畢業(yè)設(shè)計(jì)----曲軸加工工藝設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　曲軸加工工藝設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中承受沖擊載荷、傳遞動(dòng)力的重要零件，由于曲軸服役條件惡劣，因此對(duì)曲軸材質(zhì)的選擇，毛坯的加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動(dòng)平衡等要求都十分嚴(yán)格，因此要制定合理的加工工藝。首先要根據(jù)要求選擇合適的毛坯，在加

2、工過程中要選擇合理的加工設(shè)備及刀具、通用夾具、量具及測(cè)量方法，在加工工藝中要進(jìn)行加工工序設(shè)計(jì)，加工尺寸計(jì)算，零件加工要設(shè)計(jì)合理的專用夾具。伴隨著曲軸加工工藝的發(fā)展，加工方法不斷改進(jìn)，加工方法越來越先進(jìn)，所以設(shè)計(jì)合理的曲軸加工工藝和裝夾的夾具，不但可以提高加工精度，還可以提高生產(chǎn)效率，從而降低生產(chǎn)的成本，以期提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　　關(guān)鍵詞：曲軸，工藝，夾具</p><p>　

3、　CRANK SHAFT PROCESSING TECHNOLOGY</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The crank shaft is to launch to bear pound at to carry a lotus and deliver in the machine motive of importance sp

4、are parts, because of the crank shaft undergo military service a condition bad, so to crank shaft material, semi-finished product processing technology, accuracy, surface rough degree, hot processing and the surface enha

5、nce, move balance etc. request all very strict. Therefore want to draw up reasonable of process a craft, want first according to request choice reasonable of semi-fini</p><p>　　KEY WORDS: Crank shaft, Techno

6、logy, Jig </p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　前　言1</b></p><p><b>　　1 曲軸的作用1</b></p><p>　　2 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工工藝的歷史發(fā)展演變1</p><p>　　3

7、 曲軸加工工藝現(xiàn)狀3</p><p>　　第1章 零件加工工藝設(shè)計(jì)4</p><p>　　1.1 零件工藝分析4</p><p>　　1.2 零件加工特點(diǎn)及解決方法5</p><p>　　1.2.1 零件加工特點(diǎn)5</p><p>　　1.2.2 加工零件采取的措施6</p><p>

8、;　　1.3 確定毛坯6</p><p>　　1.3.1 確定毛坯6</p><p>　　1.3.2 確定機(jī)械加工余量6</p><p>　　1.4 設(shè)計(jì)毛坯圖8</p><p>　　1.4.1 確定毛坯尺寸公差8</p><p>　　1.4.2 確定圓角半徑9</p><p>　　

9、1.4.3 確定拔模角度10</p><p>　　1.4.4 確定分模位置10</p><p>　　1.4.5 確定毛坯及毛坯的熱處理方式10</p><p>　　1.5 加工工藝路線擬定10</p><p>　　1.5.1 主要技術(shù)要求10</p><p>　　1.5.2 加工方法10</p>

10、<p>　　1.5.3 加工順序的安排11</p><p>　　1.6 加工工序設(shè)計(jì)13</p><p>　　1.6.1 工序20銑側(cè)面及底面13</p><p>　　1.6.2 工序40粗主軸頸，工序50精車主軸頸14</p><p>　　1.7 工件中孔的加工15</p><p>　　1.7

11、.1 工件中的孔和螺紋孔的精度和加工步驟15</p><p>　　1.7.2 工序80中鉆、鉸，攻絲至M1216</p><p>　　第2章 熱處理工藝設(shè)計(jì)18</p><p>　　2.1 35CrMo熱處理的技術(shù)要求18</p><p>　　2.2 調(diào)質(zhì)工藝與用材分析18</p><p>　　2.2.1 調(diào)

12、質(zhì)工藝參數(shù)的確定18</p><p>　　2.2.2 組織性能的分析19</p><p>　　2.3 去應(yīng)力退火工藝20</p><p>　　2.4 表面處理及用材分析21</p><p>　　2.4.1 表面熱處理工藝21</p><p>　　2.4.2 組織性能的分析22</p><

13、p>　　第3章 夾具設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.1 夾具設(shè)計(jì)應(yīng)該具備的基本要求25</p><p>　　3.2 連桿頸加工專用夾具計(jì)算方法25</p><p>　　3.3 專用夾具設(shè)計(jì)27</p><p>　　3.3.1 問題的提出27</p><p>　　3.3.2 確定設(shè)計(jì)方案27</

14、p><p>　　3.3.3 計(jì)算夾緊力28</p><p>　　3.3.4 定位精度分析28</p><p>　　第4章 檢驗(yàn)方法設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.1 定位基準(zhǔn)選擇29</p><p>　　4.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇29</p><p>　　4.1.2 精基準(zhǔn)的選擇29&l

15、t;/p><p>　　4.2 測(cè)量工具選擇及測(cè)量方法設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.3 技術(shù)要求的測(cè)量方法30</p><p>　　4.4 曲軸的最終檢測(cè)方法31</p><p><b>　　結(jié) 論32</b></p><p><b>　　謝 辭33</b></

16、p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>　　前　言</b></p><p><b>　　1 曲軸的作用</b></p><p>　　曲軸是內(nèi)燃機(jī)最重要零件之一，它與汽缸、活塞和連桿等零件組成的發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力裝置。曲軸的作用是將做功沖程經(jīng)連桿傳來的力變成

17、扭矩，并帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)其他機(jī)件運(yùn)動(dòng)和向外輸出動(dòng)力。曲軸轉(zhuǎn)速為發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)工作行程都有很大的燃?xì)鈮毫Γㄟ^活塞、連桿突然傳遞到曲軸上，以一定的頻率反復(fù)沖擊到曲軸上，因此曲軸作為發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，在傳遞動(dòng)力的過程中主要承受交變周期性的彎曲-轉(zhuǎn)載荷和一定的沖擊載荷的作用，同時(shí)承受不但變形的氣體壓力、活塞和連桿運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力和離心力作用，即曲軸的各部件產(chǎn)生變形、扭轉(zhuǎn)、剪切、拉伸等復(fù)雜交變應(yīng)力，因此將造成曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和彎曲振動(dòng)，同時(shí)在一定的條件下還

18、會(huì)產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力，因此受力十分復(fù)雜。曲軸的主軸頸、連桿軸頸和曲軸臂各處受到較嚴(yán)重的磨損，受力各不相同。</p><p>　　2 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工工藝的歷史發(fā)展演變</p><p>　　20世紀(jì)70年代以前，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸粗加工采用的加工方式是多刀車床車削曲軸主軸頸和連桿軸頸。采用這種方式加工精度較低、柔性很差、工序質(zhì)量穩(wěn)定性低，且容易產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。在粗加工后一般

19、需要進(jìn)行去應(yīng)力回火處理，釋放應(yīng)力。因此粗加工需要給后續(xù)精加工工序留較大的加工余量，以去除彎曲變形量。曲軸精加工采用的是普通磨削工藝，一般采用MQ8260曲軸磨床粗磨-半精磨-精磨-拋光。通?？渴止げ僮鳎庸べ|(zhì)量不穩(wěn)定，廢品率較高。 </p><p>　　20世紀(jì)70年代到80年代左右，曲軸粗加工采用CNC車削、CNC外銑加工，加工狀況有所改善。精加工仍以普通磨床磨削工藝為主。</p>&l

20、t;p>　　20世紀(jì)80年中期又出現(xiàn)了CNC內(nèi)銑工藝，CNC內(nèi)銑加工性能指標(biāo)要高于CNC外銑加工，尤其是對(duì)于鍛鋼曲軸，內(nèi)銑更有利于斷屑。精加工工藝多采用半自動(dòng)曲軸磨床，頭架和尾座同步傳動(dòng)，加工精度有一定的提高。</p><p>　　1985年到1990年左右開發(fā)出了曲軸車?yán)?、車－車?yán)に嚕摴に嚲哂芯雀?、效率高等?yōu)點(diǎn)，特別適合于平衡塊側(cè)面不需要加工且軸頸有沉割槽(包括軸向沉割槽)的曲軸，加工后曲軸可直接進(jìn)

21、行精磨，省去粗磨工序。曲軸精加工已少量采用數(shù)控磨床磨削工藝，尺寸的一致性得到改善。</p><p>　　20世紀(jì)90年代中期又開發(fā)出CNC高速外銑，它對(duì)平衡塊側(cè)面需要加工的曲軸，比CNC車削、CNC內(nèi)銑、車－車?yán)纳a(chǎn)效率還要高。另外，CNC車－車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要二道工序，CNC高速外銑只要一道工序就能完成，具有以下優(yōu)點(diǎn)：切削速度高(可高達(dá)350m/min)、切削時(shí)間較短、工序循環(huán)時(shí)間較短、切削力較小、工件溫

22、升較低、刀具壽命高、換刀次數(shù)少、加工精度更高、柔性更好。所以CNC高速外銑將是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發(fā)展方向。精加工使用數(shù)控磨床，采用靜壓主軸、靜壓導(dǎo)軌、靜壓進(jìn)給絲杠(砂輪頭架)和線性光柵閉環(huán)控制等控制裝置，使各尺寸公差及形位公差得到可靠的保證，精加工還廣泛使用數(shù)控砂帶拋光機(jī)進(jìn)行超精加工，經(jīng)超精加工后的曲軸軸頸表面粗糙度至少提高一級(jí)精度。</p><p>　　20世紀(jì)90年代開發(fā)的CBN高速磨削。英國(guó)LAN

23、DIS公司生產(chǎn)的曲軸磨床，磨削速度高達(dá)120m/s，用扒皮法一次裝夾從毛坯到精磨完畢，耗時(shí)僅幾分鐘的時(shí)間，這將會(huì)出現(xiàn)以磨代替其它粗加工工藝的新局面。 </p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)以后，復(fù)合加工工藝已進(jìn)入曲軸制造業(yè)中。復(fù)合機(jī)床應(yīng)具有工序集成功能，多種加工集成功能。奧地利WFL公司生產(chǎn)的臥式車銑復(fù)合加工中心(M40G型)能在曲軸硬化前“一次裝夾，全部加工”，加工后的曲軸可直接轉(zhuǎn)入精加工工序；曲軸精加工方面，也

24、出現(xiàn)了工序集成的CBN數(shù)控磨床，即一次裝夾磨削全部曲軸主軸頸和連桿軸頸(擺動(dòng)跟蹤磨削)。</p><p>　　由以上演變可以看出，曲軸的加工工藝正向著高速、高效、復(fù)合化方向發(fā)展。目前較為流行的粗加工工藝是主軸頸采用車－車?yán)に嚭透咚偻忏姡B桿頸采用高速隨動(dòng)外銑，全部采用干式切削；精加工采用數(shù)控磨床加工，具有自動(dòng)進(jìn)給、自動(dòng)修正砂輪、尺寸和圓度自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)分度和兩端電子同步驅(qū)動(dòng)等功能。主軸頸和連桿頸可一次裝夾全部磨

25、削完畢；超精加工采用數(shù)控砂帶拋光機(jī)，帶尺寸控制裝置。</p><p>　　3 曲軸加工工藝現(xiàn)狀</p><p>　　曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件之一，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)批量大，品種更換頻繁，精度要求高。主軸連桿頸的尺寸精度為IT6～I(xiàn)T7，圓度≤0.005mm，表面粗糙度Ra0.2～0.4。因此，一條先進(jìn)的曲軸生產(chǎn)線不僅要實(shí)現(xiàn)柔性換產(chǎn)以面對(duì)市場(chǎng)需求，還要滿足工藝要求，保證加工精度，最終生產(chǎn)出合格的

26、產(chǎn)品。鍛鋼曲軸生產(chǎn)線擁有世界頂級(jí)的數(shù)控機(jī)床、先進(jìn)的加工工藝及日臻完善的管理制度，不僅大幅提升了曲軸的加工效率，實(shí)現(xiàn)了柔性快速換產(chǎn)能力，而且更好地保證了曲軸的加工質(zhì)量。當(dāng)前，曲軸的質(zhì)量主要通過機(jī)加工和熱處理的過程控制來保證，其途徑大致有以下三種：</p><p>　　1. 人為檢測(cè)：指通過專業(yè)質(zhì)檢人員(或操作人員自檢、互檢)對(duì)每道工序按照工藝要求進(jìn)行在線測(cè)量，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，避免不合格產(chǎn)品周轉(zhuǎn)到下道工序或出現(xiàn)批量

27、廢品。</p><p>　　2. 設(shè)備控制：指依靠較高設(shè)備精度保證當(dāng)前工序的加工精度，是保證尺寸精度、形狀精度和位置精度的有效方式，也是先進(jìn)曲軸加工生產(chǎn)線的標(biāo)志之一。</p><p>　　3. 工藝保障：工藝是機(jī)加工過程中將曲軸毛坯轉(zhuǎn)化成成品的法律準(zhǔn)繩，是產(chǎn)品質(zhì)量的根本保證，也是提高加工效率的前提。</p><p>　　通過不斷地改進(jìn)人們發(fā)現(xiàn)：人為檢測(cè)相對(duì)難度較低，

28、但是后期改善效果不明顯。通過先進(jìn)設(shè)備控制加工精度已在鍛鋼生產(chǎn)線和部分鐵軸生產(chǎn)線上實(shí)施，改善效果可觀。對(duì)于工藝保障，由于國(guó)內(nèi)外鍛鋼曲軸的加工工藝大同小異，且刀具、砂輪、切削液、淬火漲量、加工參數(shù)及加工余量等影響質(zhì)量因素涉及改善周期長(zhǎng)、優(yōu)化空間小及普及性差等特點(diǎn)，因此要通過加工工藝的改進(jìn)、優(yōu)化來提高產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　　第1章 零件加工工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　1.1 零件工藝分

29、析</p><p>　　從曲軸的形狀來看，其橫斷面會(huì)沿軸線方向急劇變化，應(yīng)力的分布極不均勻，尤其是曲柄臂和曲軸頸、過渡圓角部分以及油孔附近會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。曲軸要承受自身的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)所引起的附加力，曲軸在長(zhǎng)期的運(yùn)行過程中，在應(yīng)力集中區(qū)產(chǎn)生疲勞破壞，因此彎曲和疲勞斷裂是主要的破壞形式，曲軸連桿軸頸、主軸頸及軸承副在較高的比壓下進(jìn)行高速的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，軸頸與曲軸過渡處疲勞引起的裂紋，將會(huì)造成磨損發(fā)熱和燒傷，其中曲軸表面的磨削

30、下當(dāng)將產(chǎn)生嚴(yán)重后果。[7]</p><p>　　根據(jù)曲軸的工作狀況，為保證曲軸進(jìn)行可靠的工作，曲軸必須有足夠的強(qiáng)度、硬度、良好的耐磨性和高的抗疲勞性能，質(zhì)量要小，各工作標(biāo)表面要求耐磨、潤(rùn)滑良好。具體來講曲軸應(yīng)具有以下力學(xué)性能：</p><p>　　(1) 具有足夠的強(qiáng)度，減少軸頸的翹曲變形，提高自抗振能力。</p><p>　　(2) 表面有高的硬度、彎曲疲勞強(qiáng)度、

31、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和耐磨性。</p><p>　　(3) 有良好的抗疲勞強(qiáng)度和沖擊性。</p><p>　　(4) 有良好的潤(rùn)滑作用。</p><p>　　曲軸失效的形式主要有以下兩種：</p><p>　　(1) 疲勞破壞。一是在軸頸與軸柄過渡圓角處產(chǎn)生疲勞裂紋；二是軸頸中部的油道內(nèi)壁產(chǎn)生環(huán)行的裂紋，逐漸發(fā)展為曲柄處的斷裂。</p>&

32、lt;p>　　(2) 軸頸表面嚴(yán)重磨損。</p><p>　　連桿的大端通過剖分式滑動(dòng)軸承(軸瓦)，安裝在Φ68g10(mm)的連桿軸頸中，連桿小頭整體套裝在活塞中的活塞銷中。曲軸兩端Φ70m6(mm)的主軸頸用來安裝軸承，將曲軸支承在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體中。Φ70m6(mm)的主軸頸外側(cè)的環(huán)形槽內(nèi)嵌放彈性擋圈，可實(shí)現(xiàn)主軸承的軸向定位。主軸右側(cè)的錐形軸安裝齒輪或皮帶輪，將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳遞給工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出。

33、左側(cè)Φ30s(mm)的軸頸上安裝正時(shí)齒輪，驅(qū)動(dòng)正時(shí)齒輪箱中的各種正時(shí)齒輪，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣正時(shí)，燃油供給正時(shí)，并驅(qū)動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，完成發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)需要的各種輔助功能，其軸頸Φ30s7(mm)環(huán)形槽內(nèi)放置彈性擋圈，實(shí)現(xiàn)正時(shí)齒輪的軸向定位，右端的主傳動(dòng)齒輪或皮帶輪用M44X2-6H螺母壓裝在Φ50h10的錐形軸上，同樣也可以實(shí)現(xiàn)軸向定位，曲柄下端4個(gè)M12X1.2-5H螺紋孔，用來安裝一對(duì)平衡塊,實(shí)現(xiàn)曲軸高速回轉(zhuǎn)時(shí)所必需的動(dòng)平衡要

34、求。[3]</p><p>　　M33X1.5的螺紋孔用來安放油堵，實(shí)現(xiàn)連桿軸頸處滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑。同樣主軸頸Φ70m6(mm)上的斜油孔內(nèi)，也需安放油堵，才能形成封閉的油滑油路，可靠的實(shí)現(xiàn)曲軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，連桿滑動(dòng)軸承所需要的潤(rùn)滑，圓柱螺紋Rp1/4用來聯(lián)結(jié)潤(rùn)滑系統(tǒng)的供油。</p><p>　　1.2 零件加工特點(diǎn)及解決方法</p><p>　　1.2.1 零件加工特

35、點(diǎn)</p><p>　　1. 偏心工件中心孔的加工質(zhì)量對(duì)工件的加工精度影響很大，偏心工件兩端各對(duì)中心孔的位置要求一一對(duì)應(yīng)，如果兩端中心孔不在同一直線上，造成軸線歪斜，或中心孔表面加工不圓整、不光滑；都會(huì)嚴(yán)重引起曲軸工件加工后的形狀誤差和位置誤差。所以，精度要求較高的偏心工件，中心孔一般都應(yīng)在精度較高的坐標(biāo)鏜床上加工。 </p><p>　　2. 在兩頂尖上裝夾偏心工件，由于工件外圓上的受力

36、點(diǎn)分布不均勻，會(huì)使裝夾不牢固，開車后或切削加工中將產(chǎn)生較大的離心力和沖擊振動(dòng)，會(huì)使工件出現(xiàn)不圓度和工件外圓切削振動(dòng)等，甚至?xí)l(fā)生嚴(yán)重事故。 </p><p>　　3. 加工較長(zhǎng)的曲軸工件時(shí)，最突出的矛盾是工件剛性差，回轉(zhuǎn)不平衡，容易變形，加工較困難；曲軸加工后用支撐螺釘支撐的方法可增加工件剛性，減少變形和振動(dòng)；但一定要注意頂尖和支撐螺釘不能頂?shù)眠^緊，過緊會(huì)使工件彎曲變形；若支撐螺釘頂?shù)锰蓜t起不到支承作用，加工中

37、螺釘容易飛出來發(fā)生事故。 </p><p>　　4. 偏心工件裝夾后，原中心線已偏移一定距離，為了防止打壞車刀產(chǎn)生事故，進(jìn)刀切削時(shí)應(yīng)先從工件最高點(diǎn)開始。 </p><p>　　5. 車削偏心工件，切削速度不宜選得過高，車刀前角與后角不宜磨得過大。 </p><p>　　6. 車偏心工件時(shí)頂尖受力不均勻，前頂尖容易損壞或移位。因此必須經(jīng)常檢查并保證兩頂尖處在有摩擦力又

38、有間隙的狀況。 </p><p>　　7. 注意調(diào)整車床主軸的間隙，特別是當(dāng)車床精度較差時(shí)，更顯得重要。</p><p>　　1.2.2 加工零件采取的措施</p><p>　　1. 偏心工件中心孔的加工質(zhì)量對(duì)工件的加工精度影響很大，偏心工件兩端各對(duì)中心孔的位置要求一一對(duì)應(yīng)，如果兩端中心孔不在同一直線上，造成軸線歪斜，或中心孔表面加工不圓整、不光滑；都會(huì)嚴(yán)重引起曲軸

39、工件加工后的形狀誤差和位置誤差。所以，精度要求較高的偏心工件，中心孔一般都應(yīng)在精度較高的坐標(biāo)鏜床上加工。</p><p>　　2. 在兩頂尖上裝夾偏心工件，由于工件外圓上的受力點(diǎn)分布不均勻，會(huì)使裝夾不牢固，開車后或切削加工中將產(chǎn)生較大的離心力和沖擊振動(dòng)，會(huì)使工件出現(xiàn)不圓度和工件外圓切削振動(dòng)等，甚至?xí)l(fā)生嚴(yán)重事故。</p><p>　　3. 加工較長(zhǎng)的曲軸工件時(shí)，最突出的矛盾是工件剛性差，回

40、轉(zhuǎn)不平衡，容易變形，加工較困難；曲軸加工后用支撐螺釘支撐的方法可增加工件剛性，減少變形和振動(dòng)；但一定要注意頂尖和支撐螺釘不能頂?shù)眠^緊，過緊會(huì)使工件彎曲變形；若支撐螺釘頂?shù)锰蓜t起不到支承作用，加工中螺釘容易飛出來發(fā)生事故。 </p><p>　　4. 偏心工件裝夾后，原中心線已偏移一定距離，為了防止打壞車刀產(chǎn)生事故，進(jìn)刀切削時(shí)應(yīng)先從工件最高點(diǎn)開始。 </p><p>　　5. 車削偏心工件

41、，切削速度不宜選得過高，車刀前角與后角不宜磨得過大。 </p><p>　　6. 車偏心工件時(shí)頂尖受力不均勻，前頂尖容易損壞或移位。因此必須經(jīng)常檢查并保證兩頂尖處在有摩擦力又有間隙的狀況。 </p><p>　　7. 注意調(diào)整車床主軸的間隙，特別是當(dāng)車床精度較差時(shí)，更顯得重要。[6]</p><p><b>　　1.3 確定毛坯</b><

42、/p><p>　　1.3.1 確定毛坯</p><p>　　根據(jù)零件材料，確定毛坯材料為35CrMo。曲軸為發(fā)動(dòng)機(jī)上一個(gè)關(guān)鍵核心零件，由參考文獻(xiàn)[5]表1.1-2，表1.1-3可知，其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)；毛坯宜采用模鍛成形，其優(yōu)點(diǎn)是鍛造精度高，加工余量小，但產(chǎn)品的組織不均勻及表面有硬化層。為改善切削性能，要進(jìn)行正火處理。</p><p>　　1.3.2 確定機(jī)械加工余量

43、</p><p>　　鋼制模鍛件的機(jī)械加工余量按GB3835—85確定。確定時(shí)，根據(jù)估算的鍛件質(zhì)加工精度及鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)，由文獻(xiàn)[5]表2.2—2.5,可查得各加工表面的加工余量（表中余量值為單邊余量）。</p><p><b>　　1. 鍛件質(zhì)量</b></p><p>　　根據(jù)成品重量為25kg估算為35kg。</p>&l

44、t;p><b>　　2. 加工精度</b></p><p>　　除圓錐面以外的各表面均為一般加工精度F10級(jí)。</p><p>　　3. 鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S</p><p>　　式中 —— 鍛件的質(zhì)量；</p><p>　　——外廓包容體的質(zhì)量。</p><p>　　假設(shè)鍛件的外廓包容體為1

45、05×145×342的長(zhǎng)方體，則</p><p>　　查文獻(xiàn)[1]P45，表2.2—10可確定鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)為S1，屬于簡(jiǎn)單級(jí)。根據(jù)鍛件重量F1， 查文獻(xiàn)[1]表2.2-25得：直徑方向?yàn)?2.3～3.0mm</p><p>　　水平方向：0～315mm內(nèi)：2.0～3.0mm；315～400mm內(nèi)：2.5～3.0mm；鍛件各外徑的單面余量為2.3～3.0mm；軸向尺

46、寸的單面余量為：2.0～3.0mm(<315mm)； 2.5～3.0mm (315～400mm)。</p><p>　　1.3.3 確定毛坯尺寸</p><p>　　上面查的加工余量數(shù)據(jù)，適用于加工表面粗糙度Ra≥1.6μm ，對(duì)于表面粗糙度Ra<1.6μm的表面，余量需要適當(dāng)放大，分析本零件，Φ70m6(mm)兩端主軸頸表面粗糙度Ra為0.8μm，故需要增加精車余量0.5mm

47、，Φ68g10(mm)連桿軸頸表面粗糙度Ra為0.4μm，毛坯尺寸需要增加精車及磨削余量0.5mm。參考文獻(xiàn)[2]具體毛坯尺寸詳見表1-1。</p><p>　　表1-1 曲軸毛坯尺寸</p><p><b>　　1.4 設(shè)計(jì)毛坯圖</b></p><p>　　1.4.1 確定毛坯尺寸公差</p><p>　　毛坯尺寸公

48、差，根據(jù)鍛件重量、形狀復(fù)雜系數(shù)、分模線形狀種類及鍛件精度等，從有關(guān)的表中查得。</p><p>　　曲軸零件的重量為35kg，形狀復(fù)雜系數(shù)為S1。35CrMo含碳量為0.42～0.50%，其最高含碳量為0.50%，按文獻(xiàn)[1]表2.2-11，鍛件的材質(zhì)系數(shù)為M1，采取平直分模線，鍛件為普通精度等級(jí)，則毛坯公差可從文獻(xiàn)[1]表2.2-13、表2.2-14查得。</p><p>　　本零件曲軸

49、毛坯尺寸的允許偏差如下表1-2所示。</p><p>　　表1-2 曲軸毛坯尺寸的允許偏差</p><p>　　1.4.2 確定圓角半徑</p><p>　　鍛件的圓角半徑按文獻(xiàn)[1]表2.2-22確定，本鍛件各部件的H/B均小于2，故可以用下列公式計(jì)算：外圓角公式：；</p><p>　　為簡(jiǎn)化起見，本鍛件圓角半徑均取相同值，用最大的H=4

50、0mm計(jì)算</p><p>　　則本鍛件中外圓角取值均為2.5mm，該數(shù)值即能保證各表面的加工余量.</p><p>　　1.4.3 確定拔模角度</p><p>　　由文獻(xiàn)[11]知本鍛件由于上下模膛深度相等查表2.2—23外起模角度a=10°。</p><p>　　1.4.4 確定分模位置</p><p>

51、;　　由于毛坯是軸類零件，所以采用徑向分模，為了便于起模及便于發(fā)現(xiàn)上下模在模鍛過程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)移，分模線位置選在徑向?qū)ΨQ面，分模線為直線。</p><p>　　1.4.5 確定毛坯及毛坯的熱處理方式</p><p>　　鋼制曲軸毛坯經(jīng)鍛造后要安排正火，以消除殘留的鍛造應(yīng)力，并使不均勻繁榮金相組織，通過重新結(jié)晶得到細(xì)化均勻的組織，從而改善加工性。</p><p>　　1.

52、5 加工工藝路線擬定</p><p>　　1.5.1 主要技術(shù)要求</p><p>　　糙度要求：基本尺寸為Φ68連桿頸為0.4，基本尺寸為Φ70主軸頸為0.8，小頭、各軸臺(tái)、M44螺紋粗糙度要求為1.6，M12法蘭螺紋孔、底面、鍵槽側(cè)面為3.2，小頭端面、 M15和M33螺紋孔、Φ4油孔為6.3， Φ6斜油孔為12.5。</p><p>　　圓柱度、圓度要：連桿頸

53、外圓、主軸頸外、油槽底面為0.008。</p><p>　　相對(duì)主軸中心線跳動(dòng)度：大頭圓錐面0.036、大頭軸臺(tái)0.02。</p><p>　　垂直度：M12相對(duì)于底面為0.08，底面相對(duì)于主軸中心線為100：0.01。</p><p>　　平行度：兩側(cè)相對(duì)于主軸中心線為100：0.1，鍵槽相對(duì)于軸中心線為0.01。</p><p>　　位置

54、度：M12螺紋孔相對(duì)于大頭軸臺(tái)、主軸中心線為0.4。[8]</p><p>　　1.5.2 加工方法</p><p>　　表面粗糙度大于6.3：外圓表面粗車（銑），由于為大批量生產(chǎn)，兩端面選銑；粗糙度為3.2～6.3 面：粗車（銑）—半精車（銑），粗糙度為 0.8～1.6面：最終加工方法為精車（銑）,如:小頭精車。粗糙度為0.4～0.8面：最終加工方法為磨,如：連桿頸、主軸頸。</p

55、><p>　　粗糙度為6.3～12.5孔：鉆孔—擴(kuò)孔；粗糙度為1.6～3.2孔:鉆孔—擴(kuò)孔—鉸孔。</p><p>　　1.5.3 加工順序的安排</p><p>　　在安排加工順序時(shí)一般應(yīng)遵循以下原則： </p><p><b>　　1. 基準(zhǔn)現(xiàn)行</b></p><p>　　應(yīng)首先安排被選作精基準(zhǔn)

56、的表面的加工，再以加工出的精基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，安排其它表面的加工。該原則還有另外一層意思，是指精加工前應(yīng)先修一下精基準(zhǔn)。例如本工件的第一道工序銑兩端面打中心定位孔 。</p><p><b>　　2. 先粗后精 </b></p><p>　　這是指先安排各表面粗加工，后安排精加工。如該零件的上下表面的加工。</p><p><b>　　

57、3. 先主后次 </b></p><p>　　主要表面一般指零件上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面和重要工作面。這些表面是決定零件質(zhì)量的主要因素，對(duì)其進(jìn)行加工是工藝過程的主要內(nèi)容，因而在確定加工順序時(shí)，要首先考慮加工主要表面的工序安排，以保證主要表面的加工精度。在安排好主要表面加工順序后，常常從加工的方便與經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，安排次要表面的加工。</p><p><b>　　4. 先面后孔 &

58、lt;/b></p><p>　　一般這類零件上既有平面，又有孔或孔系，這時(shí)應(yīng)先將平面（通常是裝配基準(zhǔn)）加工出來，再以平面為基準(zhǔn)加工孔或孔系。 </p><p>　　鍛鋼曲軸加工路線為：鍛坯調(diào)質(zhì)（或正火）—校直—清理表面—檢查—機(jī)械加工—去應(yīng)力退火—精加工—表面熱處理—校直—磨削加工—檢驗(yàn)。[10]</p><p>　　根據(jù)以上的基本原則可以確定曲軸加工工藝路

59、線如表1-3所示：</p><p>　　表1-3曲軸的加工工藝路線</p><p>　　該單拐曲軸在加工連桿軸頸Φ68時(shí)，要使用專用的偏心夾具來保證其偏心量為59.5±0.05mm尺寸。此工藝過程的粗加工和半精加工，用一夾一頂或一托一夾的安裝方法，增加了零件的剛度。另一種加工方法，可以先鉆兩端面頂尖孔，用頂尖孔定位，安裝方便，基準(zhǔn)統(tǒng)一。因零件重量大，固采用前一種方法。</p

60、><p>　　在加工工序50中，兩端主軸頸采用精車主要是保證工序20工序尺寸精度，為下道工序使用偏心夾具車連桿頸時(shí)，保證零件的安裝精度。</p><p>　　精車兩主軸頸時(shí)，用兩頂尖裝夾，因工件軸向剛度差。為防止變形，在曲拐中間安裝螺釘支承，但是要注意支承力的大小。</p><p>　　磨削主軸頸時(shí)，配裝平衡鐵，使工件旋轉(zhuǎn)平衡，保證磨削精度。</p>&l

61、t;p>　　曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件，對(duì)其機(jī)械性能要求很高，固安排工序?qū)α慵骱统善纷鲊?yán)格檢驗(yàn)。</p><p>　　1.6 加工工序設(shè)計(jì)</p><p>　　1.6.1 工序20銑側(cè)面及底面</p><p>　　1. 刀具，此工件可用端面銑刀加工，也可用圓柱銑刀加工；可用硬質(zhì)合金銑刀，也可用高速鋼銑刀，先采用硬質(zhì)合金斷面銑刀。根據(jù)文獻(xiàn)[1]表9.2-14及硬

62、質(zhì)硬質(zhì)合金端面銑刀標(biāo)準(zhǔn)GB5342—85，選擇銑刀直徑,齒數(shù)z＝6</p><p><b>　　2. 銑削用量</b></p><p>　　(1) 確定銑削深度a p</p><p>　　由于加工余量的關(guān)系故可在一次走刀切完，故</p><p>　　(2) 確定每齒進(jìn)給量</p><p>　　根據(jù)

63、文獻(xiàn)[1]表9.4-3，X5032萬(wàn)能銑床的功率為7.5kw,故每齒的進(jìn)給量，取。</p><p>　　(3) 確定銑削速度v及銑削功率</p><p>　　查文獻(xiàn)[1]表9.4-13得,，又查文獻(xiàn)[1]表9.4-11得修正系數(shù)，，, ，，</p><p>　　考慮修正系數(shù)后的銑削速度</p><p>　　計(jì)算出刀具轉(zhuǎn)速及進(jìn)給速度</p

64、><p>　　根據(jù)X5032立式銑床說明書取：，, ， </p><p><b>　　3. 校驗(yàn)機(jī)床功率</b></p><p>　　考慮工件材料硬度及實(shí)際銑削功率為：</p><p>　　此外，銑削功率還與銑削速度有關(guān)，由表查出，現(xiàn)在實(shí)際上選用。</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[1]表9.4-11，考

65、慮銑削速度變化對(duì)銑削功率的影響，由于 ，故實(shí)際銑削功率為：</p><p><b>　　由于機(jī)床有效功率</b></p><p>　　其值大于銑削功率P m，故選擇的銑削用量可在該機(jī)床上使用。</p><p>　　1.6.2 工序40粗主軸頸，工序50精車主軸頸</p><p><b>　　1. 粗車</

66、b></p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[1]表8.4-1，在車刀H×B＝25×16mm，工件直徑ΦD≤100，取時(shí)，零件小很多，而實(shí)際車削深度又達(dá)到表中的上限，故f要取規(guī)定范圍的小值，暫取，因本工序?yàn)榉菑?qiáng)力重負(fù)荷切削，故對(duì)車刀的強(qiáng)度、刀桿強(qiáng)度和機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度不進(jìn)行校驗(yàn)。</p><p>　　查文獻(xiàn)[1]表8.4-24采用插入法查出所需切削速度V，切削力F，功率Pm得

67、：，，，又查文獻(xiàn)[1]表8.4-13的修正系數(shù)：，，，，其余修正系數(shù)均為1.0</p><p><b>　　故：</b></p><p><b>　　根據(jù)計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)CA6140車床說明書取</p><p><b>　　，，這時(shí),.</b></p

68、><p>　　檢驗(yàn)機(jī)床功率，CA6140機(jī)床的主電機(jī)功率＝7.5kw取機(jī)床的效率為η＝0.8，則機(jī)床的有效功率為：</p><p>　　因，故上述切削用量可用，即</p><p><b>　　, , ,</b></p><p>　　求三個(gè)切削力、和, 已由前面算出，查文獻(xiàn)[1]表8.4-20和文獻(xiàn)[1]表8.4-21得,

69、。F y和F x的修正系數(shù)按文獻(xiàn)[1]表8.4-12查出： , , , 得：</p><p><b>　　2. 精車</b></p><p>　　(1) 選用精車切削用量，取</p><p>　　確定進(jìn)給量 f,根據(jù)文獻(xiàn)[1]表8.4-2，,按機(jī)床說明書取。</p><p>　　(2) 確定車削速度V, 車削力F和車

70、削功率Pm,查文獻(xiàn)[1]表8.4-24得：，, 。又查文獻(xiàn)[1]表8.4-12進(jìn)行修正，查出修正系數(shù)為：。</p><p><b>　　故</b></p><p>　　按機(jī)床說明書取,則車削速度為：</p><p>　　故：精車切削用量為： </p><p>　　1.7 工件中孔的加工</p><p&

71、gt;　　1.7.1 工件中的孔和螺紋孔的精度和加工步驟</p><p>　　孔加工方法如表1-4</p><p><b>　　表1-4孔加工方法</b></p><p>　　M12加工：選用Φ11.8的直柄麻花鉆（參考文獻(xiàn)[1]表3.2-10）。先選擇Φ12的合金鋼擴(kuò)孔麻花鉆（參考文獻(xiàn)[1]表10.2-41）粗糙度達(dá)到3.2，再攻絲到M12。

72、</p><p>　　M15加工：選用Φ13.5的直柄麻花鉆（參考文獻(xiàn)[1]表3.2-10），再攻絲至M15。</p><p>　　M33加工：鏜孔引至Φ31.5，保證內(nèi)圓表面光潔度為6.3，再攻螺紋M33（參考文獻(xiàn)[2]表3.2-20）。</p><p>　　Φ6、Φ4加工：分別選用Φ6、Φ4的直柄麻花鉆（參考文獻(xiàn)[1]表3.2-10）。</p>&

73、lt;p>　　1.7.2 工序80中鉆、鉸，攻絲至M12</p><p><b>　　1. 鉆孔</b></p><p>　　(1) 刀具選擇，用φ11.8標(biāo)準(zhǔn)高速鋼鉆頭。</p><p>　　(2) 確定鉆削用量</p><p>　　確定進(jìn)給量f：根據(jù)文獻(xiàn)[1]表10.4-1可查出,由于孔深與孔徑之比, 。<

74、;/p><p>　　按Z535立式鉆床說明書取</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[1]表10.4-4，鉆頭強(qiáng)度所允許的進(jìn)給量，根據(jù)文獻(xiàn)[1]表10.4-5，由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力，允許的進(jìn)給量 。由于所選擇的進(jìn)給量f遠(yuǎn)小于f＇及f＇＇，故所選f可用。</p><p>　　(3) 確定切削速度v、軸向力F、扭矩M及切削功率Pm：用不同的刀具材料進(jìn)行鉆、鉸孔的V、F、M、

75、Pm均可按文獻(xiàn)[1]表10.4-9及表10.4-11進(jìn)行計(jì)算，采用插入法查文獻(xiàn)[1]表10.4-9得：，, , ，于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同而查文獻(xiàn)[1]表10.4-10的到切削速度的修正系數(shù)： , ,則有：</p><p>　　按Z535機(jī)床說明書取,則這時(shí)的切削速度v為</p><p>　　切削力和扭矩的修正系數(shù)可由文獻(xiàn)[1]表10.4-12查出：,故有</p>

76、<p>　　(4) 校驗(yàn)機(jī)床功率：切削功率Pm為</p><p>　　機(jī)床有效功率P＇E為：</p><p>　　由于，故選擇的鉆削切削用量可用，即，,，,此時(shí)，，。</p><p><b>　　2. 鉸孔</b></p><p>　　(1) 鉸刀，選用φ12高速鋼鉸刀。</p><p&

77、gt;　　(2) 鉸孔切削用量</p><p>　　確定進(jìn)給量f：根據(jù)文獻(xiàn)[1]表10.4-7查出,按該表注4，取較小的進(jìn)給量，按Z535機(jī)床說明書取。</p><p>　　確定切削速度v及n，根據(jù)文獻(xiàn)[1]表10.4-39，取，切削速度的修正系數(shù)可按文獻(xiàn)[1]表10.4-10查出： , ，故</p><p>　　根據(jù)Z535機(jī)床說明書，選擇,這時(shí)實(shí)際鉸孔速度v為：

78、</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算，切削用量如下：</p><p><b>　　鉆孔：</b></p><p>　　鉸孔：第2章 熱處理工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 35CrMo熱處理的技術(shù)要求</p><p>　　由以下加工工序：（鍛坯）調(diào)制（淬火+高溫回火）→矯直→清理→檢驗(yàn)→粗加工→

79、去應(yīng)力退火→精加工→表面熱處理（高頻淬火+低溫回火）→矯直→磨削→檢驗(yàn) ，35CrMo的熱處理要求如表2-1 </p><p>　　表2-1 35CrMo的熱處理要求</p><p>　　2.2 調(diào)質(zhì)工藝與用材分析</p><p>　　2.2.1 調(diào)質(zhì)工藝參數(shù)的確定</p><p>　　淬火溫度：由于35CrMo是亞共析鋼，所以淬火溫度取AC

80、3+30～ 50℃,所以可確定出材料的淬火溫度應(yīng)為850℃較合適。其保溫時(shí)間可由經(jīng)驗(yàn)公式t≈（1.2～1.5）?D ，由于實(shí)驗(yàn)室一般取上限所以可得出淬火保溫時(shí)間大約為25min。</p><p><b>　　淬火介質(zhì)：油淬</b></p><p><b>　　回火溫度：560℃</b></p><p><b>　

81、　保溫時(shí)間: 1h</b></p><p><b>　　回火介質(zhì)：油</b></p><p>　　加熱設(shè)備：箱式電阻爐</p><p>　　2.2.2 組織性能的分析</p><p>　　試樣經(jīng)淬火（未回火）后的金相組織如圖2-1，可以看出其顯微組織為板條馬氏體。硬度測(cè)得在51～53HRC之間，且硬度分布均勻

82、。淬火時(shí)，冷卻介質(zhì)選用油淬。這是因?yàn)橛屠淅渌僭?00～350℃時(shí)最快，其下比較慢。這種冷卻特性是比較理想的，因而正好使鋼的過冷奧氏體組織在最不穩(wěn)定的區(qū)域有最快的冷速，如此，可獲得最大的淬硬層深度；而在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)有最小的冷卻速度，可使組織應(yīng)力減至最小，故減小了變形開裂傾向，有利于后續(xù)加工及處理。</p><p>　　由于淬火后獲得的馬氏體組織不夠穩(wěn)定，因此，需要高溫回火獲得穩(wěn)定的組織，回火索氏體。如圖2-2可以看

83、出調(diào)制后獲得索氏體晶粒均勻細(xì)密，具有良好的硬度與韌性，其硬度值在32HRC左右，且硬度值分布均勻，符合曲軸的技術(shù)要求。[16]</p><p>　　圖2-1 35CrMo淬火態(tài)（500x）</p><p>　　圖2-2 35CrMo調(diào)制態(tài)（500x）</p><p>　　由于隨回火溫度的升高，馬氏體的塑性韌性上升，強(qiáng)度硬度下降，因而，調(diào)質(zhì)獲得的組織具有良好的綜合性能

84、，使強(qiáng)度、塑性、韌性得到了良好的配合，且改善了材料的機(jī)械加工性能，并為后續(xù)的熱處理及加工做了組織上的準(zhǔn)備。</p><p>　　2.3 去應(yīng)力退火工藝</p><p>　　在熱處理、切削加工和其他工藝過程中，制品可能產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。多數(shù)情況下，在工藝過程結(jié)束后，金屬內(nèi)部將保留一部分殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力可導(dǎo)致工件破裂、變形或尺寸變化，殘余應(yīng)力也提高金屬化學(xué)活性，在殘余拉應(yīng)力作用下特別容易造成晶間腐

85、蝕破裂。因此，殘余應(yīng)力將影響材料的使用性能或?qū)е鹿ぜ^早失效。所以需要去應(yīng)力退火來消除之前加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。如圖2-3</p><p>　　圖2-3 去應(yīng)力退火工藝圖</p><p>　　進(jìn)行去應(yīng)力退火時(shí)，金屬在一定溫度作用下通過內(nèi)部局部塑性變形(當(dāng)應(yīng)力超過該溫度下材料的屈服強(qiáng)度時(shí))或局部的弛豫過程(當(dāng)應(yīng)力小于該溫度下材料的屈服強(qiáng)度時(shí))使殘余應(yīng)力松弛而達(dá)到消除的目的。在去應(yīng)力退火時(shí)

86、，工件一般緩慢加熱至較低溫度(一般小于回火溫度20℃)，保溫一段時(shí)間后，緩慢冷卻，以防止產(chǎn)生新的殘余應(yīng)力。</p><p>　　2.4 表面處理及用材分析</p><p>　　2.4.1 表面熱處理工藝</p><p>　　目的：在工件表面一定深度內(nèi)獲得馬氏體組織，而其心部仍保持著表面淬火前的組織狀態(tài)，以獲得表面層硬而耐磨，心部又有足夠塑性、韌性的工件。[15]&l

87、t;/p><p>　　加熱設(shè)備:GP—25A高頻淬火爐</p><p>　　淬火溫度：860——930℃</p><p>　?。ㄆ胀ù慊饻囟?30～200℃）</p><p><b>　　冷卻介質(zhì)：水冷</b></p><p><b>　　回火溫度：160℃</b></p&

88、gt;<p><b>　　保溫時(shí)間：1.5</b></p><p><b>　　回火介質(zhì)：水</b></p><p><b>　　如圖(2-3)</b></p><p>　　圖2-4 低溫回火工藝圖</p><p>　　2.4.2 組織性能的分析</p>

89、;<p>　　圖2-5，圖2-6 分別為試樣1 的金相顯微組織圖。從圖2-5可以看出，試樣 1 經(jīng)過高頻淬火以后，表面得到的并不是所需要的針狀馬氏體，而是粗大的組織。其原因是高頻淬火時(shí)加熱時(shí)間太長(zhǎng)而引起的。這種粗大的組織硬度比細(xì)馬氏體降低很多。因此是不希望獲得的組織，在加熱時(shí)一定要嚴(yán)格控制溫加熱溫度范圍和加熱時(shí)間。試樣心部依然保持原來的組織不變，心部組織如圖2-6，為顆粒大小均勻綜合性能良好的回火索氏體。</p>

90、;<p>　　圖2-5 試樣1 邊部過熱組織</p><p>　　圖2-6 試樣2心部的回火索氏體</p><p>　　圖2-7 試樣2表面淬火層與心部的過渡</p><p>　　圖2-8 試樣2邊界層針狀馬氏體</p><p>　　圖2-7，圖2-8是由試樣2做的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。圖2-8為高頻淬火后的表層組織。組織為細(xì)小的針狀馬氏體

91、。圖2-7為表層與心部的過渡區(qū)域。由圖可以看出，其表層為針狀馬氏體，而心部則保存了原始的組織與性能。</p><p>　　調(diào)質(zhì)態(tài)的35CrMo雖然具有良好的綜合性能，但是曲軸的表面要求有良好的耐磨性，調(diào)制態(tài)的硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此需要進(jìn)行高頻淬火來增加表面硬度及其耐磨性。由于高頻淬火時(shí)，奧氏體成分不均勻，奧氏體晶粒得到了細(xì)化，且有殘余壓應(yīng)力的存在，所以一般高頻淬火或的硬度比普通加熱淬火硬度高 2～3個(gè)洛氏硬度單位，其

92、抗疲勞性能和耐磨性都得到了顯著的提高。</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)35CrMo在高頻淬火后表層硬度值達(dá)到53～55HRC之間，硬度在表層分布均勻。</p><p>　　高頻淬火后，，為了降低殘余應(yīng)力和鋼的脆性，而又不至于降低硬度因此需要進(jìn)行低溫回火?；鼗饻囟热?60℃，保溫1.5小時(shí)。</p><p><b>　　第3章 夾具設(shè)計(jì)</b>&l

93、t;/p><p>　　3.1 夾具設(shè)計(jì)應(yīng)該具備的基本要求</p><p><b>　　1. 足夠的精度</b></p><p>　　由于工件的定位是通過定位副的接觸（或配合）實(shí)現(xiàn)的。定位元件工作表面的精度直接影響工件的定位精度，因此定位元件工作表面應(yīng)有足夠的精度，以保證加工精度要求。 如4-M12X1.25-5H有位置度要求，必須保證各鉆套的位置精

94、度要求。</p><p>　　2. 足夠的強(qiáng)度和剛度</p><p>　　底面定位不僅限制工件的自由度，還有支承工件、承受夾緊力和切削力的作用。因此還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，以免使用中變形和損壞。 </p><p>　　3. 有較高的耐磨性</p><p>　　工件的裝卸會(huì)磨損定位元件工件表面，導(dǎo)致定位元件工件表面精度下降，引起定位精度的下降。

95、當(dāng)定位精度下降至不能保證加工精度時(shí)則應(yīng)更換定位元件。為延長(zhǎng)定位元件更換周期，提高夾具使用壽命，定位元件工作表面應(yīng)有較高的耐磨性。</p><p><b>　　4. 良好的工藝性</b></p><p>　　定位元件的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、合理、便于加工、裝配和更換。</p><p>　　3.2 連桿頸加工專用夾具計(jì)算方法</p><

96、;p>　　車削時(shí)，先把工件車到需要的直徑和長(zhǎng)度，并把兩個(gè)端面車平。然后在三爪卡盤的一個(gè)或兩個(gè)卡爪上墊上適當(dāng)形狀和厚度的墊片，就可以車削偏心部分了。 墊片的形狀和厚度，可以根據(jù)偏心距的大小不同來選擇。由于墊片的形狀不同，所以墊片厚度尺寸的計(jì)算方法也有所不同。[12] </p><p>　　1. 方形墊片厚度的計(jì)算</p><p>　　車削偏心距較小（e ≤5～6mm）的偏心工件，可以用

97、方形墊片如圖3-1。</p><p>　　圖3-1 方形墊片示圖</p><p>　　其墊片厚度可用下面近似公式計(jì)算：</p><p>　　式中：X—墊片厚度（mm） </p><p>　　e—偏心工件的偏心距（mm） </p><p>　　d—偏心工件卡爪夾住部分的直徑（mm）。 </p><p&

98、gt;　　2. 扇形墊片厚度的計(jì)算</p><p>　　在車削偏心距較大（e>6mm）的工件時(shí)，可以應(yīng)用扇形墊片如圖3-2。 </p><p>　　圖3-2 扇形墊片示圖</p><p>　　扇形墊片的厚度可用下面的近似的公式計(jì)算：</p><p><b>　　X墊片的厚度</b></p><p

99、><b>　　d偏心工件的偏心距</b></p><p><b>　　e爪夾部分的直徑</b></p><p>　　零件圖中可知 d＝59.5、e＝70</p><p>　　3. 墊片厚度的修正</p><p>　　由于通過計(jì)算得出的墊片厚度只是個(gè)近似值，而三爪卡盤卡爪精度、墊片材料的硬度和強(qiáng)

100、度等因素也影響著偏心距；而且在實(shí)際操作中，使用按計(jì)算厚度的墊片加工偏心零件，往往大于所需要的偏心距，這就需要用試驗(yàn)的方法修正墊片厚度。一般是根據(jù)計(jì)算的墊片厚度先車削一個(gè)偏心工件，接著檢驗(yàn)這個(gè)工件的偏心距，測(cè)出偏心誤差值并適當(dāng)修正墊片厚度，直到加工出偏心距合格的零件為止。 </p><p>　　3.3 專用夾具設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 問題的提出</p><p

101、>　　利用本夾具主要是鉆曲下底面，在后道工序中需在曲柄下底面上鉆孔，因此，對(duì)曲柄下底面有平行度要求，在本夾具設(shè)計(jì)中，其定位基面是曲軸兩端Φ70m6主軸頸圓柱面，即定位基準(zhǔn)為主軸線，故足以滿足其對(duì)主軸的平行度要求，因此本道工序的加工，主要是應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)的生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而精度則不是主要問題。</p><p>　　3.3.2 確定設(shè)計(jì)方案</p><p>　　本道工序?yàn)殂@曲柄

102、下底面四配通孔，參考文獻(xiàn)[13]曲柄下底面對(duì)曲軸的主軸線有位置精度的要求，按照基準(zhǔn)重合原則，并考慮目前曲軸兩端Φ70m6(mm)主軸頸已經(jīng)精加工，則定位基面選擇為曲軸兩端Φ70m6(mm)主軸頸圓柱面，本道工序夾具選用普通通用夾具結(jié)構(gòu)即可。經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，采用V型塊結(jié)構(gòu)。</p><p>　　通過查閱資料，并與指導(dǎo)老師協(xié)商，確定以下兩種設(shè)計(jì)方案：</p><p>　　方案一：工件用兩個(gè)

103、V型塊，一個(gè)中間浮動(dòng)型塊及左型塊的端面定位，采用型塊與螺釘連接夾緊工件。</p><p>　　方案二：工件用兩個(gè)V型塊、兩個(gè)中間定位螺栓及及左V型塊后端面定位。采用兩個(gè)鉸鏈壓板（半圓弧形）夾緊工件，在兩個(gè)壓板中間部位固定一個(gè)鉆模板，考慮到產(chǎn)品為大批量生產(chǎn)，選用可換式鉆套可以克服固定式鉆套磨損后無法更換的特點(diǎn)。</p><p>　　方案比較：方案一用一個(gè)中間浮動(dòng)型塊，來限制曲軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由

104、度，其定位精度高 ，但使得夾具的總體高度增加，降低了夾具的剛度和穩(wěn)定性。方案二用兩個(gè)中間定位螺柱限制其一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。由于此道工序加工精度要求不是很高，因此定位方案足可以滿足其加工要求，并以總體上降低了夾具的高度，增加了剛度。另外方案一用螺釘和V型塊聯(lián)結(jié)夾緊工件，看起來比較繁雜又剛度不夠。而方案二，采用兩個(gè)鉸鏈壓板夾緊工件看起來結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單又緊湊。</p><p>　　結(jié)合以上分析，并與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定采用方案二的

105、夾具結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3.3.3 計(jì)算夾緊力</p><p>　　由于主切削力是向下，加緊力也是向下的，主切削力起著幫助夾緊工件的作用，所以當(dāng)其它的切削力均較小時(shí)，通常不必計(jì)算，僅需較小的夾緊力來防止工件在加工時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)即可。</p><p>　　由于采用了鉸鏈壓板，用M20的螺栓完全能夠滿足要求。但從夾具的剛度和整體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性考慮，這里選用M2

106、2的螺栓。</p><p>　　3.3.4 定位精度分析</p><p>　　基面10mm的尺寸，是在一次裝夾下完成，其尺寸為自由尺寸，加工要求不是很高。根據(jù)零件圖上的要求，及對(duì)端面的垂直度又要求，定位精度與浮動(dòng)的偏移量為±0.056mm ，故能夠滿足加工要求。</p><p>　　第4章 檢驗(yàn)方法設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1

107、定位基準(zhǔn)選擇</p><p>　　4.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇</p><p>　　粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點(diǎn)要求，選擇上表面為粗基準(zhǔn)，選擇要加工面為粗基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)加工余量要均勻，粗基準(zhǔn)之能用一次且表面平整。</p><p>　　4.1.2 精基準(zhǔn)的選擇</p><p>　　1. 用工序基準(zhǔn)作為基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)的重合，以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差，例如法

108、蘭孔的加工。</p><p>　　2. 當(dāng)工件以一組精基準(zhǔn)定位可以方便的加工其他表面時(shí)，盡可能多數(shù)工序中采用此組精基準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一。如曲軸的各軸臺(tái)的加工都是以大頭的軸臺(tái)為精基準(zhǔn)加工。</p><p>　　3. 當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量小，而均勻時(shí)，應(yīng)該選擇加工表面自身作為精基準(zhǔn)，即遵守自為基準(zhǔn)原則，如連桿頸的磨加工。</p><p>　　4.2 測(cè)量工具

109、選擇及測(cè)量方法設(shè)計(jì)</p><p>　　由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，固加工設(shè)備宜以通用機(jī)床為主。由于零件的結(jié)構(gòu)原因，其生產(chǎn)方式以通用機(jī)床專用夾具和通用夾具為主，輔以專用夾具。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成。</p><p>　　粗銑、粗精銑削兩側(cè)面?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問題，采用立銑，選用X5032萬(wàn)能銑床（參考文獻(xiàn)[1]表9.2-11），選擇直徑d0＝

110、125mm,齒數(shù)z＝6可轉(zhuǎn)位面銑刀、專用夾具和游標(biāo)卡尺。12的合金鋼擴(kuò)孔麻花鉆，M12加工：選用Φ11.8的直柄麻花鉆（參考文獻(xiàn)[1]表3.2-10）。先選擇Φ12的合金鋼擴(kuò)孔鉸刀，再攻絲至M12，專用夾具、游標(biāo)卡尺、圓孔塞規(guī)。</p><p>　　在車削加工中選用CA6140車床，游標(biāo)卡尺。車刀有：端面車刀、外圓車刀、槽刀、螺紋車刀。</p><p>　　磨削加工中選用萬(wàn)能磨床，專用夾具

111、，千分表、游標(biāo)卡尺。</p><p>　　4.3 技術(shù)要求的測(cè)量方法</p><p>　　參考文獻(xiàn)[9]知，平行度的測(cè)量(如圖4-1)，把工件兩端軸頸妥放在專用檢驗(yàn)工具上，再在垂直和水平4個(gè)不同位置檢查曲軸軸線對(duì)兩端軸頸軸線的平行度，其平均誤差應(yīng)小于圖紙規(guī)定的公差0.05mm。 </p><p>　　圖4-1平行度的測(cè)量示圖</p><p>

112、　　端面跳動(dòng)度測(cè)量方法(如圖4-2)，采用兩頂尖把曲軸頂住，把百分表安裝在刀架上，百分表的觸頭指在已精車主軸的軸臺(tái)上，將曲軸作圓周的轉(zhuǎn)動(dòng)，在曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，根據(jù)百分表的讀數(shù)變化可以讀出端面跳動(dòng)度。</p><p>　　圖4-2端面跳動(dòng)度測(cè)量示圖</p><p>　　4.4 曲軸的最終檢測(cè)方法</p><p>　　采用磁力-熒光探傷方法進(jìn)行，在暗室內(nèi)用大電流直流電來

113、磁化曲軸，裂紋處漏磁與磁粉相互作用，使磁力線發(fā)生變形，逸出工件的表面形成磁極并形成可檢測(cè)的漏磁場(chǎng)，在工件的表面噴灑熒光粉磁粉磁懸浮液，磁粉便會(huì)吸附在裂紋處，顯示處裂紋的位置、形狀和大小等。用紫外線燈照射，此時(shí)曲軸顯淺色，而裂紋處為黑色，如檢查縱向裂紋則采用小電流進(jìn)行探傷，該方法僅局限于表面和表面和近表面處的裂紋。另外采用超聲波、X射線和渦流檢測(cè)等方法，同樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)表面和內(nèi)部裂紋的全面檢測(cè)，甚至可以明顯區(qū)分晶粒度的大小，為熱處理的產(chǎn)品質(zhì)

114、量問題提供鑒定和區(qū)別的依據(jù)。</p><p>　　磁粉探傷可直接顯示裂紋的特征和嚴(yán)重程度，具有很高的檢測(cè)靈敏度、不受零件大小限制、檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。通常使用的磁粉探傷設(shè)備有固態(tài)探傷機(jī)（CJW4-1000通用式）、MD-1060磁粉探傷機(jī)等，作為磁粉探傷用磁粉有熒光磁粉和非熒光磁粉，磁懸液為液體分散劑，為磁粉和分散劑按一定的比例配比而成，其中水分散劑是應(yīng)用最廣泛的一種，具有良好的分散性、潤(rùn)濕性、一定的消防

115、性、消泡性等，消泡性可自動(dòng)消除由于攪拌作用引起的大量泡沫，保證正常的檢驗(yàn)，最后具有高的穩(wěn)定性，在使用過程中其性能不發(fā)生變化。非熒光磁粉是將少量油與磁粉混合，使磁粉全部濕潤(rùn)，攪拌均勻成糊狀，最后加入其余的油。</p><p>　　磁粉探傷的工藝流程為：預(yù)處理—磁化—施加磁浮液—檢查—退磁——后處理。在磁化過程中磁場(chǎng)強(qiáng)度峰值起主導(dǎo)作用，磁化時(shí)間為0.25～1s，噴灑2～3遍，充分濕潤(rùn)或停留10～20s，該方法的特點(diǎn)是