2.曲轴的生产纲领
生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量,曲轴的的年生产纲领就是包括备品和废品在内的年产量,计算公式如下:
N=Q×n(1+a%)(1+b%)(件/年)
式中N—零件的年常量(件/年);Q—产 品 的年产量(根/年); N—每台产品中该曲轴的数量(件/台);a%--备用率;b%--废品率; 本 次设计的柴油机曲轴年产量为5000台,其中n=1,a=8, b=1, 故生产纲领:N=5000×1×(1+8%)(1+1%)=5454(件/年)
生产类型为企业生产,生产专业化程度分类为,单件生产、小批量生产、中批量生产、大批量生产。
本次设计的柴油机曲轴生产纲领为5454件,零件重量不超过20KG,根据有关资料分析得出结论为,中批量生产。
3.零件的分析
3.1曲轴的用途及工作条件
曲轴的功用是把活塞、连杆传来的气体力转变为转矩,用以驱动汽车的传动系统和发动机的配气机构以及其他辅助装置。曲轴在周期性变化的气体力、惯性力及其力矩的共同作用下工作,承受弯曲和扭转交变载荷。
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;曲轴的质量应尽量小;对各轴颈的润滑应该充分。
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图1-1 曲轴的结构图
曲轴一般由主轴颈,连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐。
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。
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。 3.2分析零件图上技术要求,确定主要加工表面
技术要求零件应经正火处理,处理后硬度要求HBS240-300.
主要加工表面是主轴颈、连杆轴颈以及键槽的加工。
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3.3加工表面的尺寸和形状精度
.主轴颈、连杆轴颈本身的精度,即尺寸公关等级h6,轴颈长度公差等级为IT9~IT10。轴颈的形状公差,如圆度、圆柱度控制在尺寸公差之半。
3.4尺寸和位置精度
包括主轴颈与连杆轴颈的平行度:一般为100mm之内不大于0.02mm;
圆柱度:不大于0.008mm;同轴同心度:不大于?0.02mm;全跳度:不大于?0.025mm; 跳度:不大于0.03mm;连杆轴颈的位置度不大于±20′。
3.5加工表面粗糙度及其它方面的表面质量要求
表面粗糙度Ra值为1.25~0.4μm。
3.6热处理要求
曲轴在加工前需正火处理HBS240-300.
4.曲轴的材料和毛坯的确定
4.1确定毛坯的类型
曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力,容易门生扭振、折断及轴颈磨损,因此要求用材应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性。常用材料有:一般曲轴为35、40、45钢或球墨铸铁QT700-2;对于高速、重载曲轴,可采用40Cr、42Mn2V等材料。
本次设计的曲轴材质采用QT700-2.就可以满足需求。 4.2确定毛坯的生产方法
因为此次产品属于中批量生产,毛坯需要用铁型覆砂造型加工,以保证产品质量及产品产量。
4.3确定毛坯的加工余量
查寻相关手册确定了产品加工用余量。
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5.曲轴工艺过程设计
5.1粗、精加工的定位基准
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。 5.1.1粗加工
在粗车主轴颈的时候用两端的中心孔定位,大头卡在卡盘上,进行加工。 在粗加工连杆轴颈的时候一毛坯基准定位,以保证180°的限位角。 5.1.2精加工
精磨主轴以磨床轴瓦定位,精磨连杆以轴瓦定位并用百分表调整。 键槽加工以连杆定位
5.2工件表面加工方法的选择
曲轴需要加工的表面有:主轴颈、连杆轴颈、键槽、外圆、磨削外圆、铣键槽。 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:铣两端面;钻中心孔;粗、精车连杆轴颈;粗、精车各处外圆;精磨连杆轴颈、主轴颈和外圆;车端面、铣键槽等。
5.3曲轴机械加工工艺基本路线
(1) 检验铸件 (2) 热处理正火 (3) 批量毛坯抽查 (4) 铣两端面 (5) 钻主轴颈中心孔 (6) 检验硬度值 (7) 粗车短头 (8) 粗车长头 (9) 粗车连杆轴颈 (10) 精车连杆轴颈 (11) 精车短头 (12) 精车长头
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(13) 修正中心孔 (14) 按工艺要求检验 (15) 粗磨主轴颈 (16) 粗磨连杆轴颈 (17) 精磨连杆轴颈 (18) 精磨主轴颈 (19) 精磨?30 小头 (20) 精磨锥度 (21) 研磨抛光 (22) 铣短头键槽 (23) 铣长头键槽 (24) 除污垢,煤油清洗 (25) 全数检验
5.4 加工余量及毛坯尺寸
见毛坯图
5.5 工序设计
此轴的除一般加工规律外,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
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。
曲轴主轴颈的粗、精车削:
由于曲轴年产量大,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
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