曲轴的加工工艺

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论曲轴的加工工艺

曲轴是发动机及气缸式压缩机上的一个重要的旋转机件;装上连杆后;可承接活寒的上下往复运动变成循环运动..曲轴的材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的;有几个重要部位:主轴颈、连杆颈、曲柄等..主轴颈被安装在缸体上;连杆颈与连杆大头孔连接;连杆小头孔与汽缸活塞连接;是一个典型的曲柄滑块机构..

1 确定曲轴的加工工艺法方案

1.1 曲轴作为一个重要的旋转机件;其加工方法仍冇一般轴的加工规律;如铣两端面;钻中心孔;车、磨及抛光;但是曲轴也是有它的特点;它由主轴颈;连杆轴颈与连杆轴颈之间的连接板组成;其结构细长、曲拐多、刚性差;因而安排曲轴加工工艺应采取相应的工艺措施..

1.2 在曲轴的机械加工中;采用新技术和提高自动化程度都不断取得进展..国内以往的曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成;生产效率和自动化程度相对较低..粗加工设备一般采用多刀车床车削曲轴主轴颈及连杆轴颈;工质质量稳定性差;容易产生较大的加工应力;难以达到合理的加工余量..精加工普遍采用 MQ8260等普通曲轴磨床进行粗磨、半精磨、精磨、抛光;通常靠人工操作;加工质量不稳;尺寸一致性差..现在加工曲轴粗加工比较流行的工艺是:主轴颈采用车拉工艺和高速外铣;连杆颈采用高速外铣;而且倾向于高速随动外铣;全部采用干式切削..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..

2 确定曲轴的加工工艺过程

2.1 曲轴的结构及其特点..

曲轴一般由主轴颈;连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成..一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐;曲轴的曲拐数目等于气缸数直列式..

主轴颈是曲轴的支承部分;通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中..主轴承的数目不仅与气缸数目有关;还取决于曲轴的支承方式..

连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分;在连接处用圆弧过渡;以减少应力集中..

曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分;断面为椭圆形;为了平衡惯性力;曲柄处铸有或紧固有平衡重块..平衡里块用来平衡 发动机不平衡的离心力矩;有时还用来平衡一部分往复惯性力;从而使曲轴旋转平稳..

2.2 曲轴的主要技术要求分析..1主轴颈、连杆轴颈本身的精度;即尺寸公关等级IT6;表面粗糙度Ra值为1.25~0.63μm..轴颈长度公差等级为IT9~IT10..轴颈的形状公差;如圆度、圆拄度控制在尺寸公差之半..2位置梢度;包括主轴颈与连杆轴颈的平行度:一般为100mm之内不大于0.02mm;曲轴各主轴颈的同轴度:小型高速曲轴为0.025mm;中大型低速曲轴为0.03~0.08mm..3各连杆轴颈 的位置度不大于±20’.. 2.3 曲轴的材料和毛坯的确定..曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力;容易产生扭振、折断及轴颈磨损;因此要求用材应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性..常用材料有:一般曲轴为35、40、45钢或球墨铸铁;对于高速、重载曲轴;可采用40Cr、42Mn2V等材料..

曲轴的毛坯根据批量大小、尺寸、结构及材料品种来决定..批量较大的小型曲轴;采用模锻;单件小批的中大型曲轴;采用自由锻造;而对于球墨铸铁材料则采用铸造毛坯..

2.4 曲轴的机械加工工艺过程..曲轴的尺寸精度、加工表面形状精度以及位置精度的要求都很高;但刚性比较差;容易产生变形;这就给曲轴的机械加工带来了很多困难;必须予以充分的重视..

曲轴需要加工的表面有:主轴颈、连杆轴颈、键槽、外圆..由于使用了工艺轴;铣键槽安排在切除工艺轴后;磨削外圆安排在保留工艺轴前..

根据曲轴的结构特点及机械加工的要求;加工顺序大致可归纳为:铣两端面;车工艺轴和钻中心孔;粗、精车三连杆轴颈;粗、精车各处外圆;精磨连杆轴颈、主轴颈和外圆;切除工艺轴、车断面、铣键槽等..

3 曲轴的机械加工工艺过程分析

3.1 曲轴的机械加工工艺特点..曲轴除了具有轴的一般加工规律外..也有它的工艺特点;主要包括形状复杂;刚性差及技术要求高;针对这些特点应采取相应的措施..

3.2形状复杂..曲轴主轴颈与连杆轴颈不在同一轴上线;偏心距有一定的尺寸要求;并且两轴有较高的位置度要求;同时主轴颈与连杆轴颈间有较大的平衡块;因此在工艺设计中应解决以下几点问题:a.设计加工连杆轴颈的偏心夹具;即连杆轴颈与机床主轴重合.并使夹具能回转180度;加工另一连杆轴颈..b.为消除加工时的不平衡力的产生;设计夹具时应精确设计平重..

3.3 刚性差..由于本曲轴长颈比较大;同时具有曲拐;因此刚性较差..曲轴在切削力及自重的作用下会产生严重的扭曲及弯曲变形;特别在单边传动的机床上加工更为严重;在工艺设计中应解决以下问题:1粗加丁.时由于切削余带大;切削力也较大;可用中间托架来增强刚性;减小变形和振动;同时机床刀具及夹具都应有较高的刚度..2在加工时尽疳使切削力的作用相互抵消;可用前后刀架时横向进给..3合理安排工位次序以减少加工变形;按先粗后精的原则安排加工工序;逐步提高稍度..4在有可能产生变形的工序后面增设校直工序..

3.4 技术要求高..曲轴技术要求较高;加工而多;需要保证的尺寸、形状、位置精度较多..因而总的工艺路线较长;精加工占有相当比例..

加工时应要解决以下问题:1正确分配粗加工、半精加工及精加工余量..2粗基准选择用曲轴两端的中心孔..中心孔的加工以主轴颈外圆作为基准;这样能保证曲轴加丁径向及轴向加工余量的均匀性.. 3精加工时仍用中心孔作为基准;但要重新修磨中心孔;避免精加工时因中心孔磨损引起加工误差..也可一端用主 轴颈定位;另一端用中心孔定位以提高刚度..4曲轴轴向定位以主轴颈轴肩定位;工艺设计时定位基准应尽量与设计基准一致..

以上以普通加工方法进行介绍;目前国内有多种加工方法;并采用了先进的数控加工设备;大幅度的提商了工作效率和加工精度;使我国机械加工水平达到了国际先进行列..