《机械制造工艺与装备（第四版）》-课件 第十一章 复杂零件加工

§11-3连杆加工31§11-1曲轴加工2§11-2深孔加工曲轴是带有曲拐的轴，如图11-1所示，它具有一般轴类零件的主要特征，其加工也符合轴类零件的加工规律，例如，铣两端面后钻中心孔、车削加工、磨削加工和抛光等。§11-1曲轴零件加工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。一、曲轴的功用1.刚度低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，这一现象称为偏心，两轴线之间的距离称为偏心距，用字母

e表示。连杆轴颈的轴线应与主轴颈的轴线平行并保持要求的偏心距，因此，加工连杆轴颈前，应先加工出曲轴端面和中心孔，以确定各轴颈轴线的正确位置。曲轴的长径比较大（L/d

为8～13），并具有连杆轴颈，因此，曲轴的刚度很低。加工中，曲轴在其自重和切削力的作用下会产生严重的扭转变形和弯曲变形，特别是在单边传动的机床上，加工时的扭转变形更为严重。二、曲轴加工的特点（2）防止变形及平衡的方法：为了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；当e>d/2并使用挡板或夹具车削连杆轴颈时，可在连杆轴颈中心线上用螺栓支撑。平衡的方法一般采取的措施是在车床卡盘上或两曲柄间加平衡重块，同时，转速降低。如图11-4所示，当曲轴连杆轴颈偏心距e≤d/2（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；对于e>d/2的曲轴，可在两端预留工艺端部（图11-5）或在焊接挡板上钻出主轴颈及连杆轴颈的中心孔，如图11-6所示。由于连杆轴颈的存在，曲轴重心和主轴颈及连杆轴颈的轴线发生偏移，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。采取的措施是在车床卡盘上或两曲柄间加平衡重块，如图11-9所示。同时，应适当降低主轴转速。也可以通过曲轴的曲柄设计来克服曲轴重心和轴颈轴线偏移。如图11-10所示，在曲柄位置增加平衡块结构，用配重来修正，以减小离心力和振动对加工精度的影响。如何更多地采用新工艺、新技术，提高各工序的生产效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。3.技术要求高1.在曲轴加工工序安排上，应注意生产批量的要求。一般在大批量生产时按工序分散的原则安排工艺过程，单件、小批量生产时尽可能使工序集中。2.曲轴的加工精度较高，技术要求高，应尽可能使设计基准与工艺基准重合，以减小误差。3.要提高加工精度，还要尽可能提高定位基准（中心孔、工艺面、工艺孔）的精度，宜采用高精度设备进行加工，如坐标镗床等，以提高其定位的可靠性。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、铣键槽等工序。5.对于精度要求较高的曲轴，其中心孔一般都应在精度较高的坐标镗床上加工。三、曲轴的加工工艺分析如图11-11所示为JA31-250型发动机曲轴。四、生产实例分析

图11-12所示为曲轴立体图。深孔加工就是对长径比（L/D）大于5的孔的加工，如液压缸体孔（图11-13）、轴的轴向油孔、各种火炮的炮管等。一、深孔加工§11-2深孔零件加工1.加工中易产生孔的轴线歪斜。2.刀具的冷却散热条件差。3.排屑困难。4.在深孔的加工过程中，不能直接观察刀具切削情况，只能凭工作经验听切削时的声音、看切屑、手摸振动与工件温度、观仪表（油压表和电表）来判断切削过程是否正常。5.为保证活塞在液压缸内移动顺利，对该液压缸内孔有圆柱度要求，对内孔轴线有直线度要求，内孔轴线与两端面之间有垂直度要求，内孔轴线对两端支撑外圆的轴线有同轴度要求。除此之外，还特别要求内孔必须光洁，无纵向划痕。二、深孔加工的特点1.为解决刀具偏斜问题，宜采用工件旋转的方式以及改进刀具导向结构。2.为解决散热和排屑的问题，采用压力输送切削液以冷却刀具和排出切屑。同时改进刀具结构，使其既能有一定压力的切削液输入和断屑，又有利于切屑的顺利排出。1.深孔钻削单件、小批量生产中的深孔钻削常采用接长的麻花钻在卧式车床上进行。在成批生产中，常采用深孔钻头在深孔加工机床上进行钻削。三、深孔加工的工艺措施四、深孔加工方法分析深孔加工机床加工深孔用的钻头，因被加工孔径D

和长径比L/D

的不同而有所区别，一般孔径为2～10mm的深孔基本采用枪钻加工，孔径大于18mm的深孔则采用喷吸钻加工。2.深孔镗削深孔镗削与一般镗削不同，它仍使用深孔钻床，在钻杆上装上深孔镗刀头，镗刀头与钻杆采用螺纹连接。3.浮动镗孔浮动镗孔又称浮动铰孔，是对镗后的深孔进一步精加工的方法，采用的设备仍然是深孔钻床。加工时，在钻杆上安装浮动镗刀头，并根据镗孔尺寸更换导向套。套料加工可以在深孔钻床上进行，也可以在车床上进行。在车床床鞍上安装夹持套料刀杆的支撑座，加工时工件旋转，刀具随床鞍做进给运动；刀杆采用无缝钢管，套料刀是通过螺纹与刀杆连接在一起的，刀杆内径与心棒、刀杆外径与孔壁间都要留有间隙，以便于排屑和注入切削液。4.深孔滚压深孔滚压是一种压力光整加工，利用金属在常温状态时的冷塑性特点，滚压工具对工件表面施加一定的压力，使工件表层金属产生塑性流动，填入原始残留的低凹波谷中，从而使工件表面粗糙度值降低。5.套料加工深孔图11-21所示为液压缸体零件图。五、生产实例分析1.连杆的结构特点连杆的形状复杂且不规则，而孔本身及孔与平面之间的位置精度一般要求较高；杆身断面不大，刚度较低，易变形。一、连杆加工的特点§11-3连杆加工2.连杆的主要技术要求1.材料与毛坯

连杆材料一般采用45钢或40Cr、45Mn2等优质钢或合金钢，也有的采用球墨铸铁。钢制连杆都用模锻制造毛坯。连杆毛坯的锻造工艺有两种方案：一是连杆体和盖分开锻造，二是连杆体和盖整体锻造。2.连杆的加工工艺过程柴油机连杆的生产属于大批量生产，采用流水线加工，机床按连杆的机械加工工艺过程连续排列，设备多为专用机床。该连杆毛坯采用分开锻造工艺，先分别加工连杆体和连杆盖，然后合体加工。二、连杆的加工工艺3.连杆的加工工艺过程分析（1）定位基准的选择：连杆加工工艺过程的大部分工序都采用统一的定位基准：一个端面、小头孔和工艺凸台。（2）加工阶段的划分1）粗加工阶段。粗加工阶段也是连杆体和连杆盖合并前的加工阶段。2）半精加工阶段。半精加工阶段是连杆体和连杆盖合并后的加工。3）精加工阶段。精加工阶段是最终保证连杆主要表面（大、小头孔）全部达到图样要求的阶段。（3）确定合理的夹紧方法连杆是一个刚度较低的工件，应十分注意夹紧力的大小、作用力的方向及着力点位置的选择，以免因受夹紧力的作用而产生变形，使加工精度降低。（4）主要表面的加工方法1）两端面的加工。大批大量生产中多采用拉削和磨削加工，成批生产多采用铣削和磨削。2）大、小头孔的加工。小头孔首道工序为钻削加