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1、材料成形技术基础题目：摩托车发动机曲轴院（系）:专业年级:姓 名:鲍阳学号:指导教师:万晓峰2012年05月28日摩托车发动机曲轴摘要曲轴是发动机中最重要的部件之一，它的功用是将发动机各缸活塞的往复运动汇 总起来，并以回转运动的形式传递给飞轮，然后对外输出做功。由于曲轴的形状和受 力十分复杂，以及结构上在发动机中的重要地位，因此它对制造要求很高，是发动机 造价最高的部件之一。本文着重论述了摩托车发动机曲轴工作条件、使用性能要求、毛坯材料、毛坯制造方 法、毛坯简图、毛坯及零件的制造工艺路线（包括热处理工序）。关键词：发动机曲轴工艺分析1曲轴的作用曲轴是汽车发动机中的重要零件，它与连杆配合将作用在
2、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，同或曲轴 又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有较好的承受冲击载荷 的能力，耐磨损且润滑良好。2曲轴的结构及其特点曲轴的作用是将活塞的上下往复运动华为旋转运动。曲轴的尺寸决定了发动机的 行程，因而曲轴是发动机的一个重要零件。支撑曲轴旋转的部分叫主轴颈，主轴颈通过轴瓦安装在曲轴箱上，安装连杆的部分叫 曲轴销，曲轴销中心线和主轴颈中心线不相重合，二者的距离恰好等于发动机行程的 一半。连接曲轴销和主轴颈的部分叫曲轴。摩托车
3、上，大都采用厚大圆盘状的曲柄，而 且曲柄延伸到曲柄销的反方向，这部分起平衡活塞惯性力的作用。在曲柄销和主轴颈之间的曲柄叫做曲柄臂，曲柄臂只起曲柄销和主轴颈之间的传 力作用，反向延伸到主轴颈之外的曲柄部分叫平衡重。在发动机运转时活塞做高速往 复直线运动，产生十分大的惯性力，。平衡重的作用是平衡活塞的惯性力，减小发动 机的振动。平衡重十分重要，如果曲轴没有平衡重，发动机运转时将产生很大的振动， 严重时会使发动机产生重大机械破坏。曲柄臂和平衡重大都制成一体，二者共同叫做 曲柄。3工作条件、使用性能要求曲轴工作时要承受很大的转矩以及交变的弯曲应力，容易产生扭振、折断及轴颈 磨损，因此要求所用的材料应有
4、较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性。粗糙度要求：基本尺寸为68连杆颈为0.4，基本尺寸为70主轴颈为0.8，小头、 各轴台、M44螺纹粗糙度要求为1.6, M12法兰螺纹孔、底面、键槽侧面为3.2,小头 端面、M15和M33螺纹孔、4油孔为6.3，6斜油孔为12.5。圆柱度、圆度要：连杆颈外圆、主轴颈外、油槽底面为0.008。相对主轴中心线跳动度：大头圆锥面0.036、大头轴台0.02。垂直度：M12相对于底面为0.08，底面相对于主轴中心线为100： 0.01。平行度：两侧相对于主轴中心线为100： 0.1,键槽相对于轴中心线为0.01。位置度：M12螺纹孔相对于大头轴台、主轴中心线为0
5、.4。4曲轴的材料和毛坯的确定常用材料有：一般曲轴35、40、45钢或者球墨铸铁QT600-2；对于高速、重载曲轴， 可采用40Cr、42Mn2V等材料。曲轴的毛坯根据批量大小、尺寸、结构及材料品种来决定。批量较大的曲轴，采用模 锻；单件小批量中大型曲轴，采用自由锻造；而对于球墨铸铁材料，则采用铸造毛坯。 根据零件材料，确定毛坯材料为35CrMo其生产类型为大批生产；毛坯宜采用模锻成形，其优点是锻造精度高，加工余量小， 但产品的组织不均匀及表面有硬化层。为改善切削性能，要进行正火处理。5毛坯制造方法毛坯制取方法:按照图样尺寸、形状要求制造，就是模锻:经过制坯工步、预锻和终锻 工步、切锻工步来锻
6、造所需的锻件的。模锻工艺过程包括下料、毛坯质量检查、加热、模锻、切边冲孔、表面清理、校正、 精压、锻件热处理、质量检查、入库等工序。热处理就是调质处理或正火处理，重复一次，回火，回火次数不限，必要时热矫正，然后消除内应力，空冷。金相组织应为 珠光体+铁素体，不允许有魏氏组织。锻件经调质处理后，其基体的金相显微组织为 索氏体。锻件在热处理后，再经喷丸或喷砂处理。为提高耐磨性和耐疲劳强度，轴颈 表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工，以达到较高的表面硬度和表面粗糙度的 要求。锻件的宏观组织不允许有机加工不可消除的折叠、孔眼（蜂窝孔和缩松孔）、折 痕、起鳞、气泡、裂纹、分层、氧化皮及非金属杂质等影响
7、强度的缺陷，不允许用补 焊的方法消除曲轴缺陷。对有平衡块的锻钢曲轴，在平衡块顶部的未填满部分进行补 焊，补焊强度不低于曲轴平衡块其他处的强度，补焊后还要经过探伤图曲轴的结构图6毛坯及零件的制造工艺路线（包括热处理工序）1确定毛坯及毛坯的热处理方式钢制曲轴毛坯经锻造后要安排正火，以消除残留的锻造应力，并使不均匀繁荣金 相组织，通过重新结晶得到细化均匀的组织，从而改善加工性。2加工方法表面粗糙度大于6.3：外圆表面粗车（铣），由于为大批量生产，两端面选铣；粗 糙度为3.26.3面：粗车（铣）一半精车（铣），粗糙度为0.81.6面：最终加工 方法为精车（铣），如:小头精车。粗糙度为0.40.8面：最
8、终加工方法为磨,如：连 杆颈、主轴颈。粗糙度为6.312.5孔：钻孔一扩孔；粗糙度为1.63.2孔:钻孔一扩孔一铰孔。 3加工顺序的安排在安排加工顺序时一般应遵循以下原则：1. 基准现行应首先安排被选作精基准的表面的加工，再以加工出的精基准为定位基准，安排 其它表面的加工。该原则还有另外一层意思，是指精加工前应先修一下精基准。例如 本工件的第一道工序铣两端面打中心定位孔。2. 先粗后精这是指先安排各表面粗加工，后安排精加工。如该零件的上下表面的加工。3. 先主后次主要表面一般指零件上的设计基准面和重要工作面。这些表面是决定零件质量的 主要因素，对其进行加工是工艺过程的主要内容，因而在确定加工顺
9、序时，要首先考 虑加工主要表面的工序安排，以保证主要表面的加工精度。在安排好主要表面加工顺 序后，常常从加工的方便与经济角度出发，安排次要表面的加工。4. 先面后孔一般这类零件上既有平面，又有孔或孔系，这时应先将平面（通常是装配基准） 加工出来，再以平面为基准加工孔或孔系。锻钢曲轴加工路线为：锻坯调质（或正火）一校直一清理表面一检查一机械加工一去 应力退火一精加工一表面热处理一校直一磨削加工一检验。10根据以上的基本原则可以确定曲轴加工工艺路线如表1-3所示：表1曲轴的加工工艺路线序号工序内容简要说明1锻造模锻2热处理调质或正火3校直4清理表面5检查6铣两端面打中心定位7孔8铣侧面及底面9粗车
10、小头及法兰10粗车主轴颈11粗车连杆颈12钻连杆孔及攻丝13钻油孔14钻法兰孔及攻丝15精车连杆颈16精车大、小头及轴台17车油槽及越程槽18小头攻丝及大、小头倒19角20车螺纹21铣键槽22淬火23粗磨主轴颈24磨连杆颈25精磨连杆颈26抛光清洗总检参考文献1 孟少农，机械加工工艺手册M,北京：机械工业出版社，1991.88-952 李华，李焕峰，机械制造技术M,北京：高等教育出版社，2000.55-573 张龙勋,机械设计工艺学课程设计指导书及习题J,北京：机械工业出版社M,1993.43-444 艾兴，肖诗纲，切削用量简明手册M,北京：机械工业出版社，1995.16-205 李益民，机械制造工艺设计简明手册M,北京：机械工业出版社, 1993.108-1176 冯冠大，典型零件机械加工工艺M,北京：机械工业出版社，1986.98-997 邓文英，郭晓明，金属工艺学上册M,北京：高等教育出版社,2001.23-268 冠世瑶，机械制图M,北京：航空工业出版社，2001.102-1049 薛彦成，公差与配合技术测量M,北京：机械工业出版社，1999.66-67
