曲軸的數(shù)控加工工藝

1、浙江工貿職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）課題名稱： 曲軸的數(shù)控加工工藝系 部： 汽機學院 專 業(yè)： 數(shù)控技術班 級： 數(shù)控1302姓 名： 張余榕學 號： 1310204238指導教師： 鄭秀麗 完成時間 2016 年 3 月 17 日目錄1、緒論11.1 引言11.2 設計內容22、零件的工藝分析22.1零件結構工藝性分析32.2零件技術條件分析32.3毛坯的選擇 32.3.1 毛坯種類選擇 32.3.2 毛坯制造方法的選擇43機加工工藝路線確定43.1加工方法分析確定43.2 加工順序的安排43.3 定位基準選擇43.4加工階段的劃分44. 工序的劃分54.1工序的劃分54.2 加工順序的安排

2、54.3 確定加工路線65.曲軸的機械加工工藝過程卡片76.擬定加工零件的工藝卡片106.1曲軸數(shù)控加工工藝107. 銑床加工曲軸表面程序268. 量具的選用298.1 游標卡尺298.2 千分尺29總結30參考文獻31曲軸的數(shù)控加工工藝 張余榕 汽車與機械工程學院 班級：數(shù)控1302班 摘要：曲軸是汽車發(fā)動機的關鍵零件之一,其性能好壞直接影響到汽車發(fā)動機的質量和壽命.曲軸在發(fā)動機中承擔最大負荷和全部功率,承受著強大的方向不斷變化的彎矩及扭矩，同時經(jīng)受著長時間高速運轉的磨損，因此要求曲軸材質具有較高的剛性、疲勞強度和良好的耐磨性能。發(fā)動機曲軸的作用是將活塞的往復直線運動通過連桿轉化為旋轉運動，

3、從而實現(xiàn)發(fā)動機由化學能轉變?yōu)闄C械能的輸出。本課題是單拐曲軸的加工工藝的分析。工藝路線的擬定是工藝規(guī)程制訂中的關鍵階段，是工藝規(guī)程制訂的總體設計。所撰寫的工藝路線合理與否，不但影響加工質量和生產(chǎn)率，而且影響到工人、設備、工藝裝備及生產(chǎn)場地等的合理利用，從而影響生產(chǎn)成本。所以，本次設計是分析曲軸零件加工技術要求及加工精度后，合理確定毛坯類型，經(jīng)過查閱相關參考書、手冊、圖表、標準等技術資料，確定各工序的定位基準、機械加工余量、工序尺寸及公差，最終制定出曲軸零件的加工工序卡片。關鍵詞：發(fā)動機;曲軸;工藝設計1、緒論1.1 引言數(shù)控技術及數(shù)控機床在當今機械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家基礎

4、工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機械制造工業(yè)提升改造和實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要手段和標志。數(shù)控技術及數(shù)控機床的廣泛應用1.2 設計內容利用計算機輔助設計軟件autocad2008繪制單拐曲軸的零件圖，計算機輔助造型軟件ug6.0的三維造型。本設計以單拐曲軸的數(shù)控加工為例，探討了autocad2008、ug6.0等軟件的用途及功能。autocad2008的用途及功能,autocad是由美國autodesk公司于二十世紀八十年代初為微機上應用cad技術而開發(fā)的繪圖程序軟件包，經(jīng)過不斷的完美，現(xiàn)已經(jīng)成為國際上廣為流行的繪圖工具。autocad可以繪制任意二維和三維圖形，并且同傳統(tǒng)的

5、手工繪圖相比，用autocad繪圖速度更快、精度更高、而且便于個性，autocad2008是當今pc上運行的cad軟件產(chǎn)品中最強有力的軟件，它體現(xiàn)世界cad技術的發(fā)展趨勢，已經(jīng)在航空航天、造船、建筑、機械、電子、化工、美工、輕紡等很多領域得到了廣泛應用，并取得了豐碩的成果和巨大的經(jīng)濟效益。由于autocad具有使用方便、體系結構開放等特點，深受廣大工程技術人員的青睞。autocad2008是一種通用的計算機輔助繪圖設計軟件，它能根據(jù)用戶的指令迅速而準確地繪制出所需的圖形，是手工繪圖根本無法比擬的一種高效繪圖工具，具有以下功能：（1）繪圖功能、（2）編輯功能、（3）三維功能、（4）設計中心和工具

6、選項板、（5）輸出功能、（6）internet功能等。通過使用autocad2008，可以繪制出單拐曲軸的零件圖的二維圖紙。2、零件的工藝分析由零件圖得知，該單拐曲軸材料為qt600-2 。 qt600-2是球墨鑄鐵的老牌號，相當于新標準 qt600-3 。該牌號鑄鐵為珠光體型球墨鑄鐵，具有中高等強度、中等 韌性和塑性，綜合性能較高，耐磨性和減振性良好，鑄造工藝性能良好等特點。能通過各種熱處理改變其性能。主要用于各種動力機械曲軸、凸輪軸、連接軸、連桿、齒輪、離合器片、液壓缸體等零部件。 曲軸是將直線運動轉變成旋轉運動，或將旋轉運動轉變?yōu)橹本€運動的零件。 它是往復式發(fā)動機、壓縮機、剪切機與沖壓機

7、械的重要零件。曲軸的結構與一般 軸不同，它有主軸頸、連桿軸頸、主軸頸和連桿軸頸之間的連接板組成，鋼性差，易變形，形狀復雜，它的工作特點是在變動和沖擊載荷下工作，對曲軸的基本要 求是高強度、高韌性、高耐磨性和回轉平穩(wěn)性，因而安排曲軸加工過程應考慮到 這些特點。該單拐曲軸主要加工面為主軸頸端面、軸頸、倒圓、倒角以及階梯部分，連接板側面部分，連桿軸頸軸頸、倒圓以及階梯部分，各油孔以及甩油板連接螺紋。2.1零件結構工藝性分析曲軸的結構與一般軸不同，它有主軸頸、連桿軸頸、主軸頸和連桿軸頸之間的連接板組成，其l/d=818/110=7.4412，鋼性差，易變形，形狀復雜，它的工作特點是在變動和沖擊載荷下工

8、作，對曲軸的基本要求是高強度、高韌性、高耐磨性和回轉平穩(wěn)性，因而安排曲軸加工過程應考慮到這些特點。2.2零件技術條件分析 主軸頸、連桿軸頸本身精度： 主軸頸110尺寸公差等級it6，表面粗糙度ra為1.25m，桿軸頸110尺寸公差等級為it7，表面粗糙度ra為0.63m，軸頸長度公差等級為it13，圓柱度誤差0.015，連桿軸頸的圓柱度誤差0.015。 位置精度，主軸頸與連桿軸頸的平行度0.02，主軸頸的同軸度誤差為0.02。2.3毛坯的選擇 2.3.1 毛坯種類選擇 此零件屬小批生產(chǎn)，考慮到成本以及工藝可行性，選擇鑄造毛坯。 2.3.2 毛坯制造方法的選擇 鑄造分普通鑄造和特種鑄造，該零件結

9、構簡單且為小批量生產(chǎn)，故選擇普通鑄造，采用手工造型沙箱鑄造方式。3、機加工工藝路線確定3.1加工方法分析確定該零件是單拐曲軸。小批量生產(chǎn)。故選用中心孔定位，它是輔助基準，裝夾方便節(jié)省找正時間又能保證連桿軸頸的位置精度，連桿軸頸與主軸頸的中心距為120，加工連桿軸頸時，可利用以加工過的主軸頸定位，安裝到專用的偏心卡盤分度夾具中使連桿軸頸的軸線與轉動軸線重合。3.2 加工順序的安排先以主軸頸為粗基準連桿軸頸作支撐車兩端面，打中心孔。該零件的剛性差，應按先粗后精的原則安排加工順序，逐步提高加工精度。關鍵工序加工：先粗加工主軸頸，再半精加工主軸頸，以此為基準，粗加工連桿軸頸，再磨主軸頸，最后磨連桿軸頸

10、。3.3 定位基準選擇先以主軸頸為基準銑曲軸兩端面并打中心孔，再以兩頂尖定位方式粗加工主軸頸，再半精加工主軸頸，再用偏心卡盤分度夾具以主軸頸為基準，加工連桿軸頸，再磨主軸頸，以此為精基準，最后磨連桿軸頸。3.4加工階段的劃分粗加工階段a. 毛坯處理 清理及時效處理b. 粗加工目的：最大限度的切除余量，及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，采取必要措施。半精加工階段目的：為精加工作最后的準備。精加工階段目的：達到零件圖中的全部要求。4、工序的劃分4.1工序的劃分數(shù)控機床體現(xiàn)在加工工序的集中，根據(jù)數(shù)控機床的加工特點，加工工序的劃分有以下幾種方式：1）根據(jù)裝夾定位劃分工序 這種方法一般適應于加工內容不多的工件，主要是將

11、加工部位分為幾個部分，每道工序加工其中一部分。如加工外形時，以內腔夾緊；加工內腔時，以外形夾緊。2）按所用刀具劃分工序 為了減少換刀次數(shù)和空程時間，可以采用刀具集中的原則劃分工序，在一次裝夾中用一把刀完成可以加工的全部加工部位，然后再換第二把刀，加工其他部位。在專用數(shù)控機床或加工中心上大多采用這種方法。3）以粗、精加工劃分工序 對易產(chǎn)生加工變形的零件，考慮到工件的加工精度，變形等因素，可按粗、精加工分開的原則來劃分工序，即先粗后精。在工序的劃分中，要根據(jù)工件的結構要求、工件的安裝方式、工件的加工工藝性、數(shù)控機床的性能以及工廠生產(chǎn)組織與管理等因素靈活掌握，力求合理。在本次數(shù)控加工中工序的劃分是根

12、據(jù)裝夾定位劃分工序的。4.2 加工順序的安排加工順序的安排應根據(jù)工件的結構和毛坯狀況，選擇工件定位和安裝方式，重點保證工件的剛度不被破壞，盡量減少變形，因此加工順序的安排應遵循以下原則：1） 基面先行 2） 先粗后精3） 先主后次 4) 先面后孔 4.3 確定加工路線走刀路線就是刀具在整個加工工序中的運動軌跡，它不但包括了工步的內容，也反映出工步順序，走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。確定走刀路線時應注意以下幾點：1）尋求最短加工路線即減少空行程；2）最終輪廓一次走刀完成即明確粗精加工；3）選擇切線方向切入與切出；6、擬定加工零件的工藝卡片6.1曲軸數(shù)控加工工藝數(shù)控加工工序卡車兩端面打中心孔夾具名

13、稱v形塊設備名稱及型號數(shù)控車床材料名稱及牌號qt600-2工序名稱1工序號1 工步號工步內容切削用量刀具量具vcnf編號名稱編號名稱01粗車左右兩端面16 m/min232 r/min0.5 mm/r2mm01硬質合金車刀01游標卡尺02鉆中心孔16 m/min232 r/min0.5 mm/r2mm01硬質合金車刀01游標卡尺數(shù)控加工工序卡粗車主軸頸右端夾具名稱兩頂尖 設備名稱及型號數(shù)控車床材料名稱及牌號qt600-2工序名稱2工序號2 工步號工步內容切削用量刀具量具vcnf編號名稱編號名稱01車外圓端面至11259 m/min167 r/min1.3 mm/r2mm0190度車刀01游標卡

14、尺02車外圓至10759 m/min167 r/min1.3 mm/r2mm0190度車刀01游標卡尺數(shù)控加工工序卡粗車主軸頸左端夾具名稱兩頂尖設備名稱及型號數(shù)控車床材料名稱及牌號qt600-2工序名稱3工序號3 工步號工步內容切削用量刀具量具vcnf編號名稱編號名稱01車112外圓59 m/min167 r/min1.3 mm/r2mm0190度車刀01游標卡尺數(shù)控加工工序卡銑連桿軸頸上下端夾具名稱專用夾具設備名稱及型號數(shù)控銑床材料名稱及牌號qt600-2工序名稱4工序號4 工步號工步內容切削用量刀具量具vcnf編號名稱編號名稱01銑連桿軸頸上下端59 m/min167 r/min1.3 m

15、m/r2mm01銑刀數(shù)控加工工序卡精車主軸頸右端夾具名稱頂尖設備名稱及型號數(shù)控車床材料名稱及牌號qt600-2工序名稱5工序號5 工步號工步內容切削用量刀具量具vcnf編號名稱編號名稱01車外圓端面至110.4120 m/min350 r/min0.1 mm/r2mm0190度車刀01游標卡尺02車外圓至105.4120 m/min350 r/min0.1 mm/r2mm0190度車刀01游標卡尺數(shù)控加工工序卡精車主軸頸左端夾具名稱頂尖設備名稱及型號數(shù)控車床材料名稱及牌號qt600-2工序名稱6工序號6 工步號工步內容切削用量刀具量具vcnf編號名稱編號名稱01車外圓至110.4120 m/m

16、in350 r/min0.1 mm/r2mm0190度車刀01游標卡尺數(shù)控加工工序卡粗、精車連桿軸頸側板夾具名稱分度卡盤設備名稱及型號數(shù)控車床材料名稱及牌號qt600-2工序名稱7工序號7 工步號工步內容切削用量刀具量具vcnf編號名稱編號名稱01粗車110連桿軸頸側板48 m/min150 r/min1.2 mm/r2mm0190度車刀01游標卡尺02精車110連桿軸頸側板120 m/min142 r/min0.25 mm/r4.5mm0190度車刀01游標卡尺數(shù)控加工工序卡車錐度并倒角夾具名稱頂尖設備名稱及型號數(shù)控車床材料名稱及牌號qt600-2工序名稱8工序號8 工步號工步內容切削用量刀

17、具量具vcnf編號名稱編號名稱01車錐度120 m/min142 r/min0.25 mm/r4.5mm01硬質合金車刀01游標卡尺02倒角數(shù)控加工工序卡銑鍵槽夾具名稱v形塊設備名稱及型號數(shù)控銑床材料名稱及牌號qt600-2工序名稱9工序號9 工步號工步內容切削用量刀具量具vcnf編號名稱編號名稱01銑鍵槽400 r/min0.25 mm/r0.5mm01鍵槽銑刀01游標卡尺數(shù)控加工工序卡鉆主軸頸左端油孔并擴孔，锪孔；鉆連桿軸頸油孔并攻螺紋夾具名稱v形塊設備名稱及型號鉆床材料名稱及牌號qt600-2工序名稱10工序號10 工步號工步內容切削用量刀具量具vcnf編號名稱編號名稱01鉆主軸頸左端油

18、孔22 m/min26 r/min0.5 mm/r0.5mm0120鉆頭01游標卡尺02擴孔320232擴孔鉆頭02游標卡尺03锪孔22 m/min26 r/min0.5 mm/r0.5mm03游標卡尺04鉆連桿軸頸油孔200420鉆頭04游標卡尺05攻螺紋m2405絲錐數(shù)控加工工序卡鉆第一側板油孔并攻螺紋；鉆兩側板下端420孔并攻絲夾具名稱v形塊設備名稱及型號鉆床材料名稱及牌號qt600-2工序名稱11工序號11 工步號工步內容切削用量刀具量具vcnf編號名稱編號名稱01鉆10孔22 m/min26 r/min0.5 mm/r0.5mm10鉆頭01游標卡尺02攻m12螺紋02絲錐03鉆4-2

19、0孔22 m/min26 r/min0.5 mm/r0.5mm0320鉆頭03游標卡尺04擴孔04擴孔鉆05攻m24螺紋05絲錐 數(shù)控加工工序卡鉆連桿軸頸斜油孔夾具名稱v形塊、專用夾具設備名稱及型號鉆床材料名稱及牌號qt600-2工序名稱12工序號12 工步號工步內容切削用量刀具量具vcnf編號名稱編號名稱01鉆2-10斜油孔22 m/min26 r/min0.5 mm/r0.5mm0110鉆頭01游標卡尺 數(shù)控加工工序卡磨主軸頸右端并圓角夾具名稱兩頂尖、專用夾具設備名稱及型號磨床材料名稱及牌號qt600-2工序名稱13工序號13 工步號工步內容切削用量刀具量具vcnf編號名稱編號名稱01磨外

20、圓至11015 m/min120 r/min1 mm/r0.4mm01千分尺02磨外圓至10515 m/min120 r/min1 mm/r0.4mm01千分尺 數(shù)控加工工序卡磨主軸頸左端并圓角夾具名稱兩頂尖、專用夾具設備名稱及型號磨床材料名稱及牌號qt600-2工序名稱14工序號14 工步號工步內容切削用量刀具量具vcnf編號名稱編號名稱01磨外圓至11015 m/min120 r/min1 mm/r0.4mm01千分尺數(shù)控加工工序卡磨連桿軸頸夾具名稱分度卡盤、v形塊設備名稱及型號磨床材料名稱及牌號qt600-2工序名稱15工序號15 工步號工步內容切削用量刀具量具vcnf編號名稱編號名稱0

21、1磨外圓至11015 m/min120 r/min1 mm/r0.4mm01千分尺02圓角4-r315 m/min120 r/min1 mm/r0.4mm數(shù)控加工工序卡磨錐度夾具名稱兩頂尖、分度卡盤設備名稱及型號磨床材料名稱及牌號qt600-2工序名稱16工序號16 工步號工步內容切削用量刀具量具vcnf編號名稱編號名稱01磨錐度22 m/min64 r/min0.4 mm/r0.4 mm01游標卡尺7、銑床加工曲軸表面程序%g90g00g17g54z10.0s15000m3(20)g00x-83.641y0.0z10.0z1.0g01z-8.0f250y75.113f2500g02x-81.

22、346y81.373i10.013j-0.121g01x-80.511y82.267x-80.478y82.296x-79.584y83.044g02x-73.325y85.0i5.97j-8.11g01x4.471g02x8.942y83.889i-0.123j-10.05g01x9.836y83.386x13.413y81.318x14.307y80.805x17.884y78.737x17.97y78.69x22.355y76.156x23.249y75.642x25.714y74.219x26.826y73.574x27.72y73.061x28.615y72.544x28.808y7

23、2.430x31.907y70.642x32.191y70.48x36.552y67.959x36.662y67.898x40.239y65.830x41.201y65.277x44.71y63.249x45.604y62.736x48.287y61.185x48.945y60.806x49.181y60.668x50.075y60.154x50.493y59.912x53.591y58.123x53.652y58.087x54.546y57.573x55.138y57.229x55.441y57.056x58.237y55.441x59.017y54.992x59.784y54.546x59

24、.912y54.475x63.488y52.407x64.433y51.864x67.065y50.343x67.532y50.075x67.959y49.826x68.854y49.312x71.536y47.761x72.177y47.393x72.430y47.244x73.325y46.731x75.113y45.697x75.276y45.604x76.007y45.18x76.823y44.71x76.902y44.663x77.796y44.15x78.37y43.816x78.69y43.633g02x83.61y35.768i-5.045j-8.627g01x83.641y3

25、4.874y-34.874g02x78.69y-43.633i-10.004j-0.124g01x78.37y-43.816x77.796y-44.15x76.902y-44.663x76.823y-44.71x76.007y-45.18x75.276y-45.604x73.725y-46.499x73.325y-46.731x72.430y-47.244x72.177y-47.393x71.536y-47.761x68.854y-49.312x67.959y-49.826x67.532y-50.075x67.065y-50.343x64.383y-51.894x63.488y-52.407x

26、59.912y-54.475x59.784y-54.546x59.017y-54.992x58.123y-55.505x55.441y-57.056x55.138y-57.229x54.546y-57.573x53.652y-58.087x53.591y-58.123x52.04y-59.017x50.97y-59.637x50.493y-59.912x50.075y-60.154x49.181y-60.668x48.945y-60.806x45.604y-62.736x44.296y-63.488x41.133y-65.317x40.239y-65.830x36.662y-67.898x36

27、.552y-67.959x32.191y-70.48x31.297y-70.993x28.808y-72.430x28.615y-72.544x27.72y-73.061x26.826y-73.574x25.714y-74.219x22.615y-76.007x22.355y-76.156x17.97y-78.69x17.884y-78.737x14.307y-80.805x13.320y-81.373x9.836y-83.386g02x6.259y-84.818i-5.716j9.094g01x5.363y-84.949x4.471y-85.0x-73.325g02x-83.589y-76.

28、007i-0.299j10.012g01x-83.641y-75.113y0.0g00z10.0m30% 8、量具的選用為保證質量，每個零件在根據(jù)圖樣制造的同時。零件是否符合圖樣要求，需要經(jīng)過測量工具檢驗才能知道，這些用于測量的工具稱為量具。常用的量具有游標卡尺、千分尺、百分表等。在本次加工中需要使用的量具有以下幾種：8.1 游標卡尺游標卡尺是一種結構簡單、中等精度的量具，可以直接量出工件的外徑、內徑、長度、和深度的尺寸。在使用游標卡尺時的注意事項：1）使用前，應先把量爪和被測工件表面的灰塵和油污等擦干凈，同時檢查各部件的相互作用，如尺框和微動裝置移動是否靈活，堅固螺釘是否能起作用等。2）檢查

29、游標卡尺零位，使游標卡尺兩量爪緊密貼合。3）使用時，要掌握好量爪面同工件表面接觸時的壓力，既不太大，也不太小，剛好使測量面與工件接觸，同時量爪還能沿著工件表面自由滑動。有微動裝置的游標卡尺，應使用微動裝置。4）游標卡尺讀數(shù)時，應把游標卡尺水平地拿著朝亮光的方向，使視線盡可能地和尺上所讀的刻線垂直，以免由于視線的歪斜而引起讀數(shù)誤差。8.2千分尺千分尺是一種精密量具。生產(chǎn)中常用的千分尺的測量精度為0.01mm。它的精度比游標卡尺要高，并且比較靈敏，因此，對于加工精度要求較高的零件尺寸，要用千分尺來測量長度、外徑、厚度等。1）使用千分尺時，一般用手握住隔熱裝置。2）千分尺兩測量面將與工件接觸時，要使

30、用測力裝置，不要轉動微分筒。3）千分尺測量軸的中心線要與工件被測長度方向相一致，不要歪斜。4）千分尺測量面與被測工件相接觸時，要考慮工件表面幾何形狀?？偨Y 本次設計通過對工件工藝分析，按其要求選擇適合的機床、刀具、量具及基準：由于該工件需通過車削與銑削來結合完成故使用兩種方式。整體零件的裝配上，必須每個零件都加工到位否則則無法融洽裝配。并利用了autocad2008繪制二維零件圖和裝配圖，制作加工工藝卡片，進行數(shù)控加工模擬仿真，最后利用office軟件編寫設計論文。通過本次理論和結合實踐，使我對數(shù)控加工的流程有了較深刻熟練的了解。通過查閱一些資料書和老師的指導，最后完成了圓鉆模的工藝及數(shù)控仿真

31、加工。這是三年以來，在校學習的一次總結。兩個月的制作過程，使我各方面提高了不少，如圖紙的工藝分析、word等辦公軟件的使用、繪制圖紙的軟件等都有一定的提高，這是在走出校園踏入社會前最好的一次實踐。在這里要感謝學校，更要感謝指導鄭秀麗老師的認真負責。 參考文獻（1）金屬切削原理與刀具主編：戴乃昌 浙江工貿職業(yè)技術學院.（2）機械設計基礎主編：陳立德. 高等教育出版社.（3）機械制圖主編：李澄、吳天生、聞百橋 高教教育出版社.（4）現(xiàn)代機械制圖習題集主編：謝軍 機械工業(yè)出版社.（5）機械加工工藝設計手冊主編：張耀宸 航空工業(yè)出版社.（6）機械課程設計簡明手冊主編：駱素君. 化學工業(yè)出版社.（7）數(shù)控編程實用教程主編：王平 化學工業(yè)出版社.（8）autocad 2008 中文版應用教程主編：曾令宜 電子工業(yè)出版社.（9）機械切削工藝參數(shù)速查手冊主編：彭林中 張宏. 化學工業(yè)出版社.（10）金屬材料與熱處理 主編：常永坤.張勝來. 山東科學技術出版社.（11）工程力學主編：張定華 . 高等教育出版社.（12）互換性與測量技術主編：陳于萍.高曉康. 高教教育出版社.（13）ug nx6.0立體詞典：數(shù)控編程主編：王衛(wèi)餅 浙江大學出版社.5、曲軸的機械加工工藝過程卡片單拐曲軸機械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱單拐曲軸零件名稱單拐曲軸共3頁第1頁