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1、曲軸零件及其工藝特點(diǎn) 曲軸是將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動，或?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動的零件。曲軸工作時的受力情況非常復(fù)雜。它不但受到很大的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和大小、方向都在周期性變化的彎曲應(yīng)力的作用，而且還受到振動所產(chǎn)生的附加應(yīng)力的作用。因此曲軸應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、抗疲勞強(qiáng)度及抗沖擊韌性。同時，由于曲軸工作時的旋轉(zhuǎn)速度高，所以在設(shè)計曲軸時，應(yīng)使曲軸的主軸頸和連桿軸頸有足夠的耐磨性，且曲軸的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)平衡分布，以減少不平衡帶給曲軸的附加載荷。 曲軸的工藝特點(diǎn)主要取決于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求。作為曲軸加工，其主要問題就是工件本身剛性差、零件技術(shù)要求高。這就需要在加工過程中采用一系列相應(yīng)的措施，以使加工后的零件符合圖紙的設(shè)計要求。應(yīng)采用的措施大致有： 1） 盡量減小或抵消切削力； 2） 提高曲軸的支承剛性，以減小受力變形； 3） 加工工藝要分階段，以減小粗加工對精加工的影響。 2、曲軸的材料和毛坯 曲軸的材料一般采用45鋼、45Mn2、50Mn、40Cr、35CrMo、QT60-2球墨鑄鐵等。 根據(jù)不同的生產(chǎn)類型和工廠的具體條件，該曲軸為球墨鑄鐵QT60-2材料所以采用鑄造毛坯。 3、曲軸加工的工藝特點(diǎn)分析 1）該零件的生產(chǎn)批量不大，因此選用中心孔定位，它是輔助基準(zhǔn)，裝夾方便，節(jié)省找正時間，又能保證位置精度。 2）該零件剛度較差，故粗車、精車和磨均以工序分開。 4、尺寸公差等級 尺寸 公差等級 尺寸 公差等級 IT6 IT9 IT7 IT9 IT10 IT5 IT12 5、技術(shù)要求 項目 說明 兩處的外圓柱面的軸線，必須位于直徑為公差值0.02，且與A、B公共基準(zhǔn)軸線同軸的圓柱面內(nèi) 兩處的外圓柱面必須位于半徑差為公差值0.02的兩同軸圓柱面之間 外圓軸線必須位于直徑為公差值0.02，且平行于A、B公共基準(zhǔn)軸線的圓柱面內(nèi) 鍵槽的中心平面必須位于距離為公差值0.05的兩平行面之間，該兩平面對稱配置在通過基準(zhǔn)軸線的輔助平面兩側(cè) 圓錐面對兩處的外圓柱面的軸線的徑跳公差0.03 6、工藝路線 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 01 鑄 鑄造，清理 02 熱處理 正火 03 刨 粗刨左右側(cè)面和27mm上下面和斜角，留加工余量5mm 04 檢驗 超聲波檢查 05 劃線 劃左端頂尖孔線，照顧左右側(cè)面和兩端主軸頸的加工余量均勻 06 鉆 鉆左端頂尖孔 07 車 兩端主軸頸（）車至，表面粗糙度值（工藝用） 08 車 粗、精車連桿軸頸，留加工余量0.6mm，連桿軸頸內(nèi)測面至尺寸要求（專用偏心夾具） 09 車 精車兩軸頸，留加工余量0.6mm 10 車 精車左端面，鉆和，倒角，忽棱邊 11 車 精車1：10錐體，車端面，倒角，鉆右端頂尖孔 12 刨 精刨左右側(cè)面和270mm上下兩面至圖紙要求 13 劃線 劃鍵槽，螺孔，油孔各處 14 鉆 鉆各處油孔和鉆螺紋孔內(nèi)經(jīng)（按線加工） 15 磨 磨兩主軸頸和軸頸至圖紙要求 16 磨 磨連桿頸（偏心夾具） 17 磨 磨1;10錐頸至圖紙要求 18 檢驗 磁粉探傷 19 銑 銑鍵槽 20 鉗 攻三處螺紋，修連桿軸頸上油孔孔口，刨邊倒鈍 21 檢驗 按圖樣要求檢驗 22 入庫 上油包裝 7、確定切削用量及基本工時 工序01：鑄造，清理 工序02：正火 工序03：粗刨兩側(cè)面、上下面和斜角。 工件材料：QT60-2,190—270HB，鑄造 加工要求：粗刨左右側(cè)面和27mm上下面和斜角，留加工余 量5mm 機(jī) 床：B6050牛頭刨 刀 具：W18Cr4V 1）切削深度：2mm 2）進(jìn) 給 量：f=1.0mm/雙行程 3）切削速度：v=20m/min 工序04：超聲波檢查 工序05：劃左端頂尖孔線。 加工要求：劃左端頂尖孔線，照顧左右側(cè)面和兩端主軸頸 的加工余量均勻 工 具：劃線工具 工序06：鉆左端頂尖孔 加工要求：劃左端頂尖孔線，照顧左右側(cè)面和兩端主軸頸的加工余量均勻 機(jī) 床：C620-1臥式車床 刀 具：復(fù)合中心鉆B3 工序07：車兩端主軸頸（），同時應(yīng)校驗機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。 加工要求：兩端主軸頸（）車至，表面粗糙度 值 機(jī) 床：C620-1臥式車床 刀 具：刀片材料YT15、刀桿尺寸、、、 、 1）切削深度：單邊余量2mm，可一次切除 2）進(jìn) 給 量：查《切削用量簡明手冊》，第9頁，表1.4 選用 f=1.0mm/r 3）計算切削速度：查《切削用量簡明手冊》第9頁，表1.27 、、、 4）確定主軸轉(zhuǎn)速： 按機(jī)床選取n=150r/min 所以實(shí)際切削速度 5）檢驗機(jī)床功率：主切削力查《切削用量簡明手冊》第38頁，表1.29計算公式 其中：、、 、 切削時消耗功率Pc為： 查《切削用量簡明手冊》第40頁，表1.30中C620-1機(jī)床說明書可知，C620-1主電動機(jī)功率為7.8kw，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為150r/min時，主軸傳遞的最大功率為5.9kw，所以機(jī)床功率足夠，可以正常加工。 6）檢驗機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度：已知主切削力，徑向切削力Fp查《切削用量簡明手冊》第38頁，表1.29計算公式 其中： 、、、 進(jìn)給力： 其中： 、、、 取機(jī)床的導(dǎo)軌和床鞍之間的摩擦系數(shù)，則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為 查《切削用量簡明手冊》第40頁，表1.30中C620-1機(jī)床說明書可知，機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N，故機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)可以正常加工。 7）切削工時： 其中：、、 所以： 工序08：粗、精車連桿軸頸和連桿軸頸內(nèi)測面 加工要求：粗、精車連桿軸頸，留加工余量0.6mm，連桿軸頸內(nèi)測面至尺寸要求（專用偏心夾具） （1）車連桿軸頸內(nèi)測面 1）切削深度：連桿軸頸內(nèi)測面的最大加工余量，分兩次加工， 計 2）進(jìn) 給 量：查《切削用量簡明手冊》第9頁，表1.4 選用 f=1.0mm/r 3）計算切削速度：查《切削用量簡明手冊》第9頁，表1.27 、、、 4）確定主軸轉(zhuǎn)速： 按機(jī)床選取n=76r/min 所以實(shí)際切削速度 5）切削工時： 其中：、、 所以： （2）粗、精車連桿軸頸，留加工余量0.6mm 1）切削深度：單邊余量2mm，可一次切除 2）進(jìn) 給 量：查《切削用量簡明手冊》第9頁，表1.4 選用 f=1.0mm/r 3）計算切削速度：查《切削用量簡明手冊》第9頁，表1.27 、、、 4）確定主軸轉(zhuǎn)速： 按機(jī)床選取n=150r/min 所以實(shí)際切削速度 5）切削工時： 其中：、、 所以： 工序09：精車兩軸頸 加工要求：精車兩軸頸，留加工余量0.6mm 機(jī) 床：C620-1臥式車床 刀 具：刀片材料YT15、刀桿尺寸、、、 、 1）切削深度：單邊余量1.5mm，可一次切除 2）進(jìn) 給 量：查《切削用量簡明手冊》第9頁，表1.4 選用 f=1.0mm/r 3）計算切削速度：查《切削用量簡明手冊》第9頁，表1.27 、、、 4）確定主軸轉(zhuǎn)速： 按機(jī)床選取n=230r/min 所以實(shí)際切削速度 5）檢驗機(jī)床功率：主切削力查《切削用量簡明手冊》第38頁，表1.29計算公式 其中：、、 、 切削時消耗功率Pc為： 查《切削用量簡明手冊》P40，表1.30中C620-1機(jī)床說明書可知，C620-1主電動機(jī)功率為7.8kw，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為150r/min時，主軸傳遞的最大功率為5.9kw，所以機(jī)床功率足夠，可以正常加工。 6）檢驗機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度：已知主切削力，徑向切削力Fp查《切削用量簡明手冊》第38頁，表1.29計算公式 其中： 、、、 進(jìn)給力： 其中： 、、、 取機(jī)床的導(dǎo)軌和床鞍之間的摩擦系數(shù)，則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為 查《切削用量簡明手冊》第40頁，表1.30中C620-1機(jī)床說明書可知，機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N，故機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)可以正常加工。 7）切削工時： 其中：、、 所以： 工序10：精車左端面，鉆和，倒角，忽棱邊。 機(jī) 床：C620-1臥式車床 刀 具：刀片材料YT15、刀桿尺寸、、、 、 （1）精車左端面 1）切削深度：連桿軸頸內(nèi)測面的最大加工余量，分兩次加工， 計 2）進(jìn) 給 量：查《切削用量簡明手冊》第9頁，表1.4 選用 f=1.0mm/r 3）計算切削速度： 4）確定主軸轉(zhuǎn)速： 按機(jī)床選取n=120r/min 所以實(shí)際切削速度 5）切削工時： 其中：、、 所以： （2）鉆 機(jī) 床：C620-1臥式車床 刀 具：高速鋼、標(biāo)準(zhǔn)鉆頭、直徑20mm 1）進(jìn)給量的確定：查《切削用量簡明手冊》，第50頁，表2.7 f=0.8mm/r 2）切削速度的確定：查《切削用量簡明手冊》，第55頁，表2.13及2.14 V=13m/min 按機(jī)床選取n=230r/min 所以實(shí)際切削速度 3）切削工時： （3）鉆 刀 具：高速鋼、標(biāo)準(zhǔn)鉆頭、直徑32mm 1）進(jìn)給量的確定：查《切削用量簡明手冊》，第50頁，表2.7 f=1.0mm/r 2）切削速度的確定：查《切削用量簡明手冊》，第55頁，表2.13及2.14 V=14m/min 按機(jī)床選取n=150r/min 所以實(shí)際切削速度 3）切削工時： 工序11：精車1：10錐體，車端面，倒角，鉆右端頂尖孔 （1）精車1：10錐體 1）切削深度：最大切削余量1mm，可一次切除 2）進(jìn) 給 量：查《切削用量簡明手冊》第9頁，表1.4 選用 f=1.0mm/r 3）計算切削速度：查《切削用量簡明手冊》第9頁，表1.27 、、、 4）確定主軸轉(zhuǎn)速： 按機(jī)床選取n=230r/min 所以實(shí)際切削速度 5）切削工時： 其中：、、 所以： （2）車端面 1）切削深度：連桿軸頸內(nèi)測面的最大加工余量，分兩次加工， 計 2）進(jìn) 給 量：查《切削用量簡明手冊》第9頁，表1.4 選用 f=1.0mm/r 3）計算切削速度： 4）確定主軸轉(zhuǎn)速： 按機(jī)床選取n=120r/min 所以實(shí)際切削速度 5）切削工時： 其中：、、 所以： 工序12：精刨左右側(cè)面和270mm上下兩面 加工要求：精刨左右側(cè)面和270mm上下兩面至圖紙要求 機(jī) 床：B6050牛頭刨床 刀 具：W18Cr4V 1）切削深度：2.5mm，分兩次加工 2）進(jìn) 給 量：f=1.0mm/雙行程 3）切削速度：v=20m/min 工序13：劃鍵槽，螺孔，油孔各處。 工 具：劃線工具 工序14：鉆各處油孔和鉆螺紋孔內(nèi)經(jīng)（按線加工） 機(jī) 床：Z525鉆床 刀 具：高速鋼、標(biāo)準(zhǔn)鉆頭、直徑10、20mm （1）鉆 1）進(jìn)給量的確定：查《切削用量簡明手冊》，第50頁，表2.7 f=0.8mm/r 2）切削速度的確定：查《切削用量簡明手冊》，第55頁，表2.13及2.14 V=13m/min 按機(jī)床選取n=230r/min 所以實(shí)際切削速度 3）切削工時： （2）鉆 1）進(jìn)給量的確定：查《切削用量簡明手冊》，第50頁，表2.7 f=0.5mm/r 2）切削速度的確定：查《切削用量簡明手冊》，第55頁，表2.13及2.14 V=9m/min 按機(jī)床選取n=272r/min 所以實(shí)際切削速度 3）切削工時： 工序15： 磨兩主軸頸和軸頸 加工要求：磨兩主軸頸和軸頸至圖紙要求 機(jī) 床：磨床 選擇砂輪：《查機(jī)械制造工藝簡明手冊》 1）砂輪轉(zhuǎn)速：、 2）軸向進(jìn)給量： 3）工件速度： 工序16：磨連桿頸 機(jī) 床：磨床 夾 具：偏心夾具 選擇砂輪：《查機(jī)械制造工藝簡明手冊》 1）砂輪轉(zhuǎn)速：、 2）軸向進(jìn)給量： 3）工件速度： 工序17：磨1;10錐頸 加工要求：磨1;10錐頸至圖紙要求 機(jī) 床：磨床 夾 具：偏心夾具 選擇砂輪：《查機(jī)械制造工藝簡明手冊》 1）砂輪轉(zhuǎn)速：、 2）軸向進(jìn)給量： 3）工件速度： 工序18：磁粉檢驗 工序19：銑鍵槽 加工要求：保證鍵寬 機(jī) 床：XA6132銑床 刀 具：高速鋼立銑刀 1）切削深度：最大余量12mm，可一次切除 2）進(jìn) 給 量：查《切削用量簡明手冊》第103頁，表3.22 選用 3）計算切削速度：查《切削用量簡明手冊》第107頁，表3.27 、、、 、、 4)確定主軸轉(zhuǎn)速： 根據(jù)XA6132型立銑床說明書《切削用量簡明手冊》第111頁，表3.30 選取n=300r/min 按機(jī)床選取n=150r/min 5）切削工時： 工序20：攻三處螺紋，修連桿軸頸上油孔孔口，刨邊倒鈍 刀 具：絲錐 M24、M12、板銼 工序21：按圖紙要求檢驗 工序22：上油入庫 8、參考文獻(xiàn) [1] 趙家齊編. 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書（第2版）[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社,2009.6 [2] 艾興. 切削用量簡明手冊[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2004.2 [3] 王先逵主編. 機(jī)械加工工藝手冊單行本[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2008.6 [4] 李益民. 機(jī)械簡明制造工藝設(shè)計簡明手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2004.7 [5] 陳宏鈞主編. 機(jī)械加工工藝設(shè)計員手冊[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2009.1 [6] 徐勝群. 簡明機(jī)械加工工藝手冊[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1991.2 [7] 邵青. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社,2004.9 [8] 倪森壽. 機(jī)械制造工藝與裝配習(xí)題集課程設(shè)計指導(dǎo)書(第二版)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2009.2 - 16 -