曲軸加工工藝及卡具設(shè)計(jì)

曲軸加工工藝及卡具設(shè)計(jì),曲軸,加工,工藝,卡具,設(shè)計(jì) 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 學(xué)生姓名： 王光輝 學(xué) 號(hào)： 20054024161 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 設(shè)計(jì)(論文)題目： 曲軸加工工藝及其夾具的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 郭占斌 2009 年 3 月 18 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 文 獻(xiàn) 綜 述 1、改進(jìn)曲軸夾具的目的及意義 曲軸作為引擎的主要旋轉(zhuǎn)機(jī)件，裝上連桿后，可承接連桿的上下(往復(fù))運(yùn)動(dòng)變成循環(huán)(旋轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng)。 是發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)重要的機(jī)件，其材料是由碳素結(jié)構(gòu)鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個(gè)重要部位：主軸頸，連桿頸，（還有其他）。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個(gè)典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。曲軸的潤(rùn)滑主要是指與搖臂間軸瓦的潤(rùn)滑和兩頭固定點(diǎn)的潤(rùn)滑． 這個(gè)一般都是壓力潤(rùn)滑的，曲軸中間會(huì)有油道和各個(gè)軸瓦相通，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以后靠機(jī)油泵提供壓力供油進(jìn)行潤(rùn)滑、降溫。發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程就是，活塞經(jīng)過(guò)混合壓縮氣的燃爆，推動(dòng)活塞做直線運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸的旋轉(zhuǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源。也是整個(gè)船的源動(dòng)力。 2、曲軸加工工藝及夾具的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 1. 20世紀(jì)70年代以前，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸粗加工采用的加工方式是多刀車床車削曲軸主軸頸和連桿軸頸。采用這種方式加工精度較低、柔性很差、工序質(zhì)量穩(wěn)定性低，且容易產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。在粗加工后一般需要進(jìn)行去應(yīng)力回火處理，釋放應(yīng)力。因此粗加工需要給后續(xù)精加工工序留較大的加工余量，以去除彎曲變形量。曲軸精加工采用的是普通磨削工藝，一般采用MQ8260曲軸磨床粗磨-半精磨-精磨-拋光。通常靠手工操作，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，廢品率較高。 2. 20世紀(jì)70年代到80年代左右，曲軸粗加工采用CNC車削、CNC外銑加工，加工狀況有所改善。精加工仍以普通磨床磨削工藝為主。 3. 20世紀(jì)80年中期又出現(xiàn)了CNC內(nèi)銑工藝，CNC內(nèi)銑加工性能指標(biāo)要高于CNC外銑加工，尤其是對(duì)于鍛鋼曲軸，內(nèi)銑更有利于斷屑。精加工工藝多采用半自動(dòng)曲軸磨床，頭架和尾座同步傳動(dòng)，加工精度有一定的提高。 圖2 雙刀盤高速外銑 4. 1985年到1990年左右開發(fā)出了曲軸車?yán)④嚕嚴(yán)に?圖1為雙刀盤車－車?yán)?，該工藝具有精度高、效率高等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于平衡塊側(cè)面不需要加工且軸頸有沉割槽(包括軸向沉割槽)的曲軸，加工后曲軸可直接進(jìn)行精磨，省去粗磨工序。曲軸精加工已少量采用數(shù)控磨床磨削工藝，尺寸的一致性得到改善。 5. 20世紀(jì)90年代中期又開發(fā)出CNC高速外銑(圖2為雙刀盤高速外銑)，它對(duì)平衡塊側(cè)面需要加工的曲軸，比CNC車削、CNC內(nèi)銑、車－車?yán)纳a(chǎn)效率還要高。另外，CNC車－車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要二道工序，CNC高速外銑只要一道工序就能完成，具有以下優(yōu)點(diǎn)：切削速度高(可高達(dá)350m/min)、切削時(shí)間較短、工序循環(huán)時(shí)間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數(shù)少、加工精度更高、柔性更好。所以CNC高速外銑將是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發(fā)展方向。精加工使用數(shù)控磨床，采用靜壓主軸、靜壓導(dǎo)軌、靜壓進(jìn)給絲杠(砂輪頭架)和線性光柵閉環(huán)控制等控制裝置，使各尺寸公差及形位公差得到可靠的保證，精加工還廣泛使用數(shù)控砂帶拋光機(jī)進(jìn)行超精加工，經(jīng)超精加工后的曲軸軸頸表面粗糙度至少提高一級(jí)精度。 20世紀(jì)90年代開發(fā)的CBN高速磨削。英國(guó)LANDIS公司生產(chǎn)的曲軸磨床，磨削速度高達(dá)120m/s，用扒皮法一次裝夾從毛坯到精磨完畢，耗時(shí)僅幾分鐘的時(shí)間。這將會(huì)出現(xiàn)以磨代替其它粗加工工藝的新局面。 6. 進(jìn)入21世紀(jì)以后，復(fù)合加工工藝已進(jìn)入曲軸制造業(yè)中。復(fù)合機(jī)床應(yīng)具有工序集成功能，多種加工集成功能。奧地利WFL公司生產(chǎn)的臥式車銑復(fù)合加工中心(圖3為M40G型)能在曲軸硬化前“一次裝夾，全部加工”，加工后的曲軸可直接轉(zhuǎn)入精加工工序；曲軸精加工方面，也出現(xiàn)了工序集成的CBN數(shù)控磨床，即一次裝夾磨削全部曲軸主軸頸和連桿軸頸(擺動(dòng)跟蹤磨削)。 圖3 M40G車銑復(fù)合加工中心 由以上演變可以看出，曲軸的加工工藝正向著高速、高效、復(fù)合化方向發(fā)展。目前較為流行的粗加工工藝是主軸頸采用車－車?yán)に嚭透咚偻忏?，連桿頸采用高速隨動(dòng)外銑，全部采用干式切削；精加工采用數(shù)控磨床加工，具有自動(dòng)進(jìn)給、自動(dòng)修正砂輪、尺寸和圓度自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)分度和兩端電子同步驅(qū)動(dòng)等功能。主軸頸和連桿頸可一次裝夾全部磨削完畢；超精加工采用數(shù)控砂帶拋光機(jī)，帶尺寸控制裝置。 參考資料 [1 ] 　曲軸設(shè)計(jì)加工新技術(shù)新工藝與企業(yè)創(chuàng)新指導(dǎo)手冊(cè) [2 ] 　實(shí)用鋼鐵材料手冊(cè)第2版，曾正明主編，2007-05 [3 ] 現(xiàn)代鋼鐵材料及其工程應(yīng)用，孫智 倪宏昕，2007-01 [4 ] 金屬材料金相圖譜 上下冊(cè)，李炯輝 林德成，2006-07 [5 ] 常用鋼材磁特性曲線速查手冊(cè)，兵器工業(yè)無(wú)損檢測(cè)人員技術(shù)資格鑒定考核委員會(huì) 編，2003-06 [6 ] 機(jī)械基礎(chǔ)，譚敬輝 主編，2008-07 [7 ] 機(jī)械制圖手冊(cè) 第4版，作者：葉玉駒　焦永和 張彤，2008-03 [8 ] 功能材料及其應(yīng)用，作者：張?bào)K華，2008-12 [9 ]　 材料及其熱處理，作者：王先逵，2008-06 [10] 材料成形技術(shù) ，毛萍莉主編，2007-07 [11] 耐磨材料應(yīng)用手冊(cè)，作者：陳華輝，2006-08 [12] 金屬切削常用材料及熱處理手冊(cè)，作者：陳宏鈞，2006-08 [13] 實(shí)用熱處理技術(shù)及應(yīng)用，作者：馬伯龍，2009-03 [14] 材料成形裝備控制技術(shù)，作者：吳豐順，2008-09 [15] 金屬材料的冷塑性加工，作者：王先逵，2008-06，  畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑） 1、 曲軸改進(jìn)設(shè)計(jì) 根據(jù)目前我們開發(fā)的四拐曲軸情況：曲軸半徑在50-65mm之間，主軸頸直徑在70-90mm之間，擋寬（單個(gè)主軸頸軸向長(zhǎng)度）在30mm以上，總長(zhǎng)在752mm以下。并針對(duì)上述存在的問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套夾具，使其既能加工全部四個(gè)連桿頸，又能加工所有型號(hào)的四拐曲軸。 1、 研究方法 夾具結(jié)構(gòu) 如圖所示，該夾具主要由夾具體1、壓蓋2、瓦塊3、定位座6、卡盤7等零件構(gòu)成。夾具一端與機(jī)床主軸箱連接，另一端為卡盤結(jié)構(gòu)。夾具體底部設(shè)計(jì)成平的，并開三個(gè)溝槽，其中一個(gè)溝槽用來(lái)定位，另兩個(gè)溝槽用來(lái)固定軸向定位座6。 具體加工方法 首先按工藝調(diào)整曲軸車床主軸箱，使左、右夾具體上瓦塊距離等于四拐曲軸第一、五(或二、四)主軸頸間的距離，然后擰緊主軸箱上的螺母固定，按下述方法加工： 圖（1）是加工曲軸二、三連桿頓夾具結(jié)構(gòu)示意圖。曲軸的軸向定位靠定位塊5來(lái)實(shí)現(xiàn)，圓周方向的定位靠定位塊4來(lái)完成； 圖（2）是加工曲軸一、四連桿頸夾具結(jié)構(gòu)示意圖。曲軸的軸向定位靠瓦塊側(cè)面來(lái)實(shí)現(xiàn)，圓周方向的定位靠定位塊4來(lái)完成。 1. 夾具體 2.壓蓋 3.瓦塊 4.周向定位塊 5.軸向定位塊 6.定位座 7.卡盤 圖（1） 1. 夾具體 2.壓蓋 3.瓦塊 4.周向定位塊 圖（2） 本設(shè)計(jì)首先是對(duì)四拐曲軸夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，在利用CAXA電子圖版進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析。  畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見： 1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)： 2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 7