軸的強(qiáng)度得到了大幅提升，同時(shí)按照QC/T637-2000標(biāo)準(zhǔn)里規(guī)定的存活率為99.9%的彎矩疲勞極限M-1計(jì)算，曲軸的疲勞強(qiáng)度為提高了110%，這樣工藝處理的曲軸可以承受更大的爆發(fā)壓力，可以滿足更大升功率發(fā)動機(jī)的使用要求。在現(xiàn)有發(fā)動機(jī)行業(yè)，20KW/L以上的發(fā)動機(jī)曲軸全部需要做圓角淬火強(qiáng)化處理，以滿足發(fā)動機(jī)的整機(jī)使用要求。

第二篇：柴油機(jī)曲軸的加工工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)

摘要

曲軸是發(fā)動機(jī)上的一個(gè)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(yùn)動變成循環(huán)運(yùn)動。曲軸主要有兩個(gè)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(gè)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(yùn)動，并通過連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動。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)。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(gè)重要部位：主軸頸，連桿頸。本次采用球墨鑄鐵QT600-2.設(shè)計(jì)的主要就是這兩方面的在數(shù)控機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)，同時(shí)，驅(qū)動配氣機(jī)構(gòu)和其它輔助裝置。

曲軸在工作時(shí)，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(shí)，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。

1.2曲軸的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)

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(gè)主軸頸、一個(gè)連桿軸頸和一個(gè)曲柄組成了一個(gè)曲拐，曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù)(直列式發(fā)動機(jī))；V型發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)不平衡的離心力矩，有時(shí)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(jī)油沿曲軸軸頸外漏，在曲軸前端裝有一個(gè)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(jī)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～I(xiàn)T10。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(shí)定

曲軸工作時(shí)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(qiáng)度、沖擊韌度、疲勞強(qiáng)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(jī)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(jī)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(diǎn)及機(jī)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(jī)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(yàn)

（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(yàn)

（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(yàn)

（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(yàn)

二

曲軸的機(jī)械加工工藝過程分析

2.1曲軸的機(jī)械加工工藝特點(diǎn)

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(diǎn)，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(diǎn)應(yīng)采取相應(yīng)的措施

2.2曲軸的機(jī)械加工工藝特點(diǎn)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(shí)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(shí)，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(dá)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(gè)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(gè)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(jìn)行，故磨外圓工序必須提前在還保存工藝搭子中心孔時(shí)進(jìn)行，同時(shí)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(gè)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(jì)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(qiáng)的普通車床上進(jìn)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(shí)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(gè)軸頸，半精度及精車都按此順序進(jìn)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(jìn)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(gè)連桿軸頸。V型塊中心與車床主軸線距離一個(gè)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(gè)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(shí)不平衡力矩的生。曲軸加工時(shí)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(qiáng)工件剛度，用撐桿來撐住另一個(gè)曲拐的開移。車削連桿軸頸時(shí)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(shí)車床旋轉(zhuǎn)不能太高，刀具采用高速鋼。

〔4〕鍵槽加工

這個(gè)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(jìn)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(jìn)行磨削，以提高精度外表粗糙度。

在工藝設(shè)計(jì)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(jìn)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(jìn)行的。

由于軸頸寬度不大，采用橫向進(jìn)給磨削法，生產(chǎn)率較高，磨輪的外形需仔細(xì)地修整，因?yàn)橹苯佑绊戄S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(jìn)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(gè)軸頸的擺差減小才開始使用中心架。

磨削主軸頸時(shí)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(jī)械加工余量、工序尺寸及公差確實(shí)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(yàn)、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(shí)定額

粗車七個(gè)連桿軸頸至φ。

〔1〕

被吃刀量：取=1mm，〔2〕

進(jìn)給量f：取。

〔3〕

機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:

取n=600r/min

〔4〕

切削速度：

〔5〕

計(jì)算切削工時(shí)：被切削層長度=3×22=66mm，因?yàn)榇周囎叩秲纱?，故tm=0.44min

精車三個(gè)連桿軸頸至φ24.50-0.033。

〔1〕

被吃刀量：取=0.65mm，〔2〕

進(jìn)給量f：取f=0.3mm/r

〔3〕

機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:

取n=800r/min

〔4〕

切削速度：

〔5〕

計(jì)算切削工時(shí)：被切削層長度=3×22=66mm，因?yàn)榇周囎叩秲纱?，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(yàn)

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(jī)、Z35A

鉆花

180

氮化后拋光

砂紙180#

185

檢驗(yàn)

190

清洗、上蠟、包裝

清洗機(jī)

柴油、清洗液、蠟

五

工序分析

〔1〕銑端面工序有兩個(gè)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(gè)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(jìn)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(gè)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(shí)橫向進(jìn)給的S1-206一次加工成型的機(jī)床，必須注意刀排分布應(yīng)合理，車刀應(yīng)常換常磨，進(jìn)刀量應(yīng)適中。

〔6〕車小頭孔、平端面工序不容無視。因?yàn)樾☆^是與起動爪相連的部位，在用人力起動發(fā)動機(jī)時(shí),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(shí)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(qiáng)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(shí)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(jìn)刀量適中、定位面緊靠都直接影響到產(chǎn)品能否到達(dá)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(jìn)入穩(wěn)定加工狀態(tài)后才可進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jì)，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(jì)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(gè)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(jì)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(shí)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(jìn)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(jì)。同時(shí)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(shí)光，是你們在我有困難的時(shí)候幫我們解決困難，就包括這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)也要感謝我的同學(xué)和朋友們，在設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)機(jī)，使自己在學(xué)習(xí)的同時(shí)也鍛煉了自己的實(shí)踐能力。

第三篇：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(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械類 年級班別 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)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(jī)械性能，已經(jīng)大量用于制造強(qiáng)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(jī)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(jī)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(shí)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)床.............................................12 3.1 3.2 3.3 3.4 曲軸質(zhì)量定心機(jī)........................................................................................13 數(shù)控車－車?yán)瓩C(jī)床....................................................................................13 曲軸圓角滾壓機(jī)床....................................................................................13 綠色粗磨“扒皮”機(jī)床............................................................................13 參 考 文 獻(xiàn)...................................................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(tuán)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(jī)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(qiáng)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(jī)械、物理、力學(xué)性能

兼具優(yōu)良的綜合機(jī)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(qiáng)度、軔性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵是鐵液凝固時(shí)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(qiáng) 度、塑性、初性均顯著優(yōu)于灰鑄鐵。球墨鑄鐵屈強(qiáng)比較高,其強(qiáng)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(qiáng)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(jī)、機(jī)床閥體、車輛軸瓦和機(jī)油泵齒輪、柴油機(jī)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(jī)減速齒輪、柴油機(jī)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(jià)的球鐵已成為制造曲軸的重要材料之一。

曲軸作為柴油機(jī)的關(guān)鍵零件, 除了強(qiáng)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(qiáng)度，廣泛采用圓角強(qiáng)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(qiáng)化更能較大幅度地提高曲軸疲勞強(qiáng)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(jī)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(jī)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(qiáng)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(jī)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(jī)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(yù)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(jī)曲軸材料（如圖2.1），具有高強(qiáng)度、高韌度、高耐磨性等綜合機(jī)械性能可以替代鍛鋼材料用于轎車及載貨車發(fā)動機(jī)曲軸。然而，高強(qiáng)度、高硬度和高韌性使等溫淬火球墨鑄鐵在切削加工時(shí)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(jìn)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(gè)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(jì)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(qiáng)的普通車床上進(jìn)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(shí)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(gè)軸頸，半精度及精車都按此順序進(jìn)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(jìn)行。車削連桿軸頸需要解決的是角度定位(2個(gè)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(gè)連桿軸頸?！癡”形塊中心與車床主軸線距離一個(gè)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(gè)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(shí)不平衡力矩的生成。曲軸加工時(shí)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(qiáng)工件剛度，用撐桿來撐住另一個(gè)曲拐的開移。車削連桿軸頸時(shí)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(shí)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(gè)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(jìn)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(jìn)行磨削，以提高精度表面粗糙度。

在工藝設(shè)計(jì)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(jìn)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(jìn)行的。

由于軸頸寬度不大，采用橫向進(jìn)給磨削法，生產(chǎn)率較高，磨輪的外形需仔細(xì)地修整，因?yàn)橹苯佑拜S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(yàn)在CA6140 車床上進(jìn)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(jì)算機(jī)組成的切削力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)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(shí)驗(yàn)只改變切削速度。具體切削參數(shù)分別為進(jìn)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(shí)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(qiáng)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(qiáng)度減小，使得切削力有減小的趨勢；高速切削時(shí)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(kuò)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(qiáng)度高于大部分鋼，但是它的楊氏模數(shù)比鋼低20%，因而在機(jī)械加工時(shí)易產(chǎn)生振動。故加工時(shí)要求有剛性好的工件和刀具夾持裝置，以避免切削時(shí)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(shí)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(qiáng)度高, 在切削加工時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(jìn)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?yàn)橹虚g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(jī)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(shí)，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(jìn)行動平衡找出曲軸的質(zhì)量軸線，可以減少曲軸動平衡時(shí)的去重工作量，提高動平衡的合格率。但質(zhì)量定心機(jī)床要比普通幾何中心孔機(jī)床的價(jià)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(jī)在穩(wěn)定工況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果傳給支撐的作用力的大小和方向不隨時(shí)間而變化，這種狀態(tài)稱為動平衡。

（2）發(fā)動機(jī)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(shí)，它的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)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(shí)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(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生振動和噪音，加劇磨損，影響發(fā)動機(jī)的工作和使用壽命。

曲軸的平衡去重包括兩個(gè)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(jī)床

發(fā)動機(jī)曲軸加工機(jī)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(jī) 床的基本要求是高剛度、高速度、大功率。高效專用機(jī)床的基本特征是量體裁衣型，即按照用戶需求提供個(gè)性化產(chǎn)品.3.1 曲軸質(zhì)量定心機(jī)

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(jī)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(jì)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(jī)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(shí)，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(jī)床

車?yán)夹g(shù)是起源于美國的一項(xiàng)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(diǎn)有：一次設(shè)定能完成所有同心圓的車削，具有在同一臺機(jī)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(shí)現(xiàn)柔性加工、機(jī)床保養(yǎng)簡便及維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，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(jìn)給和縱向車削實(shí)現(xiàn)高速精加工。采用梳刀工藝的優(yōu)點(diǎn)在于精度高、效率高、切屑易清理、軸向進(jìn)刀量小等。

3.3 曲軸圓角滾壓機(jī)床

曲軸工作時(shí)需承受較大而復(fù)雜的沖擊載荷，對抗疲勞強(qiáng)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(diǎn)。

（1）產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力 可與曲軸在工作時(shí)的拉應(yīng)力抵消或部分抵消，從而提高疲勞強(qiáng)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(jī)械強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)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(dá)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(qiáng)度。

國外應(yīng)用的曲軸圓角滾壓技術(shù)已相當(dāng)先進(jìn)，可一次對所有圓角進(jìn)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(jì)地達(dá)到最佳的滾壓效果，最大限度地提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度。

3.4 綠色粗磨“扒皮”機(jī)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(jī)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(shí)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(dá)200m/s，磨削效率超過500m m3/s，4m i n磨削余量高達(dá)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(xiàn)

[1] 董海.鐵素體球墨鑄鐵凝固形貌及力學(xué)性能研究[D].西南交通大學(xué),2013.[2] 劉麗霞.球墨鑄鐵的性能、應(yīng)用及制造[J].新課程(教育學(xué)術(shù)),2011,06:174.[3] 王成剛.球墨鑄鐵曲軸的鑄造與發(fā)展[J].汽車工藝與材料,2006,03:1-3.[4] 韓志良,丁燕君,馬紅衛(wèi).影響球墨鑄鐵曲軸質(zhì)量的因素[J].理化檢驗(yàn)(物理分冊),2008,05:269-274.[5] 王守河,張東,張林.等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）曲軸的開發(fā)[J].汽車工藝與材料.2010,5:1-7 [6] 劉金城.等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）的機(jī)械加工性能[J].現(xiàn)代鑄鐵.2007,01: 25-32 [7] 陳世通.發(fā)動機(jī)曲軸加工工藝分析[J].應(yīng)用技術(shù).2012,06: 69-71 [8] 夏勇.等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）機(jī)加工指南[J].中國鑄造裝備與技術(shù).2008,02: 67-68 [9] 張弘弢,李海波,董海,李嫚.不同聚晶立方氮化硼復(fù)合刀具加工等溫淬火球墨鑄鐵的切削性能對比[J].機(jī)械工程材料,2008,32(8):43-46 [10] 李玉標(biāo),李墁,張弘伎,任帥民.PCBN刀具斷續(xù)干式切削ADI時(shí)切削力與壽命的研究[J].金剛石與磨料磨具工程,2010,30(1):75-79 [11] 李專洋.球墨鑄鐵等溫淬火前后切削加工性能研究[J].新課程學(xué)習(xí)(下),2011 [12] 曾藝成.等溫淬火球墨鑄鐵(ADI)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].中國鑄造裝備與技術(shù),2007,3:60-66 [13] 趙月剛.曲軸加工工藝講座(奇瑞）.http://wenku.baidu.com/link?url=2afa-P7T9Ht5vWXvcL9x5QbaS06vs0E8udFrIpgyu6ukNg39Wpch1cSkQBdvoc5h1KHYqtgeko7-NCue4kRjfIxRgXFEET6dB62fN-8R2t3,2010-4-29/2014-6-1 [14] 李海國,馮延樹,徐慶杰,路俊峰,袁樹嵐.專用機(jī)床實(shí)現(xiàn)曲軸的高效加工[J].現(xiàn)代零部件,2011，4:40-44 [15] B.V.Kovacs, Sr.Development of Austempered Ductile Iron(ADI)for Automobile Crankshafts[J].Journal of Materials Engineering and Performance,2013,22(10):2759-2800 [16] A.Meena, M.El Mansori.Specific cutting force, tool wear and chip morphology characteristics during dry drilling of austempered ductile iron(ADI)[J].Int J Adv Manuf Technol,2013,69:2833–2841

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(jià)值的知識都是由自學(xué)中得來的。——達(dá)爾文

5、少壯不努力，老大徒悲傷。

6、黑發(fā)不知勤學(xué)早，白首方悔讀書遲?！佌媲?/p>

7、寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。

8、讀書要三到：心到、眼到、口到

9、玉不琢、不成器，人不學(xué)、不知義。

10、一日無書，百事荒廢。——陳壽

11、書是人類進(jìn)步的階梯。

12、一日不讀口生，一日不寫手生。

13、我撲在書上，就像饑餓的人撲在面包上?！郀柣?/p>

14、書到用時(shí)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(gè)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。——笛卡兒

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。——培根

第四篇：曲軸畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告

一、選題的依據(jù)及意義：

曲軸是發(fā)動機(jī)對外輸出動力的核心部件，是驅(qū)動車、船等運(yùn)輸工具的重要動力來源。曲軸的功用是把活塞、連桿傳來的氣體力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩，用以驅(qū)動汽車的傳動系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)以及其他輔助裝置。曲軸的工作情況是極其復(fù)雜的，它是在周期變化的燃?xì)庾饔昧?、往?fù)運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動慣性力及它們的力矩作用下工作的，因此承受著扭轉(zhuǎn)和彎曲的復(fù)雜應(yīng)力。

曲軸是內(nèi)燃機(jī)中承受沖擊載荷傳遞動力的關(guān)鍵零件，也是內(nèi)燃機(jī)五大件（機(jī)體、缸蓋、曲軸、凸輪軸、連桿）中最難以保證加工質(zhì)量的零件，發(fā)動機(jī)曲軸作為重要運(yùn)動部件，同時(shí)因曲軸工況及其惡劣，因而對曲軸材料、曲軸尺寸精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動平衡等要求十分嚴(yán)格。其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量對曲軸的壽命和整機(jī)的可靠性都有很大的影響。因此世界各國對曲軸的加工都十分重視，不斷地改進(jìn)曲軸加工工藝，最大可能地提高曲軸壽命。在大批量生產(chǎn)的條件下，傳統(tǒng)工藝已不能滿足當(dāng)前設(shè)計(jì)和生產(chǎn)需求，在長時(shí)間、高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，曲軸極容易過早出現(xiàn)失效或斷裂，嚴(yán)重影響曲軸的壽命和整機(jī)可靠性。曲軸的主要失效形式是軸頸磨損和疲勞斷裂，內(nèi)燃機(jī)曲軸部分的結(jié)構(gòu)形狀和主要尺寸對內(nèi)燃機(jī)曲軸的抗彎疲勞強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛度有重要影響，因而在內(nèi)燃機(jī)曲軸設(shè)計(jì)時(shí)，必須對內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題予以充分重視。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢： 2.1 國內(nèi)外曲軸加工技術(shù)的現(xiàn)狀

目前車用發(fā)動機(jī)曲軸材質(zhì)主要有球墨鑄鐵和鋼兩類。由于球墨鑄鐵曲軸成本只有調(diào)資鋼曲軸成本的三分之一左右，且球墨鑄鐵的切削性能良好，可獲得較理想的結(jié)構(gòu)形狀，并且和鋼質(zhì)曲軸一樣可以進(jìn)行各種熱處理和表面強(qiáng)化處理來提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度，硬度和耐磨性。所以球墨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，車用發(fā)動機(jī)曲軸采用球墨鑄鐵材質(zhì)的比例在美國為90%，英國為85%，日本為60%，此為，德國比利時(shí)等國家也已經(jīng)大批量采用。國內(nèi)采用球墨鑄鐵曲軸的趨勢則更加明顯，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以上發(fā)動機(jī)曲軸多采用鍛鋼曲軸。2.2 國內(nèi)外曲軸加工技術(shù)展望

美國，德國，日本等汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家都致力于開發(fā)綠色環(huán)保、高性能發(fā)動

機(jī)，目前各個(gè)廠家采用發(fā)動機(jī)增壓、擴(kuò)缸及提高轉(zhuǎn)速來提高功率的方法，使得曲軸各軸頸要在很高的比壓下高速轉(zhuǎn)動，發(fā)動機(jī)正向增壓、增壓中冷、大功率、高可靠性、低排放方向發(fā)展。曲軸作為發(fā)動機(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)材料和制造工業(yè)已無法滿足其功能要求，市場對曲軸材質(zhì)以及毛胚加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動平衡等都要求都非常嚴(yán)格。

三、本課題研究內(nèi)容 3.1 曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1.1 曲軸的材料

根據(jù)曲軸工作在發(fā)動機(jī)過程中承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、拉壓等交變應(yīng)力，要求具有較高的抗拉強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、表面強(qiáng)度及耐磨性，芯部具有一定的韌性。即具有很高的疲勞強(qiáng)度、耐磨性和高淬透性，且進(jìn)行強(qiáng)化處理時(shí)變形小，高溫下具有高的蠕變強(qiáng)度。

隨著發(fā)動機(jī)性能的提高，對曲軸的原材料及加工工藝提出新的要求，現(xiàn)代車用發(fā)動機(jī)曲軸材質(zhì)主要有球墨鑄鐵和鋼兩類。由于球墨鑄鐵曲軸成本只有調(diào)質(zhì)鋼曲軸成本1/3左右,且球墨鑄鐵的切削性能良好，可獲得較理想的結(jié)構(gòu)形狀，并且和鋼質(zhì)曲軸一樣可以進(jìn)行各種熱處理和表面強(qiáng)化處理來提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度、硬度和耐磨性。所以球墨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，車用發(fā)動機(jī)曲軸采用球墨鑄鐵材質(zhì)的比例在美國為90%,英國為85%，日本為60%，此外，德國、比利時(shí)等國家也已經(jīng)大批量采用。國內(nèi)采用球墨鑄鐵曲軸的趨勢則更加明顯，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)動機(jī)曲軸多采用鍛鋼曲軸。

我國球鐵曲軸的生產(chǎn)繼QT600-

2、QT700-2之后，現(xiàn)已能穩(wěn)定地生產(chǎn)QT800–

2、QT900-2等幾種牌號，目前已能大批量生產(chǎn)QT800-6球鐵曲軸。但從整體水平來看，存在生產(chǎn)效率低，工藝裝備落后，毛坯機(jī)械性能不穩(wěn)定、精度低、廢品率高等問題。

3.1.2 曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在過去的幾十年中得到了飛速的發(fā)展。在曲軸的設(shè)計(jì)初期一般是按照已有的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算或者與已有的曲軸進(jìn)行類比設(shè)計(jì)，在進(jìn)行了初步的設(shè)

計(jì)后造出曲軸樣品再進(jìn)行試驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。曲軸設(shè)計(jì)發(fā)展到今天已經(jīng)有了很大的發(fā)展。隨著內(nèi)燃機(jī)向高可靠性、高緊湊性、高經(jīng)濟(jì)性的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的以經(jīng)驗(yàn)、試湊、定性為主要設(shè)計(jì)內(nèi)容的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿足要求，而隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)及其零部件的設(shè)計(jì)已經(jīng)發(fā)展到采用包括有限元法、優(yōu)化設(shè)計(jì)、動態(tài)設(shè)計(jì)等現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)在內(nèi)的計(jì)算機(jī)分析、預(yù)測和模擬階段。有限元法是最有效的數(shù)值計(jì)算方法之一，它使人們對零部件關(guān)鍵參數(shù)的理解和設(shè)計(jì)更進(jìn)了一步。

（1）在設(shè)計(jì)內(nèi)燃機(jī)曲軸時(shí)，應(yīng)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的工作條件，選擇不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。內(nèi)燃機(jī)曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法大致如下：

① 選擇確定結(jié)構(gòu)形式：整體鍛造曲軸、整體鑄造曲軸、組合曲軸。

② 確定潤滑油道

曲軸主軸頸和曲柄銷一般采用壓力潤滑。潤滑油由主油道送到各主軸承，在經(jīng)曲軸內(nèi)潤滑油道進(jìn)去連桿軸承。當(dāng)主軸承為滾動軸承時(shí)，潤滑可從假軸承進(jìn)入曲軸內(nèi)腔，再分配到各有關(guān)軸承。在決定主軸承和曲柄銷上的油孔位置時(shí)，主要考慮應(yīng)保證供油壓力和油孔對曲軸強(qiáng)度的影響程度。

③ 確定曲軸平衡塊形式

平衡塊用來平衡曲軸的不平衡慣性力和力矩，減輕主軸承載荷以及減小曲軸和曲軸箱所受的內(nèi)力矩。但曲軸配置平衡塊后重量增加，將使曲軸系統(tǒng)的扭振效率有所降低。因此應(yīng)根據(jù)曲軸結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、曲柄排列等因素來配置平衡塊和平衡精度要求。平衡塊可與曲軸制成一體，也可與曲軸分開制造后再進(jìn)行裝配。

（2）曲軸結(jié)構(gòu)形式的選擇

曲軸結(jié)構(gòu)形式與其制造方法有直接關(guān)系，在進(jìn)行曲軸設(shè)計(jì)時(shí)必須同時(shí)進(jìn)行。曲軸有整體式和組合式曲軸兩大類。而摩托車發(fā)動機(jī)常采用組合式曲軸，這是因?yàn)槠浼庸ず唵危恍枰笠?guī)模鍛模具設(shè)備，它由曲軸左半部、曲軸右半部及曲軸銷組成。通過液壓壓入的方法將其結(jié)合起來。本設(shè)計(jì)中采用滾動軸承做主軸承。這是因?yàn)槭褂盟哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：

① 可以采用隧道式曲軸，保證曲軸箱有較高的強(qiáng)度和剛度；

② 可以減少摩擦損失，提高機(jī)械效率，因而使燃料消耗下降；

③ 發(fā)動機(jī)啟動較為容易，尤其在氣溫較低的時(shí)候；

④ 采用滾動軸承后，對主軸的潤滑較易實(shí)現(xiàn)。3.2 曲軸工藝分析

3.2.1 曲軸的機(jī)械加工技術(shù)

曲軸主軸頸的粗加工、半精加工工藝和精加工工藝，大體分為以下幾種：

（1）傳統(tǒng)的曲軸主軸頸的多刀車削工藝。生產(chǎn)效率和自動化程度相對較低。粗加工設(shè)備多采用多刀車床車削曲軸主軸頸，工序的質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。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。

（2）數(shù)控車削工藝。數(shù)控車削設(shè)備價(jià)格相對便宜，不需要復(fù)雜的刀具，但只適合小批量生產(chǎn)。

（3）數(shù)控內(nèi)銑銑削工藝。內(nèi)銑設(shè)備價(jià)格較高，刀具費(fèi)用也很高，但適合大批量生產(chǎn)。

（4）數(shù)控車—拉、數(shù)控車—車?yán)に?。其突出?yōu)點(diǎn)是可對寬軸徑進(jìn)行分層加工，切削效率高，加工質(zhì)量好，但車?yán)毒呓Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)含量高，并且長期依靠進(jìn)口，好處是可集車—車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要兩道工序于一起。

（5）CNC高速外銑工藝。數(shù)控高速外銑是20世紀(jì)90年代新興起來的一種新型加工工藝，其應(yīng)用范圍廣，特別雙刀盤數(shù)控高速外銑以其加工效率高、加工質(zhì)量穩(wěn)定、自動化水平高，已成為當(dāng)前是曲軸主軸頸粗加工的發(fā)展方向。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。如德國BOEHRINGER公司專為汽車發(fā)動機(jī)曲軸設(shè)計(jì)制造的柔性的高速隨動數(shù)控外銑床VDF315OM-4型，該設(shè)備應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和銑刀進(jìn)給伺服連動控制技術(shù)，可以一次裝夾不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心隨動跟蹤銑削曲軸的軸頸。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，具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特點(diǎn)；使用SIEMENS840D 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)即可自動生成加工程序，可以加工長度450～700mm、回轉(zhuǎn)直徑380mm以內(nèi)的各種曲軸軸頸直徑誤差僅為±0.02mm。

58（6）數(shù)控曲軸磨削工藝。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)和線性光柵閉環(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精度。如GF70M-T曲軸磨床是日本TOYADA公工機(jī)開發(fā)生產(chǎn)的專用曲軸磨床，是為了滿足多品種、低成本、高精度、大批量生產(chǎn)需要而設(shè)計(jì)的數(shù)控曲軸磨床。該磨床應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和砂輪進(jìn)給伺服聯(lián)動控制技術(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；采用靜壓主軸、靜壓導(dǎo)軌、靜壓進(jìn)給絲杠(砂輪頭架)和線性光柵閉環(huán)控制，使用TOYADA工機(jī)生產(chǎn)的GC50CNC控制系統(tǒng)，磨削軸頸圓度精度可達(dá)到0.002mm；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。3.2.2 曲軸的強(qiáng)化工藝技術(shù)

目前國內(nèi)外曲軸常見的強(qiáng)化工藝大致有如下幾種:（1）氮化處理。氮化能提高曲軸疲勞強(qiáng)度的20%~60%。

（2）噴丸處理。曲軸經(jīng)噴丸處理后能提高疲勞強(qiáng)度20%~40%。

（3）圓角與軸頸同時(shí)感應(yīng)淬火處理。該強(qiáng)化方式應(yīng)用于球鐵曲軸時(shí)，能提高疲勞強(qiáng)度 20%，而應(yīng)用于鋼軸時(shí)，則能提高l00%以上。

（4）圓角滾壓處理。球鐵曲軸經(jīng)圓角該壓后壽命可提高 120%~300%，鋼軸經(jīng)圓角液壓后壽命可提高 70%~150%。曲軸圓角滾壓強(qiáng)化工藝主要包括曲軸圓角滾壓和曲軸滾壓校正兩部分。

（5）復(fù)合強(qiáng)化處理。它是指應(yīng)用多種強(qiáng)化工藝對曲軸進(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。

四、本課題研究方案

（1）查閱原始資料，熟悉曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法及曲軸工藝技術(shù)。

（2)根據(jù)曲軸的工作條件和柴油機(jī)工作參數(shù)對曲軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核。（3）利用曲軸材料和工況分析曲軸的加工工藝。

五、研究目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度：

六、參考文獻(xiàn)：

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第五篇：制藥工藝論文

溶菌酶結(jié)晶的制備及活力測定研究 制藥工程2011級制藥11班 ×××

指導(dǎo)老師 ××

摘要

目的：探討溶菌酶結(jié)晶的制備及活力測定的方法。方法：以蛋清為原料制備溶菌酶結(jié)晶，首先將雞蛋中的蛋清與蛋黃分離，取蛋清，然后用處理好的“724”樹脂吸附，接著用蒸餾水洗滌，再經(jīng)樹脂洗脫，將所需物質(zhì)與雞蛋清中的其他蛋白質(zhì)分離，然后再經(jīng)鹽析、純化處理所得到的溶菌酶即可得結(jié)晶。將所得酶和底物分別放入25 OC恒溫水浴預(yù)熱10分鐘，吸取底物懸浮液4mL放入比色杯中，在450nm波長讀出吸光度，此為零時(shí)讀數(shù)。然后吸取樣品液0.2mL（相當(dāng)于10μg酶），每隔30s讀1次吸光度，共計(jì)下四個(gè)讀數(shù)。結(jié)果：無結(jié)晶生成。結(jié)論：溶菌酶結(jié)晶的制備及活力測定研究實(shí)驗(yàn)以失敗告終。關(guān)鍵詞：溶菌酶 結(jié)晶 活力測定

The Preparation Of Lysozyme Crystallization And Activity Assay

Pharmaceutical Engineering2011 ZhenlinWei

Supervisor Weimin

Abstract Gold: to study the lysozyme crystallization method of preparation and activity assay.Methods: with egg white lysozyme crystallization as raw material preparation, first of all, separate the eggs in the egg white and yolk, egg white, a “724” and then use processing resin adsorption, then washing with distilled water, then through resin elution, the required material and other protein separation of egg qing dynasty, and then received by salting out, purification processing of lysozyme crystallization.Put the enzyme and substrate respectively in 25 OC preheat constant temperature water bath for 10 minutes, drain the substrate suspension 4 ml into colorimetric cup, read the absorbance at 450 nm wavelength, this is zero readings.Then absorbs the liquid sample 0.2 mL(equivalent to 10(including g enzyme), every 30 s read 1 absorbance, a total of four readings.Results: no crystallization generated.Conclusion: the preparation of lysozyme crystallization and dynamic measurement experiment ended in failure.Keywords: lysozyme crystallization activity assay

前 言

溶菌酶(Lysozyme, EC 3.2.1.17)是一種專門作用于微生物細(xì)胞壁的水解酶 ,又稱細(xì)胞壁溶解酶（Muramidase），是由英國細(xì)菌學(xué)家弗萊明(Fleming)在 192年在人的眼淚、唾液中發(fā)現(xiàn)的[1]。溶菌酶廣泛存在于鳥類和家禽的蛋清中，哺乳動物的淚液、唾液、血漿、尿、乳汁、其它體液（如淋液）中及白細(xì)胞和組織（如肝、腎）細(xì)胞內(nèi)，而且部分植物、微生物中也含有此酶[2]。其中人溶菌酶的活性是最高的，大約為雞蛋清溶菌酶酶活力的 3 倍。但是蛋清中溶菌酶含量最豐富，約為 0.3%-0.4%左右，而且蛋清來源廣泛，因此多數(shù)商品溶菌酶是從蛋清中提取的[3]。李鶴等在食品研究與開發(fā)中提到了溶菌酶已確定的三種作用：1)將溶菌酶固定化在食品包裝材料上, 生產(chǎn)出有抗菌功效的食品包裝材料, 以達(dá)到抗菌保鮮功能。2)將溶菌酶固定化在 HEPA(空氣過濾器)上, 作為空調(diào)的空氣凈化系統(tǒng), 使其具有高效除塵和殺菌兩大功能。當(dāng)空氣通過濾網(wǎng)時(shí), 先濾集捕捉塵粒和細(xì)菌,然后將捕捉到的細(xì)菌殺滅[4]。3)用溶菌酶非專一性地降解海洋生物高分子殼聚糖, 使其成為能被人體吸收的低分子量具有獨(dú)特生理活性和功能性質(zhì)的低聚殼聚糖[5]。近幾年,溶菌酶被廣泛運(yùn)用于醫(yī)藥、食品行業(yè)。溶菌酶作為一種天然蛋白質(zhì), 能在胃腸內(nèi)作用于營養(yǎng)物質(zhì)被消化和吸收, 對人體無毒性, 也不會在體內(nèi)殘留, 是一種安全性很高的食品保鮮劑、營養(yǎng)保健品和藥品[8]。溶菌酶可用于各種加工食品或飲料制作中, 集藥理、保健和防腐三種功能于一體[10]。因此, 在倡導(dǎo)綠色食品的今天, 溶菌酶的應(yīng)用前景是相當(dāng)廣闊的應(yīng)用前景[6]。

1、材料與方法

1．1實(shí)驗(yàn)試劑

雞蛋清，10%硫酸銨，固體硫酸銨，磷酸二氫鈉，磷酸氫二鈉，十二水磷酸二氫鈉，十二水磷酸氫二鈉，EDTA，底物干菌粉，“724”樹脂，丙酮。1．2儀器

721型分光光度計(jì)，抽濾瓶及布氏漏斗，研缽，恒溫水浴，離心機(jī)，透析袋，1cm x 35cm層析柱，吸量管：0.1ml、0.2ml、1ml、5ml，真空干燥器。

1．3實(shí)驗(yàn)方法及步驟 蛋清的制備

將4～5個(gè)新鮮的雞蛋兩端各敲一個(gè)小洞，使蛋清流出（雞蛋清pH值不得小于8），輕輕攪拌5分鐘，使雞蛋清的稠度均勻，用兩層紗布過濾除去臍帶塊，量體積約80~100ml，計(jì)量體積，用冰塊預(yù)冷至0攝氏度備用[7]。樹脂吸附 將處理好的“724”樹脂用布氏漏斗抽干，取濕樹脂20g（約為蛋清量的1/5~1/4），在不斷攪拌下加入預(yù)冷的蛋清中，再繼續(xù)攪拌3h使充分吸附，靜置過夜（0~5攝氏度）[9]。洗滌

將樹脂移入燒杯，取10%硫酸銨溶液30~40ml（樹脂量2倍，不可多用?。┓?次加入攪拌（15min）洗脫，抽干樹脂，合并洗脫液（濾液），樹脂保存供再生。

脫鹽 沉淀用1ml蒸餾水溶解后轉(zhuǎn)入透析袋，用蒸餾水透析24h（0~5攝氏度冰箱），中途換水3~5次，或流水（攪拌）透析24h。去除堿性雜蛋白

將上述透析液用1mol/LNaOH（最后用0.1mol/LNaOH）溶液調(diào)至pH8.0~8.5。如有沉淀，離心除去[14]。結(jié)晶

用藥勺在攪拌下慢慢向酶液中加入5%（W/V）研細(xì)的固體NaCl，注意防止局部過濃。加完后用NaOH溶液慢慢調(diào)至pH9.5~10.0，室溫下靜置48h。結(jié)晶觀察與收取

肉眼觀察有結(jié)晶形成后，用滴管吸取結(jié)晶液1滴置于載玻片上，在低倍顯微鏡下觀察并畫出結(jié)晶圖形。離心或過濾收集酶晶體，用少量丙酮洗滌晶體2次，以五氧化二磷真空干燥后稱重。

酶活力的測定

底物的制備

將微球菌接種于液體培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)(28℃,24h),再接種于固體培養(yǎng)基培養(yǎng)(28℃,48h),用無菌水將菌體洗滌, 4000rpm 離心10min, 棄上清,再洗菌體數(shù)次, 最后用少量無菌水制成懸液, 冷凍干燥即得干菌粉[11]。取干菌粉5g,加入少量0.1mol/L的pH6.2磷酸緩沖液置于勻漿器或研缽中研磨2min, 傾出并稀釋至20～25mL,懸液的光密度OD450在0.5～0.7范圍為宜。

酶液的制備

準(zhǔn)確稱取干溶菌酶粉5mg,用0.1mol/L的pH6.2磷酸緩沖液溶解成0.05mol/L酶液。

酶活力測定

將酶液與底物懸液分別置于25℃水浴中保溫10～15min, 測底物懸液的OD450 值,作為對照。然后加入酶液0.2mL(約10μg酶蛋白)迅速搖勻。從加酶時(shí)開始記時(shí), 每30s測1次OD450值,共測3次[17]。

酶活力的計(jì)算

以每毫克溶菌酶每分鐘使吸光度降低0.001個(gè)單位為1個(gè)酶活力單位。溶菌酶活力=ΔOD450/(0.001×W)(U/mg)式中, ΔOD450 為450nm 處每分鐘吸光度的變化；W為加入的酶量(mg)。1．4數(shù)據(jù)處理

（1）計(jì)算：活力單位定義是：在25攝氏度，pH6.2，波長為450nm時(shí)，每分鐘引起吸光度下降0.001為一個(gè)活力單位。

每1mg酶活力單位數(shù)=吸光度×1000/樣品（ug）

（2）計(jì)算溶菌酶的收率并由其效價(jià)計(jì)算總活力回收率。收率=干燥的酶重量/蛋清總重量×100% 總活力回收率=（酶重量×效價(jià)）/蛋清總重量

2、結(jié)果

在溶菌酶結(jié)晶制備時(shí)無結(jié)晶形成，無法進(jìn)行酶活力測定實(shí)驗(yàn)。

3、結(jié)論及分析

3.1 可能與實(shí)驗(yàn)過程中溶液的pH值有關(guān)，酶活性在pH6.0~6.5最強(qiáng),且在pH5~7范圍內(nèi)較穩(wěn)定[15]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果無結(jié)晶生成，其原因可能是在實(shí)驗(yàn)過程中溶液的pH過酸或過堿，導(dǎo)致酶失活了，故無結(jié)晶生成。

3.2 可能與實(shí)驗(yàn)過程中溶液的溫度有關(guān)，酶活性在25~65攝氏度范圍內(nèi)隨著作用溫度的升高酶的活性增強(qiáng),但溫度太高則變性失活[16]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果無結(jié)晶生成，其原因可能是在實(shí)驗(yàn)過程的溶液的溫度過高，導(dǎo)致酶失活，故無結(jié)晶生成。

3.3 可能與實(shí)驗(yàn)所用的蛋清的量有關(guān)，因?yàn)槭切?shí)驗(yàn)，所以實(shí)驗(yàn)所用蛋清的量約80~100ml，本來蛋清中就含有多種蛋白質(zhì)，溶菌酶的含量也不高，并且在實(shí)驗(yàn)的過程中還會造成一定程度的損失，導(dǎo)致達(dá)不到結(jié)晶時(shí)對溶菌酶的濃度要求，故無結(jié)晶生成。

參考文獻(xiàn)

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