曲轴的结构知识

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1、精品曲轴的结构如图1.1所示：它由主轴颈，连杆轴颈曲轴臂，平衡块，前轴端和后轴端等部分组成。其中一个连杆颈和它两端的曲臂以及前后两个主轴颈合在一起，称为曲拐。曲轴的形式有整体式和组合式两种。下面分析大多数汽车发动机采用的整体式曲轴的结构二连杆粕殖图1.11 .主轴颈图1.2所示，用来支撑曲轴，曲轴几即绕其中心线旋转。主轴颈支撑于滑动主轴承上，主轴颈结构和连杆轴颈类似，不同点于滑动主轴承上，主轴颈结构和连杆轴颈类似，不同点是内表面有油槽。主轴承盖用螺栓与上曲轴箱的主轴承座紧固在一起。为了使各主轴颈磨损相对均匀，对于受力交大的中部和两端的主轴颈制造得较宽。在连杆轴颈的两侧都有主轴颈者，称为全支撑曲

2、轴。全支撑曲轴钢度好，主轴颈负荷小，但它比较长。如果主轴颈数目比连杆轴颈少，则称为非全支撑曲轴。其特点和全支撑主轴相反。2 .连杆轴颈用来安装连杆大头，如图1.3所示。直列式发动机的连杆轴项数与汽缸数相等；V型发动机因为两个连杆共同装在一个连杆轴颈上，故连杆轴颈数为汽缸数的一半。连杆轴颈通常被制成中空，其目的是为了减轻曲拐旋转部分的质量，以减小离心力。中空的部分还可兼作油道和油腔，如图所示。油腔不钻通,外端用螺塞封闭，并用开口销锁住。连杆中部插入一弯管，管口位于油腔中心。当曲轴旋转时，在曲轴油管机油中的较重的杂质被甩向油腔壁，而洁净的机油则经弯管流向连杆轴向表面，减轻了轴颈的磨损。3 .曲轴臂

3、用来连接主轴颈和连杆轴颈，如图1.4所示。有的发动机曲轴臂上加有平衡块，用来平衡曲轴的不平衡的离心力和离心力矩，有的还可平衡一部分往复惯性力。图示1.5为四缸发动机曲轴受力情况。1.4道连杆轴颈的离心力F1.F4与2.3道连杆轴颈的离心力F2.F3大小相等，方向相反。从整体上看，似乎在内部能相互平衡，但由于在F1与F2形成的力偶MF2和F3与F4形成的力偶M3-4作用下，如果曲轴的刚度不足，则发生弯曲变形，加剧主轴颈的磨损。为此，需加宽轴颈，增加刚度，以减少磨损。但更有效的措施是在曲轴臂反方向延伸一块平衡块。平衡块与曲轴制成一体，也可单独制造，再用螺栓固装在曲轴臂上，加平衡块会导致曲轴质量和材

4、料消耗增加，制造工艺复杂。因此，曲轴是否要加平衡块，应视具体情况而定。图1.4I卡Mi-eIMjaI出血ww鹏的忍加总切切力)zww”图1.5曲轴上离心力作用和加平衡块示意4 .曲轴的前轴端通常的前轴端装有正时齿轮皮带轮扭转减震器和启动爪等，为防止机油沿曲轴轴颈外漏，一般在正时齿轮前端装一个甩油盘，正时齿轮盖内孔周围还嵌有自紧式油封。当机油溅落在随着曲轴旋转的甩油盘上时，由于离心力的作用，被甩到正时齿轮盖的内壁上，油封挡住机油，是机油沿壁面流回油壳中。5 .曲轴的后轴端制有甩油突缘；回油螺纹和飞轮结合盘。飞轮结合盘是用来连接飞轮输出动力。甩油突缘与回油螺纹用来防止既有外漏，如图1.6所示，从主

5、轴颈间隙流向后端的机油，主要被甩油突缘甩入主轴承座孔后边缘的凹槽内，并经回油孔流向底壳。少量的机油流至回油螺纹区，被回油螺纹返回到甩油突缘而甩回油低壳。为更可靠地防止漏油，有时发动机还在最后一道主轴承盖的端面上装有油封，油封材料有橡胶，含石墨的石棉纯等。止匕外，最后一道主轴承盖与缸体结合面出还嵌有软木条或石棉绳等填料；起密封作用。曲轴作为转动件，除了承受正时齿轮斜齿传动所引起的轴向力以外，还要承受上下坡；加速；制动及踏离合器等所产生的轴向力作用，从而制造曲轴前后窜动。如果轴向窜动量过大，将破坏各机件的正常工作。图1.6但也不能过小，应给曲轴留有热膨胀伸长的余地。为此；曲轴必须有一定的轴向间隙，

6、此间隙一般在0.050.25mm。6 .曲轴轴向限位装置一般设置在某道主轴颈的两侧。其材料加工与滑动轴承类似，也是在钢背上浇注一层减磨合金，但是具体结构因车而异。有的是两片整圆形的止推垫圈，通常安装在前端轴上，有的是两片或四片半圆型的止推片；采用更多的是将四片半圆形止推片与主轴承制成一体而成为翻边轴瓦，但轴承前后窜动是翻边轴瓦端面的减磨合金与相对应的曲轴臂止推面接触摩擦，限制了曲轴窜动。7 .曲轴的形状和各曲轴的相对位置图1.71.主轴颈2.连杆轴颈3.曲轴臂4平衡重5前轴颈6.后轴颈曲轴的形状和各曲轴的相对位置取决于汽缸数，汽缸排列和工作顺序等多种因素。在安排多缸发动机的工作顺序时，首先应该

7、使各缸作功间隔相等，以保证发动机运转平衡；其次应该使连续作功的两缸相距尽可能远一些，以减轻主轴承的载荷，同时，避免两缸相邻发生进气重叠现象而影响冲气根据以上原则，四缸发动机工作顺序及曲拐的布置叙述如下：四冲程直列四缸发动机，在一个工作循环中各缸均要作功一次，所以作功间隔角720度/4=180度；工作顺序有两种可能的排列法；即1-2-4-3或1-3-4-2其中前一种采用较广泛。曲拐的布置如图所示。图1.8在机床上进行机械零件的机械加工时，所需工艺装备中除了刀具量具辅助工具外，还必须有共装夹工件用的机床夹具（简称夹具）。零件的技术条件分析8 .表面本身精度曲轴的前端外外圆400.042与齿轮配合，

8、要求精度为IT8级，表面粗糙度为Ra0.8;外圆？380.008皮带轮配合要求精度为IT8级，表面的粗糙度Ra0.8;以及后轴端外的油封680.3要求精度为IT8级，表面粗糙度为Ra0.8;主轴颈640.018要求精度为IT6级，表面粗糙度为Ra0.2;连杆轴颈？58要求精度为IT6级，表面粗糙度为Ra0.2;其余非工作表面的粗糙度也要求达到Ra12.5o9 .表面间的位置精度主要有：连杆轴颈轴心线应与轴颈轴心线相平行，在轴颈全长上的不平行度允差为0.012mm；曲轴的法兰后端面应与主轴颈轴心线相垂直，在法兰边缘测量时，跳动允差为0.04mm；将曲轴两外端的主轴颈架在V型块上时，中间轴颈的跳动

9、允差为0.03mm；曲轴皮带轮轴颈（?380.008）及后主轴颈的油封颈（680.03）跳动允差为0.04mm；H表面对后主轴颈的表面的不同轴度允差为0.02mm;H表面对?100的不同轴度允差为0.05mm;4000。000375对后主轴颈的不同轴度允差为0.04mm；K及L表面对曲轴轴心线的不垂直度（在最外点）跳动允差为0.02mm。10 .零件的其他技术要求1 ）零件图上未注尺寸的圆角半径均为2至3毫米，铸造斜度为1度。2）铸件须经正火处理，正火后a）其金相组织应为珠光体，球光体85%,球化率7.5%b） 机械性能应符合下列指标抗拉强度588Mpa屈服强度412Mpa,延伸率2.0%.c

10、） 硬度为HB225至305,应在主轴颈及连杆轴颈上（或相当于轴颈硬度外）进行检验,检验的轴颈应间隔开,不得集中于某一段.3）不加工表面必须清除焦砂及毛刺,表面须光洁.4） 曲轴的加工表面应清洁,不得有碰伤,凹痕,滑伤,刀痕,毛刺等缺陷.5） 曲轴主轴颈和连杆应进行超精研磨和抛光.6）曲轴做动平衡检验时,曲轴每端的不平衡度不应大于2.4x10牛顿米.7）精磨后应磁力探伤,检验轴颈上是否有裂纹,探伤后应退磁.8）主轴颈及连杆轴颈尺寸必要时可按-0.25尺寸制造，63.750.018（主轴颈）和57.750.018（连杆轴颈）,但在加工时,主轴颈或连杆轴颈若有一道轴颈按-0.25尺寸加工时,其余各

11、项必须都按-0.25尺寸加工,并将-0.25同时在曲轴第一平衡重不加工表面上涂以两道缘漆以便提醒装配相应尺寸的衬瓦.9）其余技术要求见零件图技术要求的规定.零件的技术条件分析曲轴要求用强度,冲击韧性和耐磨性都比较高的材料制造,一般都采用中碳钢或中碳合金钢模锻.各轴颈表面还用高频电流进行淬火硬化和精磨等,以达到高光洁度和高精度.近年来,有的发动机采用了高强度的稀土球墨铸铁铸造曲轴,如球墨铸铁QT700-2就具有较高强度;耐磨性及一定的塑性,韧性,其基体组织为球光体.其各元素的百分含量如下:（%）C：3.63.9Mn:0.50.8Si:2.42.8Mn:0.030.06Pb:0.030.05S:0

12、.03P:0.08合金元素Cn0.50.8毛坯采用金属型铸造，热处理后的硬度为HB231304。球墨铸铁是将连接近灰铸铁成分（也可包括某些合金元素）的铁水，经镁或镁的合金或其他球化剂球化处理后而获得具有球状石墨的铸铁。由于这种铸铁中的石墨成球状，所以大大减轻了石墨对金属基体的分割性和尖口作用。球墨铸铁具有灰铸铁的优良特性，又兼有钢的高强度性能，有比钢更好的耐磨性，抗氧化性，减震性及小的缺口敏感性。它可以进行多种热处理，以提高强度。球磨铸铁的可切削性与基体组织有关，铁素体球墨铸铁的可切削性优于球光体球墨铸铁，切削用量相同时，球墨铸铁铁素体含量越高，切削速度就可以提高。铸件切削部位含有自由或共晶渗

13、碳体和其他硬质化合物时，将使可切削性变差。磨削时石墨易堵塞砂轮，采用镨钕刚玉自砺砂轮可提高磨削速度。零件的技术条件分析11 .从曲轴的零件图分析表面间的位置尺寸标注：轴向方向分析：通过曲轴前端面采用坐标式标注的方法表出了内孔？28,螺纹内孔M27X2-2,?20以及60度复合锥孔的长度，曲轴前端面的轴长；所以应先加工端面，在保证其他尺寸，所以端面为一设计基准。有第一轴颈处的外圆?860.5。采用的坐标式和连续标准的方式标出了曲轴臂，第二，三，四，五，主轴颈以及地1，2，3，4连杆轴颈的位置尺寸和第一主轴颈轴向长度。所以?860.5为轴向的另一设计基准。径向方向分析：法兰外圆1220.028及油

14、封颈680.3均由中心轴线A确定轴向位置，所以轴承孔4000.000375轴线A为主要设计基准而其他各径向位置由12200.002128确定，所以12200.002128为另一设计基准。12 .从曲轴表面间位置关系精度的标注分析：?860.5对A有全跳动度要求，所以应先加工A。在由A定位加工?860.5;中间主轴颈对B,C的全跳动度要求法兰外圆1220：022端面对B有同轴度要求，以及法兰端面的四孔对B有位置度要求等。为保证热处理质量的检验说明由于曲轴在工作中承受着周期性的，不断变化的气体力和惯性力的共同作用。；因此，曲轴应有足够的刚度和强度，各摩擦面要耐磨及润滑良好；并且在工作中平衡性要好。

15、曲轴要求用强度，冲击韧性和耐磨性都比较高的材料制造，各轴颈表面还用高频电流进行淬火硬化和精磨等，以达到高光洁度和高精度。所以采用球墨铸铁QT700-2，但还要进行热处理。主要是为了提高材料的机械性能，改善材料的加工性，消除内应力等。为了保证曲轴的热处理质量，在热处理前，中，后都要进行检查。热处理之前检验是将热处理前的曲轴与工序流程记载的数量比较是否一致，及外观上有无裂痕纹或磁伤，排除热处理前的超差制件，还必须检查曲轴材料的具体化学成分。热处理后对曲轴的变形和尺寸等方面都要进行检验和控制。热处理最终检验是对曲轴零件的硬度，力学性能，物理性能等进行检查；是控制质量的重要环节。曲轴是中等负荷零件，选

16、用II类检验，对硬度惊醒100%的检验，抽检零件的力学性能(HB6269)。1) 检查类别：I，II，III类2) 硬度检验；I，II类100%检验，III类按工艺规程的规定，从每批零件抽10%检验硬度，如硬度不合格，则100%检验或整批零件返修处理。3) 机械性能检验；工类100%从零件的检验留量上切下的试件进行检验；II类检验在没炉里抽12个零件或式样；III类不检验。-0.01零件的工艺性分析8在零件图上，可以看出曲轴的外形结构复杂，刚度较差，且技术要求较高，指出曲轴的加工工艺过程时都要考虑到这些特点，在根据生产规模，结合厂的设备规模，拟订出最合理的方案。从精度方面来看，主要工作表面IT

17、6IT12;如曲轴前端轴处?4001047齿轮轴颈工作表面的粗糙度Ra0.8，非配合表面粗糙度Ra1.6Ra6.3（在高速条件下工作，为提高抗疲劳强度）其他的如位置关系精度，即平行度，垂直度，跳动度等允差均控制在0.010.05之间。从材料方面来看，球墨铸铁QT7002要求正火处理，正火后其机械性能，抗强度700Mpa,屈服强度420Mpa,延伸率2.0,这些均能够满足零件图的技术要求，且毛坯采用金属型铸件。1）零件表面的要求及保证的方法：主要表面即指零件与其他零件相配合的表面，或是直接参与机械工作的表面，在此曲轴的主轴颈尺寸6400.018和连杆轴颈尺寸5800.018以及油封颈尺寸6800

18、.3曲轴的齿轮轴颈400.047皮带轮轴颈？380.008,法兰盘外端面?1220.022等。这些主要表面本身精度一般都比较高，而且零件的构形，精度以及材料的加工性等问题，都会在主要表面的加工中反映出来，主要表面的加工质量对零件工作的可靠性与寿命有很大的影响。因此，在设计工艺路线时，首先考虑的就是如何保证主要表面的加工要求。根据主要表面的形状，尺寸，精度等因素的要求，更可初步确定这些表面的最后加工方法。从而根据这些最后的加工方法，进一步确定在这以前的一系列准备工序的加工方法。如油封颈的表面光洁度Ra0.8,法兰外圆的1220.022的光洁度Ra1.6，主轴颈640.018，连杆轴颈580.01

19、8的表面光洁度Ra0.2等，精度为IT6IT9级，最后的加工方法就应该选用磨削，而且在这个工序以前的准备工序应在粗车和细车。有如法兰盘端面的四孔4-?12.500.027且粗糙度Ra1.6，故应选钻一扩一铰的加工路线方法。2)重要的技术要求及保证方法重要的技术要求一般指表面的形状精度和位置关系精度，热处理表面处理，无损探伤及其他特种检验等。重要的技术要求是影响工艺路线设计的重要因素之一，特别是位置关系精度要求较高时，就会有很大的影响。如曲轴皮带轮轴颈(?380.008)及后主轴颈的油封颈(?680.3)对曲轴两端主轴颈的跳动不大于0.04毫米，则这对两个表面?380.008和?640.3最好在

20、一次安装中加工出来，同样，当几个表面对一组基准有同样的圆跳动要求时，这最好是以这一组表面做基准来加工它们。热处理(如铸件需要正火处理)的要求，对工艺路线的设计也有着较大的影响，如热处理工件变形，特别是热处理后的材料硬度，对加工方法的选择以及加工用量有很大的影响。因此，在设计工艺路线时，要合理安排其位置。1 热处理对零件机构工艺性的要求1) 对热处理件的技术要求要合理，零件的材料应与所要求的物理力学性能相适应。2) 热处理零件尽量避免尖角，锐边和盲孔。3) 截面应尽量均匀，对称。2 切削加工对零件结构工艺性的要求尺寸公差，形位公差和粗糙度的要求应经济合理。1) 各加工面的几何形状应尽量简单。2)

21、 有相互位置精度要求表面应能尽量在一次装夹中加工。3) 零件应有合理的工艺基准，并尽量与设计基准相一致。4) 零件机构应便于装夹，加工和检查。5) 零件的结构要素应尽可能统一，并使其能尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。6) 零件的结构应尽量便于多件同时加工。3 装配加工对零件结构工艺性的要求应尽量避免装配时采用复杂的工艺装备。在质量大于20Kg的装配单元或其组成部分的结构中，应具有吊装的结构要素。1) 在装配时，应避免有关组成部分的中间拆卸和再装配。2) 各组成部分的联接方法应尽量保证用最少的工具快速装卸。毛坯设计毛坯种类的确定对曲轴毛坯的选择方案论证方案一：选取QT600-3其抗拉强度60

22、0Mpa,屈服强度370Mpa,延伸率3%,硬度HB190270。方案二：选取QT700-2其抗拉强度700Mpa,屈服强度420Mpa,延伸率2%,硬度HB225305。方案三：选取QT800-2。其抗拉强度800Mpa,屈服强度480Mpa,延伸率2%,硬度HB245335。根据零件图的要求，曲轴材料的要求即抗拉强度800Mpa,屈服强度480Mpa,延伸率2%。硬度HB225305,且综合考虑到材料的抗冲击性能和减震性方面以及经济性时，把以上三种材料作个比较如下：QT600-3QT700-2QT800-2，三者均具有较高的强度，耐磨性及一定的韧性等性质。故选QT700-2，即方案二做零件

23、材料比较的合适。毛坯的工艺要求1 铸造零件的机构工艺性要求1) 铸件的壁厚应合适，均匀，不得有突然变化。2) 铸造圆角要适当，不得有尖棱，尖角。3) 铸件的结构要尽量简化，并要有合理的其模斜度，以减少分型面，芯子，并便于起模。4) 如强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。5) 铸件的选材要合理，应有交好的可铸性。2 分型的确定铸件分型面位置的确定是否适宜，关系到铸件的成型，铸件出模，材料利用率等一系列问题。确定分型面位置最基本的原则是保证铸件形状尽可能与零件形状相同，以及铸件容易从铸模中取出。根据确定原则，铸件的分型位置应选择在具有最大水平投影尺寸的位置上，虽然这样先择会增加毛

24、边的金属消耗并加大尺寸，但仍然合理的。3圆角半径圆角半径与铸件形状有关，铸件高度尺寸大，圆角半径也应放大。适应的选择圆角半径，对铸件质量，铸件出模，提高铸模寿命等方面都是有利的。根据以上原则，根据机械加工工艺手册中规定，对于金属型铸件一般统一用R3或R5,其他圆角半径为R23。4铸造斜度铸造斜度的大小按下列原则确定：金属的收缩阻力大时，斜度应大；收缩量大和熔点高的合金，斜度应大；铸件需要拔模部分尺寸大时，斜度应小，反之斜度应大。5技术要求及说明a）对活塞杆毛坯进行II类检验。II类检验是对硬度进行100%检验。对机械性能进行抽验方法。硬度为HB225305.b）圆角半径R2R3,铸造斜度1度。

25、1.2.3毛坯的余量和公差。该铸件最大外轮廓尺寸为626。根据机械加工工艺手册中表3.126规定，在铸件基本尺寸250260栏中查出铸件的单面加工余量为5.57.5mm之间。但是因为曲轴是汽车发动机的重要零件，要求精度比较高，所以应加大余量取8.0mm，考虑到切削加工的需要及尺寸圆整化而对加工余量加以适当的圆整修整。公差的确定：由于是金属型铸造，而且毛坯材料是球墨铸铁，有成批和大量生产铸件的尺寸公差等级（表3.1-24）;公差等级（CT）79。按8级精度，在机械加工工艺手册的表2.15中，取6262.6水平尺寸公差；由表3.9按8级精度，确定：891.6，401.4，351.3，381.3，4

26、41.4，201.2，31.0，151.1。工艺规程设计毛坯的工艺要求1. 机械加工工艺过程设计要求设计零件的机械加工工艺过程；是生产技术准备工作的一个重要组成部分。一个零件可以采用不同的工艺过程制造出来。但是，正确与合理的工艺过程，应满足下列基本要求：1) 保证产品的质量符合设计图和技术条件所规定的要求；2) 保证高的劳动生产率；3) 保证经济的合理性；质量。生产率和经济性通常就构成了制定工艺过程所必须满足的技术和经济要求。新技术和新工艺的发展，如毛坯的精化，特种工艺和超精工艺的发展，以及数控和计算机技术的应用等等，都对产品的质量和生产周期有很大的影响。因此，随着生产技术的发展，工艺过程也要

27、不断的改进。同时，设计的工艺过程要能够保证产品质量的稳定。即工艺过程要能够实现图纸和技术条件所规定的要求。亦即产品的质量，尽可能不依赖作者的技艺，而要决定于设备，工艺设备和工艺方法的完善程度。总之，设计工艺过程，是要合理地解决技术和经济问题。为了使设计的工艺过程更为合理，就必须对各种可行的方案进行分析比较，以使工艺能全面地符合质量，生产率和经济性的要求。2. 机械加工工艺路线选择方案论证：由于曲轴在构型上比较的复杂，精度，表面质量及其他技术要求上要求程度均较高。所以在机械加工过程中根据集中与分散的原则，对曲轴的主要表面和次要表面首先进行粗加工，在对法兰盘外圆；油封颈，小头外圆等表面精加工至要求

28、尺寸，最后再对主要表面如主轴颈，主连杆颈进行精加工阶段必要的处理，直至达到最终的零件图的要求。其中还包括表面粗糙度及各表面间的形状位置精度要求。3. 机械加工工序的安排零件各加工表面的机械加工工序顺序，对组织生产，保证质量和降低成本有较大的影响，应根据定位基准的建立与转换；划分的加工阶段等来决定。一般原则：1 ).“先基准后其他”即先加工选定的定位基准表面，然后再加工其他表面。如果定位基准面不止一个，则应按照基准面转换的顺序和逐步提高加工精度的原则来安排基准面和主要表面的加工。以便为后续工序提供适合的定位基准。2 ).“先粗后精”即粗加工半精加工精加工。最后安排光整加工。3 ).先主后次”先加

29、工主要表面，当其达到一定的精度后再加工表面次要表面。4 ).“先面后孔”因为平面定位比较稳定可靠，所以对诸如箱体，支架，连杆等平面轮廓尺寸较大的零件，常先加工平面，然后再加工该平面上的孔，以保证加工质量。除用做基准的表面外，精度越高，粗糙度Ra值越小的表面其精加工应放在后面进行,以防备滑伤。根据上述原则，机械加工工序安排顺序是：基准加工主要表面粗加工及一些余量大的表面在粗加工主要表面半精加工和次要表面加工主要表面的精加工光整加工。工序号 NO0510152025303540455055606570工序名称铸坯热处理正火铣端面定全长钻中心孔粗车法兰盘外圆粗车中间轴颈粗磨中间轴颈粗车其余主轴颈精车

30、小头外圆及空刀槽精车主轴颈，法兰盘，油封颈中间检验（一）粗车轴承孔铣工艺面车1，4连杆颈车2，3连杆颈75钻铰工艺孔80锪?9孔85钻斜油孔90小头钻孔及攻丝95精磨油封颈100精磨法兰盘外圆105半精磨主轴颈110精磨主轴颈115精磨小头外圆及止推面120精磨连杆颈125钻铰法兰盘四孔130精磨轴承孔135铣键槽140中间检验（二）145动平衡150去不平衡重155校直160序检165油孔抛光170抛光主轴颈和连杆轴颈175清洗180终检185总标，打字头190涂油蜡包装入库4 加工方法的选择影响加工方法选择的因素主要有以下几个方面1) 表面的形状和尺寸，工件表面的形状应与所选择的加工方法的

31、成型特性相适应。如：孔可钻，镗等方法；螺纹可用车，表面尺寸的大小，也要影响加工方法的选择。在曲轴中加工小孔时，采用钻，锪，铰等方法，而大尺寸的孔，则一般均采用镗和磨削等方法加工，螺纹则采用车削方法。2) 表面的精度和粗糙度：工件的表面加工方法的选择应与经济加工精度相适应。3) 工件的材料与热处理：工件材料及热处理的硬度对加工性有很大的影响。4) 工件的整体结构形与重量:工件的整体构形与重量对加工方法的选择也有一定的影响。曲轴相对于一些小零件来说是比较大的。但是通过一些夹具的作用也可以在普通的车床，钻床，磨床上进行加工，而不必采用专用自制设备进行加工。5) 产量与生产类型：选择加工方法时，不但要

32、保证产品的质量，还要考虑生产率和经济性。由于该零件属于大批量生产，多采用通过设备和常规加工方法。6) 现场的生产条件：选择加工方法应基于现场的生产设备，在充分利用现有设备的同时，应对现有设备进行技术改造，以促进生产的发展。5 阶段的划分从曲轴的整体构形；尺寸表面精度及位置精度等以及零件对热处理的要求多个方面综合分析，按照加工的性质和作用的不同，将零件划分为三个阶段进行加工：工序090为粗加工阶段工序95160为精加工阶段工序165190为超精加工阶段各加工阶段的加工性质和作用：1) 粗加工阶段：此阶段的主要任务是切除大部分余量以去除毛刺外皮，校正毛坯制造中的误差，为精加工作好准备。同时粗加工切

33、削用量大，切削力，切削热，加紧力都比较大，虽然精度不高，但可以提高生产率。2) 精加工阶段：此阶段的主要任务是达到零件的全部技术要求。主要表面达到最终技术要求。由于在此阶段加工余量小，加工精度高，所以这个阶段的主要问题是保证质量。3) 超精加工：在零件上有要求特别高的表面，精度在IT6级以上，粗糙度Ra=0.40.2m时,在精加工之后安排的特殊阶段,主要目的是保证重要表面的高质量.根据上述阶段的作用,综合曲轴的特点,对曲轴的工艺路线进行阶段的划分的原因如下:从曲轴的构形,技术要求和材料等几方面分析,主要的工艺关键是高精度的保证问题.而且由于曲轴为关键零件,故而在毛坯铸造时,适当加大了切削余量.

34、因此,工艺过程中采用探伤用以检验它的强度;硬度,机械性能等.因此,应进行阶段划分.对于活塞杆各主要配合表面精度,粗糙度的Ra要求高，因此安排了几道检验工序。对于主轴颈表面?64连杆轴颈的内外表面的粗糙度均为Ra0.2。为了加工此要求特别高的两表面，在精加工工序后安排了超精加工，来达到技术要求。再者对于次要表面要求精度低，粗糙度大，所以在粗加工后就通过精磨达到要求，因此直接对主表面进行精加工。综合上述原因，自然而然的在工艺路线中形成了阶段划分。6工序的集中与分散1) 工序分散特点：工序多，工艺过程长，两个工序包含的加工内容少，极端情况下每个工序只有一步，所使用的工艺装备与设备比较简单，易于调整和

35、掌握，有利于选用合理的切削量，减少基本时间，设备数量多，生产面积大，设备投资少；易于更换产品。2) 工序集中的特点：零件各个表面的加工集中在少数的几个工序内完成，每个工序的内容和工步都较多，有利于采用高效的专用设备，和工装设备，生产率高，生产计划和生产组织工作得到简化，生产面积结合操作人数减少，工作装夹次数减少，辅助时间缩短，加工表面间的位置精度易于保证，设备，工装投资大，调整维护复杂，生产准备工作最大，更换新产品困难。根据上述两个原则，在加工过程中就集中，分散程度的确定，考虑曲轴的生产量的大小，工件的尺寸大小和重量，工艺设备的条件等方面：1) 曲轴为大批量生产；选择工序分散的原则，可简化计划

36、调度等工作，便于提高生产率。2) 曲轴为尺寸和重量较大的工件，由于安装和运输困难，采用集中原则比较合适，同时还可以保证高精度的外表面不被滑伤，磨损。3) 工艺设备的条件上看，由于现有设备多为专用设备，且曲轴大批量生产采用分散原则虽有利于组织生产的优点，但对于有一些表面进行要集中加工。例如：小头外圆处的内孔加工和功丝工序中采用钻削加工原则可一次达到各表面的要求。所以考虑到现场的生产条件，适当采用集中的原则，不但降低了劳动强度，而且易于保证主要表面的精度。又法兰盘外圆四孔对于精基准D也有较高的垂直度要求，故而在加工这四个孔时，应采用先分散，后集中的原则。在一次安装的条件下获得较高的位置精度。综上所

37、述，在曲轴的机械加工工艺过程中应该适当分散原则，合理集中，但主要倾向于分散。7基准的选择曲轴在加工时，为了保证尺寸精度和位置精度，所以要选择合适的基准来保证。基准的选择包括：最终工序；中间工序的原始基准的选择以及各工序定位基准的选择原则。1) 最终工序的原始基准选择：a) 原始基准和设计基准重合，避免换算而减缩公差；b) 便于作测量基准，以便测量方便和测量简单。2) 中间工序的原始基准选择：考虑到对曲轴的质量及生产率和经济性要求，中间工序原始基准选择遵循下列原则：a) 但原始尺寸参与间接保证零件的尺寸时，选择原始基准要使有关尺寸链的环数减少；b) 要使精加工的余量变化量少；c) 便于作测量基准

38、，以使测量方便和测量简单。在对曲轴原始基准选择时，无论是最终原始基准还是中间原始基准，都是对曲轴的整个加工过程进行分析。依据上述各原则，使原始基准的设计尺寸系统相适应。在保证设计尺寸要求的同时，保证了良好的工艺性，以达到加工方便，从而提高生产率和经济性。3) 定位基准的选择原则：a) 定位基准应力求与原始基准重合，避免由于定基误差从而影响了加工精度。b) 定位基准应力求定位准确，稳定可靠；并且夹具的构造简单。4) 初次定位基准的选择原则：a) 对于不需要加工全部表面的零件，应选取始终不加工的表面作初次定位基准。b) 对于要加工全部表面的零件，则应选取加工余量小的表面作初次定位基准。c) 由于初

39、次定位基准的精度不高，加以粗加工时的切削用量大，因此特别注意定位和加紧的稳定和可靠。依据上述原则选择第一主轴颈处的外圆?860.50表面作为初次定位基准。首先由于毛坯上各表面的本身精度和各表面间的位置精度都很低，由于?4000.001427为重要配合表面，而且中心轴线A为精基准，故而选择?860.50为初次定位基准。8 .热处理工序的安排曲轴材料为球墨铸铁QT700-2，在毛坯铸造后，内部生产应力，当进行奥氏体化正火后+回火，可提高材料的切削加工性能，所以在机械加工之前，应对毛坯进行预备热处理(正火)，可降低硬度达HB225305，均化组织，提高加工性能。9 .辅助工序的安排辅助工序指不直接加

40、工，也不改变工件的尺寸和性能的工序，它对保证加工质量起着相当重要的作用，在工艺路线中也占有相当的比例。每一道工序都应按规定提出工序图或技术要求说明。1) 检验工序a) 中间检验工序：安排在每一道加工阶段之后；转换车间前后；重要零件的关键工序之后，为及时发现问题，便于控制加工情况，也应安排检验工序；b) 特种检验：用于检验工件内部质量的无损探伤工序，一般在机械加工开始阶段进行；用于检验工件表面缺陷的探伤，一般都安排在精加工阶段进行。c) 最终检验：全部完成后，即工艺过程最后安排的最终检验。2) 去毛刺及清洗当产品的数量较大时，工件的毛刺较多时，应专门安排去毛刺工序；当去毛刺很困难时，也应单独安排

41、去毛刺加工工序。去毛刺是一项必须进行的工作，是否专门列为工序，应根据具体情况，制定工艺路线时应予考虑。清洗工序，在检验之前应给予安排。在清洗之前应将毛刺去掉。3) 特殊需要的工序如平衡，渗漏等应安排在精加工之后进行；退磁工序一般安排在精加工之后，终检之前。其他特殊要求；应根据设计图样的规定，安排在相应的位置。10. 工艺路线的分析根据曲轴的零件图，产量和生产条件做工艺分析。加工过程中的质量，生产率和经济性等问题，确定了整个工艺过程划分为三个阶段：工序090为粗加工阶段，工序95160为精加工阶段，工序165190为超精加工阶段。毛坯采用金属型铸件，由于内孔不能铸出，余量较大各工序分析：工序0：

42、本工序为准备工序，由于毛坯是采用铸件，所以在分型时会产生毛边及端面会产生拔模斜度。工序5：为热处理正火，即中温部分奥氏体化正火+回火，目的是部分的增加珠光体量，提高珠光体的弥散度，消除正火内应力，热处理后其基本组织是珠光体+少量分散或破碎状铁素体。工序10：铣端面定全长，是为“下一步”工序做好准备。工序15：钻中心孔，由于“孔定位精度”所以主要目的就是为了“下一步”工序做好定位基准的准备；本工序为准备工序。工序2025：这两个工序为粗加工，目的是去除法兰外圆柱面及中间轴颈的大部分余量。另外，此两个工序交替定位加工，使加工后的表面位置准确，从而保证了以后工序的加工余量均匀。工序30：目的是加工基

43、准面，为了一个工序即粗车其余主轴颈做准备。工序35：借助上个工序所加工的基准面的定位作用，加工其余主轴颈和小头外圆，去除大量的余量，为了道工序做准备。工序40：借助上个工序所加工的基准面的定位作用，且在上道工序粗加工的基础上进行精加工小头外圆至零件图要求尺寸。工序4550：为半精加工阶段，零件主要表面即主轴颈，法兰盘等在此进行加工，去除较多的余量。为以后的精加工做准备。工序50为第一次中间检验，主要是对上道工序的加工尺寸进行检验，因为它关系到后面的精加工，对精度的影响比较大。工序55：粗车轴承孔，对零件的轴承孔进行的首次粗加工，目的是去除较多的余量为后面的精加工做准备。工序60：铣工艺面，在第

44、一曲轴臂的侧面铣出一个平面，是作为下道工序的工艺基准，便于它的加工和测量。工序6570：车1，4连杆颈和2，3连杆颈，由于曲轴的连杆颈不在主轴心线上，是有一定的偏心距离的，所以要用到特殊的专用偏心夹具（加配重块），这里上道工序加工的工艺基准定位面就是这个夹具的定位基准之一。工艺75：为钻铰工艺孔，即通过专用的钻法兰盘端面的一个孔夹具，把它直接钻好，即钻到零件的最终要求，以便工序125做准备。工序80：对斜油孔的引导进行锪加工便于下道工序的进行。工序85：通过引导孔的帮助钻四个斜油孔，注意孔口毛刺的影响。工序9095：小头端面钻孔及攻丝；此道工序的难点是对中心架高度的调整；且要控制在1，5主轴颈

45、中心的0.1范围内。工序95：是精磨油封颈，是精加工阶段的首道工序。工序100，即精磨法兰外圆，这两道工序加工时都要注意到形位公差的要求，这是后面检验工序的主要内容。工序105110；分别是半精磨和精磨主轴颈工序，因为主轴颈的粗糙度值要求是Ra0.2，故其加工路线是粗车半精车精车粗磨精磨抛光，所以这两工序是为了后继工序做准备。工序115：精磨小头外圆工序，对齿轴轴颈?40及皮带轮轴颈进行加工至尺寸要求，这是小头外圆的精磨最后工序，因为他们是很重要的配合表面，所以有形位公差要求。工序120：为精磨连杆颈工序，借助专用的设备，加工有偏心距离的连杆轴颈，因为连杆轴颈的粗糙度要求也是Ra0.2，故其加

46、工路线也是：粗车半精车精车粗磨精磨抛光。工序125：为钻铰法兰盘三孔，是工序较多的一个工序，由于用到了专用夹具，在钻床上可以一次装夹下完成全部工序内容，这样不仅提高了效率，降低了劳动强度，且经济性也不错。其中还用到了辅助工具传送带，在传送带吊起零件，一次安装在专用夹具上时，节省了劳动力，还能提高效率。这就符合了机械加工工艺规程设计要求。工序130：精磨轴承孔，这道工序使用分散原则，减少工时，减少成本以及专用夹具的制作周期，它不与法兰盘四孔一起钻铰，是由于在大批大量生产下分散加工比较经济省时，节约成本。所以单独安装此工序。工序135：铣键槽是利用一次装夹在装用夹具上一个工序两个工步，只要翻转间距

47、180度就可通过转换工件位置来加工零件，它所采用了集中原则，节省了成本，提高效率；降低劳动强度。同样符合机械加工工艺设计要求。工序140：是第二次中间检验，最为全面的检验，内容很多，包括主要表面和次要表面，注意区别对待不同尺寸精度等级的尺寸要分别检验。它的完成好坏直接关系到曲轴的好坏。工序145：动平衡，因为曲轴是高速旋转下工作的工件因而需要进行动平衡。是把曲轴放于V型块上，而V型块固定于平衡杆上，先找出重心在曲轴圆周上的位置；然后在相对位置加上标记，为了下一步去重做准备。工序150：去不平衡重，即在上述工序的基础，根据记录的数据，在平衡块上加校正质量块或在相同位置钻去平衡质量。工序155：校

48、直工序，因为曲轴是高速旋转下工作的工件，因而在各工序中加工后就会有微小变形，变形后的零件影响曲轴正常工作，发出噪音。故在所有精加工后需要进行校直，在校正压装液压机的压力和拉力下进行校直。注意有形位公差要求。工序160：序检，目的是控制主轴颈和连杆轴颈的尺寸，防止废品率提高，而避免不必要的浪漫，主要对工序的形位公差进行检验；公序165：油孔抛光，用专用砂轮机对斜油孔进行抛光。此为超精磨阶段。工序170：抛光主轴颈，连杆颈工序，也即主要表面（主轴颈和连杆轴颈）的加工路线“粗车半精车精车粗磨精磨抛光”的最后一道工序。工序175：清洗工序，用曲轴专用清洗机对曲轴进行清洗。主要是去除加工后遗留在工件表面

49、的切削。工序180：最后的成品检验，主要是对曲轴零件的主要表面的尺寸进行检验，避免假废品的出现。工序185：总标，打字头，正规零件都是要有厂家制造的标记或品牌，故这道工序不可缺少。工序190：涂油腊包装入库，对合格的零件进行防锈油封处理，最后封装在用油布包装的木箱里并入库。11. 对工艺过程的补充说明：1 ）加工曲轴连杆轴颈?58时使用专用偏心夹具来保证偏心尺寸45mm粗加工和半精加工，采用夹一顶或托夹的安装方法，可增加工件的刚度。但是也增加了安装找正的时间。另一种加工方法，可以先钻两端顶尖孔，用顶尖孔定位，安装方便，基准统一。因零件较重，故采用第一种方案。2）磨削主轴颈时，配装平衡铁，使工件

50、选转平稳，保证磨削精度3）因曲轴是重要零件，对其力学性能要求严格，故安排4道检验工序对毛坯及成品作严格的检验。工序尺寸的确定1 .主要轴向尺寸的确定曲轴在轴向尺寸上没有特别精的尺寸要求。尺寸公差为自由公差，所以在轴向尺寸上通过加工端面先确定626总长，再确定其他外表面，内表面的轴向位置。最后通过再次加工端面同时保证多个尺寸达到技术要求。故而在轴向尺寸上，由于是自由公差，所以不列尺寸图表。2 .主要径向尺寸的确定采用“由后往前推”的原则，加工某些表面的最终尺寸及公差可直接按零件图的要求确定，中间工序尺寸根据零件图的尺寸加上或减去工序的加工余量既可得到。如对曲轴的主轴颈?64粗糙度为Ra0.2微米

51、，经过车加工，细车外圆，粗磨外圆，精磨外圆，超精加工，计算各次加工的工序尺寸及公差有关工艺车床，夹具，刀具，量具的选择说明1 .机床的选择a) .机床的加工尺寸范围应与零件的外轮廓尺寸相适应；b) .机床的工作精度与工序要求的精度相适应；c) .机床的生产率与零件的生产类型相适应；d) .机床的选择应考虑车间现有设备条件，改装设备或设计专用机床。2 .夹具的选择原则：单件小批生产中，应尽量选用通用工具。为提高生产率可应用组合夹具。在大批大量生产中，应采用高效的气动液动专用夹具。夹具的精度应与加工精度相适应。3 .刀具的选择原则：主要取决于工序采用的加工方法，加工表面的尺寸，工件材料，所要求的加

52、工精度和表面粗糙度，生产率和经济性等。一般尽可能采用标准刀具，必要时采用高生产率的复合刀具和专用刀具。4 .量具的选择原则：主要根据主要生产类型和要求检验精度，在单件小批量生产中，应尽量采用各种量规和高生产率的检测仪和检验夹具等。根据以上的选择，我们对该零件的部分重要工序的机床，夹具，和量具进行分析。摇臂钻床Z35,最大钻孔直径？50mm,工作台为500X630平方毫米，摇臂升降最大距离680mm。因为曲轴为大型零件，搬运不便在地上安装夹具比较容易，节省劳动力。普通车床C6140最大加工直径400mm，中心高为202mm。刀架的纵向最大行程为900mm，对于曲轴总长600mm左右，直径100mm左右车外圆及钻孔都比较合适。工序125选用万向摇臂钻床Z35，因为在工序中加工法兰盘四孔?12.5H8，由于还有辅助工具传送带大大减轻，轻了对搬运不便的问题，直接传送到专用夹具上安装，并且还是在地上安装夹具比较容易，节省劳动力，可在一次装夹过程中加工完成，表面粗糙度Ra1.6。外圆磨床M1332,磨削最大直径X长度为？320M50mm,中心高180mm，顶尖距离1500mm,工作台纵向行程1600mm，顶尖孔莫氏锥度号为4#。感谢下载载精品感谢下载!欢迎您的下载，资料仅供参考感谢下载载