毕业论文 1) (6).doc

安 徽 国 防 科 技 职 业 学 院毕 业 论文（设 计）任 务 书论文（设计）题目 曲轴箱的设计制造 系 别 机械工程系 专 业 （班 级） 07数控技术（2）班 学 生 姓 名 徐旭芳 学 号 3107032034 指 导 教 师 李存鹏 下发任务书日期 2009 年 10月8 日目 录第一章 加工中心概述1.1 加工中心的概念3第二章 曲轴箱的作用和特点2.1 曲轴箱的作用42.2 曲轴箱的特点4.第三章 曲轴箱制造材料实例3.1 铝合金曲轴箱53.2 铝液的除渣净化5第四章 曲轴箱的加工方法一 曲轴箱的加工工艺4.1.1 曲轴箱加工的工序分析84.1.2 加工中心加工曲轴箱的特点84.1.3 加工曲轴箱的特殊夹具84.1.4 加工曲轴箱的刀具选择8.4.1.5 曲轴箱的材料8二 曲轴箱的数控加工工序卡4.2.1 曲轴箱的加工工序卡94.2.2 加工程序10参考文献18 第一章 加工中心概述1.1加工中心的概念 加工中心(Machining Center)简称MC，是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。 加工中心最初是从数控铣床发展而来的。与数控铣床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统(CNC)、伺服系统、机械本体、液压系统等各部分组成。但加工中心又不等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、镗、铰、攻螺纹、切槽等多种加工功能。&Nbsp; 加工中心是指备有刀库，具有自动换刀功能，对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具，自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序。因而大大减少了工件装夹时间，测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。 第二章 曲轴箱2.1曲轴箱作用发动机工作时，总会有一部分可燃气体和废气经活塞环和气缸壁的间隙进入曲轴箱内。进入曲轴箱内的燃油蒸气凝结后将稀释机油，废气中的酸性物质和水蒸气将侵蚀零件和使机油性能变坏。另外，进入曲轴箱内的气体将使曲轴箱内温度和压力均升高，造成机油从油封、衬垫等处渗出；由于活塞的往复运动，曲轴箱内的气体压力周期性地变化，影响发动机的正常工作，严重时会使曲轴箱内的机油上窜至燃烧室和气缸盖罩内，还会从加油口或机油尺的缝隙处漏油。为了避免出现上述各种现象，发动机上都设有通风装置，以平衡曲轴箱内、外的气压。使用中若出现烧机油、机油沿接合面外泄、机油过早变质和发动机怠速运转不平稳等现象时，应检查曲轴箱通风装置是否有效；应保证通气孔畅通，负压阀片不能变形、粘连或装错，呼吸管不能弯折或堵塞，单向阀不能装反。2.2曲轴箱的特点气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳图。油底壳受力很小，一般采用薄钢板冲压而成，其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳内装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。第三章 曲轴箱的制作材料3.1用AlSi10Mg铝合金铸造机械冷藏车制冷机组的曲轴箱体 机械冷藏车制冷机组(B23)的铸件中,曲轴箱体是三大关键铸件之一。技术要求采用铝合金铸造,并做气压大于2.94Mpa的强度试验和气压为2.3Mpa在水中15min不泄漏的气密性试验。因而,铸件不允许有许多铸造缺陷存在。曲轴箱体的结构和外形不仅大而复杂,而且壁 厚悬殊,为此必须选择具备流动性好、气密性好、机械性能好、耐腐蚀而无热裂倾向的铝合金铸造。AlSiMg铝合金的熔炼根据AlSi10Mg的化学成分和对质量的要求,选用的炉料要保证其成分合格,有害杂质在允许范围内。为了减少元素烧损,提高熔化率,装料顺序为:铝锭Al-Si中间合金回炉料Al-Mn中间合金。在上述合金中首先加入小块炉料,再加入大块炉料。炉料熔化搅拌后,以钟罩压入镁。熔炼注意事项及温度控制:(1)为了防止铁制品与铝液接触而吸收铁,使铸件的强度和延伸率降低,在保温炉的铁坩埚及熔炼工具上涂刷涂料必须在150进行。涂料的厚度23mm。涂料的成分为石墨粉10%,白垩粉8%,高岭土5%、水玻璃5%,水 71%。(2)在熔化过程中要避免熔池翻动。如出现该情况,即时用熔炼盐覆盖金属液面,以防铝与空气过多接触而氧化、吸气。(3)如生产中液态金属长时间放置,则要在700以下搁置。因为长时间的高温放置会导致元素烧损,且镁、钠会导致晶粒粗大。(4)合金尽可能控制在740760之间熔炼,绝对不允许超过780,否则将引起高温氧化,增加吸气量和元素的烧损。3.2铝液的除渣净化(1)除渣净化采用熔炼盐使氧化物结渣,然后排出。熔炼盐应不与铝液互溶,能较好地溶解和吸附氧化物,密度比铝液小,吸潮能力小,熔化状态下粘性小,便于与铝液分离,不易与坩埚粘附,并能很好地覆盖合金表面。铝液中氧化物不多时选用1号熔炼盐,氧化物较多时选用2号熔炼盐。(2)在溶液表面撒上薄薄一层熔炼盐,在固-液表面搅动,当熔炼盐呈酥碎固态粘体时,从熔液表面刮去,再加盐重复上述过程,直到搅拌后盐仍为流动的粘体时为止。由于铝合金熔化时容易吸收氢气,并随熔炼温度的提高而增加,凝固时形成小气泡,造成铸件强度和延伸率的降低,因而须除去铝液中的氢气。有效的方法是在铝液中通氯气、氮气或加入固体除气剂。目前我厂采用C2Cl6用钟罩加入。将铝合金液浇注到300400的石墨模内,凝固前用干净的铁片或木板扒去表面的氧化皮。如铝合金液含气量少,则表面不冒气或很少冒气;含气量高则会冒出大量气泡。变质处理:在铝合金熔炼时,除按规定加入合金元素外,还加入少量的添加物,使合金凝固的结晶条件发生变化,从而使组织和性能得到改善。该过程称为变质处理。处理时采用1号熔炼盐作为变质剂。铝合金液温度控制在720750,将铝合金液重量1%1.5%的变质剂均匀撒在其表面上,随即将炉盖盖住,10min后打开炉盖。此时变质剂完全脱水,并熔化成粥状。将其集中在熔池中央,用充分预热并涂有涂料的压勺使变质剂反复浸入铝合金液中,5min后即达到变质效果,再把熔渣从铝合金液表面加以清除。变质处理后的铝合金液搁置如超过45min,应加0. 5%的变质剂重新处理。芯砂与砂芯的制备.芯砂制备芯砂以50/100目铸钢通用石英砂为主,使用前烘干并筛除砂中的杂质。水玻璃的模数为2.22.5,20浓度(Be)5052。成分为Na2O13%14.5%;SiO229.5%32.5% ;Fe0.04%;水的不溶物0.8%。外观为粘性透明暗灰色的液体。芯砂的配比如下:名称新砂水玻璃NaOH(浓度10%)水比例(%)95.740.10.2在相对湿度60%时,水的加入量要比给定值增加30%。加料顺序及混砂工艺:石英砂苛性钠水溶液混20s水玻璃混180s出砂。碾砂温度低于40。国内水玻璃砂中水玻璃的加入量较高,一般为7%8%,砂型(芯)的强度高,存放时间长,但铸件落砂困难,难以清理。如采用水爆清砂,则可能使铸件产生微裂纹,降低其使用寿命。本工艺水玻璃的加入量降为4%。为保证砂芯的使用,采取了如下措施:(1)石英砂的含泥量严格控制在2%以下,使水玻璃与石英砂粒有效地接触,以保证砂芯强度。(2)在砂芯表面和芯头上喷刷涂料,以增加砂芯和芯头的表面强度和光洁度。该芯砂只要在铸件浇注1.52h之间,用风铲震击冒口,芯砂即可完全脱落,铸件不必水爆,避免了铸件产生微裂纹的可能性。.砂芯制作砂芯由射芯机射制,CO2硬化。为了增加芯头的强度,从芯盒中取出后,芯头涂刷酚醛树脂酒精涂料。配方为酚醛树脂(含10%12%固化剂)20%,酒精80%。为了提高铸件的表面强度和光洁度,防止砂芯起“白霜”,在砂芯的表面喷涂涂料。其配方为页岩粉30%,滑石粉10%,糖浆 0.7%,酒精59.3%。喷涂时芯头用保护板盖好,以防喷涂时溅落上涂料。喷涂后的砂芯在烘干炉中烘干,烘干温度为80100,时间为1h。对大面积修补过的砂芯,烘干时间可适当延长些。烘干后的砂芯放于备品库中贮存。一般空气的相对湿度小于85%时,可长期存放;空气的相对湿度大于85%时,在浇注下芯之前应再烘干15min,才能使用。浇冒口的设计:(1)浇注时间一般根据铸件的大小而定。目前对AlSi10Mg铝合金的浇注时间还没有统一的计算公式,只能根据有关资料提供的数据来选用。铸件类别小件中件大件浇注时间s53030454555曲轴箱体铸件质量为41kg,浇注时间选为40s。(2)根据铝合金浇注系统的有关介绍, AlSi10Mg铝合金曲轴箱体直浇口的最小截面积的计算公式计算的结果,直min=9.88cm2。现场生产选择直=10.24cm2。根据直横内=1(1.52)(12)的经验,本浇注系统确定直横内=11.821.11。在浇注过程中,影响铸件质量的主要因素是模具的温度分布,而模具温度分布的关键是浇注周期。当浇注周期一定时,模具吸热、放热趋于平衡,模具工作温度将趋于一定的数值。经过试验,曲轴箱体的浇注周期为630s,模具的工作温度为350380时,才能浇注出合格的铸件。浇注前先清除铝液表面的氧化物,并将浇注温度控制在720740之间。浇注时浇包与浇口杯距离小于50mm,并保持平稳、连续,按照慢快慢的原则注入,总浇注时间为40s。铸件的清理、焊修及热处理.铸件的清理(1)曲轴箱体落砂宜在浇注后1.52h进行,此时水玻璃砂芯经铸件加热处于酥散状态,将风铲打击冒口即可落砂。(2)为彻底清除铸件表面的残砂,须进行抛(喷)丸处理。丸粒为钢丝切成的0.5 1mm颗粒。局部死角用喷丸器进行清理。(3)浇冒口用带锯机切除,但不得损伤铸件本体。切割后的残留量不得超过规定的要求。.铸件的焊补选用氩弧焊机焊补。焊条为AlSi10Mg合金挤压成的58mm,长700mm的棒料。氩气的最低纯度为99.80%,并绝对干燥。壁厚小于15mm的铸件,焊补前可不预热,壁厚大于15mm的铸件则应预热到200。焊补应在热处理前进行。.铸件的热处理铸件固溶处理的入炉温度不得超过350,固溶温度为520 10,保温4h后出炉水冷(水温应40),铸件出水温度为60。经固溶处理的铸件再在1605进行10h的时效处理(冷却可结合浸渍处理同时进行)。第四章 曲轴箱的加工方法一 曲轴箱的加工工艺4.1 曲轴箱加工的工序分析曲轴箱加工的整过程都是在加工中心上完成的,其加工过程一共分为五个工序,它们分别为:1) 铣大面并对大面的加工2) 一大面为基准,加工对面3) 加工顶面4) 对左耳朵进行加工5) 对右耳朵进行加工具体见程序4.2 加工中心加工曲轴箱的特点加工中心根据它的机床特点的不同,其刀库的换刀指令也就不同,有的可以直接换刀(即如T1M6),有的要应相对的程序使其回到换刀位置才能换刀(如G0G91G30X0Y0Z0T1;M6),因此程序有时候会有所改变,相同的程序却不能加工相同的部分.加工的过程总的来说就是:先外后内,先上后下,先基准后其他等.4.3 加工曲轴箱的特殊夹具加工曲轴箱的夹具都是公司自己研究制造的,其大都是两销一面或两三销一面使曲轴箱固定于工作台上的.4.4 加工曲轴箱的刀具选择加工曲轴箱时,曲轴箱的大面和它对面这两个工序的刀具很多,并且要求很高,这两个面都有对孔的加工,而每个孔都有两个相当精确的尺寸,其加工精度达到三丝半(即0.035mm).因此每次用铣刀铣过后还要精度很高的镗刀进行精加工,最后在倒角刀的加工后完成该工序的加工.4.5 曲轴箱的材料曲轴箱的材料有很多种,有铝的,铝合金的,铸铁的,合金钢的等,此次加工是指对铝件进行加工,它的散热性比较好和质量轻比较适应于五岭机和多种汽车的使用.二 曲轴箱的数控加工工序卡表4-1 数控加工工序卡常州轻工职业技术学院数控加工工序卡片产品型号ES01-10010零件图号产品名称曲轴箱零件名称曲轴箱材料牌号毛坯种类铸件毛坯外形尺寸备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间乳化液工步号工步内容刀具号刀具量具及检具主轴转速（r/min）进给速度（mm/min）背吃刀量（mm）备注1铣大面T1F60平面铣刀4501002铣内圆孔T2F20键槽铣刀200010003铣深孔T3成型刀F4040010004铰刀T4成型刀25010005加长键槽铣刀T5F20150010006精镗深孔T6镗孔刀200010007镗深孔T8T型镗刀150010008中心钻打点T9F16中心钻15001509钻孔T10F8钻头120020010镗深孔T12微调镗孔刀1200 20011倒角T14成型刀12002500曲轴箱的加工程序:1)铣大面的加工程序ES01-10010T1M6G0G54G90X0Y0S450M3T2G43H1Z20G1Z0F1000M8X65F400G2I-65G0Z100M9M5T2M6G0G54G90X0Y0S2000M3T3G43H2Z20G1Z-40F1000M8X50X52.8F200G2I-52.8G0Z100M9M5T3M6G0G54G90X0Y0S400M3T4G43H3Z20G1Z-125F1000M8Z-150F70G4X1G0Z-86S1000M3G1X25F120G2I-25G0Z100M9M5T4M6G0G54G90X0Y0S250M3T5G43H4Z20G1Z-120F1000M8Z-145F40G0Z100M9M5T5M6G0G90G54X0Y0S1500M3T6G43H5Z20G1Z-90F1000M8Z-97.5F1000M8G0Z100M9M5T6M6G0G54G90X0Y0S2000M3T8G43H6Z20G1Z-80F1000M8Z-106F50Z-108F20G4X1G0Z100M9M5T8M6G0G54G90X0Y0M3S1500T9G43H8Z20G1Z-91.1F1000M8X12.6F70G2I-12.6G0X0Y0M9Z100M5T9M6G0G54G90X52.68Y52.68S1500M3T10G43H9Z20M8G81Z-2.8F150R2X-52.68Y-52.68X52.68G0G80Z20X45Y0S2000M3Z-3G1X63.1G0Z150M9M5T10M6G0G54G90X52.68Y52.68S1200M3T12S43H10Z20M8G81Z-27R2F200X-52.68Y-52.68X52.68G0G80Z100M9M5T12M6G0G54G90X0Y0S1200M3T13G43H12Z20M8G1Z-125F200Z-145F80G4X1M19G0Z100M9M5T13M6G0G54G90X0Y0S1000M3T14G43H13Z20M8G1Z-84F2000Z-108F80G4X1M19G0Z100M9M5Y450T14M6G0G54G90X0Y0S1200M4T1G43H14Z20M8G1Z3F2500Z-30F50M19G0Z150M9M5Y450M302)加工正面ES01-10010T1M6G0G54G90X0Y0S2000M3T2G43H31Z20G1Z0F1000M8X40F200G2I-40G0Z100M9M5T2M6G0G54G90X0Y0S2000M3T5G43H32Z20G1Z-7.8F1000M8X34X39.7F200G2I-39.7Z20F1000Y-65X65Z25X65F150M9M5T5M6G0G54G90X0Y0S200M3T6G43H35Z20M8G81Z-80R-60F100G0G80Z100M9M5T6M6G0G54G90X0Y0S300M3T7G43H36Z20G1Z-8F1000M8Z-65F50Z-66F20G0Z100M9M5T7M6G0G54G90X0Y0S400M3T8G43H37Z20G1Z-24.5F1000M8X15.1F200G2I-15.1G1Z-8F1000X30X33.4F200G2I-33.4G0Z100M9M5T8M6G0G54G90X0Y0S400M3T9G43H38Z20G1Z-25.1F1000M8X12.6F50G2I-12.6G0X0Y0M9Z100M5T9M6G0G54G90X48Y45S1200M3T10G43H39Z20M8G81Z-2.7F100R2X-48Y-45X48G0G80Z100M9M5T10M6G0G54G90X48Y45S800M3T11G43H310Z20M8G81Z-22F100R2X-48Y-45X48G0G80Z100M9M5T11M6G0G54G90X0Y0S200M3T13G43H311Z20G1Z-8F1000M8X35X40.01F200G2I-40.01G0X0Y0M9M5Z100T13M6G0G54G90X0Y0S1200M3T1G43H313Z20M8G81Z-66R-8F80G0G80Z100M9M5T1M6Y500M303)加工顶面ES01-10010T1M6G57G90G0X112Y0M3S2500T2G43H1Z0.8M8G1X60F350G2I-60G0X112Y0Z0G1X60F300G2I-60G0Z200M9M5T2M6G57G90G0X-53Y48M3S1800T3G43H2Z20M8G99G81Z-3.8R3F200Y-48X53Y-48G0G80Z200M9M5T3M6G57G90G0X-53Y48M3S1800T4G43H3Z20M8G99G81Z-28R3F200Y-48X53Y-48Y48G0G80Z200M9M5T4M6G0G80Z200M9M5T4M6G57G90G0X-53Y48M3S100T5G43H4Z20M8G84Z-23R5F150Y-48X53Y-48Y48G0G80Z200M9M5T5M6G57G90G0X0Y0M3S1800T6G43H5Z0M8Z-17G1Y29.9F300G3J-29.9G0Z200M9M