單曲軸加工工藝及夾具設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 A：粗加工時由于切削余量大，切削力也較大，可用中間托架來增強剛性，減小變形和振動，同時機床刀具及夾具都應有較高的剛度。 B：在加工時盡 量使切削力的作用相互抵消，可用前后刀架同時橫向進給。 C：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，逐步提高精度。 D：在有可能產生變形的工序后面增設校直工序。 2）技術要求高 曲軸技術要求較高，加工面多，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，精加工占有相當比例。 加工時應要解決以下問題： A：正確分配粗加工、半精加工及精加工余量。 B：粗基準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，這樣能保證曲軸加工徑向及軸向加工余量的均勻性。 C：精加工時 仍用中心孔作為基準，但要重新修磨中心孔，避免精加工時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。 D：曲軸軸向定位以主軸頸軸肩定位，工藝設計時定位基準應盡量與設計基準一致。 單曲軸加工工藝及夾具設計 10 2 單曲軸的機械加工工藝特點分析 1)該零件是單曲軸，生產批量不大，故選用中心孔定位，它是輔助基準，裝夾方便，節省找正時間，又能保證位置精度。在曲軸毛坯制造時，選擇長 400mm，φ 90mm 的棒料作為材料開始加工。 2）在工藝工藝加工中，先以主軸頸為粗基準，鉆好主軸頸的一對中心孔；然后以這一對中心 孔定位，以連桿軸頸為粗基準劃線，再將曲軸放到回轉工作臺上，加工φ 32mm，這樣就保證了它們之間的位置精度。 3）該零件剛性較差，應按先粗后精的原則安排加工順序，逐步提高加工精度。加工主軸頸及其他各處的外圓，這樣安排可以避免一開始就降低工件剛度，減少受力變形，有利于提高曲軸加工精度。 4）磨外圓工序必須提前在還保留工藝搭子中心孔時進行，同時要注意防止已磨好的表面被碰傷。 3 單曲軸主要加工工序分析 1）銑曲軸兩端面 ,鉆中心孔 本工序在鉆銑車組合車床上完成，主要保證曲軸總長及中心孔的質量，若端面不平則中心鉆 上的兩切削刃的受力不均，鉆頭可能引偏而折斷，因此采用先面后孔的原則。中心孔除影響曲軸質量分布外，它還是曲軸加工的重要基準貫穿整個曲軸加工始終。因而直接影響曲軸加工精度。打中心孔在本次工藝設計中因考慮設備因素，采用找出曲軸的幾何中心代替質量中心。打中心孔以毛坯的外表面作為基準，因而毛坯外表面質量好壞直接影響孔的位置誤差。 2）曲軸主軸頸的車削 由于曲軸年產量不大，主軸頸加工采用車削，在剛度較強的普通車床上進行。曲軸安裝在前、后頂尖上線一端用大盤夾住而另一端用頂尖頂住，用硬質合金車幾道工序上完成主軸頸的車削。由 于加工余大且不均勻，旋轉不平衡，加工時產生沖擊，因此工件要夾牢固。車床、刀具、夾具要有足夠的剛性。主軸頸車削順序是先精車一端主軸頸及軸肩，然后以車好的主軸頸定位。另一側用頂尖以中心孔定位。車另一端主軸頸、肩及各個軸頸，半精度及精車都按此順序進行，逐漸提高主軸頸及其他軸頸的加工精度。 3）曲軸偏心圓柱的車削 單曲軸加工工藝及夾具設計 11 主軸頸及其它外圓車好后，以主軸頸作為加工偏心圓柱的基準，采用專用的車夾具、偏心套，車削同樣在普通車床上進行。車削偏心軸頸需要解決的是角度定位（兩連桿軸頸軸線需要控制在 180 度 +30度或 180度 — 30 度）以 及曲軸旋轉的不平衡問題。這些都由專用夾具來保證，夾具體為一對用以定位的 V 型塊組成，裝在接盤上。接盤與車床過渡接盤靠中間的定位銷定位并連接，接盤在過渡接盤上靠棱形定位銷可轉 180 度，車削軸頸。 V型塊中心與車床主軸線距離一個曲軸半徑。車削過程中，一端與曲軸主軸頸定位并夾緊，另一端靠偏中心座夾緊，中心座上鉆有中心孔，中心孔偏心距同樣為一個曲軸半徑。用頂尖頂緊中心孔，這樣就能保證連桿軸頸軸線與車床主軸線一致。安裝夾具體的接盤上有平衡塊，消除曲軸旋轉時不平衡力矩的生。曲軸加工時由于受到離心力和兩頂尖的軸向壓緊偏心力的 作用，容易發生彎曲變形，為了加強工件剛度，用撐桿來撐住另一個曲拐的開移。車削連桿軸頸時為了使切削力不致于太大，每次車削余量控制在1~ 內，同時車床旋轉不能太高，刀具采用高速鋼。 單曲軸加工工藝及夾具設計 12 三 工藝過程設計 1 定位基準的選擇 1）粗基準的選擇 曲軸的毛坯一般都呈彎曲狀態，為保證兩端中心孔都能在兩端面的幾何中心 上，粗基準應選靠近曲軸兩端的軸頸。為保證其他軸頸外圓余量均勻，在鉆中心孔后，應對曲軸進行校直。 由于大批量生產的曲柄毛坯的精度高，曲柄不加工，所以軸向的定位基準一般選取中間主軸頸兩邊的曲柄。因為中間主軸頸兩邊的曲柄處于曲軸的中間部位，用作粗基準可以減少其它曲柄的位置誤差。 2）精基準的選擇 曲軸和一般的軸類零件相同，最重要的精基準三中心孔。 曲軸軸向上的精基準，一般選取曲軸一端的端面或軸頸的止推面。但在曲軸加工的過程中，定位基準要經過多次轉換。曲軸圓周方向上的精基準一般選取曲軸上的定位平臺或法蘭上的定位孔。 2 加工階段的劃分與工序順序的安排 曲軸的主要加工部位是主軸頸和偏心圓柱，次要加工部位是法蘭盤、 曲柄、斜油孔、螺孔和鍵槽等。除機械加工外還有軸頸淬火、磁探傷、動平衡等。在加工過程中還要安排校直、檢驗、清洗等工序。 1）加工階段的劃分 曲軸的機械加工工藝過程大致可分為：加工基準面 —— 粗加工主軸頸和偏心圓柱 —— 加工斜油孔等次要表面 —— 主軸頸和連桿軸頸的熱處理 —— 精加工主軸頸和偏心圓柱 —— 加工鍵槽和兩端孔等 —— 動平衡 —— 光整加工主軸頸和偏心圓柱。 曲軸的主軸頸和偏心圓柱的技術要求都很嚴格，所以各軸頸表面加工一般安排為：粗車 —— 精車 —— 粗磨 —— 精磨 —— 超精加工。 對于單曲軸進行粗加工時，以中間主軸頸為輔助定位 基準，所以先粗加工和半精加工中間主軸頸，然后再加工其他主軸頸。而連桿軸頸的粗、精加工，一般都要以曲軸兩端主軸頸定位，所以連桿的粗精加工都安排在主軸頸加工之后進行單曲軸加工工藝及夾具設計 13 的。 2）工序安排 斜油孔的進出口都安排在曲軸的軸頸上，所以在軸頸淬火之前加工。鉆 斜油孔時，用加工過的軸頸定位，可以保證其位置精度。 主軸頸是偏心圓柱的設計基準，所以，主軸頸與偏心圓柱的車削（銑削）和磨削，一般都是先加工主軸頸再加工偏心圓柱。 在精磨主軸頸的過程中，先精磨主