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曲轴的加工工艺毕业设计

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决以下问题:

(1):粗加工时由于切削余量大,切削力也较大,可用中间托架来增强刚性,减小变形和振动,同时机床刀具及夹具都应有较高的刚度。

(2):在加工时尽量使切削力的作用相互抵消,可用前后刀架同时横向进给。 (3):合理安排工位次序以减少加工变形,按先粗后精的原则安排加工工序,逐步提高精度。

(4):在有可能产生变形的工序后面增设校直工序。

3、技术要求高

曲轴技术要求较高,加工面多,需要保证的尺寸、形状、位置精度较多。因而总的工艺路线较长,精加工占有相当比例。

加工时应要解决以下问题:

A:正确分配粗加工、半精加工及精加工余量。

B:粗基准选择用曲轴两端的中心孔。中心孔的加工以主轴颈外圆作为基准,这样能保证曲轴加工径向及轴向加工余量的均匀性。

C:精加工时仍用中心孔作为基准,但要重新修磨中心孔,避免精加工时因中心孔磨损引起加工误差。也可一端用主轴颈定位,另一端用中心孔定位以提高刚度。

D:曲轴轴向定位以主轴颈轴肩定位,工艺设计时定位基准应尽量与设计基准一致。 3. 2曲轴的机械加工工艺特点分析

1)该零件是三拐小型曲轴,生产批量不大,故选用中心孔定位,它是辅助基准,装夹方

便,节省找正时间,又能保证三处连杆轴颈的位置精度。但轴两端的轴颈分别是20mm和φ25mm,而三处连杆轴颈中心距分布在φ32mm的圆周上,故不能直接在轴端面上钻三对中心孔。于是,在曲轴毛坯制造时,预先铸造两端φ45mm的工艺搭子,这样就可以在工艺搭子上钻出四对中心孔,达到用中心孔定位的目的。

2)在工艺搭子端面上钻四对中心孔,先以两主轴颈为粗基准,钻好主轴颈的一对中心孔;

然后以这一对中心孔定位,以连杆轴颈为粗基准划线,再将曲轴放到回转工作台上,加工φ32mm、圆周120°均布的三个连杆轴颈的中心孔,这样就保证了它们之间的位置精度。

3)该零件刚性较差,应按先粗后精的原则安排加工顺序,逐步提高加工精度。对于主轴

颈与连杆轴颈的加工顺序是,先加工三个连杆轴颈,然后再加工主轴颈及其他各处的外圆,这样安排可以避免一开始就降低工件刚度,减少受力变形,有利于提高曲轴加工精度。

4)由于使用了工艺搭子,铣键槽工序安排在切除中心孔后进行,故磨外圆工序必须提前

在还保留工艺搭子中心孔时进行,同时要注意防止已磨好的表面被碰伤。

3. 3曲轴主要加工工序分析 3.3.1铣曲轴两端面,钻中心孔

本工序在钻铣车组合车床上完成,主要保证曲轴总长及中心孔的质量,若端面不平则中心钻上的两切削刃的受力不均,钻头可能引偏而折断,因此采用先面后孔的原则。中心孔除影响曲轴质量分布外,它还是曲轴加工的重要基准贯穿整个曲轴加工始终。因而直接影响曲轴加工精度。打中心孔在本次工艺设计中因考虑设备因素,采用找出曲轴的几何中心代替质量中心。打中心孔以毛坯的外表面作为基准,因而毛坯外表面质量好坏直接影响孔的位置误差。

3.3.2曲轴主轴颈的车削

由于曲轴年产量不大,主轴颈加工采用车削,在刚度较强的普通车床上进行。曲轴安装在前、后顶尖上线一端用大盘夹住而另一端用顶尖顶住,用硬质合金车几道工序上完成主轴颈的车削。由于加工余大且不均匀,旋转不平衡,加工时产生冲击,因此工件要夹牢固。车床、刀具、夹具要有足够的刚性。主轴颈车削顺序是先精车一端主轴颈及轴肩,然后以车好的主轴颈定位。另一侧用顶尖以中心孔定位。车另一端主轴颈、肩及各个轴颈,半精度及精车都按此顺序进行,逐渐提高主轴颈及其他轴颈的加工精度。

3.3.3曲轴连杆轴颈的车削

主轴颈及其它外圆车好后,以主轴颈作为加工连杆轴颈的基准,采用专用的车夹具、车削连杆轴颈,车削同样在普通车床上进行。车削连杆轴颈需要解决的是角度定位(两连杆轴颈轴线需要控制在180度+30度或180度—30度)以及曲轴旋转的不平衡问题。这些都由专用夹具来保证,夹具体为一对用以定位的V型块组成,装在接盘上。接盘与车床过渡接盘靠中间的定位销定位并连接,接盘在过渡接盘上靠棱形定位销可转180度,依次车削两个连杆轴颈。V型块中心与车床主轴线距离一个曲轴半径。车削过程中,一端与曲轴主轴颈定位并夹紧,另一端靠偏中心座夹紧,中心座上钻有中心孔,中心孔偏心距同样为一个曲轴半径。用顶尖顶紧中心孔,这样就能保证连杆轴颈轴线与车床主轴线一致。安装夹具体的接盘上有平衡块,消除曲轴旋转时不平衡力矩的生。曲轴加工时由于受到离心力和两顶尖的轴向压紧偏心力的作用,容易发生弯曲变形,为了加强工件刚度,用撑杆来撑住另一个曲拐的开移。车削连杆轴颈时为了使切削力不致于太大,每次车削余量控制在1~1.5mm内,同时车床旋转不能太高,刀具采用高速钢。

3.3.4键槽加工

这个键槽主要用于飞轮,加工此键槽应安排在主轴颈精车工序之后,这样能保证定位精度及控制键槽的深度以及对称度。键槽加工是以两主轴颈定位,同样用专用夹具在普通铣床

上进行。

3.3.5轴颈的磨削

由于主轴颈及连杆轴颈精度较高,尺寸精度为IT6级,表面粗糙度1.6~0.8μm,并且具有较高的形状精度及位置精度。因此主轴颈与连杆轴颈精车后要进行磨削,以提高精度表面粗糙度。

在工艺设计中,首先磨主轴颈然后磨连杆轴颈。中间主轴颈磨好后才能磨其余轴颈,磨主轴颈和连杆轴颈的安装方法基本上与车轴颈相同,磨主轴颈是以中心孔定位,在外圆磨床上进行,磨连杆轴颈则以经过精磨的两端主轴颈定位,以保证与主轴颈的轴线距离及平行度要求,磨连杆轴颈是在曲轴磨床上进行的。

由于轴颈宽度不大,采用横向进给磨削法,生产率较高,磨轮的外形需仔细地修整,因为直接影响轴颈与圆角的形状,磨削余量根据车削后的精度而定,粗磨余量值每边0.2~0.3mm,精磨余量控制在0.1~0.15 mm内。

在横向进给磨削中,磨轮对工件的压力很大,为避免曲轴弯曲,采用可以调节的中心架,否则就不能去掉上道工序留下的弯曲度,最好待这个轴颈的摆差减小才开始使用中心架。

磨削主轴颈时应把两顶尖孔倒角处抹干净,去砂粒及油泥,确保加工基准——中心孔的精度,磨削工序之前必须修研中心孔。

四 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定

4.1曲轴主要加工表面的工序安排

曲轴的主要加工表面为主轴颈、连杆轴颈、各外圆;次要加工表面为两端面、键槽。此外,还有还有检验、清洗、去毛刺等工序。

连杆各主要表面的工序安排如下: (1)、主轴颈:粗车、精车、磨削; (2)、连杆轴颈:粗车、精车、磨削; (3)、φ220-0.12mm外圆:粗车、精车、磨削; (3)、φ200-0.021mm外圆:粗车、精车、磨削; 4.2机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 4.2.1主轴颈工序尺寸及公差的确定

表4-1:曲轴主轴颈的工序及公差

工序名称 工序余量 经济精度 工序尺寸及公差 铸造 粗车 精车 磨削 3.2mm 1.3mm 0.5mm IT11 IT8 IT6 φ30±1 φ26.80-0.13 φ25.50-0.033 φ25+0.021 +0.008 4.2.2连杆轴颈工序尺寸及公差的确定

表4-2:曲轴连杆轴颈的工序及公差

工序名称 铸造 粗车 精车 磨削 工序余量 2.2mm 1.3mm 0.5mm 经济精度 IT10 IT8 IT8 工序尺寸及公差 φ28±1 φ25.80-0.084 φ24.50-0.033 φ24-0.020 -0.053

4.2.3φ22 -00.12 mm外圆工序尺寸及公差的确定

表4-3:曲轴φ220-0.12mm外圆的工序及公差

工序名称 铸造 粗车 精车 磨削 工序余量 3.5mm 2mm 0.5mm 经济精度 IT11 IT8 IT11 工序尺寸及公差 φ28±1 φ24.50-0.13 φ22.50-0.033 φ220-0.12 4.2.4φ20 -0 0.021mm外圆工序尺寸及公差的确定

表4-4:曲轴φ20-0 0.021mm外圆的工序及公差

工序名称 铸造 粗车 精车 磨削 4.3确定工时定额

工序 8 :粗车三个连杆轴颈至φ25.80-0.084。选用机床:CA6140卧式车床。 1) 被吃刀量

ap工序余量 3.5mm 2mm 0.5mm 经济精度 IT11 IT8 IT7 工序尺寸及公差 φ26±1 φ22.50-0.13 φ20.50-0.033 φ20-0 0.021 :取

ap=1mm,

2) 进给量f:取f?0.5mm/r。 3) 机床主轴转速: 取n=600r/min 4) 切削速度:

vc?(?dwn)/1000?(3.14?28.4?600)/1000?53.5m/min

5) 计算切削工时:被切削层长度l=3×22=66mm tm?l66?min?0.22min,因为粗车走刀两次,故tm=0.44min nf600?0.5工序 9 :精车三个连杆轴颈至φ24.50-0.033。选用机床:CA6140卧式车床 1) 被吃刀量ap:取ap=0.65mm,

2) 进给量f:取f=0.3mm/r 3) 机床主轴转速: 取n=800r/min

4) 切削速度:vc?(?dwn)/1000?(3.14?25.8?800)/1000?64.8m/min 5) 计算切削工时:被切削层长度l=3×22=66mm tm?l66?min?0.275min,因为粗车走刀两次,故tm=0.55min nf800?0.34.4 连杆机械加工工艺过程卡片的制订

制订机械加工工艺规程的最后一项工作就是填写工艺卡片,它主要包括发动机曲轴的工序顺序及内容的填写、工序简略的绘制、合理选择各工序所用机床设备的名称与型号、工艺装备(即刀具、夹具、量具等)的名称与型号。

附 录

各工序简图编排:

机械加工工艺过程综合卡片 某 柴 油 机 厂 机 工序名序号 称 技术条件及检查要求 工 序 简 图 设备 产品名称 175Ⅱ型柴油曲 轴 QT600-2 零件名称 材 料 球墨铸铁1 铸造 按曲轴铸造工艺进行

曲轴的加工工艺毕业设计

决以下问题:(1):粗加工时由于切削余量大,切削力也较大,可用中间托架来增强刚性,减小变形和振动,同时机床刀具及夹具都应有较高的刚度。(2):在加工时尽量使切削力的作用相互抵消,可用前后刀架同时横向进给。(3):合理安排工位次序以减少加工变形,按先粗后精的原则安排加工工序,逐步提高精度。(4):在有可能产生变形的工序后面增设校直工序。
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