曲轴的加工工艺及夹具设计

曲轴加工工艺及曲轴连杆轴颈磨床夹具设计完成时间2011年12月15日目录摘要 21轴零件图的分析 31.1曲轴零件及其工艺特点 31.2曲轴的主要技术要求 41.3曲轴零件加工要求 41.4曲轴零件工艺特点 42曲轴的机械加工 42.1曲轴的材料和毛坯 42.2曲轴的机械加工工艺过程 53曲轴连杆轴颈磨床夹具设计 3.1机床夹具的分类、基本组成和功用 3.2加紧方案 3.3定位基准的选择 3.4定位误差分析 3.5夹具结构简图 3.6夹具的使用方法 总结 20参考文献 21 曲轴加工工艺及曲轴连杆轴颈磨床夹具设计郑为山1轴零件图的分析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、抗疲劳度及抗冲击韧性。同时，由于曲轴工作时的旋转速度提高，所以再设计曲轴时，应使曲轴的主轴颈和连杆轴颈具有足够的耐磨性，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①所有主轴项颈和连杆轴颈尺寸公差等级不低于IT6,轴颈的圆度和轴颈母线间的平行②连杆轴颈轴线对主轴颈轴线的平行度允差为0.02/100mm;③长度小于1.5m的曲轴，以两端的主轴颈支撑时，中间主轴颈的径向跳动允差为允许凸起，以保证和飞轮端面可靠贴合⑥多缸发动机曲轴、各连杆轴颈轴线之间的角度偏差不大于±30°⑧曲轴的主轴颈和连杆轴颈，应经过表面淬火或氮化，根据材料及热处理规范的不同，其硬度为50~62HRC;①所有主轴颈和连杆轴需经高频淬火，其硬度为55-62HRC,淬火层深度不小于3mm;②曲轴的动力不平衡量不得大于120gcm;⑤非加工表面应清洁，不得有氧化皮、叠缝、结疤、分层和裂缝，不允许用锤辗或焊补法⑥未注尺寸公差：加工尺寸按Q/SB123—64,锻造尺寸按Q/SB125—64。图1-1所示曲轴的结构特点是：主轴颈和连杆轴颈分布在同一平面内。四个连杆轴颈在主轴颈2曲轴的机械加工曲轴材料一般采用45钢(精选含碳量为0.42%~0.47%),45Mn2,50Mn,40Cr,35CrMo图1-1所示曲轴采用精选QT800-2模锻毛坯。其锻造工艺过程为：将坯料加热至1180~1240℃;经模锻锤弯曲预锻及终锻；在压床上切边；再在模锻锤上进行热校正；最后经热处理消除其内应力，调整其硬度值到207~241HBS。①热处理：调质硬度为207~241HBS。兰厚度大于26.5mm时，不大于2.5mm。③法兰上孔中心对主轴颈中心不同轴度不大于2mm。④曲轴弯曲不大于1mm。⑤错模误差：纵向，当连杆轴颈长小于等于48mm时，不大于1mm,轴颈长大于48mm,不大于2.5mm;径向，当连杆轴颈小于等于φ3mm,不大于1mm,轴颈大于φ3mm时，不大于2mm。⑥表面缺陷深度：不加工表面，允许有不大于2mm的凹坑及铲除休整的痕迹；加工表面允许有不大于实际余量1/2的凹坑、发裂及气孔。⑦周边除注明处外，毛刺不大于8mm;B处毛刺不大于4mm;中166圆周纵向毛刺不大⑧不加工表面不允许有氧化皮、折叠、裂纹等缺陷。⑨φ166和φ52不充满处允许焊补并磨光，具体按焊接技术条件进行。2.2曲轴的机械加工工艺过程为某中批大量生产类型工厂加工图1-1所示钢制发动机曲轴的机械加工工艺过程。C中批量生产类型曲轴的加工工艺过程工序名称工序简图及说明设备热处理正火端端面并从两面钻中心孔卧式双面中心孔钻床切第五侧板面，车第三主轴颈085±0,5085±0,5 3667.8÷0.74+0C+0C慢特种多刀车床中87外圆：Vc=11.8m/minf=0.4mm/r侧板：Vc=35m/minf=0.3mm.r中105外圆：Vc=14.2m/minf=0.1mm/r校直校直时，曲轴的弯曲挠度允许在5mm范围内压床粗磨第三主轴颈Vc=20.3m/minf=0.005mm/粗糙度6.3外圆磨床检验(抽φ86外圆上偏差0下偏差-0.14,长度65.95上偏差0.12下偏差0,粗糙度6.3地点车一、后端适适用于特种多刀车床I、II、IV、V主轴颈Vc=6m/min法兰外圆及端面Vc=11.2m/minf=0.6mm/rf=0.5mm/rφ42外圆Vc=2.9m/minf=0.1mm/r检验检在工作地点粗磨第一第五主轴颈粗磨第一轴颈外圆φ86°014长度为60.85上偏差为0.12,下偏差为0粗磨第五轴颈外圆φ86°014长度为84.6上偏差为0.12,下偏差为0倒圆角为R6Vc=24.3m/minf=0.005mm/r外圆磨床粗磨第粗磨第一轴颈外圆φ86°014长度为59.75上偏差为0.2,下偏差为0粗磨第一轴颈外圆φ86°014长度为60.85上偏差为0.2,下偏差为0外第四主轴颈倒圆角为R6Vc=24.3m/minf=0.005mm/r圆磨床铣定位面“E99卧式铣床切第 一、八侧并粗车第四连杆轴颈士尺寸+J4特种多刀车床士gB士02AHDD低速Vc=6.1m/minf=0.2mm/r切第六侧并粗车第一一、三连杆轴颈士0士0H五H+U666士2特种多刀车床中87外圆：高速Vc=11.8m/minf=0.4mm/r低速Vc=6.1m/minf=0.2mm/r)检验)(抽检检验11、12工序尺寸精度，及粗糙读在工作地点校直校直时，允许曲轴被压弯挠度不得大于5mm压床粗磨第一、四连杆轴颈抽颈外圆中86°倒圆角R6Vc=21.6m/min,长度59.75+.2特种外圆磨床精车法兰外圆及端车油封轴颈并倒角+0,14+0,14+CCIl6φ160.8外圆：Vc=146.5m/min手动进给φ110外圆：Vc=102m/min手动进给车床φ85.6外圆：Vc=78m/min手动进给法兰内，外端面：Vc=146.5m/min手动进给精车轴前端车床精磨第)五主轴颈十)02/100R6±0.250,080,08外圆磨床R6±0.2E精磨签四主轴颈+0175.016+0175.016580O|0.015 002/100//|0.05|B-D0,440,4CR6土0.25R6±0.25Vc=20m/minf=0.003mm/r外圆磨床精磨法兰端面精磨法兰端面至要加工尺寸Vc=50.3m/minf=0.005mm/i外圆磨床端：端：铰轴承孔在后+0,14862-0,03+0,14862-0,038扩孔中58Vc=10m/minf=0.56mm/r镗孔中62Vc=62.7m/minf=0.17mm/r铰孔φ62*001400:2Vc=62.7m/minf=0.17mm/r六角车床②160-0,040.04B-D8.0B-D0.0540,14旨品m0十0.08B-D心+0.034245+0.0090.03|B-D②160-0,040.04B-D8.0B-D0.0540,14旨品m0十0.08B-D心+0.034245+0.0090.03|B-D用于全部主轴鲸和连杆轴颈0.8特种外圆磨床检验台钳工台液压压床凸轮车床Z√精磨Z√连杆轴颈检验Vc=21.4m/minf=0.003mm/r用于全郁血轴05十S/SR6±025用于所有主/002/100B-D0.02/100用于第8曲柄处的所有曲柄十用于全堡甫轴+0,400延上圆免轴.35○IVgs6B5准备交验抛光在曲柄表面去所有的尖角和毛刺校直时，曲轴被压弯程度不得大于5mm抛光所有主轴颈和连杆轴颈检验0.04|B-D①160-0,04部⑥70 部 496-05部部404.5-085用于I、V主轴颈O|0.015用于I、V主轴颈O|0.015部 .02/100|B-D.U中1U+05 +05001恥001恥OOyyyygVgVr合⑧⑧前上国角轴5 5 0.03|B-D1 □0.05(-)/25 1 □0.05(-)/25 0.04|B-D处的所有曲柄 检验台清洗油封包装入库3曲轴连杆轴颈磨床夹具设计3.1机床夹具的分类、基本组成和功用机床夹具按其使用范围可分为以下五种基本类型：通用夹具，专用夹具，通用可调整夹具和成组夹具，组合夹具，随行夹具。机床夹具的基本组成，根据功用一般可分为：1)定位原件或装置，用以确定工件在夹具中的正确位置；2)刀具导向原件或装置，用以引导刀具或用以调整刀具相对于工件的位置；3)夹紧元件或装置，用以夹紧元件；4)连接原件，用以确定工件在机床上的正确位置并与机床相连接；5)夹具体，用以连接各夹具元件及装置，使之成为一个整体，并通过它将夹具安装在机床上；6)其他元件及装置，如分度装置、防错装置等。机床夹具的功用一般为：1)保证加工质量；2)提高生产率，降低成本；3)扩大机床工艺范围，做到一机多能；4)平衡各工序时间，以便组织流水生产；5)减轻工人劳动强度，保证生产安3.2夹紧方案而使工件牢牢地固定在V型块上。以曲轴的第一、五主轴颈为定位基准用两个V型块来限制曲轴γ、γ、2、2四个自由度，在3.4定位误差分析因为工件的定位基准和定位元件均有制造误差，所以工件在夹具中定位后的实际位置将在一定范围内变动，即存在一定的定位误差，设计定位装置时，就要控制这一误差在加工中所允许的范围产生定位误差的原因有以下两个方面：1)定位基准和工序基准不重合；2)定位基准位移。定面即为曲轴连杆轴颈工序基准，即不存在基准位移公差也不存在基准不重合误差，所以ε=0。所以基准不重合误差为则总的定位误差为已知本工序中⁶=0.034,α=90°,故3.5夹具结构简图件号名称件数材料备注1防转块Q2352过渡盘2HT2003V形架2HT2004双头螺柱25带肩螺母26压紧螺钉27螺母28摆动压块250～55HRC9U形压板240~45HRC支撑板440~45HRC防转块Q235配重块HT2003.6夹具的使用方法1.本夹具用于M8230外圆磨床，半精磨汽油机曲轴的连杆轴颈。通过拧紧螺母，经V形压板位。通过拧紧螺母5,经U形压板9带动摆动压块8夹紧工件。3.磨削完1、4连杆轴颈后，松开工件，使其转180°,当工件的工艺定位面C与另一防转