船用发动机曲轴的加工工艺及夹具设计.docx

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1、毕业设计题目：船用发动机曲轴的加工工艺及夹具设计姓 名:学 号：层 次：本科专 业：机械设计制造及其自动化班 级：指导教师：2021年5月创性声明一、本论文是本人独立完成；二、本论文没有任何抄袭行为；三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消本人答辩资格。承诺人（签名）：年 月摘要： 曲轴是汽车、船舶等发动机中的关键零件。曲轴的作用是将活塞连杆的往复直线运动转化为回转运动曲轴是发动机中关键零件之一。针对目前国内通曲轴生产效率低下，生产工艺较为落后的情况进一步研究曲轴的加工工艺。对比国外的先进技术结合国内的生产实际情况的方法研究加工工艺，采用车铳复合的加工工艺方法，可以进一步提高国内曲轴的生产效率

2、对中国船舶事业的发展更进一步。关键词：曲轴、工艺卡、工序卡、夹具Abstract： rankshaft is a key part of automobile, ship and other engines. Thefunction of crankshaft is to convert the reciprocating linear motion of piston andconnecting rod into rotary motion. Crankshaft is one of the key parts of engine. Inview of the low production

3、efficiency and backward production technology ofdomestic through crankshaft, the processing technology of crankshaft is furtherstudied. Compared with foreign advanced technology and combined with the actualproduction situation in China, studying the processing technology and adopting theturning mill

4、ing composite processing technology can further improve the productionefficiency of domestic crankshaft and further the development of Chinas shipbuildingindustry.Keywords： Crankshaft； Process card； Processing procedure card； fixture目录1绪论错误!未定义书签。1.1 课题背景错误!未定义书签。1.2 课题的意义错误!未定义书签。1.3 国内发展状况错误!未定义书签

5、。1.4 国外发展状况错误!未定义书签。2曲轴结构相关参数设计分析错误!未定义书签。2.1 曲轴结构特点错误!未定义书签。2.2 曲轴结构和参数确定错误!未定义书签。2.2.1 曲轴的材料选择错误!未定义书签。2.2.2 曲轴关键尺寸选择错误!未定义书签。3曲轴的工艺分析错误!未定义书签。3.1 曲轴加工工艺分析错误!未定义书签。3.2 曲轴生产类型分析错误!未定义书签。4选择毛坯类型绘制毛坯图错误!未定义书签。5拟定船用发动机曲轴工艺路线错误!未定义书签。6各参数确定错误!未定义书签。6.2 切削用量错误!未定义书签。6.3 机床错误!未定义书签。6.4 夹具错误!未定义书签。6.5 刀具错

6、误!未定义书签。7对车削连杆轴颈夹具进行设计错误!未定义书签。8加工工艺过程卡片的编制错误!未定义书签。9加工工序卡片的编制错误!未定义书签。10参考文献错误!未定义书签。11致谢错误!未定义书签。一， 刖百本次毕业设计主要进一步研究曲轴的加工工艺、研究范围是结合国内的生产情况和设备结合国外曲轴生产的先进技术，使用调查法和文献研究法。本课题采用了车铳复合的工艺技术，但是目前国内的机床精度低，多次更换基准照成基准不重合误差较大是本课题应该解决的主要问题。机械加工工艺规程是引导出产紧要的技术性文件，它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产物的经济效益，因而工艺规程计划的优劣是该产品质量的首要保证和

7、主要依据。在编制工艺时须确保其具体性、科学性、完整性。1绪论1.1 课题背景最近几年，中国已经超过了日本、韩国、美国和欧洲，成为全世界造船能力最强的国家，当然这里主要指的是民用造船。曲轴作为船舶发动机的关键零件，其加工工艺是厂家生产低成本，高质量产品的保证。1.2 课题的意义曲轴的作用是将活塞连杆传来的推力转变为旋转的扭力，将活塞的往复直线运动变为曲轴圆周旋转运动。曲轴是发动机中关键零件之一,其性能的好坏直接影响到发动机的质量与寿命。随着发动机趋于轻量化,性能优质化,发动机曲轴制造工艺从毛坯,设备选型,工艺流程上发生了很大的变化，高速,高效,柔性,复合化是曲轴制造技术发展的主要方向。工艺水平决

8、定着产品质量的好坏，所以进一步研究曲轴的加工工艺具有十分重大的意义。1.3 国内发展状况目前国内曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。无论是生产效率还是生产质量都不及国外工业先进国家。一些有实力的大厂依靠引进国外先进技术和设备来弥补这些问题。另外国内一些专业曲轴厂则采用普通车床加工主轴颈，采用孝感铳床加工连杆轴颈，铳削和车拉是曲轴粗加工的发展方向。目前，国内曲轴加工工艺水平两级分化严重。除生产规模小、管理落后外，主要差距仍是制造工艺的落后。另外国内一些专业曲轴厂则采用普通车床加工主轴颈，采用孝感铳床加工连杆轴颈，MQ8260磨削主轴颈、连杆轴颈，摇臂钻孔油孔，普

9、通车床加工大、小头孔。生产效率和自动化程度低，质量不稳定，但是投资少，成本低。铳削和车拉是曲轴粗加工的发展方向。1.4 国外发展状况英国兰迪斯公司推出的“随动磨削”技术就是一种比较先进的加工曲轴连杆轴颈的方法。随动磨削是指砂轮跟随连杆轴承的摆动运动，通过这一随动运动对连杆轴承进行偏心磨削。兰迪斯公司推出的“随动磨削”是连杆轴颈的偏心磨削就是通过砂轮的随动来实现的，即当连杆轴颈旋转从中心面远离砂轮时，砂轮会做“跟随曲轴运动”。国外的随动磨削技术正是体现了这些新技术综合应用的具体成果.这种随动磨削工艺可显著地提高曲轴连杆颈的磨削效率、加工精度和加工柔性。2.曲轴结构和相关参数设计分析2.1 曲轴结

10、构特点曲轴的基本结构如图2-1所示由1自由端、5输出端和若干6曲拐构成。其中曲拐是由4主轴颈、3连杆轴径和曲柄构成。490船用柴油机由4个缸组成所以需要配置4个连杆轴颈。图2-1自由端（前端）是曲轴第一个曲拐以前的部分，在自由端上需要装配正时齿轮、密封装置和辅助传动装置，在高速柴油机中还需要再此装配减震器。输出端（飞轮端）是曲轴最后一个曲拐以外的部分，在输出端需要装配飞轮向外传递运动，同时也用作连接，此外还需装配密封装置。曲轴的结构形式分为整体式和组合式，整体式是将自由端、输出端所有曲拐加工成整体。优点是强度高、刚度高、结构紧凑。缺点是加工十分困难、成本高。组合式则是相反，将上述各个零件分别加

11、工然后组装成整体，有点是加工容易、成本低。缺点是强度、刚度差装配工作繁杂。曲柄是曲轴的主要受力部分，且受力复杂，对于曲柄的结构和连接方式应该首要满足要求。曲柄的常见形状由矩形、椭圆形和圆形，高速柴油机多用椭圆形曲柄，其具有较高的抗弯扭性能。船用490柴油机曲轴为中速发动机，根据曲柄形状采用椭圆形曲柄曲柄要与主轴颈和连杆轴颈连接，在曲柄处由较大的应力集中，曲轴发生断裂等失效多数发生在曲柄的部位，因此曲柄是曲轴的危险部位。在连接处采用过度圆角可以减少应力集中。使用过度圆角的缺点是会使轴承压力的面积减小从而使得承受的压强增大，若承受压强过大则必须增加曲轴轴向尺寸。2. 2曲轴结构和参数确定2. 2.

12、1曲轴的材料选择零件加工成形中的基本工艺技术参数要求本身就已决定出了零件成形工艺毛坯要求的各个主要技术形状特点，各类冲压模具对不同工艺部位零件的各种技术参数要求基本都符合与其工艺形状特点，于是这又就必然的造成的产生出了各种与其要求对应技术部位相同的零件毛坯的加工或成形装配技术毛坯所要求必然和需要同时满足相应的上述各项工艺要求。零件精度测量的具体各项基本参数要求，一般上也是将要求内容具体细分到主要体现在满足对有其特定目标对象工艺要求的各种可重复加工性零件设计中规定的各种断面尺寸、加工精度、表面粗糙度控制指标要求等和其外部主要机械性能特征，以及包括对其各项外部材料力学性能、物理性能指标控制和内部材

13、料化学性能控制评价结果等外部主要的内部机械工艺特性。曲轴一般分为锻钢制造的曲轴和铸造曲轴，锻钢常用优质碳素钢和低合金钢,铸造曲轴则常用球墨铸铁，合金铸铁等。锻钢曲轴有较强的受载能力但是成本高昂，铸铁则相反，490船用柴油机适合采用球墨铸铁。2. 2. 2曲轴关键尺寸选择曲轴的关键尺寸包括主轴颈、连杆轴颈和曲轴的整体长度。连杆轴颈作用是将直线往复运动转化为回转运动，是曲轴的主要受力部分要有合适的尺寸来保证在连杆轴颈部分不会受到太大的应力。船用490柴油机需要输出90马力，则连杆轴颈的直径应为57mm,主轴颈70mm,总长588mm。3.曲轴的工艺分析3.1 曲轴加工工艺分析1、细长轴的加工容易变

14、形曲轴属于细长轴，加工十分容易变形，490船用柴油机曲轴总长，主轴颈直径 长径比大约是3倍，使得加工过程中发生塑性变形。在进行车削加工时由于车削力的不对称性也会使曲轴产生一定的变形量，在加工过程中受到许多复杂的力会不可避免得使曲轴产生变形。2、曲轴的曲拐部分加工复杂在曲拐部分由于和主轴颈不在同一圆心上会使曲轴的加工造成很大的困难，由于多次定位会造成基准不重合误差。为了保证连杆轴颈的连接稳定性和连杆轴颈和轴瓦受力均匀需要在曲轴销颈的偏心距和相位角度要求高，在实际生产中结合加工的设备和夹具要使曲柄销颈和机床的主轴同心，是曲轴能自由旋转。3、形位公差和尺寸公差要求高曲轴作为柴油机关键零件，形位公差和

15、尺寸公差要求高对工艺技术和加工技术要求就高。为满足使用要求，依照机械加工工序安排原则：基面先行、先粗后精、先主后次进行加工。在加工主轴颈和曲柄销颈时都要分为粗加工、半精加工、精加工、光整加工。在条件允许的情况下，精粗加工选用不同精度的机床能够提高利用率。4、受应力产生的形变毛坯在热处理和锻造时会产生内应力和释放内应力，在这个过程中由于力的变化会使曲轴毛坯发生变形，若内应力释放不够完全会可能导致曲轴成品时报废。3. 2曲轴生产类型分析曲轴的生产方法国内外差别较大，总体来说国外的技术更加高效。国内的加工工艺精度较低，如今随着技术的发展工艺设备的改进可以进一步优化曲轴的生产工艺。在设备允许的情况下可以采用目前国外比较先进车铳复合加工，配合相应的刀具，用铳削代替车削来加工曲柄销轴颈。其中曲拐加工问题是曲轴生产的关键也是难点。4选择毛坯类型绘制毛坯图选择毛坯的基本任务是选择毛坯的制造方法及其制造精度。毛坯的选择不仅影响毛坯