柴油机曲轴加工工艺说明书Word下载.docx
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姓名
谈振兴
指导教师
负责教师
沈阳航空航天大学
2016年6月
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。
本课题以HL195型柴油机曲轴的加工工艺的分析与设计进行研究。
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。
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。
关键词:
曲轴;
发动机;
工艺规程设计;
夹具设计;
毛坯制造;
工艺分析
Abstract
Crankshaftisoneofthekeypartsofthevehicleengine,itsperformancedirectlyaffectsthequalityandlifeofthevehicleengine.Bearintheenginecrankshaftandthemaximumtotalpowerload,understrongdirectionchangingmomentandtorque,high-speedoperationwhileexperiencingprolongedwear,thusrequiringthecrankshaftofamaterialhavinghighrigidity,fatiguestrengthandgoodresistancegrindingperformance.Theroleoftheenginecrankshaftislinearreciprocationofthepistonintorotationalmotionthroughthelink,inordertoachievetheenginebythechemicalenergyintomechanicalenergyoutput.
Theroleoftheenginecrankshaftislinearreciprocationofthepistonintorotationalmotionthroughthelink,inordertoachievetheenginebythechemicalenergyintomechanicalenergyoutput.
ThispapertoanalyzeanddesignHL195dieselenginecrankshaftprocessingtechnologywasstudied.Routingistheprocessofpreparationofregulationstodevelopthecriticalstageistodeveloptheoveralldesignprocessspecification.Reasonableprocessrouteornot,willnotonlyaffecttheprocessingqualityandproductivity,butalsoaffectstherationaluseofworkers,equipment,processequipmentandproductionsites,etc.,thusaffectingproductioncosts.Therefore,thisdesignis,aftercarefulanalysisofcrankpartsprocessingtechnologyandprecisionrequirements,reasonablydeterminetheroughtype,throughaccesstorelevantreferencebooks,manuals,diagrams,standardsandothertechnicalinformation,referencetodeterminethepositioningofeachstep,machiningallowance,stepdimensionsandtolerances,andultimatelytodeveloppartsofthecrankshaftmachiningprocess.
Keywords:
Crankshaft;
Engine;
Technologiralprocessdesign;
Jigdesign;
Blankmanufacturing;
Processdesign
1.8.2影响加工余量的因素18
1机械加工工艺规程设计
1.1生产纲领和生产类型
1.1.1生产纲领
零件的生产纲领是指包括备品和废品在内的该产品的年产最。
零件的生产纲领可按公式计算:
N=Q×
n×
(1+α%)×
(1+β%)
式中:
N──零件的生产纲领(件/年)
Q──零件的生产纲领(台/年)
N──每年产品中该零件的数量(件/台)
α%──零件的生产纲领(台/年)
β%──零件的生产纲领(台/年)
其中,备品百分率的多少要根据用户和维修单位的需要来考虑,一半有调查及可在0-100%内变化。
零件的废品百分率根据生产条件不同,各生产工生产条件稳定、产品定型,如汽车、机床等产品废品率一半为0.5%一1.0%。
根据生产纲领的大小,可分为三种不同的生产类型:
1.单件生产:
少量地制造不同结构和尺寸的产品,且很少重复。
如新产品试制,专用设备和修配件的制造等。
2.成批生产:
产品数量相比之下较大,一年中分批制造相同的产品,周期性重复生产。
而小批生产接近于单件生产,大批生产接近于大量生产。
3.大量生产:
当一种零件或产品数量很大,而在大多数工作地点经常是重复性的进行相同的工序。
1.1.2生产类型
根据生产纲领,产品复杂程度和重量不同可分为单件生产,成批生产(小批、中批、大批)和大量生产三种类型。
当零件重量<
100kg,零件的生产纲领在500-50000件属于大批生产。
因为曲轴的年产量为20000件,所以曲轴零件属于大批量生产。
(参照《机械加工手册》李洪主编.北京出版、1990)
取α%=5%β%=3%
Q=20000台/年n=1
N=20000×
1×
(1+5%)×
(1+3%)=21630(件/年)
1.2分析零件图及零件的工艺分析
1.2.1零件的作用
曲轴零件的连杆轴颈与连杆相连,曲轴的一端与飞轮连接,另一端与齿轮连接,它是柴油机的动力传递元件。
通过柴油的燃烧膨胀让活塞作直线运动,通过连杆和曲轴将活塞的直线运动转化为曲轴的圆周运动,通过齿轮传动将扭矩传向外界。
1.2.2零件的精度要求
曲轴的加工表面主要是回转表面和端面,而且两主轴颈、曲轴的连杆轴颈以及锥度锥面,不仅有自身的精度要求,而且还要有较高的相互位置精度要求。
主要要求有:
(1)φ70h6两主轴颈同轴度为0.04mm,圆柱度为0.008mm。
(2)φ50h6的轴颈对两主轴颈轴线的跳动0.03mm。
(3)φ6斜油道孔对于基准F,D的位置精度为φ2mm。
(4)1:
10锥度对于两主轴颈轴线的跳动量为0.025mm,键槽中心线对主轴颈轴线的对称度为0.03mm。
1.2.3初步拟定加工方案
根据对零件的精度要求分析,首先应加工工件端面及钻中心孔,然后加工轴颈。
并且在轴颈的加工中,应该用粗、精加工分开,互为基准的方法进行加工,这样才能满足同轴度的要求。
同时,在零件的加工中,要求内部宏观组织不允许有缩孔、疏松、渣子等及影响曲轴结构强度的缺陷;
要求加工表面光洁,不允许有碰痕、气孔、裂纹、凹陷、气孔、黑点、蜂窝孔、缩孔、夹渣和非金属杂物等缺陷。
在非加工表面上允许有个别不影响曲轴结构强度的凹陷、刻痕等缺陷。
由此可知,在制定工艺路线是应该将粗、细加工分开进行。
而且在精加工轴颈后安排检查工作,这样可以及早发现上述各种缺陷,以便及早采取措施.否则,由于在粗加工时,切除的金属较多,切屑热较多,所需夹紧力也较大,产生的切屑力较大、工艺系统的受力变形,受热变形和应力也非常大,不能保证所要求的较高的尺寸精度和表面粗糙度。
此外,φ50h10对两主轴颈的中心线跳动要求0.03,可通过磨削加工达到要求而且φ70h6两主轴颈的同轴度要求为0.04,圆柱度为0.08,所以需精磨才能满足要求1:
10锥度的要求也较高,用锥形环规涂色检查,贴合度不小于70%。
对于φ6斜油道孔采用专用夹具,保证加工要求,对于φ30的轴颈也通过磨削加工来保证精度要求。
1.3毛坯的制造形式和选择
毛坯的选择包括选择毛坯的种类和确定毛坯的制造方法两方面。
本工艺设计的零件柴油机曲轴,所采用的零件材料为QT600-3,σ=600N/mm。
概括起来而言,毛坯的制造方法越先进、毛坯制造精度越高,形状和尺寸越接近于零件,就能使机械加工的劳动量大大减少,材料的损失也会降低,是机械加工成本降低,可是毛坯的制造费用会因为使用了先进的设备而大大提高。
所以在选择毛坯时需要全面考虑各方面的因素。
1.3.1选择毛坯时考虑的因素
选择毛坯时主要考虑以下因素:
1、零件的材料及其力学性能
零件的材料能够确定毛坯的种类。
而且材料力学性能的高低也是会在一定程度上影响毛坯的种类的选择,比如力学性能要求比较高的刚件,其毛坯就最好是采用锻件。
2、生产类型
不同种类的生产类型决定不同的毛坯制造方法。
大批大量生产中,应该选择精度和生产率都相对比较高的先进毛坯制造方法,单件小批址生产所以采用木模手工造型或者自由端等相对方便的毛坯制造方法。
3、零件的几何形状和外形尺寸
在充分分析了上述的两个因素后,而且零件的结构形状和外形也是会影响毛坯的种类和制造方法。
4、充分考虑利用新技术和新材料的可能性
为了能够节约能源,尽量减少机械加工余址,同时提高经济效益,就必须尽量采用精密铸造、粉末冶金冷挤压、和工程塑料等新工艺和新材料。
在考虑上述因素的同时,还应当结合具体的生产条件,如毛坯车间近期的发展情况以及现场毛坯制造的实际水平和能力等。
1.3.2零件毛坯的选择
曲轴的材料为QT600-3,主要金相组织为珠光体+铁素体,与其他铸铁相比,由于球磨铸铁碳粒成球状,对金属的割裂作用小,有较高的耐磨性,塑性,韧性都较低,适合做柴油机主轴,其机械性能山于其他铸铁,接近于钢。
但球磨铸铁与灰铸铁有相似的铸造特性,而且有较低的铸造成本,尺寸精度和光洁度都很高。
本次工艺设计,曲轴的年产量
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