畢業(yè)設(shè)計——柴油機曲軸工藝規(guī)程及夾具設(shè)計

1、 柴油機曲軸工藝規(guī)程及夾具設(shè)計 聲 明 本人所呈交的柴油機曲軸工藝規(guī)程設(shè)計，是我在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和查閱相關(guān)著作下獨立進行分析研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 2013年10月8日 【摘要】曲軸是汽車發(fā)動機的重要組成元件之一,它主導(dǎo)汽車發(fā)動機的質(zhì)量以及壽命.曲軸在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時承擔(dān)很大負(fù)荷和所有功率,承受著巨大的不同方向的彎矩力和扭矩力，同時在長時間高速運轉(zhuǎn)的過程中會有所損耗，于是要求曲軸的材質(zhì)剛性高、疲勞強度和耐磨性能良好。發(fā)動機曲軸的工作原理

2、是通過連桿實現(xiàn)活塞往復(fù)直線運動向旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)化，從而實現(xiàn)發(fā)動機化學(xué)能到機械能的輸出。 本課題主要對柴油機曲軸的加工工藝進行了分析并對設(shè)計進行了探討。擬定工藝路線是制訂工藝規(guī)程中的關(guān)鍵，撰寫的工藝路線是否合理，既會對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率有所影響，也會對工人、設(shè)備、工藝裝備及生產(chǎn)場地等的合理利用產(chǎn)生影響，從而影響生產(chǎn)成本產(chǎn)生不必要的損失。 因此，本次設(shè)計是基于對曲軸零件加工技術(shù)要求及加工精度進行仔細(xì)分析后，合理選定毛坯類型，對照相關(guān)手冊、圖表、標(biāo)準(zhǔn)、參考書等技術(shù)資料，最終生成曲軸零件的加工工序卡片?！娟P(guān)鍵詞】：發(fā)動機   曲軸  &

3、#160;工藝路線   加工工序 目錄摘要1引言1一、6110發(fā)動機曲軸零件圖的分析2（一）曲軸功能和用途2(二) 曲軸的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求2二、工藝過程設(shè)計2（一）計算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型2（二）審查零件圖樣工藝性2（三）選擇毛坯3（四）工藝過程設(shè)計3（五）確定加工余量及毛坯尺寸、設(shè)計毛坯圖3（六）確定切削用量及基本時間4三、曲軸連桿軸頸粗磨夾具設(shè)計7（一）定位基準(zhǔn)的選擇7（二）夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計8（三）夾具的使用方法10（四）夾具的調(diào)整10四、總結(jié)與展望11總結(jié)11參考文獻(xiàn)12致 謝13 引言曲軸裝上連桿后，可承接活塞的往復(fù)直線運動變成旋轉(zhuǎn)運動。曲軸的兩個主要重要加工

4、部位是主軸頸和連桿頸。主軸頸在缸體上安裝，連桿頸連接著連桿大頭孔，連桿小頭孔連接著汽缸活塞，構(gòu)成了一個典型的曲柄滑塊機構(gòu)。發(fā)動機的工作原理就是：活塞經(jīng)過混合壓縮氣的燃爆做直線運動，曲軸收到連桿傳送過來的力將直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，曲軸加工的質(zhì)量對發(fā)動機整體性能的表現(xiàn)起決定性作用。 曲軸的材料是碳素結(jié)構(gòu)鋼或球墨鑄鐵，曲軸通過壓力潤滑實現(xiàn)搖臂間軸瓦的潤滑和兩頭固定點的潤滑，發(fā)動機運轉(zhuǎn)以后通過機油泵提供壓力供油可以對油道和各個軸瓦進行潤滑、降溫。曲軸由軸頸、曲軸臂、曲軸銷、側(cè)蓋和連桿大端軸承構(gòu)成。軸頸具有第一油路，曲軸臂中設(shè)置了抵接于軸頸的曲軸銷連接于軸頸。曲軸銷擁有第一機油緩沖室、第二機油緩沖室和

5、第二油路。第一機油緩沖室系和第二機油緩沖室相連，第二油路和第二機油緩沖室相連。側(cè)蓋設(shè)置在曲軸臂中，側(cè)蓋與曲軸銷之間成形有一空間連接于第一油路與第一機油緩沖室之間。連桿大端軸承設(shè)置在曲軸臂中，曲軸銷套設(shè)在連桿大端軸承中，第二機油緩沖室與連桿大端軸承之間連接著第二油路。本實用新型可過濾掉機油內(nèi)的微小異物減少連桿大端軸承遭受侵入的機率，并避免其受損，從而延長曲軸結(jié)構(gòu)的使用壽命。- 11 -一、6110發(fā)動機曲軸零件圖的分析（一）曲軸功能和用途(1)功能：曲軸的工作原理是通過連桿實現(xiàn)活塞往復(fù)直線運動向旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)化，從而實現(xiàn)發(fā)動機化學(xué)能到機械能的輸出。 (2)用途：曲軸的用途相當(dāng)廣泛，汽車制造業(yè)中發(fā)動

6、機的曲軸直接影響了汽車性能的好壞，柴油機中曲軸的運轉(zhuǎn)效率直接決定了柴油機性能的優(yōu)劣。其實生活中我們所能見到曲軸的運用遠(yuǎn)不止這兩例，但是我們不難發(fā)現(xiàn)曲軸的性能在其中起著決定性的作用。（二）曲軸的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求(1)結(jié)構(gòu)：曲軸由自由端、曲柄、連桿軸頸、主軸頸、功率輸出端、曲拐、平衡塊構(gòu)成，如下圖所示：(2)技術(shù)要求：主軸頸和連桿要達(dá)到一定精度要求，滿足自身的公關(guān)等級，表面粗糙度，形狀公差和位置精度都要達(dá)到一定的要求。 二、工藝過程設(shè)計（一）計算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型該產(chǎn)品年產(chǎn)量Q=100000（臺/年），n=1（件/臺），設(shè)其備品率a%為10%，機械加工廢品率%為1%，現(xiàn)制定該曲軸零件的機械加工工

7、藝規(guī)程。由生產(chǎn)量可以看出是大批量生產(chǎn)。（二）審查零件圖樣工藝性確保曲軸零件圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)基本要求齊全。一些未給出的表面粗糙度按照進行加工即可，斜油孔傾斜比較深，只要鉆到軸頸中間靠外就好了。（三）選擇毛坯曲軸是發(fā)動機上必不可少的部件，剛度、強度、耐磨性和平衡性的要求相對較高。用整體軟氮化作為該零件的材料，采用模鍛成型的成型方法。 曲軸零件的形狀比較復(fù)雜，毛坯形狀要與零件的形狀盡量接近，因此毛坯尺寸要通過確定加工余量后才能確定。（四）工藝過程設(shè)計曲軸的機械加工工藝過程大致可分為：加工基準(zhǔn)面粗加工主軸頸和連桿軸頸加工斜油孔等次要表面主軸頸和連桿軸頸的熱處理精加工主軸頸和連桿軸

8、頸加工鍵槽和兩端孔等動平衡光整加工主軸頸和連桿軸頸。（五）確定加工余量及毛坯尺寸、設(shè)計毛坯圖（1）鍛件質(zhì)量 根據(jù)零件成品質(zhì)量76.4kg估算為92.5kg。（2）加工精度 零件除兩端孔外的各表面為磨削加工精度。（3）鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)M1為鍛件質(zhì)量，M2為鍛件包容體的質(zhì)量，假設(shè)鍛件的最大直徑為220mm，長965mmm（4） 機械加工余量：查表得加工余量適用于機械加工表面粗糙度Ra1.6m，Ra1.6m的表面余量要適當(dāng)增大。（5）確定毛胚尺寸公差本零件毛坯的尺寸公差如表2-2。毛坯的同軸度誤差允許值為1.2mm，殘留飛邊為1.2mm。（6）確定毛坯熱處理鋼質(zhì)曲軸毛坯頸鍛造后應(yīng)通過正火處理，從而

9、消除殘留的鍛造內(nèi)應(yīng)力，并使不均勻的金相組織重新結(jié)晶得到細(xì)化均勻的組織，從而改善了加工工藝性。（六）確定切削用量及基本時間1、銑端面：（1）確定切削深度（2）確定進給量：=0.13mm/r（3）確定切削速度v：v=261m/min（4）確定銑端面的基本時間：2、鉆中心孔（1）確定切削深度： 鉆中心孔一次行程即可完成，=22mm。（2）確定進給量f ：f=0.08mm/r（3）確定切削速度v：v=20m/min（4）確定主軸轉(zhuǎn)速n：n=655r/min（5）確定鉆中心孔的基本時間 所以工序的基本時間是=0.28+0.24=1.12min3、粗磨第一主軸頸（1）確定磨削深度：（2）確定進給量 ：=1

10、0mm/r（3）確定切削速度v： =25m/s（4）確定主軸轉(zhuǎn)速n：n=3200r/min（5）確定粗磨第一主軸頸的基本時間：工件每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）,4、粗磨齒輪軸頸（1）確定切削深度：（2）確定進給量：，取（3）確定切削速度v：v=12m/min，取砂輪速度為（4）確定主軸轉(zhuǎn)速n取n=3200r/min（5）確定粗磨齒輪軸項的基本時間 同上可知工序的基本時間為5、精車軸項部分：6、切槽（采用高速鋼車刀）：工序的基本時間：7、內(nèi)銑六個連桿軸頸8、精磨第四主軸頸及其過渡圓角選砂輪的寬度為9、精磨六個連桿軸頸10、銑鍵槽三、曲軸連桿軸頸粗磨夾具設(shè)計（一）定位基準(zhǔn)的選擇工件定位在機床上，主要包

11、括兩方面，及工件在夾具上的定位和夾具在機床上的定位，這里只對工件在夾具上的定位進行討論。在此次夾具設(shè)計過程中，參照零件圖，主軸中心線的平衡度要求需要對照曲軸六個連桿軸頸中心線。為了確保定位誤差為零，應(yīng)該把主軸頸作為定位面的夾具，它的第一主軸頸上的止推面作為軸向定位面，所以這里設(shè)計第一、七主軸頸和止推面為定位基準(zhǔn)面的夾具。采用翻轉(zhuǎn)壓蓋式機械夾緊，具有結(jié)構(gòu)簡單、通用性好、夾緊可靠、增力比大等特點。在制定曲軸的粗磨工藝規(guī)程時，已經(jīng)初步考慮了加工工藝基準(zhǔn)問題，并繪制了工序簡圖如3-1。（二）夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計本夾具使用V型塊定位，分度盤分度，如圖所示（三）夾具的使用方法加工時，將精磨后的第七主軸頸和第一主軸

12、頸只與夾具的左右V型塊上，用百分表調(diào)整第1或第6連桿軸頸軸心線，使其處于磨床主軸回轉(zhuǎn)中心位置，然后夾緊曲軸，再將分度盤套在曲軸皮帶輪軸頸上，使3個齒面中的一個緊靠在翻轉(zhuǎn)塊上，然后用內(nèi)六角螺釘將其固在皮帶輪軸頸上，這樣就可以磨削第1、6連桿軸頸了。當(dāng)磨削第2、5和3、4連桿軸頸時，只需要將翻轉(zhuǎn)塊掀起，曲軸順時針旋轉(zhuǎn)一定角度()再返向旋轉(zhuǎn)曲軸繼續(xù)磨削，使分度盤的3個齒面為精確分度來保證個連桿軸頸的角度偏差并滿足工藝要求。由于用V型塊定位，零件支撐軸頸的偏差會引起曲軸軸頸的變化和產(chǎn)生錐度，因此要嚴(yán)格控制支撐軸頸的偏差。（四）夾具的調(diào)整（1）調(diào)整曲軸連桿軸頸軸心線的平行度誤差采用修磨側(cè)面墊板來實現(xiàn)（2

13、）調(diào)整曲軸的回轉(zhuǎn)中心半徑采用修磨地面板來完成（3）加工回轉(zhuǎn)半徑不同的曲軸時，可以通過更換不同厚度的地面板來實現(xiàn)總體來說，該夾具能夠大大提高生產(chǎn)效率，因為可以調(diào)整，所以其加工范圍增大，能夠解決設(shè)備不足的情況；能夠有效的保證加工精度，無需高技能操作者；結(jié)構(gòu)簡單。制造方便、快捷，能夠為新產(chǎn)品的順利生產(chǎn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。 總結(jié)從工業(yè)發(fā)展角度總結(jié)：對任何加工制造業(yè)來說，制造工藝的基本要求主要包括質(zhì)量要達(dá)到產(chǎn)品的設(shè)計要求和生產(chǎn)時消耗的物質(zhì)和勞動量最少這兩方面。只有滿足這兩項要求，才能生產(chǎn)出質(zhì)量可靠的產(chǎn)品，才能讓企業(yè)獲得好的的經(jīng)濟效益。這兩個基本要求對大量汽車生產(chǎn)制造業(yè)來說是十分重要的?；诤卯a(chǎn)品設(shè)計的前提下，

14、工藝工作的優(yōu)劣決定了汽車的性能和可靠性。然而，目前國際上擁有更加先進的曲軸加工工藝技術(shù)，擁有用于生產(chǎn)的先進機床設(shè)備，只需要鉆兩個對稱的質(zhì)量中心孔，用日本的Mazak五軸聯(lián)動數(shù)控機床進行一連串的生產(chǎn)加工。和這樣的新技術(shù)相比，目前國內(nèi)汽車發(fā)動機曲軸的生產(chǎn)加工還處于研究開發(fā)階段，從能獲取經(jīng)濟效益的多少，加工難易程度上考慮是很明顯的。但是不會停下追求新技術(shù)和新工藝的腳步的，這就需要我們當(dāng)代的青年科技工作者們不斷去努力探索發(fā)現(xiàn)。對我個人而言的總結(jié)：通過幾個月的實習(xí)和本次畢業(yè)設(shè)計的制作讓我受益匪淺，不但讓我知道了我國生產(chǎn)制造業(yè)的滯后和機械設(shè)備的落后，還讓我領(lǐng)悟到了要想讓我國加工制造業(yè)縮小與國外的差距我們必須通過我們自身的努力不但去求知不斷去探索，只要我們肩負(fù)起建設(shè)祖國加工制造業(yè)的重?fù)?dān)，不畏艱難一步一個腳印踏踏實實的一步一個腳印的往前進，我相信我們祖國將來的加工制造業(yè)一定會越來越繁榮昌盛的。參考文獻(xiàn)1 塑料模具設(shè)計手冊組編寫組編.塑料模具設(shè)計手冊.模具手冊第二版，1994.66-822 史鐵梁.模具設(shè)計指導(dǎo).北京：機械工業(yè)出版社，2003.43 -683 李學(xué)