1、 - 1 - 0 0 引言引言 本次毕业设计是关于 R180 柴油机曲轴的工艺设计及其中两道工序的夹具设计。 曲轴是柴油机中的关键零件之一，其材质大体分为两类：一是钢锻曲轴，二是球 墨铸铁曲轴。由于采用铸造方法可获得较为理想的结构形状,从而减轻质量，且机加 工余量随铸造工艺水平的提高而减小。球铁的切削性能良好，并和钢制曲轴一样可以 进行各种热处理和表面强化处理，来提高曲轴的抗疲劳强度和耐磨性。而且球铁中的 内摩擦所耗功比钢大，减小了工作时的扭转振动的振幅和应力，应力集中也没有钢制 曲轴来的敏感。所以球墨铸铁曲轴在国内外得到广泛采用。本次设计中曲轴的材质为 球铁。 从目前整体水平来看, 毛坯的铸
2、造工艺存在生产效率低，工艺装备落后，毛坯机 械性能不稳定、精度低、废品率高等问题。从以下几个工艺环节采取措施对提高曲轴 质量具有普遍意义。熔炼 国内外一致认为,高温低硫纯净铁水的获得是生产高质 量球铁的关键所在。为获得高温低硫磷的纯净铁水，可用冲天炉熔化铁水，经炉外脱 硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。球化处理 孕育处理 冲天炉熔化球铁 原铁水,对铜钼合金球铁采用二次孕育。这对于防止孕育衰退，改善石墨形态，细化 石墨及保证高强度球铁机械性能具有重要作用。 合金化 配合好铜和钼的比例对形 成珠光体组织十分有利,可提高球铁的强度,而且铜和钼还可大大降低球铁件对壁厚 的敏感性。 造型工艺 气流冲击
3、造型工艺优于粘土砂造型工艺，可获得高精度的 曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量的特点,这对于多拐曲轴尤为重要。 浇注冷却工艺 采用立浇立冷，斜浇斜冷、斜浇反斜冷三种浇注方式较为理 想,其中后一种最好。斜浇反斜冷的优点是：型腔排气充分，铁水充型平稳，浇注 系统撇渣效果好，冒口对铸件的补缩效果好，适应大批量流水线生产。 目前，国内大部分专业厂家普遍采用普通机床和专用组合机床组成的流水线生 产，生产效率、自动化程度较低。曲轴的关键技术项目仍与国外相差 12 个数量级。 国外的机加工工艺大致可归纳为如下几个特点。广泛采用数控技术和自动线，生产 线一般由几段独立的自动化生产单元组成，具有很高的灵
4、活性和适应性。采用龙门式 自动上下料，集放式机动滚道传输，切削液分粗加工与精加工两段集中供应和回收处 理。曲轴的主要加工工序基准中心孔，一般采用质量定心加工方式，这样在静平衡 时，加工量很少。轴颈的粗加工一般采用数控铣削或车拉工艺。工序质量可达到国 内粗磨后的水平，且切削变形小、效率高。铣削和车拉是曲轴粗加工的发展方向。 国外的曲轴磨床均采用 CNC 控制技术，具有自动进给、自动修正砂轮、自动补偿和自 动分度功能，使曲轴的磨削精度和效率显著提高。油孔的加工采用鼓轮钻床和自动 线，近几年随着枪钻技术的应用，油孔的加工大多已采用枪钻自动线钻孔修缘抛 柴油机曲轴工艺设计及夹具设计 - 2 - 光。曲轴的抛光采用 CNC 控制的砂带抛光机，所有轴颈一次抛光只需 20 多秒，粗 糙度可达 Ra0.4 以下，大大减小了发动机的磨合期。动平衡一般采用 CNC 控制的综 合平衡机，测量、修正一次完成。检验一般在生产线上配备 MARPOSS 或 HOMWORK 综合检测机，实现在线检测，对曲轴的几乎所有机加工项目均可一次完成检测、显示 和打印。曲轴
