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曲轴工艺及夹具(铣键槽.钻油孔)设计
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摘 要
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。其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，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。曲轴有两个重要部位：轴径，拐径，（还有其他）。轴径被安装在缸体上，拐径与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。发动机工作过程就是，活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。曲轴的旋转是发动机的动力源。世界汽车工业发达国家对曲轴的加工十分重视，并不断改进曲轴加工工艺。
在曲轴零件的加工工艺过程中轴与轴中心线之间要有位置要求, 以毛坯轴两端定位先加工两中心孔,以两端中心孔定位再粗、精加工各轴的表面，然后以粗、精后的两轴径定位，采用专用夹具加工直油孔和铣键槽最后粗、精磨各轴。
在夹具的设计过程中，主要以V形块和支承板来定位，靠直压板和螺母来夹紧，钻直油孔时应采用长型快换钻套，铣键槽时采用立式铣床，曲轴小头处应安装一个对刀块，夹具设计要方便、简单。
关键词：曲轴；加工工艺；专用夹具；中心孔；对刀块
Abstract
Engine crankshaft is subject to impact load, transmission power of the important parts, the five pieces in the engine are the most difficult to ensure quality processing. Its material is from the carbon structure which made of steel or ductile iron, as a result of the poor working conditions, the crankshaft and the rough material processing technology, precision, surface roughness, heat treatment and surface hardening, dynamic balancing requirements are very stringent. If any of these are not a part of quality assurance that can be seriously affected the life of the crankshaft and machine reliability. There are two important parts of the crankshaft: shaft diameter, Po Drive, (and others). Shaft has been installed in the cylinder block, the Po Drive and connecting rod big hole, connecting rod and cylinder head piston connecting hole, is a typical slider-crank mechanism. Engine working process is that the Pistons after the blasting compressed gas mixture to promote the piston to do linear motion and force through the connecting rod to the crankshaft will be from the crankshaft to linear motion into rotary movement. The rotation of the crankshaft is the engine power source. The world automobile industry in developed countries are attach great importance to improve the processing crankshaft and crankshaft processing technology.
In crankshaft machining process between the central axis, with the axis center line of the location of the requirements have to be rough-axis positioning processing at both ends of the two central hole to center hole location on both ends and then rough, finishing the surface of
the shaft, and then to crude, refined of the two shaft after positioning, the use of dedicated processing fixture straight hole and the final rough keyway milling, grinding of the shaft.
In the fixture design process, mainly V-shaped block and bearing plates to locate by direct plate and nut to clamp, drill hole should be directly used for drilling long set of fast, used vertical milling keyway milling, crankshaft head should be installed on a knife block, fixture design should be convenient and simple.
Key words: crankshaft; processing technology; dedicated fixture; central hole; the knife block
目 录
摘 要 I
Abstract II
1 绪 论 1
2 零件分析 2
2.1 零件的作用 2
2.2 零件的技术要求分析 2
2.3 零件的结构及其工艺性分析 2
2.4 零件的加工面的分析 3
3 机械加工工艺过程设计 5
3.1 定义 5
3.2 机械加工工艺过程的组成 5
3.3 工艺规程的作用 5
3.4 工艺规程的设计原则 5
3.5 计算生产纲领，确定生产类型 5
3.6 确定毛坯的制造形式 6
3.7 基准的选择 7
3.8 材料及热处理 8
3.9 分析并制订工艺路线 8
3.10 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 10
3.11 确定切削用量及基本工时 13
4 夹具设计 17
4.1 打直油孔夹具设计 17
4.2 铣键槽夹具设计 25
5 加工方案的技术经济分析 30
5.1工艺方案比较 30
5.2 技术经济指标 31
5.3应用举例 31
结 论 34
致 谢 35
参考文献 36
附录 37
1 绪 论
曲轴的主要作用是将活塞连杆组传来的气体压力转变为转矩，然后通过飞轮传递到汽车底盘的传递系统，此外，还用来驱动发动机的配气机构和水泵、发电机、空调机、风扇等辅助装置。所以说曲轴是机动车动力的核心来源。曲轴在工作中，要承受周期性变化的气体压力、往复的惯性力、离心力及扭矩和弯矩的共同作用，还要承受高温，因此曲轴要有足够的刚度、强度、各表面的润滑性要好、耐磨，各轴颈表面要达到必要的加工精度，达到较高的动平衡要求。曲轴一般是由前端轴、平衡重、连杆轴颈、主轴颈、曲柄和后端轴组成。
曲轴按结构型式分为整体式和组合式两大类，整体式曲轴具有较高的强度和刚度、结构紧凑和重量轻；组合式曲轴的优点是加工方便，便于系列产品通用，缺点是强度和刚度差，装配复杂。本设计产品是型号为YC4108Q的柴油机曲轴，主要用于轻型汽车和农用车，它很好的沿用了YC6108Q的技术。它为整体式曲轴，有4个曲拐，主轴颈和连杆颈分布在同一平面内，4个连杆轴颈在主轴颈两侧呈两两分布，相互夹角180°；主轴颈与连杆颈之间有4个斜油孔相通，以便对连杆轴颈润滑。
YC4108Q采用了强度、冲击韧性和耐磨性都比较高的球墨铸铁QT900-3材料。曲轴的工艺特点是：结构复杂，加工的尺寸精度、形位精度和表面质量要求较高；刚性特差，属于易弯曲变形的异形轴类零件。制定工艺路线的出发点，应该是应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。选用适当的机床，既保证生产进度，又要考虑经济效果，以降低生产成本。此产品年生产纲领2500件/年。已经达到了大批生产的水平，从生产效率，生产成本，保证加工质量，降低劳动强度的角度考虑，为YC4108Q产品设计一套专用机床夹具是非常必要的，曲轴在加工过程中要需要车、铣、钻、磨等工艺装备，本设计中涉及到钻直油孔夹具和铣键槽夹具设计。
本设计的主要工作是：对YC4108Q曲轴进行工艺分析、工艺规程的制订及夹具的设计，并进行工艺论证，对关键工序的加工余量、工序尺寸、工序公差、切削用量和工时定额进行计算。在夹具设计中，对夹具结构及定位方案进行论证分析，对定位误差、夹紧力进行详细的计算，最后是对夹具的评估。
2 零件分析
2.1 零件的作用
题目所给定的零件是YC4108Q曲轴（见图2-1），曲轴零件是柴油机机体中一个重要的零件。在柴油机工作时，动力源是气缸内因受压而使温度剧增从而导致爆炸的雾化柴油与空气的混合气体，在这个过程中活塞受到强大的推力作用，被迅速的向外推出，在这个过程中气体对活塞做功，但这只是柴油机工作四个冲程中的一个，接下来的三个冲程——排气冲程、吸气冲程和压缩冲程中外界对活塞并不做功，为了使活塞能自行的完成四个冲程，就需要一个装置将做功冲程的能量储存下来，以便在其他三个冲程中为活塞提供足够的能量，于是，飞轮便产生了。但是，活塞的运动形式是往复式的直线运动，而飞轮的运动形式是绕固定轴的转动，在它们之间就需要一个运动形式的转换元件，于是，曲轴就成为它们的媒介，同时曲轴还可以把这部分能量提供给柴油机发动机各辅助系统进行工作。
为了给工作机械和柴油机各辅助系统提供足够的能量，需要一根曲轴与多个气缸相连接，这就需要曲轴有相应个数的曲柄。在多缸发动机中，为了满足点火顺序，及运行无死点等要求，就需要曲轴有相应的形状改变，例如，曲柄之间成120°夹角和曲柄之间成180°夹角等。
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