曲軸加工工藝設(shè)計(jì)

1、3 曲軸加工工藝3.1曲軸的功用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作條件曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的長(zhǎng)軸，它將活塞的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)飛輪把扭矩輸送給底盤(pán)的傳動(dòng)系，同時(shí)還駱動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)及其它輔助裝置，所以其受力條件相當(dāng)復(fù)雜，除了旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力外，還承受周期性變化的氣體壓力和往復(fù)慣性力的共同作用，使曲軸承受彎曲與扭轉(zhuǎn)載荷。為保證工作可靠，曲軸必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度，各工作表面要耐磨。而且潤(rùn)滑良好。其結(jié)構(gòu)如圖3.1.18所示，主要由主軸頸、連桿軸頸、油封軸頸、齒輪軸頸、皮帶輪軸頸和曲柄臂等組成。3.2 曲抽的毛坯材料及制造方法CA6102發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸采用45鋼模鍛方式制造，它具有較高的剛度、強(qiáng)度和良

2、好的耐磨性。圖3.1.19為其毛坯圖。3.3 曲軸的主要加工表面及技術(shù)要求如圖3.1.18所示，CA6102發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的主要加工表面及技術(shù)要求如下:1.主軸頸:曲軸共有7個(gè)主軸頸，它們是曲軸的支點(diǎn)。為了最大限度地增加曲軸的剛度，通常將主軸頸設(shè)計(jì)得粗一些，盡管這會(huì)增加重量，但是它可以大大提高曲軸的剛度，增加重疊度，減輕扭振的危害。主軸頸為，圓柱度公差為。第一軸頸長(zhǎng)，第四軸頸寬,第七軸頸寬，第二、三、五、六軸頸寬以第一、七主軸頸為基準(zhǔn)。第四主軸頸的徑向跳動(dòng)公差為0.05mm。2.連桿軸頸：曲軸共有六個(gè)連桿軸頸，它與連桿總成大頭相連接。軸頸為,圓柱度公差為0.005mm。軸頸寬38H10mm，其與主

3、軸頸的重疊度為11.35mm。3.油封軸頸：油封軸頸為。4.曲柄臂:曲柄臂用于連接主軸頸和連桿軸頸，共有十二個(gè)。它呈長(zhǎng)圓形，是曲軸的薄弱環(huán)節(jié)。容易產(chǎn)生扭斷和疲勞破壞。曲柄半徑為R(57.15士0.07)mm。5.各連桿軸頸軸心線(xiàn)的相位差在之內(nèi)。6.曲軸必須經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡，精度為。7.主軸頸、連桿軸頸要進(jìn)行表面淬火，淬硬深度2mm-4mm,55-53HRC。油封軸頸(即安裝飛輪軸頸)也要進(jìn)行表面淬火，淬硬深度不小于1mm,54-63HRC。8.曲軸還要進(jìn)行探傷檢查。要求曲軸的加工表面不允許出現(xiàn)“發(fā)裂”。3.4 曲軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程曲軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程在很大程度上取決于生產(chǎn)批量、加工要求、毛坯種類(lèi)

4、和熱處理安排等。典型加工順序?yàn)椋恒妰啥嗣驺@中心孔粗車(chē)精車(chē)銑削熱處理磨削加工等。曲軸機(jī)械加工過(guò)程大致可分為以下幾個(gè)階段:加工定位基面粗、精車(chē)主軸頸中間檢查；粗磨主軸頸銑定位面車(chē)連桿軸頸加工定位銷(xiāo)孔、油道孔等次要表面中間檢查；中頻淬火半精磨主軸頸中間檢查；精磨連桿軸頸中間檢查；精磨主軸頸銑鍵糟中間檢查；兩端孔加工、動(dòng)平衡超精加工主軸頸及連桿軸頸最終檢查。CA6102發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸生產(chǎn)線(xiàn)共有64道工序，72臺(tái)設(shè)備，其中23臺(tái)進(jìn)口設(shè)備。其主要工序見(jiàn)表3.1.3。3.5 曲軸加工工藝過(guò)程分析及典型夾具1定位基準(zhǔn)的選擇。曲軸徑向尺寸設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為主軸頸和連桿軸頸的軸線(xiàn)；軸向尺寸基準(zhǔn)為止推面。作為精基準(zhǔn)(也為設(shè)計(jì)基

5、準(zhǔn))的中心孔應(yīng)先加工，粗基準(zhǔn)為第一、七主軸頸外畫(huà)表面，并以第四主軸頸兩側(cè)曲柄臂斜面作為軸向定位粗基準(zhǔn)。2關(guān)鍵工序及典型夾具。第一道工序?yàn)殂姸嗣?、鉆中心孔。曲軸中心孔是否偏移，對(duì)加工表面的余量分布和動(dòng)平衡有直接影響，所以應(yīng)使中心孔盡可能接近曲軸的質(zhì)量中心。加工時(shí)，先銑兩端面，后鉆中心孔。粗加工主軸頸時(shí)，如以中間軸頸作為輔助支承面和軸向定位面時(shí)，則中間軸頸加工應(yīng)安排在其它軸頸加工之前進(jìn)行粗加工或半精加工；曲柄定位面(也稱(chēng)平臺(tái))應(yīng)在連桿軸頸加工之前進(jìn)行加工；油道孔、定位銷(xiāo)孔的加工應(yīng)在軸頸粗磨之后，淬火之前進(jìn)行；表面淬火應(yīng)在半精磨加工之前進(jìn)行；平衡在精加工之后進(jìn)行；校直是在容易引起曲軸彎由變形的工序之

6、后進(jìn)行，如在粗車(chē)、粗磨、熱處理工序之后進(jìn)行；最終檢查在清銑之后進(jìn)行。圖3.1.2和圖3.1.21所示為第一道工序MP-73銑鉆組合機(jī)及其所用自定心夾具。通過(guò)液壓油缸帶動(dòng)鉸鏈機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定心。油缸4前腔進(jìn)油時(shí)，活塞桿帶動(dòng)鉸鏈8推動(dòng)連接桿5,然后再帶動(dòng)鉸鏈5，使兩端卡爪體前進(jìn)夾緊工件。當(dāng)油缸后腔進(jìn)油時(shí)，則夾爪松開(kāi)。在調(diào)整夾具精度時(shí)（指夾爪與中心鉆的位置精度)，如果需要調(diào)整夾爪體行程距離，就擰動(dòng)螺帽7,此時(shí)兩端夾爪體同時(shí)前進(jìn)或后退。當(dāng)需要微量調(diào)整某一個(gè)夾爪體時(shí)，就擰動(dòng)微調(diào)旋鈕1來(lái)實(shí)現(xiàn)。為保證中心孔的加工精度，此工序備有一個(gè)校準(zhǔn)中心鉆位置精度(相對(duì)于夾緊中心)的校準(zhǔn)件，用以經(jīng)常檢查和調(diào)整夾具。圖3.1

7、.22為檢查中心鉆相對(duì)于夾具的位置精度示意圖。檢查方法如下:首先將校準(zhǔn)件夾緊，然后使校準(zhǔn)件的活動(dòng)套沿中心鉆外圓旋轉(zhuǎn)，如果能轉(zhuǎn)過(guò)一周。且活動(dòng)套與中心鉆外圓的接觸間隙相同(用塞尺測(cè)量)，則證明中心鉆與夾具調(diào)整正好合格，否則要重新調(diào)整夾具。圖3.1.23所示第13道工序A662銑床夾具。銑削面為第一和第十二曲柄臂兩側(cè)面上的定位面。氣缸5帶動(dòng)其兩端帶有斜面的推桿6，推動(dòng)頂桿3使壓板4夾緊工件。曲軸的軸向定位是以油封軸頸端面靠在夾具軸向定位件1上.并以V形鐵2作為角向定位(v形鐵可上下浮動(dòng))。圖3.1.24為曲軸連桿軸頸車(chē)床加工示意圖。本機(jī)床有兩個(gè)工位，每個(gè)工位的刀架數(shù)等于連桿軸頸數(shù)(如圖3.1.25)

8、。一個(gè)工位用多刀同時(shí)車(chē)削所有的連桿軸頸臺(tái)肩端面，另一個(gè)工位用多刀同時(shí)車(chē)削所有的曲柄銷(xiāo)外圓。中間主軸頸用中心架支承。曲軸用兩端主軸頸、第一主軸頸臺(tái)肩端面及曲柄臂側(cè)面的工藝平面為定位基準(zhǔn)。主軸頸和機(jī)床主軸同軸。加工時(shí)，曲軸繞其主軸頸軸心旋轉(zhuǎn)，曲軸是與所有車(chē)刀同步旋轉(zhuǎn)的。機(jī)床的工作原理如圖3.1.26所示。曲軸旋轉(zhuǎn)一周，車(chē)刀把外圓表面切去一層金屬。車(chē)刀徑向進(jìn)給，將全部余量切掉。該機(jī)床的生產(chǎn)率高，但更換刀具和機(jī)床重新調(diào)整的時(shí)間較長(zhǎng)。由于刀架與機(jī)床主軸同步運(yùn)動(dòng)。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速提高時(shí)，在刀架上會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的慣性力，因而切削速度的提高受到一定的限制。鉆深油孔是在軸頸淬火以前進(jìn)行。深孔加工有一些特殊的間題要注意，

9、首先是排除切屑不方便，其次是刀具冷卻困難，從而降低鉆頭的壽命。另外，鉆頭容易引偏，鉆頭剛性差，容易造成孔軸線(xiàn)外斜，并可能導(dǎo)致鉆頭折斷等。解決的措施有:采取分級(jí)進(jìn)給，以便排除切屑和改善刀具的冷卻。深孔鉆組合機(jī)床的動(dòng)力頭備有分級(jí)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，控制動(dòng)力頭的進(jìn)退。鉆頭每鉆入一定深度后就退出排屑，再次鉆入一定深度后又退出，如此自動(dòng)循環(huán)，直至鉆至所需的深度為止。如圖3.1.27所示。適當(dāng)加大鉆頭螺旋槽和螺旋角，以改善排屑。細(xì)長(zhǎng)的鉆頭在開(kāi)始鉆入時(shí)的加工精度對(duì)孔全長(zhǎng)的直線(xiàn)度有很大的影響。由于深油孔和軸頸表面形成一個(gè)角度，鉆頭容易引偏，故在鉆深油孔前用專(zhuān)用鉆床在軸頸表面糊一個(gè)半球形的凹坑，鉆孔時(shí)鉆頭便不致傾斜。同時(shí)

10、，應(yīng)提高鉆套的位置精度，縮短鉆套與工件表面的距離，并使鉆套長(zhǎng)度不小于孔徑的三倍。2K34曲軸拋光機(jī)床是一種超精加工設(shè)備，它是利用油石或砂布進(jìn)行光整加工的，其運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜(工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，油石的縱向移動(dòng)，工件與油石的高速振動(dòng))。在超精加工過(guò)程中，油石與工件的高速振動(dòng)是其重要的特征。工件表面形成無(wú)數(shù)細(xì)徽的螺旋線(xiàn)，這些螺旋線(xiàn)又互相交錯(cuò)而重合，如圖3.1.28所示。由于整個(gè)工件表面上都同樣不斷地進(jìn)行交錯(cuò)切削，就把被加工表面上的全部突出尖鋒徹底削掉，剩下的只是不明顯的凹痕了，這就是它能形成特別低的粗糙度的主要原因。曲軸是形狀細(xì)長(zhǎng)而復(fù)雜的工件，要求在同一時(shí)間內(nèi)對(duì)14個(gè)軸頸進(jìn)行超精加工(包括油封軸頸)，公差為0.019mm，粗糙度為，其加工參數(shù)為：工作主軸轉(zhuǎn)數(shù)在一個(gè)加工循環(huán)中先慢速后快速。粗研加工：慢速43r/min；