2014毕业设计论文：汽车发动机曲轴加工工艺
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毕 业 论 文
摘 要
曲轴是汽车发动机的重要零件。它的作用是把活塞的往复直线运动变成传动轴的旋转运动，将作用在活塞的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和发动机各辅助系统进行工作。曲轴在工作时承受着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，因此要求曲轴具有强度高、刚度大、耐磨性好，轴颈表面加工的尺寸精确，且润滑可靠。
This design according to therequired processing crankshaft technology, design of mechanical process, and then using the basic principle and method of fixture design, fixture design scheme, completed the design of fixture structure. The main work is: drawing parts drawing, understand the structure feature of parts and technology; according to the production and the production conditions, analysis of structural analysis and process on parts; determine the blank type and manufacturing method; develop parts machining process, determine the machining allowance and process dimensions of each process; machining process card the specified; special fixture design, drawing assembly drawing and parts drawing.
在制定零件机械加工工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准定位把工件加工到设计要求，然后考虑选择怎样的粗基准定位，把用作精基准的表面加工出来。
3.2.1粗基准的选择
粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工表面之间的位置要求及合理分配各加工面的余量。同时要为后续工序提供精基准。具体有以下原则：为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选择非加工面为粗基准；为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准；为了保证重要加工面的余量均匀，应选择为粗基准；粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次；作粗基准的表面应平整光洁，以使工件定位稳定可靠，夹紧方便。
This design is mainly in order to improve the production efficiency and the crankshaft parts, machining precision. Therefore, the development of process routes in strict accordance with the standard first, after the first meeting of the main, coarse to fine, process design criteria of the hole after the first plane. The first processing base, and then refined reference positioning processing other processes. In fixture design, the choice is lying the plus ends of machining process,a choice of twoV shaped block supporting and axial positioning block positioning processing, with plate clamping, and set the appropriate distance and convenient products on the clamp type change.
通过本次设计我查阅了许多书籍和行业资料，了解到行业的发展进程和部分先进技术，扩展了我的专业视野，为将来的学习生活都有着重要的影响。
关键词：机械制造，加工工艺，曲轴，夹具
ABSTRACT
Crankshaftis a very important parts ofdiesel engine. Ist action is change the to and fro straight-line motion of thepistoninto rotary motion,and change the gas pressure on the piston intotorque, that is used to drive executive body and accessory system of the diesel engine. Crankshaft is withstanding the changing pressure, inertia force and the torque. So the crankshaft mast have high strength, high rigidity, high abrasion resistance and the surface of axle journal must have high precision with well lubricating.
Accroding tothis design I looked through many books and industry information, understand some of the industry development process and advanced technologies,and also expanded my professional field.It has important influence on my future study and life.
曲轴是汽油机中关键零件之一，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刚大，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的敏感。所以球磨铸铁曲轴在国内外得到广泛采用。
1.1设计的主要内容
汽车发动机曲轴机械加工工艺规程与夹具设计（生产纲领：大批量生产）。
掌握工业规程设计的基本要求，设计工艺规程内容及步骤，制作机械加工工艺过程卡片，机械加工工序卡片。
掌握专用机床夹具设计的基本要求，设计曲轴两端加工卧加机床夹具，掌握夹具设计的程序与内容，绘制夹具总图和主要零件图。
1.2国内外的研究现状
本设计是根据被加工曲轴的技术要求，进行机械工艺规来自百度文库的设计，然后运用夹具设计基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计。主要工作有：绘制产品零件图，了解零件结构特点和技术要求；根据生产类型和所在企业生产条件，对零件进行结构分析及工艺分析；确定毛坯种类及制造方法；拟定零件机械加工工艺过程，确定各工序的加工余量与工序尺寸；机械加工工序卡片；设计指定的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图。
2.1零件的作用
曲轴是汽车发动机的重要零件。它的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动，将作用在活塞上的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和汽车发动机各辅助系统进行工作。
曲轴在工作时承受着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，因此要求曲轴具有强度高、刚度大、耐磨性好，轴颈表面加工尺寸精确。
2.2曲轴工艺分析
曲轴的主要加工表面有：主轴颈、连杆轴颈及法兰盘端等。除了在零件图上的技术要求之外还应满足以下要求：
曲轴半径公差为±0.05mm。
主轴颈、连杆轴颈与曲柄连接圆角的R ≤0.4μm。
各连杆轴颈线之间的角度偏差不大于±30′。
主轴颈、连杆轴颈需高频淬火，淬火区域表面硬度为55—62HRC，淬火层深度0.8mm至1.5mm。
伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。曲轴在发动机中是承受载荷传递动力的重要零部件，也是发动机五大零部件中最难以保证加工质量的零部件，其性能、水平直接影响整机的性能水平及可靠性。因此，各工业发达国家十分重视曲轴的生产，不断改进其材质及加工手段， 以提高其性能水平，满足发动机行业的需要。近几年来， 国内曲轴加工发展十分迅速。尤其是大功率汽车机曲轴。先进的加工工艺加工出的曲轴质量好、效率高且稳定，伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展。
曲轴一般是由自由端、功率输出端和若干个曲拐组成。曲拐由主轴颈、连杆轴颈和曲柄组成。如所示，该曲轴是整体式曲轴，有四个曲拐；主轴颈和连杆轴颈分布在同一平面内，四个连杆轴颈在主轴颈两侧呈两两分布，相互夹角180°。
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；刚性差，属于易弯曲变形的异性轴类零件。
KEYWORDS:MachinemanufactureProcessingcraftCrankshaftfixtur
第一章 绪 论
制造业生产的是具有直接使用价值的产品，而这些产品与社会的生产活动和人民生活息息相关。当今制造业不仅是科学发展和技术发明转换为现实规模生产力的关键环节，并已成为为人类提供生活所需物质财富和精神财富的重要基础。
本次设计主要是为了提高曲轴零件的生产效率，以及加工精度。因此，制定工艺路线时严格按照基准先行，先主后次，先粗后精，先面后孔的工艺设计准则。先加工出基准，再用精基准定位加工其它工序。在夹具设计时，选择的是卧加两端加工的工序，加工时选择两个V形块支撑和轴向定位块定位，用压板夹紧，并且在夹具上设置合适的行程距离方便产品换型。
夹具是工艺装备的主要组合部分，在机械制造中占有重要地位。夹具对保证产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，扩大机床使用范围，缩短产品试制周期等都具有重要意义。目前，单件、小批量生产正逐渐成为现代机械制造业新的生产模式。在这种生产模式中，要求加工机床和夹具装备具有更好的柔性，以缩短生产准备时间，降低生产成本，所以，按单一品种设计专用夹具的方法已不能满足生产发展的要求，而组合夹具正式适应这一生产模式的柔性工装设备。它对缩短工艺装备的设计，制造周期，以及产品换型后对原有工装夹具延续使用起到至关重要的作用。国外为了适应这种生产模式，也把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展。
曲轴的动力平衡不得大于17g·cm。（见图2-1）
3.1确定毛坯的材料和制造形式
曲轴要求较高的刚性和冲击韧性，其形状尺寸以轴为主，毛坯形状较复杂，采用42Crmo较合适。
大批量生产曲轴可用锻造，由于生产纲领是大批量生产，大批量生产故采用模锻。
3.2基面的选择
机械加工的最初工序只能用共件毛坯上未加工表面作为定位基准，这种定位基准称为粗基准;用已经加工过的表面作定位基准则称为精基准。
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1-2个数量级。国外的加工工艺广泛的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。曲轴热处理的关键技术是表面强化处理，一般均为正火处理，为表面处理做好准备。表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺，少数厂家还引用了圆角淬火技术和设备。
摘 要
曲轴是汽车发动机的重要零件。它的作用是把活塞的往复直线运动变成传动轴的旋转运动，将作用在活塞的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和发动机各辅助系统进行工作。曲轴在工作时承受着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，因此要求曲轴具有强度高、刚度大、耐磨性好，轴颈表面加工的尺寸精确，且润滑可靠。
This design according to therequired processing crankshaft technology, design of mechanical process, and then using the basic principle and method of fixture design, fixture design scheme, completed the design of fixture structure. The main work is: drawing parts drawing, understand the structure feature of parts and technology; according to the production and the production conditions, analysis of structural analysis and process on parts; determine the blank type and manufacturing method; develop parts machining process, determine the machining allowance and process dimensions of each process; machining process card the specified; special fixture design, drawing assembly drawing and parts drawing.
在制定零件机械加工工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准定位把工件加工到设计要求，然后考虑选择怎样的粗基准定位，把用作精基准的表面加工出来。
3.2.1粗基准的选择
粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工表面之间的位置要求及合理分配各加工面的余量。同时要为后续工序提供精基准。具体有以下原则：为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选择非加工面为粗基准；为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准；为了保证重要加工面的余量均匀，应选择为粗基准；粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次；作粗基准的表面应平整光洁，以使工件定位稳定可靠，夹紧方便。
This design is mainly in order to improve the production efficiency and the crankshaft parts, machining precision. Therefore, the development of process routes in strict accordance with the standard first, after the first meeting of the main, coarse to fine, process design criteria of the hole after the first plane. The first processing base, and then refined reference positioning processing other processes. In fixture design, the choice is lying the plus ends of machining process,a choice of twoV shaped block supporting and axial positioning block positioning processing, with plate clamping, and set the appropriate distance and convenient products on the clamp type change.
通过本次设计我查阅了许多书籍和行业资料，了解到行业的发展进程和部分先进技术，扩展了我的专业视野，为将来的学习生活都有着重要的影响。
关键词：机械制造，加工工艺，曲轴，夹具
ABSTRACT
Crankshaftis a very important parts ofdiesel engine. Ist action is change the to and fro straight-line motion of thepistoninto rotary motion,and change the gas pressure on the piston intotorque, that is used to drive executive body and accessory system of the diesel engine. Crankshaft is withstanding the changing pressure, inertia force and the torque. So the crankshaft mast have high strength, high rigidity, high abrasion resistance and the surface of axle journal must have high precision with well lubricating.
Accroding tothis design I looked through many books and industry information, understand some of the industry development process and advanced technologies,and also expanded my professional field.It has important influence on my future study and life.
曲轴是汽油机中关键零件之一，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刚大，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的敏感。所以球磨铸铁曲轴在国内外得到广泛采用。
1.1设计的主要内容
汽车发动机曲轴机械加工工艺规程与夹具设计（生产纲领：大批量生产）。
掌握工业规程设计的基本要求，设计工艺规程内容及步骤，制作机械加工工艺过程卡片，机械加工工序卡片。
掌握专用机床夹具设计的基本要求，设计曲轴两端加工卧加机床夹具，掌握夹具设计的程序与内容，绘制夹具总图和主要零件图。
1.2国内外的研究现状
本设计是根据被加工曲轴的技术要求，进行机械工艺规来自百度文库的设计，然后运用夹具设计基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计。主要工作有：绘制产品零件图，了解零件结构特点和技术要求；根据生产类型和所在企业生产条件，对零件进行结构分析及工艺分析；确定毛坯种类及制造方法；拟定零件机械加工工艺过程，确定各工序的加工余量与工序尺寸；机械加工工序卡片；设计指定的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图。
2.1零件的作用
曲轴是汽车发动机的重要零件。它的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动，将作用在活塞上的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和汽车发动机各辅助系统进行工作。
曲轴在工作时承受着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，因此要求曲轴具有强度高、刚度大、耐磨性好，轴颈表面加工尺寸精确。
2.2曲轴工艺分析
曲轴的主要加工表面有：主轴颈、连杆轴颈及法兰盘端等。除了在零件图上的技术要求之外还应满足以下要求：
曲轴半径公差为±0.05mm。
主轴颈、连杆轴颈与曲柄连接圆角的R ≤0.4μm。
各连杆轴颈线之间的角度偏差不大于±30′。
主轴颈、连杆轴颈需高频淬火，淬火区域表面硬度为55—62HRC，淬火层深度0.8mm至1.5mm。
伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。曲轴在发动机中是承受载荷传递动力的重要零部件，也是发动机五大零部件中最难以保证加工质量的零部件，其性能、水平直接影响整机的性能水平及可靠性。因此，各工业发达国家十分重视曲轴的生产，不断改进其材质及加工手段， 以提高其性能水平，满足发动机行业的需要。近几年来， 国内曲轴加工发展十分迅速。尤其是大功率汽车机曲轴。先进的加工工艺加工出的曲轴质量好、效率高且稳定，伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展。
曲轴一般是由自由端、功率输出端和若干个曲拐组成。曲拐由主轴颈、连杆轴颈和曲柄组成。如所示，该曲轴是整体式曲轴，有四个曲拐；主轴颈和连杆轴颈分布在同一平面内，四个连杆轴颈在主轴颈两侧呈两两分布，相互夹角180°。
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；刚性差，属于易弯曲变形的异性轴类零件。
KEYWORDS:MachinemanufactureProcessingcraftCrankshaftfixtur
第一章 绪 论
制造业生产的是具有直接使用价值的产品，而这些产品与社会的生产活动和人民生活息息相关。当今制造业不仅是科学发展和技术发明转换为现实规模生产力的关键环节，并已成为为人类提供生活所需物质财富和精神财富的重要基础。
本次设计主要是为了提高曲轴零件的生产效率，以及加工精度。因此，制定工艺路线时严格按照基准先行，先主后次，先粗后精，先面后孔的工艺设计准则。先加工出基准，再用精基准定位加工其它工序。在夹具设计时，选择的是卧加两端加工的工序，加工时选择两个V形块支撑和轴向定位块定位，用压板夹紧，并且在夹具上设置合适的行程距离方便产品换型。
夹具是工艺装备的主要组合部分，在机械制造中占有重要地位。夹具对保证产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，扩大机床使用范围，缩短产品试制周期等都具有重要意义。目前，单件、小批量生产正逐渐成为现代机械制造业新的生产模式。在这种生产模式中，要求加工机床和夹具装备具有更好的柔性，以缩短生产准备时间，降低生产成本，所以，按单一品种设计专用夹具的方法已不能满足生产发展的要求，而组合夹具正式适应这一生产模式的柔性工装设备。它对缩短工艺装备的设计，制造周期，以及产品换型后对原有工装夹具延续使用起到至关重要的作用。国外为了适应这种生产模式，也把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展。
曲轴的动力平衡不得大于17g·cm。（见图2-1）
3.1确定毛坯的材料和制造形式
曲轴要求较高的刚性和冲击韧性，其形状尺寸以轴为主，毛坯形状较复杂，采用42Crmo较合适。
大批量生产曲轴可用锻造，由于生产纲领是大批量生产，大批量生产故采用模锻。
3.2基面的选择
机械加工的最初工序只能用共件毛坯上未加工表面作为定位基准，这种定位基准称为粗基准;用已经加工过的表面作定位基准则称为精基准。
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1-2个数量级。国外的加工工艺广泛的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。曲轴热处理的关键技术是表面强化处理，一般均为正火处理，为表面处理做好准备。表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺，少数厂家还引用了圆角淬火技术和设备。