《2022年发动机曲轴加工工艺分析与毕业设计方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年发动机曲轴加工工艺分析与毕业设计方案.docx（19页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精品学习资源发动机曲轴加工工艺分析与设计摘要曲轴是汽车发动机的关键零件之一,其性能好坏直接影响到汽车发动机的质量和寿命 .曲轴在发动机中承担最大负荷和全部功率,承担着强大的方向不断变化的弯矩及扭矩，同时经受着长时间高速运转的磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性、疲惫强度和良好的耐磨性能；发动机曲轴的作用是将活塞的往复直线运动通过连杆转化为旋转运动，从而实现发动机由化学能转变为机械能的输出；本课题仅 175型柴油机曲轴的加工工艺的分析与设计进行探讨；工艺路线的拟定是工艺规程制订中的关键阶段，是工艺规程制订的总体设计；所撰写的工艺路线合理与否，不但影响加工质量和生产率，而且影响到工人、设备、工艺装
2、备及生产场地等的合理利用，从而影响生产成本；所以，本次设计是在认真分析曲轴零件加工技术要求及加工精度后，合理确定毛坯类型，经过查阅相关参考书、手册、图表、标准等技术资料，确定各工序的定位基准、机械加工余量、工序尺寸及公差，最终制定出曲轴零件的加工工序卡片；关 键 词 ： 发 动 机 ， 曲 轴 ， 工 艺 分 析 ， 工 艺 设 计欢迎下载精品学习资源目 录第一章 概述1其次章 确定曲轴的加工工艺过程 32.1 曲轴的作用 32.2 曲轴的结构及其特点 32.3 曲轴的主要技术要求分析 42.4 曲轴的材料和毛坯的确定 42.5 曲轴的机械加工工艺过程 42.6 曲轴的机械加工工艺路线 5第三
3、章 曲轴的机械加工工艺过程分析 63. 1 曲轴的机械加工工艺特点 63. 2 曲轴的机械加工工艺特点分析73. 3 曲轴主要加工工序分析83.3.1铣曲轴两端面 ,钻中心孔 3.3.2曲轴主轴颈的车削 883.3.3曲轴连杆轴颈的车削 83.3.4键槽加工 93.3.5轴颈的磨削 9第四章 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定94.1 曲轴主要加工表面的工序支配 94.2 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定104.2.1主轴颈工序尺寸及公差的确定104.2.2连杆轴颈工序尺寸及公差的确定104.2.3 2-020.12 外圆工序尺寸及公差的确定 104.2.4 20-00.021 外圆工序尺寸
4、及公差的确定 114.3 确定工时定额 114.4 曲轴机械加工工艺过程卡片的制订12谢 辞13参考文献 14附 录 15欢迎下载精品学习资源第一章 概述曲轴是发动机上的一个重要的旋转机件，装上连杆后，可承接活塞的上 下 往复运动变成循环 旋转运动；曲轴主要有两个重要加工部位：主轴颈和连杆颈；主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔 与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构；发动机工作过程就是：活塞 经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴， 由曲轴将直线运动转变为旋转运动；而曲轴加工的好坏将直接影响着发动机 整体性能的表现；发动机机体是构成发动机的骨架
5、，是发动机各机构和各系统的安装基础， 其内、外安装着发动机的全部主要零件和附件，承担各种载荷；机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖等零件组成；1）气缸体水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，气缸体一般用灰铸铁铸成， 气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间；在气缸体内部铸有很多加强筋，冷却水套和润滑油道等；2）曲轴箱气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱；上曲轴箱与气缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴 箱，故又称为油底壳；油底壳受力很小，一般采纳薄钢板冲压而成，其外形取决于发动机的总体布置和机油的容量；油底壳内
6、装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大；油底壳底部仍装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，削减发动机的磨损；在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏；V 型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半；主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中；主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，仍取决于曲轴的支承方式；连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，在连接处用圆弧过渡，以削减应力集中；欢迎下载精品学习资源曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平稳惯性力， 曲柄处铸有 或紧固有 平稳重块；平稳重块用来平稳发动机不平稳的离心力矩，有时仍用来平稳一部分往
7、复惯性力，从而使曲轴旋转平稳；曲轴前端装有齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等；为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封；曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成挡油凸缘与回油螺纹， 以阻挡机油向后窜漏；2.3 曲轴的主要技术要求分析1. 主轴颈、连杆轴颈本身的精度，即尺寸公关等级IT6 ，表面粗糙度 Ra 值为 1.25 0.63 m；轴颈长度公差等级为IT9 IT10 ；轴颈的外形公差，如圆度、圆柱度掌握在尺寸公差之半；2. 位置精度，包括主轴颈与连杆轴颈的平行度：一般为100mm 之内不大于0.02mm；曲轴各主轴颈的同轴度：小型高速曲轴为
8、0.025mm，中大型低速曲轴为 0.03 0.08mm；3. 各连杆轴颈的位置度不大于 20；2.4 曲轴的材料和毛坯的确定曲轴工作时要承担很大的转矩及交变的弯曲应力，简单门生扭振、折断及轴颈磨损，因此要求用材应有较高的强度、冲击韧度、疲惫强度和耐磨性；常用材料有：一般曲轴为 35、40、45 钢或球墨铸铁 QT600-2；对于高速、重载曲轴，可采纳 40Cr、42Mn2V等材料；本课题采纳球墨铸铁 QT600-2.曲轴的毛坯依据批量大小、尺寸、结构及材料品种来打算；批量较大的小型曲轴，采纳模锻；单件小批的中大型曲轴，采纳自由锻造；而对于球墨铸铁材料就采纳铸造毛坯；2.5 曲轴的机械加工工艺
9、过程欢迎下载精品学习资源曲轴的尺寸精度、加工表面外形精度以及位置精度的要求都很高，但刚性比较差，简单产生变形，这就给曲轴的机械加工带来了很多困难，必需予以充分的重视；曲轴需要加工的表面有：主轴颈、连杆轴颈、键槽、 22 的外圆；由于使用了工艺搭子，铣键槽支配在切除工艺搭子后，磨削外圆支配在保留工艺搭子前；依据曲轴的结构特点及机械加工的要求，加工次序大致可归纳为：铣两端面；车工艺搭子和钻中心孔；粗、精车三连杆轴颈；粗、精车各处外圆；精磨连杆轴颈、主轴颈和 20、22 外圆；切除工艺搭子、车端面、铣键槽等；2.6 曲轴机械加工工艺路线在进行大量的工艺分析之后，制定出大批大量生产曲轴的加工工艺路线：
10、（1） 锻造（2） 热处理（3） 铣两端面（4） 车两端工艺搭子外圆（5） 钻主轴颈中心孔（6） 钻连杆轴颈中心孔（7） 检验（8） 粗车三个连杆轴颈（9） 精车三个连杆轴颈（10） 车工艺搭子两端面（11） 粗车各处外圆（12） 精车各处外圆（13） 检验（14） 磨削连杆轴颈外圆（15） 磨削两主轴颈欢迎下载精品学习资源-0.12（16） 磨削22 0mm 外圆欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源-0.021（17） 磨削20 0 0mm 外圆欢迎下载精品学习资源（18） 检验（19） 车掉两端工艺搭子（20） 车两端面（21） 铣键槽（22） 倒角（23） 去毛刺（24） 最终检验第
11、三章 曲轴的机械加工工艺过程分析3. 1 曲轴的机械加工工艺特点三拐曲轴除了具有轴的一般加工规律外，也有它的工艺特点，主要包括外形复杂，刚性差及技术要求高，针对这些特点应实行相应的措施，分析如下：1、外形复杂曲轴主轴颈与连杆轴颈不在同一轴上线，偏心距有肯定的尺寸要求，并且 两轴有较高的位置度要求，同时主轴颈与连杆轴颈间有较大的平稳块，因此在 工艺设计中应解决以下几点问题：a.设计加工连杆轴颈的偏心夹具，即连杆轴颈与机床主轴重合，并使夹具能回转180 度，加工另一连杆轴颈； b.为排除加工时的不平稳力的产生，设计夹具时应精确设计平稳重；2、刚性差因本曲轴长径比较大，同时具有曲拐，因此刚性较差；曲
12、轴在切削力及自重的作用下会产生严峻的扭曲及弯曲变形，特殊在单边传动的机床上加工更为严峻，在工艺设计中应解决以下问题：1）：粗加工时由于切削余量大，切削力也较大，可用中间托架来增强刚性，减小变形和振动，同时机床刀具及夹具都应有较高的刚度；2）：在加工时尽量使切削力的作用相互抵消，可用前后刀架同时横向进欢迎下载精品学习资源给；3）：合理支配工位次序以削减加工变形，按先粗后精的原就支配加工工序，逐步提高精度；该零件是三拐小型曲轴，生产批量不大，应选用中心孔定位，它是帮助基准，装夹便利，节约找正时间，又能保证三处连杆轴颈的位置精度；但轴两端的轴颈分别是 20mm和 25mm，而三处连杆轴颈中心距分布在
13、 32mm的圆周上，故不能直接在轴端面上钻三对中心孔；于是，在曲轴毛坯制造时，预先铸造两端 45mm的工艺搭子，这样就可以在工艺搭子上钻出四对中心孔，达到用中心孔定位的目的；2） 在工艺搭子端面上钻四对中心孔，先以两主轴颈为粗基准，钻好主轴 颈的一对中心孔；然后以这一对中心孔定位，以连杆轴颈为粗基准划线，再将 曲轴放到回转工作台上，加工 32mm、圆周 120均布的三个连杆轴颈的中心孔，这样就保证了它们之间的位置精度；3） 该零件刚性较差，应按先粗后精的原就支配加工次序，逐步提高加工欢迎下载精品学习资源精度；对于主轴颈与连杆轴颈的加工次序是，先加工三个连杆轴颈，然后再加工主轴颈及其他各处的外圆
14、，这样支配可以防止一开头就降低工件刚度，削减受力变形，有利于提高曲轴加工精度；4） 由于使用了工艺搭子，铣键槽工序支配在切除中心孔后进行，故磨外圆工序必需提前在仍保留工艺搭子中心孔时进行，同时要留意防止已磨好的表面被碰伤；3. 3 曲轴主要加工工序分析3.3.1 铣曲轴两端面 , 钻中心孔本工序在钻铣车组合车床上完成，主要保证曲轴总长及中心孔的质量，如端面不平就中心钻上的两切削刃的受力不均，钻头可能引偏而折断，因此采纳先面后孔的原就；中心孔除影响曲轴质量分布外，它仍是曲轴加工的重要基准贯穿整个曲轴加工始终；因而直接影响曲轴加工精度；打中心孔在本次工艺设计中因考虑设备因素，采纳找出曲轴的几何中心
15、代替质量中心；打中心孔以毛坯的外表面作为基准，因而毛坯外表面质量好坏直接影响孔的位置误差；3.3.2 曲轴主轴颈的车削由于曲轴年产量不大，主轴颈加工采纳车削，在刚度较强的一般车床上进行；曲轴安装在前、后顶尖上线一端用大盘夹住而另一端用顶尖顶住，用硬质合金车几道工序上完成主轴颈的车削；由于加工余大且不匀称，旋转不平稳， 加工时产生冲击，因此工件要夹坚固；车床、刀具、夹具要有足够的刚性；主轴颈车削次序是先精车一端主轴颈及轴肩，然后以车好的主轴颈定位；另一侧用顶尖以中心孔定位；车另一端主轴颈、肩及各个轴颈，半精度及精车都按此次序进行，逐步提高主轴颈及其他轴颈的加工精度；3.3.3 曲轴连杆轴颈的车削
16、主轴颈及其它外圆车好后，以主轴颈作为加工连杆轴颈的基准，采纳专用的车夹具、车削连杆轴颈，车削同样在一般车床上进行；车削连杆轴颈需要解决的是角度定位 两连杆轴颈轴线需要掌握在 180 度+30 度或 180 度 30 度）以及曲轴旋转的不平稳问题；这些都由专用夹具来保证，夹详细为一对用以定位的 V 型块组成，装在接盘上；接盘与车床过渡接盘靠中间的定位销定位并连欢迎下载精品学习资源接，接盘在过渡接盘上靠棱形定位销可转 180 度，依次车削两个连杆轴颈； V型块中心与车床主轴线距离一个曲轴半径；车削过程中，一端与曲轴主轴颈定位并夹紧，另一端靠偏中心座夹紧，中心座上钻有中心孔，中心孔偏心距同样为一个曲
17、轴半径；用顶尖顶紧中心孔，这样就能保证连杆轴颈轴线与车床主轴线一样；安装夹详细的接盘上有平稳块，排除曲轴旋转时不平稳力矩的生；曲轴加工时由于受到离心力和两顶尖的轴向压紧偏心力的作用，简单发生弯曲变形，为了加强工件刚度，用撑杆来撑住另一个曲拐的开移；车削连杆轴颈时为了使切削力不致于太大，每次车削余量掌握在 11.5mm内，同时车床旋转不能太高，刀具采纳高速钢；3.3.4 键槽加工这个键槽主要用于飞轮，加工此键槽应支配在主轴颈精车工序之后，这样能保证定位精度及掌握键槽的深度以及对称度；键槽加工是以两主轴颈定位， 同样用专用夹具在一般铣床上进行；3.3.5 轴颈的磨削由于主轴颈及连杆轴颈精度较高，尺
18、寸精度为IT6级，表面粗糙度1.60.8 m，并且具有较高的外形精度及位置精度；因此主轴颈与连杆轴颈精车后要进行磨削，以提高精度表面粗糙度；在工艺设计中，第一磨主轴颈然后磨连杆轴颈；中间主轴颈磨好后才能磨其余轴颈，磨主轴颈和连杆轴颈的安装方法基本上与车轴颈相同，磨主轴颈是以中心孔定位，在外圆磨床上进行，磨连杆轴颈就以经过精磨的两端主轴颈定位，以保证与主轴颈的轴线距离及平行度要求，磨连杆轴颈是在曲轴磨床上进行的；由于轴颈宽度不大，采纳横向进给磨削法，生产率较高，磨轮的外形需认真地修整，由于直接影响轴颈与圆角的外形，磨削余量依据车削后的精度而 定，粗磨余量值每边 0.20.3mm，精磨余量掌握在
19、0.10.15 mm 内；在横向进给磨削中，磨轮对工件的压力很大，为防止曲轴弯曲，采纳可以调剂的中心架，否就就不能去掉上道工序留下的弯曲度，最好待这个轴颈的摆差减小才开头使用中心架；磨削主轴颈时应把两顶尖孔倒角处抹洁净，去砂粒及油泥，确保加工基准欢迎下载精品学习资源中心孔的精度，磨削工序之前必需修研中心孔；第四章 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定4.1 曲轴主要加工表面的工序支配曲轴的主要加工表面为主轴颈、连杆轴颈、各外圆；次要加工表面为两端面、键槽；此外，仍有仍有检验、清洗、去毛刺等工序；连杆各主要表面的工序支配如下：1）、主轴颈：粗车、精车、磨削；2）、连杆轴颈：粗车、精车、磨削；03）
20、、22 -0.12 mm外圆：粗车、精车、磨削；欢迎下载精品学习资源-0.021 被吃刀量：取=1mm，欢迎下载精品学习资源2 进给量 f：取；3 机床主轴转速 : 取 n=600r/min4 切削速度：5 运算切削工时：被切削层长度=322=66mm，由于粗车走刀两次，故 t m=0.44min欢迎下载精品学习资源-0.033工序 9 ：精车三个连杆轴颈至 24.50；选用机床： CA6140 卧式车床欢迎下载精品学习资源1 被吃刀量：取=0.65mm，2 进给量 f：取 f=0.3mm/r3 机床主轴转速 : 取 n=800r/min4 切削速度：5 运算切削工时：被切削层长度=322=6
21、6mm，由于粗车走刀两次，故t m=0.55min4.4 连杆机械加工工艺过程卡片的制订制订机械加工工艺规程的最终一项工作就是填写工艺卡片，它主要包括发动机曲轴的工序次序及内容的填写、工序简略的绘制、合理挑选各工序所用机床设备的名称与型号、工艺装备 即刀具、夹具、量具等）的名称与型号；见附录：欢迎下载精品学习资源谢 辞在本设计的开题论证、课题讨论、论文撰写和论文审校整个过程中，得到了导师吴明明的亲切关怀和细心指导，使得本设计得以顺当完成，其中无不饱含着导师的汗水和心血；导师敏捷的学术思想、严谨踏实的治学态度、渊博的学识、精益求精的工作作风、诲人不倦的育人精神，将永久牢记在我的心中， 使我终生受
22、益；她对本设计的构思、框架和理论运用赐予了我很多深化的指 导，使得设计得以顺当完成；在此谨向导师吴明明老师表示诚心的感谢和崇高的敬意；感谢全部任课老师三年来对我的培育；这个文化底蕴深厚、安详安静的地方，塑造了我积极、乐观、淡定的人生态度，刻画了我永久流连的青春记忆， 让我在这个即将离别的时候，如此不舍；在此，我要向诸位老师说声感谢；当然也要感谢我的父母，我所迈出的每一步，都凝结着你们的心血和汗水，你们始终如一的支持和关爱，是我始终英勇向前的动力；同时也要感谢我的同学和伴侣们，我将永久记得你们伴我走过的每一个有欢乐有泪水的日子，是你们的关怀和帮忙，让我感受到了家的暖和；欢迎下载精品学习资源李建栋
23、年月日参考文献1 陈明主编，机械制造工艺学 M. 北京:机械工业出版社 , 2005.072 陈宏钧主编，有用机械加工工艺手册： 38-4012 田晓锋，闫红彦，常新录， 100 系列发动机曲轴淬火工艺试验讨论 J. 拖拉机与农用运输车， 2007，346：97-98欢迎下载精品学习资源13 宋正元，康明斯 B 系列曲轴工艺的设计 J. 柴油机， 2000,85： 47-5014 王秋冰，马鸣，卢震鸣，来建刚，李光瑾，发动机曲轴用材料与工艺的进展趋势，柴油机设计与制造， 2007,151：40-4415 附 录各工序简图编排：机械加工工艺过程综合卡片产品名称零件名称材料某柴油机厂175型柴油机
24、曲 轴球墨铸铁QT600-2工序名序号工序 简图设备技术条件及检查要求称1铸造按曲轴铸造工艺进行2热处理正火铣两端3总长为 265mm铣床面车两端4工艺搭直径 45mm车床子外圆欢迎下载精品学习资源钻主轴5 颈中心车床孔欢迎下载精品学习资源钻连杆6 轴颈中心孔正对连杆中心欢迎下载精品学习资源7检验粗车三8个连杆留余量 2.6mm车床轴颈9精车三个连杆留余量 0.5mm车床轴颈车工艺10搭子两车床端面11粗车各留余量 2mm车床处外圆欢迎下载精品学习资源精车各12处外圆留余量 0.5mm车床欢迎下载精品学习资源13 检验欢迎下载精品学习资源磨削连14 杆轴颈外圆24-0.020 - 0.053mm外圆磨床欢迎下载精品学习资源磨削两15主轴颈25+0.021+0.008mm外圆磨床欢迎下载精品学习资源磨削22 -160外圆磨床0.12 mm外圆磨削20 -0171819车两端20表面粗糙度 Ra=10车床面21铣键槽铣床22倒角为 1mm车床23去毛刺最终检24验外圆磨床0.021mm外圆检验车掉两端工艺长度为 215mm 以上车床搭子欢迎下载
