数控加工曲轴的数控加工工艺精编.docx
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数控加工曲轴的数控加工工艺精编
（数控加工）曲轴的数控加工工艺
浙江工贸职业技术学院
毕业设计（论文）
课题名称：
曲轴的数控加工工艺
系部：
汽机学院
专业：
数控技术
班级：
数控1302
姓名：
张余榕
学号：
1310204238
指导教师：
郑秀丽
完成时间2016年3月17日
1、绪论1
1.1引言1
1.2设计内容2
2、零件的工艺分析2
2.1零件结构工艺性分析3
2.2零件技术条件分析3
2.3毛坯的选择3
2.3.1毛坯种类选择3
2.3.2毛坯制造方法的选择4
3．机加工工艺路线确定4
3.1加工方法分析确定4
3.2加工顺序的安排4
3.3定位基准选择4
3.4加工阶段的划分4
4.工序的划分5
4.1工序的划分5
4.2加工顺序的安排5
4.3确定加工路线6
5.曲轴的机械加工工艺过程卡片7
6.拟定加工零件的工艺卡片10
6.1曲轴数控加工工艺10
7.铣床加工曲轴表面程序26
8.量具的选用29
8.1游标卡尺29
8.2千分尺29
总结30
参考文献31
曲轴的数控加工工艺
张余榕
汽车和机械工程学院班级：
数控1302班
摘要：
曲轴是汽车发动机的关键零件之壹,其性能好坏直接影响到汽车发动机的质量和寿命.曲轴在发动机中承担最大负荷和全部功率,承受着强大的方向不断变化的弯矩及扭矩，同时经受着长时间高速运转的磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性、疲劳强度和良好的耐磨性能。
发动机曲轴的作用是将活塞的往复直线运动通过连杆转化为旋转运动，从而实现发动机由化学能转变为机械能的输出。
本课题是单拐曲轴的加工工艺的分析。
工艺路线的拟定是工艺规程制订中的关键阶段，是工艺规程制订的总体设计。
所撰写的工艺路线合理和否，不但影响加工质量和生产率，而且影响到工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响生产成本。
所以，本次设计是分析曲轴零件加工技术要求及加工精度后，合理确定毛坯类型，经过查阅相关参考书、手册、图表、标准等技术资料，确定各工序的定位基准、机械加工余量、工序尺寸及公差，最终制定出曲轴零件的加工工序卡片。
关键词：
发动机;曲轴;工艺设计
1、绪论
1.1引言
数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，且已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。
数控技术及数控机床的广泛应用
1.2设计内容
利用计算机辅助设计软件AutoCAD2008绘制单拐曲轴的零件图，计算机辅助造型软件UG6.0的三维造型。
本设计以单拐曲轴的数控加工为例，探讨了AutoCAD2008、UG6.0等软件的用途及功能。
AutoCAD2008的用途及功能,AutoCAD是由美国AutodeskX公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术而开发的绘图程序软件包，经过不断的完美，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。
AutoCAD能够绘制任意二维和三维图形，且且同传统的手工绘图相比，用AutoCAD绘图速度更快、精度更高、而且便于个性，AutoCAD2008是当今PC上运行的CAD软件产品中最强有力的软件，它体现世界CAD技术的发展趋势，已经在航空航天、造船、建筑、机械、电子、化工、美工、轻纺等很多领域得到了广泛应用，且取得了丰硕的成果和巨大的经济效益。
由于AutoCAD具有使用方便、体系结构开放等特点，深受广大工程技术人员的青睐。
AutoCAD2008是壹种通用的计算机辅助绘图设计软件，它能根据用户的指令迅速而准确地绘制出所需的图形，是手工绘图根本无法比拟的壹种高效绘图工具，具有以下功能：
（1）绘图功能、
（2）编辑功能、（3）三维功能、（4）设计中心和工具选项板、（5）输出功能、（6）Internet功能等。
通过使用AutoCAD2008，能够绘制出单拐曲轴的零件图的二维图纸。
2、零件的工艺分析
由零件图得知，该单拐曲轴材料为QT600-2。
QT600-2是球墨铸铁的老牌号，相当于新标准QT600-3。
该牌号铸铁为珠光体型球墨铸铁，具有中高等强度、中等韧性和塑性，综合性能较高，耐磨性和减振性良好，铸造工艺性能良好等特点。
能通过各种热处理改变其性能。
主要用于各种动力机械曲轴、凸轮轴、连接轴、连杆、齿轮、离合器片、液压缸体等零部件。
曲轴是将直线运动转变成旋转运动，或将旋转运动转变为直线运动的零件。
它是往复式发动机、压缩机、剪切机和冲压机械的重要零件。
曲轴的结构和壹般轴不同，它有主轴颈、连杆轴颈、主轴颈和连杆轴颈之间的连接板组成，钢性差，易变形，形状复杂，它的工作特点是在变动和冲击载荷下工作，对曲轴的基本要求是高强度、高韧性、高耐磨性和回转平稳性，因而安排曲轴加工过程应考虑到这些特点。
该单拐曲轴主要加工面为主轴颈端面、轴颈、倒圆、倒角以及阶梯部分，连接板侧面部分，连杆轴颈轴颈、倒圆以及阶梯部分，各油孔以及甩油板连接螺纹。
2.1零件结构工艺性分析
曲轴的结构和壹般轴不同，它有主轴颈、连杆轴颈、主轴颈和连杆轴颈之间的连接板组成，其L/D=818/110=7.44＜12，钢性差，易变形，形状复杂，它的工作特点是在变动和冲击载荷下工作，对曲轴的基本要求是高强度、高韧性、高耐磨性和回转平稳性，因而安排曲轴加工过程应考虑到这些特点。
2.2零件技术条件分析
主轴颈、连杆轴颈本身精度：
主轴颈φ110尺寸公差等级IT6，表面粗糙度Ra为1.25μm，杆轴颈φ110尺寸公差等级为IT7，表面粗糙度Ra为0.63μm，轴颈长度公差等级为IT13，圆柱度误差0.015，连杆轴颈的圆柱度误差0.015。
位置精度，主轴颈和连杆轴颈的平行度φ0.02，主轴颈的同轴度误差为φ0.02。
2.3毛坯的选择
2.3.1毛坯种类选择
此零件属小批生产，考虑到成本以及工艺可行性，选择铸造毛坯。
2.3.2毛坯制造方法的选择
铸造分普通铸造和特种铸造，该零件结构简单且为小批量生产，故选择普通铸造，采用手工造型沙箱铸造方式。
3、机加工工艺路线确定
3.1加工方法分析确定
该零件是单拐曲轴。
小批量生产。
故选用中心孔定位，它是辅助基准，装夹方便节省找正时间又能保证连杆轴颈的位置精度，连杆轴颈和主轴颈的中心距为120，加工连杆轴颈时，可利用以加工过的主轴颈定位，安装到专用的偏心卡盘分度夹具中使连杆轴颈的轴线和转动轴线重合。
3.2加工顺序的安排
先以主轴颈为粗基准连杆轴颈作支撑车俩端面，打中心孔。
该零件的刚性差，应按先粗后精的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度。
关键工序加工：
先粗加工主轴颈，再半精加工主轴颈，以此为基准，粗加工连杆轴颈，再磨主轴颈，最后磨连杆轴颈。
3.3定位基准选择
先以主轴颈为基准铣曲轴俩端面且打中心孔，再以俩顶尖定位方式粗加工主轴颈，再半精加工主轴颈，再用偏心卡盘分度夹具以主轴颈为基准，加工连杆轴颈，再磨主轴颈，以此为精基准，最后磨连杆轴颈。
3.4加工阶段的划分
粗加工阶段
a.毛坯处理清理及时效处理
b.粗加工
目的：
最大限度的切除余量，及时发现毛坯缺陷，采取必要措施。
半精加工阶段
目的：
为精加工作最后的准备。
精加工阶段
目的：
达到零件图中的全部要求。
4、工序的划分
4.1工序的划分
数控机床体当下加工工序的集中，根据数控机床的加工特点，加工工序的划分有以下几种方式：
1）根据装夹定位划分工序这种方法壹般适应于加工内容不多的工件，主要是将加工部位分为几个部分，每道工序加工其中壹部分。
如加工外形时，以内腔夹紧；加工内腔时，以外形夹紧。
2）按所用刀具划分工序为了减少换刀次数和空程时间，能够采用刀具集中的原则划分工序，在壹次装夹中用壹把刀完成能够加工的全部加工部位，然后再换第二把刀，加工其他部位。
在专用数控机床或加工中心上大多采用这种方法。
3）以粗、精加工划分工序对易产生加工变形的零件，考虑到工件的加工精度，变形等因素，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗后精。
在工序的划分中，要根据工件的结构要求、工件的安装方式、工件的加工工艺性、数控机床的性能以及工厂生产组织和管理等因素灵活掌握，力求合理。
在本次数控加工中工序的划分是根据装夹定位划分工序的。
4.2加工顺序的安排
加工顺序的安排应根据工件的结构和毛坯状况，选择工件定位和安装方式，重点保证工件的刚度不被破坏，尽量减少变形，因此加工顺序的安排应遵循以下原则：
1）基面先行
2）先粗后精
3）先主后次
4）先面后孔
4.3确定加工路线
走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序，走刀路线是编写程序的依据之壹。
确定走刀路线时应注意以下几点：
1）寻求最短加工路线即减少空行程；
2）最终轮廓壹次走刀完成即明确粗精加工；
3）选择切线方向切入和切出；
6、拟定加工零件的工艺卡片
6.1曲轴数控加工工艺
数控加工工序卡
车俩端面打中心孔
夹具名称
V形块
设备名称及型号
数控车床
材料名称及牌号
QT600-2
工序名称
1
工序号
1
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
Vc
n
f
编号
名称
编号
名称
01
粗车左右俩端面
16m/min
232r/min
0.5mm/r
2
mm
01
硬质合金车刀
01
游标卡尺
02
钻中心孔
16m/min
232r/min
0.5mm/r
2
mm
01
硬质合金车刀
01
游标卡尺
数控加工工序卡
粗车主轴颈右端
夹具名称
俩顶尖
设备名称及型号
数控车床
材料名称及牌号
QT600-2
工序名称
2
工序号
2
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
Vc
n
f
编号
名称
编号
名称
01
车外圆端面至φ112
59m/min
167r/min
1.3mm/r
2
mm
01
90度车刀
01
游标卡尺
02
车外圆至φ107
59m/min
167r/min
1.3mm/r
2
mm
01
90度车刀
01
游标卡尺
数控加工工序卡
粗车主轴颈左端
夹具名称
俩顶尖
设备名称及型号
数控车床
材料名称及牌号
QT600-2
工序名称
3
工序号
3
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
Vc
n
f
编号
名称
编号
名称
01
车Φ112外圆
59m/min
167r/min
1.3mm/r
2
mm
01
90度车刀
01
游标卡尺
数控加工工序卡
铣连杆轴颈上下端
夹具名称
专用夹具
设备名称及型号
数控铣床
材料名称及牌号
QT600-2
工序名称
4
工序号
4
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
Vc
n
f
编号
名称
编号
名称
01
铣连杆轴颈上下端
59m/min
167r/min
1.3mm/r
2
mm
01
铣刀
数控加工工序卡
精车主轴颈右端
夹具名称
顶尖
设备名称及型号
数控车床
材料名称及牌号
QT600-2
工序名称
5
工序号
5
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
Vc
n
f
编号
名称
编号
名称
01
车外圆端面至φ110.4
120m/min
350r/min
0.1mm/r
2
mm
01
90度车刀
01
游标卡尺
02
车外圆至φ105.4
120m/min
350r/min
0.1mm/r
2
mm
01
90度车刀
01
游标卡尺
数控加工工序卡
精车主轴颈左端
夹具名称
顶尖
设备名称及型号
数控车床
材料名称及牌号
QT600-2
工序名称
6
工序号
6
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
Vc
n
f
编号
名称
编号
名称
01
车外圆至φ110.4
120m/min
350r/min
0.1mm/r
2
mm
01
90度车刀
01
游标卡尺
数控加工工序卡
粗、精车连杆轴颈侧板
夹具名称
分度卡盘
设备名称及型号
数控车床
材料名称及牌号
QT600-2
工序名称
7
工序号
7
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
Vc
n
f
编号
名称
编号
名称
01
粗车φ110连杆轴颈侧板
48m/min
150r/min
1.2mm/r
2
mm
01
90度车刀
01
游标卡尺
02
精车φ110连杆轴颈侧板
120m/min
142r/min
0.25mm/r
4.5
mm
01
90度车刀
01
游标卡尺
数控加工工序卡
车锥度且倒角
夹具名称
顶尖
设备名称及型号
数控车床
材料名称及牌号
QT600-2
工序名称
8
工序号
8
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
Vc
n
f
编号
名称
编号
名称
01
车锥度
120m/min
142r/min
0.25mm/r
4.5
mm
01
硬质合金车刀
01
游标卡尺
02
倒角
数控加工工序卡
铣键槽
夹具名称
V形块
设备名称及型号
数控铣床
材料名称及牌号
QT600-2
工序名称
9
工序号
9
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
Vc
n
f
编号
名称
编号
名称
01
铣键槽
400r/min
0.25mm/r
0.5
mm
01
键槽铣刀
01
游标卡尺
数控加工工序卡
钻主轴颈左端油孔且扩孔，锪孔；钻连杆轴颈油孔且攻螺纹
夹具名称
V形块
设备名称及型号
钻床
材料名称及牌号
QT600-2
工序名称
10
工序号
10
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
Vc
n
f
编号
名称
编号
名称
01
钻主轴颈左端油孔
22m/min
26r/min
0.5mm/r
0.5
mm
01
20钻头
01
游标卡尺
02
扩孔32
02
32扩孔钻头
02
游标卡尺
03
锪孔
22m/min
26r/min
0.5mm/r
0.5
mm
03
游标卡尺
04
钻连杆轴颈油孔20
04
20钻头
04
游标卡尺
05
攻螺纹M24
05
丝锥
数控加工工序卡
钻第壹侧板油孔且攻螺纹；钻俩侧板下端4—20孔且攻丝
夹具名称
V形块
设备名称及型号
钻床
材料名称及牌号
QT600-2
工序名称
11
工序号
11
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
Vc
n
f
编号
名称
编号
名称
01
钻10孔
22m/min
26r/min
0.5mm/r
0.5
mm
10钻头
01
游标卡尺
02
攻M12螺纹
02
丝锥
03
钻4-20孔
22m/min
26r/min
0.5mm/r
0.5
mm
03
20钻头
03
游标卡尺
04
扩孔
04
扩孔钻
05
攻M24螺纹
05
丝锥
数控加工工序卡
钻连杆轴颈斜油孔
夹具名称
V形块、专用夹具
设备名称及型号
钻床
材料名称及牌号
QT600-2
工序名称
12
工序号
12
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
Vc
n
f
编号
名称
编号
名称
01
钻2-10斜油孔
22m/min
26r/min
0.5mm/r
0.5
mm
01
10钻头
01
游标卡尺
数控加工工序卡
磨主轴颈右端且圆角
夹具名称
俩顶尖、专用夹具
设备名称及型号
磨床
材料名称及牌号
QT600-2
工序名称
13
工序号
13
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
Vc
n
f
编号
名称
编号
名称
01
磨外圆至110
15m/min
120r/min
1mm/r
0.4
mm
01
千分尺
02
磨外圆至105
15m/min
120r/min
1mm/r
0.4
mm
01
千分尺
数控加工工序卡
磨主轴颈左端且圆角
夹具名称
俩顶尖、专用夹具
设备名称及型号
磨床
材料名称及牌号
QT600-2
工序名称
14
工序号
14
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
Vc
n
f
编号
名称
编号
名称
01
磨外圆至110
15m/min
120r/min
1mm/r
0.4
mm
01
千分尺
数控加工工序卡
磨连杆轴颈
夹具名称
分度卡盘、V形块
设备名称及型号
磨床
材料名称及牌号
QT600-2
工序名称
15
工序号
15
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
Vc
n
f
编号
名称
编号
名称
01
磨外圆至110
15m/min
120r/min
1mm/r
0.4
mm
01
千分尺
02
圆角4-R3
15m/min
120r/min
1mm/r
0.4
mm
数控加工工序卡
磨锥度
夹具名称
俩顶尖、分度卡盘
设备名称及型号
磨床
材料名称及牌号
QT600-2
工序名称
16
工序号
16
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
Vc
n
f
编号
名称
编号
名称
01
磨锥度
22m/min
64r/min
0.4mm/r
0.4mm
01
游标卡尺
7、铣床加工曲轴表面程序
%
G90G00G17G54
Z10.0
S15000M3
（Φ20）
G00X-83.641Y0.0Z10.0
Z1.0
G01Z-8.0F250
Y75.113F2500
G02X-81.346Y81.373I10.013J-0.121
G01X-80.511Y82.267
X-80.478Y82.296
X-79.584Y83.044
G02X-73.325Y85.0I5.97J-8.11
G01X4.471
G02X8.942Y83.889I-0.123J-10.05
G01X9.836Y83.386
X13.413Y81.318
X14.307Y80.805
X17.884Y78.737
X17.97Y78.69
X22.355Y76.156
X23.249Y75.642
X25.714Y74.219
X26.826Y73.574
X27.72Y73.061
X28.615Y72.544
X28.808Y72.430
X31.907Y70.642
X32.191Y70.48
X36.552Y67.959
X36.662Y67.898
X40.239Y65.830
X41.201Y65.277
X44.71Y63.249
X45.604Y62.736
X48.287Y61.185
X48.945Y60.806
X49.181Y60.668
X50.075Y60.154
X50.493Y59.912
X53.591Y58.123
X53.652Y58.087
X54.546Y57.573
X55.138Y57.229
X55.441Y57.056
X58.237Y55.441
X59.017Y54.992
X59.784Y54.546
X59.912Y54.475
X63.488Y52.407
X64.433Y51.864
X67.065Y50.343
X67.532Y50.075
X67.959Y49.826
X68.854Y49.312
X71.536Y47.761
X72.177Y47.393
X72.430Y47.244
X73.325Y46.731
X75.113Y45.697
X75.276Y45.604
X76.007Y45.18
X76.823Y44.71
X76.902Y44.663
X77.796Y44.15
X78.37Y43.816
X78.69Y43.633
G02X83.61Y35.768I-5.045J-8.627
G01X83.641Y34.874
Y-34.874
G02X78.69Y-43.633I-10.004J-0.124
G01X78.37Y-43.816
X77.796Y-44.15
X76.902Y-44.663
X76.823Y-44.71
X76.007Y-45.18
X75.276Y-45.604
X73.725Y-46.499
X73.325Y-46.731
X72.430Y-47.244
X72.177Y-47.393
X71.536Y-47.761
X68.854Y-49.312
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