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-士1°|血ML后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&

2、quot;鋼模鍛方式制造，它具有較高的剛度、強(qiáng)度和良好的耐磨性。圖3.3 .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，CA610改動(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。 娜* 一一11512國(guó)139 W1E里動(dòng)機(jī)H輪毛格里主軸頸為 75h6Ra0.32 m,圓柱度公差為0.005mm。第一軸頸長(zhǎng)43.7黑mm ,第四軸頸寬70oO.37mm, 第七軸頸寬59.7 0.23mm,第二

3、、三、五、六軸頸寬3800.31mm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0.05mm2 .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62h6Ra0.32 m,圓柱度公差為0.005mm 軸頸寬38H10mm其與主軸頸的重疊度為 11.35mm3 .油封軸頸：油封軸頸為 100h7mm。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 ± 0.07)mm。5 .各連桿軸頸軸心線的相位差在30'之內(nèi)。6 .曲軸必須經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡，精度為54g cm。7 .主

4、軸頸、連桿軸頸要進(jìn)行表面淬火，淬硬深度2mm-4mm,55-53HRC由封軸頸(即安裝飛輪軸頸)也要進(jìn)行表面淬火，淬硬深度不小于 1mm,54-63HRC8 .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)和熱處理安排等。 典型加工順序?yàn)椋恒|兩端面一鉆中心孔一粗車(chē)一精車(chē)一銃削一熱處理一磨削加工等。曲軸機(jī)械加工過(guò)程大致可分為以下幾個(gè)階段：加工定位基面一粗、精車(chē)主軸頸一中間檢查；粗磨主軸頸一銃定位面一車(chē)連桿軸頸一加工定位銷(xiāo)孔、油道孔等次要表面一中間檢查；中頻淬火一半精磨主軸頸一中間檢查

5、；精磨連桿軸頸中間檢查；精磨主軸頸-銃鍵糟-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；軸向尺寸基準(zhǔn)為止推 面。作為精基準(zhǔn)（也為設(shè)計(jì)基準(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|端面、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

6、可能接近曲軸的質(zhì)量中心。加工時(shí)，先銃兩端面，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；最終檢查在清銃之后進(jìn)行。圖3.1.2和圖3.1.21所示為第一道工序MP-73銃鉆組合機(jī)及其所用自定心夾具。通過(guò)液壓油缸帶動(dòng)錢(qián)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)錢(qián)

7、鏈8推動(dòng)連接桿 5,然后再帶動(dòng)銀鏈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3.1.22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

8、格， 否則要重新調(diào)整夾 具。« 3.1.9 “土襄工X，S3.4”,口七金郎生“,76.4qN3T.MM12(S9&車(chē)床IJ.3.4J.67生M殖工片¥工序名稱I f? ffi Wft ft楊那六個(gè)建桿隼津|5RCK岸 ff肝嶷*!幡富筑區(qū)40 上 ±MffPLANHA4RM第主«窿JF號(hào)工聲名學(xué)93.1.3工 序 M*5 ：川齒輪軸演健情I二111s 84 槽 MS3.1.M MM3胡萼的自機(jī)1一肅畬;2 一自定心夾真;3 帕勝支京；4一宜定fl件；5-0愫刀;6一中C站圖3-2 MP力場(chǎng)站優(yōu)*Bl用實(shí)縣1一審,蚪央爪蚱大吊H一釉也沿一伙城iL

9、埋接件門(mén)一野格序-錢(qián)fitB3.L.22中心拈柱ififkI一清動(dòng)墓.】一粒腐件本體門(mén)一斑累整一中心水圖3.1.23所示第13道工序A662銃床夾具。銃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）。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

10、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問(wèn)題要注意，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 外斜，

11、并可能導(dǎo)致鉆頭折斷等。解決的措施有：t整1E=r工一年上1t叱后工”興興AL“4:ei科恒率一<*今里zqY昌-M史S3.1.14施工連舒軸簿隔電停動(dòng)車(chē)床堵腳床堂明 車(chē)。而角度畦準(zhǔn)用3.13在農(nóng)工種*車(chē)床上同酎車(chē)競(jìng)薄曲新第采取分級(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

12、，故在鉆深油孔前用專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)，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。）93.1.2t忖國(guó)亳劇金鼎前毓蝌的工作周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， 具運(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，這些國(guó)3.如帖魏曲北螺旋線又互相交錯(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。（此泊石無(wú)軸向竄動(dòng)時(shí)?。┯褪歇?dú)向竄動(dòng)時(shí)圖3,1.用軸范時(shí)翻鋪耳工曲軸是形狀細(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Ra0.32 m,其加工參數(shù)為:工作