发动机曲轴加工工艺分析计划及毕业设计实施方案.docx

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发动机曲轴加工工艺解析计划及毕业设计实行方案
发动机曲轴加工工艺解析计划及毕业设计实行方案
发动机曲轴加工工艺解析与设计
纲要
曲轴是汽车发动机的要点零件之一,其性能利害直接影响到汽车
,承受着强盛的方向不停变化的弯矩及扭矩,同时经受着长时间高速运行的磨损,所以要求曲轴材质拥有较高的刚性、疲惫强度和优异的耐
磨性能。发动机曲轴的作用是将活塞的来去直线运动经过连杆转变为旋转运动,从而实现发动机由化学能转变为机械能的输出。
本课题仅175Ⅱ型柴油机曲轴的加工工艺的解析与设计进行商讨。工艺路线的拟定是工艺规程制定中的要点阶段,是工艺规程制定的整体设计。所撰写的工艺路线合理与否,不仅影响加工质量和生产率,并且影响到工人、设备、工艺装备及生产场所等的合理利用,从而影响生产成本。
所以,本次设计是在仔细解析曲轴零件加工技术要求及加工精度后,合理确立毛坯种类,经过查阅相关参照书、手册、图表、标准等技术资料,确立各工序的定位基准、机械加工余量、工序尺寸及公差,最后拟定出曲轴零件的加工工序卡片。
要点词:发动机,曲轴,工艺解析,工艺设计
发动机曲轴加工工艺解析计划及毕业设计实行方案
发动机曲轴加工工艺解析计划及毕业设计实行方案
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目录
第一章归纳1第二章确立曲的加工工程3

曲的作用3

曲的构及其特色3

曲的主要技要求解析4

曲的资料和毛坯的确定4

曲的机械加工工程4

曲的机械加工工路5
第三章曲的机械加工工程解析61曲的机械加工工特色62曲的机械加工工特色解析73曲主要加工工序解析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,中心孔⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8

曲主的削⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
8

曲杆的削⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
8

槽加工⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
9

的磨削⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
9
第四章机械加工余量、、--

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辞13参照文件14附15
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第一章归纳
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(来去>运动变为循环(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:活塞经过混杂压缩气的燃爆,推进活塞做直线运动,并经过连杆将力传给曲轴,由曲轴将直线运动转变为旋转运动。而曲轴加工的利害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、气缸盖等零件构成。<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。在气缸体内部铸有好多增强筋,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,下曲轴箱用来储存润滑油,并封闭上曲轴箱,故又称为油底壳。油底壳受力很小,一般采纳薄钢板冲压而成,其形状取决于发动机的整体部署和机油的容量。油底壳内装有稳油挡板,以防范汽车颠动时油面颠簸过大。油底壳底部还装有放油螺塞,平时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,防范润滑油泄漏。<3)气缸盖气缸盖安装在气缸体的上边,从上部密封气缸并构成燃烧室。它常常与高温高压燃气相接触,所以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
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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。气缸盖一般采纳灰铸铁或合金铸铁铸成,铝合金的导热性好,有益于提升压缩比,所以最近几年来铝合金气缸盖被采纳得愈来愈多。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色,它由主轴颈,连杆轴颈与连杆轴颈之间的连接板构成,其结构修长、曲拐多、刚性差,因此安排曲轴加工工艺应采纳相应的工艺措施。在曲轴的机械加工中,采纳新技术和提升自动化程度都不停获得进展。目前,国内较陈腐的曲轴生产线多数由一般机床和专用机床构成,生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备一般采纳多刀车床车削曲轴主轴颈及连杆轴颈,工序质量稳固性差,简单产生较大的加工应力,难以达到合理的加工余量。精加工广泛采纳MQ8260等一般曲轴磨床进行粗磨、半精磨、精磨、抛光,平时靠人工操作,加工质量不稳,尺寸一致性差。此刻加工曲轴粗加工比较流行的工艺是:主轴颈采纳车拉工艺和高速外铣,连杆颈采纳高速外铣,并且偏向于高速随动外铣,所有采纳干式切削。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,磨头实现来去摇动进给,追踪着偏爱辗转的连杆颈进行磨削加工。自然,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,采纳日本的Mazak五轴联动的数控机床进行一系列的加工。近似这样的新技术,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不言而喻的。但是对于新技术、新工艺的追求是不会止步的,这就需要我们今世的青年和科技工作者的不停努力。
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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,驱动配气机构和其余辅助装置。曲轴在工作时,受气体压力,惯性力及惯性力矩的作用,受力大并且受力复杂,同时,曲轴又是高速旋转件,所以,要求曲轴拥有足够的刚度和强度,拥有优异的承受冲击载荷的能力,耐磨损且润滑优异。

图2-1曲轴的结构图曲轴一般由主轴颈,连杆轴颈、曲柄、均衡块、前端和后端等构成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄构成了一个曲拐,曲轴的曲拐数量等于气缸数(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,经过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数量不但与发动机气缸数量相关,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。
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曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分,断面为椭圆形,为了均衡惯性力,曲柄处铸有(或紧固有>均衡重块。均衡重块用来均衡发动机不均衡的离心力矩,有时还用来均衡一部分来去惯性力,从而使曲轴旋转安稳。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。为了防范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,以阻挡机油向后窜漏。

、连杆轴颈自己的精度,即尺寸公关等级IT6,~。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。,包含主轴颈与连杆轴颈的平行度:;曲轴各主轴颈的同轴度:,~。±20。′

曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的曲折应力,简单弟子扭振、折断及轴颈磨损,所以要求用材应有较高的强度、冲击韧度、疲惫强度和耐磨性。常用资料有:一般曲轴为35、40、45钢或球墨铸铁QT600-2;对于高速、重载曲轴,可采纳40Cr、42Mn2V等资料。本课题采纳球墨铸铁QT600-、尺寸、结构及资料品种来决定。批量较大的小型曲轴,采纳模锻;单件小批的中大型曲轴,采纳自由锻造;而对于球墨铸铁资料则采纳锻造毛坯。
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曲轴的尺寸精度、加工表面形状精度以及地址精度的要求都很高,但刚性比较差,简单产生变形,这就给曲轴的机械加工带来了好多困难,一定予以充分的重视。曲轴需要加工的表面有:主轴颈、连杆轴颈、键槽、φ22的外圆。因为使用了工艺搭子,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。依据曲轴的结构特色及机械加工的要求,加工次序大体可归纳为: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φ20、φ22外圆;切除工艺搭子、车端面、铣键槽等。

在进行大量的工艺解析以后,拟定出大量大量生产曲轴的加工工艺路线:(1)锻造(2)热办理(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φ22-(17)磨削φ200-
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(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解析1曲轴的机械加工工艺特色
三拐曲轴除了拥有轴的一般加工规律外,也有它的工艺特色,主要包含形状复杂,刚性差及技术要求高,针对这些特色应采纳相应的措施,解析以下:1、形状复杂曲轴主轴颈与连杆轴颈不在同一轴上线,偏爱距有必定的尺寸要求,并且两轴有较高的地址度要求,同时主轴颈与连杆轴颈间有较大的均衡块,所以在工艺设计中应解决以下几点问题:,即连杆轴颈与机床主轴重合,并使夹具能辗转180度,加工另一连杆轴颈。,设计夹具时应精确设计均衡重。2、刚性差因本曲轴长径比较大,同时拥有曲拐,所以刚性较差。曲轴在切削力及自重的作用下会产生严重的扭曲及曲折变形,特别在单边传动的机床上加工更加严重,在工艺设计中应解决以下问题:<1):粗加工时因为切削余量大,切削力也较大,可用中间托架来增强刚性,减小变形和振动,同机遇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互相抵消,可用前后刀架同时横向进
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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,逐渐提升精度。<4):在有可能产生变形的工序后边增设校直工序。3、技术要求高曲轴技术要求较高,加工面多,需要保证的尺寸、形状、地址精度许多。因此总的工艺路线较长,精加工据有相当比率。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,防范精加工时因中心孔磨损引起加工偏差。也可一端用主轴颈定位,另一端用中心孔定位以提升刚度。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。
2曲轴的机械加工工艺特色解析
1>该零件是三拐小型曲轴,生产批量不大,应采纳中心孔定位,它是辅助基准,装夹方便,节约找正时间,又能保证三处连杆轴颈的地址精度。但轴两端的轴颈分别是20mm和φ25mm,而三处连杆轴颈中心距分布在φ32mm的圆周上,故不可以直接在轴端面上钻三对中心孔。于是,在曲轴毛坯制造时,早先锻造两端φ45mm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;而后以这一对中心孔定位,以连杆轴颈为粗基准划线,再将曲轴放到辗转工作台上,加工φ32mm、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地址精度。3)该零件刚性较差,应按先粗后精的原则安排加工次序,逐渐提升加工
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精度。对于主轴颈与连杆轴颈的加工次序是,先加工三个连杆轴颈,而后再加工主轴颈及其余各处的外圆,这样安排可以防范一开始就降低工件刚度,减少受力变形,有益于提升曲轴加工精度。4)因为使用了工艺搭子,铣键槽工序安排在切除中心孔后进行,故磨外圆工序一定提前在还保留工艺搭子中心孔时进行,同时要注意防范已磨好的表面被碰伤。
3曲轴主要加工工序解析
,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,所以采纳先面后孔的原则。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一直。因此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要素,采纳找出曲轴的几何中心取代质量中心。打中心孔以毛坯的表面面作为基准,因此毛坯表面面质量利害直接影响孔的地址偏差。,主轴颈加工采纳车削,在刚度较强的一般车床长进行。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。因为加工余大且不均匀,旋转不均衡,加工时产生冲击,所以工件要夹坚固。车床、刀具、夹具要有足够的刚性。主轴颈车削次序是先精车一端主轴颈及轴肩,而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次序进行,逐渐提升主轴颈及其余轴颈的加工精度。,以主轴颈作为加工连杆轴颈的基准,采纳专用的车夹具、车削连杆轴颈,车削相同在一般车床长进行。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)以及曲轴旋转的不均衡问题。这些都由专用夹具来保证,夹详尽为一对用以定位的V型块构成,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
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