空压机曲轴

1 引言1.1毕业设计的目的毕业课程设计是学生在最后学习阶段一次重要的设计训练与考核，通过此环节的实践其目的是：1）培养学生在综合运用已修课程所学的理论知识，结合教学掌握一定的设计技能，并通过实际设计训练巩固和提高所学的理论知识。

2）通过实际设计训练，使学生掌握设计的一般方法和步骤，树立正确的设计思想，建立工程概念，培养学生独立思考与集思广益的团队合作方式，为后续从事技术工作与进一步学习奠定基础。

3）通过设计计算，培养学生运用设计资料，手册与国家技术标准、规范的能力，进行一次全面的机械设计基本技能训练，提高综合素质。

通过该毕业设计，使学生达到以下目的：能综合的编写机械加工工艺过程卡片，数控加工工序卡片，数控加工刀具卡片等工艺文件，能合理的确定加工工序的定位与夹紧方案。

1.2 毕业设计的基本要求：1.2.1主要任务学生应在指导老师的指导下独立完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制有关图表1.2.2知识要求学生在毕业设计工作中，应综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题1.2.3能力要求学生应学会依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术范围，提高工程设计计算、图纸的绘制、编写技能文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。

1.2.4综合素质要求通过毕业设计，学生应能树立正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；在工作设计应能树立正确的工程意识与经济意识，树立正确的生产观点、经济观点与全局观点2 空压机曲轴零件的分析2.1空压机的简述空气压缩机（英文为：air compressor）是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置空压机工作原理简述螺杆式单级压缩空压机是由一对相互平行齿合的阴阳转子（或称螺杆）在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。

空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽与阳转子的齿被主电机驱动而旋转。

由电动机直接驱动压缩机，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引起气缸容积变化。

由於气缸内压力的变化，通过进气阀使空气经过空气滤清器（消声器）进入气缸，在压缩行程中，由於气缸容积的缩小，压缩空气经过排气阀的作用，经排气管，单向阀（止回阀）进入储气罐，当排气压力达到额定压力0.7MPa时由压力开关控制而自动停机。

当储气罐压力降至0.5--0.6MPa时压力开关自动联接启动。

2.2空压机曲轴的作用空压机曲轴是活塞式压缩机中接受电动机以扭矩形式输入的动力、并将旋转运动变为直线运动的一个重要零件，它在工作过程中将承受周期性的、复杂的交变载荷，曲轴常用材料有优质碳素结构钢和球墨铸铁等，因此曲轴毛坯也就有锻造曲轴和铸造曲轴两大类。

本设计当中，曲轴采用铸造毛坯。

2.3空压机曲轴所选材料的特点本设计中的空压机曲轴在工作过程中承受周期性的、复杂的交变载荷，选用的材料是QT600-3球墨铸铁，在力学性能方面是可行的。

QT600-3球墨铸铁的特点有：（1）热导率 QT600-3组织中的石墨比基体组织（P+F）导热性能要好得多，因此QT600-3热导率较好。

（2）减振性：由于含碳量较高，QT600-3减振性要优于钢，球铁中的碳主要以石墨的形式存在，石墨的球化率越高，减振性就越低，所以应选用球化率不是很高的球铁QT600-3。

并且球铁的减振性受温度的影响很小，不会因温度升高或降低而变化。

（3）在切削性能方面：球墨铸铁含有较多的石墨，能起切削润滑作用，因而切削加工阻力较小，切削速度较高。

（4）耐蚀性大量实验结果证明，球墨铸铁在大气中及淡水中，尤其是在流动的水中，耐蚀性优于钢。

（5）耐磨性：由于含碳量较高及石墨的作用，球墨铸铁是良好的耐磨和减摩材料，其耐磨性要优于钢,可降低对钢板的损伤，提高产品的合格率。

球墨铸铁辊的制造工艺流程为：铸件浇铸→ 铸件探伤→ 去应力退火→金属切割加工→ 时效处理。

球墨铸铁的浇铸可采用砂型铸造。

与锻钢相比，铸件留取的加工余量要小得多，材料本身切削加工性较好，工艺过程相对简单，缩短了加工周期。

曲轴接受电动机以扭矩形式输入的动力、并将旋转运动变为直线运动的工作流程中，环境高温易于上升，但材料本身的温度变化不大，且球墨铸铁在多方面的性能都接近或优于中碳锻钢，因此用球墨铸铁辊来代替承受冲击载荷不是很大的中碳锻钢辊，其µ→←使用寿命至少不会降低。

球墨铸铁在材料性能、加工工艺等很多方面都优于或接近中碳锻钢，很好地解决了轧机前后因使用中碳锻钢辊而造成的钢材或铸坯的表面划伤等难题，而且大幅度降低了成本。

球墨铸铁辊在轧机前后辊道上的成功应用表明，在冶金企业里，球墨铸铁辊的应用具有很大的推广价值。

3 工艺规程设计3.1空压机曲轴的工艺分析通空压机曲轴的零件图工艺分析，来确定零件加工的内容、加工要求，初步确定各个加工结构的加工方法。

3.1.1确定加工内容本设计中的空压机曲轴结构较为简单，主要有平面、轴系、孔系、螺纹等结构组成，毛坯为铸件。

根据附录1的图纸，得出的加工表面有：的两处轴颈（1）尺寸φ100+0.025+0.003的拐轴（2）尺寸φ100-0.036-0.071（3）尺寸φ105-0.24的过渡轴，-0.40的键槽（4）锥度1:10的轴，宽28-0.022-0.074（5）5×M24-7H、M12-7H系列螺纹孔（6）两处140+0.022×270四周平面+0.008（7）两处尺寸75的左右侧面（8）各类油孔及两端A6.3中心孔等3.1.2 明确加工要求根据零件图纸中各加工表面的尺寸、形位公差、粗糙度等要求的具体分析。

可以得出零件主要加工要求为：的拐轴，尺寸公差大于IT7级，表面粗糙度要求较高，（1）尺寸φ100-0.036-0.071为Ra0.8μm，形位公差也有较高要求，其圆柱度为0.015，该轴的中心线与基准A—B的平行度为φ0.02。

（2）尺寸φ100+0.025的两处轴颈，尺寸公差大于IT7级，表面粗糙度要求较+0.003高，为Ra1.6μm，形位公差也有较高要求，其两处轴颈与基准A—B的同轴度要求均为φ0.02。

同时两处轴颈的圆柱度为0.015。

（3）尺寸φ105-0.24的过渡轴与锥度1:10的轴，虽然尺寸精度不高，但在表-0.40面粗糙度上也有较高要求，为Ra1.6μm。

并且其中锥度轴在形位公差上要求其表面相对基准A—B的跳动范围在0~0.03，其中心线与基准C的中心线的共线度为0.05。

（4）5×M24-7H、M12-7H系列螺纹孔尺寸精度较高，公差都为IT7级。

（5）键槽的精度一般，但形位公差有要求。

其他一般加工要求为：油孔φ32、φ20、φ10及各类加工平面只标注了基本尺寸，可按自由尺寸公差等级IT11~IT12来处理，表面粗糙度要求不高，为Ra12.5μm。

图纸中有技术要求：（1）1:10圆锥面要用标准量规涂色检查，接触面不少于80%。

（2）清除干净油孔中的切削。

（3）未注倒角为1×45°。

（4）要求该零件材料为QT600-33.1.3 拟定各结构的加工方法根据分析各加工部位的加工要求得出：（1）尺寸φ100+0.025+0.003的两处轴颈，尺寸φ100-0.036-0.071的拐轴，尺寸φ105-0.24-0.40的过渡轴，锥度1:10的轴拟选择粗车→精车→磨削的方案。

（2）平面类可用面铣刀粗铣→精铣的方法。

（3）5×M24-7H、M12-7H系列螺纹孔处可选用钻中心孔→钻底孔→扩孔→铰孔（4）其余不重要表面可一次加工至尺寸另外，在加工表面的形位公差的要求上，在加工时要根据定位基准来保证。

3.2毛坯尺寸的确定毛坯的尺寸的确定详见毛坯图。

其中，曲轴在铸造时，左端轴φ100+0.025+0.003处在直径方向流出工艺尺寸量，铸造尺寸为φ130mm，这样是为了开拐前加工出工艺键槽准备，该工艺键槽与开拐工装配合传递扭矩。

图3-25 毛坯图3.3加工的流程图示一览表图3-2 工序一：毛坯图3-3 工序五：粗铣平面图3-4 工序七：打中心孔、铣端面图3-5 工序八：粗车左右外圆图3-6 工序九：铣工艺键槽图3-7 工序十：粗车拐径图3-8 工序十一：磨拐轴图3-9 工序十二：精铣平面图3-10 工序十三：钻攻螺纹孔图3-11 工序十四：精车左右端外圆图3-12 工序十五：磨左右端外圆图3-13 工序十六：半精车圆锥图3-14 工序十七：磨圆锥面图3-15 工序十九：铣键槽图3-16 工序二十：钻左端各类孔图3-17 工序二十一：钻斜油孔3.4机床的选择热处理设备的选择工序二中，时效处理的设备选用空压机曲轴，材料是由球墨铸铁QT600-3，铸件。

尺寸精度较高，在工作过程中主要是传递扭矩与传动，载荷较大。

为了达到消除工件在加工时产生的残余内应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。

需采用人工时效来改善其机械性能。

因此，采用台车炉的设备来实现本次时效处理，台车炉是国家标准节能型周期式作业炉，超节能结构，采用复合纤维保温，超轻质高强度微珠真空球节能砖，独家生产防掉丝上斜20°搁丝砖，炉口防工件撞击砖，自动密封台车和炉门，一体化连轨，不需基础安装，放在水平地面即可使用。

主要用于高铬、高锰钢铸件、灰口铸铁件、球墨铸铁件、轧辊、钢球、破碎机锤头、耐磨衬板淬火、退火、时效以及各种机械零件热处理之用。

根据本次零件的大小选用的台车炉型号为RT2-105-9其工作区尺寸为1500×800×600外圆表面加工设备的选择工序八、十、十四、十六中车削的设备选用空压机曲轴主要加工表面都属于回转体，并且精度等级高，采用车床进行粗、精加工。

再用磨床进行表面光整。

削时采用的是型号为CW6180普通车床，其主要用于车削内外圆柱面、圆锥面及其它旋转体零件，可加工各种常用的公制、英制、模数和径节螺纹，并能拉削油沟和键槽。

其结构刚度与传动刚度均较高，精度稳定，并能进行强力切削。

图3-19 CW6180普通车床工序十一、十五、十七中磨削的设备选用磨削时采用的是型号为M1432外圆磨床。

M1432型万能外圆磨床用于磨削圆柱和圆锥形零件的外圆和内孔。

机床的外磨砂轮、内磨砂轮、工件、油泵及冷却，均以单独的电机驱动。

机床的工作台纵向运动，可由液压驱动，也可用手轮摇动。

砂轮架横向快速进退由液压驱动，其进给运动由手轮机构实现。

图3-20 M1432外圆磨床●平面铣削设备的选用工序五、十二中的铣削平面的设备选用空压机曲轴中有的平面结构较简单，可采用X62W卧式铣床，该机床由普通机床发展而来。