發(fā)動機(jī)曲軸加工工藝夾具設(shè)計(jì)（半成品）

發(fā)動機(jī)曲軸加工工藝夾具設(shè)計(jì)（半成品）,發(fā)動機(jī),曲軸,加工,工藝,夾具,設(shè)計(jì),半成品 摘 要 本設(shè)計(jì)主要圍繞發(fā)動機(jī)曲軸的工藝規(guī)程和專用夾具設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，其內(nèi)容包括了解曲軸結(jié)構(gòu)，確定曲軸的生產(chǎn)類型，相關(guān)的技術(shù)要求。在此基礎(chǔ)上，選擇毛坯，確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量，繪制毛坯圖。CAD繪制標(biāo)準(zhǔn)零件圖，并在認(rèn)真詳細(xì)分析零件圖后，進(jìn)行基準(zhǔn)的選擇，制定了表面加工方法，劃分加工階段，根據(jù)生產(chǎn)類型確定工序的集中和分散，合理地安排工序，編排合適的工藝路線；進(jìn)行詳細(xì)的大量計(jì)算，包括：加工余量、工序尺寸和公差的確定、切削用量的計(jì)算及時間定額的計(jì)算。從而制定出一套合理的機(jī)械加工工藝卡片和機(jī)械加工工序卡片。 第二部分的設(shè)計(jì)是本課題的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，主要圍繞專有鉆床類夾具的設(shè)計(jì)，用臥式雙面中心孔鉆床，為銑斷面打中心孔這道工序設(shè)計(jì)一鉆床夾具。首先明確夾具設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，通過確定定位元件，導(dǎo)向裝置，夾緊機(jī)構(gòu)得出夾具的結(jié)構(gòu)方案，查閱相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，繪畫夾具裝配圖。 本課題研究的發(fā)動機(jī)曲軸應(yīng)用在汽車發(fā)動機(jī)中， 總之，曲軸加工工藝的安排以及專用夾具的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的高難度工作，。它是一種需大批量生產(chǎn)的零件。且技術(shù)要求比較高，為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量和水平，設(shè)計(jì)工作按照科學(xué)的程序進(jìn)行，分清主次，合理取舍。 關(guān)鍵詞：曲軸，加工工藝，工藝規(guī)程，制造工藝，夾具 Abstract The design was studied that was focused on transmission with the shift fork of the protocols and proprietary drilling fixture design, whose contents were included that the use of blades, the blades type of production and the relevant technical requirements. On this basis, the rough was chosen, and the size of the rough was determined, and the mechanical allowances were determined. A rough map was drawn. After carefully detailed analysis of the parts map, the benchmark was chosen, the development of surface processing methods was determined, and the demarcation of the processing stages was divided. According to the production process the type of centralization and decentralization was determined, the process was reasonably arranged, and the order and orchestrates a suitable process line were set up. Then some detail was calculated, such as allowance, processes size and the determination of tolerance. The amount of calculation and the calculation of the fixed time was cut. Thus a set of reasonable card processing machinery and mechanical processes cards were drawn up. The second part of the design was the focus of this issue which was difficult, who was mainly centered on proprietary drilling fixture design, Z525-use vertical drilling, drilling screw hole design process by which a drilling fixture. Firstly fixture was designed to clear the major tasks identified by positioning components, guidance devices, clamping body fixture structure, access to the relevant national standards, painting fixture assembly. The study of the subject transmission blades was used in the transmission gearbox shift agencies. Through the design of the transmission plectrum shift gearbox bodies changed stalls, thus it changed the speed of automobile. This paper transmission plectrum design of technical rules, transmission truly achieved the change stalls and shift function, against drilling fixture design, realization of the drilling screw hole of this procedure. In short, the design of transmission plectrum was a complex task. It was the typical products in mass production. To ensure the quality of products and the level of design the work must be produced in accordance with the scientific procedure, prioritize, reasonable choice Keywords: Plectrum, machining, technical rules, manufacturing technology, fixture 1前言 1.1 設(shè)計(jì)目的和意義 本次設(shè)計(jì)題目為“發(fā)動機(jī)曲軸加工工藝及夾具設(shè)計(jì)”，它運(yùn)用了機(jī)械加工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)內(nèi)容，囊括了幾年來所學(xué)的理論知識，使我進(jìn)一步加深了解機(jī)械加工的工藝方法，以及如何合理安排工藝流程，選用合理的夾具，初步做到了學(xué)以致用，并在設(shè)計(jì)中學(xué)到了更多的機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，使我對機(jī)械設(shè)計(jì)以及加工工藝有了更深層次的理解和認(rèn)識，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。 1.2 研究的方向及存在的問題 1前言。 1.2 研究的方向及存在的問題 曲軸是發(fā)動機(jī)中承受沖擊載荷、傳遞動力的重要零件，在發(fā)動機(jī)五大件中最難以保證加工質(zhì)量。由于曲軸工作條件惡劣，因此對曲軸材質(zhì)以及毛坯加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動平衡等要求都十分嚴(yán)格。如果其中任何一個環(huán)節(jié)質(zhì)量沒有得到保證，則可嚴(yán)重影響曲軸的使用壽命和整機(jī)的可靠性。世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家對曲軸的加工十分重視，并不斷改進(jìn)曲軸加工工藝。隨著WTO的加入，國內(nèi)曲軸生產(chǎn)廠家已經(jīng)意識到形勢的緊迫性，引進(jìn)了為數(shù)不少的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，以期提高產(chǎn)品的整體競爭力，使得曲軸的制造技術(shù)水平有了大幅提高，特別是近5年來發(fā)展更為迅猛。 目前車用發(fā)動機(jī)曲軸材質(zhì)有球墨鑄鐵和鋼兩類。由于球墨鑄鐵的切削性能良好，可獲得較理想的結(jié)構(gòu)形狀，并且和鋼質(zhì)曲軸一樣可以進(jìn)行各種熱處理和表面強(qiáng)化處理來提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度、硬度和耐磨性。球墨鑄鐵曲軸成本只有調(diào)質(zhì)鋼曲軸成本的1/3左右，所以球墨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。統(tǒng)計(jì)資料表明，車用發(fā)動機(jī)曲軸采用球墨鑄鐵材質(zhì)的比例在美國為90%，英國為85%，日本為60%，此外，德國、比利時等國家也已經(jīng)大批量采用。國內(nèi)采用球墨鑄鐵曲軸的趨勢則更加明顯，中小型功率柴油機(jī)曲軸85%以上采用球墨鑄鐵，功率在160kW以上的發(fā)動機(jī)曲軸多采用鍛鋼曲軸。 1、球墨鑄鐵曲軸毛坯鑄造技術(shù) 球墨鑄鐵曲軸的生產(chǎn)繼QT800-2、QT900-2等幾種牌號后，廣西玉柴等經(jīng)過攻關(guān)已能穩(wěn)定生產(chǎn)QT800-6牌號的曲軸，為曲軸“以鐵代鋼”奠定了基礎(chǔ)。 （1） 熔煉 高溫低硫純凈鐵水的獲得是生產(chǎn)高質(zhì)量球墨鑄鐵的關(guān)鍵。國內(nèi)主要是以沖天爐為主的生產(chǎn)設(shè)備，鐵水未進(jìn)行預(yù)脫硫處理；其次是高純生鐵少、焦炭質(zhì)量差。目前已采用雙聯(lián)外加預(yù)脫硫的熔煉方法，采用沖天爐熔化鐵水，經(jīng)爐外脫硫，然后在感應(yīng)電爐中升溫并調(diào)整成分。目前，在國內(nèi)鐵水成分的檢測已普遍采用真空直讀光譜儀來進(jìn)行。 （2） 造型 氣流沖擊造型工藝明顯優(yōu)于粘土砂型工藝，可獲得高精度的曲軸鑄件，該工藝制作的砂型具有無反彈變形量等特點(diǎn)，這對于多拐曲軸尤為重要。目前，國內(nèi)已有一些曲軸生產(chǎn)廠家從德國、意大利、西班牙等國引進(jìn)氣流沖擊造型工藝，不過，引進(jìn)整條生產(chǎn)線的只有極少數(shù)廠家，如文登天潤曲軸有限公司引進(jìn)了德國KW鑄造生產(chǎn)線。 2、鋼曲軸毛坯的鍛造技術(shù) 近幾年來，國內(nèi)已引進(jìn)了一批先進(jìn)的鍛造設(shè)備，但由于數(shù)量少，加之模具制造技術(shù)和其他一些設(shè)施跟不上，使一部分先進(jìn)設(shè)備未發(fā)揮應(yīng)有的作用。從總體上來講，需改造和更新的陳舊的普通鍛造設(shè)備多，同時，落后的工藝和設(shè)備仍占據(jù)主導(dǎo)地位，先進(jìn)技術(shù)有所應(yīng)用但還不普遍。 3、機(jī)械加工技術(shù)發(fā)動機(jī)曲軸制造技術(shù)進(jìn)展最為迅速的是機(jī)械加工裝備，比較典型的加工工藝是銑削和磨削 目前國內(nèi)曲軸生產(chǎn)線多數(shù)由普通機(jī)床和專用機(jī)床組成，生產(chǎn)效率和自動化程度相對較低。粗加工設(shè)備多采用多刀車床車削曲軸主軸頸及拐頸，工序的質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。一般精加工采用MQ8260等曲軸磨床粗磨-半精磨-精磨-拋光，通常靠手工操作，加工質(zhì)量不穩(wěn)定。 4、熱處理和表面強(qiáng)化處理技術(shù) 曲軸的熱處理關(guān)鍵技術(shù)是表面強(qiáng)化處理。球墨鑄鐵曲軸一般均采用正火處理，為表面處理做好組織準(zhǔn)備，表面強(qiáng)化處理一般采用感應(yīng)淬火或氮化工藝。鍛鋼曲軸則采用軸頸與圓角淬火工藝。引進(jìn)的設(shè)備有AEG全自動曲軸淬火機(jī)床、EMA淬火機(jī)床等。 據(jù)國外資料介紹，球墨鑄鐵曲軸采用圓角滾壓工藝與離子氮化結(jié)合使用進(jìn)行復(fù)合強(qiáng)化，可使整條曲軸的抗疲勞強(qiáng)度提高130%以上。國內(nèi)部分廠家近幾年也進(jìn)行了這方面的實(shí)踐，取得了良好的效果。曲軸制造技術(shù)的發(fā)展趨勢 （1）曲軸中頻感應(yīng)淬火 曲軸中頻感應(yīng)淬火將采用微機(jī)監(jiān)控閉環(huán)中頻感應(yīng)加熱裝置，具有效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、運(yùn)行可控等特點(diǎn)。 （2）曲軸軟氮化 對于大批量生產(chǎn)的曲軸來說，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，今后將采用微機(jī)控制的氮基氣氛氣體軟氮化生產(chǎn)線。氮基氣氛氣體軟氮化生產(chǎn)線由前清洗機(jī)（清洗干燥）、預(yù)熱爐、軟氮化爐、冷卻油槽、后清洗機(jī)（清洗干燥）、控制系統(tǒng)及制氣配氣等系統(tǒng)組成。 （3）曲軸表面強(qiáng)化技術(shù) 球墨鑄鐵曲軸圓角滾壓強(qiáng)化將廣泛應(yīng)用于曲軸加工中，另外，圓角滾壓強(qiáng)化加軸頸表面淬火等復(fù)合強(qiáng)化工藝也將大量應(yīng)用于曲軸加工中，鍛鋼曲軸強(qiáng)化方式將會更多地采用軸頸加圓角淬火處理。 1.3 設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想 無論是傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)，還是先進(jìn)的機(jī)械制造系統(tǒng)，其基本組成部分均是機(jī)床與刀具，并由作為加工、裝配過程信息管理基礎(chǔ)的機(jī)械制造工藝聯(lián)系而成?？梢姡邢髟砑暗毒?、金屬切削機(jī)床及機(jī)械制造工藝學(xué)等基本理論及相關(guān)知識形成了機(jī)械制造技術(shù)的基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)以提高設(shè)計(jì)者基礎(chǔ)知識為目標(biāo)，仍采用傳統(tǒng)加工方法和設(shè)計(jì)思想。 2曲軸毛坯的選擇 2.1 計(jì)算生產(chǎn)量及確定生產(chǎn)類型 毛坯選擇通常要考慮到零件制造工藝性，生產(chǎn)批量，零件外形尺寸以及性能要求特點(diǎn)等 零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程與采用的生產(chǎn)類型密切相關(guān)。生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。一般分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型。不同的生產(chǎn)類型，零件的加工工藝是不同的。生產(chǎn)類型主要與零件的年生產(chǎn)量有關(guān)。 N=Qn(1+a)(1+b) (2.1) 式中N----零件年生產(chǎn)量（件/年） Q----產(chǎn)品年生產(chǎn)量（臺/年） n----每臺產(chǎn)品所含零件數(shù)（件/年） a----該零件的備品百分率（%） b----該零件的廢品百分率（%） 已知該零件的年生產(chǎn)量為5000臺/年；n=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率a和廢品率b分別為3%和0.5%。 N=5000×1×（1+3%）×(1+0.5%)=5156件 換擋叉重量2千克，由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》（以下簡稱《設(shè)計(jì)指南》）表2-1查得，汽車發(fā)動機(jī)曲軸屬輕型零件，故該曲軸生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 2.2 選擇毛坯，確定毛坯尺寸 2.2.1選擇毛坯 該零件材料為QT850一3，考慮該工件形狀比較復(fù)雜，因此應(yīng)該選用鑄件，以最大限度減少金屬切屑量，保證高效率低消耗。由于工件年產(chǎn)量5156件，屬大批量生產(chǎn)，且技術(shù)要求高，由《機(jī)械零件工藝性手冊》表2-29，采用一般機(jī)器鑄造。從而也提高了生產(chǎn)效率，保證了加工精度。 2.2.2確定機(jī)械加工余量，毛坯尺寸和公差 由逐漸尺寸公差與機(jī)械加工余量（摘至GB/T 6414-----1999）要確定毛坯尺寸和機(jī)械加工余量，應(yīng)按以下步驟 ⑴最大輪廓尺寸 根據(jù)零件圖計(jì)算輪廓尺寸，長1145mm為最大輪廓尺寸， ⑵選取公差等級CT，由《設(shè)計(jì)指南》表5-1，鑄造方法，機(jī)器鑄造，材料為球墨鑄鐵，CT=8一12級，取10級。 ⑶ 求鑄件尺寸公差 根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄件公差等級CT，由《設(shè)計(jì)指南》表5-3查得，公差帶相對于基本尺寸對稱分布。 ⑷ 求機(jī)械加工余量等級 《設(shè)計(jì)指南》表5-5查得，加工余量等級范圍E一G級，取F級。 ⑸ 求RAM（要求的機(jī)械加工余量） 對所有加工表面取相同值，由《設(shè)計(jì)指南》表5-4查最大輪廓尺寸為1145mm，機(jī)械加工余量等級F級，得RMA為3mm 求毛坯基本尺寸， 由公式 R=F2RMACT/2 （3-2） 德出各段毛坯基本尺寸， 鑄件毛坯尺寸公差以及加工余量 曲軸鑄件毛坯各段尺寸公差以及加工余量見表2-1 表2-1 曲軸鑄件毛坯各段尺寸公差以及加工余量 2.2.5 繪制毛坯圖 由表2-1所得結(jié)果，繪制毛坯圖。