WD615系列發(fā)動機曲軸加工工藝設(shè)計_機械儀表_工程科技_專業(yè)資料

1、中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）WD615系列發(fā)動機曲軸加工工藝設(shè)計The Machining ProcessesDesign on WD615 Series Engine Crankshaft 學(xué)生姓名 學(xué)號 學(xué)生專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班級 機械081 系 機電工程系 指導(dǎo)教師 羅文 副研究員 中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院2012年6月鄭 重 聲 明本人呈交的畢業(yè)設(shè)計論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的

2、其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。學(xué)生簽名：陳兆松 日期： 2012年5月分類號： TH122 密 級： 公開 UDC： 621 學(xué)校代碼： 13292 中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） WD615系列發(fā)動機曲軸加工工藝設(shè)計The Machining ProcessesDesign on WD615 Series Engine Crankshaft 作 者 陳兆松 學(xué)號 0830115134 申請學(xué)位 工學(xué)學(xué)士 指導(dǎo)教師 羅文 副研究員 學(xué)科專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 培養(yǎng)單位 中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院答辯委員會主席 評 閱

3、 人 2012 年 6月致謝致謝 經(jīng)過幾個月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于缺乏實踐經(jīng)驗，難免有許多考慮不周全的地方，多虧身邊有一群共同努力、互相幫助的同學(xué)以及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師羅文老師。羅老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料到設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期修改這整個過程中都給予了我寶貴的意見和建議。由于沒有實際經(jīng)驗，我在設(shè)計過程遇到了許多困難，但是羅老師總會耐心的給我介紹各種實際生產(chǎn)加工中的情況和方案。除了敬佩羅老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹和科學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和

4、工作。 其次要感謝我的同學(xué)對我無私的幫助，正因為如此我才能順利的完成設(shè)計，我要感謝我的母校，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師你們教會我專業(yè)知識。在此，我衷心的說一次謝謝大家！WD615系列發(fā)動機曲軸加工工藝設(shè)計摘要：曲軸是發(fā)動機中最重要的運動零件，它的作用是與連桿組成曲柄連桿機構(gòu)，將活塞受到的燃燒室內(nèi)膨脹壓力而產(chǎn)生的上下運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，產(chǎn)生動能。曲軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工要求高，因此工藝過程復(fù)雜。本課題將對直列六缸發(fā)動機曲軸的零件結(jié)構(gòu)、加工技術(shù)要求和尺寸做詳細分析。然后根據(jù)加工要求對毛坯鍛造工藝、機械加工工藝、與熱處理工藝設(shè)計。其中包括毛坯的制造

5、形式、機械加工的基準(zhǔn)選擇、加工路線安排和工序尺寸的計算以及熱處理的關(guān)鍵參數(shù)的確定，最后根據(jù)這些制定整個工藝流程的工藝卡和工序卡。關(guān)鍵詞: WD615 曲軸 鍛造 機械加工 熱處理 工藝設(shè)計The machining  processes design on WD615 series  engine  crankshaft Abstract: The crankshaft is the most important moving parts in the engine, its role with the connecting rod connecting rod,

6、 up and down movement of the piston by the pressure of combustion chamber expansion into the rotary motion of the crankshaft, resulting in kinetic energy. Crankshaft structural complexity, processing requirements are high, so the process is complex. This topic will be inline six-cylinder engine cran

7、kshaft part structure, processing requirements and the size of a detailed analysis. And then processing the rough forging process, machining processes and heat treatment process design. Including the rough form of manufacturing, machining of baseline selection, processing route arrangements and the

8、calculation of the process size and the key parameters of the heat treatment to determine the entire process of technology cards and processes card, and finally developed the basis of these.Keywords: WD615 crankshaf forging machining heat treatment process design目錄1 緒論1選題背景11.2 曲軸制造的國內(nèi)外現(xiàn)狀11.3 WD615系

9、列曲軸概述22 WD615系列發(fā)動機曲軸分析42.1 零件的工作機理42.2 零件結(jié)構(gòu)4定毛坯材料和制定形式5零件的加工技術(shù)要求5加工工序安排63 鍛造工藝的制定73.1 曲軸鍛造工藝性分析73.2 曲軸的鍛造工藝流程73.3 鍛造工藝的設(shè)計84 機械加工工藝設(shè)計10定位基準(zhǔn)的選擇10粗基準(zhǔn)的選擇10精基準(zhǔn)的選擇10機械加工工藝路線的擬訂114.2.1 機械加工工序安排原則11工藝路線方案11確定加工余量124.4 工藝計算134.4.1 工序尺寸的基本尺寸13毛坯及各工序尺寸的公差及基本偏差134.5確定切削用量和時間定額16切削用量16時間定額17切削用量與時間定額的計算174.6 輔助工

10、序安排245 熱處理工藝的設(shè)計255.1 曲軸的預(yù)備熱處理255.2 曲軸的表面處理265.2.1 圓角淬火265.2.2 氣體軟氮化處理276.小結(jié)28參考文獻29附件1：鍛造工藝過程卡片31附件2：機械加工工藝過程卡片32附件3：銑端面工序卡片34附件4：車大小端外圓工序卡片35附件5：銑主軸頸、連桿軸頸工序卡片36附件6：鉆直油孔、斜油孔工序卡片37附件7：粗、精磨端面38附件8：車大小端外圓工序卡片39附件9：粗、精磨軸頸外圓工序卡片40附錄10：學(xué)位論文數(shù)據(jù)集411 緒論1.1選題背景我們所能見到的所有零件，當(dāng)人們還在做圖紙設(shè)計的同時都必須經(jīng)過一個重要的步驟加工工藝和夾具設(shè)計。工藝技

11、術(shù)是制造生產(chǎn)的基本技術(shù)，工藝設(shè)計是一項十分重要的工作。加強工藝技術(shù)研究，提高工藝水平，做好工藝管理工作是提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本的根本措施1。伴隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的日益發(fā)漲，發(fā)動機生產(chǎn)技術(shù)越趨成熟。曲軸的生產(chǎn)加工效率和質(zhì)量也越來越高，無論產(chǎn)品種類、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方式都有很大發(fā)展。但是不同公司生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量差異卻較大，其中最重要的原因就是工藝流程的不同。目前，各個工業(yè)發(fā)達的國家如日本、德國、美國等汽車生產(chǎn)大國都非常重視曲軸的生產(chǎn)，不斷改進材質(zhì)和工藝，來提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足發(fā)動機行業(yè)的需求2。為了跟上國際的腳步，我國也必須在這方面繼續(xù)努力。本課題之所以選擇曲軸作文對象是因為它作為發(fā)動機的最重要原動件

12、，負荷最大。它的作用是與連桿組成曲柄連桿機構(gòu)，將活塞受到的燃燒室內(nèi)膨脹壓力而產(chǎn)生的上下運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，產(chǎn)生動力能。承受沖擊載荷，并且對外輸出功率。如果曲軸質(zhì)量沒有保證，將嚴(yán)重影響整個發(fā)動機的質(zhì)量。因此，要求曲軸有良好的疲勞強度，耐磨性、沖擊韌性和良好的綜合機械性能2。這些條件也注定了曲軸的加工工藝復(fù)雜，是工藝分析中的一個經(jīng)典實例。通過完成對該零件的工藝設(shè)計和部分夾具的設(shè)計， 將會對制造行業(yè)，尤其是工藝方面有更深的理解。1.2 曲軸制造的國內(nèi)外現(xiàn)狀當(dāng)前，國外（如美國、日本、英國等）的曲軸加工技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，其主要特點是生產(chǎn)線自動化水平高、靈活性和適應(yīng)性強，加工工藝和設(shè)備先進。例如：國

13、外曲軸的中心孔一般采用質(zhì)量定心加工方式，這樣可以保證后續(xù)加工中工件運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，有利于提高質(zhì)量；軸頸加工采用數(shù)控銑削，精度可達到國內(nèi)粗磨后的水品，而且變形小、效率高。因此，他們生產(chǎn)的曲軸無論是質(zhì)量、精度都能得到很好的保證3。我國曲軸生產(chǎn)技術(shù)主要參考國外的生產(chǎn)技術(shù)，隨著不斷改進，我國曲軸的生產(chǎn)加工效率和質(zhì)量也越來越高，無論產(chǎn)品種類、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方式都有很大發(fā)展。但是，國內(nèi)很多大規(guī)模的主機廠普遍采用進口設(shè)備為主，組建具有示范作用的高水平曲軸加工線，能夠滿足自身部分配套需求，同時向?qū)I(yè)廠家采購大部分配套所需曲軸。而絕大部分專業(yè)廠家為了減少投資以及生產(chǎn)成本，普遍采用普通機床和少專用組合機床組成生產(chǎn)線，生

14、產(chǎn)效率和自動化程度都很低生產(chǎn)效率和自動化程度都比較低。工序質(zhì)量穩(wěn)定性較差，而且容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，而且大多采用手工操作多次磨削的方式來保證成品尺寸，因此加工質(zhì)量不穩(wěn)定，廢品率高4?？偠灾?，由于機床設(shè)備精度差距和工藝處理上的一些環(huán)節(jié)處理不善，導(dǎo)致生產(chǎn)的曲軸質(zhì)量上與好的公司生產(chǎn)的存在較大差距，在生產(chǎn)工藝和技術(shù)上還有很大的改進空間。1.3 WD615系列曲軸概述為了彌補中國卡車市場缺重的情形，WD615系列發(fā)動機伴隨著國家從奧地利斯太爾公司整體引進斯太爾重卡平臺而來到了中國。WD615系列發(fā)動機有許多優(yōu)點：（1）經(jīng)濟性好、燃油消耗和機油消耗低：三道新結(jié)構(gòu)活塞環(huán)，最佳配缸間隙，降低了燃油消耗率和機油消耗

15、率，增壓中冷機型最低燃油耗達到194g/kW·.h，機油消耗率在機油消耗率低于0.8 g/kW·.h以下。（2）可靠性高：WD615系列發(fā)動機采用隧道式結(jié)構(gòu)型式，曲軸箱和與七道主軸承蓋鑄成一體，整體鍛造的氮化曲軸和優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛造連桿以及采用柔性設(shè)計制造的強力螺栓等，均保證了柴油機各運動件性能的高可靠性。（3）動力性好、扭矩儲備大：該系列柴油機采用波許P型結(jié)構(gòu)高壓油泵、和全程式調(diào)速器配低慣量多孔噴油器，通過供油特性校正和高效增壓器的合理匹配，動力性能好，扭矩儲備大于20%，能夠滿足各種工程機械的功率和扭矩要求。（4）有良好的高原適應(yīng)能力：新型增壓器具有進氣回流功能，拓寬了柴油

16、機高效工作區(qū)范圍增大了柴油機高效工作區(qū)范圍，能補償高原動力損失。有良好的高原適應(yīng)性，柴油機設(shè)計海拔高度為2000m，在此海拔高度柴油機功率仍然不需降低。（5）結(jié)構(gòu)合理、操作維修方便：單體式氣缸蓋，體積小、工藝性好、互換性強。零部件通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度高，易于大批量組織生產(chǎn)，降低了制造、維修成本。（6）有良好的配套適應(yīng)性：WD615系列工程機械柴油機各種附件配件齊全，具有多種規(guī)格和不同型號的配件。（7）綠色、環(huán)保型：無石棉氣缸墊設(shè)計，無公害。主體采用無襯墊結(jié)構(gòu)，框架式曲軸箱、沖壓式油底殼、高精度齒輪和扭轉(zhuǎn)棒齒輪傳動，能夠確保了柴油機的低噪音污染。煙度、廢氣排放大大低于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，綠色環(huán)保

17、。增壓機型可達到歐I排放標(biāo)準(zhǔn)6。正因為它有上述諸多優(yōu)點，因此WD615發(fā)動機產(chǎn)品在中國重卡用戶心中有很高的地位。引進后，中國重汽公司組織重汽公司技術(shù)中心、杭州汽車發(fā)動機廠、濟南汽車制造總廠、濰坊柴油機廠根據(jù)曲軸圖紙要求聯(lián)合攻關(guān),研究WD615系列發(fā)動機曲軸國產(chǎn)化生產(chǎn)技術(shù)，并參照斯太爾及國內(nèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn), 制定了斯太爾載貨汽車WD615系列曲軸模鍛件技術(shù)條件，該技術(shù)條件的各項指標(biāo)在達到斯太爾原件要求的同時，也考慮到國內(nèi)工藝水平，因此在國內(nèi)實施是可行的，為國產(chǎn)化生產(chǎn)提供了依據(jù)，取得了巨大成果，使我國的曲軸生產(chǎn)技術(shù)取得了突飛猛進的進步。，可以說，沒有斯太爾平臺的引進，就沒有中國重卡的今天6。WD615系

18、列曲軸主要特點：該發(fā)動機曲軸為整體鍛造模鍛件，材料采用優(yōu)質(zhì)45號鋼，是曲軸6 拐呈120°分布的，帶12個整體平衡塊，平衡塊大而薄，橫切面呈橢圓形，間距較?。?6）mm ，厚度312mm， 曲軸主軸頸直徑為100mm，其擺差要求小于3mm，軸向尺寸都有較高的公差要求。連桿頸直徑82mm，；夾角為120° °。曲軸加工余量和尺寸公差要求符合DIN7526E 級，同時對動平衡、表面質(zhì)量、脫碳層和幾何形狀都做了嚴(yán)格的規(guī)定，代表了當(dāng)前國內(nèi)外曲軸模鍛件制造技術(shù)的最高水平。2 WD615系列發(fā)動機曲軸分析2.1 零件的工作機理曲軸是發(fā)動機最重要的運動件，負荷最大，它與連桿組成

19、曲柄連桿機構(gòu)，將活塞收到的燃料室內(nèi)膨脹壓力而產(chǎn)生的上下運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，從而產(chǎn)生動能，驅(qū)動運動系統(tǒng)進行工作2。曲軸上位于轉(zhuǎn)動中心的叫做主軸頸，它通過軸瓦與曲軸箱相連，不在轉(zhuǎn)動中心的叫做連桿軸頸，它通過連桿軸瓦和螺栓與連桿相連。曲軸形狀不規(guī)則，轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生不規(guī)則的離心力和離心矩，加上活塞往復(fù)運動的慣性力，會導(dǎo)致不平衡。不平衡現(xiàn)象不僅會產(chǎn)生噪音，還會大大縮短零件壽命8。因此保持動平衡十分重要。另外，曲軸工作時要高速旋轉(zhuǎn)，需要不斷的對曲軸的摩擦表面用潤滑油潤滑，因此，在曲軸的主軸頸和連桿頸上都鉆有油孔，以便更好的潤滑。圖 WD615系列曲軸實物圖2.2 零件結(jié)構(gòu) 如圖一所示：WD615系列發(fā)

20、動機曲軸由七個100長46的主軸頸、六個82長46的連桿軸頸、一個120長44的大頭飛輪端和一個50的小頭齒輪端以及十二個連接主軸頸與連桿軸頸的扇形塊組成。主軸頸是曲軸的支承部分，通過主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。連桿軸頸是曲軸與連桿的連接部分，通過曲柄與主軸頸相連，在連接處用圓弧過渡，以減少應(yīng)力集中。直列發(fā)動機的連桿軸頸數(shù)目和氣缸數(shù)相等，WD615系列發(fā)動機是直列六缸發(fā)動機。大頭飛輪端裝飛輪，向汽車輸出動力，小頭齒輪端套齒輪，輸出動力可驅(qū)動風(fēng)扇和水泵的皮帶輪以及起動爪。平衡重塊用來平衡發(fā)動機不平衡的離心力矩，有時還用來平衡一部分往復(fù)慣性力，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。校驗動平衡時，先在專用的動平衡

21、機上測試，然后在過重的扇形塊上去除材料，以達到平衡。定毛坯材料和制定形式在毛坯成形方案的選擇中，要考慮適應(yīng)性原則。既根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀、外形尺寸和工作條件要求，選擇適應(yīng)的毛坯方案。尺寸較大的毛坯，通常不采用模鍛、壓力鑄造和熔模鑄造，多數(shù)采用自由鍛、砂型鑄造和焊接等方法制坯。零件的工作條件不同，選擇的毛坯類型也不同13。內(nèi)燃機曲軸在工作過程中承受很大的拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，應(yīng)具有良好的綜合力學(xué)性能，故高速大功率內(nèi)燃機曲軸一般采用強度和韌性較好的合金結(jié)構(gòu)鋼鍛造成形，功率較小時可采用球墨鑄鐵鑄造成形或用中碳鋼鍛造成形。WD615系列曲軸毛坯材料采用優(yōu)質(zhì)45鋼鍛造而成，大約能達到HB228。 零件的加

22、工技術(shù)要求曲軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于易彎曲變形的特殊軸類零件。在質(zhì)量上要求能夠承受周期性彎曲力矩，扭轉(zhuǎn)力矩和附加應(yīng)力。要求能達到“二度”、“三性”即強度、剛度、耐磨性、耐疲勞性、和沖擊韌性。在內(nèi)在質(zhì)量上還要求達到“四度”即尺寸精度、位置精度、形狀精度和表面光潔度。（1）尺寸精度分析WD615系列曲軸總長1108mm，該曲軸的主軸頸和連桿軸頸的精度都采用6級精度，主軸頸直徑100h6，m， 連桿軸頸直徑82h6m；各軸頸開檔均為46，軸向公差為±0.15。主軸頸與連桿軸頸的中心距為65，連桿徑夾角為120°°。（2）形狀精度分析主軸頸圓柱度公差mm；連桿軸頸圓柱度公差也。（

23、3）位置精度分析主軸頸軸線和連桿軸頸外圓的平行度為0.02，主軸頸的圓跳動誤差不大于0.03mm，同軸線的連桿軸頸圓跳動誤差不大于0.03mm。圖2.2 曲軸零件圖.1定毛坯材料和制定形式在毛坯成形方案的選擇中，要考慮適應(yīng)性原則。既根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀、外形尺寸和工作條件要求，選擇適應(yīng)的毛坯方案。尺寸較大的毛坯，通常不采用模鍛、壓力鑄造和熔模鑄造，多數(shù)采用自由鍛、砂型鑄造和焊接等方法制坯。零件的工作條件不同，選擇的毛坯類型也不同。內(nèi)燃機曲軸在工作過程中承受很大的拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，應(yīng)具有良好的綜合力學(xué)性能，故高速大功率內(nèi)燃機曲軸一般采用強度和韌性較好的合金結(jié)構(gòu)鋼鍛造成形，功率較小時可采用球墨鑄

24、鐵鑄造成形或用中碳鋼鍛造成形。WD615系列曲軸毛坯材料采用優(yōu)質(zhì)45號鋼，大約能達到HB228。大批量生產(chǎn)時可用模鍛，其鍛造工藝為：將坯料加熱至11801240，經(jīng)模鍛錘彎曲預(yù)斷及終鍛 在壓床上切邊 在模鍛錘上熱校正熱處理，消除內(nèi)應(yīng)力，調(diào)整硬度值到207-241HBS 2.5加工工序安排曲軸的基本加工路線如下 鍛造調(diào)質(zhì)處理粗加工熱處理精加工表面熱處理拋光調(diào)質(zhì)處理質(zhì)檢調(diào)質(zhì)處理清洗圖2.3 曲軸基本加工路線3 鍛造工藝的制定3.1 曲軸鍛造工藝性分析WD615系列曲軸帶有12個平衡塊，6拐6 拐呈120°分布，這種曲軸直接錘上鍛出來難度很大，通常是先鍛出平面曲軸，然后用去曲軸扭拐機扭出角

25、度。毛坯的主要技術(shù)要求：（1）熱處理：調(diào)整硬度值到207-241HBS （2）法蘭端面對主軸中心線垂直度誤差不大于1mm，其上孔的中心線與主軸中心線同軸度誤差不大于2mm（3）連桿軸頸縱向誤差不大于，軸向誤差不大于1mm（4）曲軸彎曲不大于1mm鍛件尺寸如表3.1所示。表3.1 WD615曲軸鍛件毛坯尺寸表零件尺寸/mm單邊余量/mm毛坯尺寸/mm10031068238850254120412811081115這種曲軸幾何形狀復(fù)雜，技術(shù)條件嚴(yán)格，工序多，鍛造工藝性較差，生產(chǎn)難度較高。要生產(chǎn)出合格的鍛件，不僅要有先進的設(shè)備，還要有正確的工藝。3.2 曲軸的鍛造工藝流程鍛造工藝過程是指一個零件從最

26、初的原料，到成為一個可供機械加工的毛坯的這個過程。曲軸的鍛造是從45鋼的棒料變成毛坯的過程。其中包括加熱、鍛造、切邊、扭拐、校正等多道工序，詳細的流程為清楚表達用工藝流程圖畫出。WD615系列發(fā)動機曲軸鍛造工藝如下圖：鍛造入庫鍛造拋丸鍛造探傷鍛造磨毛邊鍛造鍛造切邊鍛造扭拐鍛造校正鍛造熱處理鍛造檢查鍛造加熱鍛造備料鍛造剝皮圖3.1 WD615系列去曲軸鍛造工藝流程圖3.3 鍛造工藝的設(shè)計（1）備料曲軸材料是精煉45鋼，鋸床下料，要求Mo<0.1%并經(jīng)過熱頂鍛實驗，規(guī)格為直徑150的專用軋料，重量約為150kg。（2）剝皮由于國產(chǎn)的材料脫碳層較深，對曲軸的鍛件表面質(zhì)量有較大影響，因此下料后要

27、去除表層，剝皮后直徑為145，質(zhì)量約140kg。（3）加熱要求始鍛溫度為1180±20，加熱設(shè)備是步進式煤氣加熱爐。（4）鍛造鍛造又分為預(yù)鍛和終鍛兩步，預(yù)鍛和終鍛工步都是水平分模的，終鍛溫度控制在1050以上，使用的設(shè)備是16t模鍛錘。（5）切邊曲柄壓力機上切邊。（6）扭拐在美國CLEARING公司生產(chǎn)的2MN扭拐機上扭拐，扭拐溫度在9501050，扭拐時幾乎在全塑性變形條件下進行，扭矩約為N·m。（7）校正校正的目的是在扭拐之后校正主軸頸的直線度和和連桿之間的夾角，第一次校正后旋轉(zhuǎn)九十度校正第二次，校正的設(shè)備是16MN液壓校正機，校正溫度是850左右。（8）熱處理調(diào)質(zhì)處理

28、，具體造作將在后續(xù)熱處理章節(jié)中詳細介紹。（9）后繼工序熱處理之后要進行檢查，主軸頸的擺差，連桿頸的夾角以及熱處理硬度逐一檢查，不合格的要進行返工，合格的則要拋丸處理，去除表面氧化層，然后磁力探傷，若都合格則清理殘余毛邊，并浸油以防止生銹最后存庫，等待機械加工。4 機械加工工藝設(shè)計4.1定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程制定中一項重要工作，它是工藝路線是否正確合適的主要前提。正確與合理的選擇定位基準(zhǔn)，可以確保加工質(zhì)量能夠確保加工質(zhì)量、縮短加工過程、簡化裝備結(jié)構(gòu)與種類、提高生產(chǎn)率17。機械零件最初加工時只能選用毛坯上未加工過的表面作為定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)成為粗基準(zhǔn)這種基準(zhǔn)叫做粗基準(zhǔn)。用已加工過

29、的表面作為定位基準(zhǔn)成為精基準(zhǔn)。零件在設(shè)計工藝規(guī)程是總是先考慮用怎么樣的精基準(zhǔn)加工可以達到設(shè)計要求，然后考慮用怎樣的粗基準(zhǔn)來加工出精基準(zhǔn)。4.21.1粗基準(zhǔn)的選擇零件粗基準(zhǔn)的選擇原則是：（1）若要保證工件上加工表面之間的位置要求，如果不加工表面多，則以其中與加工表面位置精度要求高的表面當(dāng)做粗基準(zhǔn)。（2）如果要求工件某重要表面的加工余量均勻，那么，就要選擇該表面為粗基準(zhǔn)。（3）如果要保證各表面有足夠的加工余量，就選擇加工余量較小的表面作為粗基準(zhǔn)。（4）作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，才能保證定位可靠性。（5）粗基準(zhǔn)一般只能使用一次，特別是主要的定位基準(zhǔn)，以免產(chǎn)生較大誤差18。曲軸屬于軸類零件，應(yīng)選擇毛坯外

30、圓表面作為粗基準(zhǔn)。4.21.2精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇原則有：（1）用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，實現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”，以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。（2）當(dāng)工件以某一基準(zhǔn)定位可以較方便的加工多個表面時，應(yīng)選擇該表面本身作為精基準(zhǔn)，實現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生誤差。（3）當(dāng)精加工或光整加工工序要求加工余量較小而均勻時，應(yīng)以加工表面為精基準(zhǔn)，即遵循“自為基準(zhǔn)”原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。（4）為獲得均勻的余量和保證較高的位置精度可遵循“互為基準(zhǔn)”、反復(fù)加工的原則。（5）有多種方案可供選擇時，應(yīng)選擇定位基準(zhǔn)未定、夾緊可靠，可使夾具簡單化的表面為精基準(zhǔn)18。 曲軸機械加工的精基準(zhǔn)是

31、兩端的中心孔。4.32機械加工工藝路線的擬訂制定工藝路線是體現(xiàn)工藝師工藝水平的重要方面，也是工藝人員制定工藝規(guī)程時的最重要的工作。其原則是，既要保證零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度、表面質(zhì)量，又要盡可能的提高生產(chǎn)率、降低成本，取得較好經(jīng)濟效益。這里需要說明幾點：（1）在具體制定工藝路線時，必須充分考慮本企業(yè)的實際加工條件與能力。因為工藝路線是實踐性很強的工作。（2）工藝師應(yīng)具有較豐富的實際生產(chǎn)經(jīng)驗，制定機械加工工藝規(guī)程也是不斷積累經(jīng)驗的過程。對于一個零件的加工，雖然可以安排不同的加工路線工藝師的任務(wù)就是找出一條生產(chǎn)條件下最佳的工藝路線。（3）計算機輔助工藝編制是制定機械加工工藝規(guī)程的發(fā)展方向

32、，即CAPP（computer aided process planning）。工藝路線的制定可以利用成組技術(shù)、人工智能技術(shù)自動進行19。4.32.1 機械加工工序安排原則機械加工工序的安排原則是：;基準(zhǔn)先行，先主后次，先粗后精，先面后孔。在零件切削加工工藝過程中，首先要安排加工基準(zhǔn)面的工序首先應(yīng)該安排加工基準(zhǔn)面的工序。作為基準(zhǔn)表面，一般都安排在第一道工序進行之后，以便后續(xù)工序利用該基準(zhǔn)面定位加工其他表面。其次安排加工主要表面。至于次要表面加工則可在主要表面加工后穿插進行加工?？傊砻娲植诙茸畹偷谋砻婧妥罱K的加工工序必須安排在最后加工，避免磕碰高光潔的表面。所有機械零件加工時都是先加工平面再加

33、工內(nèi)孔20。4.32.32工藝路線方案根據(jù)以上原則，以及具備所需設(shè)備的情況下，制定的工藝路線方案如下（不包含毛坯鍛造）： （1）銑大小頭端面，從兩面打中心孔（2）用車床車大端和小端外圓，達到所需厚度和長度（3）用自動內(nèi)銑銑床銑主軸頸和連桿軸頸（4）去毛刺，切扇形板（5）打鋼印（6）熱處理：首次氮化（7）用中心孔專用機校正大小頭中心孔（8）用組合式鉆床鉆主軸頸和連桿軸頸上的直油孔及在彎頭扇板上結(jié)合部鉆斜油孔（9）用電動專用修磨器對直油孔和斜油孔倒角（10）在鉆床上打工藝定位銷（11）用磨床粗磨、精磨大小頭端面（12）用4R自動磨床粗磨、精磨主軸頸外圓和開檔（13）用5R自動磨床粗磨、精磨各連桿軸

34、頸外圓和開檔（14）銑小頭槽，校正斜油孔（15）用專用鉆床鉆大頭端面上的九只螺孔（16）熱處理表面處理，圓角淬火（17）用動平衡機配合鉆、銑床校正動平衡，不平衡時在扇板上打銑平衡位（18）用電動專用修磨器修磨直油孔和斜油孔（19）用拋光機對各主軸頸和連桿軸頸外圓拋光（20）用清洗機清洗、疏通直油孔和斜油孔（21）用清洗機清洗整條曲軸（22）質(zhì)檢入庫4.43確定加工余量及毛坯尺寸加工余量是指加工過程中所切除的金屬層厚度，零件的工藝路線確定后，再進一步確定各個工序的具體內(nèi)容時需對每一道工序進行詳細設(shè)計，其中包括正確確定各個工序的工序尺寸，而工序尺寸的確定，首先應(yīng)確定加工余量。確定加工余量的方法有三

35、種：（1）經(jīng)驗估算法，即根據(jù)工藝人員的講演來確定加工余量。為避免產(chǎn)生廢品，所確定的加工余量一般偏大。該方法常用于單件小批量。（2）查表修正法，即根據(jù)有關(guān)手冊，查的加工余量的數(shù)值，然后根據(jù)實際情況進行適當(dāng)修改，這是一種廣泛采用的方法。（3）分析計算法，即對影響加工余量的各種因素進行分析，然后再計算加工余量的方法。此方法確定的加工余量較合理，但需要全面的試驗資料，計算也復(fù)雜，很少采用22。根據(jù)直徑加工余量表和毛坯加工余量表查的，毛坯尺寸如表3.1所示。表4.1 WD615曲軸毛坯尺寸表零件尺寸/mm單邊余量/mm毛坯尺寸/mm10031068238850254120412811081115 從工藝

36、路線方案可以看出，曲軸外圓表面加工的加工方案是：粗車粗磨精磨。查常用加工方法加工余量表得，100、82的加工余量為：粗銑余量Z11=5.4，粗磨余量Z12=0.5，精磨余量Z150的加工余量為：粗車余量Z21=3.4，粗磨余量Z22=0.5，120的加工余量為：粗車余量Z31=7.4，粗磨余量Z32=0.5曲軸2個端面的加工方案是銑粗磨精磨。粗銑余量Z=2.9，粗磨余量Z32=0.5，4.5 4 工藝計算4.54.1 工序尺寸的基本尺寸主軸頸精磨后的工序基本尺寸為100，各工序尺寸依次為：粗車（100.1+0.5）=10mm連桿軸頸精磨后的工序基本尺寸為82，各工序尺寸依次為：粗車（82.1+

37、0.5）=8mm小頭端精磨后的工序基本尺寸為50，各工序尺寸依次為：粗車（50.1+0.5）=5mm大頭端精磨后的工序基本尺寸為120，各工序尺寸依次為：粗車（120.1+0.5）=121mm開檔長度46，各工序尺寸依次為：粗車（46.1+0.5）=4mm4.54.2毛坯及各工序尺寸的公差及基本偏差查表5-119按十級精度計算鋼質(zhì)模鍛件公差表（普通級）得，毛坯尺寸公差如表4.21表 4.2 1 毛坯尺寸公差表毛坯尺寸/mm公差/mm按對稱標(biāo)注結(jié)果/mm106±106±88±88±542±154±1128±128±1

38、1157±1115±查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表（GB/T）表3-123得：主軸頸100精磨IT6的公差值為0.022mm；粗磨IT9的公差值為0.087mm；粗銑IT11的公差值為0.22mm；連桿軸頸82精磨IT6的公差值為0.022mm；粗磨IT9的公差值為0.087mm；粗銑IT11的公差值為0.22mm；小頭端50精磨IT6的公差值為0.019mm；粗磨IT9的公差值為0.074mm；粗車IT11的公差值為0.19mm；大頭端120精磨IT6的公差值為0.025mm；粗磨IT9的公差值為0.1mm；粗車IT11的公差值為0.16mm；開檔長46精磨IT10的公差值為0.1mm

39、；工序尺寸按“入體原則”標(biāo)注，主軸頸100精磨粗磨粗銑毛坯所有工序尺寸的計算過程同上，為了簡明，計算后列出以下表格表4.3 2 主軸頸工序尺寸表工序名稱工序余量/mm工序尺寸/mm工序公差/mm工序尺寸及偏差/mm精磨100粗磨0.5粗銑10毛坯6106106±表4.4 3 連桿軸頸工序尺寸表工序名稱工序余量/mm工序尺寸/mm工序公差/mm工序尺寸及偏差/mm精磨82粗磨0.5粗銑5.48毛坯68888±表4.54小頭端工序尺寸表工序名稱工序余量/mm工序尺寸/mm工序公差/mm工序尺寸及偏差/mm精磨50粗磨粗車3.45毛坯454254±1表4.6 5 小頭端

40、工序尺寸表工序名稱工序余量/mm工序尺寸/mm工序公差/mm工序尺寸及偏差/mm精磨120粗磨粗車7.4毛坯8128128±表4.7 6 開檔長度工序尺寸表工序名稱工序余量/mm工序尺寸/mm工序公差/mm工序尺寸及偏差/mm精磨46粗磨4粗車1.4毛坯343243±14.65確定切削用量和時間定額4.65.1切削用量切削速度、進給量和背吃刀量（切削深度）這三個切削時的運動參數(shù)總稱為切削用量。刀具壽命與工序的切削用量有密切關(guān)系（見金屬切削原理），一般分為該工序單件成本最低的經(jīng)濟壽命和最大生產(chǎn)率壽命兩類。按后者選擇的切削用量稱為最大生產(chǎn)率切削用量，一般在生產(chǎn)任務(wù)緊迫時使用。按

41、前者選擇的切削用量稱為最低成本切削用量，這是通常使用的18。對于保證加工質(zhì)量、提高加工效率和降低生產(chǎn)成本具有重要意義。選擇切削用量時應(yīng)考慮的主要因素有：刀具和工件的材料、刀具壽命、機床功率、工件的加工精度和表面粗糙度、機床機床夾具工件刀具系統(tǒng)的剛度以及斷屑、排屑條件等。粗加工時，一般優(yōu)先選用盡可能大的背吃刀量，其次選用大的進給量，最后根據(jù)道具耐用度要求，確定合適的切削速度。這樣可以盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。精加工時，首先應(yīng)保證工件的加工精度和表面質(zhì)量要求，故一般選用較小的進給量和背吃刀量，而盡可能選用較大的切削速度18。4.65.2時間定額工時定額計算的說明：時間定額是工藝規(guī)

42、程中的重要組成部分，是勞動生產(chǎn)率指標(biāo)，也是完成一個工序所需的時間。根據(jù)時間定額可以安排生產(chǎn)作業(yè)計劃，確定設(shè)備數(shù)量和人員編制，進行成本核算，規(guī)劃生產(chǎn)面積17。 時間定額由基本時間（Tj）、輔助時間（Tf)、布置工作地時間（Tw）、準(zhǔn)備與終結(jié)時間（Tz）和休息和生理需要時間（Tx）組成。（1）基本時間Tj：直接改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀、相對位置以及表面狀態(tài)等工藝過程所消耗的時間，稱為基本時間。 對機加工而言，基本時間就是切去金屬所消耗的時間。（2）輔助時間Tf：主要指裝卸工件、開停機床、改變切削用量、測量工件尺寸、進退刀等動作所消耗的時間。（3） 操作時間：操作時間=基本時間Tj+輔助時間Tf 。

43、（4）服務(wù)時間Tw（布置工作地時間）：為正常操作服務(wù)所消耗的時間，主要指：修整刀具、收拾工具、潤滑機床、換刀、清理切宵等所消耗的時間。計算方法：一般按操作時間的2%7%進行計算，設(shè)計中取4.5%。（5）準(zhǔn)備與終結(jié)時間Tz：為生產(chǎn)一批零件，進行準(zhǔn)備和結(jié)束工作所消耗的時間，稱為準(zhǔn)備與終結(jié)時間。 主要指：熟悉工藝文件、領(lǐng)取毛坯、安裝夾具、調(diào)整機床、拆卸夾具等所消耗的時間。計算方法：根據(jù)經(jīng)驗進行估算。在大量生產(chǎn)中，產(chǎn)品終年不變，可不計準(zhǔn)終時間。（6）休息時間Tx：為恢復(fù)體力和滿足生理衛(wèi)生需要所消耗的時間為休息時間。 計算方法：一般按操作時間的2%進行計算17。T= Tj+ Tf+ Tw +Tx= Tj

44、+ Tf+（Tj+ Tf）x +0.02x（Tj+ Tf）T=1.065（Tj+ Tf） （式4.1）4.65.3切削用量與時間定額的計算4.65 工序（1）銑大小頭端面，從兩面打中心孔工步1：銑曲軸大端面A選用直徑為130的硬質(zhì)合金刀具，確定背吃刀量，由機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書表5-15查得，p=B進給量的確定， 由表5-27選取f=0.5mm/rC切削速度的計算，由表5-30選取v=110m/min，刀具直徑為130，由公式n= （式4.2） 求出n=1000x110x130)=r/min，取n=300r/min，求的實際切削速度V=122.4m/minD時間定額計算查表5-33，端銑

45、刀對稱銑的基本時間為tm= （式4.3）式中，Lw為工件切削部分長度，單位mmL1為切入行程長度，單位mmL2為切出行程長度，單位mmVf為工作臺每分鐘進給量，單位mm/min已知Vf=nf=100mm/min，Lw=128，查表5-33取L1=3，L2=3，計算的tm=134/100= min=79s工步2：銑曲軸小端面A選用直徑為60的硬質(zhì)合金刀具，確定背吃刀量，由機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書表5-15查得，p=B進給量的確定， 由表5-27選取f=/rC切削速度的計算，由表5-30選取v=110m/min，刀具直徑為130。時間定額計算由于銑兩個端面是同時的，故tm=79，已知Vf=nf

46、，Lw=54，查表5-33取L1=3，L2=3則nf=44.78，n=100 r/min，工步3：打中心孔10A 選用高速鋼鉆頭，確定背吃刀量，鉆孔時背吃刀量為已加工表面直徑的一半，故p=5mmB進給量的確定， 由機械工人必備手冊表9-18查得，f=/rC切削速度的計算，由表9-19得，v=15m/min，由公式n=1000v/(d) 求出n=1000x15/(3.14x10)=477.7r/min，取n=500r/min，求的實際切削速度Vm/minD時間定額計算查表5-57可知，打中心孔的基本時間為tm= （式4.4） 式中Lw為工件切削部分長度，單位mmLf為切入量，單位mmtm=（Lw

47、+Lf）/fn=（22+4）/（500x0.18）=0.29min=17s4.5.3.2 工序(2）車大端和小端外圓工步1：車大端外圓A選用高速鋼刀具，確定背吃刀量，由機械制造技術(shù)基礎(chǔ)表2-7選取p=2.5mmB進給量的確定，選取f=mm/rC切削速度的計算，選取v=30m/min，由公式n=1000v/(d) 求出n=1000x30128)=r/min，取n=100r/min，求的實際切削速度V=m/minD時間定額計算查表5-47，車外圓的基本時間為Tj= （式4.5）式中，L為切削加工長度，單位mmL1為刀具切入長度，單位mmL2為刀具切出長度，單位mmL3為小批量加工時試切長度，故大批

48、量生產(chǎn)時為0I為進給次數(shù)已知f=mm/min，n=100r/min，L=44，L1=p/Kr+(23)，Kr為主偏角，約45°，L1=2+2=4，L2=4，計算的Tj=(L+L1+L2+L3)I/(fn)=（44+4+4）x3/(0.3x100)=min=310s工步2：車小端外圓A刀具不換，由機械制造技術(shù)基礎(chǔ)表2-7選取p=2mmB進給量的確定，選取f=/rC切削速度的計算，選取v=25m/min，由公式n=1000v/(d) 求出n=1000x2554)=133r/min，取n=150r/min，求的實際切削速度V=m/minD時間定額計算,車外圓的基本時間為Tj= 已知f=mm

49、/min，n=150r/min，L=86，L1=p/Kr+(23)，L1=2+2=4，L2=4，Kr為主偏角，約45°計算得Tj=(L+L1+L2+L3)I/(fn)=（86+4+4）x2/(x150)=min=149s4.5.3.2 工序(3) 銑主軸頸和連桿軸頸工步1：銑主軸頸A選用硬質(zhì)合金刀具，取背吃刀量p=mmB進給量的確定，由機械制造技術(shù)基礎(chǔ)表2-7選取f=0.5mm/rC切削速度的計算，選取v=130m/min，由公式n=1000v/(d) 求出n=1000x130/(3.14x108)=r/min，取n=400r/min，求的實際切削速度V=m/min工步2：銑連桿軸頸

50、A選用硬質(zhì)合金刀具，取背吃刀量p=mmB進給量的確定，選取f=mm/rC切削速度的計算，主軸轉(zhuǎn)速不變，由公式n=1000v/(d) 求出v=n m/min4.5.3.3 工序(8) 鉆直油孔和斜油孔工步1：鉆直油孔A選用高速鋼刀具，背吃刀量p=mmB進給量的確定，又機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書表5-50查得，f=5mm/rC切削速度的計算，由機械工人必備手冊9-19查得，v=15m/min，按公式n=1000v/(d) 求出n=15000/(3.14x8.4)=568.7r/min，取600 r/min， m/minD時間定額計算查表5-57可知，鉆孔的基本時間tm= （式4.6）當(dāng)式中LI=24，取3， =d x (cotKr)/2+34.2 x 1+3=7.2，Lw是加工長度，主軸頸的Lw1= 100，連桿軸頸上，Lw2=82故，在主軸頸上tm1=（100+2+7.2）/（600x0. 25）=0.73min=44s；在連桿軸頸上，tm2=（82+2+7.2）/（600x0. 25）=0.61min=37s工步2：鉆斜油孔 鉆斜油孔時，背吃刀量、進給量以及切削速度都與鉆直油孔時相同，不同的是時間定額計算公式中的Lw ，已知在主軸頸上Lw3=141，在連桿軸頸上Lw4=115，故，在主軸頸上tm3=（