【汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的選材及熱加工工藝設(shè)計(jì)5300字（論文）】

PAGEI汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的選材及熱加工工藝設(shè)計(jì)摘要曲軸是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件之一。它的性能直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量和壽命。曲軸承受發(fā)動(dòng)機(jī)的最大載荷和全部動(dòng)力，承受較大方向的彎矩和扭矩變化，承受長(zhǎng)、高速運(yùn)行的磨損。因此，曲軸材料是必需的。具有較高的剛度、疲勞強(qiáng)度和良好的耐磨性。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的作用是通過連桿將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)從化學(xué)能到機(jī)械能的輸出。本課題僅針對(duì)175型柴油機(jī)曲軸加工工藝的分析與設(shè)計(jì)。工藝路線的制定是工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵階段，是工藝設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)。工藝路線合理與否，不僅影響加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，而且影響到工人、設(shè)備、工藝、設(shè)備和生產(chǎn)場(chǎng)地的合理使用，從而影響生產(chǎn)成本。因此，后加工技術(shù)要求仔細(xì)分析和曲軸零件的加工精度，本設(shè)計(jì)是合理確定毛坯類型，并通過查閱相關(guān)參考書、手冊(cè)、圖表，確定定位基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)及其它技術(shù)數(shù)據(jù)的加工余量，各工藝過程的尺寸和公差，最后出曲軸零件處理卡。關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)，曲軸，工藝分析，工藝設(shè)計(jì)目錄2697摘要 I175871.題目及要求 1134421.1題目 1128961.2主要參數(shù)要求 120421.3設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 4249112.材料的選取 6302742.1工件的性能要求 6208882.2材料成分設(shè)計(jì) 7246523.熱加工工藝設(shè)計(jì) 8308203.1生產(chǎn)流程設(shè)計(jì) 8265483.2鍛造工藝設(shè)計(jì) 898413.3熱處理工藝設(shè)計(jì) 8271044.設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)及環(huán)境分析評(píng)價(jià) 10285594.1設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)分析評(píng)價(jià) 10168334.2設(shè)計(jì)方案的環(huán)境、法律、社會(huì)等分析評(píng)價(jià) 10265885.課程設(shè)計(jì)結(jié)論及收獲 1131055.1課程設(shè)計(jì)結(jié)論 11218885.2課程設(shè)計(jì)收獲及體會(huì) 1110503參考文獻(xiàn) 121題目及要求題目本次設(shè)計(jì)題目為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的選材及熱加工工藝設(shè)計(jì)，零件圖如圖1所示。本次設(shè)計(jì)任務(wù)要求進(jìn)行成分設(shè)計(jì)及相應(yīng)的材料選擇、熱加工工藝設(shè)計(jì)以和設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)分析及環(huán)境評(píng)價(jià)。主要參數(shù)要求發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸減振器主要參數(shù)確定根據(jù)相關(guān)的曲軸軸系的參數(shù)計(jì)算公式，選取合適的曲軸軸系的慣量矩以及柔度值，然后利用公式可以計(jì)算出減振器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及各個(gè)參數(shù)的選取等。本次設(shè)計(jì)中發(fā)動(dòng)機(jī)以及軸系的參數(shù)如下：發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為2200r/min，能夠保持的最低轉(zhuǎn)速為750±30r/min，整個(gè)系統(tǒng)的額定功率為92kw，在工作的過程中平均有效受到的壓力為743kpa；整個(gè)活塞連桿組往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為2.85175kg，旋轉(zhuǎn)質(zhì)量1.13537kg，曲軸半徑為5，連桿的尺寸為201；曲軸主軸徑的各個(gè)參數(shù)如下：主軸直徑為70，圓角半徑為4，寬度為36；曲軸連桿軸參數(shù)如下：直徑為63，圓角半徑為4，寬度為35。除了基本參數(shù)以外，曲軸系統(tǒng)的其他參數(shù)如下：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，柔度系數(shù)，激振頻率。對(duì)于裝有阻尼彈性的減振器而言，其發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過程中振幅的當(dāng)量質(zhì)量的放大系數(shù)為：我們?nèi)〖ふ耦l率比為：由于減振器的慣量比一般不超過0.35，并且值會(huì)跟隨值增大而顯著減小，但是有個(gè)取值范圍，一旦>0.35左右后，此時(shí)值并不會(huì)隨著值的增大發(fā)生明顯減小了，如果這個(gè)時(shí)候再增大值，也即就是增大，這樣會(huì)使得減振器的整體重量和價(jià)格都增加，因此本文中的減振器慣性輪的慣量比嚴(yán)格控制在0.30左右。橡膠減振器的尺寸確定橡膠減振器能起到減振效果主要是取決于橡膠材料對(duì)于振動(dòng)能量的吸收和消除，一個(gè)完整的橡膠減振器包含有硫化橡膠件、皮帶輪以及配套的襯套件。在這個(gè)減振器系統(tǒng)中，皮帶輪與襯套之間用橡膠件進(jìn)行連接，橡膠件通常采用硫化成型的加工方式制得，經(jīng)過硫化成型的橡膠件與橡膠、皮帶輪以及整個(gè)襯套之間就構(gòu)成了復(fù)合式橡膠減振器。圖1-1復(fù)合式橡膠減振器圖1-2多鍥皮帶輪尺寸圖然后我們將設(shè)計(jì)好的硅油減振器嵌入安裝到橡膠減振器的皮帶輪中，這個(gè)過程中，我們通過引入壓塊來限制硅油減振器與橡膠減振器之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣一來就組裝成了硅油一橡膠曲軸減振器。圖1-3橡膠減振器整體裝配圖設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容曲軸的作用

曲軸是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零件，它與連桿配合將作用在活塞上的氣體壓力變?yōu)樾D(zhuǎn)的動(dòng)力，傳給底盤的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)和其它輔助裝置。

曲軸受氣體壓力、慣性力和慣性力矩的作用，受力大，受力復(fù)雜。同時(shí)，曲軸也是高速旋轉(zhuǎn)的部件。因此，曲軸要求有足夠的剛度和強(qiáng)度，并且具有承受沖擊載荷的能力，并且耐磨和潤(rùn)滑良好。曲軸的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)圖1-4曲軸的結(jié)構(gòu)圖曲軸一般由主軸頸、連桿頸、曲軸、平衡塊、前端和后端組成。曲軸軸頸、連桿軸頸和曲柄組成曲軸，曲軸數(shù)量等于氣缸數(shù)(直線發(fā)動(dòng)機(jī))；v型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸等于氣缸數(shù)的一半。主軸頸是曲軸的支承部分，通過主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。主軸承的數(shù)目不僅與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)目有關(guān)，還取決于曲軸的支承方式。

連桿軸頸為曲軸與連桿之間的連接部，連接部采用圓弧減小應(yīng)力集中。曲柄是主軸頸和連桿軸頸之間的連接。橫截面為橢圓形。為了平衡慣性力，曲軸鑄造有(或緊固到)配重。平衡重用于平衡發(fā)動(dòng)機(jī)的離心扭矩不平衡，有時(shí)用于平衡部分往復(fù)慣性力，使曲軸平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。曲軸前部裝有齒輪、傳動(dòng)皮帶輪和風(fēng)扇和泵起動(dòng)爪。為防止曲軸漏油，曲軸上設(shè)有油盤，齒輪室蓋上設(shè)有油封。曲軸后端安裝飛輪，在后橋頸與飛輪法蘭之間設(shè)置擋油法蘭和回油螺紋，防止漏油。

材料的選取工件的性能要求曲軸的主要技術(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)，表面粗糙度值為0.25～。軸頸長(zhǎng)度公差等級(jí)為～。軸頸的形狀公差，如圓度、圓柱度控制在尺寸公差之半。

2.位置精度，包括主軸頸與連桿軸頸的平行度：一般為之內(nèi)不大于；曲軸各主軸頸的同軸度：小型高速曲軸為，中大型低速曲軸為～。

3.各連桿軸頸的位置度不大于。曲軸的機(jī)械加工工藝過程

曲軸的尺寸精度、加工面的形狀精度和位置精度都很高，但剛性差，容易產(chǎn)生變形。這給曲軸的加工帶來了許多困難，必須引起足夠的重視。

曲軸需要加工的表面有：主軸頸、連桿軸頸、鍵槽、的外圓。由于使用了工藝搭子，銑鍵槽安排在切除工藝搭子后，磨削外圓安排在保留工藝搭子前。

根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和曲軸加工的要求，加工順序大致可以總結(jié)如下：銑削兩端；汽車工藝及鉆中心孔；粗、精車三個(gè)連桿軸頸；粗、精車全面；磨削連桿頸、主軸頸外圓；切除過程中，車最后，銑鍵槽，等。曲軸機(jī)械加工工藝路線

在進(jìn)行大量的工藝分析之后，制定出大批大量生產(chǎn)曲軸的加工工藝路線：鍛造

熱處理

銑兩端面

車兩端工藝搭子外圓

鉆主軸頸中心孔

鉆連桿軸頸中心孔

檢驗(yàn)

粗車三個(gè)連桿軸頸

精車三個(gè)連桿軸頸車工藝搭子兩端面粗車各處外圓精車各處外圓檢驗(yàn)

磨削連桿軸頸外圓磨削兩主軸頸磨削外圓磨削外圓檢驗(yàn)

車掉兩端工藝搭子車兩端面銑鍵槽倒角去毛刺

最后檢驗(yàn)材料成分設(shè)計(jì)曲軸在工作時(shí)應(yīng)承受很大的扭矩和交變彎曲應(yīng)力。頸部容易扭曲、折斷和磨損。因此，材料應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和耐磨性。常用材料有：普通曲軸、鋼或球墨鑄鐵。對(duì)于高速重載曲軸，可選用材料及其它材料。本課題采用球墨鑄鐵。曲軸的毛坯根據(jù)批量大小、尺寸、結(jié)構(gòu)及材料品種來決定。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。

熱加工工藝設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，現(xiàn)代化的汽車對(duì)曲軸毛坯提出了要有6拐呈1200分布、帶I2個(gè)整體平衡塊的要求。以前我國(guó)不能用鍛造的方法生產(chǎn)這樣復(fù)雜的曲軸，一般采用鑄造或用鑲平衡塊的方法生產(chǎn)。而這兩種方法生產(chǎn)的曲軸都無法滿足先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的需要。從鍛造的角度的分析，按幾何形狀可以將曲軸劃分為帶4個(gè)以下平衡塊的、帶5-}-8個(gè)平衡塊的和帶8個(gè)以上平衡塊的，帶少于4個(gè)平衡塊的曲軸在鍛造設(shè)備上可以直接把連桿的角度鍛打出來。這種方法投資少、見效快，經(jīng)濟(jì)效益好。其生產(chǎn)工藝為先壓彎，然后在終鍛型槽上鍛造成型，帶多于8個(gè)平衡塊的曲軸，如康明斯、斯太爾曲軸，若直接在模鍛錘或熱模鍛壓力機(jī)上鍛造出來，困難很大。而采用先鍛出平面曲軸，然后用曲軸扭轉(zhuǎn)機(jī)扭出角度來，經(jīng)濟(jì)效益較高。帶4—8個(gè)平衡塊的曲軸，用以上兩種生產(chǎn)工藝均可。國(guó)內(nèi)介紹帶少于4個(gè)平衡塊的曲軸，直接鍛造出連鍛造工藝設(shè)計(jì)斯太爾曲軸為6拐呈1200分布、帶12個(gè)整體平衡塊(見圖1)。其材料有精煉45和精煉42CrMo兩種，質(zhì)量在131kg左右，分別供190^}280kW的發(fā)動(dòng)機(jī)使用。從圖中可以看出，斯太爾曲軸平衡塊大而薄，橫切面呈橢圓形。其平衡塊間距為43mm，平衡塊的厚度為32mm，主軸直徑為112mm，軸向尺寸有較高的公差要求，連桿徑夾角為120士1.50;同時(shí)為達(dá)到動(dòng)平衡的要求，對(duì)鍛件表面質(zhì)量、脫碳層和幾何形狀也都作了嚴(yán)格的規(guī)定。此曲軸年產(chǎn)量為2500。件，屬于大型鍛件中批量生產(chǎn)。此曲軸是在160kN模鍛錘、12.5MN壓力機(jī)、2MN曲軸扭轉(zhuǎn)機(jī)和J.6MN液壓校正機(jī)上聯(lián)合生產(chǎn)的，整個(gè)鍛造工序一火完成。熱處理工藝設(shè)計(jì)材料為精煉45的斯太爾曲軸鍛件要求正火處理。正火后的金相組織為鐵素體+珠光體;晶粒度為5^}8級(jí)，晶粒不均勻級(jí)差小于3級(jí);帶狀組織不大于1級(jí);不能有魏氏組織存在;硬度為HB1$0^}228。若不合格，允許返修兩次。表面脫碳層深度(鐵素體+過渡區(qū))加工面不得超過實(shí)際加工余量的一半。非加工面單邊不得大于lmm;主軸徑擺差要求小于(等于)3mmo若主軸徑擺差超差，應(yīng)進(jìn)行冷校正.經(jīng)冷校正后的曲軸要進(jìn)行去應(yīng)力退火處理。材料為精煉42CrMo的曲軸要求調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度為HB237^-286。曲軸鍛件經(jīng)熱處理后表面不得有氧化層，任何部位不允許有裂紋、拆疊等缺陷。從上述曲軸鍛件的技術(shù)條件可以看出，硬度、軸向擺差和脫碳層深度的要求是制訂曲軸熱處理工藝的難點(diǎn)，尤其是對(duì)軸向擺差的要求，增加了曲軸熱處理的難度。熱處理變形是熱處理工作棘手的間題?？傊?，由于該曲軸幾何形狀復(fù)雜，技術(shù)條件嚴(yán)格，加工工序多，鍛造加熱火次少，加之材料、質(zhì)量、熱處理、生產(chǎn)批量等方面的因素，因而其工藝性較差，生產(chǎn)難度較高。設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)及環(huán)境分析評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)分析評(píng)價(jià)近幾年，為了提高曲軸加工的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益，降低工作強(qiáng)度等，將曲軸粗加工升級(jí)到精細(xì)加工，主要機(jī)床也從普通車削、專機(jī)銑削到普通磨削，實(shí)現(xiàn)數(shù)控自動(dòng)化機(jī)床的轉(zhuǎn)型。主要加工機(jī)床已經(jīng)成為生產(chǎn)線的主導(dǎo)，并且逐漸將信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到其中，實(shí)現(xiàn)加工精準(zhǔn)度、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便，進(jìn)而滿足相關(guān)行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展的需求。設(shè)計(jì)方案的環(huán)境、法律、社會(huì)等分析評(píng)價(jià)其實(shí)對(duì)于曲軸零件，主要是起到承載負(fù)荷的作用，為了滿足現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)品質(zhì)需求，需要將其性能及質(zhì)量不斷提升，為此對(duì)曲軸加工主要機(jī)床就提出了較高的要求。隨著行業(yè)不斷地發(fā)展，一些新工藝和技術(shù)不斷出現(xiàn)，象圓角滾壓、止推面擠壓加工和內(nèi)螺紋擠壓加工等，這些工藝都需要相應(yīng)的設(shè)備支撐，如果一直使用傳統(tǒng)的設(shè)備，那么一些問題就會(huì)逐漸顯現(xiàn)出來。因此對(duì)曲軸加工主要機(jī)床進(jìn)行調(diào)整和升級(jí)非常必要。另外，曲軸相關(guān)企業(yè)為了更好地滿足發(fā)展的需求，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，不僅對(duì)曲軸加工技術(shù)進(jìn)行升級(jí)和更新，對(duì)主要機(jī)床也進(jìn)行了更新?lián)Q代，保證曲軸加工的品質(zhì)。課程設(shè)計(jì)結(jié)論及收獲課程設(shè)計(jì)結(jié)論綜上所述，汽車屬于現(xiàn)代生活中十分普遍的交通工具，與人們的生活關(guān)系密切，汽車制造業(yè)的改進(jìn)與發(fā)展更對(duì)人們的生活會(huì)產(chǎn)生一定影響。良好的汽車制造業(yè)發(fā)展?fàn)顟B(tài)能夠提升我國(guó)汽車行業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)的地位，推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的進(jìn)一步提升。機(jī)械加工技術(shù)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造中的應(yīng)用，不僅能夠有效提高汽車的基本性能，更能夠提高使用者的舒適性和安全性。未來，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸制造仍需要進(jìn)一步對(duì)機(jī)械加工技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和應(yīng)用，做好加工環(huán)節(jié)質(zhì)量的把關(guān)，以此促使我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。課程設(shè)計(jì)收獲及體會(huì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸作為發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，其制造水平直接反映著一個(gè)國(guó)家裝備制造業(yè)的發(fā)展水平。本設(shè)計(jì)主要是在現(xiàn)有加工方法和工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。隨著曲軸技術(shù)的不斷改進(jìn)，制造業(yè)的發(fā)展也蓬勃發(fā)展。許多創(chuàng)新的加工方法已經(jīng)被開發(fā)出來，為傳統(tǒng)的加工技術(shù)提供了一個(gè)新的方向。在曲軸機(jī)加工，也有新的處理技術(shù)，如曲軸軸頸和外銑軸內(nèi)加工，不僅可以解決振動(dòng)問題和加工精度，傳統(tǒng)的車床不能解決，而且提高切削效率，降低工業(yè)能耗和提高加工精度。當(dāng)然，這些新的加工技術(shù)正在迅速改變。我們看到的是中國(guó)制造業(yè)的快速發(fā)展。通過本次設(shè)計(jì)我查閱了許多書籍，文獻(xiàn)以及行業(yè)資料，了解到行業(yè)的發(fā)展過程和部分創(chuàng)新技術(shù)，不但開闊了我的專業(yè)視野，而且對(duì)將來的學(xué)習(xí)生活都有著重要的影響。參考文獻(xiàn)[1]吳衛(wèi)東,于國(guó)慶.基于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸系激振力矩減振器設(shè)計(jì)分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2020(07):174-178.[2]邢維者.曲軸扭振引發(fā)的某乘用車加速異響試驗(yàn)研究與改進(jìn)[D].華南理工大學(xué),2020.[3]鄔全法,張貴豪,王普,范讓林.基于遺傳優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸扭轉(zhuǎn)減振器優(yōu)化[J].現(xiàn)代制造工程,2019(12):24-31.[4]張林,歐陽青,肖平,宋玉來.基于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸系的扭振減振器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建模分析[J].嘉興學(xué)院學(xué)報(bào),2019,31(06):59-67.[5]盧亞倫.淺析某航空發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸扭振特性及減振器失效[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2019(17):192-193.[