【發(fā)動機曲軸數(shù)控加工工藝過程卡片的設計7800字（論文）】

前言由于科技的迅猛推進，在評估一個國家的科學技術(shù)發(fā)展水平時，通常以機械制造技術(shù)發(fā)展程度為依據(jù)，在世界市場白熱化的競爭中，機械制造技術(shù)展現(xiàn)了重要的作用，是各個國家科學技術(shù)角逐的一個關(guān)鍵部分?，F(xiàn)階段，機床制造行業(yè)的重要內(nèi)容是數(shù)控機床制造，其發(fā)展水平對其他制造業(yè)形成了十分顯著的影響。在我國，由于市場經(jīng)濟的快速運行，國內(nèi)機床制造行業(yè)也隨之迅猛演進，相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提升。這是機床制造企業(yè)有序運營的基礎與前提，該行業(yè)以及與其有關(guān)的行業(yè)站在自身發(fā)展的角度，對數(shù)控機床生產(chǎn)的要求越來越高。未來，機床制造業(yè)必將向節(jié)能環(huán)保、高復合化、效率與質(zhì)量更高、技術(shù)水平高的方向大踏步邁進。當前，數(shù)控機床運用的領域逐步擴展，例如，航空航天、汽車業(yè)、船舶業(yè)和能源領域等；以及一些高科技項目，包括微電子器件、現(xiàn)代醫(yī)藥和數(shù)字通訊科技等，都離不開數(shù)控機床的助力。這些年，汽車制造業(yè)突飛猛進，其重要部件曲軸的加工工藝也出現(xiàn)了巨大的變化。汽車發(fā)動機的一個重要零部件就是曲軸，其設計精度有著極高的要求；同時，其操作環(huán)境十分不友好，所以，為了保障發(fā)動機的穩(wěn)定性與曲軸的質(zhì)量，需重點研究曲軸的加工工藝和材料屬性等，如此才能與汽車的穩(wěn)定安全標準相吻合。企業(yè)在制造曲軸時，會全面分析曲軸加工的精度和材質(zhì)等層面，而加工曲軸存在相應困難，同時，曲軸加工工藝和相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)等會顯著影響汽車發(fā)動機的曲軸質(zhì)量。因此為了確保曲軸的高質(zhì)量，需全面分析其加工工藝狀況，這樣能夠為零部件加工提供有效保障。在曲軸中，它在傳統(tǒng)加工中不能保證良好的精度，如：磨削加工過程中產(chǎn)生的誤差、剛性差及結(jié)構(gòu)復雜等，但是對它精度要求極高。西歐部分工業(yè)發(fā)達國家最早將數(shù)控技術(shù)應用于曲軸生產(chǎn)，如瑞典、意大利及德國等。然而，在亞洲地區(qū)，對其數(shù)控技術(shù)生產(chǎn)的曲軸零件成為了知名品牌，并在國際市場中占有一席之地，如我國臺灣地區(qū)及日本等。由于西歐發(fā)達國家較早時間將曲軸聯(lián)動加工技術(shù)投入使用，并可以完成空間曲面加工工藝。在高新技術(shù)的不斷發(fā)展中，這些國家為了滿足不同的需求，將多種類型的曲軸加工機床投入研究。當前德國，14種機型是DMG企業(yè)制造的立式曲軸聯(lián)動數(shù)控加工機床中出現(xiàn)的。該技術(shù)主要依靠工作臺的擺動及主軸的擺動，滿足所有復雜型面的加工標準。同時，它加工效率的提高不僅完全不影響加工質(zhì)量，還減少了加工成本。在上述的眾多機型中，主要使用的技術(shù)為直線電機驅(qū)動，將坯料制作成形狀需要依靠兩個擺動角度的控制，再進行一次裝夾工作，從而制造完成。意大利在生產(chǎn)制造非金屬材料型面輪廓的工件時，充分考慮到了ARES系列橋式龍門加工機床材料的相關(guān)要求，為了確保加工的質(zhì)量，企業(yè)主要應用了相對柔和的輕切削方法。此外，其還應用了模塊化設計和電氣雙驅(qū)技術(shù)，因此，在加工非金屬材料領域展現(xiàn)了良好成效。在臺灣中，使用龍門式結(jié)構(gòu)的機構(gòu)是匠澤，它制造出的U系列曲軸高速機床，轉(zhuǎn)速最高達到20000r／min，兩個旋轉(zhuǎn)軸的速度分別介于-95°～+110°之間，270°。在國內(nèi)，曲軸數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展比較緩慢，完成曲軸聯(lián)動技術(shù)不多。當前，打破國外曲軸數(shù)控加工技術(shù)的壟斷現(xiàn)象是我國的目標，我國為了讓自身的曲軸加工設備完成國產(chǎn)化和降低成本，在1999年以后，我國政府大力支持企業(yè)發(fā)展數(shù)控加工技術(shù)，并開展了CCMT及CTMT，并利用這些活動促進用戶與廠商之間的交流，加深廠商對客戶需求的了解，為國際技術(shù)交流提供了良好的平臺，從而實現(xiàn)技術(shù)分享，一起進步的發(fā)展計劃。我國北京機電院機床有限公司將順應時代的需求作為中心，學習應用國外技術(shù)，使得該企業(yè)成為首個對其曲軸數(shù)控加工技術(shù)進行研制的廠商。同時，該企業(yè)在曲軸聯(lián)動方面真正取得了顯著的成效，并制造出XHK系列曲軸數(shù)控機床，滿足了市場的需求。以此為基礎，還使用了自動化加工技術(shù)，開發(fā)出一條葉片加工自動化的生產(chǎn)流程，使其加工工序更為簡便快捷。另外，該生產(chǎn)線的出現(xiàn)還將物態(tài)變化的頻率加快了，使得它的發(fā)展前景十分廣闊。在眾多機械的零件中，依照曲軸的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和外在形狀，相對于汽車的發(fā)動機而言具有著極其關(guān)鍵；對于數(shù)控加工技術(shù)而言，研究曲軸在數(shù)控技工技術(shù)中非常具有代表性意義。在內(nèi)燃機及發(fā)動機中，曲軸是最為重要的零件，因其市場對其不同曲軸的種類需求巨大，使得在數(shù)控加工中，對其加工要求極高，如精度。依照加工精度來看，精度越高發(fā)動機越好。故此，汽車行業(yè)的發(fā)展及產(chǎn)品品質(zhì)都關(guān)系到曲軸的加工效率和質(zhì)量。目前，我國生產(chǎn)技術(shù)的提升使得數(shù)控技術(shù)和機器大量應用于各大行業(yè)，如國防、機械及汽車等。在數(shù)控機床的技術(shù)下，生產(chǎn)制造方面實現(xiàn)了自動化的機械生產(chǎn)，使得在數(shù)控技術(shù)下，采用靈活的手段提高了生產(chǎn)效率，極大的方便了產(chǎn)品生產(chǎn)。曲軸的自動化加工將產(chǎn)品的成本大大減少，該技術(shù)的研究有一定的理論意義和實際應用價值。第1章零件的工藝分析由圖1.1的零件圖得知，該單拐曲軸的材料是QT600-2珠光體球墨鑄鐵，它具有的特點包括鑄造性能好、綜合性能良好、具有加強的耐磨性與減振性，且強度高、任性中等等。既可以通過熱處理改變相應性能，還能應用于多種零件，如液壓缸體、離合器片、齒輪、連桿、連接軸、凸輪軸及動力機械曲軸等。通過將運動發(fā)生改變的零件是曲軸，其能夠轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)運動，同時，還能轉(zhuǎn)換成直線運動。其是壓縮機、往復式發(fā)動機以及沖壓機械的關(guān)鍵部件之一。較之普通軸，曲軸的結(jié)構(gòu)有一定差異，其結(jié)構(gòu)大致包括如下幾個部分：首先，主軸頸與之連桿軸頸之間的連接板；其次，連桿軸頸；還有，主軸頸。同時它形狀復雜，如果鋼性太差，那么極容易出現(xiàn)變形情況。在曲軸中，它需要承載的極大的載荷，因此制作曲軸時，最重要的生產(chǎn)標準有4類，第一，轉(zhuǎn)為平穩(wěn)性；第二，耐磨性好；第三，強度比較高；第四，韌性也比較好；所以在加工曲軸時需兼顧以上特征。該單拐曲軸的加工面主要包括：連接板側(cè)面部分、主軸頸端面、倒角與倒圓、軸頸等，還有油孔、連接螺紋，以及連桿軸頸、倒圓等。圖1.1單拐曲軸零件圖第1.1節(jié)零件結(jié)構(gòu)工藝性分析較之一般軸的結(jié)構(gòu)，曲軸結(jié)構(gòu)存在相應差異，其主要構(gòu)成部分包括連桿軸頸、主軸頸、以及這兩者之間的連接板。其L/D=818/110=7.44＜12，極易出現(xiàn)變形現(xiàn)象，在沖擊與改變的環(huán)境下運作是其主要特征；要求曲軸具有較好的韌性與耐磨性、且強度高，可進行穩(wěn)定回轉(zhuǎn)，所以在加工曲軸時需要對以上特征進行充分、合理考量。第1.2節(jié)零件技術(shù)條件分析主軸頸、連桿軸頸本身精度：主軸頸Φ110+0.003+0.025尺寸公差等級IT6，表面粗糙度Ra為1.25μm，桿軸頸Φ110?0.071?0.036尺寸公差等級為IT7，表面粗糙度Ra為0.63μm，軸頸長度公差等級、圓柱度誤差分別為IT13從位置精度來看，Φ0.02是它介于連桿軸頸和主軸頸中的平行度。而對于主軸頸來看，它的同軸度公差為Φ0.02。第1.3節(jié)毛坯的選擇1.3.1毛坯種類選擇曲軸在運行過程中，需承受巨大的變形彎曲應力等負荷，極易出現(xiàn)折斷、扭轉(zhuǎn)等問題，因此需應用韌性好、強度高且耐磨性好的材料，而能夠滿足這一標準的則是球墨鑄鐵。該零件為小批生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。1.3.2毛坯制造方法的選擇鑄造分普通鑄造和特種鑄造，該零件結(jié)構(gòu)簡單且為小批量生產(chǎn)，故選擇普通鑄造，采用手工造型沙箱鑄造方式。第2章加工工藝的劃分及路線確定第2.1節(jié)加工方法分析確定本篇文章應用的部件是單拐曲軸，生產(chǎn)該曲軸的方式主要為小批量式，所以，其定準基準是中心孔。這樣既有利于裝夾操作，又能與連桿軸頸的位置精度要求相匹配，其主軸頸與連桿軸頸兩者的中心距是120mm；在加工連桿軸頸時，可借助已經(jīng)加工的主軸頸進行定位，將其應用至相應的偏心卡盤分度夾具中，讓連桿軸頸軸線和轉(zhuǎn)動軸線兩者能夠重合。第2.2節(jié)加工順序的安排在打中心孔過程中，定位基準為主軸頸，通過連桿軸頸為車兩端面提供相應助力。因為該零件沒有良好的剛性，因此在加工時需嚴格遵守先粗后精的原則，讓其與加工精度要求相吻合。在加工零件時，刀具和部件展現(xiàn)的切削方式，大致為基于刀具進給量，對構(gòu)件展開相應層次的操作，多數(shù)設備的工序通常是：首先通過粗加工的方式處理部件，再借助相應程序展開精細化加工，在這一環(huán)節(jié)中，從粗到細的加工模式的變化、通過一刀切的運作可以有效應對精度相關(guān)問題，從而全面改善精度標準。在加工的環(huán)節(jié)中，從傳統(tǒng)角度出發(fā)，數(shù)控機床是借助人工化或機械自動化方式類操作，以將機械零件全部加工完成。在當前眾多理論和信息科技的支持中，數(shù)控技術(shù)的操作更為方便，即可以借助程序方式，將產(chǎn)品在沒有人工參與的狀態(tài)下，自動化、智能化完成加工工作，對其加工過程的產(chǎn)品精準度和質(zhì)量性得到增強。當前，依照加工工序的整體化探析，在數(shù)控機床中，它和刀具相關(guān)聯(lián)的每個操控目標所擁有的參數(shù)，將不同類別的零件的參數(shù)進行考慮，且將結(jié)果總結(jié)為將加工成本加工的時間和加工性能相結(jié)合，以此為基礎的整體化戰(zhàn)略，以提高其數(shù)控加工技術(shù)的質(zhì)量，給加工環(huán)節(jié)提供大量理論支持。對此，在架構(gòu)優(yōu)化的環(huán)節(jié)中，對于前期的模擬化控制使用CAD程序的設計方法，依照數(shù)據(jù)相關(guān)的編寫和參數(shù)的合理制定，將模擬分析用于操控系統(tǒng)所產(chǎn)生的實際效益中。如果實際預取的參數(shù)與之模擬參數(shù)一致，那么可以將該產(chǎn)品進行加工工序的劃分。此外，該加工工序的劃分具有一定的實行性，可以依照相關(guān)程序操作進行加工環(huán)節(jié)的認證操作。依照加工順序來說，加工順序必須按照毛坯狀況和產(chǎn)品構(gòu)造，選擇合適的安裝手段和產(chǎn)品定位，以此保證產(chǎn)品的剛度不受到嚴重影響，且減少產(chǎn)品的變形問題。故此，在加工順序中，它必須遵循的標準如下：（1）先面后孔（2）先主后次（3）先粗后精（4）基面先行第2.3節(jié)定位基準選擇在加工曲軸的相關(guān)工藝方面，重要的是需正確選擇基準。對于基準面的選擇來說，應該充分考慮各種因素，基準面必須合理選擇，以此提高制造曲軸的效率和質(zhì)量。如果選擇的基準面不合適，那么在加工過程中會出現(xiàn)諸多問題，嚴重則會造成曲軸零件的損壞，從而影響曲軸加工的進度。對于基準選擇來看，它主要分為2點，即粗基準與精基準的選擇。首先，從選擇精基準層面來看。依據(jù)相關(guān)要求，在生產(chǎn)過程中，必須考慮數(shù)據(jù)偏差問題，其精基準的選擇需遵循的原則如下：第一，堅持自為基準原則。在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)指標以生產(chǎn)零件為主，從而合理改善生產(chǎn)質(zhì)量；第二，遵守統(tǒng)一基準相關(guān)原則。在加工過程中，需在各加工表面統(tǒng)一運用定位基準，從而滿足各表面的精度需求；第三，堅持基準一致原則，在生產(chǎn)制造之前必須選擇好基準數(shù)據(jù)，并不得更改。其次，粗基準的選擇。依照粗基準選擇來說，它對其曲軸要求不高，因此可選擇粗基準的定位選擇，比如曲軸外圓等。依照要求曲軸零件較高的產(chǎn)品，在選擇定位基準時也可選用也粗基準，它唯一的要求在于面的中心必須和相應的中心孔結(jié)合在一起，讓軸頸距離得到縮減。根據(jù)曲軸曲柄的相關(guān)基準來看，由于毛坯制造具有一定的特點，使得生產(chǎn)的曲柄可以達到產(chǎn)品精度的標準。依照生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，可以將生產(chǎn)過程相應調(diào)節(jié)。同時，曲軸軸承方位確定標準的關(guān)鍵在于曲軸的曲柄部位，只有將曲柄部位合理選擇，才能提供曲柄位置的精度。在此次研究中，將主軸頸作為主要基準，此外，在銑曲軸兩端面打造中心孔，然后，通過兩頂尖定位對主軸頸進行粗加工，再對主軸頸進行半精加工，然后將主軸頸作為基準應用偏心卡盤分度夾具，對連桿軸頸進行加工；接下來處理主軸頸，在此基礎上，對連桿軸頸進行加工。第2.4節(jié)加工階段的劃分在數(shù)控機床中，它的特點在于集中的加工工序。通過此機床的相應屬性，對其加工工序進行分類如下：（1）分成精加工與粗加工；對于極易出現(xiàn)變形的工件而言，需充分探索加工精度因素與變形因素，將加工工序分成以上兩種類型，這符合先粗后精的加工方式。（2）依據(jù)應用的刀具來劃分加工工序標準：在加工時，可遵守刀具集中應用的原則有效劃分加工工序，從而減少空程時間與換刀次數(shù)。與此同時，通過刀具一次性完成全部加工部位，再對刀具進行更換，然后完成其他部位的加工任務。這一方式應用的范圍十分廣泛，包括專用數(shù)控機床和加工機構(gòu)等。（3）將加工工序劃分的標準依照不同的裝夾定位：該方法比較適用于產(chǎn)品位置加工不多的工件，其工作流程是將加工位置劃分為幾塊，其加工工序只應用其中一塊。比如在加工工件表面的過程中，通過內(nèi)腔夾緊的工序進行分類；對內(nèi)腔進行加工時，才能依據(jù)外形夾緊的工序進行分類。在劃分加工工序時，其以產(chǎn)品制造標準、工廠生產(chǎn)管理、產(chǎn)品加工技術(shù)和機床的性能狀況以及產(chǎn)品安裝方式等為依據(jù)，盡可能做到有效、科學。本文在劃分數(shù)控機床加工工序時，主要以裝夾定位劃分工序為依據(jù)進行劃分。第2.5節(jié)確定加工路線在加工時，與被加工產(chǎn)品比較來看，本質(zhì)上，刀位點就是其運行的蹤跡，也就是走刀路線。換句話說，在應用刀具時，刀具以刀點為原點進行運動，然后再次回到起點，同時逐一完成加工時的運行軌跡；例如，非切削空軌跡的刀具運用和返回以及切削加工的相應途徑等。該走刀路線既可以了解工序的步驟，還可以了解工步的內(nèi)容。在一定程度上走刀路線時程序編寫的關(guān)鍵點。在數(shù)控機床的加工中，走刀路線決定著機械零件的加工質(zhì)量和精度。依照產(chǎn)品的構(gòu)造外形數(shù)據(jù)來看，走刀路線的合理制定有利于將產(chǎn)品的精度全部提升，同時將操控時間減少，并對資源的利用數(shù)學加以提高。為此，相對于刀具空間優(yōu)化的走刀軌跡來說，須對其精度問題進行全面分析與研究，確保其在最優(yōu)程序下，完成對整個刀具的控制。此外，對于數(shù)控機床的運作而言，將刀具的切入度與切入速度為立足點，分析其影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的狀況，因刀具的平滑度主要通過刀具進給量體現(xiàn)出來，隨后分析在不同曲線的輪廓下，刀具在當前曲面內(nèi)切入點和切出點的實際比例結(jié)果，以保證在切入過程中，刀具對產(chǎn)品加工點的切入操作非常有效，以提高產(chǎn)品精度。此外，這也是解決不同操控系統(tǒng)下產(chǎn)生的差異性問題，也是解決差異性的主要方法。走刀路線的確定遵循的條件如下所示：（1）空行程的相應減少，即產(chǎn)品加工的最優(yōu)路線；（2）在一次走刀過程中，最終輪廓的完成即明確粗精加工；（3）選擇切線方向切入與切出第3章曲軸的機械加工工藝過程卡片表3.1單拐曲軸機械加工工藝過程指導卡（第1頁）

表3.2單拐曲軸機械加工工藝過程指導卡（第2頁）表3.3單拐曲軸機械加工工藝過程指導卡（第3頁）第4章擬定加工零件的工藝卡片表4.1車兩端面打中心孔工序卡

表4.2粗車主軸頸右端工序卡

表4.3粗車主軸頸左端工序卡

表4.4銑連桿軸頸上下端工序卡

表4.5精車主軸頸右端工序卡

表4.6精車主軸頸左端工序卡

表4.7粗、精車連桿軸頸側(cè)板工序卡

表4.8車錐度并倒角工序卡

表4.9銑鍵槽工序卡

表4.10鉆主軸頸左端油孔并擴孔、锪孔、鉆連桿軸頸油孔并攻螺紋工序卡表4.11鉆第一側(cè)板油孔并攻螺紋、鉆兩側(cè)板下端孔并攻絲工序卡

表4.12鉆連桿軸頸斜油孔工序卡

表4.13磨主軸頸右端并圓角工序卡

表4.14磨主軸頸左端并圓角工序卡

表4.15磨連桿軸頸工序卡

表4.16磨錐度工序卡

第5章銑床加工曲軸表面程序

第6章量具的選用為了保障質(zhì)量，依據(jù)圖樣生產(chǎn)各零件的過程中，是否與圖樣相匹配，需應用測量工具進行檢驗，那么這些檢測的工具就是量具。例如，百分表、游標卡尺和千分尺等。此次研究中要用到的量具主要如下：第6.1節(jié)游標卡尺這是一種精度中等、結(jié)構(gòu)比較簡單的量具，可對工件的長度、外徑與內(nèi)徑等進行測量。在游標卡尺中，它特別需要注意的問題如下所示：（1）在應用這一量具之前，應當擦拭干凈被測量的對象以及相關(guān)工具；例如，兩爪與產(chǎn)品表面。此外，對游標卡尺的相應功能進行檢查，如：堅固螺釘能否正常發(fā)揮功用、微動裝置和尺框是否固化等。（2）通過游標卡尺對量具的零位進行檢查，確保兩量爪維持在緊密態(tài)勢。（3）對游標卡尺進行應用時，需確保量爪面與工件表面接觸的壓力在合理的范圍內(nèi)，壓力應當適中，讓工件與檢測面剛好處于接觸的狀態(tài)；此外，量爪還可以順著工件靈活移動。包含了微動裝置的游標卡尺，需合理應用該裝置。（4）在讀數(shù)時，需讓游標卡尺水平地傾向于比較亮的一面，使視線最大限度與尺上的刻線保持垂直狀態(tài)，防止因視線不當導致數(shù)值出現(xiàn)偏差。第6.2節(jié)千分尺用于測量精度的設備有千分尺。它時使用最為廣泛的量具之一，其精度可達0.01mm.。同時，此精度比游標卡尺還高出許多，且更加靈敏；所以，對高精度零件進行加工時，主要選擇千分尺的量具，有利于提升精準度，例如，零件長度及厚度以及零件外徑等。（1）在應用千分尺時，隔熱裝置往往是手握的位置。（2）在測量過程中，將零件和該量具兩測量面接觸的距離進行測量，同時禁止將微分筒轉(zhuǎn)動。（3）在測量時，被測長度應當和千分尺測量軸的中心線保持一致，不能歪斜。（4）對千分尺工具進行應用的過程中，與此同時，被測對象在接觸千分尺測量面時，應當分析工件表面的具體形狀。結(jié)論本課題是單拐曲軸的加工工藝的分析，在分析曲軸零件加工技術(shù)要求及加工精度后，合理確定毛坯類型，經(jīng)過查閱相關(guān)書籍、歷史文獻等技術(shù)資料，確定各工序的定位基準、機械加工余量、工序尺寸及公差，最終制定出曲軸零件的加工工序卡片。設計過程中通過對工件工藝分析，按其要求選擇適合的機床、刀具、量具及基準：由于該工件需通過車削與銑削來結(jié)