曲轴加工工艺设计课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,精选ppt,*,曲轴加工工艺设计,1,精选ppt,曲轴,的功用，结构特点及工作条件,曲轴实在发动机中一个高速旋转的长轴，它将活塞的循环往复运动变为旋转运动，在通过飞轮把扭矩传递给底盘的传动系，同时还驱动配齐结构和其他辅助结构，所以其受力条件非常复杂，不只是受周期性变化的气体压力和往复惯性力的作用，其自身还有高速旋转的离心力。其主要是由主轴颈、油封轴颈、齿轮轴颈、皮带轮轴颈、曲柄臂轴颈。,工作原理,：曲轴是发动机中最典型、最重要的零件之一，其功用是将活塞连杆传递来的气体压力转变为转矩，作为动力而输出做功，驱动器他工作机构，并带动内燃机辅助装备工作。,2,精选ppt,曲轴的构成及特点,曲轴的基本构成，如图所示：,（,1,）主轴颈 它是曲柄的支撑点，安装在机体主轴,承内，用螺栓固紧轴承端盖，曲轴便靠此点运转。,为了润滑，在主轴颈内转有与连杆颈相通的油道。,轴颈表面有较高的加工精度与光洁度。为了提高,耐磨性，轴颈表面经过高频淬火和氮化处理。,（,2,）连杆轴颈 连杆轴颈用来安装连杆大头的。连,杆轴颈要求的加工精度和表面粗糙度也很高，与主轴,颈一样。连杆轴颈一半做成中空的，作为润滑路，也,可利用离心原理使基友进一步净化，如机油从主轴颈,曲柄进入连杆轴颈内，随同连杆轴颈一起告诉运转，,在离心力的作用下，机油中较重的杂质和胶体物质一,起被甩到内孔外侧，检修时将附着在内孔外侧的杂质,清理干净就可。,（,3,）曲柄 用来连接主轴颈和连杆颈的。它的长度等于主轴颈到连杆颈中心间的距离，即曲柄半径,R,。曲柄,内有油管贯通主轴颈和连杆颈，因为主轴颈和连杆颈不在同一中心线上，他们之间有一个偏心距,r,，通过曲柄,连接撤一个整体，这样就构成了一个弯曲的轴,曲柄。,曲柄是曲轴受力最复杂而结构最薄弱的环节。,椭圆形曲柄是具有较高的弯曲扭曲刚度，材料利用率高。,为了减少曲轴轴颈和曲柄连接处得人应力集中，提高曲柄的强度，连接处均采用过渡圆角连接，过渡圆角,半径越大，应力集中现象越小，但是过渡圆角增大，是轴颈承压面积相应的减少，或使汽油机轴向尺寸增大。,3,精选ppt,为了解决这一矛盾，出现了 内圆弧连接的形式，即将连,圆弧凹进轴颈平面中，这样既可以使曲轴颈以较大的圆弧,半径与曲柄连接，又保证了曲轴有足够的承压面积。,（,4,）自由端（小头）上面装有扭振减振器和密封装置等。,（,5,）功率输出自由端（法兰端）上面装有从动装置连接结构，用以输出功率。,常见得连接方式有三种形式。,1,）键连接 飞轮简介套与曲轴之间用平键,或花键连接。,2,）静液压锥度郭莹莹配合连接 曲轴输出端为一光滑圆锥体，带有孔的飞轮连接套压装在上面，两者靠一定的过盈量紧密的连接在一起。,3),螺栓连接 在曲轴功率输出端有法兰盘，利用飞轮将螺栓链接在上面。,4,精选ppt,曲轴加工工艺,曲轴机械加工的定位基准,曲轴加工定位基准选择的基本原则：,曲轴加工的定位基准主要有,径向基准,、,轴向基准,，以及,角向基准,。,径向基准,：一般选用两端主轴颈（两遍主轴颈中心线连线，两端面中心孔连线）；,轴向基准,：曲轴为了防止轴向力作用而发生轴向窜动，采用止推结构，加工的轴向基准一般为止推面。,角向基准,：粗加工连杆颈前，在连杆颈上取角向定位面或定位凸台作为角向定位基准。,5,精选ppt,曲轴加工的装夹,在加工连杆颈时，一般利用已加工的主轴颈定位，,安装专用偏心卡盘分度夹具中，时连杆颈的轴线,和转动轴线,4,重合。连杆颈之间的角度位置精度靠,夹具上的分度位置保证，加工是依次加工同一轴,线上的连杆轴颈和曲轴端面，工件,2,通过在夹具体,3,上的分度板,3,和分度定位销,5,分度。,为进一步增加效率，还可采用专用的半自动曲轴车窗和磨床，工件能在一次装夹下（仍以主轴颈定位）加工连杆所有轴颈,。,。,6,精选ppt,曲轴加工工艺分析,曲轴加工路线编制原则：,先粗后精，先基准后其他，先面后孔，现主要表面后次要表面,由于要加工主轴颈作为后续加工其他外圆的定位基准，因此，通常先加工主轴颈，后加工连杆颈和其他外圆面。,粗基准加工,外圆粗加工,其他表面加工,外圆精加工,精基准加工,7,精选ppt,由于曲轴的结构特点形状复杂，刚性很差，加工精度要求还很高，因此，在在确定曲轴加工工艺路线时，还应该注意以下问题：,粗加工时由于切削余量大，切削力较大，,可用中间托架增强刚性,，,减少变形和振动,，,同时机床的夹具和刀具应具有较高的刚度。,加工时尽量,使切削力相互抵消,，可用前后刀架同时横向进给。,8,精选ppt,合理的安排工位次序,以减少加工变形，,安先粗后精的原则安排加工工序，逐步提,高精度。,对于有图这种七个主轴颈的曲轴，加工主,轴颈的顺序为：,4-7-1-6-2-5-3,在有可能产生变形的工序后面增加,校直工序。,9,精选ppt,曲轴加工的工艺过程,曲轴批量生产的加工工艺过程，加工过程中采用了先进工艺和专用机床，实现了机械加工、检验、清洗等工序的自动化。,工序号,工序内容,工序设备,公司工序对比,工序设备,P10,铣端面，钻中心孔,钻铣组合机床,铣端面，钻中心孔,钻铣组合机床,P20,粗车第四主轴颈,曲轴主轴颈车床,精车小头,数控车床,P30,校直第四主轴颈,油压机,曲轴流水号打印,气动标记机,P40,粗磨第四主轴颈,双砂轮架外圆磨床,精车五主等,数控车床,P50,车削其他主轴颈,曲轴主轴颈车床,车,1,、,2,、,3,、,4,主轴颈,曲轴主轴颈车床,P60,校直其他主轴颈摆差,油压机,铣基准面,铣床,P70,粗磨第一主轴颈及齿轮轴颈,双砂轮架外圆磨床,粗车连杆颈,曲轴专机,P80,精车其他轴颈、油封及法兰,曲轴车床,精车连杆颈,数控车床,P90,粗磨第七主轴颈,双砂轮架外圆磨床,去应力退火,台车式电阻炉,P100,粗磨第,2,、,3,、,5,、,6,轴颈,双砂轮架外圆磨床,钻油孔、倒角,不二越钻油孔专机,10,精选ppt,工序号,工序内容,工序设备,公司工序,工序设备,P110,在第一第十二曲轴铣定位面,曲轴定位面铣床,钻两端孔,钻孔专机,P120,车六个连杆轴颈,曲轴连杆颈车床,扩两端孔、倒角,倒角专机,P130,清洗,清洗机,攻小头螺纹,C6140,攻丝机,P140,在第一第六连杆颈钻油孔,深孔组合机床,精磨二三四主轴颈,数控主轴颈磨床,P150,二、五连杆颈钻油孔,深孔组合机床,精磨五主及凸台,数控斜头磨床,P160,三、四连杆颈钻油孔,深孔组合机床,精磨一主及小头,数控斜头磨床,P170,在主轴颈油孔口车倒角,交流两相电钻,精磨连杆颈,数控连杆颈磨床,P180,去毛刺,风动砂轮机,钻两端螺纹底孔,卧式加工中心,P190,高频感应加热淬火部分轴颈表面,曲轴高频感应加热淬火机,加工大头销孔、螺孔,卧式加工中心,P200,高频感应加热淬火另一部分轴颈表面,曲轴高频感应加热淬火机,攻两端螺纹,攻丝机,/,摇臂钻,P210,校直曲轴,油压机,铣键槽,P220,精磨第四主轴颈,双砂轮架外圆磨床,离子氮化,离子氮化炉,P230,颈磨第七主轴颈,双砂轮架外圆磨床,动平衡去重,P240,车回油螺纹,曲轴回油螺纹车床,抛光各轴颈及圆角,曲轴砂带抛光机,11,精选ppt,工序号,工序内容,工序设备,公司工序,设备,P250,精磨第一主轴颈及齿轮轴颈,双砂轮架外圆磨床,探伤,交直流磁力探伤机,P260,精磨带轮轴颈,双砂轮架外圆磨床,外观检测,P270,精磨油封轴颈及法兰外圈,双砂轮架外圆磨床,最终清洗,超声波清洗机,P280,精磨二、三、五、六主轴颈,双砂轮架外圆磨床,最终检验,P290,精磨所有连杆颈,曲轴磨床,P300,在带轮轴颈上铣键槽,键槽铣床,P310,加工两端孔,两端孔组合机床,P320,动平衡去重,立式钻床,P330,去毛刺,风动砂轮机,P340,校直曲轴,油压机,P350,加工轴承孔,曲轴轴承车床,P360,精车法兰端面,端面车床,P370,去毛刺,风动砂轮机,P380,粗抛光主轴颈与连杆颈,曲轴油石抛光机,12,精选ppt,工序号,工序内容,设备,对比,公司工序内容,设备,P390,精抛光主轴颈连杆颈,曲轴砂带抛光机,P400,清洗,清洗机,P410,最后检查,13,精选ppt,曲轴部分表面的加工,曲轴主要加工表面有主轴颈，连杆颈，各外圆，两端面，键槽以及油孔道，除外，还有一些额外的工序，去毛刺，检验，清洗等等。,14,精选ppt,采用两端中心孔定位，限制五个自度。使用成型刀具，加工效率高，但是寿命短。,15,精选ppt,采用两端主轴颈径向定位，限制,4,个自由度，止推面轴向定位，限制一个移动自由度，第一平衡块的侧面定位面周,向定位，限制一个旋转自由度。,16,精选ppt,曲轴的深油孔是典型的斜长孔。传统的方法是采用高速钢深孔麻花钻加工，但是刀具寿命短，设备柔韧性差，目前已逐渐被枪钻和,MQL,技术麻花钻代替。,定位基准：两端中心空、止推面、连杆轴颈。限制,6,个自由度。,17,精选ppt,采用前段中心孔限制两个自由度，（后端导向孔被加工出来），后端外圆用三爪卡盘固定，限制俩个自由度，后端面轴向定位限制一个移动自由度。,18,精选ppt,曲轴加工的先进技术,质量中心孔技术,曲轴在加工过程中，要在俩端加工中心孔作为定位基准。按照其加工位置的不同，分成,几何中心孔,和,质量中心孔,。,几何中心孔是已曲轴两端主轴颈外圆定位钻出的中心孔，其形成的轴线是几何中心线，在质量定心机上先找出曲轴的质量轴线，按其所处的位置钻出的中心孔则为质量中心孔，其轴线就是无质量中心线。,19,精选ppt,由于曲轴形状误差和质量的不均匀，几何中心线和质量中心线是不重合的。,传统曲轴加工是采用几何中心孔，但是利用几何中心孔作为定位基准加工时，会产生很多不利的影响：,工件在旋转时会产生离心力，这不仅会影响加工质量，而且加工后会产生较大的动不平衡量，需要反复去重，影响效率。,所以现在更多的是使用质量中心孔技术加工。,20,精选ppt,车拉技术,传统曲轴加工多采用车削和铣削加工。切削加工工程中工件受力大，加工精度不高。,1983,美国率先使用直线型车拉刀具加工曲轴主轴颈获得成功，随着技术的成熟，现在，曲轴车拉技术演变成三种形式：直线式刀具车拉，内环式刀具旋转车拉和外环式刀具旋转车拉。,21,精选ppt,车拉是车削和拉削的结合，加工过程中，工件在做旋转运功，刀具也在做进给运动，以实现车拉车拉切削加工。,车削加工和车拉加工对比：刀具的进给方向的不同，导致工件的受力不同，车削工件受力很大，工件不稳定，车拉的受力很小，工件更稳定。,22,精选ppt,车拉技术的优点,车拉刀具分为直线型和圆盘型两种。刀体上镶装的刀具分为粗切刀齿和精切刀齿两种。每个刀片在与工件的相对,运动中仅参加短暂的切削，切下的金属层很薄（约,0.40.6mm,）。因而刀刃受冲击小，刀刃切削热负荷小，减少,了工件切削后的残余应力，保证了工件精切后的表面精度和质量。,据有关厂测定，车拉后的曲轴参数：,1,）主轴颈直径误差,0.04,；,2,）主轴颈宽度误差,0.04,；,3,）连杆轴颈回转半径误差,0.05,；,4,）连杆轴颈分度位置误差,0.07,。,由于车拉加工精度高，车拉后不在进行粗磨和半精磨，简化了工艺过程，减少了成本，此外，车拉刀具承受载荷,小，使用寿命长，费用低。,车拉加工的切削速度高，进给速度快，所以加工节拍短，生产效率高。,车拉加工只需更换编程，略做调整，就可满足不同类型不同尺寸的曲轴的批量生存。,23,精选ppt,圆角深滚压技术,曲轴工作环境恶劣，在工作时要承受较大而且复杂的冲击载荷，其失效形式一般是曲轴磨损和疲劳断裂。,当曲拐顶部收到压力,P,时，曲拐俩内侧圆角过渡处表面为拉应力，,主轴圆角过渡处则为压应力，另外，曲轴还承受惯性力矩、输出,扭矩、扭振力矩，受力十分复杂。,由于磨削加工后的刀痕引起应力集中，在过渡圆角处的本身应力就集中，曲轴在工作时,过渡圆角处就是曲轴的薄弱部分，而在主轴