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柴油机 曲轴 加工 工艺 设计 cad

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柴油机曲轴加工工艺及检具设计【含4张CAD图】

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充值购买- 下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸柴油机曲轴加工工艺及检具设计摘要本次设计的题目是柴油机曲轴加工工艺及检具设计。曲轴在发动机中承受冲击载荷和传递动力的作用。曲轴是连接连杆的部件，将活塞往复转化为旋转运动，是发动机的关键部件。曲轴加工质量将直接影响柴油机的工作性能。曲轴的精度有严格的要求，需要设计加工工艺和专用的检具。在加工工艺部分，需要排工艺路线、确定工艺顺序、计算工序尺寸、安排热处理工艺及表面处理工艺、确定毛坯尺寸、选择加工方法；编写工艺规程卡、工序过程卡、工序卡。检具设计为主轴颈径向圆跳动专用检具。分析误差要求即主轴颈圆跳动 0.025；绘制圆跳动检具装配图和主要的零件图；检具是通过动力源带动曲轴转动，传感器在曲轴上读取数值。数据采集方法选用探针型检测方法，进行数据采点。其传感器选择离最远端 30cm 处，在其截面上测取 60 个数值并对其进行数据处理。其误差评定方法分别采用最大值最小值和平均值法，分别用 c 语言进行编程，程序可靠。关键词：曲轴，加工工艺，检测技术充值购买- 下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸ABSTRACTThe topic of this design is diesel crankshaft processing technology and fixture design. The crankshaft bears the impact load and the transmission power in the engine. The crankshaft is a component connecting the connecting rod. It transforms the piston into rotary motion and is the key component of the engine. Crankshaft machining quality will directly affect the performance of diesel engine. The precision of crankshaft is very strict, and the design process and special fixture are needed. In the process part, it is necessary to arrange the process route, determine the sequence of the process, calculate the size of the process, arrange the heat treatment process and surface treatment process, determine the size of the blank and select the processing method, and write the process card, process card and process card. The fixture is designed as a special fixture for the radial circle beating of the spindle neck. The requirement of the analysis error is 0.025 of the circle of the spindle neck; the assembly drawing and the main part drawing are drawn. The device drives the crankshaft to rotate through the power source, and the sensor reads the value on the crankshaft. The data acquisition method uses probe type detection method and data acquisition point. The sensor is selected from the far end 30cm, and 60 values are measured on the cross section and processed. The method of error evaluation adopts the maximum and minimum value method respectively, and is programmed in C language, and the program is reliable.Keywords：Crankshaft, Processing technology,Testing technology充值购买- 下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸目录摘要.IABSTRACT.II1.绪论.11.1 柴油机曲轴的作用 .11.2 目前研究的概况和发展趋势 .11.3 国内外曲轴加工技术展望 .11.4 重点解决的问题 .22.柴油机曲轴分析及参数说明 .33.曲轴机械加工工艺规程设计 .43.1 年生产量和批量的确定 .43.2 曲轴定位基准的选择 .43.3 曲轴加工工艺 .43.4 曲轴工艺路线的拟定 .53.5 曲轴主要工序所用机床和设备确定 .63.6 曲轴加工工序尺寸的确定 .73.7 工艺卡填写 .134.曲轴主轴颈圆跳动检具设计 .164.1 检具设计要求 .164.2 检具总体结构及工作原理 .164.3 检具主要零部件设计 .195.圆跳动数据采集与处理 .275.1 数据采集方法 .275.2 数据处理程序 .286.结论 .30参考文献 .31附录 1外文译文 .32附录 2外文原文 .35致谢.39充值购买- 下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸11.绪论1.1柴油机曲轴的作用曲轴是发动机中最重要的部件，主要是由主轴颈和连杆颈等组成的。是柴油机中承受冲击载荷传递动力的关键零件，也是柴油机五大件（机体、缸盖、曲轴、凸轮轴、连杆）中最难以保证加工质量的零件。柴油机曲轴作为重要的运动部件，同时因曲轴工况及其恶劣，因而对曲轴材料、曲轴尺寸精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求十分严格。任何一个环节的质量对曲轴的寿命和整机的可靠性都有很大的影响。因此世界各国对曲轴加工都十分重视，不断改进着曲轴加工工艺，最大可能地提高曲轴寿命。在大批量生产的条件下，传统工艺已不能满足当前设计和生产要求。在长时间、高速运转下，曲轴极容易过早的出现失效或断裂，严重影响曲轴的寿命和整机可靠性。因此需要重视曲轴的加工工艺。曲轴的精度也是对曲轴的寿命和整机的可靠性都有很大的影响，检具的精度尤为重要。曲轴是发动机的精密、关键的零件,形状复杂,尺寸公差要 求严,其中形位误差圆跳动、平面度、直线度等检测项目繁多。所以，需要有专门的检测装置，例如需要专门检测中心距、检测同轴度和圆跳动的检具。此外，数据采集方法也尤为重要，例如检测圆跳动时，我们需要极坐标测量法、两点法、机械测量法、气动测量法、光学测量法、超声波测量法。数据处理的方法有平均值法、最小二乘法、逐差法等等。检测精度手段也有量具、专用检具、卡尺等。其中，用卡尺误差过大。因此，为曲轴设计一套检具就显得尤为重要。1.2目前研究的概况和发展趋势目前车用发动机曲轴材质主要有球磨铸铁和钢两类。由于球墨铸铁曲轴成本只有调资钢曲轴成本的三分之一左右，且球墨铸铁的切削性能良好，可获得较理想的结构形状，并且和钢制曲轴一样可以进行各种热处理和表面强化处理来提高曲轴的抗疲劳强度，硬度和耐磨性。所以球墨铸铁曲轴在国外得到了广泛的应用。1.3国内外曲轴加工技术展望当今的曲轴制造技术正朝着高速、智能、复合、环保方面发展，其发展特点是竞争加剧，如何能不断提高生产效率、降低制造成本，以具有竞争力的价格向客户提供高质量的产品，及时满足用户日益增长的需求，成为各企业共同关注的焦点。发动机生产的柔性化要求提高，要求能够根据市场的需求及时推出新的产品或转换新的型号生产，当市场对某种产品有需求时必须抓住机遇生产出足够满足市场需要的产品。正是基于这种情况，二十世纪九十年代中期国外研发出来新型的数控高速曲轴外铣机床，使曲轴粗加工工艺又上了一个新台阶。数控曲轴内铣与数控高速曲轴外铣对比，内铣存在以下缺点：不容易对刀、切削速度较低（通常不大于 160m/min） 、非切削时间较长、机床投资较多、工序循环时间较充值购买- 下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸2长。但内铣用来加工锻钢曲轴容易断屑，加工容易。而数控高速曲轴外铣有以下优点：切削速度高（可高达 350m/min） 、切削时间较短、工序循环时间较短、切削力较小、工件温升较低、刀具寿命高、换刀次数少、加工精度更高、柔性更好。数控高速外铣的缺点是不能加工轴向有沉割槽的曲轴，曲轴高速外铣刀的结构及应用。曲轴精加工采用国内数控磨床磨削情况已相当普遍，产品加工精度已有相当程度的提高。为满足曲轴日益提高的加工要求，对曲轴磨床提出了很高的要求。随着现代驱动和控制技术，测量控制，CBN（立方氮化硼）砂轮和先进的机床部件的应用，为曲轴磨床的高精度、高效磨削加工创造了条件。一种称之为连杆颈随动磨削工艺正是体现了这些新技术综合应用的具体成果。而这种随动磨削工艺可显著地提高曲轴连杆颈的磨削效率、加工精度和加工柔性。在对连杆颈进行随动磨削时，曲轴以主轴颈为轴线进行旋转，并在一次装夹下磨削所有连杆颈。在磨削过程中，磨头实现往复摆动进给，跟踪着偏心回转的连杆颈进行磨削加工。实现随动磨削，X 轴除了必须具有高的动态性能外，还必须具有足够的跟踪精度，以确保连杆颈所要求的形状公差。未来曲轴行业的增长至少也在 10%左右，目前国内曲轴厂家较多，但规模、质量、技术水平差别较大，差距较为明显。位于高端市场的企业占据着国内主要主机厂的配套份额和社会维修市场的大部分市场份额；而位于低端市场的中小型企业，由于其技术装备、制造水平和质量保证能力较低，主要集中在社会维修市场。因此，曲轴的的配套市场会越来越向规模较大技术先进的厂商集中，特别是在重型柴油机曲轴和高端轻型柴油机曲轴领域，集中度的提升将更为明显。1.4重点解决的问题（1）曲轴工序尺寸，毛坯的尺寸。（2）确定工艺路线、确定刀具、量具、主轴转速、切削深度、切削速度、走刀次数、切削时间。（3）确定检具的总体结构，检测原理（拟采用测量径项圆跳动检具）（4）圆跳动误差评定方法及数据采集与处理（5）检测精度分析，检具主要零部件设计，检具主要零部件设计充值购买- 下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸32柴油机曲轴分析及参数说明柴油机曲轴零件如图 2-1 所示。图 2-1 曲轴零件其技术要求如下：(1)调质处理，硬度为 HRC28-34。（2）曲轴大端的圆跳动误差为 0.025。(3)右端主轴颈粗糙度 0.8m。左端 0.4m。连杆轴和曲柄过渡圆角的粗糙度0.8m。主轴颈和连杆轴粗糙度 1.6m。曲轴主要参数如表 2-1 所示：表 2-1 曲轴参数总长 9940+0.1（IT9） 全部连杆轴径 70 -0.025-0.010(IT5)主轴直径 85 -0.0180（IT5）油孔 直、斜油孔主轴档宽 370+0.062（IT8） 缸数 6连杆轴颈档宽420+0.20（IT9）主轴颈轴心线与连杆轴颈轴62.50.05（IT10）曲轴总长精度 IT9，其两端表面加工：粗铣精铣精车；主轴直径的精度为 IT5，所以加工需要：粗车车粗磨半精磨精磨连杆轴颈的精度为 IT5,加工需要内铣粗磨精磨充值购买- 下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸4轴长与直径之比=l/D=994/85=12，比值较大，加工复杂。3机械加工工艺规程的设计3.1年生产量和批量的确定3.1.1 生产纲领 30000 台/每年 柴油机年产量 Q生产纲领*每台件数*（1+备品率）*（1+废品率） （3-1）Q30000*1*（1+1）*（1+3）31209 月产量Q/12=2600Days=（365-52-10）/12=24 天 日产量（一天 3 班）月产量/Days=2600/24=108(1) 生产量类型的确定：查工艺人员手册，零件的生产性质： 中批 3003000 大批 300030000柴油机曲轴的生产性质：大批(2) 年时基数，三班制。第一班 2080 小时。第二班 2080 小时。第三班 1560 小时。总共小时数为 4576 小时。（3）工作时间内设备修理方面损失 1A. 工人缺勤和自然需要方面损失 2B. 清理设备时的损失 3C. 工人休息损失 4 1 2 3 415平均流水线节拍=4576*60*（1-15%）/52020=4.5min3.1.2 批量的确定及生产间隔期：生产周期 每 天 有 效 工 作 时 间 最 长 工 序 时 间）（ 批 量 一 个 零 件 总 的 加 工 时 间 *1 （3-2）选批量为 184 件。一个零件总加工时间为 102 分，最长工序时间为 9 分钟。生产周期=1.28 天3.2曲轴定位基准的选择在基准的选择上，首先要贯彻精基准统一原则。粗基准选择：粗基准为各主轴轴颈外圆毛坯面。精基准选择：两端中心孔为精基准。通过划线确定主轴中心孔中心位置。以中心孔为精基准粗车主轴颈，再以主轴颈的外圆为基准精加工连杆轴颈，再以连杆轴径为基准加工主轴颈，反复多次加工。3.3曲轴加工工艺第一阶段主要是以铣钻为主的基准加工，铣定位面和打中心孔；充值购买- 下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸5第二阶段是以车、铣、钻为主完成全都轴颈的粗加工；第三阶段为热处理；第四阶段为以磨、抛光为主的精加工及端面加工和动平衡；3.4曲轴工艺路线的拟定3.4.1 曲轴的机械加工工艺特点分析该曲轴应按照先粗后精的原则安排加工顺序。主轴颈和连杆轴径是按照先加工一、七主轴颈再加工二、六主轴颈和全部连杆轴颈的顺序加工。这样安排的好处是可以避免在加工过程避免碰到精基准。(1)第一道序遵循互为基准原则。先粗铣左右两端面。（2）该曲轴为六缸曲轴，尺寸较大，故打中心孔要放在前面，作为辅助基准，也可为之后检具的设计提供定位基准。（3）第四道序到第八到为铣一、七主轴颈，这主要是为精基准的加工提供基准，所以将这四道序排在前面。（3）第九道序为铣第 1 曲轴臂上对称定位面，这道序为精基准，再加工大端轴颈和主轴和主轴颈就保证了精度。（4）第十二到二十七工序则是粗磨精磨主轴、连杆轴径、主轴颈，正好跟数控车时工艺相反，这是因为避免已经加工好的表面被碰伤。 根据先粗后精原则：粗车-半精车-半精磨-精磨； 先加工基准面后加工其它表面的原则：先铣两端基准面-车大小端直径-车连杆颈； 先加工平面后加工孔的原则：铣主轴颈两端-打中心孔； 先加工主要表面后加工次要表面的原则：车大小端轴颈-车 1,6 主轴颈-车连杆颈； 先加工主要轴颈-然后加工螺纹孔及动平衡等原则，3.4.2 最终工艺路线10 粗铣两端面（左右两端面互为基准）20 精铣两端面（左右两端面互为基准）30 打质量中心孔40 粗车大端轴颈（左端面为基准）50 粗车七主轴颈（左端面为基准）60 粗车一主轴和小端外圆） （右端面为基准）70 数控车大端外圆（左端为基准）80 数控车一,七轴和小端外圆（右端为基准）90 铣定位面（一、七主轴颈）100 内铣 2-6 主轴颈和全部连杆轴颈（左、右主轴为基准）110 时效120 粗磨主轴颈（左右主轴轴线为基准）充值购买- 下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸6130 钻大端中心孔（第一主轴基准）140 半精车小端外圆（右端面为基准）150 钻大端定位销孔（左、右主轴轴线为基准）160 粗磨连杆轴颈（左、右主轴为基准）170 钻油孔175 油孔喷砂180 中间清洗190 热处理195 中间探伤200 车大端台阶（左端面和左主轴为基准）210 半精磨 26 主轴（左右主轴轴线为基准）220 半精磨一、七轴（左右主轴轴线为基准）230 精磨小端轴颈（左右主轴线为基准）240 精磨大端轴颈（左右主轴线为基准）250 精磨连杆轴颈（第一主轴为基准）260 精磨一、七轴（左右主轴线为基准）270 精磨 2-6 主轴颈（左右主轴线为基准）280 精车两端面（左右主轴线为基准）290 成品探伤300 钻双端面螺纹孔310 钻大端齿轮定位销孔320 动平衡330 轴颈抛光340 止推轴颈抛光350 入库3.5曲轴主要工序所用机床和工艺设备的确定3.5.1 曲轴两端面粗铣所采用卧式铣床，刀具为盘铣刀，量具为游标卡尺。精车采用普通车床，刀具为端面车刀，量具为游标卡尺。3.5.2 曲轴连杆轴颈精磨连杆轴颈采用外圆磨床，刀具为砂轮，量具为千分尺。精磨连杆轴颈采用数控外圆磨床，刀具为砂轮，量具为千分尺。3.5.3 曲轴主轴颈（1）一、七主轴颈：粗车一、七主轴颈采用普通车床，刀具为粗车轴颈刀，量具充值购买- 下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸7为游标卡尺。（2）数控车一,七主轴颈采用数控车床，刀具圆角刀，量具为游标卡尺。（3）粗磨主轴颈采用外圆磨床，刀具为砂轮修整机，量具为游标卡尺。（4）半精磨一,七主轴颈采用外圆磨床，刀具为砂轮，量具为千分尺。（5）精磨一,七主轴颈采用外援数控磨床，刀具为砂轮，量具为专用。（6）二至六主轴颈相同。3.6曲轴机械加工工序尺寸的确定曲轴材料为 42CrMOA，毛胚种类为锻造，毛胚外形尺寸为 206 1006，生产类型为成批生产，锻件毛胚，加工精度三级。3.6.1 曲轴两端面的加工（1）粗铣两端面：粗铣的加工精度为 IT11IT13，粗糙度范围为 520，根据加工面长度和尺寸，加工余量为 7mm，公差为 0.50mm。粗铣两端面工序简图如 3-6 所示。图图 3-6 粗铣两端面工序简图（2）精铣两端面：精铣的加工精度为 IT6IT8，粗糙度范围为 0.635，加工余量为 4mm，公差为 0.4mm。精铣两端面工序简图如 3-7 所示。题 目指导教师 职称学生姓名 阅读文献数 14工 作 量 较少 适中 较多 出勤情况 较好 一般 较差 工作进度 快 按进度进行 慢 任 务 书 有 开题报告 有 良调整情况同意教学院长 (签名 )： XX日期： 20XX-04-18教研室主任意见学院意见初稿完成时间中期工作结论无同意教研室主任 (签名 )： XXX日期： 20XX-04-14中期检查表柴油机曲轴加工工艺及检具设计教授柴油机曲轴加工工艺及检具设计摘要本次设计的题目是柴油机曲轴加工工艺及检具设计。曲轴在发动机中承受冲击载荷和传递动力的作用。曲轴是连接连杆的部件，将活塞往复转化为旋转运动，是发动机的关键部件。曲轴加工质量将直接影响柴油机的工作性能。曲轴的精度有严格的要求，需要设计加工工艺和专用的检具。在加工工艺部分，需要排工艺路线、确定工艺顺序、计算工序尺寸、安排热处理工艺及表面处理工艺、确定毛坯尺寸、选择加工方法；编写工艺规程卡、工序过程卡、工序卡。检具设计为主轴颈径向圆跳动专用检具。分析误差要求即主轴颈圆跳动 0.025；绘制圆跳动检具装配图和主要的零件图；检具是通过动力源带动曲轴转动，传感器在曲轴上读取数值。数据采集方法选用探针型检测方法，进行数据采点。其传感器选择离最远端 30cm 处，在其截面上测取 60 个数值并对其进行数据处理。其误差评定方法分别采用最大值最小值和平均值法，分别用 c 语言进行编程，程序可靠。关键词：曲轴，加工工艺，检测技术ABSTRACTThe topic of this design is diesel crankshaft processing technology and fixture design. The crankshaft bears the impact load and the transmission power in the engine. The crankshaft is a component connecting the connecting rod. It transforms the piston into rotary motion and is the key component of the engine. Crankshaft machining quality will directly affect the performance of diesel engine. The precision of crankshaft is very strict, and the design process and special fixture are needed. In the process part, it is necessary to arrange the process route, determine the sequence of the process, calculate the size of the process, arrange the heat treatment process and surface treatment process, determine the size of the blank and select the processing method, and write the process card, process card and process card. The fixture is designed as a special fixture for the radial circle beating of the spindle neck. The requirement of the analysis error is 0.025 of the circle of the spindle neck; the assembly drawing and the main part drawing are drawn. The device drives the crankshaft to rotate through the power source, and the sensor reads the value on the crankshaft. The data acquisition method uses probe type detection method and data acquisition point. The sensor is selected from the far end 30cm, and 60 values are measured on the cross section and processed. The method of error evaluation adopts the maximum and minimum value method respectively, and is programmed in C language, and the program is reliable.Keywords：Crankshaft, Processing technology,Testing technology目录摘要.IABSTRACT.II1.绪论.11.1 柴油机曲轴的作用 .11.2 目前研究的概况和发展趋势 .11.3 国内外曲轴加工技术展望 .11.4 重点解决的问题 .22.柴油机曲轴分析及参数说明 .33.曲轴机械加工工艺规程设计 .43.1 年生产量和批量的确定 .43.2 曲轴定位基准的选择 .43.3 曲轴加工工艺 .43.4 曲轴工艺路线的拟定 .53.5 曲轴主要工序所用机床和设备确定 .63.6 曲轴加工工序尺寸的确定 .73.7 工艺卡填写 .134.曲轴主轴颈圆跳动检具设计 .164.1 检具设计要求 .164.2 检具总体结构及工作原理 .164.3 检具主要零部件设计 .195.圆跳动数据采集与处理 .275.1 数据采集方法 .275.2 数据处理程序 .286.结论 .30参考文献 .31附录 1外文译文 .32附录 2外文原文 .35致谢.39柴油机曲轴加工工艺及检具设计11.绪论1.1柴油机曲轴的作用曲轴是发动机中最重要的部件，主要是由主轴颈和连杆颈等组成的。是柴油机中承受冲击载荷传递动力的关键零件，也是柴油机五大件（机体、缸盖、曲轴、凸轮轴、连杆）中最难以保证加工质量的零件。柴油机曲轴作为重要的运动部件，同时因曲轴工况及其恶劣，因而对曲轴材料、曲轴尺寸精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求十分严格。任何一个环节的质量对曲轴的寿命和整机的可靠性都有很大的影响。因此世界各国对曲轴加工都十分重视，不断改进着曲轴加工工艺，最大可能地提高曲轴寿命。在大批量生产的条件下，传统工艺已不能满足当前设计和生产要求。在长时间、高速运转下，曲轴极容易过早的出现失效或断裂，严重影响曲轴的寿命和整机可靠性。因此需要重视曲轴的加工工艺。曲轴的精度也是对曲轴的寿命和整机的可靠性都有很大的影响，检具的精度尤为重要。曲轴是发动机的精密、关键的零件,形状复杂,尺寸公差要 求严,其中形位误差圆跳动、平面度、直线度等检测项目繁多。所以，需要有专门的检测装置，例如需要专门检测中心距、检测同轴度和圆跳动的检具。此外，数据采集方法也尤为重要，例如检测圆跳动时，我们需要极坐标测量法、两点法、机械测量法、气动测量法、光学测量法、超声波测量法。数据处理的方法有平均值法、最小二乘法、逐差法等等。检测精度手段也有量具、专用检具、卡尺等。其中，用卡尺误差过大。因此，为曲轴设计一套检具就显得尤为重要。1.2目前研究的概况和发展趋势目前车用发动机曲轴材质主要有球磨铸铁和钢两类。由于球墨铸铁曲轴成本只有调资钢曲轴成本的三分之一左右，且球墨铸铁的切削性能良好，可获得较理想的结构形状，并且和钢制曲轴一样可以进行各种热处理和表面强化处理来提高曲轴的抗疲劳强度，硬度和耐磨性。所以球墨铸铁曲轴在国外得到了广泛的应用。1.3国内外曲轴加工技术展望当今的曲轴制造技术正朝着高速、智能、复合、环保方面发展，其发展特点是竞争加剧，如何能不断提高生产效率、降低制造成本，以具有竞争力的价格向客户提供高质量的产品，及时满足用户日益增长的需求，成为各企业共同关注的焦点。发动机柴油机曲轴加工工艺及检具设计2生产的柔性化要求提高，要求能够根据市场的需求及时推出新的产品或转换新的型号生产，当市场对某种产品有需求时必须抓住机遇生产出足够满足市场需要的产品。正是基于这种情况，二十世纪九十年代中期国外研发出来新型的数控高速曲轴外铣机床，使曲轴粗加工工艺又上了一个新台阶。数控曲轴内铣与数控高速曲轴外铣对比，内铣存在以下缺点：不容易对刀、切削速度较低（通常不大于 160m/min） 、非切削时间较长、机床投资较多、工序循环时间较长。但内铣用来加工锻钢曲轴容易断屑，加工容易。而数控高速曲轴外铣有以下优点：切削速度高（可高达 350m/min） 、切削时间较短、工序循环时间较短、切削力较小、工件温升较低、刀具寿命高、换刀次数少、加工精度更高、柔性更好。数控高速外铣的缺点是不能加工轴向有沉割槽的曲轴，曲轴高速外铣刀的结构及应用。曲轴精加工采用国内数控磨床磨削情况已相当普遍，产品加工精度已有相当程度的提高。为满足曲轴日益提高的加工要求，对曲轴磨床提出了很高的要求。随着现代驱动和控制技术，测量控制，CBN（立方氮化硼）砂轮和先进的机床部件的应用，为曲轴磨床的高精度、高效磨削加工创造了条件。一种称之为连杆颈随动磨削工艺正是体现了这些新技术综合应用的具体成果。而这种随动磨削工艺可显著地提高曲轴连杆颈的磨削效率、加工精度和加工柔性。在对连杆颈进行随动磨削时，曲轴以主轴颈为轴线进行旋转，并在一次装夹下磨削所有连杆颈。在磨削过程中，磨头实现往复摆动进给，跟踪着偏心回转的连杆颈进行磨削加工。实现随动磨削，X 轴除了必须具有高的动态性能外，还必须具有足够的跟踪精度，以确保连杆颈所要求的形状公差。未来曲轴行业的增长至少也在 10%左右，目前国内曲轴厂家较多，但规模、质量、技术水平差别较大，差距较为明显。位于高端市场的企业占据着国内主要主机厂的配套份额和社会维修市场的大部分市场份额；而位于低端市场的中小型企业，由于其技术装备、制造水平和质量保证能力较低，主要集中在社会维修市场。因此，曲轴的的配套市场会越来越向规模较大技术先进的厂商集中，特别是在重型柴油机曲轴和高端轻型柴油机曲轴领域，集中度的提升将更为明显。1.4重点解决的问题柴油机曲轴加工工艺及检具设计3（1）曲轴工序尺寸，毛坯的尺寸。（2）确定工艺路线、确定刀具、量具、主轴转速、切削深度、切削速度、走刀次数、切削时间。（3）确定检具的总体结构，检测原理（拟采用测量径项圆跳动检具）（4）圆跳动误差评定方法及数据采集与处理（5）检测精度分析，检具主要零部件设计，检具主要零部件设计2柴油机曲轴分析及参数说明柴油机曲轴零件如图 2-1 所示。柴油机曲轴加工工艺及检具设计4图 2-1 曲轴零件其技术要求如下：(1)调质处理，硬度为 HRC28-34。（2）曲轴大端的圆跳动误差为 0.025。(3)右端主轴颈粗糙度 0.8m。左端 0.4m。连杆轴和曲柄过渡圆角的粗糙度0.8m。主轴颈和连杆轴粗糙度 1.6m。曲轴主要参数如表 2-1 所示：表 2-1 曲轴参数总长 9940+0.1（IT9） 全部连杆轴径 70 -0.025-0.010(IT5)主轴直径 85 -0.0180（IT5）油孔 直、斜油孔柴油机曲轴加工工艺及检具设计5主轴档宽 370+0.062（IT8） 缸数 6连杆轴颈档宽420+0.20（IT9）主轴颈轴心线与连杆轴颈轴62.50.05（IT10）曲轴总长精度 IT9，其两端表面加工：粗铣精铣精车；主轴直径的精度为 IT5，所以加工需要：粗车车粗磨半精磨精磨连杆轴颈的精度为 IT5,加工需要内铣粗磨精磨轴长与直径之比=l/D=994/85=12，比值较大，加工复杂。3机械加工工艺规程的设计3.1年生产量和批量的确定3.1.1 生产纲领 30000 台/每年 柴油机年产量 Q生产纲领*每台件数*（1+备品率）*（1+废品率） （3-1）Q30000*1*（1+1）*（1+3）31209 月产量Q/12=2600Days=（365-52-10）/12=24 天 日产量（一天 3 班）月产量/Days=2600/24=108(1) 生产量类型的确定：查工艺人员手册，零件的生产性质： 中批 3003000 大批 300030000柴油机曲轴的生产性质：大批(2) 年时基数，三班制。柴油机曲轴加工工艺及检具设计6第一班 2080 小时。第二班 2080 小时。第三班 1560 小时。总共小时数为 4576 小时。（3）工作时间内设备修理方面损失 1A. 工人缺勤和自然需要方面损失 2B. 清理设备时的损失 3C. 工人休息损失 4 1 2 3 415平均流水线节拍=4576*60*（1-15%）/52020=4.5min3.1.2 批量的确定及生产间隔期：生产周期 每 天 有 效 工 作 时 间 最 长 工 序 时 间）（ 批 量 一 个 零 件 总 的 加 工 时 间 *1 （3-2）选批量为 184 件。一个零件总加工时间为 102 分，最长工序时间为 9 分钟。生产周期=1.28 天3.2曲轴定位基准的选择在基准的选择上，首先要贯彻精基准统一原则。粗基准选择：粗基准为各主轴轴颈外圆毛坯面。精基准选择：两端中心孔为精基准。通过划线确定主轴中心孔中心位置。以中心孔为精基准粗车主轴颈，再以主轴颈的外圆为基准精加工连杆轴颈，再以连杆轴径为基准加工主轴颈，反复多次加工。3.3曲轴加工工艺第一阶段主要是以铣钻为主的基准加工，铣定位面和打中心孔；第二阶段是以车、铣、钻为主完成全都轴颈的粗加工；第三阶段为热处理；第四阶段为以磨、抛光为主的精加工及端面加工和动平衡；柴油机曲轴加工工艺及检具设计摘要本次设计的题目是柴油机曲轴加工工艺及检具设计。曲轴在发动机中承受冲击载荷和传递动力的作用。曲轴是连接连杆的部件，将活塞往复转化为旋转运动，是发动机的关键部件。曲轴加工质量将直接影响柴油机的工作性能。曲轴的精度有严格的要求，需要设计加工工艺和专用的检具。在加工工艺部分，需要排工艺路线、确定工艺顺序、计算工序尺寸、安排热处理工艺及表面处理工艺、确定毛坯尺寸、选择加工方法；编写工艺规程卡、工序过程卡、工序卡。检具设计为主轴颈径向圆跳动专用检具。分析误差要求即主轴颈圆跳动 0.025；绘制圆跳动检具装配图和主要的零件图；检具是通过动力源带动曲轴转动，传感器在曲轴上读取数值。数据采集方法选用探针型检测方法，进行数据采点。其传感器选择离最远端 30cm 处，在其截面上测取 60 个数值并对其进行数据处理。其误差评定方法分别采用最大值最小值和平均值法，分别用 c 语言进行编程，程序可靠。关键词：曲轴，加工工艺，检测技术ABSTRACTThe topic of this design is diesel crankshaft processing technology and fixture design. The crankshaft bears the impact load and the transmission power in the engine. The crankshaft is a component connecting the connecting rod. It transforms the piston into rotary motion and is the key component of the engine. Crankshaft machining quality will directly affect the performance of diesel engine. The precision of crankshaft is very strict, and the design process and special fixture are needed. In the process part, it is necessary to arrange the process route, determine the sequence of the process, calculate the size of the process, arrange the heat treatment process and surface treatment process, determine the size of the blank and select the processing method, and write the process card, process card and process card. The fixture is designed as a special fixture for the radial circle beating of the spindle neck. The requirement of the analysis error is 0.025 of the circle of the spindle neck; the assembly drawing and the main part drawing are drawn. The device drives the crankshaft to rotate through the power source, and the sensor reads the value on the crankshaft. The data acquisition method uses probe type detection method and data acquisition point. The sensor is selected from the far end 30cm, and 60 values are measured on the cross section and processed. The method of error evaluation adopts the maximum and minimum value method respectively, and is programmed in C language, and the program is reliable.Keywords：Crankshaft, Processing technology,Testing technology目录摘要.IABSTRACT.II1.绪论.11.1 柴油机曲轴的作用 .11.2 目前研究的概况和发展趋势 .11.3 国内外曲轴加工技术展望 .11.4 重点解决的问题 .22.柴油机曲轴分析及参数说明 .33.曲轴机械加工工艺规程设计 .43.1 年生产量和批量的确定 .43.2 曲轴定位基准的选择 .43.3 曲轴加工工艺 .43.4 曲轴工艺路线的拟定 .53.5 曲轴主要工序所用机床和设备确定 .63.6 曲轴加工工序尺寸的确定 .73.7 工艺卡填写 .134.曲轴主轴颈圆跳动检具设计 .164.1 检具设计要求 .164.2 检具总体结构及工作原理 .164.3 检具主要零部件设计 .195.圆跳动数据采集与处理 .275.1 数据采集方法 .275.2 数据处理程序 .286.结论 .30参考文献 .31附录 1外文译文 .32附录 2外文原文 .35致谢.39柴油机曲轴加工工艺及检具设计11.绪论1.1柴油机曲轴的作用曲轴是发动机中最重要的部件，主要是由主轴颈和连杆颈等组成的。是柴油机中承受冲击载荷传递动力的关键零件，也是柴油机五大件（机体、缸盖、曲轴、凸轮轴、连杆）中最难以保证加工质量的零件。柴油机曲轴作为重要的运动部件，同时因曲轴工况及其恶劣，因而对曲轴材料、曲轴尺寸精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求十分严格。任何一个环节的质量对曲轴的寿命和整机的可靠性都有很大的影响。因此世界各国对曲轴加工都十分重视，不断改进着曲轴加工工艺，最大可能地提高曲轴寿命。在大批量生产的条件下，传统工艺已不能满足当前设计和生产要求。在长时间、高速运转下，曲轴极容易过早的出现失效或断裂，严重影响曲轴的寿命和整机可靠性。因此需要重视曲轴的加工工艺。曲轴的精度也是对曲轴的寿命和整机的可靠性都有很大的影响，检具的精度尤为重要。曲轴是发动机的精密、关键的零件,形状复杂,尺寸公差要 求严,其中形位误差圆跳动、平面度、直线度等检测项目繁多。所以，需要有专门的检测装置，例如需要专门检测中心距、检测同轴度和圆跳动的检具。此外，数据采集方法也尤为重要，例如检测圆跳动时，我们需要极坐标测量法、两点法、机械测量法、气动测量法、光学测量法、超声波测量法。数据处理的方法有平均值法、最小二乘法、逐差法等等。检测精度手段也有量具、专用检具、卡尺等。其中，用卡尺误差过大。因此，为曲轴设计一套检具就显得尤为重要。1.2目前研究的概况和发展趋势目前车用发动机曲轴材质主要有球磨铸铁和钢两类。由于球墨铸铁曲轴成本只有调资钢曲轴成本的三分之一左右，且球墨铸铁的切削性能良好，可获得较理想的结构形状，并且和钢制曲轴一样可以进行各种热处理和表面强化处理来提高曲轴的抗疲劳强度，硬度和耐磨性。所以球墨铸铁曲轴在国外得到了广泛的应用。1.3国内外曲轴加工技术展望当今的曲轴制造技术正朝着高速、智能、复合、环保方面发展，其发展特点是竞争加剧，如何能不断提高生产效率、降低制造成本，以具有竞争力的价格向客户提供高质量的产品，及时满足用户日益增长的需求，成为各企业共同关注的焦点。发动机柴油机曲轴加工工艺及检具设计2生产的柔性化要求提高，要求能够根据市场的需求及时推出新的产品或转换新的型号生产，当市场对某种产品有需求时必须抓住机遇生产出足够满足市场需要的产品。正是基于这种情况，二十世纪九十年代中期国外研发出来新型的数控高速曲轴外铣机床，使曲轴粗加工工艺又上了一个新台阶。数控曲轴内铣与数控高速曲轴外铣对比，内铣存在以下缺点：不容易对刀、切削速度较低（通常不大于 160m/min） 、非切削时间较长、机床投资较多、工序循环时间较长。但内铣用来加工锻钢曲轴容易断屑，加工容易。而数控高速曲轴外铣有以下优点：切削速度高（可高达 350m/min） 、切削时间较短、工序循环时间较短、切削力较小、工件温升较低、刀具寿命高、换刀次数少、加工精度更高、柔性更好。数控高速外铣的缺点是不能加工轴向有沉割槽的曲轴，曲轴高速外铣刀的结构及应用。曲轴精加工采用国内数控磨床磨削情况已相当普遍，产品加工精度已有相当程度的提高。为满足曲轴日益提高的加工要求