轿车球磨铸铁曲轴制造工艺说明书.doc

课程名称:院别:专业:班级:姓名:学号:指导教师：GuangDong Polytechnic Normal University球磨铸铁曲轴设计说明书汽车制造工艺汽车与交通工程学院车辆工程教务处制2017年 月目录一、 序言 1二、 分析曲轴性能要求，确定材料 22.1曲轴性能分析，相关要求 22.2确定曲轴材料 2三、 曲轴的工艺路线 23.1确定毛坯材料 23.2毛坯制造方法：铸造 23.3制定工艺路线 3四、 各工艺方法的加工工序及其具体内容 44.1大量生产四缸汽油机曲轴的工艺过程 44.2定位基准选择 54.3曲轴主要表面的加工 54.3.1曲轴中心孔的加工 54.3.2曲轴主轴颈的粗加工 54.3.3连杆轴颈的粗加工 6五、 确定工艺设备、工装、夹具等 65.1所需工艺设备 65.2所需夹具 65.2.1设计主旨 65.2.2技术要求 75.2.3选择定位基准，并确定工件的定位方式及定位元件的结构 75.2.4确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧机构 7六、 结束语 8教材及参考书 9、序言曲轴是汽车发动机的关键部件之一，其性能好坏直接影响汽车的寿命曲轴 工作时承受着大负荷和不断变化的弯矩和扭矩作用，常见失效形式为弯曲疲劳断 裂及轴颈磨损，因此要求曲轴材料具有较高的刚性和疲劳强度以及良好的耐磨性 能。

随着球磨铸铁技术的发展，其性能也在不断提高，优质低廉的球铁已经成为 制造曲轴的重要材料之一自1947年球磨铸铁发明以来，经过不短时间的努力，其抗拉强度提高了 600-900MPa,接近或超过了碳素钢的水平20世纪50年代后期，国内南京汽车 制造厂率先批量生产跃进牌汽车球铁曲轴60年代，二汽首先成为国内按照球 铁曲轴生产工艺进行设计和投产的汽车厂到现在，球磨铸铁曲轴已在国内得到 了並遍应用本课程设计，是从批量生产轿车四缸汽油机曲轴的角度上出发，取球磨铸铁 QT-600-3作为曲轴材料，对曲轴的一系列生产过程进行设计二、分析曲轴性能要求，确定材料2.1曲轴性能分析，相关要求在汽车发动机中，曲轴是承受负荷最大的部件，在发动机工作时，曲轴 的各部分会受到弯曲、扭转、拉压和剪切等力的作用曲轴时常处于高速旋 转的运动状态之中，这会很容易造成磨损和发热烧损，在曲轴常见的故障中, 因弯曲疲劳断裂引起的故障率高达百分之八十以上为了保证发动机正常地、可靠地工作，曲轴应有足够的抗弯曲、抗扭转 的疲劳强度和刚度；轴颈应有足够大的承压表面和耐磨性，同时要防止曲轴 的疲劳断裂，；曲轴的质量应尽量小；对各轴颈的润滑应该充分，需要合适 的热处理工艺，以保证其达到所要求的各项性能指标。

2.2确定曲轴材料由于发动机曲轴的服役条件比较苛刻，这就给了曲轴材料较高的要求 曲轴材料需要有较高的强度、冲击韧性、耐磨性一般采用锻造钢和球墨铸 铁，锻钢需要进行热处理采用调质，即淬火后高温回火，使材料具有较高的 综合机械性能，轴径表面再进行表面淬火，提高表面硬度及耐磨性球墨铸 铁曲轴采取等温回火、中频淬火、激光淬火等热处理工艺由于球磨铸铁具有优良的力学性能，加工性能和铸造性能，生产工艺简 便，成本低廉，再加上各种工艺的进步克服了球磨铸铁的很多不足，现代汽 车发动机广泛采用球墨铸铁曲轴三、曲轴的工艺路线3.1确定毛坯材料曲轴要求较高的刚性和冲击韧性，其形状尺寸以轴为主，毛胚形状复杂, 采用QT-600-3较合适3.2毛坯制造方法：铸造（1） 炉料准备炉料准备是熔炼铁液的准备部门，承担着生铁、废钢、回炉 料、合金料、焦炭、石灰石等的储存、净化、筛分、运输、装卸、配料称重，装 卸等得工序（2） 熔炼熔炼的任务是熔炼出合乎工艺要求的铁液3） 球化孕育处理球化孕育处理是生产优质球铁曲轴的关键工序分为： 球包化、合金及其称量、装包及球化处理、两次扒渣、快速金相分析等环节4） 造型目前，大中型铸造厂的造型工部基本都实现了机械化造型和自动 化造型（5） 制心。

6缸曲轴生产用砂芯，一般按照工艺要求用低N树脂砂6） 浇注温度：一般的浇注温度为1420-1340摄氏度延后孕育：若采用随流孕育，随流孕育装置的给料应注入铁液同步，严格禁止断 流和漏加随流孕育粒度为40-70目浇注：开始浇注时，铁液必须迅速充满浇口杯在浇注的过程中，铁液不能断流， 以保证浇口杯始终充满铁液，先快后慢，收流要稳浇注时间：球化后一包铁液要在12min内浇注完毕，防止球化衰退不合格的铁液不浇注落纱时间：浇注后，曲轴在砂型内冷却50mi门后，曲轴温度下降到600度以下, 就可以进行落纱7） 清理和检查分为：落纱及一次检查、清理、最终检查、防锈处理3.3制定工艺路线工艺路线是工艺规程设计的总体布局其主要任务是选择零件表面的加工方 法、确定加工顺序、划分加工阶段根据工艺路线，可以选择各工序的工艺基准， 确定工序尺寸、设备、工装、切削用量和时间定额等在拟定工艺路线时应从实 际情况出发，充分考虑应用各种新工艺、新技术的可行性和经济性选择零件表面 加工方法的主要根据：零件材料性质及热处理要求；零件加工表面的尺寸公差等 级和表面粗糙度；零件加工表面的位置精度要求；零件的形状尺寸；生产类型; 具体的生产条件。

机械加工工序的安排：概括为十六字诀：基准先行，先主后次，先粗后精, 先面后孔大致顺序为：加工定位基准；粗加工主轴颈和连杆轴颈；加工润滑油 道等次要表面；主轴颈和连杆轴颈预热处理；精加工主轴颈和连杆轴颈；加工键 槽和轴承孔等；动平衡；光整加工主轴颈和连杆轴颈热处理工序的安排：预备热处理的是改善加工性能，为最终热处理作好准备 和消除残余应力，如正火、退火和时效处理它安排在粗加工前后和需要消除应 力处最终热处理的目的是提高力学性能，如调质、淬火、渗碳淬火、渗氮等 调质、淬火、渗碳淬火安排在半精加工之后，精加工之前进行，以便在精加工磨 削时纠正热处理变形辅助工序的安排：辅助工序主要包括动平衡检测、检验、去毛刺、清洗、涂 防锈油等检验工序是主要的辅助工序，重要零件粗加工或半精加工后，重要工 序加工之前，零件外送车间加工之前，零件全部加工结束之后都要检验去毛刺 也是不可缺少的工序，在成批牛产中，对于车削回转表面的毛刺均由车工去除; 对于刨、铳、磨、钻等表面毛刺均由钳工去除四、各工艺方法的加工工序及其具体内容4.1大量生产四缸汽油机曲轴的工艺过程序号工序内容1铳端面钻中心孔2粗车第三主轴颈3校直第三主轴颈摆差4粗磨第二主轴颈5车除第二主轴颈以外的主轴颈6校直主轴颈摆差7粗磨第一主轴颈与齿轮轴颈8精车第二、四、五主轴颈汕封轴颈和法兰9粗磨第五主轴颈10粗车第二、四、五主轴颈11在第一、四曲柄上铳定位面12车四个连杆轴颈13清洗14在连杆轴颈上铉球窝15在第一、四连杆颈上钻油孔16在第二、三连杆颈上钻油孔17在主轴颈上汕孔处倒角18去毛刺19高频率淬火部分轴颈表面20高频率淬火另一部分轴颈表面21校正曲轴22精磨第二主轴颈23精磨第四主轴颈24车回油螺纹25精磨第一主轴与齿轮油颈26精磨带轮油颈27精磨汕封汕颈与法兰外圈28精磨第二、四主轴颈29粗磨第四个连杆轴颈30精磨第四个连杆轴31在带轮轴颈上、齿轮轮轴颈上铳键槽32加工两端孔33检查曲轴动不平衡量34在连杆轴颈上钻去重孔35去毛刺36校正曲轴序号工序内容37加工轴承孔38精车法兰端面39去毛刺40粗抛光主轴颈与连杆轴颈41精抛光主轴颈与连杆轴颈42清洗43最后检査4.2定位基准选择（1） 精基准的选择。

曲轴与一般的轴类零件相同，最重要的精基准是中心孔 曲轴轴向上的精基准，一般选取曲轴一端的端面或轴颈的止推面但在曲轴的整 个加工过程中，定位基准要经过多次转换2） 粗基准的选择曲轴毛坯一般都呈弯曲状态，为保证两端中心孔都能钻在 两端而的几何中心上，精基准应选靠近曲轴两端的轴颈为保证其他轴颈外圆余 量均匀，在钻中心孔后，应对曲轴进行校直4.3曲轴主要表面的加工4.3.1曲轴中心孔的加工铳端而钻中心孔，是曲轴加工的第一道工序因为中心孔是以后加工工序的主要 工艺基准它的精度将对后续工序产生很大的影响特别是对动平衡丁序的影响 和各加工表面余量分布的影响更大曲轴有两个轴线（几何轴线和质量轴线），如在普通铳端面钻中心孔机床上, 以曲轴两端主轴颈外圆定位，钻出的中心孔是几何中心孔，被广泛采用，所形成 的轴线就是曲轴的几何轴线而曲轴的质量轴线是自然存在的大批量生产中, 曲轴儿何中心孔的加工一般在专用的铳端面钻中心孔机床上进行加工质量中心 孔在质量中心钻床上进行4.3.2曲轴主轴颈的粗加工大批量生产时，在多刀半自动车床上采用成形车刀车削由于这种车削属于多刀 车削，切削条件差为了提高主轴颈的相对位置精度，一般采用两次车削工艺。

第二次精车时，主要保证轴颈宽度和轴颈相对位置在车削过程中，曲轴受热而 膨胀弯曲，应考虑加强冷却采用大直径盘铳刀或立铳刀铳削曲轴主轴颈，是在 专门设计的铳床上进行的铳削与车削相同，也存在温度升高引起的曲轴变形问 题，也应尽量加强冷却4.3.3连杆轴颈的粗加工在大批量生产中，连杆轴颈的粗加工可以采用多种工艺方法，主要有车削法 和铳削法车削法，是指在两端传动的车床上顺次加工位于同一轴线上的连杆轴颈安 装曲轴时应使待加工的连杆轴颈和车床主轴的冋转轴线重合夹具可使曲轴主轴 颈的轴线，相对于机床主轴的回转轴线偏移一个曲柄半径的距离这种方法加工 连杆轴颈的优点是可以改装过普通车床上进行缺点是无法同时加工多个连杆轴 颈，生产效率低连杆轴颈的铳削加工分为内铳和外铳，两种都用于多品种大批量牛产外铳，以曲轴两端主轴颈径向距定位，轴向定位用止推面高速旋转的铳刀 径向进给到连杆轴颈规定的直径尺寸后，曲轴低速绕主轴颈轴线旋转一周，以完 成一个连杆轴颈的加工内铳，连杆轴颈内铳有曲轴旋转和曲轴不旋转两种曲轴旋转时，定位夹紧 与外铳大致相同高速旋转的内铳刀径向进给到连杆轴颈规定尺寸后，曲轴低速 绕主轴颈轴线旋转」周，铳刀跟踪连杆轴颈做切向运动，以完成一个连杆轴颈的 加工五、确定工艺设备、工装、夹具等5.1所需工艺设备铳钻组合机、曲轴主轴颈车床、油压机、双砂轮架外圆磨床、、曲轴车床、曲轴 定位面铳床、曲轴连杆轴颈车床、清铳机、球形孔钻床、深孔组合钻床、倒角机、 风动砂轮机、风动砂轮机、曲轴高频淬火机、曲轴磨床、键槽机床、两端孔组合 机、曲轴动平衡自动线、特种去重钻床、曲轴轴承专用车床、油轴油石抛光机5.2所需夹具521设计主旨本夹具主要用来粗车第一、二、三、四连杆轴颈，在木道工序加工时，第一、 二、三、四、五主轴颈都进行了粗磨加工，而且定位面E已经加工出来了。

主要 要求是连杆轴颈的圆柱度要求是0.004mm5.2.2技术要求本夹具可同时车位于同一轴心线上的连杆轴颈和两侧面其中，各连杆轴心线的 相位差要求控制在30之内对夹具的分度装置精度要求较高，同时连杆轴颈有 较高的尺寸和位置精度，对夹具的定位夹紧机构精度要求较高连杆轴颈。