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1、课程设计任务书课程设计任务书 设计题目：单曲轴加工工艺及夹具设计 作者名称：张 三 专业班级：。 。 。 。 。 。 。 。 学 号：。 。 。 。 。 。 。 。 指导教师：李 四 2012 年 5 月 摘 要 曲轴是发动机中承受冲击载荷、传递动力的重要零件，由于曲 轴服役条件恶劣，因此对曲轴材质的选择，毛坯的加工技术、精度、 表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求都十分严格，因此 要制定合理的加工工艺。首先要根据要求选择合适的毛坯，在加工 过程中要选择合理的加工设备及刀具、通用夹具、量具及测量方法， 在加工工艺中要进行加工工序设计，加工尺寸计算，零件加工要设 计合理的专用夹具。伴随着曲
2、轴加工工艺的发展，加工方法不断改 进，加工方法越来越先进，所以设计合理的曲轴加工工艺和装夹的 夹具，不但可以提高加工精度，还可以提高生产效率，从而降低生 产的成本，以期提高产品的竞争力。 关键词：曲轴，工艺，夹具 CRANK SHAFT PROCESSING TECHNOLOGY ABSTRACT The crank shaft is to launch to bear pound at to carry a lotus and deliver in the machine motive of importance spare parts, because of the crank shaft
3、 undergo military service a condition bad, so to crank shaft material, semi-finished product processing technology, accuracy, surface rough degree, hot processing and the surface enhance, move balance etc. request all very strict. Therefore want to draw up reasonable of process a craft, want first a
4、ccording to request choice reasonable of semi-finished product, in the process of process in want to choose reasonable of process equipments and knife, tongs, quantity and measure method, want to carry on to process a work preface design in process the craft, process size, time settle sum of calcula
5、tion, the spare parts process to want design reasonable of appropriation tongs. Accompany with crank shaft to process a develop of craft, process a method to not only improve, process a method more and more advanced, so the crank shaft of design reasonable process a craft and pack to clip of tongs,
6、not only can raise to process accuracy, but also can raise production efficiency, the cost for lowering produce thus with expect exaltation product of competition ability. KEY WORDS: Crank shaft, Technology, Jig 目录目录 摘要 1 前言 5 一一 确定曲轴的加工工艺过程 1 曲轴的作用 6 2 曲轴零件及工艺特点 6 3 曲轴的材料和毛坯 6 4 曲轴加工工艺特点分析 6 5 单曲轴结
7、构及特点 7 6 曲轴主要技术要求分析 7 7 曲轴机械加工工艺过程 8 二 单曲轴的机械加工工艺过程分析及说明 1 单曲轴的机械加工工艺特点 9 2 单曲轴的机械加工工艺特点分析 10 3 单曲轴主要加工工序分析 10 三 工艺过程设计 1 定位基准的选择 12 2 加工阶段的划分与工序顺序的安排 12 3 制定工艺路线 13 四 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 1 曲轴主要加工表面的工序安排 14 2 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 14 3 确定工时定额 15 五 夹具设计 1 夹具设计应该具备的基本要求 16 2 连杆颈加工专用夹具计算方法 16 3 专用夹具设计 18 总结
8、20 参考文献21 致谢 22 前前 言言 单曲轴是发动机上的一个重要的旋转机件，装上连杆后，可承接活塞的上 下(往复)运动变成循环运动。曲轴主要有两个重要加工部位：主轴颈和连杆颈。 主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连 接，是一个典型的曲柄滑块机构。发动机工作过程就是：活塞经过混合压缩气 的燃爆，推动活塞做直线运动，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着发动机整体性能的表现。 曲轴的材料是由碳素结构钢或 球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主 轴颈，连杆颈， （还有其他） 。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔
9、连接，连杆小头孔与汽缸 活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。曲轴的润 滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑 这个一般都是压力 润滑的，曲轴中间会有油道和各个轴瓦相通，发动机运转以后靠机油泵提 供压力供油进行润滑、降温。发动机工作过程就是，活塞经过混合压缩气的 燃爆，推动活塞做直线运动，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。曲轴的旋转是发动机的动力源。 本实用新型可将机油内微小异物过滤掉，减少了连杆大端轴承遭受微 小异物侵入的机会，并避免连杆大端轴承损坏，进而可延长曲轴结构的使用 寿命。 一一 确定曲轴的加工工艺过程确定曲轴的加工工艺过程 1 曲轴的作用 曲轴是汽车
10、发动机中的重要零件，它与连杆配合将作用在活塞上的气体压 力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构，同时，驱动配气机构和其它辅助装 置。 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。 2 曲轴零件及其工艺特点 单曲轴是将直线运动转变为旋转运动，或将旋转运动转变成直线运动的零 件。曲轴工作时的受力情况非常复杂。它不但受到很大的扭转应力和大小、方 向都在周期性变化的弯曲应力的作用，而且还受到振动所产生的附加应力的作 用。因此曲轴应具有足够的强度、刚度、抗疲劳强度及抗
11、冲击韧性。同时，由 于曲轴工作时的旋转速度高，所以在设计曲轴时，应使曲轴的主轴颈和连杆轴 颈有足够的耐磨性，且曲轴的质量应当平衡分布，以减少不平衡带给曲轴的附 加载荷。 曲轴的工艺特点主要取决于结构特点和技术要求。作为曲轴加工，其主要 问题就是工件本身刚性差、零件技术要求高。这就需要在加工过程中采用一系 列相应的措施，以使加工后的零件符合图纸的设计要求。应采用的措施大致有： 1）尽量减小或抵消切削力； 2）提高曲轴的支承刚性，以减小受力变形； 3）加工工艺要分阶段，以减小粗加工对精加工的影响。 3 曲轴的材料和毛坯 曲轴的材料一般采用 45 钢、45Mn2、50Mn、40Cr、35CrMo、Q
12、T60-2 球墨铸 铁等。 根据不同的生产类型和工厂的具体条件，该曲轴为球墨铸铁 QT60-2 材料所 以采用铸造毛坯。 4 曲轴加工的工艺特点分析 1）该零件的生产批量不大，因此选用中心孔定位，它是辅助基准，装夹方 便，节省找正时间，又能保证位置精度。 2）该零件刚度较差，故粗车、精车和磨均以工序分开。 5 单曲轴的结构及其特点 图 1-1 单曲轴的结构图 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，曲轴的曲拐数目等于气缸 数(直列式发动机)。 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
13、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。 6 曲轴的主要技术要求分析 1）端面|、中心孔 端面和中心孔的加工一般采用车削加工或专用铣钻床上进行铣端面钻中心 孔即可，若有热处理变形，精加工前往往要进行修研中心孔。由于批量大，这 里采用专用夹具洗端面钻中心孔。 2）支承轴颈 32 该单曲轴的零件支承面尺寸大小达到 32，表面粗糙度要
14、求达到 RaO3.2， 精度要求高，且要淬火，所以车削之后还要采用磨削进行精加工。 3）偏心圆柱面 40 偏心部位的外圆柱面尺寸要求达到 40，表面粗糙度精度达到 RaO3.2，精 度要求高，且要淬火，所以要先车削，然后磨削进行精加工。由于偏心距离大， 需采用专用机床进行车削和磨削，也可用轴承套进行装夹，对夹具的六个自由 度进行限制，从而达到装夹的目的。 4）键槽 外圆柱上的键槽，一般采用铣削的加工即可。 7 曲轴的机械加工工艺过程 1）锻 模锻至毛坯要求，加工处余量单边 2.5mm。 2）铣钻 洗端面钻中心孔，总长及两端轴头长及尺寸。 3）热处理 调质至 230250HBS。 4)车 半精车
15、支撑轴劲 32 及偏心圆柱面 40 处，留余量 0.3mm，车圆锥面精 度至要求。 5）热处理 局部高频淬火至 4552HRC。 6）研磨 修研中心孔。 7）铣 铣键槽宽度至精度要求，键槽尺深为支撑圆柱面 4.5mm，偏心圆柱面 4.5mm。然后去毛刺。 8）磨 磨支承轴颈 32 和偏心圆柱面 40 至精度要求。 9）检验 按图样要求检验。 二二 单曲轴的机械加工工艺过程分析单曲轴的机械加工工艺过程分析及说明及说明 1 单曲轴的机械加工工艺特点 单曲轴具有轴的一般加工规律外， ，形状较简单，而对于刚性差及技术要求 高的这些特点，应采取相应的措施，分析如下： 1）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，特别在单边传动的机床上加工更 为严重，在工艺设计中应解决以下问题： A：粗加工时由于切削余量大，切削力也较大，可用中间托
