Dgxvslm曲轴的加工工艺毕业设计Word格式文档下载.docx
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油底壳内装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。
油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。
在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。
3、气缸盖
气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。
它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。
水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。
利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。
缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。
汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。
顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。
气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。
而作为发动机上的一个重要的旋转机件——曲轴，其加工方法仍有一般轴的加工规律，如铣两端面，钻中心孔，车、磨及抛光，但是曲轴也是有它的特点，它由主轴颈，连杆轴颈与连杆轴颈之间的连接板组成，其结构细长、曲拐多、刚性差，因而安排曲轴加工工艺应采取相应的工艺措施。
在曲轴的机械加工中，采用新技术和提高自动化程度都不断取得进展。
目前，国内较陈旧的曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。
粗加工设备一般采用多刀车床车削曲轴主轴颈及连杆轴颈，工序质量稳定性差，容易产生较大的加工应力，难以达到合理的加工余量。
精加工普遍采用MQ8260等普通曲轴磨床进行粗磨、半精磨、精磨、抛光，通常靠人工操作，加工质量不稳，尺寸一致性差。
现在加工曲轴粗加工比较流行的工艺是：
主轴颈采用车拉工艺和高速外铣，连杆颈采用高速外铣，而且倾向于高速随动外铣，全部采用干式切削。
在对连杆颈进行随动磨削时，曲轴以主轴颈为轴线进行旋转，并在一次装夹下磨削所有连杆颈。
在磨削过程中，磨头实现往复摆动进给，跟踪着偏心回转的连杆颈进行磨削加工。
二确定曲轴的加工工艺过程
2.1曲轴的作用
曲轴是汽车发动机中的重要零件，它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构，同时，驱动配气机构和其它辅助装置。
曲轴在工作时，受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。
2.2曲轴的结构及其特点
图2-1曲轴的结构图
曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。
一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数（直列式发动机）；
V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。
主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。
主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。
连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。
曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有（或紧固有）平衡重块。
平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。
曲轴前端装有齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。
为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。
曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成挡油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。
2.3曲轴的主要技术要求分析
1.主轴颈、连杆轴颈本身的精度，即尺寸公关等级IT6，表面粗糙度Ra值为1.25～0.63μm。
轴颈长度公差等级为IT9～IT10。
轴颈的形状公差，如圆度、圆柱度控制在尺寸公差之半。
2.位置精度，包括主轴颈与连杆轴颈的平行度：
一般为100mm之内不大于0.02mm；
曲轴各主轴颈的同轴度：
小型高速曲轴为0.025mm，中大型低速曲轴为0.03～0.08mm。
3.各连杆轴颈的位置度不大于±
20′。
2.4曲轴的材料和毛坯的确定
曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力，容易门生扭振、折断及轴颈磨损，因此要求用材应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性。
常用材料有：
一般曲轴为35、40、45钢或球墨铸铁QT600-2；
对于高速、重载曲轴，可采用40Cr、42Mn2V等材料。
本课题采用球墨铸铁QT600-2.
曲轴的毛坯根据批量大小、尺寸、结构及材料品种来决定。
批量较大的小型曲轴，采用模锻；
单件小批的中大型曲轴，采用自由锻造；
而对于球墨铸铁材料则采用铸造毛坯。
2.5曲轴的机械加工工艺过程
曲轴的尺寸精度、加工表面形状精度以及位置精度的要求都很高，但刚性比较差，容易产生变形，这就给曲轴的机械加工带来了很多困难，必须予以充分的重视。
曲轴需要加工的表面有：
主轴颈、连杆轴颈、键槽、φ22的外圆。
由于使用了工艺搭子，铣键槽安排在切除工艺搭子后，磨削外圆安排在保留工艺搭子前。
根据曲轴的结构特点及机械加工的要求，加工顺序大致可归纳为：
铣两端面；
车工艺搭子和钻中心孔；
粗、精车三连杆轴颈；
粗、精车各处外圆；
精磨连杆轴颈、主轴颈和φ20、φ22外圆；
切除工艺搭子、车端面、铣键槽等。
2.6曲轴机械加工工艺路线
（1）锻造
（2）热处理
（3）铣两端面
（4）车两端工艺搭子外圆
（5）钻主轴颈中心孔
（6）钻连杆轴颈中心孔
（7）检验
（8）粗车三个连杆轴颈
（9）精车三个连杆轴颈
（10）车工艺搭子两端面
（11）粗车各处外圆
（12）精车各处外圆
（13）检验
（14）磨削连杆轴颈外圆
（15）磨削两主轴颈
（16）磨削φ22-00.12mm外圆
（17）磨削φ200-00.021mm外圆
（18）检验
（19）车掉两端工艺搭子
（20）车两端面
（21）铣键槽
（22）倒角
（23）去毛刺
（24）最后检验
三曲轴的机械加工工艺过程分析
3.1曲轴的机械加工工艺特点
三拐曲轴除了具有轴的一般加工规律外，也有它的工艺特点，主要包括形状复杂，刚性差及技术要求高，针对这些特点应采取相应的措施，分析如下：
1、形状复杂
曲轴主轴颈与连杆轴颈不在同一轴上线，偏心距有一定的尺寸要求，并且两轴有较高的位置度要求，同时主轴颈与连杆轴颈间有较大的平衡块，因此在工艺设计中应解决以下几点问题：
a.设计加工连杆轴颈的偏心夹具，即连杆轴颈与机床主轴重合，并使夹具能回转180度，加工另一连杆轴颈。
b.为消除加工时的不平衡力的产生，设计夹具时应精确设计平衡重。
2、刚性差
由于本曲轴长径比较大，同时具有曲拐，因此刚性较差。
曲轴在切削力及自重的作用下会产生严重的扭曲及弯曲变形，特别在单边传动的机床上加工更为严重，在工艺设计中应解决以下问题：
（1）：
粗加工时由于切削余量大，切削力也较大，可用中间托架来增强刚性，减小变形和振动，同时机床刀具及夹具都应有较高的刚度。
（2）：
在加工时尽量使切削力的作用相互抵消，可用前后刀架同时横向进给。
（3）：
合理安排工位次序以减少加工变形，按先粗后精的原则安排加工工序，逐步提高精度。
（4）：
在有可能产生变形的工序后面增设校直工序。
3、技术要求高
曲轴技术要求较高，加工面多，需要保证的尺寸、形状、位置精度较多。
因而总的工艺路线较长，精加工占有相当比例。
加工时应要解决以下问题：
A：
正确分配粗加工、半精加工及精加工余量。
B：
粗基准选择用曲轴两端的中心孔。
中心孔的加工以主轴颈外圆作为基准，这样能保证曲轴加工径向及轴向加工余量的均匀性。
C：
精加工时仍用中心孔作为基准，但要重新修磨中心孔，避免精加工时因中心孔磨损引起加工误差。
也可一端用主轴颈定位，另一端用中心孔定位以提高刚度。
D：
曲轴轴向定位以主轴颈轴肩定位，工艺设计时定位基准应尽量与设计基准一致。
3.2曲轴的机械加工工艺特点分析
1）该零件是三拐小型曲轴，生产批量不大，故选用中心孔定位，它是辅助基准，装夹方便，节省找正时间，又能保证三处连杆轴颈的位置精度。
但轴两端的轴颈分别是20mm和φ25mm，而三处连杆轴颈中心距分布在φ32mm的圆周上，故不能直接在轴端面上钻三对中心孔。
于是，在曲轴毛坯制造时，预先铸造两端φ45mm的工艺搭子，这样就可以在工艺搭子上钻出四对中心孔，达到用中心孔定位的目的。
2）在工艺搭子端面上钻四对中心孔，先以两主轴颈为粗基准，钻好主轴颈的一对中心孔；
然后以这一对中心孔定位，以连杆轴颈为粗基准划线，再将曲轴放到回转工作台上，加工φ32mm、圆周120°
均布的三个连杆轴颈的中心孔，这样就保证了它们之间的位置精度。
3）该零件刚性较差，应按先粗后精的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度。
对于主轴颈与连杆轴颈的加工顺序是，先加工三个连杆轴颈，然后再加工主轴颈及其他各处的外圆，这样安排可以避免一开始就降低工件刚度，减少受力变形，有利于提高曲轴加工精度。
4）由于使用了工艺搭子，铣键槽工序安排在切除中心孔后进行，故磨外圆工序必须提前在还保留工艺搭子中心孔时进行，同时要注意防止已磨好的表面被碰伤。
3.3曲轴主要加工工序分析
3.3.1铣曲轴两端面,钻中心孔
本工序在钻铣车组合车床上完成，主要保证曲轴总长及中心孔的质量，若端面不平则中心钻上的两切削刃的受力不均，钻头可能引偏而折断，因此采用先面后孔的原则。
中心孔除影响曲轴质量分布外，它还是曲轴加工的重要基准贯穿整个曲轴加工始终。
因而直接影响曲轴加工精度。
打中心孔在本次工艺设计中因考虑设备因素，采用找出曲轴的几何中心代替质量中心。
打中心孔以毛坯的外表面作为基准，因而毛坯外表面质量好坏直接影响孔的位置误差。
3.3.2曲轴主轴颈的车削
由于曲轴年产量不大，主轴颈加工采用车削，在刚度较强的普通车床上进行。
曲轴安装在前、后顶尖上线一端用大盘夹住而另一端用顶尖顶住，用硬质合金车几道工序上完成主轴颈的车削。
由于加工余大且不均匀，旋转不平衡，加工时产生冲击，因此工件要夹牢固。
车床、刀具、夹具要有足够的刚性。
主轴颈车削顺序是先精车一端主轴颈及轴肩，然后以车好的主轴颈定位。
另一侧用顶尖以中心孔定位。
车另一端主轴颈、肩及各个轴颈，半精度及精车都按此顺序进行，逐渐提高主轴颈及其他轴颈的加工精度。
3.3.3曲轴连杆轴颈的车削
主轴颈及其它外圆车好后，以主轴颈作为加工连杆轴颈的基准，采用专用的车夹具、车削连杆轴颈，车削同样在普通车床上进行。
车削连杆轴颈需要解决的是角度定位（两连杆轴颈轴线需要控制在180度+30度或180度—30度）以及曲轴旋转的不平衡问题。
这些都由专用夹具来保证，夹具体为一对用以定位的V型块组成，装在接盘上。
接盘与车床过渡接盘靠中间的定位销定位并连接，接盘在过渡接盘上靠棱形定位销可转180度，依次车削两个连杆轴颈。
V型块中心与车床主轴线距离一个曲轴半径。
车削过程中，一端与曲轴主轴颈定位并夹紧，另一端靠偏中心座夹紧，中心座上钻有中心孔，中心孔偏心距同样为一个曲轴半径。
用顶尖顶紧中心孔，这样就能保证连杆轴颈轴线与车床主轴线一致。
安装夹具体的接盘上有平衡块，消除曲轴旋转时不平衡力矩的生。
曲轴加工时由于受到离心力和两顶尖的轴向压紧偏心力的作用，容易发生弯曲变形，为了加强工件刚度，用撑杆来撑住另一个曲拐的开移。
车削连杆轴颈时为了使切削力不致于太大，每次车削余量控制在1~1.5mm内，同时车床旋转不能太高，刀具采用高速钢。
3.3.4键槽加工
这个键槽主要用于飞轮，加工此键槽应安排在主轴颈精车工序之后，这样能保证定位精度及控制键槽的深度以及对称度。
键槽加工是以两主轴颈定位，同样用专用夹具在普通铣床上进行。
3.3.5轴颈的磨削
由于主轴颈及连杆轴颈精度较高，尺寸精度为IT6级，表面粗糙度1.6~0.8μm，并且具有较高的形状精度及位置精度。
因此主轴颈与连杆轴颈精车后要进行磨削，以提高精度表面粗糙度。
在工艺设计中，首先磨主轴颈然后磨连杆轴颈。
中间主轴颈磨好后才能磨其余轴颈，磨主轴颈和连杆轴颈的安装方法基本上与车轴颈相同，磨主轴颈是以中心孔定位，在外圆磨床上进行，磨连杆轴颈则以经过精磨的两端主轴颈定位，以保证与主轴颈的轴线距离及平行度要求，磨连杆轴颈是在曲轴磨床上进行的。
由于轴颈宽度不大，采用横向进给磨削法，生产率较高，磨轮的外形需仔细地修整，因为直接影响轴颈与圆角的形状，磨削余量根据车削后的精度而定，粗磨余量值每边0.2~0.3mm，精磨余量控制在0.1~0.15mm内。
在横向进给磨削中，磨轮对工件的压力很大，为避免曲轴弯曲，采用可以调节的中心架，否则就不能去掉上道工序留下的弯曲度，最好待这个轴颈的摆差减小才开始使用中心架。
磨削主轴颈时应把两顶尖孔倒角处抹干净，去砂粒及油泥，确保加工基准——中心孔的精度，磨削工序之前必须修研中心孔。
四机械加工余量、工序尺寸及公差的确定
4.1曲轴主要加工表面的工序安排
曲轴的主要加工表面为主轴颈、连杆轴颈、各外圆；
次要加工表面为两端面、键槽。
此外，还有还有检验、清洗、去毛刺等工序。
连杆各主要表面的工序安排如下：
（1）、主轴颈：
粗车、精车、磨削；
（2）、连杆轴颈：
（3）、φ220-0.12mm外圆：
（3）、φ200-0.021mm外圆：
粗车、精车、磨削;
4.2机械加工余量、工序尺寸及公差的确定
4.2.1主轴颈工序尺寸及公差的确定
表4-1:
曲轴主轴颈的工序及公差
工序名称
工序余量
经济精度
工序尺寸及公差
铸造
φ30±
1
粗车
3.2mm
IT11
φ26.80-0.13
精车
1.3mm
IT8
φ25.50-0.033
磨削
0.5mm
IT6
φ25+0.021+0.008
4.2.2连杆轴颈工序尺寸及公差的确定
表4-2:
曲轴连杆轴颈的工序及公差
φ28±
2.2mm
IT10
φ25.80-0.084
φ24.50-0.033
φ24-0.020-0.053
4.2.3φ22-00.12mm外圆工序尺寸及公差的确定
表4-3:
曲轴φ220-0.12mm外圆的工序及公差
3.5mm
φ24.50-0.13
2mm
φ22.50-0.033
φ220-0.12
4.2.4φ20-00.021mm外圆工序尺寸及公差的确定
表4-4:
曲轴φ20-00.021mm外圆的工序及公差
φ26±
φ22.50-0.13
φ20.50-0.033
IT7
φ20-00.021
4.3确定工时定额
工序8：
粗车三个连杆轴颈至φ25.80-0.084。
选用机床：
CA6140卧式车床。
1）被吃刀量
：
取
=1mm，
2）进给量f：
。
3）机床主轴转速:
取n=600r/min
4）切削速度：
5）计算切削工时：
被切削层长度
=3×
22=66mm
，因为粗车走刀两次，故tm=0.44min
工序9：
精车三个连杆轴颈至φ24.50-0.033。
CA6140卧式车床
=0.65mm，
取f=0.3mm/r
取n=800r/min
，因为粗车走刀两次，故tm=0.55min
4.4连杆机械加工工艺过程卡片的制订
制订机械加工工艺规程的最后一项工作就是填写工艺卡片，它主要包括发动机曲轴的工序顺序及内容的填写、工序简略的绘制、合理选择各工序所用机床设备的名称与型号、工艺装备（即刀具、夹具、量具等）的名称与型号。
致谢
我本次的毕业设计，得到了李文久老师的亲切关怀和精心指导，使得本设计得以顺利完成，其中无不饱含着老师的汗水和心血。
首先要感谢的是我的指导老师李文久老师，在整个过程中他给了我很大的帮助。
在完成初稿后，老师认真查看了我的设计内容和格式，指出了我存在的很多问题，让后我回去在查看资料，在反复的修改中我学到了不少知识，同时在请教别人的过程中我也增加了和同学老师之间的感情，使我们的友谊更进一步加深了，在此十分感谢李老师的细心指导，才能让我顺利完成毕业设计。
同时感谢所有任课老师三年来对我的培养。
如果没有你们的精心培育我不可能有今天的没好时光，是你们在我有困难的时候帮我们解决困难，就包括这次的毕业设计有许多老师都给与了我们很大的帮助，不管是从材料的来源还是格式的指导都非常认真细心地给我们指引。
同时也要感谢我的同学和朋友们，在设计过程中也得到了许多朋友的关心，不管是学哥学姐，都给予我们帮助，我将永远记得你们伴我走过的每一个有欢笑有泪水的日子，是你们的关心和帮助，让我感受到了家的温暖。
借此，感谢大学三年中我的班主任和任课老师们给予的教诲，你们的教诲，不仅让我学到了书本的基础知识，更重要的是让我学会了如何做一名优秀的大学生，如果没有你们的辛勤教诲，也不会有我今天的成长。
也感谢学院为我们提供了一次这样好的机会，使自己在学习的同时也锻炼了自己的实践能力。
参考文献
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机械工业出版社,2005.07
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国防工业出版社,2008
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北京理工大学出版社,1997
11．谢云臣,赵英才.发动机曲轴工艺设备选型的可拓评价研究.汽车技术,2006
附录
各工序简图编排：
机械加工工艺过程综合卡片
产品名称
零件名称
材 料
某 柴 油 机 厂
175Ⅱ型柴油机
曲轴
球墨铸铁QT600-2
序号
技术条件及检查要求
工 序 简 图
设备
按曲轴铸造工艺进行
2
热处理
正火
3
铣两端面
总长为265mm
铣床
4
车两端工艺搭子外圆
直径φ45mm
车床
5
钻主轴颈中心孔
6
钻连杆轴颈中心孔
正对连杆中心
7
检验
8
粗车三个连杆轴颈
留余量2.6mm
9
精车三个连杆轴颈
留余量0.5mm
10
车工艺搭子两端面
11
粗车各处外圆
留余量2mm
12
精车各处外圆
13
14
磨削连杆轴颈外圆
φ24-0.020-0.053mm
外圆磨床
15
磨削两主轴颈
φ25+0.021+0.008mm
16
磨削φ22-00.12mm外圆
17
磨削φ20-00.021mm外圆
18
19
车掉两端工艺搭子
长度为215mm以上
20
车两端面
表面粗糙度Ra=10
21
铣键槽
22
倒角
为1mm
23
去毛刺
24
最后检验
青岛滨海学院
毕业设计评阅、评审意见表
专 业：
机电一体化技术
学生姓名：
宋建功
题 目：
发动机曲轴加工工艺分析与设计
指导教师评语：
成绩：
指导教师（签字）：
年 月 日
答辩委员会（或答辩小组）评审意见：
组长（签字）：
升级会员 