大型汽車(chē)柴油機(jī)曲軸工藝規(guī)程設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】
【溫馨提示】壓縮包內(nèi)含CAD圖有下方大圖片預(yù)覽,下拉即可直觀(guān)呈現(xiàn)眼前查看、盡收眼底縱觀(guān)。打包內(nèi)容里dwg后綴的文件為CAD圖,可編輯,無(wú)水印,高清圖,壓縮包內(nèi)文檔可直接點(diǎn)開(kāi)預(yù)覽,需要原稿請(qǐng)自助充值下載,所見(jiàn)才能所得,請(qǐng)見(jiàn)壓縮包內(nèi)的文件及下方預(yù)覽,請(qǐng)細(xì)心查看有疑問(wèn)可以咨詢(xún)QQ:11970985或197216396
本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告論 文 題 目: DEUTZ1102 柴油機(jī)曲軸加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)學(xué) 院 : 專(zhuān) 業(yè) 、班 級(jí):學(xué) 生 姓 名:畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告要求開(kāi)題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié),又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化,特制定本要求。一、選題依據(jù)1. 論文(設(shè)計(jì))題目及研究領(lǐng)域;2. 論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值;3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)。二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題;2. 擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面(論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路);3. 本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果。三、論文(設(shè)計(jì))工作安排1. 擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線(xiàn)或設(shè)計(jì)參數(shù));2. 論文(設(shè)計(jì))進(jìn)度計(jì)劃。四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料,并在此基礎(chǔ)上通過(guò)分析、研究、綜合,形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開(kāi)題報(bào)告的一部分附在后面,要求思路清晰,文理通順, 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。五、其他要求1. 開(kāi)題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))工作開(kāi)始后的前四周內(nèi)完成;2. 開(kāi)題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過(guò);3. 開(kāi)題報(bào)告不合格或沒(méi)有做開(kāi)題報(bào)告的學(xué)生,須重做或補(bǔ)做合格后,方能繼續(xù)論文(設(shè)計(jì))工作,否則不允許參加答辯;4. 開(kāi)題報(bào)告通過(guò)后,原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師;5. 開(kāi)題報(bào)告的內(nèi)容,要求打印并裝訂成冊(cè)(部分專(zhuān)業(yè)可根據(jù)需要手寫(xiě)在統(tǒng)一紙張上,但封面需按統(tǒng)一格式打印)。一、選題依據(jù)1. 論文(設(shè)計(jì))題目DEUTZ1102 柴油機(jī)曲軸加工工藝及車(chē)夾具設(shè)計(jì)2. 研究領(lǐng)域機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域。3. 論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值曲軸加工是一個(gè)比較困難的過(guò)程,特別是在工藝安排上。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國(guó)的私人用車(chē)與一些相關(guān)機(jī)器要求越來(lái)越高。作為內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵部件的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),我國(guó)和國(guó)外相比還存在很大的差距。曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵零件之一,曲軸是承受連桿傳來(lái)的力,并將其轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩通過(guò)曲軸輸出并驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)上其他附件工作。曲軸收到旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力、周期變化的氣體慣性力的共同作用,使曲軸承受彎曲扭轉(zhuǎn)載荷的作用,因此要求曲軸有足夠的強(qiáng)度和剛度,軸頸表面需耐磨,工作均勻,平衡性好。曲軸作為異性構(gòu)件,加工質(zhì)量很難得到保障。因此對(duì)曲軸加工工藝的研究來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐,對(duì)我國(guó)內(nèi)燃機(jī)的制造和汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展有重要意義,具有一定實(shí)際意義和理論價(jià)值。再通過(guò)對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí),我對(duì)機(jī)械加工工藝有了一定的了解。我希望通過(guò)此次的畢業(yè)設(shè)計(jì),學(xué)習(xí)曲軸加工工藝方面的知識(shí),學(xué)習(xí)其方法和步驟。通過(guò)對(duì)以前設(shè)計(jì)者方法的了解和總結(jié),應(yīng)用自己的知識(shí)加以改進(jìn)和完善,從而達(dá)到對(duì)自己所學(xué)知識(shí)的鞏固。4. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)曲軸的作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),并將膨脹行程所作的功,通過(guò)安裝在曲軸后端上的飛輪傳遞出去。飛輪能儲(chǔ)存能量,使活塞的其他行程能正常工作, 并使曲軸旋轉(zhuǎn)均勻。為了平衡慣性力和減輕內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng),在曲軸的曲柄上還適當(dāng)裝置平衡質(zhì)量。曲軸是引擎的心臟,如果它的功能無(wú)法準(zhǔn)確的執(zhí)行,那么引擎的馬力就無(wú)法正常的發(fā)揮。曲軸的各相對(duì)角度必須正確,否則點(diǎn)火正時(shí)和氣門(mén)正時(shí)就無(wú)法精確有序的一個(gè)汽缸接著一個(gè)汽缸的運(yùn)作。如果這順序出了問(wèn)題,可以想見(jiàn)這結(jié)果就是爆震連連。曲軸軸承的間隙也是另一個(gè)重點(diǎn),主軸承和連桿軸承都必須有適當(dāng)?shù)拈g隙以使機(jī)油能夠流動(dòng)產(chǎn)生潤(rùn)滑和冷卻效果。如果太小汽缸壁、活塞、氣門(mén)機(jī)構(gòu).等就無(wú)法獲得充分的潤(rùn)滑,會(huì)造成機(jī)件的磨損。如果太大拋出的機(jī)油量增加會(huì)使活塞和活塞環(huán)的工作加重, 造成燃燒室過(guò)多的機(jī)油殘留,導(dǎo)致積碳及相關(guān)后遺癥。所以為了保證曲軸工作的安全可靠,曲軸加工的時(shí)候一定要保證準(zhǔn)確的精度,和曲軸的強(qiáng)度、剛度。20 世紀(jì) 70 年代以前,曲軸的加工一般是在專(zhuān)用的多刀半自動(dòng)車(chē)床上進(jìn)行的,采用寬刃成形車(chē)刀(三面刃),實(shí)現(xiàn)橫向進(jìn)給。切削力很大,所以對(duì)機(jī)床系統(tǒng)的剛度要求特別高。曲軸剛度低,為了減少切削力造成的扭轉(zhuǎn)變形和彎曲變形。 目前領(lǐng)導(dǎo)了近半個(gè)世紀(jì)的多刀車(chē)切削工藝和手工磨削工藝,由于加工精度低和柔性差等原因正逐步退出歷史舞臺(tái)。取而代之的是高速、高精、高效的復(fù)合加工,由于國(guó)內(nèi)條件有限, 目前一些曲軸加工生產(chǎn)線(xiàn)以銑代車(chē),銑削的最顯著特點(diǎn)就是切削速度不受工件旋轉(zhuǎn)不平衡地限制,可采用較高的切削速度以提高生產(chǎn)率,而且切削力比車(chē)削小,工件變形相對(duì)小,傳動(dòng)系統(tǒng)也相對(duì)簡(jiǎn)單,剛性較好。例如粗加工采用內(nèi)銑加工主軸頸和連桿軸頸,再經(jīng)過(guò)粗磨,再轉(zhuǎn)入精加工工序。本次設(shè)計(jì)采用相對(duì)來(lái)說(shuō)比較先進(jìn)的CNC 內(nèi)銑來(lái)完成曲軸 24 主軸頸和全部連桿軸頸的粗加工,來(lái)提高生產(chǎn)效率,降低產(chǎn)產(chǎn)品成本。20 世紀(jì) 80 年代后期,德國(guó) BOEHRINGER 公司和 HELLER 公司開(kāi)發(fā)出了完善的曲軸車(chē)車(chē)?yán)瓩C(jī)床,該加工工藝是將曲軸車(chē)削工藝與曲軸車(chē)?yán)に囃昝澜Y(jié)合,生產(chǎn)效率高、加工精度好、柔性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、換刀時(shí)間短,特別割槽、平衡塊側(cè)面不用加工的曲軸的加工,加工后曲軸可直接進(jìn)行精磨,而我們可以用車(chē)?yán)ば虼娲帜スば颉?0 世紀(jì) 90 年代中期開(kāi)發(fā)出 CNC 高速外銑,它對(duì)平衡塊側(cè)面需要加工的曲軸, 比 CNC 車(chē)削、CNC 內(nèi)銑、車(chē)車(chē)?yán)纳a(chǎn)效率還要高。另外,CNC 車(chē)車(chē)?yán)に嚰庸みB桿軸頸要二道工序,CNC 高速外銑只要一道工序就能完成加工,具有以下優(yōu)點(diǎn): 切削速度高可高達(dá) 350m/min)、切削時(shí)間較短、工序循環(huán)時(shí)間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數(shù)少、加工精度更高、柔性更好等。所以 CNC 高速外銑將是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發(fā)展方向。精加工使用數(shù)控磨床,采用靜壓主軸、靜壓導(dǎo)軌、靜壓進(jìn)給絲杠(砂輪頭架)和線(xiàn)性光柵閉環(huán)控制等控制裝置,使各尺寸公差及形位公差得到可靠的保證,精加工還廣泛使用數(shù)控砂帶拋光機(jī)進(jìn)行超精加工,經(jīng)超精加工后的曲軸軸頸表面粗糙度至少提高一級(jí)精度。二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容1. 重點(diǎn)解決的問(wèn)題要學(xué)習(xí)和掌握曲軸加工工藝設(shè)計(jì)方法和步驟,應(yīng)用 CAD 等輔助設(shè)計(jì)。2. 擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面(論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路) 年產(chǎn)量和批量的確定 毛坯的選擇 定位基準(zhǔn)的分析 工藝路線(xiàn)擬訂 工藝卡的填寫(xiě) 3. 本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果完成柴油機(jī)曲軸零件的功能、結(jié)構(gòu)及工藝分析。制定曲軸的加工工藝路線(xiàn)及方案。選擇相應(yīng)加工設(shè)備及刀具,對(duì)零件進(jìn)行誤差分析計(jì)算,并找出影響因素進(jìn)行分析。繪制出完整的工藝規(guī)程。(1)完成總體方案分析及論證. (2)完成裝配圖設(shè)計(jì)(3) 完成主零件圖設(shè)計(jì)(4) 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(不少于 6000 字)(5) 完成和題目相關(guān)的外文翻譯一篇三、論文(設(shè)計(jì))工作安排1. 擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線(xiàn)或設(shè)計(jì)參數(shù));第一步:收集相關(guān)原始資料。收集整理所要研究的曲軸加工工藝資料,并對(duì)所要改進(jìn)的工藝進(jìn)行分析。第二步:找出重點(diǎn)問(wèn)題,加以論證第三步:對(duì)工藝進(jìn)行具體 細(xì)致分析整理第四步:完成各種型號(hào)曲軸加工工藝的工序卡第五步:整理圖紙及說(shuō)明書(shū),總結(jié)論文。2. 論文(設(shè)計(jì))進(jìn)度計(jì)劃第 1 周: 查閱相關(guān)文獻(xiàn)并閱讀; 第 2 周: 查閱相關(guān)文獻(xiàn)并閱讀;第 3 周: 撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述及開(kāi)題報(bào)告;第 4 周: 深入學(xué)習(xí)有關(guān)曲軸工藝的相關(guān)知識(shí),分析加工工藝; 第 5 周: 優(yōu)化加工工藝中不合理的地方,繪制裝配工藝圖; 第 6 周: 繪制工序卡;第 7 周: 進(jìn)行夾具設(shè)計(jì); 第 8 周: 整理繪制的圖紙;第 9 周: 校核裝配工藝的相關(guān)尺寸; 第 10 周:校核裝配工藝的相關(guān)尺寸;第 11 周:進(jìn)行外文翻譯;第 12 周:撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū);第 13 周:提交畢業(yè)設(shè)計(jì)并準(zhǔn)備答辯;第 14 周:完善并檢查,準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)1 覃建芳 , 鐘 安 飛 , 楊浩等 . 曲 軸 加 工 工 藝 的 優(yōu) 化 J. 裝 備 制 造 技術(shù),2014,(3):103-105,114.、 2 徐鵬宇.曲軸機(jī)械加工工藝淺析J.職業(yè)技術(shù),2014,(6):94-94. 3 楊洪武.曲軸的加工工藝及工裝設(shè)計(jì)J.中國(guó)化工貿(mào)易,2016,8(3):205-206 4 楊 梓 嘉 . 基 于 機(jī) 械 加 工 的 三 拐 曲 軸 加 工 工 藝 研 究 J. 機(jī) 械 工 程師,2016,(3):86-87. 5 李思樂(lè),陳根,卞露英. 中速柴油機(jī)曲軸孔精鏜質(zhì)量控制J. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備, 6 李洪偉,劉旭,龐恭賀,王領(lǐng). 典型曲軸零件加工工藝分析及專(zhuān)用銑夾具設(shè)計(jì)J. 工具技術(shù),2016,05:80-82. 7 劉德嶺. 機(jī)車(chē)柴油機(jī)曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削工藝研究J. 機(jī)械研究與應(yīng)用,2016,05:173-175. 8 吳紅亮. DF7 柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)D.清華大學(xué),2011. 9 王軍. 中速柴油機(jī)曲軸關(guān)鍵加工工藝的研究D.大連交通大學(xué),2012. 10 李波. 4V75 柴油機(jī)曲軸系設(shè)計(jì)及 CAE 分析D.湖南大學(xué),2012. 11 何睿,吳潔霞,賴(lài)立強(qiáng),李躍朋,吳方圓,張?jiān)菩? 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸專(zhuān)利技術(shù)現(xiàn)狀研究J. 汽車(chē)工業(yè)研究,2015,06:54-58. 12 段紹林,毛澤永,宋利強(qiáng). 曲軸機(jī)加工工藝與設(shè)備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J. 內(nèi)燃機(jī),2010,02:27-30. 13 王琛. 內(nèi)燃機(jī)曲軸強(qiáng)度的現(xiàn)狀和發(fā)展J. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014,18:84. 14Zissimos P. Mourelatons. A crankshaft system model for structural dynamic analysis of internal combustion engines. Computers & Structures, 2001,79(20-21): 2009-2027. 15 Matin ODriscoll Design for manufacture Journal of Materials Proccessing Technology,2002, 122:318321 16 Tsai-C.Kuo,Samuel H. Huang,Hong-C Zhang, Design for manufacture and design for “X”: concept,applications,and perspectives,Computers& industrial engineering , 2001 ,141:241260 附:文獻(xiàn)綜述或報(bào)告文獻(xiàn)綜述我國(guó)重型柴油車(chē)的產(chǎn)量在逐年增加,中型、輕型車(chē)柴油化步伐也在加快,但在微型汽車(chē)、轎車(chē)領(lǐng)域,柴油車(chē)所占比例仍為零。而據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè),今后 20 年甚至更 長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)柴油機(jī)將成為世界車(chē)用動(dòng)力的主流。但是,目前我國(guó)的柴油機(jī)發(fā)展還存在一些問(wèn)題。雖然我國(guó)柴油機(jī)產(chǎn)業(yè)自 20 世紀(jì) 80 年代后有了較快發(fā)展,最新投產(chǎn)的柴油機(jī)產(chǎn)品排放水平已經(jīng)達(dá)到了歐洲號(hào)法規(guī)的要求,有的甚至達(dá)到了歐洲號(hào)排放標(biāo)準(zhǔn), 但整體發(fā)展仍然面臨諸多問(wèn)題。首先,柴油機(jī)行業(yè)投入不足,嚴(yán)重制約了生產(chǎn)工藝水平、規(guī)模發(fā)展和自主開(kāi)發(fā)能力的提高?,F(xiàn)在,我國(guó)柴油機(jī)整體技術(shù)水平落后于國(guó)際先進(jìn)水平 10 至 20 年,也落后于國(guó)內(nèi)車(chē)用汽油機(jī)的發(fā)展。燃油噴射系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件水平落后,已嚴(yán)重影響柴油機(jī)行業(yè)的發(fā)展。其次,車(chē)用柴油機(jī)面臨“缺重少轎”的狀況。嚴(yán)重缺少 8 噸以上集裝箱式重型載貨車(chē)以及各類(lèi)專(zhuān)用車(chē)、輕型車(chē)用柴油機(jī),轎車(chē)柴油機(jī)仍處于空白;6 升8 升的中型柴油機(jī)市場(chǎng)已呈現(xiàn)供大于求,3 升輕型柴油機(jī)市場(chǎng)也趨向飽和,骨干企業(yè)正在生產(chǎn)的多數(shù)產(chǎn)品從技術(shù)角度講,也已是被淘汰的產(chǎn)品,發(fā)展?jié)摿Σ淮?。其中曲軸的加工技術(shù)發(fā)展是影響柴油機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一,曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的機(jī)件之一, 其結(jié)構(gòu)參數(shù)和加工工藝水平不僅影響著整機(jī)的尺寸和重量,而且在很大程度上影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性與壽命。因此,改進(jìn)曲軸加工方法、提高加工精度顯得非常重要。 21 世紀(jì)以后,發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸在制造工藝、刀具等方面都發(fā)生了巨大的變化。國(guó)內(nèi)大部分專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家沿用了半個(gè)多紀(jì)的普通機(jī)床和專(zhuān)用組合機(jī)床組成的多刀車(chē)削工藝和手工磨削工藝,由于加工精度低、生產(chǎn)效率低、自動(dòng)化程度低和柔性差等原因,已逐步淘汰。20 世紀(jì)末一些企業(yè)先后進(jìn)口銑曲軸主軸頸和連桿曲頸的數(shù)控內(nèi)銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控砂帶拋光機(jī)等先進(jìn)設(shè)備,使曲軸加工水平有了提高,但整體工藝水平仍很低。國(guó)外在曲軸機(jī)加工方面廣泛采用數(shù)控技術(shù)及自動(dòng)線(xiàn),生產(chǎn)線(xiàn)一般由幾段獨(dú)立的自動(dòng)化生產(chǎn)單元組成,具有很高的靈活性和適應(yīng)性。軸頸的粗加工一般采用數(shù)控銑削和車(chē)?yán)に嚕?磨削則廣泛采用全數(shù)控、全封閉自動(dòng)線(xiàn)。隨著CNC 技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控高速外銑是20世紀(jì)90年代快速發(fā)展起來(lái)的一種新型加工工藝, 其應(yīng)用范圍廣, 特別是雙刀盤(pán)數(shù)控高速外銑以其加工效率高、加工質(zhì)量穩(wěn)定、自動(dòng)化水平高, 已成為當(dāng)前是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發(fā)展方向。就比較而言, CNC 車(chē)車(chē)?yán)に嚰庸みB桿軸頸要二道工序, CNC高速外銑只要一道工序就能完成, 切削速度高( 目前最高可達(dá)350m/min) 、切削時(shí)間較短、工序循環(huán)時(shí)間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽高、換刀次數(shù)少、加工精度更高、柔性更好。如德國(guó)BOEHRINGER 公司專(zhuān)為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸設(shè)計(jì)制造的柔性的高速隨動(dòng)數(shù)控外銑床VDF315 OM- 4 型, 該設(shè)備應(yīng)用工件回轉(zhuǎn)和銑刀進(jìn)給伺服連動(dòng)控制技術(shù), 可以一次裝夾不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心隨動(dòng)跟蹤銑 削曲軸的連桿軸頸。其采用一體化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)床身, 工件兩端電子同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng), 具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特點(diǎn); 使用SIEMENS 840D CNC 控制系統(tǒng), 設(shè)備操作說(shuō)明書(shū)在人機(jī)界面上, 通過(guò)輸入零件的基本參數(shù)即可自動(dòng)生成加工程序, 可以加工長(zhǎng)度450700mm、回轉(zhuǎn)直徑在380mm以?xún)?nèi)的各種曲軸, 連桿軸頸直徑誤差僅為0.02mm。在未來(lái)曲軸加工技術(shù)發(fā)展中,美國(guó)、德國(guó)、日本等汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都致力于開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保、高性能發(fā)動(dòng)機(jī), 目前各個(gè)廠(chǎng)家采用發(fā)動(dòng)機(jī)增壓、擴(kuò)缸及提高轉(zhuǎn)速來(lái)提高功率的方法, 使得曲軸各軸頸要在很高的比壓下高速轉(zhuǎn)動(dòng),發(fā)動(dòng)機(jī)正向著增壓、增壓中冷、大功率、高可靠性、低排放方向發(fā)展。曲軸作為發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟, 正面臨著安全性和可靠性的嚴(yán)峻挑戰(zhàn), 傳統(tǒng)材料和制造工藝已無(wú)法滿(mǎn)足其功能要求, 市場(chǎng)對(duì)曲軸材質(zhì)以及毛坯加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動(dòng)平衡等要求都十分嚴(yán)格。如果其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量沒(méi)有得到保證, 則可嚴(yán)重影響曲軸的使用壽命和整機(jī)的可靠性。世界汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)曲軸的加工十分重視, 并不斷改進(jìn)曲軸加工工藝。現(xiàn)在曲軸加工主要分為以下幾個(gè)步驟。 1粗加工以往在大量生產(chǎn)中,曲軸的加工一般是在專(zhuān)用的多刀半自動(dòng)車(chē)床上進(jìn)行的,采用寬刃成形車(chē)刀(三面刃),實(shí)現(xiàn)橫向進(jìn)給。切削力很大,所以對(duì)機(jī)床系統(tǒng)的剛度要求特別高。曲軸剛度低,為了減少切削力造成的扭轉(zhuǎn)變形和彎曲變形。 目前領(lǐng)導(dǎo)了近半個(gè)世紀(jì)的多刀車(chē)切削工藝和手工磨削工藝,由于加工精度低和柔性差等原因正逐步退出歷史舞臺(tái)。取而代之的是高速、高精、高效的復(fù)合加工,由于國(guó)內(nèi)條件有限,目前一些曲軸加工生產(chǎn)線(xiàn)以銑代車(chē),銑削的最顯著特點(diǎn)就是切削速度不受工件旋轉(zhuǎn)不平衡地限制,可采用較高的切削速度以提高生產(chǎn)率,而且切削力比車(chē)削小,工件變形相對(duì)小,傳動(dòng)系統(tǒng)也相對(duì)簡(jiǎn)單,剛性較好。以一汽大柴為例粗加工采用內(nèi)銑加工主軸頸和連桿軸頸,再經(jīng)過(guò)粗磨,再轉(zhuǎn)入精加工工序。本次設(shè)計(jì)采用相對(duì)來(lái)說(shuō)比較先進(jìn)的CNC 內(nèi)銑來(lái)完成曲軸 24 主軸頸和全部連桿軸頸的粗加工,來(lái)提高生產(chǎn)效率,降低產(chǎn)產(chǎn)品成本。2 半精加工20 世紀(jì) 80 年代后期,德國(guó) BOEHRINGER 公司和 HELLER 公司開(kāi)發(fā)出了完善的曲軸車(chē)車(chē)?yán)瓩C(jī)床,該加工工藝是將曲軸車(chē)削工藝與曲軸車(chē)?yán)に囃昝澜Y(jié)合,生產(chǎn)效率高、加工精度好、柔性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、換刀時(shí)間短,特別割槽、平衡塊側(cè)面不用加工的曲軸的加工,加工后曲軸可直接進(jìn)行精磨,而我們可以用車(chē)?yán)ば虼娲帜スば?。在一汽大柴,我看?jiàn)的半精加工依然是以粗磨為主,所以這次設(shè)計(jì)依然參考一汽大柴現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行工藝編制,但是車(chē)?yán)に嚰磳⒊蔀槲磥?lái)曲軸加工中流行的工藝之一。3 精磨工序曲軸精加工采用國(guó)內(nèi)數(shù)控磨床磨削情況已相當(dāng)普遍,產(chǎn)品加工精度已有相當(dāng)程度的提高。為滿(mǎn)足曲軸日益提高的加工要求,對(duì)曲軸磨床提出了很高的要求?,F(xiàn)代曲軸磨床除了要有很高的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度和很高的加工精度外,還要求有很高的磨削效率和更多的柔性。近年來(lái),更要求曲軸磨床具有穩(wěn)定的加工精度,為此,對(duì)曲軸磨床的工序能力系數(shù)規(guī)定了 Cp1.67,這意味著要求曲軸磨床的實(shí)際加工公差要比曲軸給定的公差小一半。隨著現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)、測(cè)量控制、CBN(立方氮化硼)砂輪和先進(jìn)的機(jī)床部件的應(yīng)用,為曲軸磨床的高精度、高效磨削加工創(chuàng)造了條件。一種稱(chēng)之為連桿頸隨動(dòng)磨削的工藝。正是體現(xiàn)了這些新技術(shù)綜合應(yīng)用的具體成果。這種隨動(dòng)磨削工藝可顯著地提高曲軸連桿頸的磨削效率、加工精度和加工柔性。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(xiàn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn),并在一次裝夾下磨削所有連桿頸。在磨削過(guò)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。要實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)磨削,X 軸除了必須具有高的動(dòng)態(tài)性能外,還必須具有足夠的跟蹤精度,以確保連桿頸所要求的形狀公差。CBN 砂輪的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)連桿頸隨動(dòng)磨削的重要條件。由于CBN 砂輪耐磨性高,在磨削過(guò)程中砂輪的直徑幾乎是不變的,一次修整可磨削600800 條曲軸。CBN 砂輪還可以采用很高的磨削速度,在曲軸磨床上一般可采用高達(dá) 120140m/s 的磨削速度,磨削效率很高。對(duì)于曲軸的精磨工序,有一點(diǎn)應(yīng)該注意:如果對(duì)曲軸主軸的跳動(dòng)要求比較高的情況下,應(yīng)該先加工連桿軸頸,如果不高,應(yīng)先加工主軸頸。為了比較經(jīng)濟(jì)的達(dá)到 78 級(jí)精度及的光潔度,軸頸在熱處理前經(jīng)過(guò)一次粗磨,淬火后再精磨兩次。多次磨削是為了加快零件加工的節(jié)拍,并且容易達(dá)到較高的精度。首先磨主軸頸,然后再磨連桿軸。磨得時(shí)候考慮到機(jī)床功率的限制,每次磨兩個(gè)主軸,一和五、二和四、最后是三。磨主軸頸時(shí),以中心孔為定位基準(zhǔn),并且磨削時(shí): 采用死頂尖,工件與頂尖一起旋轉(zhuǎn),由于工件是進(jìn)給運(yùn)動(dòng),并且轉(zhuǎn)速較低,因此可以達(dá)到較高的磨削精度;為了傳遞扭矩,有時(shí)可以用雞心夾或者撥桿。磨連桿軸時(shí)則以精磨過(guò)的兩端主軸頸定位,以大端定位銷(xiāo)孔輔助周向定位,以保證與主軸頸的距離和不平衡度的要求。在大批量生產(chǎn)中,為了提高生產(chǎn)率,磨削通常在半自動(dòng)磨床上進(jìn)行。磨輪的快速進(jìn)退,切入進(jìn)給,微量進(jìn)給,工件測(cè)量都是自動(dòng)的。粗磨時(shí)可用兩個(gè)磨輪同時(shí)加工位于同一軸線(xiàn)上的一對(duì)軸頸以提高生產(chǎn)率。精磨則很少這樣進(jìn)行,因?yàn)樵诰r(shí)同時(shí)工作的兩個(gè)磨輪可能會(huì)有磨損不均勻的現(xiàn)象,從而引起曲軸變形較大。4 熱處理工序曲軸的熱處理關(guān)鍵技術(shù)是表面強(qiáng)化處理。球墨鑄鐵曲軸一般均采用正火處理,為表面處理做好組織準(zhǔn)備,表面強(qiáng)化處理一般采用感應(yīng)淬火或氮化工藝。鍛鋼曲軸則采用軸頸與圓角淬火工藝。引進(jìn)的設(shè)備有 AEG 全自動(dòng)曲軸淬火機(jī)床、EMA 淬火機(jī)床等。據(jù)國(guó)外資料介紹,球墨鑄鐵曲軸采用圓角滾壓工藝與離子氮化結(jié)合使用進(jìn)行復(fù)合強(qiáng) 化,可使整條曲軸的抗疲勞強(qiáng)度提高 130%以上。國(guó)內(nèi)部分廠(chǎng)家近幾年也進(jìn)行了這方面的實(shí)踐,取得了良好的效果。曲軸圓角滾壓加工方面,德國(guó)赫根塞特(HEGENSCHEIDT-MFD AUTOMATIC)生產(chǎn)的機(jī)床應(yīng)用了變壓力滾壓和矯正專(zhuān)利技術(shù),是比較好的圓角滾壓設(shè)備,但價(jià)格昂貴。目前國(guó)內(nèi)在這方面的研究也有了一定的成果, 東風(fēng)汽車(chē)有限公司工藝研究所的“曲軸圓角滾壓強(qiáng)化與滾壓校直技術(shù)研究開(kāi)發(fā)及應(yīng) 用”解決了國(guó)內(nèi)企業(yè)化巨資引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的問(wèn)題。指導(dǎo)教師評(píng)閱意見(jiàn)(對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng)閱)審核意教研室主任意見(jiàn)見(jiàn)簽字:年月日簽字:年月日學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見(jiàn)簽字:年月日公章:壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún)Q 197216396 或 11970985摘要曲軸作為發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵組成部件,在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中承受沖擊載荷,并且起到傳遞動(dòng)力的作用,由于曲軸的工作環(huán)境惡劣,承受復(fù)雜多變的扭矩和彎曲載荷,并且還要抵抗在高速旋轉(zhuǎn)的磨損,柴油機(jī)曲軸特殊的結(jié)構(gòu)使得它成為柴油機(jī)中的重要部件,曲軸的加工質(zhì)量將直接影響柴油機(jī)的整體工作狀況。工藝路線(xiàn)的設(shè)計(jì)不僅影響曲軸的加工質(zhì)量,而且對(duì)加工效率和機(jī)械設(shè)備的合理應(yīng)用也有重要的影響。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)后,在已有的基礎(chǔ)知識(shí)上,通過(guò)對(duì)各種因素考慮后,結(jié)合中國(guó)現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備編織出合理的曲軸加工工序。本次設(shè)計(jì)對(duì)重點(diǎn)工序進(jìn)行說(shuō)明,查閱加工手冊(cè)進(jìn)行加工計(jì)算,完成工序卡的填寫(xiě),對(duì)粗車(chē)夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)加工工藝路線(xiàn)進(jìn)行擬訂,對(duì)重點(diǎn)加工工序方法步驟進(jìn)行說(shuō)明包括粗加工,半精加工,精加工以及熱處理。還對(duì)重點(diǎn)工藝進(jìn)行了說(shuō)明,包括表面強(qiáng)化工藝,曲軸的平衡工藝,曲軸的磨削工藝。完成零件圖和裝夾圖的繪制與整理,尋找課題相關(guān)外文文獻(xiàn)并進(jìn)行翻譯,最后整理論文并總結(jié)成果。關(guān)鍵詞:曲軸;工藝分析;工序安排;加工質(zhì)量ABSTRACT As the engine crankshaft key components to withstand shock loads and passing the role of power in the engine . Due to the harsh working environment crankshaft withstand complex torque and bending loads , and also the wear resistance in high-speed rotation , diesel engine crankshaft is an important part , crankshaft machining performance will directly affect the quality of the diesel engine . The proposed process route is very important to the crankshaft machining , it not only affects the processing quality of the crankshaft, but also have an important impact on process efficiency and the rational use of machinery and equipment .After a period of study , on the basis of existing knowledge , through the consideration of various factors , combined with Chinas existing machinery to weave a reasonable crankshaft machining processes. The design of key processes are described , inspection and processing manual processing calculations, complete the process of card for roughing fixture design. Route carried on the elaboration process , focusing on manufacturing processes will be described , including roughing, semi-finishing , finishing, heat treatment. Also focus on the process described, including surface hardening process , crankshaft balancing process , crankshaft grinding process .Complete parts drawing and assembly drawing,find relevant foreign languagedocuments and translate them。Finally,the thesis is sorted out and the result are summarized.Keywords : crankshaft, process analysis , process arrangements , processing quality- 54 -壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún)Q 197216396 或 11970985目錄摘要.IABSTRACT.II1 .緒論11.1柴油機(jī)的工作原理11.2柴油機(jī)曲軸發(fā)展概況21.3 工作的意義及研究的主要內(nèi)容22曲軸分析及參數(shù)說(shuō)明32.1柴油機(jī)曲軸結(jié)構(gòu)特征32.2曲軸的作用及工作狀況42.3曲軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求52.4柴油機(jī)曲軸參數(shù)說(shuō)明63 毛坯的選擇73.1毛坯的材料73.2毛坯制造74 工藝路線(xiàn)的擬定84.1年生產(chǎn)量和批量的確定84.2 定位基準(zhǔn)的分析84.3 工藝路線(xiàn)的擬定104.4 工藝卡的填寫(xiě)134.5 工藝設(shè)計(jì)的綜合評(píng)估165 夾具分析與裝配175.1 夾具分析175.2 夾具經(jīng)濟(jì)性分析216 零件的檢查226.1 檢查夾具226.2 氣動(dòng)量?jī)x237 結(jié)論24參考文獻(xiàn)25附錄1:外文翻譯26附錄2:外文原文33致謝 . . 44大型汽車(chē)柴油機(jī)曲軸工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1 緒論11 柴油機(jī)的工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)是能夠轉(zhuǎn)化燃料能量為汽車(chē)等提供動(dòng)力的裝置。柴油機(jī)的工作原理主要可以分為四個(gè)部分來(lái)解釋?zhuān)蔷褪沁M(jìn)氣、壓縮、做功和排氣,四個(gè)過(guò)程組成了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)。這四個(gè)過(guò)程都是伴隨著氣缸體積的變化而進(jìn)行的,第一個(gè)行程進(jìn)氣是隨著氣缸體積的增大,氣缸內(nèi)注入新鮮空氣,壓縮行程是氣缸內(nèi)體積變小,并在壓縮行程即將結(jié)束時(shí)噴入霧狀柴油,霧狀柴油與空氣混合成為可燃混合氣,并體積迅速膨脹使得氣缸體積增大,這就是做功行程,最后一個(gè)行程排氣就是通過(guò)氣缸體積的減小將燃燒后的廢氣排出缸外。不斷反復(fù)工作循環(huán),就是柴油機(jī)的作業(yè)狀態(tài)。1四行程柴油機(jī)的工作原理圖1.1為四行程柴油機(jī)工作原理圖雖然從布局結(jié)構(gòu)上看,四行程柴油機(jī)和汽油機(jī)固然、存在個(gè)別分歧,但是二者的工作過(guò)程是基本上類(lèi)似的,都是通過(guò)氣缸內(nèi)體積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)每個(gè)工作過(guò)程的進(jìn)行。但是燃料和機(jī)器結(jié)構(gòu)上還是存在區(qū)別,所以如果將二者進(jìn)行比較,柴油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)則是燃燒原料的價(jià)格低廉,運(yùn)行成本低,而且燃料的利用率較汽油機(jī)而言更高。反之相比之下,柴油機(jī)的缺點(diǎn)是機(jī)器整體結(jié)構(gòu)過(guò)大,噪音大,加工上仍存在有待攻克的難題,如果機(jī)器出現(xiàn)問(wèn)題,維修的成本比較高。2 多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理 多缸發(fā)動(dòng)機(jī)顧名思義就是由多個(gè)氣缸組成,常見(jiàn)的有四缸、六缸還有八缸等等。在單杠發(fā)動(dòng)機(jī)中,機(jī)器運(yùn)動(dòng)一個(gè)工作循環(huán)中,只有第三個(gè)行程做功行程是有能量輸出的,相當(dāng)于只有四分之一的部分是對(duì)外做功的,而多缸發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)多個(gè)氣缸的配合,可以彌補(bǔ)單缸發(fā)動(dòng)機(jī)輸出不穩(wěn)定的問(wèn)題,使發(fā)動(dòng)機(jī)可以持續(xù)平穩(wěn)地向外做功。1.2 柴油機(jī)曲軸發(fā)展概況柴油機(jī)作為一種動(dòng)力系統(tǒng),在船舶、大型機(jī)械及公路運(yùn)輸中得到廣泛應(yīng)用。雖然我國(guó)在20世紀(jì)80年代后柴油機(jī)有了較快的發(fā)展,但是與國(guó)外相比,由于柴油機(jī)的制造技術(shù)水平落后,還是存在著較大的差距。其中曲軸的加工技術(shù)可以說(shuō)是是影響柴油機(jī)發(fā)展?fàn)顩r的重要因素,其結(jié)構(gòu)參數(shù)和加工工藝水平不僅會(huì)決定機(jī)器本身的尺寸和重量,還會(huì)在很大程度上影響著發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的的穩(wěn)定性可靠性和使用壽命的長(zhǎng)短。3因此,改進(jìn)曲軸加工方法,進(jìn)而提高發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的加工精度一直是研究的重要方向。從曲軸的材料上來(lái)說(shuō),目前用的較為普遍的是球墨鑄鐵和鋼兩類(lèi)。球墨鑄鐵具有良好的切削性能,可以通過(guò)合理的加工工藝獲得理性的結(jié)構(gòu)形狀。球墨鑄鐵和鋼一樣可以通過(guò)表面處理而獲得良好的機(jī)械性能,并且球墨鑄鐵的成本只有調(diào)質(zhì)鋼的1/3,因此得到廣泛的應(yīng)有,據(jù)調(diào)查表明,在美國(guó)、英國(guó)、日本、德國(guó)、比利時(shí)等國(guó)家在大批量采用球墨鑄鐵。對(duì)于大功率的曲軸,各方面性能要求更為嚴(yán)苛,而鍛鋼有較高的綜合機(jī)械性能,所以在中高速柴油機(jī)的制造中,一般使用鍛鋼作為加工材料。從工藝與生產(chǎn)設(shè)備上來(lái)說(shuō),國(guó)內(nèi)還沿用舊的生產(chǎn)路線(xiàn),很多廠(chǎng)家還用普通機(jī)床和專(zhuān)用組合機(jī)床,這樣的生產(chǎn)路線(xiàn)設(shè)備較多,因此占地面積較大,生產(chǎn)周期長(zhǎng),從而導(dǎo)致生產(chǎn)率低。進(jìn)入20世紀(jì)末,一些企業(yè)開(kāi)始引進(jìn)數(shù)控機(jī)床從而大大改善了曲軸的加工。在國(guó)外曲軸加工廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)及自動(dòng)線(xiàn),德國(guó)還設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了柔性高速數(shù)控銑床。4隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈,我相信高速、高效的制軸技術(shù)也在快速發(fā)展,由于現(xiàn)在環(huán)境形式,在未來(lái)發(fā)展中曲軸的加工技術(shù)也將致力于綠色環(huán)保。 1.3 工作的意義及研究的主要內(nèi)容在曲軸的加工過(guò)程中存在許多需要攻克的困難,而加工工藝安排則是難中之難。曲軸作為柴油機(jī)內(nèi)部的重要組成,在內(nèi)部承受著各種沖擊,復(fù)雜的受力情況使得曲軸對(duì)機(jī)械性能要求很高。但是曲軸是一個(gè)復(fù)雜件,加工質(zhì)量很難得到保障,因此對(duì)曲軸加工工藝的研究對(duì)我國(guó)內(nèi)燃機(jī)和船舶等行業(yè)發(fā)展有重要意義。5 通過(guò)一直對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí),我對(duì)機(jī)械加工工藝的安排有了一定的見(jiàn)解。我希望通過(guò)此次的畢業(yè)設(shè)計(jì),學(xué)習(xí)曲軸加工工藝方面的知識(shí),學(xué)習(xí)其方法和步驟。通過(guò)對(duì)以前設(shè)計(jì)者方法的了解概括,應(yīng)用自己的知識(shí)加以改進(jìn)和完善,從而達(dá)到對(duì)自己所學(xué)知識(shí)的鞏固。在相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上完成對(duì)年產(chǎn)量和批量的確定、毛坯的選擇、定位基準(zhǔn)的分析、工藝路線(xiàn)的擬定及工藝卡的填寫(xiě)等工作。2曲軸分析及參數(shù)說(shuō)明2.1 柴油機(jī)曲軸結(jié)構(gòu)特征曲軸的基本組成如下圖所示。圖2.1曲軸基本結(jié)構(gòu)1-自由端(前端);2-曲柄;3-連桿軸頸;4-主軸頸;5-功率輸出端(飛輪端);6-曲拐;7-平衡塊曲軸可以根據(jù)結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行分類(lèi),可分成整體式曲軸和組合式曲軸兩種。整體式是指曲軸整體直接一次性加工得出,不可拆分,這種類(lèi)型的曲軸加工難度大,設(shè)計(jì)困難,但是由于結(jié)構(gòu)緊湊,曲軸整體的機(jī)械特性好,具有優(yōu)秀的剛度強(qiáng)度。而相比之下,組合式曲軸可以將曲軸分成若干個(gè)部分進(jìn)行分開(kāi)生產(chǎn),之后再進(jìn)行組裝使用,這樣的曲軸加工過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單,加工流程設(shè)計(jì)相對(duì)容易,但是由于曲軸不是一個(gè)整體,所以機(jī)械性能要比整體式曲軸差。常見(jiàn)的曲柄形狀如圖2-2所示:a矩形、b橢圓形、c圓形。 (a) (b) (c)在曲軸加工過(guò)程中,最有難度的設(shè)計(jì)區(qū)域就是曲柄與主軸頸、連桿頸的連接處,因?yàn)檫B接處在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大復(fù)雜的應(yīng)力集中情況,往往這樣的連接處是一個(gè)工藝設(shè)計(jì)有瑕疵的曲軸最容易出現(xiàn)裂痕問(wèn)題的部位。為了解決連接處的這個(gè)問(wèn)題,緩解它受力復(fù)雜混亂帶來(lái)的影響,通常會(huì)采用過(guò)渡圓角連接的方法,同時(shí)過(guò)渡圓角的大小也應(yīng)經(jīng)過(guò)合理的設(shè)計(jì),保證過(guò)渡半徑足夠能夠起到緩解作用。但是,過(guò)渡半徑也不是一味得越大越好,也應(yīng)有合適的范圍,不合適的過(guò)渡半徑會(huì)使柴油機(jī)軸向尺寸加大。2.2 曲軸的作用及工作狀況曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中的核心組成,發(fā)動(dòng)機(jī)能夠做到各個(gè)行程順暢切換運(yùn)轉(zhuǎn),源源不斷提供動(dòng)力,都是因?yàn)榍S獨(dú)特的結(jié)構(gòu)起到了重要作用。因?yàn)樗膫€(gè)行程中只有一個(gè)行程做功,所以飛輪還能起到儲(chǔ)存能量的作用,使得活塞的其他三個(gè)行程即使沒(méi)有做功也能正常工作,保證曲軸的旋轉(zhuǎn)均勻。在前文中已經(jīng)提及過(guò),曲軸在工作過(guò)程中承受了方向、大小不斷變化的復(fù)雜應(yīng)力,還要受到劇烈振動(dòng)所產(chǎn)生的應(yīng)力作用。同時(shí),由于曲軸工作的高速,曲軸各個(gè)軸表面的耐磨度要達(dá)到一定要求。曲軸是整個(gè)柴油機(jī)的心臟,它的結(jié)構(gòu)的每一個(gè)小細(xì)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò),都會(huì)使柴油機(jī)的功能就無(wú)法正常發(fā)揮。柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,為了使運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定均勻,所以出現(xiàn)了點(diǎn)火提前角等等的定義,定義之細(xì)致可以讓人感覺(jué)到曲軸的設(shè)計(jì)應(yīng)細(xì)致入微,各個(gè)角度的安排必須準(zhǔn)確無(wú)誤,否則柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)四個(gè)行程就無(wú)法精準(zhǔn)有序的一個(gè)接著一個(gè)的運(yùn)作,無(wú)法使柴油機(jī)發(fā)揮出最大的功用。此外,曲軸軸承的間隙安排也是個(gè)重點(diǎn),只有安排了適當(dāng)?shù)拈g隙,才保證了機(jī)油能夠順暢流動(dòng)對(duì)曲軸起到充分的潤(rùn)滑和冷卻作用。所以為了保證曲軸能夠安全可靠的工作,曲軸應(yīng)該有足夠的剛度,強(qiáng)度,抗疲勞性和抗沖擊韌性。62.3 曲軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求2.3.1曲軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)曲軸有兩個(gè)軸組成,兩個(gè)軸的軸心不位于一條直線(xiàn)上,其中軸心與機(jī)體中心孔重合的軸叫做主軸,主軸是在柴油機(jī)內(nèi)繞著自身中心線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。另一個(gè)軸叫做連桿軸,是通過(guò)曲柄與主軸連接,它軸心與主軸不同,但運(yùn)轉(zhuǎn)中是繞主軸旋轉(zhuǎn)。曲軸的受力情況非常復(fù)雜,為了保證柴油機(jī)的持續(xù)均勻穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),所以曲軸應(yīng)對(duì)毛坯選擇有很高的要求,加工后的曲軸應(yīng)具有很高的剛度和強(qiáng)度,良好的機(jī)械性能。同時(shí)為了保證工作的連貫順暢,每個(gè)氣缸的配氣相位也要合理安排,連桿軸相對(duì)主軸的偏移量也應(yīng)合理。72.3.2曲軸的技術(shù)要求(1) 毛坯鍛造后,應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理.,確保硬度為HRC28-34。(2) 曲軸主軸表面和連桿表面都須采取淬火處理,控制淬火層深度范圍在3-7mm內(nèi),保證硬度范圍為HRC28-34。(3) 當(dāng)曲軸用兩最外側(cè)主軸頸支撐時(shí),主軸頸軸心線(xiàn)與連桿軸軸心線(xiàn)的不平行度允許誤差為0.01mm,大端飛輪軸的跳動(dòng)允許誤差為0.025。(4) 各個(gè)連桿軸中心線(xiàn)相互之間的偏移允許誤差為。(5) 曲軸上所有的主軸頸以及連桿軸上的油孔表面都應(yīng)拋光處理,保證光潔度高于1.6,主軸頸和連桿軸孔的內(nèi)表面光潔度高過(guò)6.4。(6) 保證曲軸加工的材料質(zhì)量。(7) 曲軸在拋光處理后,可進(jìn)行磁力探傷,并在磁力探傷結(jié)束后對(duì)曲軸作退磁處理。8具體如下圖所示:圖2.1 CA498-12型柴油機(jī)曲軸技術(shù)要求2.4 柴油機(jī)曲軸參數(shù)說(shuō)明 表2.1 曲軸參數(shù)材料42GrMoA行程106主軸直徑71油孔直、斜油孔主軸檔寬33缸數(shù)4連桿軸直徑57總長(zhǎng)633.5連桿軸檔寬33 3 毛坯的選擇3.1 毛坯的材料在柴油機(jī)工作時(shí)曲軸工作環(huán)境復(fù)雜惡劣,承受不斷變化的彎矩和扭矩的影響,也經(jīng)受高速旋轉(zhuǎn)中的磨損。由于曲軸處于特殊的工作條件下,所以就要求曲軸毛坯的材料有很好的力學(xué)性能和加工性能。目前鍛鋼,鑄鋼和球墨鑄鐵是制造曲軸的三種常用材料。曲軸毛坯的材料有45鋼,45Mn2,50Mn,40Cr及QT600-3球墨鑄鐵等。3.2 毛坯制造在毛坯的制造過(guò)程中,曲軸毛坯的選擇對(duì)于總的加工余量和加工工序中的余量的設(shè)定都會(huì)產(chǎn)生影響,也是選擇刀具材料和加工機(jī)床的重要依據(jù)。 好的毛坯制造工藝和質(zhì)量,會(huì)大大減少加工過(guò)程的加工強(qiáng)度,提高生產(chǎn)品質(zhì)。對(duì)于曲軸制造來(lái)說(shuō),一般存在兩種毛坯制造方法,那就是鑄造和鍛造。對(duì)于曲軸這種復(fù)雜大型件來(lái)說(shuō),鑄造毛坯往往存在許多缺陷。這將影響到曲軸強(qiáng)度和抗疲勞性。鍛造制造能使金屬內(nèi)部組織緊密,從而提高材料的耐沖擊能力、延展能力和抗疲勞強(qiáng)度。在大批量生產(chǎn)中,一般會(huì)選擇模鍛。9通過(guò)模鍛制造出的毛坯應(yīng)調(diào)質(zhì)處理,提高毛坯在表層的加工質(zhì)量,設(shè)計(jì)中我們選用的是42CrMoA合金鋼。 4 工藝路線(xiàn)的擬定4.1 年生產(chǎn)量和批量的確定4.1.1生產(chǎn)綱領(lǐng)50000臺(tái)/每年 柴油機(jī)年產(chǎn)量 Q=生產(chǎn)綱領(lǐng)每臺(tái)件數(shù)(1+備品率)(1+廢品率) Q=5000011+2%1+2%=52020月產(chǎn)量=Q12=4335 Days=365-48-1112=25天日產(chǎn)量(一天3班)=月產(chǎn)量Days=433525=174(1) 生產(chǎn)量類(lèi)型的確定:根據(jù)工藝人員手冊(cè),曲軸屬于輕型零件,則對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)性質(zhì):中批產(chǎn)量5005000 大批產(chǎn)量500050000本次設(shè)計(jì)曲軸的生產(chǎn)性質(zhì):大批生產(chǎn)(2) 年時(shí)基數(shù),若三班制,則:第一班2080小時(shí),第二班2080小時(shí),第三班1560小時(shí)。女職工人數(shù)不到25%:則第一班 1664小時(shí), 第二班1664小時(shí),第三班1248小時(shí) ??偣残r(shí)數(shù)為4576小時(shí)。(3)平均流水線(xiàn)節(jié)拍=流水線(xiàn)實(shí)際平均基數(shù)60(1-)零件年產(chǎn)量 其中,損失系數(shù):A. 工作期間設(shè)備維護(hù)管理方面損失B. 職員缺工方面損失C. 設(shè)備清潔維護(hù)損失D. 職員歇息整頓損失=1+2+3+4=15%平均流水線(xiàn)節(jié)拍=4576601-15%52020=4.5min為了保證加工零件可以準(zhǔn)時(shí)達(dá)到數(shù)量要求,所以加工過(guò)程中每道工序的加工時(shí)間應(yīng)不得大于生產(chǎn)節(jié)拍。4.1.2生產(chǎn)周期的計(jì)算生產(chǎn)周期生產(chǎn)周期=1.26天4.2 定位基準(zhǔn)的分析 4.2.1曲軸加工工藝特點(diǎn)分析曲軸的制造加工必須考慮兩個(gè)重點(diǎn):一個(gè)是曲軸的摩擦副,主要表現(xiàn)在曲軸的連桿軸頸與連桿之間的摩擦。二是曲軸的震動(dòng)副,主要表現(xiàn)為柴油機(jī)在點(diǎn)火爆炸的過(guò)程中對(duì)曲軸產(chǎn)生的沖擊,另外還有曲軸在加工的工程中由于受力的影響而產(chǎn)生震動(dòng)。曲軸雖然結(jié)構(gòu)不同于一般的軸,但它仍與普通軸有相似的加工過(guò)程,例如銑軸的兩端端面,在端面鉆中心孔以便定位,車(chē)、磨及拋光等加工工藝等等。但是,由于曲軸與普通軸外形結(jié)構(gòu)上都有很大區(qū)別,所以應(yīng)針對(duì)曲軸的特殊性而采取特定的加工工藝,現(xiàn)對(duì)曲軸的結(jié)構(gòu)加以分析: (1) 剛度差由于曲軸長(zhǎng)度大且具有連桿軸這一特殊結(jié)構(gòu),所以剛性會(huì)相對(duì)較差,在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中曲軸高速旋轉(zhuǎn),承受復(fù)雜變化的應(yīng)力以及旋轉(zhuǎn)扭矩,自身重量也會(huì)造成較大的負(fù)荷,曲軸易發(fā)生嚴(yán)重的變形,因此加工時(shí)對(duì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):A. 在加工過(guò)程一開(kāi)始切除毛坯余量較大時(shí),對(duì)使用的機(jī)床,刀具等都要嚴(yán)格要求,提高整個(gè)加工系統(tǒng)的良好剛度,條件允許的話(huà),可以選擇支撐架放置于曲軸中間提高加工系統(tǒng)的剛性,提升穩(wěn)定性,減輕不必要的變形與震動(dòng)。B. 在加工過(guò)程中,合理安排設(shè)計(jì),盡量使切削力之間可以互相抵消。C. 妥善設(shè)計(jì)工序順序,在易產(chǎn)生變形的工序后及時(shí)添加校直工序。(2) 形狀復(fù)雜因?yàn)樵谶B桿軸加工中工件旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)不平衡,使加工困難。對(duì)于不平衡現(xiàn)象比較明顯者(如大型曲軸),曲軸旋轉(zhuǎn)起來(lái)加工不穩(wěn)定且相對(duì)困難,這時(shí)應(yīng)該選擇刀具動(dòng)曲軸不動(dòng),就可在一定程度上避免生產(chǎn)過(guò)程的不穩(wěn)定現(xiàn)象 (3) 技術(shù)要求高曲軸對(duì)技術(shù)的要求高加工難度大,而且形狀復(fù)雜和加工工序多,相比柴油機(jī)內(nèi)其他零件,曲軸的加工工藝規(guī)程相對(duì)長(zhǎng)而復(fù)雜,而且很多加工面都需要磨削處理,這些都需合理安排。4.2.2曲軸機(jī)械加工定位基準(zhǔn)的選擇加工主軸頸的定位基準(zhǔn)加工主軸頸和與它同軸心重合的軸頸時(shí),為了保證軸徑加工的位置精度和基準(zhǔn)重合原則,通常會(huì)選擇將軸兩個(gè)端面的中心孔作為定位基準(zhǔn),所以加工過(guò)程的第一步通常定位銑軸兩端面并在端面上鉆中心孔。在鉆中心孔時(shí),為了保證位置精度,通常會(huì)選擇主軸頸的外圓作為加工基準(zhǔn),與此同時(shí),為了防止位置精度上的誤差層層疊加累計(jì),保證加工出準(zhǔn)確的軸向尺寸,會(huì)選用最中間的第三主軸頸作為定位基準(zhǔn),這樣一來(lái),位置偏差是從中間向兩端分布,可以有效提高位置精度,保證曲軸的均勻標(biāo)準(zhǔn)。加工連桿軸頸的定位基準(zhǔn)可用加工結(jié)束的最外兩端的兩段主軸作為精基準(zhǔn),便于夾緊,充分滿(mǎn)足曲軸加工的結(jié)構(gòu)要求,安裝后穩(wěn)定,整體剛性好。而且由于連桿軸頸分別相差180度,因此軸向旋轉(zhuǎn)自由度的限制,是在大端鉆一個(gè)定位銷(xiāo)孔在第一、第五曲臂加工對(duì)稱(chēng)定位面。4.3 工藝路線(xiàn)的擬定4.3.1工藝路線(xiàn)分析工序的安排原則先加工基準(zhǔn)面,后加工其他工作面;先進(jìn)行粗加工,后進(jìn)行精加工;先加工面后加工孔;先主后次。4.3.2該設(shè)計(jì)擬定的最終工藝路線(xiàn)(方案一)鍛造調(diào)質(zhì)處理(1) 粗銑兩端面(2 ) 半精銑兩端面(3 ) 鉆兩端質(zhì)量中心孔(4 ) 粗車(chē)大端軸頸(5 ) 粗車(chē)第五主軸頸 (6 ) 粗車(chē)第一主軸和小端外圓(7 ) 數(shù)控車(chē)油封軸頸、齒輪軸軸頸和小端螺紋直徑(8 ) 數(shù)控車(chē)一五主軸(9 ) 銑定位面(10) 內(nèi)銑二至四主軸頸和全部連桿軸頸(11 )人工時(shí)效(12 )粗個(gè)主軸頸(13 )鉆大端中心孔(14 )半精車(chē)小端外圓和刀檢第二、三曲柄臂(15 )鉆大端定位銷(xiāo)孔(16 )粗磨連桿軸頸(17 )鉆油孔(18 )油孔噴沙(19 )中間檢查(20 )中間清洗(21 )熱處理(22 )中間探傷(23 )精車(chē)齒輪軸直徑和螺紋直徑(24 )半精磨24主軸頸(25 )半精磨一、五主軸頸(26 )精磨大端軸頸(27 )精磨連桿軸頸(28 )銑齒輪軸鍵槽(29 )精磨一、五主軸頸(30 ) 精磨24主軸頸(31 )精車(chē)兩端面(32 )中間檢查(33 )成品探傷(34 )鉆大端螺紋孔和攻小端螺紋(35 )油孔倒角及全部油孔拋光(36 )動(dòng)平衡(37 )清理去毛刺(38 )軸頸拋光(39 )止推軸頸拋光(40 ) 成品檢查(41 )入庫(kù)4.3.3擬定不同方案并比較(方案二)只列舉不同,并分析確定方法的優(yōu)勢(shì)長(zhǎng)處:(4)粗車(chē)大端軸頸和第五主軸頸分析:本工序是將一中的第四與五工序并為一道工序。優(yōu)點(diǎn)是:節(jié)省機(jī)床和工人,還有場(chǎng)地布置等因素。缺點(diǎn)是:延長(zhǎng)了生產(chǎn)節(jié)拍,使整個(gè)加工時(shí)間加長(zhǎng),甚至無(wú)法完成年產(chǎn)量;更嚴(yán)重的缺點(diǎn)是由于對(duì)于主軸頸的檔寬位置以及尺寸有嚴(yán)格要求,因此每加工一個(gè)工件需要對(duì)刀,大大的浪費(fèi)了時(shí)間。而采用一方案,在加工主軸頸的時(shí)候采用專(zhuān)用車(chē)刀,只要第一次降到的位置調(diào)整好,以后不需要調(diào)整。由比較來(lái)看,選擇了方案一的安排。(20)將半精車(chē)小端外圓的工序去掉分析:優(yōu)點(diǎn):節(jié)省工序安排;缺點(diǎn):由于下面安排了精加工,粗車(chē)之后直接進(jìn)行磨,很難保證精度要求,給加工帶來(lái)很大的難度;同時(shí)也不符合工序安排的理論要求。 綜上所述,最后確定方案一為最終方案。由之前的加工方案安排可以看出,因?yàn)榇旨庸さ募庸び嗔枯^大,切削時(shí)造成的變形誤差會(huì)相對(duì)較為嚴(yán)重,所以粗加工精加工分開(kāi)有助于提高工件的精度,精加工可以找平在精度上的細(xì)微誤差,一個(gè)軸在加工中都會(huì)有多次的車(chē)削磨削拋光等工藝,最終都可以保證很高的精度以及表面光潔度。 4.3.4熱處理工序安排(1) 鍛造毛坯后,安排調(diào)質(zhì)處理,可以使毛皮材料綜合機(jī)械性能得到提升,加工出的曲軸機(jī)械性能更上乘。(2) 粗加工后安排時(shí)效處理,消除零件內(nèi)部殘余應(yīng)力。(3) 粗磨之后安排淬火,改善工件的機(jī)械性能。4.3.5其它工序的安排(1) 為了保證零件制造質(zhì)量,及時(shí)發(fā)現(xiàn)零件加工出現(xiàn)的問(wèn)題,不能光在加工結(jié)束時(shí)才對(duì)工件進(jìn)行檢驗(yàn)。應(yīng)在較為復(fù)雜、耗時(shí)較長(zhǎng)的工序之后直接安排檢查,防止造成時(shí)間精力上的浪費(fèi)。(2) 零件表層或內(nèi)腔的毛刺對(duì)曲軸質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生較大影響,及時(shí)安排去毛刺。4.3.6重點(diǎn)工藝說(shuō)明(1)曲軸的表面強(qiáng)化工藝決定發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸機(jī)械性能和使用壽命的主要因素有:結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和強(qiáng)化等方面。當(dāng)曲軸的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)確定之后,強(qiáng)化就成了重要的對(duì)象,目前常見(jiàn)的曲軸強(qiáng)化工藝大致可以分為五種:氮化;噴丸;圓角軸頸同時(shí)淬火;圓角滾壓;復(fù)合強(qiáng)化。(2)曲軸的平衡工藝加工完了的曲軸如果初始不平衡量太大,則平衡所需的時(shí)間增加,這對(duì)生產(chǎn)效率有明顯的影響。特別是采用全自動(dòng)曲軸平衡自動(dòng)線(xiàn)時(shí),曲軸初始不平衡量的大小對(duì)自動(dòng)線(xiàn)的節(jié)拍時(shí)間及剩余不平衡量的大小有顯著影響,嚴(yán)重時(shí)將會(huì)有部分曲軸因無(wú)法進(jìn)行校正而報(bào)廢。因此,人們希望能夠?qū)⒊跏疾黄胶饬靠刂圃谝粋€(gè)低水平范圍內(nèi),為此目的而采用一種設(shè)備質(zhì)量定心機(jī),目前多以這種測(cè)試為主。 一般鑄造或鍛造成型的曲軸毛坯,在機(jī)械加工前首先要在兩端打中心孔,并以中心孔為基準(zhǔn)進(jìn)行全部的機(jī)械加工。對(duì)于類(lèi)似曲軸這樣的轉(zhuǎn)子,其上的配重塊及筋板等非加工表面多,最初的中心孔的位置對(duì)加工后的曲軸的初始不平衡量有較大的影響。因此在毛坯上打出的中心孔,能使毛坯繞連接兩中心孔的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)時(shí),處于沒(méi)有不平衡的狀態(tài)。從力學(xué)原理上來(lái)說(shuō),只要在通過(guò)質(zhì)心的慣性主軸兩端打中心孔就能滿(mǎn)足上述要求。能在這樣的位置上打中心孔的機(jī)械就是質(zhì)量定心機(jī)。當(dāng)然,打完中心孔后,在以后的機(jī)械加工過(guò)程中還要產(chǎn)生新的不平衡,但是僅僅根據(jù)毛坯外徑按幾何中心打孔的方法相比要少得多。質(zhì)量定心機(jī)本來(lái)是一種在慣性主軸兩端打中心孔的機(jī)械,但它也可使轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)在慣性主軸附近分別偏離一定距離而打中心孔。因此,如果對(duì)加工完了的曲軸的初始不平衡量分布規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,并以此為依據(jù)相應(yīng)地調(diào)整打中心孔的位置,則可進(jìn)一步提高質(zhì)量定心的效果。10(3)曲軸的磨削工藝隨著高效磨削的發(fā)展,磨削工藝擴(kuò)大了它的范圍,在加工中變得更加普遍常見(jiàn)。由此,可通過(guò)磨削替代常規(guī)的由車(chē)削或銑削來(lái)進(jìn)行的粗加工,而直接由磨削完成精加工,從而縮短了生產(chǎn)工藝流程。 采用CBN砂輪的高速高精度磨削,在汽車(chē)工業(yè)主要應(yīng)用于凸輪軸和曲軸連桿頸的磨削加工。目前,有一些國(guó)際性磨料生產(chǎn)企業(yè),在CBN砂輪磨料方面提供了很好的產(chǎn)品,如圣戈班磨料、金世博(Kingspor)等。圣戈班的Q-Flute是一種高溫混合樹(shù)脂結(jié)合劑產(chǎn)品,是高效率下的大去除量磨削用磨料。在對(duì)工件沒(méi)有熱損傷并保證質(zhì)量的前提下,能夠大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量、材料去除率和產(chǎn)品壽命。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,加工效率至少提高兩倍以上,可以用在10kW以上的CNC數(shù)控磨床上。114.4 工藝卡的填寫(xiě)4.4.1機(jī)床的選擇(見(jiàn)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)P380457)機(jī)床的選擇應(yīng)充分考慮到加工工件過(guò)程中每個(gè)參數(shù)的特定性以及與實(shí)際加工環(huán)境的適應(yīng)性。4.4.2 刀具的選擇(金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)P558668)例如:粗磨連桿軸(第18道工序)用砂輪為:P 900*35*305 A 46 M 6 V 35分別為:形狀代號(hào) 砂輪形狀 磨料 粒度號(hào) 硬度 組織號(hào) 結(jié)合劑號(hào) 最高工作線(xiàn)速度4.4.3 量具的選擇應(yīng)保證:T*KT被測(cè)曲軸尺寸的公差值(mm)K測(cè)量精度系數(shù) 測(cè)量工具以及使用測(cè)量方法的極限誤差表4.1 測(cè)量精度系數(shù)被測(cè)尺寸的精度等級(jí)IT5IT6IT7IT8IT9 K0.3250.300.2750.250.20例如:粗磨各主軸頸(第十三道工序)加工T=0.05 K=0.25 T*K=0.0125mm=12.5由表分析可知,可選用75100,0.01千分尺4.4.4加工余量的確定(金屬加工工藝人員手冊(cè)334377頁(yè))完成加工過(guò)程中的某一道工序時(shí)所需切除的毛坯量就被稱(chēng)為工序余量。從毛坯到成品的整個(gè)工藝過(guò)程中所切除的材料層厚度稱(chēng)為總余量,加工余量的確定通常是通過(guò)三種方法:.經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法;查表修正法;分析計(jì)算法。4.4.5切削用量的確定為了能保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高切削效率本次設(shè)計(jì)應(yīng)正確的選用切削用量,其基本原則是:先考慮到切深,進(jìn)給量f,加工速度v的影響時(shí)。第一可以選擇一個(gè)略大的切深ap,然后在考慮進(jìn)給量f,在機(jī)床刀具等因素均符合條件后再?zèng)Q定合理的切削速度v。切削用量的選擇方法可以分為查表法、計(jì)算法和經(jīng)驗(yàn)法:表4.2刀具材料工件材料加工方法切速v的公式高速鋼合金鋼銑削其中,T刀具耐用度(分)切深(mm)f進(jìn)給量(mm/r)表4.3 刀具耐用度T刀具耐用度(分)刀具耐用度(分)普通外圓車(chē)刀90普通端銑刀200端面車(chē)刀60立銑刀90成型刀120擴(kuò)孔鉆60B 查表法舉例:(第二道工序:半精銑兩端面)表4.4 進(jìn)給量加工方法切深ap進(jìn)給量f切速v車(chē)削粗加工精加工1.52.50.20.50.30.50.20.3508080100銑削粗加工精加工230.50.70.20.30.10.36080801004.4.6 零件加工時(shí)間的計(jì)算單個(gè)的工時(shí)定額由以下組成:式中:基本時(shí)間。在對(duì)象為機(jī)床加工工序時(shí),所指機(jī)動(dòng)時(shí)間。 工作地點(diǎn)的服務(wù)時(shí)間。一般可以=(3%5%)估算。本次按照5%來(lái)參加計(jì)算。 準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間。由于本產(chǎn)品為大批量生產(chǎn),所以終結(jié)時(shí)間為0。輔助時(shí)間??刹楸磉x擇,也可按=(10%20%)估算。該設(shè)計(jì)中按照10%估算。的計(jì)算方公式:=其中,L-加工長(zhǎng)度(mm) L1-加工切入(mm) L2-加工超出(mm) f-進(jìn)給量(mm/r) n-轉(zhuǎn)速(r/min)具體由以下兩種情況: 圖4.2銑端面 圖4.3車(chē)兩端軸頸以第一道工序?yàn)槔?3.5分=0.1*=0.35=0.05*=0.18=3.5+0.35+0.18=4.03分鐘4.5 工藝設(shè)計(jì)的綜合評(píng)估表4.5 綜上所述,本工藝路線(xiàn)符合加工零件的各項(xiàng)技術(shù)要求。5 夾具分析與裝配5.1 夾具分析5.1.1夾具設(shè)計(jì)分析在金屬切削機(jī)床上進(jìn)行工件加工時(shí),為了保證加工精度,工件的加工表面相對(duì)其它表面的尺寸和位置精度要保持精準(zhǔn),在加工方法加工工藝確定之后,首先面對(duì)的主要問(wèn)題就是:工件應(yīng)在機(jī)床上始終處于準(zhǔn)確的加工位置,并且在加工過(guò)程中能承受各種力的作用后,也會(huì)保持正確的位置不發(fā)生變化。本次設(shè)計(jì)由于是應(yīng)用于大量生產(chǎn)中,所以生產(chǎn)中多使用專(zhuān)用夾具。5.1.2定位夾緊方案確定由于銷(xiāo)孔的位置要與第五主軸和第四曲拐的軸線(xiàn)共線(xiàn),因此主軸中心與一四曲拐的中心是定位的關(guān)鍵。主軸軸線(xiàn)的定位利用的是兩端的頂尖定位孔,前后兩個(gè)頂尖均是活頂尖,限制四個(gè)自由度;曲拐中心線(xiàn)的定位是本夾具的設(shè)計(jì)關(guān)鍵,采用的是自動(dòng)定心夾緊機(jī)構(gòu),聯(lián)合主軸軸線(xiàn)的定位限制軸向旋轉(zhuǎn)自由度;另外大端端面靠在夾具體上,限制軸向自由度。工件預(yù)定位后,開(kāi)啟液壓控制,自動(dòng)定心上下兩個(gè)夾板,同時(shí)以相同的速度向心運(yùn)動(dòng),這樣就能保證不論曲軸頸的尺寸偏大或者偏小,中心線(xiàn)與主軸的中心線(xiàn)所構(gòu)平面始終與夾具體平面平行。135.1.3鉆孔夾具的具體設(shè)計(jì)(1).主軸中心線(xiàn)的定位采用的頂尖定位。前后兩個(gè)頂尖都是活頂尖,由液壓控制,右端(尾定尖)頂尖的得液壓油缸的直徑要大于左端的液壓油缸,當(dāng)二者同時(shí)作用時(shí),尾頂尖將工件向左推(左右是以操作者而言),是大端的端面靠在夾具體上,實(shí)現(xiàn)軸向自由度的限制。(2)回轉(zhuǎn)自由度的限制及夾緊定位在對(duì)曲軸的整個(gè)機(jī)械加工過(guò)程中,不論是定位還是加工,曲軸一直是一個(gè)難點(diǎn),因?yàn)樗幕剞D(zhuǎn)中心與主軸的回轉(zhuǎn)中心不同。工件在預(yù)定位之后,自動(dòng)夾緊裝置的上下兩個(gè)夾板,同時(shí)同速度向心運(yùn)動(dòng),直至將工件夾緊,這樣就保證了加工孔的精度要求。這兩個(gè)夾板是連接子在一個(gè)上下螺紋旋向相反的絲杠上,該絲杠經(jīng)過(guò)兩級(jí)齒輪傳動(dòng),第一級(jí)齒輪傳動(dòng)由齒條傳遞,齒條與液壓缸的活塞桿相連,活塞的前后運(yùn)動(dòng)推動(dòng)齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn),再將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳給絲杠。夾緊夾緊裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)能使工件緊密地保持在一定位置上。結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單明了,制造和維修都簡(jiǎn)便。對(duì)于夾緊力方向的確定,應(yīng)對(duì)工件的剛度進(jìn)行分析,使夾緊裝置提供的夾緊力與剛度大的方向一致,保證加工精度的準(zhǔn)確。其次夾緊點(diǎn)的選擇也十分重要,應(yīng)位于曲軸剛度好的部位。夾緊裝置的具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 5-1 夾具體夾緊機(jī)構(gòu)圖5-1 夾具體夾緊機(jī)構(gòu)5.1.4 夾緊行程設(shè)計(jì)由于安裝時(shí)預(yù)定位低于夾緊狀態(tài)4mm,因此將行程定為上下夾板各移動(dòng)6mm。由于絲杠螺距是6mm,所以絲杠旋轉(zhuǎn)一周,兩極齒輪傳動(dòng)齒數(shù)分別是:則最后一級(jí)齒輪要轉(zhuǎn):轉(zhuǎn)過(guò)的距離 :所以齒條要前進(jìn)的距離為40.92mm,最后將活塞的行程定為45mm。夾緊力的計(jì)算通常我們計(jì)算夾緊力,會(huì)參照類(lèi)似夾具在類(lèi)似使用狀況中的夾緊力,估算出當(dāng)前的夾緊力,或者可以將夾具和被夾工件看做同一個(gè)系統(tǒng),我們對(duì)她進(jìn)行工作過(guò)程的判斷,找出最不適應(yīng)夾緊的情況,并對(duì)之進(jìn)行靜態(tài)分析,用得出的理論夾緊力乘以安全系數(shù),就可以得到實(shí)際夾緊力。14一)夾緊力的確定: (公式3-1-1):安全系數(shù)可按下式計(jì)算: (公式3-1-2)查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表: 表1-2-1計(jì)算得由于表注若安全系數(shù)小于2.5。故:判斷得到在此道工序粗加工鉆孔時(shí)應(yīng)力最大,所以按照此時(shí)計(jì)算,鉆削加工公式為:(公式3-1-3)(公式3-1-4)其中: 可按照下列公式計(jì)算:根據(jù)刀具材料高速鋼,工件材料結(jié)構(gòu)鋼計(jì)算得:=1.23其它參數(shù)為代入公式3-1-3,3-1-4得M=2.32N.mF=1136.2N將結(jié)果代入3-1-1得:=5.8N.m,=2840N(3-1-5)圖5.2受力分析由靜力平衡條件的公式得對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)列等式 即 其中 N=2840N由力矩平衡得: l=(633.5-l)y*53=M 其中 l=63mm, M=5.8N.m計(jì)算得:y=109.4,=97.49,=10.83其中,夾緊力y由夾緊液壓缸提供,由左端定位液壓缸提供,由右端頂為液壓缸提供,它們的活塞直徑分別為60mm,45mm,80mm。下面進(jìn)行驗(yàn)證: 由公式 (3-1-6) 其中 將參數(shù)分別代入公式3-1-6得:,可見(jiàn)遠(yuǎn)大于所需夾緊力,故設(shè)計(jì)符合要求。5.2 夾具誤差分析及經(jīng)濟(jì)性分析定位誤差主要分為兩種類(lèi)型:1.基準(zhǔn)不重合誤差2.基準(zhǔn)位移誤差在這次夾具設(shè)計(jì)中加工面為小端面和小端軸外圓,由于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合不存在定位誤差,定位基準(zhǔn)C和D圓柱度0.02,平行度為0.01。為了提高整個(gè)柴油機(jī)曲軸工藝加工的生產(chǎn)效率,在保證定位夾緊和零件的各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下,對(duì)夾具的選擇也要滿(mǎn)足一定的經(jīng)濟(jì)性原則。15本夾具設(shè)計(jì)上基本上滿(mǎn)足了零件的加工要求,并且還滿(mǎn)足了企業(yè)對(duì)一般夾的要求。6 零件的檢查6.1 檢查夾具 下圖是曲軸生產(chǎn)線(xiàn)用以檢測(cè)曲軸主軸頸軸向尺寸的檢驗(yàn)夾具圖6.1 檢驗(yàn)夾具1.支架 2.測(cè)桿 3.軸向定位件4.測(cè)頭 5.支架 6.頂尖 8.滑板9.百分表10.手柄 將曲軸放在支架上,用頂尖頂住頂尖孔,使曲軸第三主軸頸緊靠在檢驗(yàn)夾具的定位件上,然后推動(dòng)手柄,當(dāng)四個(gè)測(cè)量頭同時(shí)碰到曲軸時(shí),在百分表上就可以讀取尺寸。 6.2 氣動(dòng)量?jī)x下圖6-2為24-240C型水柱式氣動(dòng)量?jī)x工作原理圖6.2這種氣動(dòng)量?jī)x有如下特點(diǎn):1) 示值清晰,穩(wěn)定,。2) 效率高。3) 倍率高。氣動(dòng)卡規(guī)下圖為曲軸生產(chǎn)所用的氣動(dòng)卡規(guī)示意圖。當(dāng)被測(cè)尺寸發(fā)生變動(dòng)時(shí),截面A發(fā)生彈性變形,這樣3與1之間的間隙就會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化,我們可借助刻度尺讀出被測(cè)尺寸變動(dòng)的大小。16圖6-3圖6.37 結(jié)論本次曲軸加工工藝規(guī)程的編制設(shè)計(jì),通過(guò)結(jié)合實(shí)際情況,在已有的加工工藝基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)在的生產(chǎn)技術(shù),以提高產(chǎn)品質(zhì)量,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,降低產(chǎn)品成本,增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益為主要目的進(jìn)行本次設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)既然來(lái)源于生產(chǎn),就要在回到生產(chǎn)當(dāng)中去,本設(shè)計(jì)的實(shí)際可操作性是此次工藝編制的必然要求,也是工藝設(shè)計(jì)的最低要求。工藝的編制作為生產(chǎn)加工的指導(dǎo)性文件,首先要滿(mǎn)足的就是可操作性,不能操作,一切的工藝都是一紙空談。這次設(shè)計(jì)的最大亮點(diǎn)就是在目前生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上,將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)方法融合到機(jī)械加工生產(chǎn)當(dāng)中去。本次設(shè)計(jì)主要的結(jié)論如下:(1)曲軸的加工是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,通過(guò)認(rèn)真研究曲軸的加工工藝路線(xiàn),結(jié)合現(xiàn)有的曲軸加工過(guò)程,查找先關(guān)文獻(xiàn),在這些基礎(chǔ)上編織出較為合理的加工工藝路線(xiàn)。使這個(gè)加工和現(xiàn)有生產(chǎn)條件相符合,更加的經(jīng)濟(jì)。(2)對(duì)加工基準(zhǔn)的選擇。通過(guò)分析可以知道曲軸是一個(gè)復(fù)雜件,基準(zhǔn)選擇不合理將影響加工的質(zhì)量。(3)對(duì)夾具的選擇夾具的選擇可以通過(guò)專(zhuān)用書(shū)籍。(4)但是本次設(shè)計(jì)也在一定程度上存在不足,那就是由于對(duì)于機(jī)械加工制造的不熟悉,所以工藝的設(shè)計(jì)可能無(wú)法符合現(xiàn)代工業(yè)對(duì)于曲軸加工的高要求,在今后的學(xué)習(xí)生活中,我應(yīng)努力提升專(zhuān)業(yè)知識(shí),及時(shí)了解當(dāng)代最先進(jìn)的加工技術(shù),不斷豐富自身。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練,將大學(xué)四年來(lái)所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)首次應(yīng)用于產(chǎn)品的加工設(shè)計(jì)當(dāng)中,對(duì)曲軸加工工藝路線(xiàn)及夾具的設(shè)計(jì)等有了詳盡的了解。在這次設(shè)計(jì)當(dāng)中綜合應(yīng)用了金屬工藝學(xué),機(jī)械材料,機(jī)械制圖,互換性測(cè)量和機(jī)械制造基礎(chǔ)等。參考文獻(xiàn)1 覃建芳,鐘安飛,楊浩等.曲軸加工工藝的優(yōu)化J.裝備制造技術(shù),2014,(3):103105.2 徐鵬宇.曲軸機(jī)械加工工藝淺析J.職業(yè)技術(shù),2014,(6):9494.3 楊洪武.衢州的加工工藝及工裝設(shè)計(jì)J.中國(guó)化工貿(mào)易,2016,8(3):205206.4 楊梓嘉.基于機(jī)械加工的三拐曲軸加工工藝研究J.機(jī)械工程師,2016,(3):8687.5 李思樂(lè),陳根,卞露英.中速柴油機(jī)曲軸孔精鏜質(zhì)量控制J.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備.6 李洪偉,劉旭,龐恭賀,王領(lǐng).典型曲軸零件加工工藝分析及專(zhuān)用銑夾具設(shè)計(jì)J.工具技術(shù),2016,05:8082 7 劉德玲.機(jī)車(chē)柴油機(jī)曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削工藝研究J.機(jī)械研究與應(yīng)用,2016,05:173175. 8 吳紅亮.DF7柴油機(jī)曲軸設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)D.清華大學(xué),2011. 9 王軍.中速柴油機(jī)曲軸關(guān)鍵加工工藝的研究.D.大連交通大學(xué),2012.10 李波.4V75柴油機(jī)曲軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)及CAE分析D.湖南大學(xué),2012.11 何睿,吳潔霞,賴(lài)立強(qiáng),李躍朋,吳方圓,張?jiān)菩?發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸專(zhuān)利技術(shù)現(xiàn)狀研究J.汽車(chē)工業(yè)研究,2015,06:54-58.12段紹林,毛澤永,宋利強(qiáng).曲軸加工工藝與設(shè)備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J.內(nèi)燃機(jī),2010,02:2730. 13王琛.內(nèi)燃機(jī)曲軸強(qiáng)度的現(xiàn)狀和發(fā)展J.科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014,18:8414Zissimos P.Mourelatons.A crankshaft system model for structural dynamic analysis of internal combustion engines.Computer & Structures,2001,79(20-21):20092017. 15Matin 0Driscoll Design for manufacture Journal of Materials Proccessing Technology,2002,122:318321.16Tsai-C.Kuo,Samuel H. Huang,Hong-C Zhang,Design for manufacture and design for “X”:concept,applications,and perspectives,Computer & industrial engineering,2001,141:241260附錄A: 外文翻譯用數(shù)值與實(shí)驗(yàn)調(diào)查氮鋼曲軸大功率集成電路發(fā)動(dòng)機(jī)疲勞特性氮化通常適用于提高機(jī)械零部件的表面性能,也可提高耐疲勞性。本文的目的是探討,通過(guò)數(shù)值模型的方法和實(shí)驗(yàn)測(cè)試,誘發(fā)氮化對(duì)船用柴油機(jī)曲軸的疲勞性能殘余應(yīng)力的影響。殘余應(yīng)力梯度引起的熱化學(xué)處理考慮到了有限元模型的方法。進(jìn)行了具有軸向試驗(yàn)機(jī),以驗(yàn)證該數(shù)值模型,并評(píng)估所述曲軸的機(jī)械參數(shù),諸如屈服強(qiáng)度和疲勞極限。通過(guò)施加應(yīng)變測(cè)量手段下彎曲,以評(píng)估曲軸殘余應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的方法也被開(kāi)發(fā)。這種方法被證明是有用的,以確定誘導(dǎo)熱處理成曲軸的殘余應(yīng)力的大小,并且它可能在一些情況下被應(yīng)用于殘余應(yīng)力場(chǎng)的評(píng)價(jià)。DOI: 10.1115/1.4001834關(guān)鍵詞:氮化,有限元模型,曲軸,殘余應(yīng)力,耐疲勞性1引言 曲軸是內(nèi)燃機(jī)中最關(guān)鍵的組分之一。在其使用壽命時(shí)期,它受到來(lái)自燃燒過(guò)程中和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件的慣性產(chǎn)生的循環(huán)彎曲壓力和扭轉(zhuǎn)載荷1,2。曲軸的機(jī)械故障疲勞現(xiàn)象是由于曲柄銷(xiāo)和配重之間的圓角半徑引起的。在這運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中達(dá)到多軸應(yīng)力狀態(tài)下的最高級(jí)別,是因?yàn)楦叩膽?yīng)力集中系數(shù)3,5。為了防止疲勞破壞,施加到曲軸的圓角的主要機(jī)械處理是感應(yīng)淬火和滾壓,而熱化學(xué)是表面硬化和滲氮6-9。機(jī)械部件的表面處理方法通常應(yīng)用于用于增加硬度和耐磨損性,而無(wú)需修改散裝材料的機(jī)械特性,但最近的研究表明,它們也增加,因?yàn)檎T導(dǎo)的表面和次表面層的壓縮殘余應(yīng)力的疲勞極限10-13。一些研究表明,提高耐疲勞性氮化是最有效的方法14,15 。與其他熱化學(xué)處理相比,氮不涉及任何物質(zhì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)的修改(溫度在此過(guò)程中達(dá)到一般不超過(guò)52016 )。這保證了最小的失真和機(jī)械部件的良好的尺寸控制?,F(xiàn)今可用的不同的氮化過(guò)程是:它們包括氣體,液體,和等離子滲氮,即第一個(gè)是最常用的。 此過(guò)程中,氮被引入到鐵類(lèi)合金的表面上是通過(guò)保持金屬與含氮?dú)怏w如氨接觸。擴(kuò)散層的厚度為約200600 um,在表面上,脆性nitrogenrich層厚度(5-50um),這就是所謂的白色氮化物層的產(chǎn)生,它在該氮化工序后取出。間質(zhì)性氮?dú)夂偷锍恋碓跀U(kuò)散層的分布產(chǎn)生的增加,元件的尺寸和殘余應(yīng)力相關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域。殘余應(yīng)力必須是自平衡的,它們是一般地在負(fù)的表面和正面于主體材料中。耐疲勞性的改善主要?dú)w因于兩個(gè)殘余應(yīng)力場(chǎng)和表面硬化。壓縮應(yīng)力,實(shí)際上是有益的,用于防止疲勞裂紋萌生在表面和延緩裂紋擴(kuò)展17-19。表面硬度,此外,連接到極限強(qiáng)度和由經(jīng)驗(yàn)公式的疲勞極限19。在這項(xiàng)工作中,研究了氮化殘余應(yīng)力對(duì)一個(gè)2000千瓦的船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸的疲勞性能的影響。在滿(mǎn)刻度元件上的數(shù)值模型和合適的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試,以檢測(cè)殘余應(yīng)力與應(yīng)變的測(cè)量,并確定疲勞阻力。還開(kāi)發(fā)了試樣的數(shù)值模型,具有曲軸圓角區(qū),承受彎曲載荷的相同的幾何形狀。試樣的簡(jiǎn)單的幾何形狀初步評(píng)估應(yīng)力集中作用由于變化的部分和滲氮過(guò)程對(duì)由于彎曲載荷的應(yīng)力 - 應(yīng)變狀態(tài)的影響20。測(cè)量技術(shù)中的殘余應(yīng)力的評(píng)價(jià)可以被劃分成破壞性和非破壞性。與前者的技術(shù),殘余應(yīng)力誘導(dǎo)通過(guò)去除材料的位移測(cè)量。最常用的方法是塊切片,分條,層去除,鉆孔,和輪廓的方法21-26 。非破壞性技術(shù)通常圍繞衍射,其可以被用于測(cè)量特定的原子晶格面的彈性應(yīng)變,如X-射線(xiàn)衍射,XRD,和中子衍射21,27-30。據(jù)作者所知,在文中非破壞性的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)估計(jì)表面殘余應(yīng)力場(chǎng)和集中應(yīng)力值是不可行的??紤]到這一點(diǎn),一個(gè)創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行表面殘余應(yīng)力的間接評(píng)價(jià),以不同的彎曲載荷下表面應(yīng)變測(cè)量的手段被開(kāi)發(fā)了。為了認(rèn)真評(píng)估應(yīng)力 - 應(yīng)變狀態(tài)在重要領(lǐng)域中, 殘余應(yīng)力和實(shí)驗(yàn)數(shù)值計(jì)算結(jié)果值比較的影響,幾個(gè)有限元素(FE)模型與ABAQU 被操作31。2幾何形狀和材料對(duì)一個(gè)船用四沖程循柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油直噴技術(shù)和廢氣渦輪增壓器的曲軸進(jìn)行了研究。發(fā)動(dòng)機(jī)有16個(gè)汽缸和90度V行結(jié)構(gòu),約2000千瓦的功率,最大轉(zhuǎn)速等于2000轉(zhuǎn)。為了評(píng)價(jià)滲氮對(duì)表面應(yīng)力狀態(tài)的影響,對(duì)一個(gè)具有帶圓角半徑的曲軸也進(jìn)行了分析。 曲軸的幾何形狀和部分圖像以及式樣在圖表1_a_1_c_中。根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN10083-1曲軸和試樣的材料是淬火和氮化的35CrMo4,以前評(píng)價(jià)材料的化學(xué)組成和主要機(jī)械特征30,31,分別列于表1和2分別。3數(shù)值模型 式樣應(yīng)用了直線(xiàn)彈性和理想彈塑性數(shù)值模型,以便應(yīng)力集中系數(shù)來(lái)評(píng)估由于橫截面減小而引起的應(yīng)力 - 應(yīng)變狀態(tài)下的氮化過(guò)程中的殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響。由于幾何形狀的對(duì)稱(chēng)性和彎曲載荷的施加,只有四分之一的標(biāo)本被建模,并適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件對(duì)稱(chēng)平面進(jìn)行了施加。1410為N m彎曲載荷,對(duì)應(yīng)2820N m,從總體上看是由兩個(gè)集中力的應(yīng)用,具有相同的數(shù)量級(jí)23,500 N和相反方向上,位于離對(duì)稱(chēng)軸30毫米。對(duì)稱(chēng)邊界條件假設(shè),并采用點(diǎn)荷載證明不影響應(yīng)力場(chǎng)的最小截面為線(xiàn)性分析。另一方面,模型具有可塑性的存在,為了避免收斂問(wèn)題所用分布載荷。具有約機(jī)型50,000自由度采用八節(jié)點(diǎn)實(shí)體被開(kāi),線(xiàn)性元素來(lái)生成網(wǎng)格,如圖所示2。為了提高分析的準(zhǔn)確度,合適的網(wǎng)格細(xì)化也被認(rèn)為是在圓角區(qū),陡峭的應(yīng)力梯度顯示在圖 2(a)中。收斂性分析是所進(jìn)行的模型裝置具有越來(lái)越細(xì)網(wǎng)眼直到差異,在最大von Mises節(jié)點(diǎn)而言應(yīng)力是最小的橫截面,兩個(gè)連續(xù)間模型是小于3。一個(gè)完整的幾何線(xiàn)性彈性模型也進(jìn)行處理,并將結(jié)果在最小橫獲得部分是相同的對(duì)稱(chēng)模型。 對(duì)殘余應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了引入,在節(jié)點(diǎn)條件下通過(guò)預(yù)應(yīng)力手段,通過(guò)氮化處理把所述實(shí)體分割模擬,重現(xiàn)誘導(dǎo)外表面下面的改性層。殘余應(yīng)力趨勢(shì)的分析功能是通過(guò)考慮一個(gè)軸對(duì)稱(chēng)自我平衡和極坐標(biāo)系(P-R-q)顯示于圖表2b,其中p和r為分別是軸向和徑向的方向的極角,在圖表Eq(1)中,殘余應(yīng)力大小只依賴(lài)于徑向坐標(biāo)。為了得到一個(gè)自平衡場(chǎng)即所得試樣縱截面的拉伸應(yīng)力必須等于壓縮的1到2個(gè)不同區(qū)域的所得進(jìn)行了鑒定。根據(jù)以前的工作,其中,所述不同的氮化試樣的殘余應(yīng)力深度輪廓是由X射線(xiàn)衍射方法測(cè)定,采用SIN2方法結(jié)合使用的子層去除并用鉆孔法32,33,在緊接層外表面下方的3毫米深壓縮殘余應(yīng)力場(chǎng)
收藏