曲軸加工工藝設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 件時頂尖受力不均勻，前頂尖容易損壞或移位。因此必須經常檢查并保證兩頂尖處在有摩擦力又有間隙的狀況。 7. 注意調整車床主軸的間隙，特別是當車床精度較差時，更顯得重要。 [6] 確 定毛坯 確定毛坯 根據零件材料，確定毛坯材料為 35CrMo。曲軸為發動機上一個關鍵核心零件，由參考文獻 [5]表 ，表 可知，其生產類型為大批生產；毛坯宜采用模鍛成形，其優點是鍛造精度高，加工余量小，但產品的組織不均勻及表面有硬化層。為改善切削性能，要進行正火處理。 確定機械加工余量 鋼制模鍛件的機械加工余量按 GB3835— 85確定。確定時，根據估算 的鍛件質 7 加工精度及鍛件形狀復雜系數，由文獻 [5]表 — ,可查得各加工表面的加工余量（表中余量值為單邊余量）。 1. 鍛件質量 根據成品重量為 25kg 估算為 35kg。 2. 加工精度 除圓錐面以外的各表面均為一般加工精度 F10 級。 3. 鍛件形狀復雜系數 S djwkms m? 式中 djm —— 鍛件的質量； wkm —— 外廓包容體的質量。 假設鍛件的外廓包容體為 105 145 342 的長方體，則 1 0 .5 1 4 .5 3 4 .2 7 .8 0 4 0 .6wkm k g? ? ? ? ? 35djm kg? 35 wkms m? ? ? 查文獻 [1]P45，表 — 10 可確定鍛件的形狀復雜系數為 S1，屬于簡單級。根據鍛件重量 F1， 查文獻 [1]表 得：直徑方向為 ～ 水平方向： 0～ 315mm 內： ～ ； 315～ 400mm 內： ～ ；鍛件各外徑的單面余量為 ～ ；軸向尺寸的單面余量為： ～ (315mm)； ～ (315～ 400mm)。 確定毛坯尺寸 上面查的加 工余量數據，適用于加工表面粗糙度 Ra≥ m ，對于表面粗糙度 Ra m 的表面，余量需要適當放大，分析本零件，Φ 70m6(mm)兩端主軸頸表面粗糙度 Ra 為 m，故需要增加精車余量 ，Φ 68g10(mm)連桿軸頸表面粗糙度 Ra 為 m，毛坯尺寸需要增加精車及磨削余量 。參考文獻 [2]具體毛坯尺寸詳見表 11。 表 11 曲軸毛坯尺寸 零件尺寸 (mm) 單面加工余量 (mm) 鍛件尺寸 (mm) Φ 25f7 5 Φ 35 8 Φ 30s7 Φ 35 Φ 70m6 3 Φ 76 Φ 68g10 Φ 75 Φ 50h10 3 Φ 56 M44X26h 3 Φ 51 337 3 343 36 109 3 115 40 2 34 24 2 26 46 2 48 31 2 35 42 39 92 4 100 10 2 12 47 2 49 設計毛坯圖 確定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差，根據鍛件重量、形狀復雜系數、分模線形狀種類及鍛件精度等，從有關的表中查得。 曲軸零件的重量為 35kg，形狀復雜系數為 S1。 35CrMo 含碳量為 ～ %，其最高含碳量為 %，按文獻 [1]表 ，鍛件的材質系數為 M1，采取平直分模線，鍛件為普通精度等級，則毛坯公差可從文獻 [1]表 、表 。 本零件曲軸毛坯尺寸的允許偏差如下表 12所示。 表 12 曲軸毛坯尺寸的允許偏差 鍛件尺寸 (mm) 偏差 (μm) 根據 Φ 35 + 9 Φ 76 + 文獻 [2]表 Φ 42 + Φ 56 + Φ 75 + R39 + 文獻 [2]表 343 + 48 + + 115 + 45 + 34 + 確定圓角半徑 鍛件的圓角半徑按文獻 [1]表 確定，本鍛件各部件的 H/B 均小于 2，故可以用下列公式計算：外圓角公式： ? ? ? ； 為簡化起見，本鍛件圓角半徑均取相同值，用最大的 H=40mm 計算 40 m m? ? ? ? 則本鍛件中外圓角取值均為 ，該數值即能保證各表面的加工余量 . 10 確定拔模角度 由文獻 [11]知本鍛件由于上下模膛深度相等查表 — 23外起模角度 a=10176。 確定分模位置 由于毛坯是軸類零件，所以采用徑向分模，為了便于起模及便于發現上下模在模鍛過程中發現錯移，分模線位置選在徑向對稱面，分模線為直線。 確定毛坯及毛坯的熱處理方式 鋼制曲軸毛坯經鍛造后要安排正火，以消除殘留的鍛造應力，并使不均勻繁榮金相組織，通過重新結晶得到細化均勻的組織，從而改善加工性。 加工工藝路線擬定 主要技術要求 糙度要求：基本尺寸為Φ 68 連桿頸為 ，基本尺寸為Φ 70 主軸頸為 ，小頭、各軸臺、 M44 螺紋粗糙度要求為 ， M12 法蘭螺紋孔、底面、鍵槽側面為，小頭端面、 M15 和 M33螺紋孔、Φ 4油孔為 ， Φ 6斜油孔為 。 圓柱度、圓度要：連桿頸外圓、主軸頸外、油槽底面為 。 相對主軸中心線跳動度：大頭圓錐面 、大頭軸臺 。 垂直度： M12 相對于底面為 ，底面相對于主軸中心線為 100： 。 平行度：兩側相對于主軸中心線為 100： ，鍵槽相對于軸中心線為 。 位置度： M12 螺紋孔相對于大頭軸臺、主軸中心線為 。 [8] 加工方法 表面粗糙度大于 ：外圓表面粗車（銑），由于為大批量生產，兩端面選銑；粗糙度為 ～ 面：粗車（銑） — 半精車（銑），粗糙度為 ～ 面：最終加工方法為精車（銑） ,如 :小頭精車。粗糙度為 ～ 面：最終加工方法為磨 ,如：連桿頸、主軸頸。 粗糙度為 ～ 孔：鉆孔 — 擴孔；粗糙度為 ～ 孔 :鉆孔 — 擴孔 —鉸孔。 11 加工順序的安排 在安排加工順序時一般應遵循以下原則： 1. 基準現行 應首先安排被選作精基準的表面的加工，再以加工出的精基準 為定位基準，安排其它表面的加工。該原則還有另外一層意思，是指精加工前應先修一下精基準。例如本工件的第一道工序銑兩端面打中心定位孔 。 2. 先粗后精 這是指先安排各表面粗加工，后安排精加工。如該零件的上下表面的加工。 3. 先主后次 主要表面一般指零件上的設計基準面和重要工作面。這些表面是決定零件質量的主要因素，對其進行加工是工藝過程的主要內容，因而在確定加工順序時，要首先考慮加工主要表面的工序安排，以保證主要表面的加工精度。在安排好主要表面加工順序后，常常從加工的方便與經濟角度出發，安排次要表面的加工 。 4. 先面后孔 一般這類零件上既有平面，又有孔或孔系，這時應先將平面（通常是裝配基準）加工出來，再以平面為基準加工孔或孔系。 鍛鋼曲軸加工路線為：鍛坯調質（或正火） — 校直 — 清理表面 — 檢查 — 機械加工 — 去應力退火 — 精加工 — 表面熱處理 — 校直 — 磨削加工 — 檢驗。 [10] 根據以上的基本原則可以確定曲軸加工工藝路線如表 13所示： 表 13曲軸的加工工藝路線 序號 工序內容 簡要說明 1 2 3 4 5 6 7 8 9 鍛造 熱處理 校直 清理表面 檢查 銑兩端面打中心定位孔 銑側面及底面 粗車小頭及法蘭 粗車主軸頸 模鍛 調質或正火 超聲波檢查 12 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 粗車連桿頸 鉆連桿孔及攻絲 鉆油孔 鉆法蘭孔及攻絲 精車連桿頸 精車大、小頭及軸臺 車油槽及越程槽 小頭攻絲及大、小頭倒角 車螺紋 銑鍵槽 淬火 校直 粗磨主軸頸 磨連桿頸 精磨連桿頸 拋光 清洗 總檢 專用夾具 磁粉探傷 該單拐曲軸在加工連桿軸頸Φ 68 時，要使用專用的偏心夾具來保證其偏心量為 177。 尺寸。此工藝過程的粗加工和半精加工，用一夾一頂或一托一夾的安裝方法，增加了零件的剛度。另一種加工方法，可以先鉆兩端面頂尖孔，用頂尖孔定位，安裝方便，基準統一。因零件重量大，固采用前一種方法。 在加工工序 50 中，兩端主軸頸采用精車主要是保證工序 20 工序尺寸精度，為下道工序使用偏心夾具車連桿頸時，保證零件的安裝精度。 精車兩主軸頸時，用兩頂尖裝夾，因工件軸向剛度差。為防止變形，在曲拐中間安裝螺釘支承，但是要注意支承力的大小。 磨削主軸頸時，配裝平衡鐵，使工件旋轉平衡，保證磨削精度。 曲軸是發動機的 重要零件，對其機械性能要求很高，固安排工序對零件毛坯和成品作嚴格檢驗。 13 加工工序設計 工序 20 銑側面及底面 1. 刀具，此工件可用端面銑刀加工，也可用圓柱銑刀加工；可用硬質合金銑刀，也可用高速鋼銑刀，先采用硬質合金斷面銑刀。根據文獻 [1]表 及硬質硬質合金端面銑刀標準 GB5342— 85，選擇銑刀直徑 mm125d0 ? ,齒數 z＝ 6 2. 銑削用量 (1) 確定銑削深度 a p 由于加工余量的關系故可在一次走刀切完，故 (2) 確定每齒進給量 根據 文獻 [1]表 ， X5032 萬能銑床的功率為 ,故每齒的進給量zmma f /~? ，取 mmp ? 。 (3) 確定銑削速度 v及銑削功率mp 查文獻 [1]表 得 min/59mv ?表, kwpm ?表，又查文獻 [1]表 得修正系數 ?VMk， ?mMPk， ?svk, ?VQwk ， ?mQpk， 考慮修正系數后的銑削速度 m i n/ m????表‘ 計算出刀具轉速 39。n 及進給速度f‘v m i n/132125 39。 rd vn ???? ?? m i n/1 5 81 3 mmzna ff ?????‘ 根據 X5032 立 式銑 床 說明 書取 ： min/158rn? ， m in/150v mmRf ?, min/59vR m? ， zmmR / f ? 3. 校驗機床功率 考慮工件材料硬度及實際銑削功率為： m ????表 此外，銑削功率還與銑削速度有關，由表查出 min/mm59v ?表，現在實際上選用 min/59v R mm? 。 vvR ?表 根據文獻 [1]表 ，考慮銑削速度變化對銑削功率 的影響，由于?mvpk ，故實際銑削功率為： kwmR ? 14 由于機床有效功率 kwpEE ????? ?‘ 其值大于銑削功率 P m，故選擇的銑削用量可在該機床上使用。 工序 40 粗主軸頸，工序 50 精車主軸頸 1. 粗車 根據文獻 [1]表 ，在車刀 H B＝ 25 16mm，工件直徑Φ D≤ 100，取mmap 5~3? 時，零件小很多，而實際車削深度又達到表中 mm5~3 的上限，故 f要取規定范圍的小值，暫取 rmmf /? ，因本工序為非強力重負荷切削，故對車刀的強度、刀桿強度和機床進給機構強度不進行校驗。 查文獻 [1]表 采用插入法查出所需切削速度 V，切削力 F，功率 Pm 得：min/107V0 m? ， Nz 3865F 0 ? ， kwm 0 ? ，又查文獻 [1]表 的修正系數： ?Mv ， ZMF ? ， mMp ? ， tv ?? mtpk ，其余修正系數均為 故： m i n/ 0 7V 39。 mT ???? NZT 3 5 5 8 6 5F 39。 ???? kwmT 39。 ???? 根據 Tv39。 計算 39。n m i n/32680 8210001000n 39。 rd v ???? ?? 根據 CA6140 車床說明書取 min/320rn? ， rmmf /? ，這時 min/