发动机曲轴的加工工艺

济源职业技术学院

毕 业 设 计

题目 发动机曲轴的加工工艺

系别 机电系

专业 机电一体化

班级 机电0814班

姓名 赵哲

学号 08011427

指导教师 张保和

日期 2010.12.1

设计任务书

设计题目：

发动机曲轴的加工工艺

设计要求：

通过对曲轴的了解认识，在掌握曲轴的相关概念、性能的基础上，能够合理的制定一套加工曲轴的工艺过程。其中包括它的毛坯及材料的选定等，确定其加工路线，并能对其特点进行合理的分析和阐述。从而初步掌握发动机曲轴的加工工艺。

设计进度要求：

第一周：简述曲轴的结构、性能及应用；

第二周：确定曲轴的加工工艺过程；

第三周：分析曲轴的加工工艺特点；

第四周：确定曲轴的机械加工余量、工序尺寸及公差；

第五周：根据要求绘制图纸及论文的撰写，打电子稿；

第六周：经老师检查后修改毕业论文；

第七周：打印论文，完成毕业设计；

第八周：进行论文答辩

指导老师（签名）：

摘 要

曲轴是车辆发动机的关键零件之一,其性能好坏直接影响到车辆发动机的质量和寿命.曲轴在发动机中承担最大负荷和全部功率,承受着强大的方向不断变化的弯矩及扭矩，同时经受着长时间高速运转的磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性、疲劳强度和良好的耐磨性能。发动机曲轴的作用是将活塞的往复直线运动通过连杆转化为旋转运动，从而实现发动机由化学能转变为机械能的输出。

本课题仅175Ⅱ型柴油机曲轴的加工工艺的分析与设计进行探讨。工艺路线的拟定是工艺规程制订中的关键阶段，是工艺规程制订的总体设计。所撰写的工艺路线合理与否，不但影响加工质量和生产率，而且影响到工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响生产成本。

所以，本次设计是在仔细分析曲轴零件加工技术要求及加工精度后，合理确定毛坯类型，经过查阅相关参考书、手册、图表、标准等技术资料，确定各工序的定位基准、机械加工余量、工序尺寸及公差，最终制定出曲轴零件的加工工序卡片。

关键词：发动机，曲轴，工艺分析，工艺设计

目 录

摘 要……………………………………………………………………………………Ⅲ

1

概 述…………………………………………………………………………………1

1.1 曲轴的类型结构和应用……………………………………………………………1

1.1.1 曲轴的类型……………………………………………………………………1

1.1.2 曲轴的结构……………………………………………………………………4

1.1.3 曲轴的应用……………………………………………………………………6

2 确定曲轴的加工工艺过程……………………………………………………………7

2.1 曲轴的结构特点……………………………………………………………………7

2.2 曲轴的主要技术要求分析…………………………………………………………7

2.3 曲轴的材料和毛坯的确定…………………………………………………………8

2.4 曲轴的机械加工工艺过程…………………………………………………………8

2.5 曲轴的机械加工工艺路线…………………………………………………………8

3 曲轴的机械加工工艺过程分析………………………………………………………9

3.1 曲轴的机械加工工艺特点…………………………………………………………9

3.1.1 形状复杂………………………………………………………………………10

3.1.2 刚性差…………………………………………………………………………10

3.1.3 技术要求高……………………………………………………………………10

3.2 曲轴的机械加工工艺特点分析…………………………………………………10

3.3 曲轴主要加工工序分析…………………………………………………………11

3.3.1 铣曲轴两端面及钻中心孔……………………………………………………11

3.3.2 曲轴主轴颈的车削……………………………………………………………11

3.3.3 曲轴连杆轴颈的车削…………………………………………………………12

3.3.4 键槽加工………………………………………………………………………12

3.3.5 轴颈的磨削……………………………………………………………………12

4 机械加工余量 工序尺寸及公差的确定……………………………………………13

4.1 曲轴主要加工表面的工序安排…………………………………………………13

4.2 机械加工余量 工序尺寸及公差的确定…………………………………………13

4.2.1 主轴颈工序尺寸及公差的确定………………………………………………13

4.2.2 连杆轴颈工序尺寸及公差的确定……………………………………………14

4.2.3 φ220-0.12 mm外圆工序尺寸及公差的确定…………………………………14

4.2.4 φ200- 0.021 mm外圆工序尺寸及公差的确定…………………………………14

4.3 确定工时定额……………………………………………………………………14

4.4 连杆机械加工工艺过程卡的制定………………………………………………15

5

结 论………………………………………………………………………………15

致 谢…………………………………………………………………………………16

参考文献………………………………………………………………………………17

附 录…………………………………………………………………………………18

1 概述

1.1 曲轴的类型结构及应用

1.1.1 曲轴的类型

曲轴有整体曲轴、组合曲轴和半组合曲轴三种结构形式，一般采用整体曲轴。整体曲轴又可分为锻造曲轴和铸造曲轴。（图表1—1）

名称 简图

整体锻造曲轴

整体铸造曲轴

组合曲轴

半组合曲轴

图表1—1

另外，曲轴根据结构和用途的不同又可分为曲拐轴、曲柄轴、偏心轴等。

曲轴的性能

整体锻造曲轴尺寸紧凑、质量较轻、强度高、刚性好。但形状复杂加工困难，平衡块也不易与曲轴做成一体。整体锻造曲轴一般采用模锻和连续纤维挤压锻造。只有小量生产的曲轴，主要是曲轴半径在800mm以下的大中型曲轴，才采用自由锻。

整体铸造曲轴的加工性能好，金属切削量少，成本低，铸造曲轴可以获得较合理的结构形状，如椭圆形曲柄臂，桶形空心轴颈和卸载槽等。从而使应力分布均匀，对提高曲轴的疲劳强度有显著效果。铸造曲轴的应用正在不断扩大。

本次设计为整体铸造曲轴

1.1.2 曲轴的结构

曲轴一般由轴端、轴颈和曲柄臂三部分组成，曲轴内应开有油孔，作为润滑油的通道。

曲轴的轴端：轴心线与曲轴旋转中心同心的轴向端部称之为轴端。轴端一般作为曲轴的输入（输出）端，与带轮、联轴器、飞轮和驱动机等连接，要求连接牢固可靠。

曲轴的轴颈：轴颈包括主、支承轴颈和连杆轴颈。（图1—2）安装滑动轴承的轴颈要有足够的承压面积和较高的耐磨性保证供油和散热。主轴颈与连杆轴颈重叠的部分S称之为重合度。（图1—3）它对曲轴强度影响很大。S增加，曲轴刚性增加，截面变化缓和，应力集中现象改善。应尽量避免S等于或接近于零。

曲柄臂及曲拐：曲轴上连接主轴颈和连杆轴颈或连接相邻连杆轴颈的部位叫做曲柄臂。曲柄臂与连杆轴颈的组合体称为曲拐。

图1——2

图1——3

1.1.3 曲轴的应用

曲轴的材料：曲轴一般由碳素结构钢、合金结构钢或球墨铸铁制成的。

曲轴的应用：曲轴是发动机上的一个重要的旋转机件。装上连杆后，可承接活塞的往复运动变成循环运动。曲轴的两个重要加工部位主轴颈和连杆轴颈，主轴颈被安装在缸体上，连杆轴颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与气缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。

发动机的工作过程就是活塞经过混合压缩气的爆燃，推动活塞作直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。而曲轴加工的好坏将直接影响发动机整体性能的表现。

曲轴在工作时，受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。

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。目前，国内较陈旧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。工序质量稳定性差，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、精磨和抛光，通常靠人工操作，加工质量不稳定，尺寸一致性差。

现在加工曲轴粗加工比较流行的工艺是：主轴颈采用车削工艺和高速铣削。连杆颈采用高速铣削，而且倾向于高速随动铣削，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