机械制造工艺学（第二版）课件：曲轴零件加工工艺

复杂零件加工工艺分析曲轴零件加工工艺

学习目标1．了解曲轴及其功用2．掌握曲轴加工特点3．掌握曲轴加工工艺分析方法4．掌握曲轴加工工艺过程编写曲轴零件加工工艺

曲轴具有曲拐结构，刚度较差，结构复杂，技术要求高，所以曲轴是比较难加工的零件。a）单拐曲轴

b）多拐曲轴

曲轴零件加工工艺

一、曲轴的功用

曲轴是活塞式发动机的主要零件之一，用来将活塞的往复运动转变为旋转运动。曲轴零件加工工艺

二、曲轴加工的特点

1．刚度差

曲轴的长径比较大（一般曲轴的长径比L/d大约为8～13），并具有连杆轴颈，因此曲轴的刚度很差。因此在加工过程中应该采用一些有效措施。

（1）机床、刀具及夹具等都要具有较高的刚度，并在用中心孔定位时控制机床顶尖对曲轴的压力，必要时应用中间托架来增强刚度，以减少变形和振动。曲轴零件加工工艺

（2）在粗加工中一般需采用两边传动（主要消除扭转变形）的高刚度机床来加工，并设法使加工中径向切削力的作用相互抵消。（3）合理划分加工阶段及各工序的先后顺序，合理安排每个工序中工位的加工顺序及每个表面的加工次数，以减少加工变形。（4）在有可能产生变形的工序后面，合理增设校直工序。曲轴零件加工工艺

2．结构复杂

（1）连杆轴颈的加工

曲轴的主轴颈和连杆轴颈的轴线平行而不重合，这一现象即称为“偏心”，两轴线之间的距离称为“偏心距”，用字母e表示，如图所示。曲轴零件加工工艺

当曲轴连杆轴颈偏心距（d为主轴颈直径）时，可将连杆轴颈的中心孔钻在主轴颈中心孔的同一端面上。曲轴零件加工工艺

对于

的曲轴，可在两端预留工艺端部（见图a）或在焊接挡板上钻出主轴颈及连杆轴颈的中心孔（见图b）。图a

图b曲轴零件加工工艺

（2）防止变形及平衡方法为提高曲轴刚度以减小变形，车削主轴颈时，可在两曲柄之间用螺栓螺母支撑，如图所示。曲轴零件加工工艺

当并使用挡板或夹具车削连杆轴颈时，可在连杆轴颈线上用螺栓支撑。

需要注意的是，支撑螺钉顶力要适中，顶的过紧会使工件弯曲变形，顶的太松则起不到支承作用，甚至发生加工中支撑飞出的事故。曲轴零件加工工艺

因为连杆轴颈的存在，曲轴重心和主轴颈及连杆轴颈轴线偏移，在车床上加工时会产生离心力和振动，影响轴颈的加工精度。防止的方法是在车床卡盘或在两曲柄间加平衡重块，如图所示。同时应适当降低主轴转速。曲轴零件加工工艺

克服曲轴重心和轴颈轴线偏移，也可以通过曲轴的曲柄设计来实现，如图所示，在曲柄位置增加平衡块结构，用配重来修正，以减少离心力和振动对加工精度的影响。曲轴零件加工工艺

（3）切削热会引起曲轴受热膨胀而弯曲，因此应在各加工工序中考虑加强冷却，这对钢曲轴尤为重要。

（4）曲轴不转，而刀具绕曲轴旋转的工艺方法可以避免加工中的不平衡。这种方法更适合于不平衡现象明显的场合，如大型曲轴的加工。曲轴零件加工工艺

3．技术要求高

曲轴的技术要求比较高，且形状复杂，加工表面多，工序数目多，加工量大。

如何更多的采用新工艺、新技术，提高各工序的生产率及使工艺过程实现自动化，是曲轴加工工艺设计的重要问题。曲轴零件加工工艺

三、曲轴的加工工艺分析（1）在曲轴加工工序安排上，应注意生产批量的要求。（2）曲轴的加工精度较高，技术要求高，应尽可能使设计基准、工艺基准重合，以减少误差。（3）要提高加工精度，要尽可能提高定位基准（中心孔、工艺面、工艺孔）的精度，以提高其定位的可靠性。曲轴零件加工工艺

（4）尽可能使造成曲轴较大弯曲变形的工序在曲轴主轴颈、连杆轴颈精加工之前完成，如铣端面，键槽等工序。（5）注意解决加工中偏心质量的问题。曲轴零件加工工艺

如图所示为发动机曲轴，小批量生产。试拟定其加工工艺。曲轴零件加工工艺

曲轴立体图曲轴零件加工工艺

1.图样分析

（1）曲柄颈偏心距较大为95mm，精度要求不高。

（2）加工曲柄颈时曲柄臂的最大回转直径为550mm，车床的主轴中心高应大于275mm。

（3）曲柄毛坯为球墨铸铁（QT600—3）铸件，强度比灰口铸铁高，切削工艺性比灰口铸铁差。曲轴零件加工工艺

2.工艺分析

（1）工件偏心距不很大，可采用两顶尖装夹。

（2）加工时应将粗、精车分开，有利于提高工件加工精度。

（3）车削时工件应多次调头，使各中心孔均与后顶尖充分研磨。

（4）车削时，静不平衡和动不平衡都有可能产生，应加强预防，采用平衡块平衡，主轴转速不要过高。曲轴零件加工工艺

3.曲轴的加工工艺过程序号工序名称工序内容设备及主要工艺装备1锻锻造毛坯2热处理退火3钳划线4铣按上母线及侧母线找正，铣两端面，每端留余量5mm卧式铣床5钳按上母线及侧母线找正，在两端面上划三条中心孔线6钻钻全部中心孔坐标镗床曲轴零件加工工艺

曲轴的加工工艺过程（续表）序号工序名称工序内容设备及主要工艺装备7车粗车各部，两端轴颈端面起50～60mm长度车圆即可，其余各外圆留余量10～12mm，端面留余量3~4mm，注意加平衡重块卧式车床8钳划尺寸350mm加工线9铣铣尺寸350mm两平面，每面留余量2～3mm卧式铣床10热处理调质220～250HBW11钳划线、检查变形量，划三条中心线12钻重钻中心孔坐标镗床曲轴零件加工工艺

曲轴的加工工艺过程（续表）序号工序名称工序内容设备及主要工艺装备13车精车各部至尺寸，其中轴颈按上偏差车出；滚压轴颈表面及R8mm圆角，注意加平衡重块，留磨削余量卧式车