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毕 业 设 计题 目 ： 发 动 机 曲 轴 加 工 工 艺 分 析 与 设 计系 别 ： 机 电 工 程 系专 业 ： 机 电 一 体 化班 级 ：学 生 姓 名 ：指 导 老 师 ： 常 英 丽完 成 日 期 ： 2011 年 2 月 15 日河 南 质 量 工 程 职 业 学 院 1 河 南 质 量 工 程 职 业 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书专 业班 级 机 电 四 班 学 生 姓 名 学 号 02043080434 指 导教 师设 计 （ 论 文 ） 题 目 发 动 机 曲 轴 加 工 工 艺 分 析 与 设 计主 要 研 究 内 容 1. 曲 轴 的 设 计 及 加 工 工 艺2. 零 件 图 分 析3. 金 属 材 料 性 能4. 数 控 技 术主 要 技术 指 标或 研 究目 标 1. 曲 轴 的 设 计2. 轴 类 零 件 的 技 术 要 求3. 曲 轴 的 加 工 工 艺 设 计4.曲 轴 的 数 控 加 工 技 术5. 曲 轴 材 料 和 毛 坯 的 选 择6. 数 控 加 工 程 序 的 编 写 基 本 要求 1. 保 证 加 工 精 度2. 符 合 零 件 图 的 设 计 要 求3. 合 理 选 择 机 床 和 刀 具4. 加 工 时 ， 安 全 第 一主 要 参考 资 料 及 文 献 1 陈 明 主 编 ， 机 械 制 造 工 艺 学 M. 北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,2005.072 陈 宏 钧 主 编 ， 实 用 机 械 加 工 工 艺 手 册 （ 第 2版 ） M. 北 京 :机 械 工业 出 版 社 ,2004.083 王 茂 元 主 编 ， 机 械 制 造 技 术 M. 北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,2001.084 丁 柏 群 、 王 晓 娟 主 编 ， 汽 车 制 造 工 艺 技 术 M. 北 京 :国 防 工 业 出 版社 ,2008.085 曾 东 建 主 编 ， 汽 车 制 造 工 艺 学 M. 北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ， 2005.096 林 杰 伦 主 编 ， 内 燃 机 工 作 过 程 数 值 计 算 M. 西 安 :西 安 交 通 大 学 出版 社 ,19867 周 泽 华 主 编 ， 金 属 切 削 原 理 M. 上 海 ： 上 海 科 学 技 术 出 版 社 ， 19928 吴 国 华 主 编 ， 金 属 切 削 机 床 M. 北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ， 19969 马 幼 祥 主 编 ， 机 械 加 工 基 础 M. 北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ， 198410 孙 业 保 主 编 ， 车 用 内 燃 机 M. 北 京 :北 京 理 工 大 学 出 版 社 ,1997 2 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 J. 汽车 技 术 ,2006， 25(4)： 38-4012 田 晓 锋 ， 闫 红 彦 ， 常 新 录 ， 100系 列 发 动 机 曲 轴 淬 火 工 艺 实 验 研究 J. 拖 拉 机 与 农 用 运 输 车 ， 2007， 34(6)： 97-9813 宋 正 元 ， 康 明 斯 B系 列 曲 轴 工 艺 的 设 计 J. 柴 油 机 ， 2000,(8)5：47-5014 王 秋 冰 ， 马 鸣 ， 卢 震 鸣 ， 来 建 刚 ， 李 光 瑾 ， 发 动 机 曲 轴 用 材 料 与工 艺 的 发 展 趋 势 ， 柴 油 机 设 计 与 制 造 ， 2007,15(1)： 40-44 3 目 录摘 要 5第 一 章 绪 论 6第 二 章 确 定 曲 轴 的 加 工 工 艺 过 程 72.1曲 轴 的 作 用 72.2曲 轴 的 结 构 及 其 特 点 72.3曲 轴 的 主 要 技 术 要 求 分 析 82.4曲 轴 的 材 料 和 毛 坯 的 确 定 82.5曲 轴 的 机 械 加 工 工 艺 过 程 92.6曲 轴 的 机 械 加 工 工 艺 路 线 9 第 三 章 曲 轴 的 机 械 加 工 工 艺 过 程 分 析 103. 1曲 轴 的 机 械 加 工 工 艺 特 点 103. 2曲 轴 的 机 械 加 工 工 艺 特 点 分 析 103.3曲 轴 主 要 加 工 工 序 分 析 113.3.1铣 曲 轴 两 端 面 ,钻 中 心 孔 113.3.2曲 轴 主 轴 颈 的 车 削 123.3.3曲 轴 连 杆 轴 颈 的 车 削 123.3.4键 槽 加 工 123.3.5轴 颈 的 磨 削 12第 四 章 机 械 加 工 余 量 、 工 序 尺 寸 及 公 差 的 确 定 13 4.1曲 轴 主 要 加 工 表 面 的 工 序 安 排 134.2机 械 加 工 余 量 、 工 序 尺 寸 及 公 差 的 确 定 134.2.1主 轴 颈 工 序 尺 寸 及 公 差 的 确 定 134.2.2连 杆 轴 颈 工 序 尺 寸 及 公 差 的 确 定 144.2.322 -00.12外 圆 工 序 尺 寸 及 公 差 的 确 定 144.2.420 0-0.021 外 圆 工 序 尺 寸 及 公 差 的 确 定 144.3 确 定 工 时 定 额 144.4 曲 轴 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片 的 制 订 15第 五 章 编 制 数 控 技 术 文 档 15 4 5.1编 制 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 155.2编 制 数 控 加 工 工 序 卡 165.3编 制 道 具 调 整 卡 165.4数 控 程 序 编 制 17谢 辞 20参 考 文 献 21附 录 22设 计 小 结 24 5 摘 要机 电 一 体 化 概 况机 电 一 体 化 既 机 械 电 器 一 体 化 控 制 ， 它 是 采 用 现 在 电 子 技 术 对 机 械 设 备 进 行 半 自 动化 或 全 自 动 化 控 制 ， 是 目 前 世 界 各 国 现 代 机 械 行 业 中 崭 新 的 科 技 、 经 济 增 长 点 ， 更 是 现在 化 机 械 行 业 发 展 的 必 然 趋 势 。 可 以 说 ， 在 机 械 生 产 行 业 中 ， 谁 先 将 应 用 技 术 融 入 到 机械 控 制 系 统 中 ， 谁 先 把 握 住 自 动 化 控 制 的 科 技 核 心 ， 谁 就 可 以 在 现 在 机 械 行 业 中 异 军 突起 ， 在 剧 烈 的 行 业 竞 争 中 处 于 领 先 水 平 ， 可 以 说 ， 机 械 工 业 是 二 十 一 世 纪 经 济 发 展 的 工业 巨 人 ， 应 用 电 子 技 术 是 二 十 一 世 纪 机 械 工 业 的 灵 魂 ， 而 机 电 一 体 化 技 术 就 是 这 一 工 业巨 人 聪 慧 的 电 脑 。 本 专 业 围 绕 几 点 方 向 ， 开 设 机 电 一 体 化 专 业 课 程 ， 面 向 行 业 管 理 、 操 作 、 维 护 和 生产 第 一 线 ， 培 养 电 工 电 子 技 术 、 机 械 加 工 技 术 、 机 电 控 制 系 统 、 机 床 数 控 应 用 技 术 、 数控 机 床 应 用 技 术 、 数 控 加 工 工 艺 编 程 技 术 、 液 压 与 气 动 控 制 、 以 及 机 电 数 控 设 备 自 动 化操 作 与 维 护 等 技 术 方 向 具 备 系 统 理 论 知 识 和 专 业 技 能 的 中 等 专 业 技 术 人 才 。 学 员 们 在 学习 中 ， 既 能 学 到 丰 富 的 专 业 知 识 ， 又 能 在 大 量 的 试 验 和 实 习 操 作 训 练 中 练 就 过 硬 的 技 术本 领 ， 使 之 真 正 成 为 二 十 一 世 纪 的 现 代 机 电 技 术 人 才 。1) 本 专 业 毕 业 生 可 以 从 事 大 ， 中 ， 小 型 企 、 事 业 单 位 机 电 设 备 、 电 力 拖 动 、 电 子 应 用 、自 动 化 控 制 系 统 的 开 发 、 生 产 、 调 试 、 操 作 管 理 和 维 护 等 方 面 的 专 业 技 术 工 作 ； 也 可 以在 中 等 职 业 学 校 中 、 初 级 技 工 学 校 中 从 事 教 学 实 验 、 实 习 指 导 、 以 及 管 理 和 维 护 工 作 。本 专 业 毕 业 生 专 业 技 术 全 面 ， 工 作 能 力 强 ， 机 电 一 体 化 和 数 控 加 工 技 术 专 业 人 员 就 业 渠 道 宽 ， 毕 业 学 员 的 对 口 就 业 面 大 100%。机 器 上 所 安 装 的 旋 转 零 件 ， 例 如 带 轮 、 齿 轮 、 联 轴 器 和 离 合 器 等 都 必 须 用 轴 来 支 承 ，才 能 正 常 工 作 ， 因 此 轴 是 机 械 中 不 可 缺 少 的 重 要 零 件 。 本 章 将 讨 论 轴 的 类 型 、 轴 的 材 料和 轮 毂 联 接 ， 重 点 是 轴 的 设 计 问 题 ， 其 包 括 轴 的 结 构 设 计 和 强 度 计 算 。 结 构 设 计 是 合 理确 定 轴 的 形 状 和 尺 寸 ， 它 除 应 考 虑 轴 的 强 度 和 刚 度 外 ， 还 要 考 虑 使 用 、 加 工 和 装 配 等 方面 的 许 多 因 素 。关 键 词 ： 数 控 加 工 工 艺 、 数 控 加 工 、 数 控 编 程 6 第 一 章 绪 论曲 轴 是 发 动 机 上 的 一 个 重 要 的 旋 转 机 件 ， 装 上 连 杆 后 ， 可 承 接 活 塞 的 上 下 (往 复 )运动 变 成 循 环 (旋 转 )运 动 。 曲 轴 主 要 有 两 个 重 要 加 工 部 位 ： 主 轴 颈 和 连 杆 颈 。 主 轴 颈 被 安装 在 缸 体 上 ， 连 杆 颈 与 连 杆 大 头 孔 连 接 ， 连 杆 小 头 孔 与 汽 缸 活 塞 连 接 ， 是 一 个 典 型 的 曲柄 滑 块 机 构 。 发 动 机 工 作 过 程 就 是 ： 活 塞 经 过 混 合 压 缩 气 的 燃 爆 ， 推 动 活 塞 做 直 线 运 动 ，并 通 过 连 杆 将 力 传 给 曲 轴 ， 由 曲 轴 将 直 线 运 动 转 变 为 旋 转 运 动 。 而 曲 轴 加 工 的 好 坏 将 直接 影 响 着 发 动 机 整 体 性 能 的 表 现 。发 动 机 机 体 是 构 成 发 动 机 的 骨 架 ， 是 发 动 机 各 机 构 和 各 系 统 的 安 装 基 础 ， 其 内 、 外安 装 着 发 动 机 的 所 有 主 要 零 件 和 附 件 ， 承 受 各 种 载 荷 。 机 体 组 主 要 由 气 缸 体 、 曲 轴 箱 、气 缸 盖 等 零 件 组 成 。 （ 1） 气 缸 体水 冷 发 动 机 的 气 缸 体 和 上 曲 轴 箱 常 铸 成 一 体 ， 气 缸 体 一 般 用 灰 铸 铁 铸 成 ， 气 缸 体 上部 的 圆 柱 形 空 腔 称 为 气 缸 ， 下 半 部 为 支 承 曲 轴 的 曲 轴 箱 ， 其 内 腔 为 曲 轴 运 动 的 空 间 。 在气 缸 体 内 部 铸 有 许 多 加 强 筋 ， 冷 却 水 套 和 润 滑 油 道 等 。（ 2） 曲 轴 箱气 缸 体 下 部 用 来 安 装 曲 轴 的 部 位 称 为 曲 轴 箱 ， 曲 轴 箱 分 上 曲 轴 箱 和 下 曲 轴 箱 。 上 曲轴 箱 与 气 缸 体 铸 成 一 体 ， 下 曲 轴 箱 用 来 贮 存 润 滑 油 ， 并 封 闭 上 曲 轴 箱 ， 故 又 称 为 油 底 壳 。油 底 壳 受 力 很 小 ， 一 般 采 用 薄 钢 板 冲 压 而 成 ， 其 形 状 取 决 于 发 动 机 的 总 体 布 置 和 机 油 的容 量 。 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 。 7 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 。当 然 ， 目 前 国 际 上 还 有 更 加 先 进 的 曲 轴 加 工 工 艺 和 机 床 设 备 ， 只 钻 一 对 质 量 中 心 孔 ， 选用 日 本 的 Mazak五 轴 联 动 的 数 控 机 床 进 行 一 系 列 的 加 工 。 类 似 这 样 的 新 技 术 ， 目 前 国内 汽 车 发 动 机 曲 轴 的 加 工 还 处 于 研 究 阶 段 ， 从 经 济 效 益 和 加 工 难 度 上 考 虑 这 是 显 而 易 见的 。 但 是 对 于 新 技 术 、 新 工 艺 的 追 求 是 不 会 止 步 的 ， 这 就 需 要 我 们 当 代 的 青 年 和 科 技 工作 者 的 不 断 努 力 。第 二 章 曲 轴 的 结 构 及 其 特 点 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 8 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 1.250.63m。 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. 9 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 、 22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 20、 22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 线在 进 行 大 量 的 工 艺 分 析 之 后 ， 制 定 出 大 批 大 量 生 产 曲 轴 的 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 22-00.12mm外 圆 10 （ 17） 磨 削 200-00.021mm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 验第 三 章 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 因 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 11 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 25mm， 而 三 处 连 杆 轴 颈 中 心 距 分 布 在 32mm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 45mm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 32mm、 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 。 12 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 11.5mm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 13 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 1.60.8m， 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0.20.3mm， 精 磨 余 量 控 制 在 0.10.15mm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 。第 四 章 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 ： 粗 车 、 精 车 、 磨 削 ；（ 3） 、 22-0.12mm外 圆 ： 粗 车 、 精 车 、 磨 削 ；（ 3） 、 20-0.021mm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 300.1 14 粗 车 3.2mm IT11 26.80-0.03精 车 1.3mm IT8 25.50-0.033磨 削 0.5mm IT6 25+0.021+0.0084.2.2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 差工 序 名 称 工 序 余 量 经 济 精 度 工 序 尺 寸 及 公 差铸 造 281粗 车 2.2mm IT10 25.8 0-0.084精 车 1.3mm IT8 24.50-0.033磨 削 0.5mm IT8 24-0.020-0.0534.2.322-00.12mm外 圆 工 序 尺 寸 及 公 差 的 确 定表 4-3:曲 轴 22-0.12mm外 圆 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 281 281粗 车 3.5mm IT11 24.5 0-0.13精 车 2mm IT8 22.50-0.033磨 削 0.5mm IT11 220-0.124.2.420-00.021mm外 圆 工 序 尺 寸 及 公 差 的 确 定表 4-4:曲 轴 20-00.021mm外 圆 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 261粗 车 3.5mm IT11 22.5 0-0.13精 车 2mm IT8 20.50-0.033磨 削 0.5mm IT7 2000.0214.3确 定 工 时 定 额工 序 8 ： 粗 车 三 个 连 杆 轴 颈 至 25.80-0.084。 选 用 机 床 ： CA6140卧 式 车 床 。1) 被 吃 刀 量 a p ： 取 ap=1mm，2) 进 给 量 f： 取 f=0.5mm/r。3) 机 床 主 轴 转 速 : 取 n=600r/min 15 4) 切 削 速 度 ： vc =(dwn)/1000=(3.14 28.4 600) /1000=53.5m/min5) 计 算 切 削 工 时 ： 被 切 削 层 长 度 l=322=66mmlm=l/nf=66/600 0.5min=0.22min， 因 为 粗 车 走 刀 两 次 ， 故 tm=0.44min工 序 9 ： 精 车 三 个 连 杆 轴 颈 至 24.50-0.033。 选 用 机 床 ： CA6140卧 式 车 床1) 被 吃 刀 量 ap ： 取 ap=0.65mm，2) 进 给 量 f： 取 f=0.3mm/r3) 机 床 主 轴 转 速 : 取 n=800r/min4) 切 削 速 度 ： v c =(dwn)/1000=(3.14 25.8 600) /1000=64.8m/min5) 计 算 切 削 工 时 ： 被 切 削 层 长 度lm=l/nf=66/800 0.5min=0.275min ， 因 为 粗 车 走 刀 两 次 ， 故 tm=0.55min4.4 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 。见 附 录 ：第 五 章 编 制 数 控 技 术 文 档5.1 编 制 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡1) 编 制 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片 制 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡制 机 械 加 工 工 艺过 程 卡 产 品 名 称 零 件 名 称 零 件 编 号 材 料 毛 坯 规 格曲 轴 加 工 C01 球 墨 铸铁QT600-2 50 200工 序号 工 序 名称 工 序 简 要 内容 设 备 工 艺 装 备 工 时5 下 料 车 床 10 车 车 削 各 表 面 CAK6136V/750 三 爪 卡 盘 、 游 标 卡尺 、 外 径 千 分 尺 、 外圆 车 刀 、 切 断 刀15 钳 钳 工 台20 检 验 16 编 制 审 核 批 准 共 页 第 页5.2编 制 数 控 加 工 工 序 卡2) 编 制 数 控 加 工 工 序 卡 编 制 数 控 加 工 工 序 卡编 制 数 控 加 工 工 序 卡 产 品 名 称 零 件 名 称 零 件 图 号齿 轮 轴 加 工 C01工序号 程 序编 号 材 料 数 量 夹 具 名 称 使 用 设 备 车 间10 O0001 球 墨 铸 铁QT600-2 10 三 爪 卡 盘 CAK6136V/750和XK713工步号 工 步 内 容 切 削 用 量 刀 具 量 具V n f ap 编 号 名 称 编 号 名 称1 车 端 面 150 600 0.2 5 T0101 外 圆车 刀 1 游 标 卡 尺2 粗 车 外 圆 150 600 0.2 2 T0101 外 圆车 刀 1 游 标 卡 尺3 精 车 外 圆 220 800 0.1 0.5 T0202 外 圆车 刀 2 外 径 千 分尺 7 铣 键 槽 38 1500 150 5 T0303 键 槽铣 刀 1 游 标 卡 尺编制 审 核 批 准 共 页 第 页5.3 编 制 道 具 调 整 卡3) 编 制 刀 具 调 整 卡 编 制 刀 具 调 整 卡产 品 名 称 或 代 号 零 件 名 称 五 边 形 凸 台 零 件 图 号 C01序 号