曲轴加工工艺12603.docx
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1、发动机曲曲轴加工工工艺分分析与设设计摘 要曲轴是汽汽车发动动机的关关键零件件之一,其性能能好坏直直接影响响到汽车车发动机机的质量量和寿命命.曲轴轴在发动动机中承承担最大大负荷和和全部功功率,承承受着强强大的方方向不断断变化的的弯矩及及扭矩,同同时经受受着长时时间高速速运转的的磨损,因因此要求求曲轴材材质具有有较高的的刚性、疲疲劳强度度和良好好的耐磨磨性能。发发动机曲曲轴的作作用是将将活塞的的往复直直线运动动通过连连杆转化化为旋转转运动,从从而实现现发动机机由化学学能转变变为机械械能的输输出。本课题仅仅1755型柴油油机曲轴轴的加工工工艺的的分析与与设计进进行探讨讨。工艺艺路线的的拟定是是工艺规
2、规程制订订中的关关键阶段段,是工工艺规程程制订的的总体设设计。所所撰写的的工艺路路线合理理与否,不不但影响响加工质质量和生生产率,而而且影响响到工人人、设备备、工艺艺装备及及生产场场地等的的合理利利用,从从而影响响生产成成本。所以,本本次设计计是在仔仔细分析析曲轴零零件加工工技术要要求及加加工精度度后,合合理确定定毛坯类类型,经经过查阅阅相关参参考书、手手册、图图表、标标准等技技术资料料,确定定各工序序的定位位基准、机机械加工工余量、工工序尺寸寸及公差差,最终终制定出出曲轴零零件的加加工工序序卡片。关键词:发动机机,曲轴轴,工艺艺分析,工工艺设计计 目 录第一章 概述 1第二章 确定曲曲轴的加
3、加工工艺艺过程 32.1曲曲轴的作作用 332.2曲曲轴的结结构及其其特点 32.3曲曲轴的主主要技术术要求分分析 442.4曲曲轴的材材料和毛毛坯的确确定 442.5曲曲轴的机机械加工工工艺过过程 442.6曲曲轴的机机械加工工工艺路路线 55第三章 曲轴的的机械加加工工艺艺过程分分析 663. 11曲轴的的机械加加工工艺艺特点 63. 22曲轴的的机械加加工工艺艺特点分分析 77 3. 3曲轴轴主要加加工工序序分析 883.3.1铣曲曲轴两端端面,钻钻中心孔孔83.3.2曲轴轴主轴颈颈的车削削 83.3.3曲轴轴连杆轴轴颈的车车削 83.3.4键槽槽加工 93.3.5轴颈颈的磨削削 9第四
4、章 机械加加工余量量、工序序尺寸及及公差的的确定 94.1曲曲轴主要要加工表表面的工工序安排排 94.2机机械加工工余量、工工序尺寸寸及公差差的确定定 1004.2.1主轴轴颈工序序尺寸及及公差的的确定 104.2.2连杆杆轴颈工工序尺寸寸及公差差的确定定 1004.2.3222 -00.12外外圆工序序尺寸及及公差的的确定 104.2.4220 00-0.0211外圆工工序尺寸寸及公差差的确定定 1114.3 确定工工时定额额 1114.4 曲轴机机械加工工工艺过过程卡片片的制订订 122谢 辞 13参考文献献 144附 录 15第一章 概述曲轴是发发动机上上的一个个重要的的旋转机机件,装装
5、上连杆杆后,可可承接活活塞的上上下(往往复)运运动变成成循环(旋转)运动。曲曲轴主要要有两个个重要加加工部位位:主轴轴颈和连连杆颈。主主轴颈被被安装在在缸体上上,连杆杆颈与连连杆大头头孔连接接,连杆杆小头孔孔与汽缸缸活塞连连接,是是一个典典型的曲曲柄滑块块机构。发发动机工工作过程程就是:活塞经经过混合合压缩气气的燃爆爆,推动动活塞做做直线运运动,并并通过连连杆将力力传给曲曲轴,由由曲轴将将直线运运动转变变为旋转转运动。而而曲轴加加工的好好坏将直直接影响响着发动动机整体体性能的的表现。发动机机机体是构构成发动动机的骨骨架,是是发动机机各机构构和各系系统的安安装基础础,其内内、外安安装着发发动机的
6、的所有主主要零件件和附件件,承受受各种载载荷。机机体组主主要由气气缸体、曲曲轴箱、气气缸盖等等零件组组成。(1)气气缸体水冷发动动机的气气缸体和和上曲轴轴箱常铸铸成一体体,气缸缸体一般般用灰铸铸铁铸成成,气缸缸体上部部的圆柱柱形空腔腔称为气气缸,下下半部为为支承曲曲轴的曲曲轴箱,其其内腔为为曲轴运运动的空空间。在在气缸体体内部铸铸有许多多加强筋筋,冷却却水套和和润滑油油道等。(2)曲曲轴箱气缸体下下部用来来安装曲曲轴的部部位称为为曲轴箱箱,曲轴轴箱分上上曲轴箱箱和下曲曲轴箱。上上曲轴箱箱与气缸缸体铸成成一体,下下曲轴箱箱用来贮贮存润滑滑油,并并封闭上上曲轴箱箱,故又又称为油油底壳。油油底壳受受
7、力很小小,一般般采用薄薄钢板冲冲压而成成,其形形状取决决于发动动机的总总体布置置和机油油的容量量。油底底壳内装装有稳油油挡板,以以防止汽汽车颠动动时油面面波动过过大。油油底壳底底部还装装有放油油螺塞,通通常放油油螺塞上上装有永永久磁铁铁,以吸吸附润滑滑油中的的金属屑屑,减少少发动机机的磨损损。在上上下曲轴轴箱接合合面之间间装有衬衬垫,防防止润滑滑油泄漏漏。(3)气气缸盖气缸盖安安装在气气缸体的的上面,从从上部密密封气缸缸并构成成燃烧室室。它经经常与高高温高压压燃气相相接触,因因此承受受很大的的热负荷荷和机械械负荷。水水冷发动动机的气气缸盖内内部制有有冷却水水套,缸缸盖下端端面的冷冷却水孔孔与缸
8、体体的冷却却水孔相相通。利利用循环环水来冷冷却燃烧烧室等高高温部分分。缸盖上还还装有进进、排气气门座,气气门导管管孔,用用于安装装进、排排气门,还还有进气气通道和和排气通通道等。汽汽油机的的气缸盖盖上加工工有安装装火花塞塞的孔,而而柴油机机的气缸缸盖上加加工有安安装喷油油器的孔孔。顶置置凸轮轴轴式发动动机的气气缸盖上上还加工工有凸轮轮轴轴承承孔,用用以安装装凸轮轴轴。气缸盖一一般采用用灰铸铁铁或合金金铸铁铸铸成,铝铝合金的的导热性性好,有有利于提提高压缩缩比,所所以近年年来铝合合金气缸缸盖被采采用得越越来越多多。而作为发发动机上上的一个个重要的的旋转机机件曲轴,其其加工方方法仍有有一般轴轴的加
9、工工规律,如如铣两端端面,钻钻中心孔孔,车、磨磨及抛光光,但是是曲轴也也是有它它的特点点,它由由主轴颈颈,连杆杆轴颈与与连杆轴轴颈之间间的连接接板组成成,其结结构细长长、曲拐拐多、刚刚性差,因因而安排排曲轴加加工工艺艺应采取取相应的的工艺措措施。 在曲轴轴的机械械加工中中,采用用新技术术和提高高自动化化程度都都不断取取得进展展。目前前,国内内较陈旧旧的曲轴轴生产线线多数由由普通机机床和专专用机床床组成,生生产效率率和自动动化程度度相对较较低。粗粗加工设设备一般般采用多多刀车床床车削曲曲轴主轴轴颈及连连杆轴颈颈,工序序质量稳稳定性差差,容易易产生较较大的加加工应力力,难以以达到合合理的加加工余量
10、量。精加加工普遍遍采用MMQ82260等等普通曲曲轴磨床床进行粗粗磨、半半精磨、精精磨、抛抛光,通通常靠人人工操作作,加工工质量不不稳,尺尺寸一致致性差。现现在加工工曲轴粗粗加工比比较流行行的工艺艺是:主主轴颈采采用车拉拉工艺和和高速外外铣,连连杆颈采采用高速速外铣,而而且倾向向于高速速随动外外铣,全全部采用用干式切切削。在在对连杆杆颈进行行随动磨磨削时,曲曲轴以主主轴颈为为轴线进进行旋转转,并在在一次装装夹下磨磨削所有有连杆颈颈。在磨磨削过程程中,磨磨头实现现往复摆摆动进给给,跟踪踪着偏心心回转的的连杆颈颈进行磨磨削加工工。当然,目目前国际际上还有有更加先先进的曲曲轴加工工工艺和和机床设设备
11、,只只钻一对对质量中中心孔,选选用日本本的Maazakk五轴联联动的数数控机床床进行一一系列的的加工。类类似这样样的新技技术,目目前国内内汽车发发动机曲曲轴的加加工还处处于研究究阶段,从从经济效效益和加加工难度度上考虑虑这是显显而易见见的。但但是对于于新技术术、新工工艺的追追求是不不会止步步的,这这就需要要我们当当代的青青年和科科技工作作者的不不断努力力。第二章 确定曲曲轴的加加工工艺艺过程2.1曲曲轴的作作用曲轴是汽汽车发动动机中的的重要零零件,它它与连杆杆配合将将作用在在活塞上上的气体体压力变变为旋转转的动力力,传给给底盘的的传动机机构,同同时,驱驱动配气气机构和和其它辅辅助装置置。曲轴在
12、工工作时,受受气体压压力,惯惯性力及及惯性力力矩的作作用,受受力大而而且受力力复杂,同同时,曲曲轴又是是高速旋旋转件,因因此,要要求曲轴轴具有足足够的刚刚度和强强度,具具有良好好的承受受冲击载载荷的能能力,耐耐磨损且且润滑良良好。2.2曲曲轴的结结构及其其特点图2-11 曲曲轴的结结构图曲轴一般般由主轴轴颈,连连杆轴颈颈、曲柄柄、平衡衡块、前前端和后后端等组组成。一一个主轴轴颈、一一个连杆杆轴颈和和一个曲曲柄组成成了一个个曲拐,曲曲轴的曲曲拐数目目等于气气缸数(直列式式发动机机);VV型发动动机曲轴轴的曲拐拐数等于于气缸数数的一半半。主轴颈是是曲轴的的支承部部分,通通过主轴轴承支承承在曲轴轴箱
13、的主主轴承座座中。主主轴承的的数目不不仅与发发动机气气缸数目目有关,还还取决于于曲轴的的支承方方式。连杆轴颈颈是曲轴轴与连杆杆的连接接部分,在在连接处处用圆弧弧过渡,以以减少应应力集中中。曲柄是主主轴颈和和连杆轴轴颈的连连接部分分,断面面为椭圆圆形,为为了平衡衡惯性力力,曲柄柄处铸有有(或紧紧固有)平衡重重块。平平衡重块块用来平平衡发动动机不平平衡的离离心力矩矩,有时时还用来来平衡一一部分往往复惯性性力,从从而使曲曲轴旋转转平稳。曲轴前端端装有齿齿轮,驱驱动风扇扇和水泵泵的皮带带轮以及及起动爪爪等。为为了防止止机油沿沿曲轴轴轴颈外漏漏,在曲曲轴前端端装有一一个甩油油盘,在在齿轮室室盖上装装有油
14、封封。曲轴轴的后端端用来安安装飞轮轮,在后后轴颈与与飞轮凸凸缘之间间制成挡挡油凸缘缘与回油油螺纹,以以阻止机机油向后后窜漏。2.3曲曲轴的主主要技术术要求分分析1.主轴轴颈、连连杆轴颈颈本身的的精度,即即尺寸公公关等级级IT66,表面面粗糙度度Ra值值为1.250.663mm。轴颈颈长度公公差等级级为ITT9IIT100。轴颈颈的形状状公差,如如圆度、圆圆柱度控控制在尺尺寸公差差之半。2.位置置精度,包包括主轴轴颈与连连杆轴颈颈的平行行度:一一般为1100mmm之内内不大于于0.002mmm;曲轴轴各主轴轴颈的同同轴度:小型高高速曲轴轴为0.0255mm,中中大型低低速曲轴轴为0.030.00
15、8mmm。3.各连连杆轴颈颈的位置置度不大大于220。2.4曲曲轴的材材料和毛毛坯的确确定曲轴工作作时要承承受很大大的转矩矩及交变变的弯曲曲应力,容容易门生生扭振、折折断及轴轴颈磨损损,因此此要求用用材应有有较高的的强度、冲冲击韧度度、疲劳劳强度和和耐磨性性。常用用材料有有:一般般曲轴为为35、440、445钢或或球墨铸铸铁QTT6000-2;对于高高速、重重载曲轴轴,可采采用400Cr、442Mnn2V等等材料。本本课题采采用球墨墨铸铁QQT6000-22.曲轴的毛毛坯根据据批量大大小、尺尺寸、结结构及材材料品种种来决定定。批量量较大的的小型曲曲轴,采采用模锻锻;单件件小批的的中大型型曲轴,
16、采采用自由由锻造;而对于于球墨铸铸铁材料料则采用用铸造毛毛坯。2.5曲曲轴的机机械加工工工艺过过程曲轴的尺尺寸精度度、加工工表面形形状精度度以及位位置精度度的要求求都很高高,但刚刚性比较较差,容容易产生生变形,这这就给曲曲轴的机机械加工工带来了了很多困困难,必必须予以以充分的的重视。曲轴需要要加工的的表面有有:主轴轴颈、连连杆轴颈颈、键槽槽、222的外外圆。由由于使用用了工艺艺搭子,铣铣键槽安安排在切切除工艺艺搭子后后,磨削削外圆安安排在保保留工艺艺搭子前前。 根据曲曲轴的结结构特点点及机械械加工的的要求,加加工顺序序大致可可归纳为为:铣两两端面;车工艺艺搭子和和钻中心心孔;粗粗、精车车三连杆
17、杆轴颈;粗、精精车各处处外圆;精磨连连杆轴颈颈、主轴轴颈和20、22外外圆;切切除工艺艺搭子、车车端面、铣铣键槽等等。2.6曲曲轴机械械加工工工艺路线线在进行大大量的工工艺分析析之后,制制定出大大批大量量生产曲曲轴的加加工工艺艺路线:(1) 锻造(2) 热处理理(3) 铣两端端面(4) 车两端端工艺搭搭子外圆圆(5) 钻主轴轴颈中心心孔(6) 钻连杆杆轴颈中中心孔(7) 检验(8) 粗车三三个连杆杆轴颈(9) 精车三三个连杆杆轴颈(10) 车工艺艺搭子两两端面(11) 粗车各各处外圆圆(12) 精车各各处外圆圆(13) 检验(14) 磨削连连杆轴颈颈外圆(15) 磨削两两主轴颈颈(16) 磨削
18、22-00.12mmm外圆圆(17) 磨削20 0 -00.0211mm外外圆(18) 检验(19) 车掉两两端工艺艺搭子(20) 车两端端面(21) 铣键槽槽(22) 倒角(23) 去毛刺刺(24) 最后检检验第三章 曲轴的的机械加加工工艺艺过程分分析3. 11曲轴的的机械加加工工艺艺特点三拐曲轴轴除了具具有轴的的一般加加工规律律外,也也有它的的工艺特特点,主主要包括括形状复复杂,刚刚性差及及技术要要求高,针针对这些些特点应应采取相相应的措措施,分分析如下下:1、形状状复杂曲轴主轴轴颈与连连杆轴颈颈不在同同一轴上上线,偏偏心距有有一定的的尺寸要要求,并并且两轴轴有较高高的位置置度要求求,同时
19、时主轴颈颈与连杆杆轴颈间间有较大大的平衡衡块,因因此在工工艺设计计中应解解决以下下几点问问题:aa.设计计加工连连杆轴颈颈的偏心心夹具,即即连杆轴轴颈与机机床主轴轴重合,并并使夹具具能回转转1800度,加加工另一一连杆轴轴颈。bb.为消消除加工工时的不不平衡力力的产生生,设计计夹具时时应精确确设计平平衡重。2、刚性性差因本曲轴轴长径比比较大,同同时具有有曲拐,因因此刚性性较差。曲曲轴在切切削力及及自重的的作用下下会产生生严重的的扭曲及及弯曲变变形,特特别在单单边传动动的机床床上加工工更为严严重,在在工艺设设计中应应解决以以下问题题:(1):粗加工工时由于于切削余余量大,切切削力也也较大,可可用
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