空压机曲轴讲解Word文件下载.docx

1、当储气罐压力降至0.5-0.6MPa时压力开关自动联接启动。2.2空压机曲轴的作用 空压机曲轴是活塞式压缩机中接受电动机以扭矩形式输入的动力、并将旋转运动变为直线运动的一个重要零件，它在工作过程中将承受周期性的、复杂的交变载荷，曲轴常用材料有优质碳素结构钢和球墨铸铁等，因此曲轴毛坯也就有锻造曲轴和铸造曲轴两大类。本设计当中，曲轴采用铸造毛坯。2.3空压机曲轴所选材料的特点 本设计中的空压机曲轴在工作过程中承受周期性的、复杂的交变载荷，选用的材料是QT600-3球墨铸铁，在力学性能方面是可行的。QT600-3球墨铸铁的特点有：（1）热导率 QT600-3组织中的石墨比基体组织（P+F）导热性能要

2、好得多，因此QT600-3热导率较好。（2）减振性： 由于含碳量较高，QT600-3减振性要优于钢，球铁中的碳主要以石墨的形式存在，石墨的球化率越高，减振性就越低，所以应选用球化率不是很高的球铁QT600-3。并且球铁的减振性受温度的影响很小，不会因温度升高或降低而变化。 （3）在切削性能方面： 球墨铸铁含有较多的石墨，能起切削润滑作用，因而切削加工阻力较小，切削速度较高。（4）耐蚀性 大量实验结果证明，球墨铸铁在大气中及淡水中，尤其是在流动的水中，耐蚀性优于钢。（5）耐磨性： 由于含碳量较高及石墨的作用，球墨铸铁是良好的耐磨和减摩材料，其耐磨性要优于钢,可降低对钢板的损伤，提高产品的合格率。

3、球墨铸铁辊的制造工艺流程为：铸件浇铸 铸件探伤 去应力退火金属切割加工 时效处理。球墨铸铁的浇铸可采用砂型铸造。与锻钢相比，铸件留取的加工余量要小得多，材料本身切削加工性较好，工艺过程相对简单，缩短了加工周期。曲轴接受电动机以扭矩形式输入的动力、并将旋转运动变为直线运动的工作流程中，环境高温易于上升，但材料本身的温度变化不大，且球墨铸铁在多方面的性能都接近或优于中碳锻钢，因此用球墨铸铁辊来代替承受冲击载荷不是很大的中碳锻钢辊，其使用寿命至少不会降低。球墨铸铁在材料性能、加工工艺等很多方面都优于或接近中碳锻钢，很好地解决了轧机前后因使用中碳锻钢辊而造成的钢材或铸坯的表面划伤等难题，而且大幅度降低

4、了成本。球墨铸铁辊在轧机前后辊道上的成功应用表明，在冶金企业里，球墨铸铁辊的应用具有很大的推广价值。3 工艺规程设计3.1空压机曲轴的工艺分析 通空压机曲轴的零件图工艺分析，来确定零件加工的内容、加工要求，初步确定各个加工结构的加工方法。3.1.1确定加工内容本设计中的空压机曲轴结构较为简单，主要有平面、轴系、孔系、螺纹等结构组成，毛坯为铸件。根据附录1的图纸，得出的加工表面有：（1）尺寸100+0.025 +0.003的两处轴颈（2）尺寸100-0.036 -0.071的拐轴（3）尺寸105-0.24 -0.40的过渡轴，（4）锥度1:10的轴，宽28-0.022 -0.074的键槽（5）5

5、M24-7H、M12-7H系列螺纹孔（6）两处140+0.022 +0.008270四周平面（7）两处尺寸75的左右侧面（8）各类油孔及两端A6.3中心孔等3.1.2 明确加工要求 根据零件图纸中各加工表面的尺寸、形位公差、粗糙度等要求的具体分析。可以得出零件主要加工要求为：（1）尺寸100-0.036 -0.071的拐轴，尺寸公差大于IT7级，表面粗糙度要求较高，为 Ra0.8m，形位公差也有较高要求，其圆柱度为0.015，该轴的中心线与基准AB的平行度为0.02。（2）尺寸100+0.025 +0.003的两处轴颈，尺寸公差大于IT7级，表面粗糙度要求较高，为 Ra1.6m，形位公差也有较

6、高要求，其两处轴颈与基准AB的同轴度要求均为0.02。同时两处轴颈的圆柱度为0.015。（3）尺寸105-0.24 -0.40的过渡轴与锥度1:10的轴，虽然尺寸精度不高，但在表面粗糙度上也有较高要求，为Ra1.6m。并且其中锥度轴在形位公差上要求其表面相对基准AB的跳动范围在00.03，其中心线与基准C的中心线的共线度为0.05。（4）5M24-7H、M12-7H系列螺纹孔尺寸精度较高，公差都为IT7级。（5）键槽的精度一般，但形位公差有要求。其他一般加工要求为：油孔32、20、10及各类加工平面只标注了基本尺寸，可按自由尺寸公差等级IT11IT12来处理，表面粗糙度要求不高，为Ra12.5

7、m。图纸中有技术要求：（1）1:10圆锥面要用标准量规涂色检查，接触面不少于80%。（2）清除干净油孔中的切削。（3）未注倒角为145。（4）要求该零件材料为QT600-33.1.3 拟定各结构的加工方法根据分析各加工部位的加工要求得出：（1）尺寸100+0.025 +0.003的两处轴颈，尺寸100-0.036 -0.071的拐轴，尺寸105-0.24 -0.40的过渡轴，锥度1:10的轴拟选择粗车 精车 磨削的方案。（2）平面类可用面铣刀粗铣 精铣的方法。（3）5M24-7H、M12-7H系列螺纹孔处可选用钻中心孔 钻底孔 扩孔 铰孔（4）其余不重要表面可一次加工至尺寸另外，在加工表面的形

8、位公差的要求上，在加工时要根据定位基准来保证。3.2毛坯尺寸的确定毛坯的尺寸的确定详见毛坯图。其中，曲轴在铸造时，左端轴100+0.025 +0.003处在直径方向流出工艺尺寸量，铸造尺寸为130mm，这样是为了开拐前加工出工艺键槽准备，该工艺键槽与开拐工装配合传递扭矩。图3-25 毛坯图3.3加工的流程图示一览表图3-2 工序一：毛坯图3-3 工序五：粗铣平面图3-4 工序七：打中心孔、铣端面图3-5 工序八：粗车左右外圆图3-6 工序九：铣工艺键槽图3-7 工序十：粗车拐径图3-8 工序十一：磨拐轴图3-9 工序十二：精铣平面图3-10 工序十三：钻攻螺纹孔图3-11 工序十四：精车左右端

9、外圆图3-12 工序十五：磨左右端外圆图3-13 工序十六：半精车圆锥图3-14 工序十七：磨圆锥面图3-15 工序十九：铣键槽图3-16 工序二十：钻左端各类孔图3-17 工序二十一：钻斜油孔3.4机床的选择热处理设备的选择工序二中，时效处理的设备选用空压机曲轴，材料是由球墨铸铁QT600-3，铸件。尺寸精度较高，在工作过程中主要是传递扭矩与传动，载荷较大。为了达到消除工件在加工时产生的残余内应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。需采用人工时效来改善其机械性能。因此，采用台车炉的设备来实现本次时效处理，台车炉是国家标准节能型周期式作业炉，超节能结构，采用复合纤维保温，超轻质高强度微珠真空球节能

10、砖，独家生产防掉丝上斜20搁丝砖，炉口防工件撞击砖，自动密封台车和炉门，一体化连轨，不需基础安装，放在水平地面即可使用。主要用于高铬、高锰钢铸件、灰口铸铁件、球墨铸铁件、轧辊、钢球、破碎机锤头、耐磨衬板淬火、退火、时效以及各种机械零件热处理之用。根据本次零件的大小选用的台车炉型号为RT2-105-9其工作区尺寸为1500800600外圆表面加工设备的选择工序八、十、十四、十六中车削的设备选用空压机曲轴主要加工表面都属于回转体，并且精度等级高，采用车床进行粗、精加工。再用磨床进行表面光整。削时采用的是型号为CW6180普通车床，其主要用于车削内外圆柱面、圆锥面及其它旋转体零件，可加工各种常用的公

11、制、英制、模数和径节螺纹，并能拉削油沟和键槽。其结构刚度与传动刚度均较高，精度稳定，并能进行强力切削。图3-19 CW6180普通车床工序十一、十五、十七中磨削的设备选用磨削时采用的是型号为M1432外圆磨床。M1432型万能外圆磨床用于磨削圆柱和圆锥形零件的外圆和内孔。机床的外磨砂轮、内磨砂轮、工件、油泵及冷却，均以单独的电机驱动。机床的工作台纵向运动，可由液压驱动，也可用手轮摇动。砂轮架横向快速进退由液压驱动，其进给运动由手轮机构实现。图3-20 M1432外圆磨床平面铣削设备的选用工序五、十二中的铣削平面的设备选用空压机曲轴中有的平面结构较简单，可采用X62W卧式铣床，该机床由普通机床发

12、展而来。它集于机械、液压、气动、伺服驱动、精密测量、电气自动控制、现代控制理论、计算机控制等技术于一体，是一种高效率、高精度能保证加工质量、解决工艺难题，而且又具有一定柔性的生产设备。图3-21 X62W卧式铣床键槽的加工设备的选用工序九、十九中键槽加工的设备选用选用的是X52K型号的立式铣床，可以铣平面、铣侧面、铣沟槽、铣特型面、铣齿条，与分度头和挂轮配合还可以铣球面和螺旋伞齿轮等孔类的加工设备选择工序七、十三中钻孔的设备选用选用型号为T68的卧式镗床，其是镗床中应用最广泛的一种。它主要是孔加工，镗孔精度可达IT7，除扩大工件上已铸出或已加工的孔外，卧式镗床还能铣削平面、钻削、加工端面和凸缘

13、的外圆，以及切螺纹等，主要用在单件小批量生产和修理车间，加工孔的圆度误差不超过 5微米，表面粗糙度为Ra0.631.25微米。所以曲轴上左端20孔，扩32,孔， 锪60倒边，钻10油孔和M12-7H螺纹底孔10，钻M24-7H螺纹底孔21，攻M24-7H螺纹，攻M12-7H螺纹等图3-23 T68卧式镗床斜油孔设备的选用工序二十一中斜油孔的设备选用斜油孔精度地，但结构特殊。选用型号为Z3040的摇臂钻床，该机床属于粗加工机床，是一种应用广泛的万能机床，适用于加工中小零件3.5加工路线的制定3.5.1加工阶段划分的依据对于一些加工质量要求较高或较复杂的零件，通常将整个工艺路线划分为以下几个阶段：

14、粗加工阶段主要任务是切除各表面上的大部分余量，其关键问题是提高生产率。半精加工阶段完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做准备。精加工阶段保证各主要表面达到图样要求，其主要问题是如何保证加工质量光整加工阶段对于表面粗糙度和尺寸精度要求很高的表面，还需要进行光整加工阶段。这个阶段的主要目的是提高表面质量，一般不能用于提高形状精度和位置精度。常用的加工方法有金刚车（镗）、研磨、珩磨、超精加工、镜面磨、抛光及无屑加工等。 3.5.2加工顺序的安排的原则切削加工顺序的安排先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等表面的加工，后安排如键

15、槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后精加工之前进行。先面后孔 对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。这样可以使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减少刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。基面先行 用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半径加工（有时包括精加工），然后再以精基准定位加工其他表面。例如，轴类零件的顶尖孔的加工。热处理工序的安排 热处理可以提高材料的力学性能，改善金属的切削性能以及消除残余应力。在

16、制定工艺路线时，应根据零件的技术要求和材料的性质，合理地安排热处理工序。退火与正火 退火或正火的目的是为了消除组织的不均匀，细化晶粒，改变金属的加工性能。对高碳钢零件用退火降低其硬度，对低碳钢零件用正火提高其硬度，以获得适中的较好的可切削性，同时能消除毛坯制造中的残余应力。退火与正火一般安排在机械加工之前进行。时效处理 以消除内应力、减少工件变形为目的。为了消除残余应力，在工艺过程中需安排时效处理。对于一般铸件，常在粗加工前或之后安排一次时效处理；对于要求较高的零件在半精加工后尚需再安排一次时效处理；对于一些刚性较差、精度要求特别高的重要零件（如精密丝杠、主轴等），常常在每个加工阶段之间都安排

17、一次时效处理。调质处理 零件淬火后在高温回火，能消除内应力、改善加工性能并能获得较好的综合力学性能。一般安排在粗加工之后进行。对于一些性能要求不高的零件，调质也做最终热处理。淬火、渗碳淬火和渗氮 他们的主要目的是提高零件的硬度和耐磨性，常安排在精加工（磨削）之前进行，其中渗氮由于热处理温度较低，零件变很小，也可以安排在精加工之后。辅助工序的安排 检查工序是主要的辅助工序，除了每道工序由操作者自行检查外，在粗加工之后，精加工之前，零件转换车间时，以及重要工序之后和全部加工完毕、进库之前，一般都要安排检验工序。另外，其他辅助工序有：表面强化和去毛刺、倒棱、清洗、防锈等。3.5.3加工顺序的拟定 （

18、 详细见附表）根据上述依据，本次设计的空压机曲轴的工序安排如下：铸造毛坯料人工时效处理非加工表面涂红色防锈漆划偏心距1200.1mm及外形加工线粗铣75mm140mm两平面、270mm上两平面，铣140+0.022 +0.008mm左右两侧面划两轴端中心孔线，照顾各部分加工余量镗钻左、右两端中心孔A6.3，再镗两端面，保证总长度尺寸粗车左、右端外圆，粗车拐径外侧左、右端面 在左端125 0 -0.021mm外圆上铣工艺键槽车拐径110-0.036 -0.071mm，车拐径内左、右侧面，并倒圆角，外圆留余量两中心孔定位，精磨拐径至图样尺寸，磨圆角R3精铣75mm140mm两底面，140+0.02

19、2 +0.008mm左右两侧面，270mm上平面，至图样尺寸，保证中心距钻、攻4M24-7H螺纹一夹一顶，半精车左、右端各轴径，留0.6mm余量，保证长度尺寸以端面两中心孔定位，精磨左、右端各轴径档至图样尺寸，磨圆角R3一夹一顶，半精车1:10圆锥，留磨量以两端中心孔定位，精磨1:10圆锥至图纸尺寸划键槽线铣键槽至图样尺寸钻好左端轴孔、油孔及攻各类螺纹钻拐径斜油孔钳工修油孔，倒角，清污垢检验各部分尺寸，涂油入库3.6加工工步的确定3.6.1工步划分的依据在一个工序中，当加工表面不变，切削刀具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工艺过程称为工步。以下三个因素中任一因素改变

20、后，即成为新的工步。每一工步通常包括一个工作行程，也可包括几个工作行程。为了提高生产率，用几把刀具同时加工几个加工表面的工步，成为复合工步，也可以看作一个工步。对于在一次安装中连续进行的若干个相同的工步，为了简化工序内容的叙述，也视为一个工步。详细见附表3.6.2 工步的划分工序 5 粗铣中分为4个工步：粗铣75mm140mm两平面270mm上两平面铣140+0.022 +0.008mm左侧面铣140+0.022 +0.008mm右侧面工序 7 镗钻中分为2个工步：镗左端面钻中心孔镗右端面钻中心孔工序 8 粗车中分为3个工步： 车左端外圆 车右端外圆 粗车拐径外侧左、右端面工序 9 铣中分为1

21、个工步：在左端125 0 -0.021mm外圆上铣工艺键槽工序10 粗车中分为4个工步：粗车拐径粗车拐径内侧面精车拐径，留磨量精车拐径内侧面工序11 中分为1个工步：精磨拐径至图样尺寸，磨圆角R3工序 12 精铣中分为3个工步：精铣140+0.022 +0.008mm左侧面精铣140+0.022 +0.008mm右侧面，至图样尺寸精铣75mm140mm两底面精铣270mm的上平面，保证距中心高80mm，总高为270mm工序 13 钻中分为2个工步：钻螺纹底孔21攻4工序14 精车中分为4个工步：车拐径外侧左、右端面至尺寸精车左端轴颈，留磨量精车右端轴颈，留磨量其余各轴径档车至106，保证长度尺

22、寸工序15 磨削中分为3个工步：精磨左端轴颈精磨右端轴颈精磨105-0.24 -0.40的过渡轴，磨圆角R3工序16 精车中分为1个工步：精车1:10圆锥，留磨量0.6mm工序17 磨削中分为1个工步：精磨1:工序19 铣中分为1个工步：铣键槽至图样尺寸工序20 钻中分为7个工步：钻左端20孔，深136扩32,孔，深50 锪60倒边钻10油孔和M12-7H螺纹底孔10钻M24-7H螺纹底孔21攻M24-7H螺纹攻M12-7H螺纹工序21 钻中分为1个工步：钻拐径斜油孔3.7定位与夹紧方案的分析3.7.1基准的分类与定位基准的选择原则基准是零件上用来确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面。

23、按其功用不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。（1）设计基准 设计基准是图纸上所采用的基准。它是标注设计尺寸的起点。（2）工艺基准 工艺基准是在工艺过程中所使用的基准。工艺过程是个复杂的过程，按用途不同工艺基准又可分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。这里需要选择的是定位基准。工艺基准是在加工、测量和装配时所使用的必须是实在的。然而作为基准的点、线、面有时并不一定具体存在（如孔和外圆的中心线，两平面的对称中心面等），往往通过具体的表面来体现，用以体现基准的表面称为基面。零件在加工过程中，定位基准的选择不仅对加工精度和确定加工顺序有很大的影响，而且对工装夹具的设计与制造影响也很大。由于

24、定位基准是由零件上具体表面的体现，因此，定位基准的选择实际上是定位基面的选择。在进行基准的选择时，一般遵循以下几条基本原则。粗基准选择原则 用没有经过加工的表面作为定位基准称为粗基准。对于待加工零件而言，选择粗基准时，必须要达到以下两个基本要求：其一，应保证所有加工表面都有足够的加工余量；其二，应保证工件的加工表面和不加工表面之间有一定的位置精度。粗基准的选择如下:1相互位置要求原则 2加工余量合理分配原则 3重要表面原则 4不重复使用原则 5便于工件装夹原则 对于曲轴零件一开始以两端100+0.025 +0.003未加工外圆表面作为粗基准，粗铣75mm140mm两平面、270mm上平面。精基

25、准的选择原则 精加工的选择应有利于保证加工精度，并使零件装夹方便。在选择时，主要应考虑以下几点。基准重合原则 基准统一原则 自为基准原则 互为基准原则 便于装夹原则对于曲轴零件选取了两端的A6.3中心孔以及两端100+0.025 +0.003已加工外圆表面作为精基准。辅助基准的选择 辅助基准的选择是为了便于装夹或易于实现基准统一而认为制成的一种定位基准。对于曲轴类零件加工所使用的两个中心孔3.7.2各加工表面定位与夹紧方案确定铣平面的装夹方案示意图如下：该工序中分四次装夹，都是用机用虎钳装夹，限制五个自由度。固定钳口与底面限制3个自由度，分别是X、Y、Z的转动,活动钳口限制了X的移动，Z的转动

26、。图3-26 工序五、十二中的装夹方案车削左右两端各轴档的装夹方案示意图如下：使用两种装夹方案，一夹一顶方案，和双顶尖装夹，都限制五个自由度。一夹一顶方案中三爪卡盘限制X、Y、Z的移动，活动顶尖限制X、Y的转动。双顶尖装夹图3-27 工序十六中的装夹方案示意图图3-28 工序八、十四、十五、十七中的装夹方案示意图为了工件在回转运动时，能够受力平衡，因此运用了配重装置，如图所示 图3-29 配重装置 加工拐径时的装夹方案示意图如下：使用的是一夹一顶装夹方案，限制五个自由度。三爪卡盘限制X、Y、Z的移动，活动顶尖限制X、Y的转动。图3-30 工序十、十四中的装夹方案加工各类孔德装夹方案示意图如下：使用的装夹方案是一个大平面定位压紧方案，限制四个自由度。工作台的大平面限制X、Y的转动，Z的移动，压板限制Z的移动。 图3-31 工序五、七、十三、二十的装夹方案示意图加工键槽时的装夹方案示意图如下：图3-32 工序九、十九中的装夹方案示意图3