CA6110 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的加工 工藝及夾具設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師： 所在學(xué)院：工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 摘 要 曲軸是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件之一,其性能好壞直接影響到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量和 壽命.曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)中承擔(dān)最大負(fù)荷和全部功率,承受著強(qiáng)大的方向不斷變化的彎矩及 扭矩，同時(shí)經(jīng)受著長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)的磨損，因此要求曲軸材質(zhì)具有較高的剛性、疲勞 強(qiáng)度和良好的耐磨性能。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的作用是將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)通過連桿轉(zhuǎn)化為 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的輸出。 本課題是柴油機(jī)曲軸的加工工藝的分析與設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。工藝路線的擬定是工藝 規(guī)程制訂中的關(guān)鍵階段，是工藝規(guī)程制訂的總體設(shè)計(jì)。所撰寫的工藝路線合理與否， 不但影響加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，而且影響到工人、設(shè)備、工藝裝備及生產(chǎn)場(chǎng)地等的合理 利用，從而影響生產(chǎn)成本。 所以，本次設(shè)計(jì)是在仔細(xì)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)參考書、手冊(cè)、圖表、標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)資料，確定各工序的定位基 準(zhǔn)、機(jī)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。 關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī) 曲軸 工藝分析 工藝設(shè)計(jì) Abstract The car engine crankshaft is one of the key parts and its direct influence on the performance of the quality of life and the car engine crankshaft in engine. For maximum load and power, with all of the changes direction, bending and torque through long run, so the crankshaft material wear high rigidity, fatigue strength and wear resistance. Engine crankshaft role of piston is reciprocal linear motion through the link into the rotary motion, thus realize engine by chemical energy into mechanical energy output. This topic is only diesel engine crankshaft process analysis and design are discussed. The process route plan is the key stage procedure formulation of regulations, is the overall design process. Which route reasonable or not, not only influence processing quality and productivity, and affect worker, equipment, and process equipment and production sites, which affect the reasonable utilization of production cost. Therefore, the design is in the careful analysis of the crankshaft parts processing technical requirements and machining precision, reasonably determine the blank type, after consulting relevant reference, manuals, charts, standards, technical data to determine the locating datum, mechanical process and procedure limits.but dimensions and tolerances, eventually developing a crank parts processing process card. Keywords: engine crankshaft process analysis and process design 目錄 摘 要 .I ABSTRACT .II 前 言 .IV 1.6110 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸零件圖的分析 .1 1.1 曲軸的功能和用途 .1 1.2 曲軸的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 .1 2.工藝過程設(shè)計(jì) .2 2.1 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 .2 2.2 審查零件圖樣工藝性 .3 2.3 選擇毛坯 .3 2.4 工藝過程設(shè)計(jì) .3 2.5 確定加工余量及毛坯尺寸、設(shè)計(jì)毛坯圖 .8 2.6 重要工序設(shè)計(jì) .9 2.7 確定切削用量及基本時(shí)間 .11 3.夾具設(shè)計(jì) .16 3.1 機(jī)床夾具的分類、基本組成和功用 .17 3.2 6110 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸夾具的設(shè)計(jì)思路 .17 3.3 6110 曲軸連桿軸頸粗磨夾具設(shè)計(jì) .19 總 結(jié) .27 參考文獻(xiàn) .28 致 謝 .29 前 言 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)重要的旋轉(zhuǎn)機(jī)件，裝上連桿后，可承接活塞的上下(往 復(fù))運(yùn)動(dòng)變成循環(huán)運(yùn)動(dòng)。曲軸主要有兩個(gè)重要加工部位：主軸頸和連桿頸。主軸頸 被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一 個(gè)典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程就是：活塞經(jīng)過混合壓縮氣的燃爆， 推 動(dòng) 活 塞 做 直 線 運(yùn) 動(dòng) ， 并 通 過 連 桿 將 力 傳 給 曲 軸 ， 由 曲 軸 將 直 線 運(yùn) 動(dòng) 轉(zhuǎn) 變 為 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動(dòng) 。 而 曲 軸 加 工 的 好 壞 將 直 接 影 響 著 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 整 體 性 能 的 表 現(xiàn) 。 曲 軸 的 材 料 是 由 碳 素 結(jié) 構(gòu) 鋼 或 球 墨 鑄 鐵 制 成 的 ， 有 兩 個(gè) 重 要 部 位 ： 主 軸 頸 ， 連 桿 頸 ， （ 還 有 其 他 ） 。 主 軸 頸 被 安 裝 在 缸 體 上 ， 連 桿 頸 與 連 桿 大 頭 孔 連 接 ， 連 桿 小 頭 孔 與 汽 缸 活 塞 連 接 ， 是 一 個(gè) 典 型 的 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 。 曲 軸 的 潤(rùn) 滑 主 要 是 指 與 搖 臂 間 軸 瓦 的 潤(rùn) 滑 和 兩 頭 固 定 點(diǎn) 的 潤(rùn) 滑 這 個(gè) 一 般 都 是 壓 力 潤(rùn) 滑 的 ， 曲 軸 中 間 會(huì) 有 油 道 和 各 個(gè) 軸 瓦 相 通 ， 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 運(yùn) 轉(zhuǎn) 以 后 靠 機(jī) 油 泵 提 供 壓 力 供 油 進(jìn) 行 潤(rùn) 滑 、 降 溫 。 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 工 作 過 程 就 是 ， 活 塞 經(jīng) 過 混 合 壓 縮 氣 的 燃 爆 ， 推 動(dòng) 活 塞 做 直 線 運(yùn) 動(dòng) ， 并 通 過 連 桿 將 力 傳 給 曲 軸 ， 由 曲 軸 將 直 線 運(yùn) 動(dòng) 轉(zhuǎn) 變 為 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動(dòng) 。 曲 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 是 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 動(dòng) 力 源 。 曲軸的結(jié)構(gòu)包括軸 頸 、 曲 軸 臂 、 曲 軸 銷 、 側(cè) 蓋 以 及 連 桿 大 端 軸 承 。 軸 頸 具 有 一 第 一 油 路 。 曲 軸 臂 連 接 于 軸 頸 。 曲 軸 銷 設(shè) 置 于 曲 軸 臂 之 中 ， 并 且 抵 接 于 軸 頸 。 曲 軸 銷 具 有 第 一 機(jī) 油 緩 沖 室 、 第 二 機(jī) 油 緩 沖 室 以 及 第 二 油 路 。 第 一 機(jī) 油 緩 沖 室 系 連 接 于 第 二 機(jī) 油 緩 沖 室 ， 第 二 油 路 連 接 于 第 二 機(jī) 油 緩 沖 室 。 側(cè) 蓋 設(shè) 置 于 曲 軸 臂 中 ， 側(cè) 蓋 與 曲 軸 銷 之 間 成 形 有 一 空 間 ， 該 空 間 連 接 于 第 一 油 路 與 第 一 機(jī) 油 緩 沖 室 之 間 。 連 桿 大 端 軸 承 設(shè) 置 于 曲 軸 臂 之 中 ， 曲 軸 銷 套 設(shè) 于 連 桿 大 端 軸 承 之 中 ， 第 二 油 路 連 接 于 第 二 機(jī) 油 緩 沖 室 與 連 桿 大 端 軸 承 之 間 。 本 實(shí) 用 新 型 可 將 機(jī) 油 內(nèi) 微 小 異 物 過 濾 掉 ， 減 少 了 連 桿 大 端 軸 承 遭 受 微 小 異 物 侵 入 的 機(jī) 會(huì) ， 并 避 免 連 桿 大 端 軸 承 損 壞 ， 進(jìn) 而 可 延 長(zhǎng) 曲 軸 結(jié) 構(gòu) 的 使 用 壽 命 。 在曲軸的機(jī)械加工中，采用新技術(shù)和提高自動(dòng)化程度都不斷取得進(jìn)展。目 前，國(guó)內(nèi)較陳舊的曲軸生產(chǎn)線多數(shù)由普通機(jī)床和專用機(jī)床組成，生產(chǎn)效率和自動(dòng) 化程度相對(duì)較低。粗加工設(shè)備一般采用多刀車床車削曲軸主軸頸及連桿軸頸，工 序質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生較大的加工應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。精加工 普遍采用 MQ8260 等普通曲軸磨床進(jìn)行粗磨、半精磨、精磨、拋光，通?？咳斯げ?作，加工質(zhì)量不穩(wěn)，尺寸一致性差。現(xiàn)在加工曲軸粗加工比較流行的工藝是：主 軸頸采用車?yán)に嚭透咚偻忏?，連桿頸采用高速外銑，而且傾向于高速隨動(dòng)外銑， 全部采用干式切削。在對(duì)連桿頸進(jìn)行隨動(dòng)磨削時(shí)，曲軸以主軸頸為軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)， 并在一次裝夾下磨削所有連桿頸。在磨削過程中，磨頭實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)進(jìn)給，跟蹤 著偏心回轉(zhuǎn)的連桿頸進(jìn)行磨削加工。 1 6110 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸零件圖的分析 1.1 曲軸的功能和用途 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)上極為重要的零件，他是將連桿傳來的徑向力轉(zhuǎn)變成饒其本身 軸線旋轉(zhuǎn)的扭矩，并將此扭矩輸出給汽車或其他裝置。同時(shí)，曲軸還驅(qū)動(dòng)配氣機(jī) 構(gòu)以及其它各輔助裝置。曲軸在工作時(shí)，受氣體壓力，慣性力及慣性力矩的作用， 受力大而且受力復(fù)雜，曲軸又是高速旋轉(zhuǎn)件，因此，要求曲軸具有足夠的剛度和 強(qiáng)度，具有良好的承受沖擊載荷的能力，耐磨損且潤(rùn)滑良好。 1.2 曲軸的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 曲軸絕大部分是整體式，只有極少數(shù)柴油機(jī)采用組合式。大致結(jié)構(gòu)如圖所示， 曲柄臂和連桿軸頸、主軸頸由圓角連接。通常在前端設(shè)有驅(qū)動(dòng)附件、凸輪軸的軸 頸，在后端設(shè)有輸出法蘭。曲軸內(nèi)設(shè)有主軸頸通向連桿軸頸的供油孔。 圖 1.1 曲軸結(jié)構(gòu)圖 曲軸在低轉(zhuǎn)速時(shí)主要受到燃燒壓力的作用，在高轉(zhuǎn)速時(shí)主要受到慣性力和彎曲 振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)合成的附加力的作用。振動(dòng)引起的附加力的精確計(jì)算非常復(fù)雜， 所以常和實(shí)測(cè)并用。 曲軸的主要要求 1.主軸頸、連桿軸頸本身的精度，即尺寸公關(guān)等級(jí) IT6，連桿軸頸本身的精度， 即尺寸公關(guān)等級(jí) IT6，表面粗糙度 Ra 值為 1.250.63m。軸頸長(zhǎng)度公差等級(jí)為 IT9IT10。軸頸的形狀公差，如圓度、圓柱度控制在尺寸公差之半。 2.位置精度，包括主軸頸與連桿軸頸的平行度：一般為 100mm 之內(nèi)不大于 0.02mm；曲軸各主軸頸的同軸度：小型高速曲軸為 0.025mm，中大型低速曲軸為 0.030.08mm。 3.各連桿軸頸的位置度不大于20。 2.工藝過程設(shè)計(jì) 2.1 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 解放 CA6110 發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，該產(chǎn)品年產(chǎn)量 Q=100000（臺(tái)/ 年） ，n=1（件/臺(tái)） ， 設(shè)其備品率 a%為 10%，機(jī)械加工廢品率 %為 1%，現(xiàn)制定該曲軸零件的機(jī)械加 工工藝規(guī)程。 年生產(chǎn)綱領(lǐng)： （2-n(1)00NQa 1） 曲軸的年產(chǎn)量為 111000 件，現(xiàn)在已知該產(chǎn)品為中型機(jī)械，根據(jù)機(jī)械制造工 藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表 1.1-2 生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，可確定其生產(chǎn)類型為大批量生 產(chǎn)。 2.2 審查零件圖樣工藝性 曲軸零件圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)基本要求齊全。但油封 軸頸端軸承孔的內(nèi)表面粗糙度未給出，一般 7 級(jí)孔的表面粗糙度為 即可。0.8Ram 第四主軸頸，齒輪軸頸和皮帶輪軸頸的表面粗糙度也未給，一般 7 級(jí)基準(zhǔn)要求 即可。本零件的各表面加工并不困難。斜油孔傾斜較深，但由于只做儲(chǔ)0.8Ram 油孔用，位置精度不需要太高的要求，只要鉆到軸頸的中間靠外就可以了，所以 斜油孔的加工也不成問題。 2.3 選擇毛坯 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)上必須的傳動(dòng)件，要求具有較高的剛度、強(qiáng)度、耐磨性和平衡。 該零件的材料為整體軟氮化，輪廓尺寸不大且形狀比較復(fù)雜，又屬于大批量生產(chǎn)， 因此采用模鍛成型。 曲軸零件的形狀比較復(fù)雜，因此毛坯形狀要與零件的形狀盡量接近，即外形 鍛成六拐形式，兩端空寂臺(tái)階不用鍛出。毛坯尺寸通過確定加工余量后決定。 2.4 工藝過程設(shè)計(jì) 2.4.1 定位基準(zhǔn)的選擇 （一）粗基準(zhǔn)的選擇 曲軸的毛坯一般都呈彎曲狀態(tài)，為保證兩端中心孔都能在兩端面的幾何中心 上，粗基準(zhǔn)應(yīng)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(yīng)對(duì)曲軸進(jìn)行校直。 由于大批量生產(chǎn)的曲柄毛坯的精度高，曲柄不加工，所以軸向的定位基準(zhǔn)一 般選取中間主軸頸兩邊的曲柄。因?yàn)橹虚g主軸頸兩邊的曲柄處于曲軸的中間部位， 用作粗基準(zhǔn)可以減少其它曲柄的位置誤差。 （二）精基準(zhǔn)的選擇 曲軸和一般的軸類零件相同，最重要的精基準(zhǔn)三中心孔。 曲軸軸向上的精基準(zhǔn)，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(zhǔn)要經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換。曲軸圓周方向上的精基準(zhǔn)一般選取曲 軸上的定位平臺(tái)或法蘭上的定位孔。 2.4.2 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連桿軸頸，次要加工部位是法蘭盤、曲柄、 斜油孔、螺孔和鍵槽等。除機(jī)械加工外還有軸頸淬火、磁探傷、動(dòng)平衡等。在加 工過程中還要安排校直、檢驗(yàn)、清洗等工序。 （一）加工階段的劃分 曲軸的機(jī)械加工工藝過程大致可分為：加工基準(zhǔn)面粗加工主軸頸和連桿 軸頸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 頸和連桿軸頸加工鍵槽和兩端孔等動(dòng)平衡光整加工主軸頸和連桿軸 頸。 曲軸的主軸頸和連桿軸頸的技術(shù)要求都很嚴(yán)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(duì)于本 6110 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸進(jìn)行粗加工時(shí)，以中間主軸頸為輔助定位基準(zhǔn)，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(jìn)行的。 （二）工序安排 斜油孔的進(jìn)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(shí)，用加工過的軸頸定位，可以保證其位置精度。 主軸頸是連桿軸頸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，所以，主軸頸與連桿軸頸的車削（銑削）和 磨削，一般都是先加工主軸頸再加工連桿軸頸。 在精磨主軸頸的過程中，先精磨第四主軸頸，這樣在精磨其他主軸頸、油封 軸頸時(shí)就可以以第四主軸頸為輔助支撐面，因而可以大大降低曲軸精磨后的彎曲 變形。 在最后檢查后，以曲軸兩端的主軸頸為測(cè)量基準(zhǔn)，測(cè)量其他軸頸的徑向跳動(dòng)。 鋼曲軸在加工的過程中，軸頸產(chǎn)生跳動(dòng)的原因之一是，曲軸經(jīng)加工后應(yīng)力重新分 布，從而造成變形，所以在曲軸的第一主軸頸精磨之后，應(yīng)緊接著安排齒輪軸、 皮帶輪軸頸的精磨工序，在第七主軸頸精磨工序之后，應(yīng)緊接著安排油封軸頸的 精磨工序，以免內(nèi)應(yīng)力重新分布，造成過大的影響。同時(shí)為了避免曲軸剛度降低 造成這些軸頸磨削后徑向跳動(dòng)增大，其他主軸頸的精磨應(yīng)該放在這些軸頸的精磨 之后。 校直對(duì)曲軸的疲勞強(qiáng)度有著不利的影響，在制定曲軸的加工工藝過程中，應(yīng) 盡量減少曲軸的校直的次數(shù)。為了保證余量均勻、減少變形的影響，在關(guān)鍵工序 上，如第四主軸頸加工前、淬火后、動(dòng)平衡去重后仍需安排校直。 曲軸各軸頸的表面粗糙度要求較高，所以把各軸頸的超精密加工放在最后。 如果在超精密加工后再安排其他工序，則有可能破壞已加工好的軸頸表面。 2.4.3 制定工藝路線 制定 6110 曲軸工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)使曲軸的幾何形狀、尺寸精度及位置 精度等技術(shù)要求得到合理保證，在大批量的生產(chǎn)情況下，可以考慮采用專用機(jī)床 和專用夾具等，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因 素，以降低生產(chǎn)成本。 由于曲軸在加工過程中塑性變形大，因此為了保證余量均勻、減少變形的影 響，應(yīng)該在關(guān)鍵工序上安排一些校直工序，而方案一中只有一次校直。斜油孔口 在淬火時(shí)由于受熱不均勻很容易發(fā)裂，因此必須在熱處理前對(duì)其進(jìn)行壓堵處理， 而方案一也忽略了這一點(diǎn)。方案二對(duì)方案一中的問題作了一些較大改進(jìn)，但如果 仔細(xì)分析其在工序安排上仍然存在問題，如連桿軸頸的粗、精銑最好安排在相鄰 兩道工序中以減少工件的搬運(yùn)，在一臺(tái)機(jī)器上進(jìn)行加工完畢，提高生產(chǎn)效率。 因此，經(jīng)過綜合考慮，最終確定 6110 曲軸加工工過程如下表 2-1。 表 2-1 曲軸的加工工序 序號(hào) 工序名稱 定位基準(zhǔn) 1 2 3 4 銑端面中心孔 粗車第四主軸頸 校直第四主軸頸 半精車第四主軸頸 第一、七主軸頸及第四主軸頸側(cè) 面，并以三、四主軸頸為輔助支 撐面 頂尖孔、油封軸頸，并以第二、 六主軸頸為輔助支撐面 第一、七主軸頸 頂尖孔、油封軸頸，并以第二、 六主軸頸為輔助支撐面 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 粗磨第四主軸頸 粗車第四主軸頸以外的主軸頸、 齒輪軸頸和皮帶輪軸頸 校直主軸頸擺差 粗磨第一主軸頸和齒輪軸頸 精車第二、三、五、六、七主 軸頸、油封軸頸和法蘭 粗磨第七主軸頸 粗磨第二、三、五、六、七主 軸頸 在第一、十二曲柄上銑定位面 內(nèi)銑六個(gè)連桿軸頸及過度圓角 內(nèi)精銑六個(gè)連桿軸頸過度圓角 清洗 在連桿軸頸、主軸頸上锪球窩 鉆一、二和六、七軸頸上兩道 斜油孔 鉆四、五和三、四軸頸上兩道 斜油孔 鉆五、六和二、三軸頸上兩道 斜油孔 各油孔口倒角 攻各油孔口螺紋 去除各油孔口銳邊毛刺 清洗各油孔及螺孔 頂尖孔，并以第四主軸頸為輔助 支撐面 頂尖孔和第四主軸頸 第一、第七主軸頸 頂尖孔、第七主軸頸，并以第一、 第四主軸頸為輔助支撐面 頂尖孔、第一主軸頸，并以第六 主軸頸為輔助支撐面 頂尖孔、第一主軸頸，并以第三、 五主軸頸為輔助支撐面 頂尖孔、第七主軸頸，并以第四 主軸頸為輔助支撐面 第一、第七主軸頸及第一連桿軸 頸 第一、第七主軸頸及曲柄定位面 第一、第七主軸頸及曲柄定位面 第一主軸頸和油封軸頸，并以第 四主軸頸為輔助支撐面 第一主軸頸和油封軸頸，并以第 三主軸頸為輔助支撐面 第一主軸頸和油封軸頸，并以第 四主軸頸為輔助支撐面 齒輪軸頸和油封軸頸 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 各油孔口壓堵 校直曲軸 精磨第四主軸頸及其過度圓角 精磨第七主軸頸及其過度圓角 精磨第一主軸頸與齒輪軸頸及 其圓角 精磨油封軸頸和法蘭 精磨二、三、五、六主軸頸及 其過度圓角 粗磨六個(gè)連桿軸頸 精磨六個(gè)連桿軸頸 在皮帶輪軸頸、齒輪軸頸上銑 鍵槽 鉆擴(kuò)鉸中心孔 52 鉆中心孔 . 鏜中心孔 及 內(nèi)環(huán)槽和 中心孔 的 錐面25.06 攻 L 螺紋71M 鉆油封軸頸 6 孔 攻 螺紋4.5 曲軸動(dòng)平衡，去不平衡重 去毛刺 校直曲軸 氮化 第一、七主軸頸 頂尖孔、油封軸頸，并以第四主 軸頸為輔助支撐面 頂尖孔、第四主軸頸，并以第六 主軸頸為輔助支撐面 頂尖孔、第七主軸頸，并以第四 主軸頸為輔助支撐面 頂尖孔、第一主軸頸，并以第四、 七主軸頸為輔助支撐面 油封軸頸、第一主軸頸，并以第 四、七主軸頸為輔助支撐面 頂尖孔，第一、七主軸頸，并以 其他主軸頸為輔助支撐面 頂尖孔，第一、七主軸頸，并以 其他主軸頸為輔助支撐面 齒輪軸頸，并以第二、七主軸頸 為輔助支撐面 第七主軸頸、皮帶輪軸頸 第一、七主軸頸 第七主軸頸、皮帶輪軸頸 第二、六主軸頸 第二、六主軸頸 第二、六主軸頸 第一、七主軸頸 第一、七主軸頸 44 45 46 拋光主軸頸和連桿軸頸 清洗 檢驗(yàn) 第一、七主軸頸，并以第四主軸 頸為輔助支撐面 2.5 確定加工余量及毛坯尺寸、設(shè)計(jì)毛坯圖 2.5.1 確定機(jī)械加工余量 鋼質(zhì)模鍛件的機(jī)械加工余量按 JB3835-85 確定，根據(jù)估算的鍛件質(zhì)量、加工 精度及鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)，由機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.2-24 查得。表 中余量值為單面余量。 （1）鍛件質(zhì)量 根據(jù)零件成品質(zhì)量 76.4kg 估算為 92.5kg。 （2）加工精度 零件除兩端孔外的各表面為磨削加工精度 。2F （3）鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù) 2S （2-12MS 2） M1 為鍛件質(zhì)量，M2 為鍛件包容體的質(zhì)量，假設(shè)鍛件的最大直徑為 220mm， 長(zhǎng) 965mmm2()96.57821487.mgkg1.kg 由機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.2-10 可查得形狀復(fù)雜系數(shù) ，屬于一2S 般級(jí)別。 （4） 機(jī)械加工余量 根據(jù)鍛件質(zhì)量、 、 查機(jī)械加工工藝手冊(cè)第2FS 一卷表 3.1-56 查得直徑方向?yàn)?2.5-3.2mm，水平方向?yàn)?3.0-4.5mm。以上查得的 加工余量適用于機(jī)械加工表面粗糙度 Ra1.6m，Ra1.6m 的表面余量要適當(dāng) 增大。 2.5.2 設(shè)計(jì)毛胚圖 （一）確定毛胚尺寸公差 本零件的鍛件質(zhì)量 92.5kg，形狀復(fù)雜系數(shù) ，含 C 為 0.42%0.50%，按機(jī)2S 械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.2-11，鍛件的材質(zhì)系數(shù) M1，采取平直分模線，鍛 件為精密精度等級(jí)，則毛坯的公差可從機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.2- 14，2.2-17 查得。 本零件毛坯的尺寸公差如表 2-2。毛坯的同軸度誤差允許值為 1.2mm，殘留飛 邊為 1.2mm。 表 2-2 曲軸毛坯（鍛件）尺寸公差（mm） 零件尺寸 單面加工余 量 鍛件尺寸 偏差 114 3 120 +2.1 105 3 110 +2.1 54 3.5 60 +2.1 84.9 3.5 90 +1.9 71 3 76 +1.9 52 4 50 +1.9 1040 4 1100 -2 （二）確定毛坯熱處理 鋼質(zhì)曲軸毛坯頸鍛造后應(yīng)安排正火，以消除殘留的鍛造應(yīng)力，并使不均勻的 金相組織通過重新結(jié)晶而得到細(xì)化均勻的組織，從而改善了加工性。 2.6 重要工序設(shè)計(jì) 2.6.1 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 工序 1：選用 MP-73 銑鉆組合加床，使用 MP-73 銑鉆組合機(jī)床夾具，根據(jù) 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)表 10-39 選用鑲齒套式銑刀（GB1126-85）直徑 =125mm，寬 L=40mm 的中心鉆頭，據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)表 10- 21（GB6078-85）選用 B 形帶護(hù)錐的中心鉆 d=8mm，l=100mm；量具選用 1000mm 鋼 直尺和分度值 0.05 測(cè)量范圍 0125 的游標(biāo)卡尺。 工序 8：據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)表 8-33 選用 MQ1350B 外圓磨床； 使用頂尖定位、100300JB3392-83 雞心卡頭夾緊，并使用中心架，保證加工效 率和精度；由金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)表 10-76（GB127-84）選用 PSA1501640-A46-L5-B35 型砂輪；量檢具選用測(cè)量范圍為 75100mm，分度為 0.01 的外徑千分尺，分度值 0.05、0125 的游標(biāo)卡尺，同軸度、端面跳動(dòng)檢具， 手提式曲軸表面粗糙度檢驗(yàn)儀。 工序 9：根據(jù)曲軸的車削直徑和長(zhǎng)度，為保證加工精度和加工效率，據(jù)金 屬機(jī)床加工工藝人員手冊(cè)表 8-18 選用 CK6140 數(shù)控機(jī)床，采用精車主軸頸專用 夾具，采用 YT15 硬質(zhì)合金車刀，選用可轉(zhuǎn)位車刀（GB2078-87，GB2080-87） ，切 槽刀亦選用高速鋼。量檢具選用 24-240C 型氣動(dòng)量具和手提式曲軸表面粗糙度檢 驗(yàn)儀。 工序 13：查 CFM 公司曲軸內(nèi)銑機(jī)床號(hào)及技術(shù)參數(shù)表選用 FKP20/1 型單刀盤內(nèi) 銑床，使用內(nèi)銑自帶卡座和中心定位和夾緊；選用刀盤型號(hào)為 MKJ，內(nèi)徑 300mm，刀片號(hào) 16/8；量檢具選 24-240C 型氣動(dòng)量?jī)x，曲軸自動(dòng)檢驗(yàn)機(jī)和圓規(guī) 卡規(guī)，手提式曲軸表面粗糙度檢驗(yàn)儀。 工序 29：據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)表 8-33 選用 MO1350B 外圓磨床， 使用頂尖定位、100130JB3392-83 雞心卡頭夾緊，并使用中心架，由表 10- 76（GB4127-84）選用 PSA1501640-A46-L5-B35 型砂輪；量檢具選用分度值 0.05 測(cè)量范圍 0125mm 的游標(biāo)卡尺，24-240C 型氣動(dòng)測(cè)量?jī)x，圓柱度、端面跳動(dòng) 檢具和圓規(guī)卡規(guī)，手提式曲軸表面粗糙度檢驗(yàn)儀。 工序 35：據(jù)連桿軸頸磨削直徑和曲軸長(zhǎng)度，由金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 表 8-33 選用 MB1350B 外圓磨床；使用精磨連桿軸頸專用夾具；由表 10- 76（GB4127-84）選用 PSA1501640-A46-L5-B35 型砂輪；量檢具選用分度值 0.05 測(cè)量范圍 0125mm 的游標(biāo)卡尺，24-240C 型氣動(dòng)測(cè)量?jī)x，曲軸自動(dòng)檢驗(yàn)機(jī)和 圓規(guī)卡規(guī)，手提式曲軸表面粗糙度檢驗(yàn)儀。 工序 36：據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)表 9.1-1 選用 XQ6125 臥式銑床； 使用銑鍵槽專用夾具定位夾緊；據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)表 10-39 選用 直徑 D=50mm、內(nèi)徑 d=16mm，L=6mm，齒數(shù)為 14 的直齒三面銑刀（GB1121-85） ；選 用分度值 0.05 的測(cè)量范圍 0125mm 的游標(biāo)卡尺和鍵槽尺寸專用夾具。 2.6.2 確定工序尺寸 確定工序尺寸的一般方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的 工序尺寸按零件圖樣的要求標(biāo)注。當(dāng)無基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，統(tǒng)一表面多次加工的工序尺 寸只與工序（或工步）的加工余量有關(guān)，當(dāng)基準(zhǔn)不重合時(shí)，工序尺寸應(yīng)用工藝尺 寸鏈解算。 1. 確定主要圓柱面的工序尺寸 圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關(guān)。前面根據(jù)有關(guān)資料已查出 本零件各圓柱面的總加工余量（毛坯余量） ，應(yīng)將總加工余量分為各工序加工余量， 然后往前計(jì)算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度確定。 參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 3.2-21、3.2-22，表 3.2-2 由最后工序的尺寸 可一次算得本零件各圓柱表面的加工余量、工序尺寸及公差以及表面粗糙度。如 表 2-3 所示（另附） 。 2. 確定主要軸向工序尺寸 參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 3.2-21、3.2-22，由零件圖上的軸向尺寸及所 設(shè)計(jì)的毛坯尺寸可以一次算得本零件的工序的軸向尺寸。本零件各主要端面的加 工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度。如表 2-4 所示（另附） 。 3. 銑鍵槽 零件圖樣要求鍵槽精度為 IT7，槽寬 。0.56 2.7 確定切削用量及基本時(shí)間 切削用量一般包括切削深度、進(jìn)給量及切削速度三項(xiàng)，確定方法是先確定切 削深度、進(jìn)給量，再確定切削速度。 2.7.1 工序 1（銑端面鉆中心孔）切削用量及時(shí)間的確定 本工序?yàn)榇旨庸すば颉Ｒ阎牧蠟?QT800-2， =650 ，鍛件，有外皮；bMpa 機(jī)床型號(hào)為 銑鉆組合機(jī)床，工件裝夾在銑鉆專用夾具上。MP-73 銑端面 確定切削深度 ： p 由于單邊余量為 2.5mm，參照金屬機(jī)械加工人員手冊(cè)表 14-68，可在一次 走刀內(nèi)切完，故 （2-9612.5pm 3） (2) 確定進(jìn)給量 ：zf 參照金屬機(jī)械加工人員手冊(cè)表 14-69，銑刀為高速鋼套式鑲?cè)忻驺姷叮?機(jī)床的功率為 kw,系列剛度為中等，可查得 =0.13mm/r。510zf （3）確定切削速度 v ： 切削速度 v 可以根據(jù)公式計(jì)算，也可以由表中直接查出。參照金屬機(jī)械加 工人員手冊(cè)表 14-70，由銑刀直徑 d=125mm,銑刀齒數(shù) z=6 和 =0.13mm/r 查zf 得 v=261m/min。 (4) 確定銑端面的基本時(shí)間 1fT （2-12403.28min.67fmlTif 4） 2.鉆中心孔 （1）確定切削深度 ： pa 鉆中心孔一次行程即可完成， =22mm。p （2）確定進(jìn)給量 f ： 參照金屬機(jī)械加工人員手冊(cè)表 14-49，選用的中心空鉆，為帶護(hù)錐 60 復(fù)合中心鉆，由 d=8mm 可查得 f=0.08mm/r。 （3）確定切削速度 v： 同進(jìn)給量，可查得 v=1225mm/min,本工序中取 v=20m/min。 （4）確定主軸轉(zhuǎn)速 n 按 MP-73 銑鉆組合機(jī)床的轉(zhuǎn)速，取 n=655r/min。 （5）確定鉆中心孔的基本時(shí)間 （2-12230.84min.65jlTfn 5） 故工序 1 的基本時(shí)間是 =0.28+0.24=1.12min （2-12jjjT 6） 2.7.2 工序 8（粗磨第一主軸頸）切削用量及時(shí)間的確定 1. 粗磨第一主軸頸 （1）確定磨削深度 ： pa 由于雙邊余量?jī)H為 0.2mm，參照金屬機(jī)械加工人員手冊(cè)表 14-128，工作 臺(tái)一次往復(fù)行程橫向進(jìn)給量 mm,取為 mm,故可在兩次行0.25.48tf0.5tf 程內(nèi)完成 （2-0.21pam 7） （2）確定進(jìn)給量 ：Bf 參照金屬機(jī)械加工人員手冊(cè)表 14-128，可算得縱向進(jìn)給量 =（ 0.50.8） =（0.50.8） 16mm=812.8mm/r,取 =10mm/r。BfMbBf （3）確定切削速度 v ： 切削速度 v 可以根據(jù)公式計(jì)算，也可以直接由表中查出。參照金屬機(jī)械加 工人員手冊(cè)表 14-128，工件磨削表面的直徑 d=75mm, 查得 =1316min,本工wv 序去 =13m/min;由機(jī)械加工工藝手冊(cè) 表 13.4-5 取砂輪輪速為 =25m/s。w sV （4）確定主軸轉(zhuǎn)速 n： （2-106sVnd 8） 按 MQ1350B 外圓磨床的轉(zhuǎn)速，n=3200r/min。 （5）確定粗磨第一主軸頸的基本時(shí)間： 參照金屬機(jī)械加工人員手冊(cè)表 15-27 可查得外圓磨床的機(jī)動(dòng)時(shí)間為： （2-1(43.92.5)01.20.3min48jwBtLhKTinf 9） 其中 K外圓磨系數(shù)，據(jù)表 15-27 取 1.1； 工件每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（r/min ）,wn （2-100135/min.47wvrd 10） 粗磨齒輪軸頸 確定切削深度 ： ea 由于雙邊余量為 0.3mm,參照金屬機(jī)械加工人員手冊(cè)表 14-128，工作臺(tái)一 次往復(fù)行程橫向進(jìn)給量 ,取為 ，故可在 2.5 次0.236.47tfm0.5tfm 行程內(nèi)完成。 0.3152eam （2）確定進(jìn)給量 ：Bf 參照金屬機(jī)械加工人員手冊(cè)表 14-128，可算得縱向進(jìn)給量 ，取 。(0.58)(0.58)162.8/BMfbmr12/Bfmr （3）確定切削速度 v： 切削速度 v 可以根據(jù)公式計(jì)算，也可直接由表中查出。參照金屬機(jī)械加工 人員手冊(cè)表 14-128，工件磨削表面的直徑 d=52mm,查得 ，本工124/inv 序 v=12m/min;據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 13.4-5 取砂輪速度為 。5s （4）確定主軸轉(zhuǎn)速 n =3184.7r/min （2-102560/mi3.14svnrd 11） 據(jù) MQ1350B 外圓磨床的轉(zhuǎn)速，取 n=3200r/min. （5）確定粗磨齒輪軸項(xiàng)的基本時(shí)間 同上可知 （2-2(3521)0.52.03min7.47jwBtLhKTinf 12） 工序的基本時(shí)間為 12T0.30.64injjj 2.7.3 工序 9（精車第二、三、五、六、七主軸頸、油封軸頸和法蘭） 切削用量即基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)榫庸すば?，選用 CK6140 數(shù)控車床和 YT15 硬質(zhì)合金車刀，選用可 轉(zhuǎn)位車刀（GB2078-87,GB2080-87）,刀具副偏角 ，刀尖圓弧半徑10rk 。1.0rm 精車軸項(xiàng)部分： .572pa3/inv0.fmr1/injT 切槽（采用 高速鋼車刀）：84rWCv4.95pam1/inv0.3fr59/i2.4njT 工序的基本時(shí)間： （2-13）120.314minjjj 2.7.4 工序 13（內(nèi)銑六個(gè)連桿軸頸）切削用量即基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)榇旨庸すば?。已知條件同工序 1，查 GFM 公司曲軸內(nèi)銑床型號(hào)及技 術(shù)參數(shù)表選用 FKP20/1 型單刀盤內(nèi)銑床，選用刀盤型號(hào)為 MKJ，內(nèi)徑 ，刀30m 片號(hào) 16/8。 各數(shù)據(jù)計(jì)算方法同 2.7.1、2.7.2，步驟從略。2.5pam1/inv0.fr6/i17.9njT 2.7.5 工序 29（精磨第四主軸頸及其過渡圓角）切削用量及基本時(shí)間 的確定 本工序?yàn)榫庸すば?，選用 MQ1350B 外圓磨床，是用頂尖定位、 雞心頭夾緊，并使用中心架，所選砂輪的寬度為 。1039283JB 32Mbm.pam25/inWv3s0/Bfr45minn.3jT 2.7.6 工序 35（精磨六個(gè)連桿軸頸）切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)榫庸すば?，連用 MB0350B 外圓磨床，使用精磨連桿曲軸專業(yè)夾具， 所選砂輪的寬度 16Mbm 各數(shù)據(jù)計(jì)算方法同 2.7.1、2.7.2，步驟從略。0.25ea3/vs1bfmr850/inn 2.68minjT 2.7.7 工序 36（銑鍵槽）切削用量及基本時(shí)間的確定 各數(shù)據(jù)計(jì)算方法同 2.7.1、2.7.2，步驟從略。7.5pam0/inv.zfr35/iT0.21nj 3.夾具設(shè)計(jì) 一個(gè)機(jī)床的機(jī)械制造工藝系統(tǒng)由機(jī)床、工件、刀具和夾具組成。機(jī)床夾具的 用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具有一個(gè)正確的位置， 并在加工過程中這個(gè)位置不變，可以看出夾具在機(jī)械加工中占有很重要的地位， 尤其是在成批生產(chǎn)時(shí)更是大量采用機(jī)床夾具，它們是機(jī)床和工件之間的連接裝置， 使工件相對(duì)機(jī)床或刀具獲得正確的位置。機(jī)床夾具的好壞直接影響工件加工表面 的位置精度。所以，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是裝備設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。 3.1 機(jī)床夾具的分類、基本組成和功用 機(jī)床夾具按其使用范圍可分為以下五種基本類型：通用夾具，專用夾具，通 用可調(diào)整夾具和成組夾具，組合夾具，隨行夾具。機(jī)床夾具的基本組成，根據(jù)功 用一般可分為：1）定位原件或裝置，用以確定工件在夾具中的正確位置；2）刀 具導(dǎo)向原件或裝置，用以引導(dǎo)刀具或用以調(diào)整刀具相對(duì)于工件的位置；3）夾緊元 件或裝置，用以夾緊元件；4）連接原件，用以確定工件在機(jī)床上的正確位置并與 機(jī)床相連接；5）夾具體，用以連接各夾具元件及裝置，使之成為一個(gè)整體，并通 過它將夾具安裝在機(jī)床上；6）其他元件及裝置，如分度裝置、防錯(cuò)裝置等。 機(jī)床夾具的功用一般為：1）保證加工質(zhì)量；2）提高生產(chǎn)率，降低成本；3） 擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，做到一機(jī)多能；4）平衡各工序時(shí)間，以便組織流水生產(chǎn)； 5）減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全。 3.2 6110 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸夾具的設(shè)計(jì)思路 曲軸除了具有軸的一般加工規(guī)律外，也有它的工藝特點(diǎn)，主要包括形狀復(fù)雜， 剛性差及技術(shù)要求高，針對(duì)這些特點(diǎn)應(yīng)采取相應(yīng)的措施，分析如下： 3.2.1 形狀復(fù)雜 曲軸主軸頸與連桿軸頸不在同一軸上線，偏心距有一定的尺寸要求，并且兩 軸有較高的位置度要求，同時(shí)主軸頸與連桿軸頸間有較大的平衡塊，因此在工藝 設(shè)計(jì)中應(yīng)解決以下幾點(diǎn)問題：a.設(shè)計(jì)加工連桿軸頸的偏心夾具，即連桿軸頸與機(jī) 床主軸重合，并使夾具能回轉(zhuǎn) 180 度，加工另一連桿軸頸。b.為消除加工時(shí)的不 平衡力的產(chǎn)生，設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)精確設(shè)計(jì)平衡重。 3.2.2 剛性差 因本曲軸長(zhǎng)徑比較大，同時(shí)具有曲拐，因此剛性較差。曲軸在切削力及自重 的作用下會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的扭曲及彎曲變形，特別在單邊傳動(dòng)的機(jī)床上加工更為嚴(yán)重， 在工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)解決以下問題： （1）：粗加工時(shí)由于切削余量大，切削力也較大，可用中間托架來增強(qiáng)剛性， 減小變形和振動(dòng)，同時(shí)機(jī)床刀具及夾具都應(yīng)有較高的剛度。 （2）：在加工時(shí)盡量使切削力的作用相互抵消，可用前后刀架同時(shí)橫向進(jìn)給。 （3）：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。 （4）：在有可能產(chǎn)生變形的工序后面增設(shè)校直工序。 3.2.3 技術(shù)要求高 曲軸技術(shù)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(zhǎng)，精加工占有相當(dāng)比例。 加工時(shí)應(yīng)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(zhǔn)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(zhǔn)， 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(shí)仍用中心孔作為基準(zhǔn)，但要重新修磨中心孔，避免精加工時(shí)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(shè)計(jì)時(shí)定位基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 一致。 綜上分析，鑒于磨削連桿軸頸夾具的典型性和特殊性，決定設(shè)計(jì)六個(gè)連桿軸 頸的粗磨夾具，本夾具將用于 MQ1350B 外圓磨床。 本夾具可同時(shí)粗磨位于同一軸心線上的連桿軸頸、兩側(cè)面及過度圓角。其中， 各連桿軸心線的相位差要求控制在 之內(nèi)對(duì)夾具的分度裝置精度要求較高，同時(shí)30 連桿軸頸有較高的尺寸和位置精度，對(duì)夾具的定位夾緊機(jī)構(gòu)精度要求較高。連桿 軸頸側(cè)面有較高的端面跳動(dòng)要求，并同時(shí)滿足和磨削表面的粗糙度要求，這就要 求夾具有較好的定位和夾緊裝置，盡量減少定位和夾緊誤差。由于只能同時(shí)磨削 在同一軸心線上的連桿軸頸，所以在每一組磨削完兩道軸頸之后都要將工件進(jìn)行 角度調(diào)整使待磨削的連桿軸頸和機(jī)床中心線能夠在同一條軸心線上，這就可012 以考慮在夾具上設(shè)計(jì)出專用的 分度盤進(jìn)行分度來提高生產(chǎn)效率，不過 分度裝012 置的精度等級(jí)要高出連桿軸頸精度等級(jí) 1 級(jí)以上。 綜合分析以上問題，本夾具的設(shè)計(jì)存在特殊之處，對(duì)各部分的要求都相對(duì)較 高，在設(shè)計(jì)時(shí)必須認(rèn)真思考和全面地衡量，盡可能地減少夾具導(dǎo)致的加工誤差和 降低精度的因素。在保證加工質(zhì)量的前提下，還要考慮提高生產(chǎn)率和降低成本， 減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 3.3 6110 曲軸連桿軸頸粗磨夾具設(shè)計(jì) 3.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 工件在機(jī)床上的定位，實(shí)際上包括工件在夾具上的定位和夾具在機(jī)床上的定 位兩個(gè)方面，這里只討論工件在夾具上的定位。在本夾具設(shè)計(jì)中，由零件圖可知， 曲軸六個(gè)連桿軸頸中心線對(duì)主軸中心線有平衡度要求，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為主軸頸中心 線。為了使定位誤差為零，應(yīng)該選擇以主軸頸為定位面的夾具，其軸向定位面為 第一主軸頸上的止推面，因此這里設(shè)計(jì)以第一、七主軸頸和止推面為定位基準(zhǔn)面 的夾具。 采用翻轉(zhuǎn)壓蓋式機(jī)械夾緊，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性好、夾緊可靠、增力比大 等特點(diǎn)。 在制定曲軸的粗磨工藝規(guī)程時(shí)，已經(jīng)初步考慮了加工工藝基準(zhǔn)問題，并繪制 了工序簡(jiǎn)圖如 3-1。 B R30-0.5 620-0.0 09 0.8 0.32 0.4 38+0.10 0.4 0.4 70+0.070 1.6 1.6R30-0.05 0.8 0.4 A D 640.10-0.2 0.08A-B 0.01A-B0.019 52.60-0.2 405.10-0.2 25.90-0.2 138.40-0.2 210-0.2 120?20 120?2 0 120?20 6-M14?1.5 12+0.040-0.067 以以以以:1.以以以以以以以以以以以以 以?30以以 圖 3-1 6110 曲軸連桿軸頸粗磨工序圖 3.3.2 磨削力及夾緊力的計(jì)算 計(jì)算切削力 刀具： 型砂輪80134653PSALB 在一般外圓磨削情況下，磨削力可分為相互垂直的三個(gè)分力，即； -切向磨削力（砂輪旋轉(zhuǎn)的切向方向）tF -法向磨削力（砂輪和工件接觸面的法線方向）n -軸向磨削力（縱向進(jìn)給方向）a 其中，切向磨削力 是確定磨床電動(dòng)機(jī)功率的主要參數(shù)，又稱為主磨削力：tF 法向力 作用于砂輪的切入方向，壓向工件，直接影響工件的精度和加工表面的nF 質(zhì)量；軸向磨削力 作用于機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)，但與 和 相比較數(shù)值較小，一般a tFn 不考慮。由機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 13.1-3 查得 / 2.04。外圓磨床磨削力nFt 的實(shí)驗(yàn)公式： （3-1）tFpswasCvfbN 式中 -切除單位體積的切屑所需壓力（ ） ；2/Nm -切削深度（mm） ；p -工件速度（m/min） ；wv -砂輪速度（m/s） ；s -軸向進(jìn)給量（mm） ；af -砂輪寬度（mm） ；sb 參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 13.1-4，可查得 =22， =0.6， =0.76， =0.76， =0.8， =0.62；由機(jī)械加工工藝手冊(cè)FCa 表 13.4-5 取 =35m/s；已知 =0.1，工件磨削表面直徑 =62mm，由機(jī)械加工svpawd 工藝手冊(cè)表 13.4-6 可查得 =24m/min；砂輪寬度 =8mm，wvsb ，本工序取 ，由此算得：(0.58)0.46af m0.5afm.670.0.623821355197tntFNN 在計(jì)算切削力時(shí)，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù) 1234KK （3-2） 式中 -基本安全系數(shù)，1.5；1K -加工性質(zhì)系數(shù)，1.2；2 -磨具鈍化系數(shù)，1.2；3 -斷續(xù)切削系數(shù)，1.1；4 則： 1.52.132.14.8tFKN 由于法向切削力有左右兩夾具體承受，因此在計(jì)算所需夾緊力時(shí)只需考慮切 向磨削力 。t 計(jì)算夾緊力 ：夾緊工件所需的夾緊力i 如前所述，本工序只需計(jì)算防止工件轉(zhuǎn)動(dòng)所需的夾緊力 W，根據(jù)工件力矩平 衡條件可得： （3-12DWfNfM 3） 式中 N-V 型塊工作面對(duì)工件的反作用力， （3-2sin GWN 4） G-工件自重； D-工件定位基準(zhǔn)直徑； M-切削力矩； ， -夾緊面和夾具定位面上的摩擦系數(shù)。1f2 將 N 值帶入上世的實(shí)際夾緊力為： （3- 21sini2MGfDWf 5） 其中已知 D=75.1mm，G=748.7N， = =0.25， ，1f209 ，算得：314.87598.32FDMNm0592.7.sin6.5.45W ：壓蓋夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力i 查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表 1-2-13 螺母夾緊力可得用扳手的 M20 六角螺母許 用夾緊力 =7950N，顯然 ，故本夾具可以安全的工作。002W 3.3.3 定位誤差分析 因?yàn)楣ぜ亩ㄎ换鶞?zhǔn)和定位元件均有制造誤差，所以工件在夾具中定位后的 實(shí)際位置將在一定范圍內(nèi)變動(dòng)，即存在一定的定位誤差，設(shè)計(jì)定位裝置時(shí)，就要 控制這一誤差在加工中所允許的范圍內(nèi)。 產(chǎn)生定位誤差的原因有以下兩個(gè)方面：1）定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合；2） 定位基準(zhǔn)位移。定位誤差就是由基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移公差綜合引起的同批 工件工序尺寸的那部分公差，也就是等于兩者的代數(shù)和。 （3-2DwBgj 6） 本夾具的主要定位元件為 V 型塊，軸向定位時(shí)定位基準(zhǔn)右夾具體的左端 面與止推面的接合面即為曲軸連桿軸頸工序基準(zhǔn)，即不存在基準(zhǔn)位移公差也不存 在基準(zhǔn)不重合誤差，所以 。0 求工序尺寸 的定位誤差，定位基準(zhǔn)為主軸頸與 V 型塊接觸母線 A.4623 和 B，工序基準(zhǔn)為主軸中心線，當(dāng)主軸頸直徑存在誤差 時(shí)，定位基準(zhǔn) A 或 B 沿g V 型塊工作面的位移為 （3-12cotgA 7） 所以基準(zhǔn)不重合誤差為 （3-12cosctos2gwA 8） 基準(zhǔn)位移誤差為 （3-12cosBA 9） 則總的定位誤差為 （3-12singwBO 10） 已知本工序中 ， ，故0.34g09 （3-0.34.22sin5.7m 11） 3.3.4 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本夾具使用 V 型塊定位，分度盤分度，如圖所示 C A 45 B 180 +0.0 20 215 +0.0 20 384 180 215+0. 020 384 195 260 1150 1 2 3 4 5 6 7 89101112 B B C D C D 17 57.15 ?0.05 以以3以104-22以 B-B以以 245 C-C以以 10 245 4-2以以以3以10 D-D以以 157 圖 3-2MQ1350B 外圓磨床 6110 曲軸連桿軸頸夾具裝備圖 該夾具主要由左夾具體 1、右夾具體 7、左夾具 V 型塊 10、右夾具 V 型塊 11、分度盤 6、壓蓋 2、定位塊 14 和翻轉(zhuǎn)塊 19 等零件組成。左右夾具的一端分別 和磨床的頭架和尾架主軸相連接，用 V 型塊定位。左右夾具體的中心線即為主軸 的回轉(zhuǎn)中心線。翻轉(zhuǎn)塊整體淬火處理，分度盤的 3 個(gè)齒面和 M16 螺孔淬火處理， 以保證耐磨性。分度盤 的分度精度等級(jí)要高出連桿軸頸等級(jí) 1 級(jí)以上。012 3.3.5 夾具的使用方法 將左右夾具體固定在頭架和尾架中的主軸上，然后把定位銷（4 個(gè)）打入夾 具體，再把左右兩 V 型塊固定到各自的夾具體上。V 型塊的定位靠定位銷 8 來實(shí) 現(xiàn)。V 型塊的下面和側(cè)面分別墊一塊兒底面墊板 9 和側(cè)面墊板 18，用來調(diào)整工件 的中心線，最后裝上壓蓋 2、定位塊 14 和活結(jié)螺栓 15 等零件。 加工時(shí)，將精磨后的第七主軸頸和第一主軸頸只與夾具的左右 V 型塊上，用 百分表調(diào)整第 1 或第 6 連桿軸頸軸心線，使其處于磨床主軸回轉(zhuǎn)中心位置，然后 夾緊曲軸，再將分度盤套在曲軸皮帶輪軸頸上，使 3 個(gè)齒面中的一個(gè)緊靠在翻轉(zhuǎn) 塊上，然后用內(nèi)六角螺釘將其固在皮帶輪軸頸上，這樣就可以磨削第 1、6 連桿軸 頸了。當(dāng)磨削第 2、5 和 3、4 連桿軸頸時(shí)，只需要將翻轉(zhuǎn)塊掀起，曲軸順時(shí)針旋 轉(zhuǎn)一定角度( )再返向旋轉(zhuǎn)曲軸，是分度盤的另一個(gè)齒面緊靠在翻轉(zhuǎn)快上，然01 后夾緊曲軸就又可以磨削了。由于分度盤的 3 個(gè)齒面為 精確分度，因此保證012 了個(gè)連桿軸頸的角度偏差并滿足了工藝要求。 由于用 V 型塊定位，零件支撐軸頸的偏差會(huì)引起曲軸軸頸的變化和產(chǎn)生錐度， 因此要嚴(yán)格控制支撐軸頸的偏差。 3.3.6 夾具的調(diào)整 （1）調(diào)整曲軸連桿軸頸軸心線的平行度誤差采用修磨側(cè)面墊板來實(shí)現(xiàn) （2）調(diào)整曲軸的回轉(zhuǎn)中心半徑采用修磨地面板來完成 （3）加工回轉(zhuǎn)半徑不同的曲軸時(shí)，可以通過更換不同厚度的地面板來實(shí)現(xiàn) 總體來說，該夾具能夠大大提高生產(chǎn)效率，因?yàn)榭梢哉{(diào)整，所以其加工范圍 增大，能夠解決設(shè)備不足的情況；能夠有效的保證加工精度，無需高技能操作者； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。制造方便、快捷，能夠?yàn)樾庐a(chǎn)品的順利生產(chǎn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。 總結(jié) 對(duì)任何制造業(yè)來說，制造工藝的基本要求主要是兩個(gè)方面：一是質(zhì)量要達(dá)到 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求；二是生產(chǎn)時(shí)消耗的物質(zhì)和勞動(dòng)量最少。在達(dá)到這兩項(xiàng)要求的情 況下，才能使產(chǎn)品的質(zhì)量可靠，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益好。對(duì)大量生產(chǎn)的汽車制造業(yè)來 說，這兩個(gè)基本要求尤為重要。在好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的前提下，汽車的質(zhì)量和可靠性 就取決于工藝工作的好壞。當(dāng)然，目前國(guó)際上還有更加先進(jìn)的曲軸加工工藝和機(jī) 床設(shè)備，只鉆一對(duì)質(zhì)量中心孔，選用日本的 Mazak 五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行一系 列的加工。類似這樣的新技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的加工還處于研究階段， 從經(jīng)濟(jì)效益和加工難度上考慮這是顯而易見的。但是對(duì)于新技術(shù)、新工藝的追求 是不會(huì)止步的，這就需要我們當(dāng)代的青年和科技工作者的不斷努力。 參考文獻(xiàn) 1徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1995. 2吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)師M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006. 3劉建生 王仲仁 盧志永.曲軸 RR 鐓鍛成形的數(shù)值模擬與缺陷預(yù)測(cè)J.中國(guó)機(jī)械工程, 2001,12(4):429-432. 4鄭州機(jī)械研究所.GB/T 3480-1997 漸開線圓柱齒輪承載能力計(jì)算方法S.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) 出版社出版,1998. 5廖常初.FX 系列 PLC 編程及應(yīng)用M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005,4. 6周志雄 羅紅平 等.切點(diǎn)跟蹤磨削法磨削曲軸零件的若干問題探討J.中國(guó)機(jī)械工程 7談榮望.內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)M.北京:中國(guó)鐵道出版社,1989. 8李海國(guó). 曲軸制造技術(shù)進(jìn)展與未來.汽車制造業(yè)，2005 9程穎 涂宏茂 樊紅麗.基于有限元法的結(jié)構(gòu)可靠度分析優(yōu)化算法的實(shí)現(xiàn)J.北京理工大學(xué) 學(xué)報(bào),2006,26(4):305-308. 10曾汽車制造工藝學(xué).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005 11林杰倫主.內(nèi)燃機(jī)工作過程數(shù)值計(jì)算.西安:西安交通大學(xué)出版社,1986 12 王茂元.機(jī)械制造技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2001 13 王曉娟.汽車制造工藝技術(shù).北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2008 14 李碩 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