【发动机曲轴数控加工工艺过程卡片的设计7800字（论文）】

前言由于科技的迅猛推进，在评估一个国家的科学技术发展水平时，通常以机械制造技术发展程度为依据，在世界市场白热化的竞争中，机械制造技术展现了重要的作用，是各个国家科学技术角逐的一个关键部分。现阶段，机床制造行业的重要内容是数控机床制造，其发展水平对其他制造业形成了十分显著的影响。在我国，由于市场经济的快速运行，国内机床制造行业也随之迅猛演进，相关产品质量稳步提升。这是机床制造企业有序运营的基础与前提，该行业以及与其有关的行业站在自身发展的角度，对数控机床生产的要求越来越高。未来，机床制造业必将向节能环保、高复合化、效率与质量更高、技术水平高的方向大踏步迈进。当前，数控机床运用的领域逐步扩展，例如，航空航天、汽车业、船舶业和能源领域等；以及一些高科技项目，包括微电子器件、现代医药和数字通讯科技等，都离不开数控机床的助力。这些年，汽车制造业突飞猛进，其重要部件曲轴的加工工艺也出现了巨大的变化。汽车发动机的一个重要零部件就是曲轴，其设计精度有着极高的要求；同时，其操作环境十分不友好，所以，为了保障发动机的稳定性与曲轴的质量，需重点研究曲轴的加工工艺和材料属性等，如此才能与汽车的稳定安全标准相吻合。企业在制造曲轴时，会全面分析曲轴加工的精度和材质等层面，而加工曲轴存在相应困难，同时，曲轴加工工艺和相关结构参数等会显著影响汽车发动机的曲轴质量。因此为了确保曲轴的高质量，需全面分析其加工工艺状况，这样能够为零部件加工提供有效保障。在曲轴中，它在传统加工中不能保证良好的精度，如：磨削加工过程中产生的误差、刚性差及结构复杂等，但是对它精度要求极高。西欧部分工业发达国家最早将数控技术应用于曲轴生产，如瑞典、意大利及德国等。然而，在亚洲地区，对其数控技术生产的曲轴零件成为了知名品牌，并在国际市场中占有一席之地，如我国台湾地区及日本等。由于西欧发达国家较早时间将曲轴联动加工技术投入使用，并可以完成空间曲面加工工艺。在高新技术的不断发展中，这些国家为了满足不同的需求，将多种类型的曲轴加工机床投入研究。当前德国，14种机型是DMG企业制造的立式曲轴联动数控加工机床中出现的。该技术主要依靠工作台的摆动及主轴的摆动，满足所有复杂型面的加工标准。同时，它加工效率的提高不仅完全不影响加工质量，还减少了加工成本。在上述的众多机型中，主要使用的技术为直线电机驱动，将坯料制作成形状需要依靠两个摆动角度的控制，再进行一次装夹工作，从而制造完成。意大利在生产制造非金属材料型面轮廓的工件时，充分考虑到了ARES系列桥式龙门加工机床材料的相关要求，为了确保加工的质量，企业主要应用了相对柔和的轻切削方法。此外，其还应用了模块化设计和电气双驱技术，因此，在加工非金属材料领域展现了良好成效。在台湾中，使用龙门式结构的机构是匠泽，它制造出的U系列曲轴高速机床，转速最高达到20000r／min，两个旋转轴的速度分别介于-95°～+110°之间，270°。在国内，曲轴数控加工技术发展比较缓慢，完成曲轴联动技术不多。当前，打破国外曲轴数控加工技术的垄断现象是我国的目标，我国为了让自身的曲轴加工设备完成国产化和降低成本，在1999年以后，我国政府大力支持企业发展数控加工技术，并开展了CCMT及CTMT，并利用这些活动促进用户与厂商之间的交流，加深厂商对客户需求的了解，为国际技术交流提供了良好的平台，从而实现技术分享，一起进步的发展计划。我国北京机电院机床有限公司将顺应时代的需求作为中心，学习应用国外技术，使得该企业成为首个对其曲轴数控加工技术进行研制的厂商。同时，该企业在曲轴联动方面真正取得了显著的成效，并制造出XHK系列曲轴数控机床，满足了市场的需求。以此为基础，还使用了自动化加工技术，开发出一条叶片加工自动化的生产流程，使其加工工序更为简便快捷。另外，该生产线的出现还将物态变化的频率加快了，使得它的发展前景十分广阔。在众多机械的零件中，依照曲轴的内在结构和外在形状，相对于汽车的发动机而言具有着极其关键；对于数控加工技术而言，研究曲轴在数控技工技术中非常具有代表性意义。在内燃机及发动机中，曲轴是最为重要的零件，因其市场对其不同曲轴的种类需求巨大，使得在数控加工中，对其加工要求极高，如精度。依照加工精度来看，精度越高发动机越好。故此，汽车行业的发展及产品品质都关系到曲轴的加工效率和质量。目前，我国生产技术的提升使得数控技术和机器大量应用于各大行业，如国防、机械及汽车等。在数控机床的技术下，生产制造方面实现了自动化的机械生产，使得在数控技术下，采用灵活的手段提高了生产效率，极大的方便了产品生产。曲轴的自动化加工将产品的成本大大减少，该技术的研究有一定的理论意义和实际应用价值。第1章零件的工艺分析由图1.1的零件图得知，该单拐曲轴的材料是QT600-2珠光体球墨铸铁，它具有的特点包括铸造性能好、综合性能良好、具有加强的耐磨性与减振性，且强度高、任性中等等。既可以通过热处理改变相应性能，还能应用于多种零件，如液压缸体、离合器片、齿轮、连杆、连接轴、凸轮轴及动力机械曲轴等。通过将运动发生改变的零件是曲轴，其能够转化成旋转运动，同时，还能转换成直线运动。其是压缩机、往复式发动机以及冲压机械的关键部件之一。较之普通轴，曲轴的结构有一定差异，其结构大致包括如下几个部分：首先，主轴颈与之连杆轴颈之间的连接板；其次，连杆轴颈；还有，主轴颈。同时它形状复杂，如果钢性太差，那么极容易出现变形情况。在曲轴中，它需要承载的极大的载荷，因此制作曲轴时，最重要的生产标准有4类，第一，转为平稳性；第二，耐磨性好；第三，强度比较高；第四，韧性也比较好；所以在加工曲轴时需兼顾以上特征。该单拐曲轴的加工面主要包括：连接板侧面部分、主轴颈端面、倒角与倒圆、轴颈等，还有油孔、连接螺纹，以及连杆轴颈、倒圆等。图1.1单拐曲轴零件图第1.1节零件结构工艺性分析较之一般轴的结构，曲轴结构存在相应差异，其主要构成部分包括连杆轴颈、主轴颈、以及这两者之间的连接板。其L/D=818/110=7.44＜12，极易出现变形现象，在冲击与改变的环境下运作是其主要特征；要求曲轴具有较好的韧性与耐磨性、且强度高，可进行稳定回转，所以在加工曲轴时需要对以上特征进行充分、合理考量。第1.2节零件技术条件分析主轴颈、连杆轴颈本身精度：主轴颈Φ110+0.003+0.025尺寸公差等级IT6，表面粗糙度Ra为1.25μm，杆轴颈Φ110−0.071−0.036尺寸公差等级为IT7，表面粗糙度Ra为0.63μm，轴颈长度公差等级、圆柱度误差分别为IT13从位置精度来看，Φ0.02是它介于连杆轴颈和主轴颈中的平行度。而对于主轴颈来看，它的同轴度公差为Φ0.02。第1.3节毛坯的选择1.3.1毛坯种类选择曲轴在运行过程中，需承受巨大的变形弯曲应力等负荷，极易出现折断、扭转等问题，因此需应用韧性好、强度高且耐磨性好的材料，而能够满足这一标准的则是球墨铸铁。该零件为小批生产，采用铸造毛坯。1.3.2毛坯制造方法的选择铸造分普通铸造和特种铸造，该零件结构简单且为小批量生产，故选择普通铸造，采用手工造型沙箱铸造方式。第2章加工工艺的划分及路线确定第2.1节加工方法分析确定本篇文章应用的部件是单拐曲轴，生产该曲轴的方式主要为小批量式，所以，其定准基准是中心孔。这样既有利于装夹操作，又能与连杆轴颈的位置精度要求相匹配，其主轴颈与连杆轴颈两者的中心距是120mm；在加工连杆轴颈时，可借助已经加工的主轴颈进行定位，将其应用至相应的偏心卡盘分度夹具中，让连杆轴颈轴线和转动轴线两者能够重合。第2.2节加工顺序的安排在打中心孔过程中，定位基准为主轴颈，通过连杆轴颈为车两端面提供相应助力。因为该零件没有良好的刚性，因此在加工时需严格遵守先粗后精的原则，让其与加工精度要求相吻合。在加工零件时，刀具和部件展现的切削方式，大致为基于刀具进给量，对构件展开相应层次的操作，多数设备的工序通常是：首先通过粗加工的方式处理部件，再借助相应程序展开精细化加工，在这一环节中，从粗到细的加工模式的变化、通过一刀切的运作可以有效应对精度相关问题，从而全面改善精度标准。在加工的环节中，从传统角度出发，数控机床是借助人工化或机械自动化方式类操作，以将机械零件全部加工完成。在当前众多理论和信息科技的支持中，数控技术的操作更为方便，即可以借助程序方式，将产品在没有人工参与的状态下，自动化、智能化完成加工工作，对其加工过程的产品精准度和质量性得到增强。当前，依照加工工序的整体化探析，在数控机床中，它和刀具相关联的每个操控目标所拥有的参数，将不同类别的零件的参数进行考虑，且将结果总结为将加工成本加工的时间和加工性能相结合，以此为基础的整体化战略，以提高其数控加工技术的质量，给加工环节提供大量理论支持。对此，在架构优化的环节中，对于前期的模拟化控制使用CAD程序的设计方法，依照数据相关的编写和参数的合理制定，将模拟分析用于操控系统所产生的实际效益中。如果实际预取的参数与之模拟参数一致，那么可以将该产品进行加工工序的划分。此外，该加工工序的划分具有一定的实行性，可以依照相关程序操作进行加工环节的认证操作。依照加工顺序来说，加工顺序必须按照毛坯状况和产品构造，选择合适的安装手段和产品定位，以此保证产品的刚度不受到严重影响，且减少产品的变形问题。故此，在加工顺序中，它必须遵循的标准如下：（1）先面后孔（2）先主后次（3）先粗后精（4）基面先行第2.3节定位基准选择在加工曲轴的相关工艺方面，重要的是需正确选择基准。对于基准面的选择来说，应该充分考虑各种因素，基准面必须合理选择，以此提高制造曲轴的效率和质量。如果选择的基准面不合适，那么在加工过程中会出现诸多问题，严重则会造成曲轴零件的损坏，从而影响曲轴加工的进度。对于基准选择来看，它主要分为2点，即粗基准与精基准的选择。首先，从选择精基准层面来看。依据相关要求，在生产过程中，必须考虑数据偏差问题，其精基准的选择需遵循的原则如下：第一，坚持自为基准原则。在生产过程中，生产指标以生产零件为主，从而合理改善生产质量；第二，遵守统一基准相关原则。在加工过程中，需在各加工表面统一运用定位基准，从而满足各表面的精度需求；第三，坚持基准一致原则，在生产制造之前必须选择好基准数据，并不得更改。其次，粗基准的选择。依照粗基准选择来说，它对其曲轴要求不高，因此可选择粗基准的定位选择，比如曲轴外圆等。依照要求曲轴零件较高的产品，在选择定位基准时也可选用也粗基准，它唯一的要求在于面的中心必须和相应的中心孔结合在一起，让轴颈距离得到缩减。根据曲轴曲柄的相关基准来看，由于毛坯制造具有一定的特点，使得生产的曲柄可以达到产品精度的标准。依照生产制造环节，可以将生产过程相应调节。同时，曲轴轴承方位确定标准的关键在于曲轴的曲柄部位，只有将曲柄部位合理选择，才能提供曲柄位置的精度。在此次研究中，将主轴颈作为主要基准，此外，在铣曲轴两端面打造中心孔，然后，通过两顶尖定位对主轴颈进行粗加工，再对主轴颈进行半精加工，然后将主轴颈作为基准应用偏心卡盘分度夹具，对连杆轴颈进行加工；接下来处理主轴颈，在此基础上，对连杆轴颈进行加工。第2.4节加工阶段的划分在数控机床中，它的特点在于集中的加工工序。通过此机床的相应属性，对其加工工序进行分类如下：（1）分成精加工与粗加工；对于极易出现变形的工件而言，需充分探索加工精度因素与变形因素，将加工工序分成以上两种类型，这符合先粗后精的加工方式。（2）依据应用的刀具来划分加工工序标准：在加工时，可遵守刀具集中应用的原则有效划分加工工序，从而减少空程时间与换刀次数。与此同时，通过刀具一次性完成全部加工部位，再对刀具进行更换，然后完成其他部位的加工任务。这一方式应用的范围十分广泛，包括专用数控机床和加工机构等。（3）将加工工序划分的标准依照不同的装夹定位：该方法比较适用于产品位置加工不多的工件，其工作流程是将加工位置划分为几块，其加工工序只应用其中一块。比如在加工工件表面的过程中，通过内腔夹紧的工序进行分类；对内腔进行加工时，才能依据外形夹紧的工序进行分类。在划分加工工序时，其以产品制造标准、工厂生产管理、产品加工技术和机床的性能状况以及产品安装方式等为依据，尽可能做到有效、科学。本文在划分数控机床加工工序时，主要以装夹定位划分工序为依据进行划分。第2.5节确定加工路线在加工时，与被加工产品比较来看，本质上，刀位点就是其运行的踪迹，也就是走刀路线。换句话说，在应用刀具时，刀具以刀点为原点进行运动，然后再次回到起点，同时逐一完成加工时的运行轨迹；例如，非切削空轨迹的刀具运用和返回以及切削加工的相应途径等。该走刀路线既可以了解工序的步骤，还可以了解工步的内容。在一定程度上走刀路线时程序编写的关键点。在数控机床的加工中，走刀路线决定着机械零件的加工质量和精度。依照产品的构造外形数据来看，走刀路线的合理制定有利于将产品的精度全部提升，同时将操控时间减少，并对资源的利用数学加以提高。为此，相对于刀具空间优化的走刀轨迹来说，须对其精度问题进行全面分析与研究，确保其在最优程序下，完成对整个刀具的控制。此外，对于数控机床的运作而言，将刀具的切入度与切入速度为立足点，分析其影响产品结构的状况，因刀具的平滑度主要通过刀具进给量体现出来，随后分析在不同曲线的轮廓下，刀具在当前曲面内切入点和切出点的实际比例结果，以保证在切入过程中，刀具对产品加工点的切入操作非常有效，以提高产品精度。此外，这也是解决不同操控系统下产生的差异性问题，也是解决差异性的主要方法。走刀路线的确定遵循的条件如下所示：（1）空行程的相应减少，即产品加工的最优路线；（2）在一次走刀过程中，最终轮廓的完成即明确粗精加工；（3）选择切线方向切入与切出第3章曲轴的机械加工工艺过程卡片表3.1单拐曲轴机械加工工艺过程指导卡（第1页）

表3.2单拐曲轴机械加工工艺过程指导卡（第2页）表3.3单拐曲轴机械加工工艺过程指导卡（第3页）第4章拟定加工零件的工艺卡片表4.1车两端面打中心孔工序卡

表4.2粗车主轴颈右端工序卡

表4.3粗车主轴颈左端工序卡

表4.4铣连杆轴颈上下端工序卡

表4.5精车主轴颈右端工序卡

表4.6精车主轴颈左端工序卡

表4.7粗、精车连杆轴颈侧板工序卡

表4.8车锥度并倒角工序卡

表4.9铣键槽工序卡

表4.10钻主轴颈左端油孔并扩孔、锪孔、钻连杆轴颈油孔并攻螺纹工序卡表4.11钻第一侧板油孔并攻螺纹、钻两侧板下端孔并攻丝工序卡

表4.12钻连杆轴颈斜油孔工序卡

表4.13磨主轴颈右端并圆角工序卡

表4.14磨主轴颈左端并圆角工序卡

表4.15磨连杆轴颈工序卡

表4.16磨锥度工序卡

第5章铣床加工曲轴表面程序

第6章量具的选用为了保障质量，依据图样生产各零件的过程中，是否与图样相匹配，需应用测量工具进行检验，那么这些检测的工具就是量具。例如，百分表、游标卡尺和千分尺等。此次研究中要用到的量具主要如下：第6.1节游标卡尺这是一种精度中等、结构比较简单的量具，可对工件的长度、外径与内径等进行测量。在游标卡尺中，它特别需要注意的问题如下所示：（1）在应用这一量具之前，应当擦拭干净被测量的对象以及相关工具；例如，两爪与产品表面。此外，对游标卡尺的相应功能进行检查，如：坚固螺钉能否正常发挥功用、微动装置和尺框是否固化等。（2）通过游标卡尺对量具的零位进行检查，确保两量爪维持在紧密态势。（3）对游标卡尺进行应用时，需确保量爪面与工件表面接触的压力在合理的范围内，压力应当适中，让工件与检测面刚好处于接触的状态；此外，量爪还可以顺着工件灵活移动。包含了微动装置的游标卡尺，需合理应用该装置。（4）在读数时，需让游标卡尺水平地倾向于比较亮的一面，使视线最大限度与尺上的刻线保持垂直状态，防止因视线不当导致数值出现偏差。第6.2节千分尺用于测量精度的设备有千分尺。它时使用最为广泛的量具之一，其精度可达0.01mm.。同时，此精度比游标卡尺还高出许多，且更加灵敏；所以，对高精度零件进行加工时，主要选择千分尺的量具，有利于提升精准度，例如，零件长度及厚度以及零件外径等。（1）在应用千分尺时，隔热装置往往是手握的位置。（2）在测量过程中，将零件和该量具两测量面接触的距离进行测量，同时禁止将微分筒转动。（3）在测量时，被测长度应当和千分尺测量轴的中心线保持一致，不能歪斜。（4）对千分尺工具进行应用的过程中，与此同时，被测对象在接触千分尺测量面时，应当分析工件表面的具体形状。结论本课题是单拐曲轴的加工工艺的分析，在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，经过查阅相关书籍、历史文献等技术资料，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卡片。设计过程中通过对工件工艺分析，按其要求选择适合的机床、刀具、量具及基准：由于该工件需通过车削与铣削来结