曲軸的加工工藝.doc

論曲軸的加工工藝曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)及氣缸式壓縮機(jī)上的一個(gè)重要的旋轉(zhuǎn)機(jī)件，裝上連桿后，可承接活寒的上下(往復(fù))運(yùn)動(dòng)變成循環(huán)運(yùn)動(dòng)。曲軸的材料是由碳素結(jié)構(gòu)鋼或球墨鑄鐵制成的，有幾個(gè)重要部位：主軸頸、連桿頸、曲柄等。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個(gè)典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。1 確定曲軸的加工工藝法方案1.1 曲軸作為一個(gè)重要的旋轉(zhuǎn)機(jī)件，其加工方法仍冇一般軸的加工規(guī)律，如銑兩端面，鉆中心孔，車、磨及拋光，但是曲軸也是有它的特點(diǎn)，它由主軸頸，連桿軸頸與連桿軸頸之間的連接板組成，其結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)、曲拐多、剛性差，因而安排曲軸加工工藝應(yīng)采取相應(yīng)的工藝措施。1.2 在曲軸的機(jī)械加工中，采用新技術(shù)和提高自動(dòng)化程度都不斷取得進(jìn)展。國(guó)內(nèi)以往的曲軸生產(chǎn)線多數(shù)由普通機(jī)床和專用機(jī)床組成，生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度相對(duì)較低。粗加工設(shè)備一般采用多刀車床車削曲軸主軸頸及連桿軸頸，工質(zhì)質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生較大的加工應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。精加工普遍采用 MQ8260等普通曲軸磨床進(jìn)行粗磨、半精磨、精磨、拋光，通?？咳斯げ僮?加工質(zhì)量不穩(wěn)，尺寸一致性差。現(xiàn)在加工曲軸粗加工比較流行的工藝是：主軸頸采用車?yán)に嚭透咚偻忏?連桿頸采用高速外銑，而且傾向于高速隨動(dòng)外銑，全部采用干式切削。在對(duì)連桿頸進(jìn)行隨動(dòng)磨削時(shí)，曲軸以主軸頸為軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并在一次裝夾下磨削所有連桿頸。在磨削過(guò)程中，磨頭實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)進(jìn)給，跟蹤著偏心回轉(zhuǎn)的連桿頸進(jìn)行磨削加工。2 確定曲軸的加工工藝過(guò)程2.1 曲軸的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。一個(gè)主軸頸、一個(gè)連桿軸頸和一個(gè)曲柄組成了一個(gè)曲拐，曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù)(直列式)。主軸頸是曲軸的支承部分，通過(guò)主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。主軸承的數(shù)目不僅與氣缸數(shù)目有關(guān)，還取決于曲軸的支承方式。連桿軸頸是曲軸與連桿的連接部分，在連接處用圓弧過(guò)渡，以減少應(yīng)力集中。曲柄是主軸頸和連桿軸頸的連接部分，斷面為橢圓形，為了平衡慣性力，曲柄處鑄有(或緊固有)平衡重塊。平衡里塊用來(lái)平衡 發(fā)動(dòng)機(jī)不平衡的離心力矩，有時(shí)還用來(lái)平衡一部分往復(fù)慣性力，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。2.2 曲軸的主要技術(shù)要求分析。1)主軸頸、連桿軸頸本身的精度，即尺寸公關(guān)等級(jí)IT6,表面粗糙度Ra值為1.250.63m。軸頸長(zhǎng)度公差等級(jí)為IT9IT10。軸頸的形狀公差，如圓度、圓拄度控制在尺寸公差之半。2)位置梢度，包括主軸頸與連桿軸頸的平行度：一般為100mm之內(nèi)不大于0.02mm;曲軸各主軸頸的同軸度:小型高速曲軸為0.025mm,中大型低速曲軸為0.030.08mm。3)各連桿軸頸 的位置度不大于20。2.3 曲軸的材料和毛坯的確定。曲軸工作時(shí)要承受很大的轉(zhuǎn)矩及交變的彎曲應(yīng)力，容易產(chǎn)生扭振、折斷及軸頸磨損，因此要求用材應(yīng)有較高的強(qiáng)度、沖擊韌度、疲勞強(qiáng)度和耐磨性。常用材料有：一般曲軸為35、40、45鋼或球墨鑄鐵，對(duì)于高速、重載曲軸，可采用40Cr、42Mn2V等材料。曲軸的毛坯根據(jù)批量大小、尺寸、結(jié)構(gòu)及材料品種來(lái)決定。批量較大的小型曲軸，采用模鍛；單件小批的中大型曲軸，采用自由鍛造；而對(duì)于球墨鑄鐵材料則采用鑄造毛坯。2.4 曲軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程。曲軸的尺寸精度、加工表面形狀精度以及位置精度的要求都很高，但剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給曲軸的機(jī)械加工帶來(lái)了很多困難，必須予以充分的重視。曲軸需要加工的表面有：主軸頸、連桿軸頸、鍵槽、外圓。由于使用了工藝軸，銑鍵槽安排在切除工藝軸后，磨削外圓安排在保留工藝軸前。根據(jù)曲軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及機(jī)械加工的要求，加工順序大致可歸納為：銑兩端面；車工藝軸和鉆中心孔；粗、精車三連桿軸頸；粗、精車各處外圓；精磨連桿軸頸、主軸頸和外圓；切除工藝軸、車斷面、銑鍵槽等。3 曲軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析3.1 曲軸的機(jī)械加工工藝特點(diǎn)。曲軸除了具有軸的一般加工規(guī)律外。也有它的工藝特點(diǎn)，主要包括形狀復(fù)雜，剛性差及技術(shù)要求高，針對(duì)這些特點(diǎn)應(yīng)采取相應(yīng)的措施。3.2形狀復(fù)雜。曲軸主軸頸與連桿軸頸不在同一軸上線，偏心距有一定的尺寸要求，并且兩軸有較高的位置度要求，同時(shí)主軸頸與連桿軸頸間有較大的平衡塊，因此在工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)解決以下幾點(diǎn)問(wèn)題:a.設(shè)計(jì)加工連桿軸頸的偏心夾具，即連桿軸頸與機(jī)床主軸重合.并使夾具能回轉(zhuǎn)180度,加工另一連桿軸頸。b.為消除加工時(shí)的不平衡力的產(chǎn)生，設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)精確設(shè)計(jì)平重。3.3 剛性差。由于本曲軸長(zhǎng)頸比較大，同時(shí)具有曲拐，因此剛性較差。曲軸在切削力及自重的作用下會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的扭曲及彎曲變形，特別在單邊傳動(dòng)的機(jī)床上加工更為嚴(yán)重，在工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)解決以下問(wèn)題：1）粗加丁.時(shí)由于切削余帶大，切削力也較大，可用中間托架來(lái)增強(qiáng)剛性，減小變形和振動(dòng)，同時(shí)機(jī)床刀具及夾具都應(yīng)有較高的剛度。2)在加工時(shí)盡疳使切削力的作用相互抵消，可用前后刀架時(shí)橫向進(jìn)給。3)合理安排工位次序以減少加工變形，按先粗后精的原則安排加工工序，逐步提高稍度。4)在有可能產(chǎn)生變形的工序后面增設(shè)校直工序。3.4 技術(shù)要求高。曲軸技術(shù)要求較高，加工而多,需要保證的尺寸、形狀、位置精度較多。因而總的工藝路線較長(zhǎng),精加工占有相當(dāng)比例。 加工時(shí)應(yīng)要解決以下問(wèn)題：1）正確分配粗加工、半精加工及精加工余量。2)粗基準(zhǔn)選擇用曲軸兩端的中心孔。中心孔的加工以主軸頸外圓作為基準(zhǔn)，這樣能保證曲軸加丁徑向及軸向加工余量的均勻性。 3)精加工時(shí)仍用中心孔作為基準(zhǔn)，但要重新修磨中心孔，避免精加工時(shí)因中心孔磨損引起加工誤差。也可一端用主 軸頸定位，另一端用中心孔定位以提高剛度。4)曲軸軸向定位以