毕业设计说明书---R180柴油机曲轴的工艺设计

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1、 1 绪绪言言 本次毕业设计是关于 R180 柴油机曲轴的工艺设计。 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, 毛坯的铸造工艺存在生产效率低，工艺装备落后，毛坯机

2、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。a.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。b.球化处理 c.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。d.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。 e.造型工艺 气流冲击造 型工艺优于粘土砂造型工

3、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。f.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。1.广泛采用数控技术和自动线，生产线一般由几段 2 独立的自动化生产单元组成，具有很高的灵活性和适应性

4、。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。2.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。3.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。4.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。5.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光。6.曲轴的抛光采用 CNC 控制的砂带抛光机，

5、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。7.动平 衡一般采用 CNC 控制的综合平衡机，测量、修正一次完成。8.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。9.曲轴的清洗采用专用精洗机定点定位清洗，保证了曲轴清洁度 要求。10.广泛采用了轴颈过渡圆角滚压技术。专用圆角滚压机自动控制，对所有轴颈圆 角进行一次滚压，而且滚压力和滚压角度可自动调节，使圆角处产生最佳的残余压应力， 提高了曲轴的疲劳强度。 曲轴热处理的关键技术是表面强化处理。 一般均正

6、火处理， 为表面处理作好组织准备。 表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺，少数厂家还引进了圆角淬火技术和设备。 球铁曲轴具有诸多优点，国内外广泛采用。但整体水平与国外还有相当差距，除生产 规模小、管理落后外，主要差距仍是制造工艺的落后。借鉴国外的先进技术和工艺方法是 提高我国曲轴制造水平的捷径。 制定工艺规程的思路是：1 收集和熟悉制定工艺规程的有关资料图样，进行零件的结 构工艺性；2 确定毛坯的类型及制造方法；3 选择定位基准；4 拟定工艺路线；5 确定各工 序的工序余量、工序尺寸及其公差；6 确定各工序的设备，刀具、夹具、量具和辅助工具； 7 确定各工序的切削用量及时间定额；8 确定主要工序的技术要求及检验方法；9 进行技术 经济分析，选择最佳方案；10 编制工艺文件。 3 机械制造技术的新发展包括计算机辅助工艺规程设计和计算机辅助制造。计算机辅助 制造是指通过计算机直接或间接地与企业中的物质资源和人力资源交换信息，实现计算机 对制造过程各环节的管理、控制和操作。柔性制造系统工作内容有：a 生产工程分析和设 计；b 生产计划调度；c 工作站和设备的运行控制；d