单拐曲轴课程设计说明书

1、 课 程 设 计 说 明 书 题 目： 曲轴 班 级： 机械0922 姓 名： 学 号： 12 日 期： 2012年6月 30日 1 绪 论曲轴关键技术是整个产业最关心的问题之一。曲轴是发动机中承受冲击载荷、传递动力的重要零件，在发动机五大件中最难以保证加工质量。由于曲轴工作条件恶劣，因此对曲轴材质以及毛坯加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求都十分严格。如果其中任何一个环节质量没有得到保证，则可严重影响曲轴的使用寿命和整机的可靠性。本设计结合AutoCAD绘出曲轴的零件图。工艺规程方面分别有确定零件的生产类型、零件毛坯的制造形式、零件的热处理、确定工艺路线、确定机械加工余

2、量和工序尺寸及毛坯尺寸、定位基准的选择、确定各工序工艺装备、切削用量及工时定额、确定各工序的工时定额要求精度、材料及毛坯类型的选择进行了较为全面的分析。并对各种加工工艺路线的分析，选取了加工工艺完善却比较精密和经济的工艺路线进行分析比较选取了最优方案；对加工零件各部位进行分析和有关切削深度、进给量和切削速度等的计算，确保加工的可行性。24 2 零件分析2.1零件的作用题目所给的零件是单拐曲轴，曲轴是将直线运动转变成旋转运动，或将旋转运动转变为直线运动的零件。它是往复式发动机、压缩机、剪切机与冲压机械的重要零件。曲轴的结构与一般轴不同，它有主轴颈、连杆轴颈、主轴颈和连杆轴颈之间的连接板组成。2.

3、2零件的工艺分析由内燃机的曲轴零件图可知，它的外表面上有多个平面需要进行加工，此外各表面上还需加工一系列螺纹、孔和键槽。因此可将其分为两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求.现分析如下:2.2.1以拐径为Ø50mm为中心的加工表面这一组加工表面包括: 拐径 mm加工及其倒圆角,它的加工表面的位置要求是50 mm平行度公差为.04 mm。2.2.2以轴心线两端轴为中心的加工表面这一组加工表面：1：10锥度面上56x18mm的键槽，1个8的透孔，各轴的外圆表面, 右端面6x33 mm的圆环槽和M36x2的外螺纹。这组加工表面有一定的圆柱度要求，主要是：(1) 65和轴心基准A的同轴度。

4、(2) 65和基准A的同轴度。(3) 68和基准A的同轴度。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要有：(1)曲轴拐径50 mm轴心线与A基准轴心线的平行度公差0.04mm又以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可在仿型车床上一起加工。2.3零件加工的主要问题和工艺过程设计分析 （1）为保证加工精度，对所有加工的部位均应采用粗、精加工分开的原则。 （2）曲轴加工应充分考虑在切削时平衡装置。 1）车削拐径用专用工装及配重装置。图2.1 车削拐径2）粗、精车轴径及粗、研磨轴径都应在曲轴拐径的对面加装配重。 图2.2 车、磨轴径（3）1：10锥度环规与塞规要求配套使用，环规检测曲轴锥度，塞规检测与

5、之配套的电机转子锥孔或联轴器锥孔，以保证配合精度。（4）曲轴偏心距76.5mm的检验方法如图2-3。将等高V形块放在工作平台上，以曲轴两轴径68 mm作为测量基准。将曲轴放在V形块上。首先用百分表将两轴径的最高点调整到等高（可用纸垫V形块的方法），并同时用高度尺测出轴径的最高点实际尺寸H,H(如两轴径均在公差范围内，这时H和 H应等高)。用百分表将曲轴拐径调整到最高点位置上，同时用高度尺测出拐径最高点实际尺寸H。在用外径千分尺测出拐径1和轴径2，3的实际尺寸。这样经过计算可得出偏心距的实际尺寸。 图2.3 曲轴偏心距检测示意图偏心距e=（H-/2）-（H-/2）式中 H曲轴拐径最高点式(1)H

6、（ H）曲轴轴径最高点式(2)曲轴拐径实际尺寸式(3) （）曲轴轴径实际尺寸式(4)（5）曲轴拐径轴线与轴径轴线平行度的检查，可参照图2-3进行。当用百分表将两轴径的最高点，调整到等高后，可用百分表再测出拐径最高点两处之差（距离尽可能远些），然后通过计算可得出平行度值。3 工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式零件材料45钢。考虑到内燃机曲轴的零件较大，零件比较复杂，且大批量生产应采用模锻。而且投资较少，成本较低，生产周期短。3.2基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。不盲目的选择基面，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有

7、甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。3.2.1 粗基准选择在大批生产的条件下，通常都是采取夹具中装夹。3.2.2 精基准的选择加工曲轴的主轴颈止以及与主轴颈同旋转轴心线的其它配合部分和曲柄外圆弧面、外端面时，同轴类零件外圆表面加工一样，采用辅助精基准顶针孔。用顶针孔作为精基准，符合基面同一的原则，从而可以保证一次安装中加工的各表面的同轴度或垂直度。对于主轴颈较大而偏心距又较小的曲轴，可以在曲轴两端面上分别各打出两个顶针孔A及B，使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。3.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应该是使零件的几何形状、尺寸

8、精度等技术要求能得到合理的保证。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案： 1）铣端面和打中心孔，在专用机床上完成。 2）粗车长头各外圆及锥度。 3）调头粗车短头各外圆。4）精车短头个外圆。5）调头精车长头个外圆。6）铣角向定位。7）粗车连杆轴颈外圆及曲柄臂开裆。8）粗磨长头轴承位外圆。9）粗磨短头轴承位外圆。10）粗磨连杆颈外圆。11）粗铣长头键槽。12）精铣长头键槽。13）倒角。14）精磨连杆颈外圆。15）粗磨1：10的锥度。16）车飞轮螺母锁紧外螺纹 。17）钻8透孔。 18）研磨连杆颈外圆。 19）点击。 20）去毛刺。21）清洗。22）探伤。23）再次清洗。

9、24）理丝。3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定内燃机曲轴零件材料为45钢，硬度190270HBS，毛坯重量约为40.3kg，生产类型为大批生产，采用毛坯锻件。3.4.1加工两端中心线上的外圆表面 由于这些表面的粗糙度要求较高，它们的表面粗糙度有Ra1.6和Ra3.2，根据工序要求，轴径68mm，65mm，65 mm加工分粗、精车，65，65要粗磨。65还要研磨。粗车：参照机械加工工艺手册表2.3-22，其余量规定为 ，现取。精车：参照机械加工工艺手册表2.3-39，其余量规定为 1mm粗磨：参照机械加工工艺手册表2.3-42，其余量规定为 ，现取。研磨：参照机械加工工艺手册表2.3-

10、44，其余量规定为 现取。轴径68mm，65 mm，65锻造毛坯的基本尺寸分别为：68+（2.5+1+0.5）*2=76mm,65+（2.5+1+0.5+0.01）*2=73.02mm。根据机械加工工艺手册表2.3-18,锻件尺寸公差为，现取1mm。对轴径68mm有：毛坯的名义尺寸为：68+（2.5+1.1+0.5）*2=76mm毛坯最小尺寸为：76-1=75 mm毛坯最大尺寸为：76+1=77mm精车后尺寸为：68+0.5*2=69mm粗磨后尺寸与零件图尺寸相同，即68mm对轴径65 mm有：毛坯的名义尺寸为：65+（2.5+1+0.5+0.01）*2=73.02mm。毛坯最小尺寸为：73.

11、02-1=72.02mm毛坯最大尺寸为：73.02+1=74.02mm精车后尺寸为：65+（0.5+0.01）*2=66.02 mm 研磨后尺寸与零件图尺寸相同, 即65 mm对轴径65 mm有：毛坯的名义尺寸为：65+（2.5+1+0.5）*2=73mm。毛坯最小尺寸为：73.02-1=72mm毛坯最大尺寸为：73.02+1=74mm精车后尺寸为：65+0.5+*2=66 mm粗磨后尺寸与零件图尺寸相同, 即65 mm而对于锥度为1：10的轴径粗糙度要求为Ra 3.2,精车能达到要求，此时直径粗加工余量2Z=5mm精加工为0.5mm能满足加工要求。而对于飞轮外螺纹表面粗糙度要求为Rm故粗车就

12、能达到要求。3.4.2 粗车Ø65 mm 与M36 mm外圆端面根据工艺要求，端面精度要求不高粗糙度为Ra12.5。只需要粗加工就可以了。粗车：参照机械加工工艺手册表2.3-5，其余量规定为 ，现取。锻造毛坯的基本尺寸为：716+2+2=720mm。3.4.3 铣1：10圆锥处键槽根据工艺要求，端面精度要求不高粗糙度为Ra3.2,需要粗精铣键槽，此时的余量2Z=3mm已能满足加工要求。3.4.4 车磨拐径为50 mm由于表面的粗糙度要求较高，它们的表面粗糙度都是Ra，根据工序要求，拐径50 mm加工分粗、精车，还有粗、研磨。粗车：参照机械加工工艺手册表2.3-5，其余量规定为 ，现取

13、。 精车：参照机械加工工艺手册表2.3-39，其余量规定为 。粗磨：参照机械加工工艺手册表2.3-42，其余量规定为 ，现取。研磨：参照机械加工工艺手册表2.3-44，其余量规定为 ，现取。拐径50 mm锻造毛坯的基本尺寸为：50+（2.5+1+0.5+0.01）*2=58.02mm。根据机械加工工艺手册表2.3-18,铸件尺寸公差等级选用-12，取锻件尺寸公差为，对轴径Ø95 mm有： 毛坯的名义尺寸为：50+（2.5+1+0.5+0.01）*2=58.02mm；毛坯最小尺寸为：58.02mm-1mm=57.02mm;毛坯最大尺寸为：58.02mm+1mm=59.02mm;精车后尺

14、寸为：50+0.5+0.01=50.51mm；研磨后尺寸与零件图尺寸相同，即50 mm。3.5 确定切削用量工序1：铣端面，打中心孔 加工材料：45钢工序2：粗车外圆68 mm。加工条件 工件材料：45钢, 锻件。 加工要求：粗车左端外圆68 mm。 机床：仿型车床 刀具：YG61)被吃刀量：取单边余量Z=2mm， 2)进给量f：根据3 表2.4-3，取。3)切削速度： 按3 表2.4-20，切削速度，4)机床主轴转速： 按机床说明书，与相近的转速为400 ，则：.实际铣削速度：5)检验机床功率：主切削力Fc按3表2.4-9，可查得 由仿型车床说明书可知，车床主电动机功率为13KW，当主轴转速

15、为400 r/min时，主轴传递的功率为7.5kW，所以机床功率足够，可以正常工作。6)计算切削工时：按3表2.5-3，取被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=52.5mm 刀具切入长度：L1=/tg+(23)主偏角=0,L1=2mm刀具切出长度：取工序3：粗车轴径65 mm加工条件 工件材料：45刚, ，锻件。 加工要求：粗车左端外圆65mm。 机床：仿型车床 刀具：YG61) 被吃刀量：取单边余量Z=4mm， 2) 进给量f：根据3表2.4-3，取。3) 切削速度： 按3表2.4-20，切削速度：，4) 机床主轴转速： 按3表3.1-22可得，与相近的转速为400r/min，则实际速度：。5)检

16、验机床功率：主切削力Fc按3表2.4-20，可查得 由车床说明书可知，车床主电动机功率为75KW，当主轴转速为400r/min时，主轴传递的功率为4.5kW，所以机床功率足够，可以正常工作。6) 计算切削工时：按工艺手册表2.5-3，取被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=44mm 刀具切入长度：L1=/tg+(23)主偏角=0, L1=2mm刀具切出长度：取工序4：粗车拐径50 mm机床：仿型车床 刀具：YG6（1）粗车拐径50 mm 1)被吃刀量：参照3表2.3-5，其余量规定为 ， 现也取。分两次加工，=2.5mm。2)进给量f：根据3表2.4-3，取。 3)切削速度： 按2表1.27，切削速

17、度计算公式（寿命选T=60min）。 式中： 所以： 4)机床主轴转速： 按3表3.1-22可得，与相近的转速为590r/min，则实际速度。5)检验机床功率：主切削力Fc按2表1.29所示公式计算 式中：所以： 切削时消耗功率PC为: 由机床说明书可知，主电动机功率为75KW，当主轴转速为590r/min时，主轴传递的功率为45kW，所以机床功率足够，可以正常工作。6) 计算切削工时：按3表2.5-3，取被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=123mm刀具切入长度：L1=/tg+(23)主偏角=0, L1=2mm刀具切出长度：取本工序机动时间：工序5： 精车拐径50 mm尺寸机床：仿型车床 刀具：

18、YG6 1 )被吃刀量：=0.6mm。2) 进给量f：根据3表2.4-4，预估切削速度1.33，取。 3) 切削速度： 按2表1.27，切削速度计算公式（寿命选T=60min）。 式中： 所以： 4) 机床主轴转速： 按3表3.1-22可得，与相近的转速为1000r/min，则实际速度。5) 计算切削工时：按3表2.5-3，取被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=89mm 刀具切入长度：L1=/tg+(23)主偏角=0, L1=2mm刀具切出长度：取本工序机动时间：工序6：精车轴径68 mm机床：仿型车床 刀具：YG6 1) 被吃刀量：=0.6mm。2) 进给量f：根据3表2.4-4，预估切削速度1

19、.33，取。 3) 切削速度： 按2表1.27，切削速度计算公式（寿命选T=60min）。 式中： 所以： 4) 机床主轴转速： 按机床说明书，与相近的转速为700r/min，则实际速度。5) 计算切削工时：按3表2.5-3，取被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=52.5mm 刀具切入长度：L1=/tg+(23)主偏角=0, L1=2mm刀具切出长度：取本工序机动时间： 工序7： 精车轴径65 mm 机床：CW6180B卧式车床 刀具：YG6 1 )被吃刀量：=0.6mm。2)进给量f：根据3表2.4-4，预估切削速度1.33，取。3) 切削速度： 按2表1.27，切削速度计算公式（寿命选T=60

20、min）。 式中： 所以： 4) 机床主轴转速： 按3表3.1-22可得，与相近的转速为740r/min，则实际速度。5) 计算切削工时：按3表2.5-3，取被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=74mm刀具切入长度：L1=/tg+(23)主偏角=0, L1=2mm刀具切出长度：取本工序机动时间： 工序8：粗车锥度1：10轴机床：仿型车床 刀具：YG6 1)被吃刀量：=0.6mm。2)进给量f：根据3表2.4-4，预估切削速度1.33，取。 3)切削速度： 按2表1.27，切削速度计算公式（寿命选T=60min）。 式中： 所以： 4) 机床主轴转速： 按3表3.1-22可得，与相近的转速为540r

21、/min，则实际速度。5) 计算切削工时：按3表2.5-3，取被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=145mm 刀具切入长度：L1=/tg+(23)主偏角=0, L1=2mm刀具切出长度：取本工序机动时间：工序9：精车锥度1：10轴机床：仿型车床 刀具：YG6 1)被吃刀量：=0.6mm。2)进给量f：根据3表2.4-4，预估切削速度1.33，取。 3)切削速度： 按2表1.27，切削速度计算公式（寿命选T=60min）。 式中： 所以： 4) 机床主轴转速： 按3表3.1-22可得，与相近的转速为740r/min，则实际速度。5) 计算切削工时：按3表2.5-3，取被切削层长度：由毛坯尺寸可知L=

22、145mm 刀具切入长度：L1=/tg+(23)主偏角=0, L1=2mm刀具切出长度：取本工序机动时间：工序10：铣键槽18mm×56mm 机床：X52k 刀具：高速钢镶齿三面刃槽铣刀 ，齿数 L=201) 铣削深度：2) 每齿进给量：根据3表2.4-76，取3) 铣削速度：参照3表2.4-86，取：4) 机床主轴转速：，取实际铣削速度：5) 给量：工作台每分进给量：6) 刀具切入长度：精铣时 被切削层长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1机动时间：工序11：粗磨轴径68 mm机床：M1450A磨床 1）砂轮的直径与宽度：砂轮的直径与宽度：根据3表3.1-45，砂轮的直径D=500m

23、m，砂轮的宽度取B=75 mm2)工件回转速度与转数：根据3表2.4-148，查得=0.2330.476,取=0.350， 3)轴向进给量:根据3表2.4-148，查得=(0.50.8)B，取=45 4）径向切入进给量：根据3表2.4-1480，预估=0.350mm可查得=0.01760.0110，取=0.150 5）每分种金属磨除量Z可用公式计算： Z=1000 mm 6) 机动时间：被磨削层长度：单面余量：局部修磨的系数k：根据3表2.5-11，机动时间 工序12：粗磨轴径65mm机床：M1450A磨床 1）砂轮的直径与宽度：砂轮的直径与宽度：根据3表3.1-45，砂轮的直径D=500mm

24、，砂轮的宽度取B=75 mm 2) 工件回转速度与转数：根据3表2.4-148，查得=0.2330.476,取=0.350， 3) 轴向进给量:根据3表2.4-148，查得=(0.50.8)B，取=45 4）径向切入进给量：根据3表2.4-1480，预估=0.350mm可查得=0.01760.0110，取=0.150 5）每分种金属磨除量Z可用公式计算： Z=1000 mm 6) 机动时间：被磨削层长度：单面余量：局部修磨的系数k：根据3表2.5-11，机动时间 工序13：粗磨拐径50 mm 机床：M1450A磨床 1) 砂轮的直径与宽度：根据3表3.1-45，砂轮的直径D=500mm，砂轮的

25、宽度取B=75 mm 2) 工件回转速度与转数：根据3表2.4-148，查得=0.2330.476,取=0.350， 3) 轴向进给量:根据3表2.4-148，查得=(0.50.8)B，取=45 4) 径向切入进给量：根据3表2.4-1480，预估=0.350mm可查得=0.01760.0110，取=0.150 5) 每分种金属磨除量Z可用公式计算： Z=1000 mm 6) 机动时间：被磨削层长度：单面余量：局部修磨的系数k：根据3表2.5-11，机动时间 工序14：研磨拐径50 mm机床：M1432A磨床 1) 砂轮的直径与宽度：根据3表3.1-45，砂轮的直径D=400mm，砂轮的宽度取

26、B=50 mm2) 工件回转速度与转数：根据3表2.4-149，取=0.6 ， 3) 轴向进给量:根据3表2.4-149，查得=(0.50.8)B， 4) 径向切入进给量：根据3表2.4-149，预估=0.6mm可查得=0.0028 5) 每分种金属磨除量Z可用公式计算： Z=1000 mm 6) 机动时间：被磨削层长度：单面余量：局部修磨的系数k：根据3表2.5-11，机动时间 工序15：精磨轴径65 mm 机床：M1432A磨床 1) 砂轮的直径与宽度：根据3表3.1-45，砂轮的直径D=400mm，砂轮的宽度取B=50 mm2) 工件回转速度与转数：根据3表2.4-149，取=0.6 ，

27、3) 轴向进给量:根据3表2.4-149，查得=(0.50.8)B，4) 径向切入进给量：根据3表2.4-149，预估=0.6mm可查得=0.00285) 每分种金属磨除量Z可用公式计算： Z=1000 mm 6) 机动时间：被磨削层长度：，单面余量：局部修磨的系数k：根据3表2.5-11，机动时间 本工序的机动时间：=+=0.34工序16：磨1：10圆锥65长145mm （1）粗磨1：10圆锥65 机床：M1450A磨床 1) 砂轮的直径与宽度：砂轮的直径与宽度：根据3表3.1-45，砂轮的直径D=500mm，砂轮的宽度取B=75 mm2) 工件回转速度与转数：根据3表2.4-148，查得=

28、0.2330.476,取=0.350， 3） 轴向进给量:根据3表2.4-148，查得=(0.50.8)B，取=454）径向切入进给量：根据3表2.4-1480，预估=0.350mm可查得=0.01760.0110，取=0.150 5）每分种金属磨除量Z可用公式计算： Z=1000 mm 6) 机动时间：被磨削层长度：单面余量：局部修磨的系数k：根据3表2.5-11，机动时间工序17：钻8透孔机床：组合钻床刀具：麻花钻 1) 进给量：根据3表2.4-39，其取值范围为，取2) 切削速度：参照3表2.4-41，取3) 机床主轴转速：，取 实际切削速度： 4) 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间： 工序18：磁粉探伤各轴径，拐径工序19：钳工，修油孔，倒角，清污垢。工序20：检查。4 专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工汽车曲轴零件时，需要设计专用夹具。根据任务要