偏心曲轴零件加工和分析Word格式.docx
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式中;
X:
垫块厚度(mm)
K:
偏心距的修正值(mm)
e:
偏心工件的偏心距(mm),实测偏心距e<
e取+,实测偏心距e<e取—。
△e:
实测偏心距误差(mm)
(b)三爪自定心卡盘与花盘配合。
对于偏心距不大,长度较短,精度要求较高,批量较大,没有专用夹具的偏心工件。
可采用三爪自定心与花盘配合来装夹偏心工件。
这种方法的特点是:
装夹准确方便`快捷`,刚性好,成本低;
其卡抓常用软爪。
2〉.在两顶尖间装夹。
对于较长的偏心轴及偏心轮,可采用两顶尖装夹的方法。
这种方法装卸方便迅速,但刚性较差。
(如图1.2)
如偏心轴的偏心距很小,可采用加长毛坯再切去中心孔的加工方法。
。
图1.2
两顶尖装夹
3〉.专用夹具(如图1.3)。
对于数量较多、偏心距精度要求较高的短偏心工件,可以采用专用夹具来装夹。
夹具中预先加工一个偏心孔,偏心距等于工件的偏心距,工件就插在夹具的偏心孔中,并把偏心夹具的较薄处铣开一条槽,依靠狭槽部位的弹性变形来夹紧工件,也可以用螺栓螺钉装夹工件.
图1.3(a)偏心套工件
ﻩ
1.2偏心工件的车削要点
在偏心工件的加工过程中,我们应该注意以下要点。
(1.)适当加平衡块,保持车削平衡。
(2.)夹紧部分应加垫铜皮,保护工件并增加夹紧力。
(3.)对于不完整的圆弧形(扇形块)工件,应尽量成对装夹,使之对称平衡,便于测量。
(4.)调整车床主轴轴承、床鞍、中(小)滑板的间隙,提高车削刚度。
(5.)开始车削时,因偏心工件为继续切削,车刀应从偏心工件的最高点逐步进刀,进给量要选择恰当,以避免车刀头崩裂或工件位移。
(6.)进给量的选用,应根据偏心距的大小和平衡重量而定,偏心距大,重量大,进给量要小;
反之则可以略大一些。
(7.)对于偏心工件的车削,应分粗、精车削。
精车削前,偏心工件应注意重新进行找正和夹紧,以保证质量达到图样要求。
1.3偏心工件质量分析
偏心工件质量分析
废品种类
产生原因
预防方法
偏心距不正确
(1)划线及钻中心孔有误差
(2)用三爪自定心卡盘加垫快车削时,计算误差或垫块变形。
(3)找正偏心距方法不当
(4)工件没夹紧或装夹方法不当
(5)车削细长偏心工件时,顶尖支撑时的松紧程度不合适,使工件的回转轴线跳动或弯曲,导致主轴线与偏心工件轴线误差。
(6)测量方法不正确。
(1)
(1)减小划线及钻中心孔的误差
(2)复查计算过程;
通过热处理,提高垫块的硬度,减小变形
(3)反复找正偏心距,夹紧时力度适当
(4)根据偏心工件的特点,选择合适的装夹方法
(5)装夹时顶尖顶力适当,不宜过松或过紧,在找正偏心距的同时,要保证工件的上母线和侧母线与主轴平行。
(6)正确掌握测量方法
主轴轴线与偏心件轴线不平行
(1)画线或钻中心孔误差过大
(2)顶尖顶的过紧,使工件回转轴线弯曲,导致主轴线与偏心轴轴线的平行度误差过大
(3)切削力和切削温度影响,使工件产生弯曲变形,造成偏心工件轴线的平行度误差过大
(7)减小划线及钻中心孔的误差
(8)调整好顶尖的松紧度
(9)分粗、精车削进行,选择合理的车刀角度,浇注切削液
偏心轴端面的圆度误差过大
(1)车削时,偏心工件静平衡差异产生离心力,导致工件回转轴线弯曲,使工件外圆各处车削深度不等,从而使工件外圆出现圆度误差,静平衡差异越大,则圆度误差越大
(2)车床本身精度低,间隙太大
(3)车削速度越高,离心力越大,工件变形越严重。
(1)正确钻好中心孔,使两端相对应的中心孔同一轴线不歪斜,反复仔细找正工件的静平衡用两顶尖轻轻顶住使工件在任何回转位置上都静止和转动,加装和选择配重装置
(2)调整车床主轴床鞍,以及中小滑板的间隙
(3)切削速度选择适当,变化不宜过大
、
1.4曲轴
曲轴其实是形状比较复杂的偏心轴,分为双拐、三拐、四拐等等,在车床上加工曲轴时重要车削主轴颈和曲柄颈主轴颈的加工方法与一般轴类工件相似,而曲柄颈的形状特殊,刚性差,加工时首先要解决装夹问题,其次要采取措施,提高曲轴的刚性。
1.4.1曲轴的装夹
(1)一夹一顶:
这种方式适用于单件、少量。
曲轴直径较大曲柄颈偏心距不大的曲轴,这种装夹方法加工曲轴颈,由于每次安装都要找正,曲轴的曲柄颈之间与主轴颈的位置精度完全由操作者技术水平来保证,因此对工人的技能要求很高
(2)两顶尖装夹(如图1.4):
这种方法定位装夹方便,曲轴的曲柄颈之间与主轴颈的位置精度,是由两端的偏心中心孔来保证。
图1.4
(3)偏心夹板装夹(如图1.5):
对于偏心距较大,无法在端面上打偏心中心孔的曲轴,可在经过加工的曲轴两端主轴颈上(直径为留有余量的工艺尺寸)安装一对偏心板并在平板上用V形架等工量具进行找正,找正后,紧固偏心板上的螺钉然后再用两顶尖装夹。
图1.5
1.4.2防止曲轴加工时变形的措施
1、采用两边传动或中间传动的机床进行加工。
以缩小扭矩。
减小曲轴的弯曲和扭矩变形。
2、尽量使用加工过程中的切削力互相抵消(多刀切割),以减少曲轴的挠曲度。
3、适当安排必要的校直工序,以避免前工序的变形影响后工序的加工。
4、防止曲轴变形的方法
(1)螺栓螺母支撑.当两曲柄臂间距离不大时,可用螺栓螺母支撑。
(2)用木块、木棒支撑。
当两曲柄臂距离较大时,可用材质较硬的木块、木棒支撑。
(3)用压板来夹紧支撑,当曲柄臂内侧为斜面、圆弧面或元球面时,可用一对压板来夹紧曲柄臂。
(4)石膏浇注支撑
(5)特殊撑具支撑。
对于形状比较复杂的曲轴,不宜用上述支撑方法时,可应用(如图1.6)所示的方法。
撑具主体1被螺钉2旋紧固定在曲轴上,通过撑杆3,一段旋入主体,另一端撑在曲轴臂侧面。
图1.6
(6)中心架支撑。
曲轴长径比较大时,可以再主轴颈和曲柄颈同轴的轴颈上,直接使用中心架,以提高加工刚度,防止曲轴变形。
但应防止轴颈表面被拉毛、划伤。
当某个加工轴颈两侧近距离没有同轴颈可供中心架支撑拖住时,可使用中心架偏心过渡套来提高加工刚度,防止曲轴变形。
1.4.3曲轴的平衡
曲轴是一个形状复杂的回转工件。
由于其质量中心不在回转轴上,所以在切割加工中长生了惯性力,容易引起振动,严重影响加工精度和质量。
在曲轴加工过程中,应特别注意所加平衡质量(配重)的大小及配置方位,要尽可能使曲轴回转时产生的惯性力和惯性力偶的以平衡,消除其不良影响。
2确定曲轴的加工工艺过程
2.1曲轴的结构及其特点
毛胚图
车的主轴颈
车连杆轴颈
图2-1曲轴的结构图
曲轴一般由主轴颈,连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。
一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐
主轴颈是曲轴的支承部分,通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。
连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分,在连接处用圆弧过渡,以减少应力集中。
曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分,断面为椭圆形,为了平衡惯性力,曲柄处铸有(或紧固有)平衡重块。
平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩,有时还用来平衡一部分往复惯性力,从而使曲轴旋转平稳。
2.2曲轴的主要技术要求分析
1)主轴颈、连杆轴颈本身的精度,即尺寸公差等级IT6,表面粗糙度Ra值为1.25~0.63μm。
轴颈长度公差等级为IT9~IT10。
轴颈的形状公差,如圆度、圆柱度控制在尺寸公差之半。
2)位置精度,包括主轴颈与连杆轴颈的平行度:
一般为100mm之内不大于0.02mm;
曲轴各主轴颈的同轴度:
小型高速曲轴为0.025mm,中大型低速曲轴为0.03~0.08mm。
3)各连杆轴颈的位置度不大于±
20′。
2.3曲轴的材料和毛坯的确定
曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力,容易产生扭振、折断及轴颈磨损,因此要求用材应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性。
常用材料有:
一般曲轴为35、40、45钢或球墨铸铁QT600-2;
对于高速、重载曲轴,可采用40Cr、42Mn2V等材料。
本课题采用球墨铸铁QT600-2.
曲轴的毛坯根据批量大小、尺寸、结构及材料品种来决定。
批量较大的小型曲轴,采用模锻;
单件小批的中大型曲轴,采用自由锻造;
而对于球墨铸铁材料则采用铸造毛坯。
2.4曲轴的机械加工工艺过程
曲轴的尺寸精度、加工表面形状精度以及位置精度的要求都很高,但刚性比较差,容易产生变形,这就给曲轴的机械加工带来了很多困难,必须予以充分的重视。
曲轴需要加工的表面有:
主轴颈、连杆轴颈、键槽、φ22的外圆。
由于使用了工艺搭子,铣键槽安排在切除工艺搭子后,磨削外圆安排在保留工艺搭子前。
根据曲轴的结构特点及机械加工的要求,加工顺序大致可归纳为:
铣两端面;
车工艺搭子和钻中心孔;
粗、精车三连杆轴颈;
粗、精车各处外圆;
精磨连
杆轴颈、主轴颈和φ20、φ22外圆;
切除工艺搭子、车端面、铣键槽等。
2.5曲轴机械加工工艺路线
在进行大量的工艺分析之后,制定出大批大量生产曲轴的加工工艺路线:
(1)锻造
(2)热处理
(3)铣两端面
(4)车两端工艺搭子外圆
(5)钻主轴颈中心孔
(6)钻连杆轴颈中心孔
(7)检验
(8)粗车三个连杆轴颈
(9)精车三个连杆轴颈
(10)车工艺搭子两端面
(11)粗车各处外圆
(12)精车各处外圆
(13)检验
(14)磨削连杆轴颈外圆
(15)磨削两主轴颈
(16)磨削φ22-00.12mm外圆
(17)磨削φ200-00.021mm外圆
(18)检验
(19)车掉两端工艺搭子
(20)车两端面
(21)铣键槽
(22)倒角
(23)去毛刺
(24)最后检验
3曲轴的机械加工工艺过程分析
3.1曲轴的机械加工工艺特点
三拐曲轴除了具有轴的一般加工规律外,也有它的工艺特点,主要包括形状复杂,刚性差及技术要求高,针对这些特点应采取相应的措施,分析如下:
3.1.1形状复杂
曲轴主轴颈与连杆轴颈不在同一轴上线,偏心距有一定的尺寸要求,并且两轴有较高的位置度要求,同时主轴颈与连杆轴颈间有
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