发动机曲轴的加工工艺标准.docx

济源职业技术学院毕 业 设 计题目—发动机曲轴的加工工艺系别—机电系专业机电一体化班级—机电0814班姓名—赵哲学号08011427指导教师—张保和日期2010. 12. 1设计任务书设计题目：发动机曲轴的加工工艺设计要求：通过对曲轴的了解认识，在掌握曲轴的相关概念、性能的基础上，能够合理的制定一 套加工曲轴的工艺过程其中包括它的毛坯及材料的选定等，确定其加工路线，并能对其 特点进行合理的分析和阐述从而初步掌握发动机曲轴的加工工艺设计进度要求：第一周：简述曲轴的结构、性能及应用；第二周：确定曲轴的加工工艺过程；第三周：分析曲轴的加工工艺特点；第四周：确定曲轴的机械加工余量、工序尺寸及公差；第五周：根据要求绘制图纸及论文的撰写，打电子稿；第六周：经老师检查后修改毕业论文；第七周：打印论文，完成毕业设计；第八周：进行论文答辩指导老师（签名）:曲轴是车辆发动机的关键零件之一，其性能好坏直接影响到车辆发动机的质量和寿命. 曲轴在发动机中承担最大负荷和全部功率，承受着强大的方向不断变化的弯矩及扭矩，同 时经受着长时间高速运转的磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性、疲劳强度和良好的 耐磨性能发动机曲轴的作用是将活塞的往复直线运动通过连杆转化为旋转运动，从而实 现发动机由化学能转变为机械能的输出。

本课题仅175II型柴油机曲轴的加工工艺的分析与设计进行探讨工艺路线的拟定是 工艺规程制订中的关键阶段，是工艺规程制订的总体设计所撰写的工艺路线合理与否， 不但影响加工质量和生产率，而且影响到工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用， 从而影响生产成本所以，本次设计是在仔细分析曲轴零件加工技术要求及加工精度后，合理确定毛坯类 型，经过查阅相关参考书、手册、图表、标准等技术资料，确定各工序的定位基准、机械 加工余量、工序尺寸及公差，最终制定出曲轴零件的加工工序卡片关键词：发动机，曲轴，工艺分析，工艺设计摘要 III1概述 11.1曲轴的类型结构和应用 11.1.1曲轴的类型 11. 1. 2曲轴的结构 41. 1.3曲轴的应用 62确定曲轴的加工工艺过程 72. 1曲轴的结构特点 72.2曲轴的主要技术要求分析 72.3曲轴的材料和毛坯的确定 82.4曲轴的机械加工工艺过程 82.5曲轴的机械加工工艺路线 83曲轴的机械加工工艺过程分析 93. 1曲轴的机械加工工艺特点 93. 1. 1形状复杂 103. 1. 2刚性差 103. 1.3技术要求高 103.2曲轴的机械加工工艺特点分析 103.3曲轴主要加工工序分析 113. 3. 1 铳曲轴两端面及钻中心孔 113. 3. 2曲轴主轴颈的车削 113. 3. 3曲轴连杆轴颈的车削 123. 3.4键槽加工 123. 3. 5轴颈的磨削 124机械加工余量工序尺寸及公差的确定 134. 1曲轴主要加工表面的工序安排 134.2机械加工余量工序尺寸及公差的确定 134. 2. 1主轴颈工序尺寸及公差的确定 134. 2.2连杆轴颈工序尺寸及公差的确定 144. 2.3 4>22°_0.12 mm外圆工序尺寸及公差的确定 144. 2.4 4>20°_ 0.021 mm外圆工序尺寸及公差的确定 144.3确定工时定额 144. 4连杆机械加工工艺过程卡的制定 155结论 15致谢 16参考文献 17附 录 181.1曲轴的类型结构及应用1.1.1曲轴的类型1概述曲轴有整体曲轴、组合曲轴和半组合曲轴三种结构形式，一般采用整体曲轴O 整体曲轴又可分为锻造曲轴和铸造曲轴。

图表1—1）图表1—1另外，曲轴根据结构和用途的不同又可分为曲拐轴、曲柄轴、偏心轴等曲轴的性能整体锻造曲轴尺寸紧凑、质量较轻、强度高、刚性好但形状复杂加工困难, 平衡块也不易与曲轴做成一体整体锻造曲轴一般采用模锻和连续纤维挤压锻 造只有小量生产的曲轴，主要是曲轴半径在800mm以下的大中型曲辄 才采用 自由锻整体铸造曲轴的加工性能好，金属切削量少，成本低，铸造曲轴可以获得较 合理的结构形状，如椭圆形曲柄臂，桶形空心轴颈和卸载槽等从而使应力分布 均匀，对提高曲轴的疲劳强度有显著效果铸造曲轴的应用正在不断扩大本次设计为整体铸造曲轴1. 1.2曲轴的结构曲轴一般由轴端、轴颈和曲柄臂三部分组成，曲轴内应开有油孔，作为润滑 油的通道曲轴的轴端：轴心线与曲轴旋转中心同心的轴向端部称之为轴端轴端一般 作为曲轴的输入（输出）端，与带轮、联轴器、飞轮和驱动机等连接，要求连接 牢固可靠曲轴的轴颈：轴颈包括主、支承轴颈和连杆轴颈图1—2）安装滑动轴承 的轴颈要有足够的承压面积和较高的耐磨性保证供油和散热主轴颈与连杆轴颈 重叠的部分S称之为重合度图1—3）它对曲轴强度影响很大S增加，曲轴 刚性增加，截面变化缓和，应力集中现象改善。

应尽量避免S等于或接近于零 曲柄臂及曲拐：曲轴上连接主轴颈和连杆轴颈或连接相邻连杆轴颈的部位叫做曲 柄臂曲柄臂与连杆轴颈的组合体称为曲拐图1——2图1——31.1.3曲轴的应用曲轴的材料：曲轴一般由碳素结构钢、合金结构钢或球墨铸铁制成的曲轴的应用：曲轴是发动机上的一个重要的旋转机件装上连杆后，可承接 活塞的往复运动变成循环运动曲轴的两个重要加工部位主轴颈和连杆轴颈，主 轴颈被安装在缸体上，连杆轴颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与气缸活塞连接, 是一个典型的曲柄滑块机构发动机的工作过程就是活塞经过混合压缩气的爆燃，推动活塞作直线运动， 并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动而曲轴加工的好 坏将直接影响发动机整体性能的表现曲轴在工作时，受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复 杂，同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有 良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好在曲轴的机械加工中，采用新技术和提高自动化程度都不断取得进展目前, 国内较陈旧的曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程 度相对较低粗加工设备一般采用多刀车床车削曲轴主轴颈及连杆轴颈。

工序质 量稳定性差，容易产生较大的加工应力，难以达到合理的加工余量精加工普遍 采用MQ8260等普通曲轴磨床进行粗磨、半精磨、精磨和抛光，通常靠人工操 作，加工质量不稳定，尺寸一致性差现在加工曲轴粗加工比较流行的工艺是：主轴颈采用车削工艺和高速铢削 连杆颈采用高速铳削，而且倾向于高速随动铳削，全部采用干式切削在对连杆 颈进行随动磨削时，曲轴以主轴颈为轴线进行旋转，并在一次装夹下磨削所有连 杆颈在磨削过程中，磨头实现往复摆动进给，跟踪着偏心回转的连杆颈进行磨 削加工2确定曲轴的加工工艺过程2.1曲轴的结构特点曲轴的主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中 主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，在连接处用圆弧过渡，以减少应 力集中曲轴的曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性 力，曲柄处铸有（或紧固有）平衡重块平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力 矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳曲轴前端装有齿 轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在 曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。

曲轴的后端用来安装飞轮， 在后轴颈与飞轮凸缘之间制成挡油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏另外，曲轴的曲拐数目等于气缸数（直列式发动机）；v型发动机曲轴的曲拐 数等于气缸数的一半2.2曲轴的主要技术要求分析主轴颈、连杆轴颈本身的精度即尺寸公差等级为IT6,表面粗糙度Ra值在 1.6〜0.8um之间轴颈长度公差等级在IT9-IT10之间轴颈的形状公差如圆度、 圆柱度控制在尺寸公差之半位置精度包括主轴颈与连杆轴颈的平衡度一般为lOOum之内不大于 200um；曲轴各主轴颈的同轴度：小型高速曲轴为0.025mm,中大型低速曲轴为 0.03 〜0.08mm各连杆轴颈的位置度不大于土 20'2.3曲轴的材料和毛坯的确定曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力，容易产生扭振、折断及轴 颈磨损因此要求用材应较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性常用材料 有35、40、45钢或球墨铸铁QT600—3；对于高速、重载曲轴，可采用40Cr、 42Mn2V等材料本设计采用球墨铸铁QT600—3曲轴的毛坯根据批量大小、尺寸、结构及材料品种来决定批量较大的小型 曲轴采用模锻；单件小批的中大型曲轴采用自用锻造；而对于球墨铸铁材料则采 用铸造毛坯。

2. 4曲轴的机械加工工艺过程曲轴的尺寸精度、加工表面形状精度以及位置精度的要求都很高，但刚性比 较差，容易产生变形，这就给曲轴的机械加工带来了很多困难，必须予以充分的 重视曲轴需要加工的表面有：主轴颈、连杆轴颈、键槽、巾20、巾22的外圆 由于使用了工艺搭子，铳键槽安排在切除工艺搭子后，磨削外圆安排在保留工艺 搭子前根据曲轴的结构特点及机械加工的要求，加工顺序大致可归纳为:铢两端面; 车工艺搭子和钻中心孔；粗、精车三连杆轴颈；粗、精车各处外圆；精磨连杆轴 颈、主轴颈和巾20、4>22外圆；切除工艺搭子、车端面、疑键槽等2.5曲轴的机械加工工艺路线(1) 、铸造(2) 、热处理(3) 、铢两端面(4) 、车两端工艺搭子外圆(5) 、钻主轴颈中心孔(6) 、钻连杆轴颈中心孔(7) 、检验(8) 、粗车三个连杆轴颈(9) 、精车三个连杆轴颈(10) 、车工艺搭子两端面(11) 、粗车各处外圆(12) 、精车各处外圆(13) 、检验(14) 、磨削连杆轴颈外圆(15) 、磨削两主轴颈(16) 、磨削 22o-o.i2mm 外圆(17) 、磨削 2O°-o.o2imm 外圆(18) 、检验(19) 、车掉两端工艺搭子(20) 、车两端面(21) 、说键槽(22) 、倒角(23) 、去毛刺(24) 、检验3曲轴的机械加工工艺过程分析3.1曲轴的机械加工工艺特点曲轴除了具有轴的一般加工规律外，也有它的工艺特点，主要包括形状复杂, 刚性差及技术要求高，针对这些特点应采取相应的措施，分析如下:3. 1. 1形状复杂曲轴主轴颈与连杆轴颈不在同一轴上线，偏心距有一定的尺寸要求，并且两 轴有较高的位置度要求，同时主轴颈与连杆轴颈间有较大的平衡块，因此在工艺 设计中应解决以下几点问题：⑴、设计加工连杆轴颈的偏心夹具，即连杆轴颈与机床主轴重合，并使夹具 能回转180° ,加工另一连杆轴颈。

⑵、为消除加工时的不平衡力的产生，设计夹具时应精确设计平衡块的重量3. 1.2刚性差由于本曲轴长径比较大，同时具有曲拐，因此刚性较差曲轴在切削力及自 重的作用下会产生严重的扭曲及弯曲变形，在工艺设计中应解决以下问题：（1） 。