文献综述

攀枝花学院

Panzhihua University

本科毕业设计（论文）

文献综述

院（系）：机电工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

班级：10级机制5班

学生姓名：杨技学号: 201010601210

2013 年11 月12 日

本科生毕业设计（论文）文献综述评价表

文献综述：

空压机曲轴零件的加工工艺及夹具设计

1 前言

曲轴是空气压缩机的关键零件之一,也是空气压缩机中最难加工的工件之一。曲轴在空压机中是将活塞连杆的住复运动变为旋转运动, 其在工作过程中会不断承受很大的弯曲应力和扭转,且受力情况异常复杂。所以对曲轴的抗拉强应力度、刚度、耐磨性、耐疲劳性以及冲击韧性等都提出了更高的要求。曲轴的主要失效形式是轴颈磨, 因此对曲轴在生产制造环节强化损和疲劳断裂工艺技术和机械加工技术同样都有着更高的要求。

2 曲轴加工技术的现状

2.1 曲轴的材料

由于曲轴工作条件恶劣，所以对曲轴的材质、毛坯加工精度和表面粗糙度、热处理、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。世界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。随着中国加入WTO，国内曲轴生产厂家已经意识到形势的紧迫性，引进了为数不少的先进设备和技术，以期提高产品的整体竞争力，使得曲轴的制造技术水平有了大幅提高。

目前曲轴材质主要有球墨铸铁和钢两类。由于球墨铸铁曲轴成本只有调质钢曲轴成本的1/3左右, 且球墨铸铁的切削性能良好,可获得较理想的结构形状，并且和钢质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、硬度和耐磨性。所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛应用。据统计资料显示，车用发动机曲轴采用球墨铸铁材质的比例在美国为90%，英国为85%，日本为60%。此外，德国、比利时等国家也已经大批量采用。国内采用球墨铸铁曲轴的趋势则更加明显，中小型功率柴油机曲轴85%以上采用球墨铸铁,而功率在160kW以上的发动机曲轴多采用锻钢曲轴。

2.2 曲轴的加工工艺

进入21世纪以后，复合加工工艺已进入曲轴制造业中。复合加工是指一次装夹磨削所有主轴颈和连杆轴颈，磨削连杆轴颈采用先进的摆动跟踪磨削技术，这种磨削方式一个最大的优点就是柔性化好。复合加工有两种可以采用的工艺:顺序磨削主轴轴颈及连杆轴颈和同步磨削主轴轴颈及连杆轴颈。

另外，为提高产品竞争力，近年来曲轴加工还采用了不少的特种工艺以增加其竞争资本。举例如下：

圆角滚压工艺。曲轴工作时需承受较大而复杂的冲击载荷，对抗疲劳强度有较高的要求。曲轴轴颈与侧面的连接过渡圆角处为应力集中区，也是曲轴疲劳破坏的敏感区域，是薄弱环节。因此，国外发展了圆角深滚压技术代替成形磨削方式。曲轴的圆角滚压，就是利用滚轮的压力作用，在曲轴的主轴颈和连杆颈过渡圆角处形成一条滚压塑性变形带，这条塑性变形带具有以下特点：（1）产生了残余压应力（2）硬度提高（3）表面粗糙度降低

止推面精车滚压工艺。止推面精车滚压工艺用于曲轴止推面精车滚压加工；该工艺具有以下技术特点：滚压抛光止推面并在线测量、滚压抛光代替磨削加工、可同时进行车削加工、在刀盘上装有滚压抛光装置，可获得更高精度。目前性能较好的设备有德国赫根塞特公司的曲轴止推面车滚专机等。

除此之外，还有滚磨光整工艺和砂带抛光工艺等。

机床夹具是在机床上用以夹紧工件和引导刀具并保持与机床确定的相对位置的一种装置，是机械加工过程中不可缺少的工艺装备。夹具在新产品的研制过程中，对缩短研制周期起着重要的作用。夹具作为制造企业中重要的基础工艺装备，广泛应用于加工、检测和装配等制造过程中。作为生产准备的重要组成部分，夹具设计的效率直接影响到制造的生产准备时间和产品成本。一般来说，夹具设计过程不仅需要大量的有关零件设计、工艺和加工的数据，同时还需要设计人员具有很丰富的领域知识和设计经验。

3加工工艺未来的发展趋势

3.1采用模拟技术，优化工艺设计

成形、改性与加工是机械制造工艺的主要工序，是将原材料（主要是金属材

料）制造加工成毛坯或零部件的过程。这些工艺过程特别是热加工过程是极其复杂的高温、动态、瞬时过程，其间发生一系列复杂的物理、化学、冶金变化，这些变化不仅不能直接观察，间接测试也十分困难，因而多年来，热加工工艺设计只能凭“经验”。近年来，应用计算机技术及现代测试技术形成的热加工工艺模拟及优化设计技术风靡全球，成为热加工各个学科最为热门的研究热点和跨世纪的技术前沿。

应用模拟技术，可以虚拟显示材料热加工（铸造、锻压、焊接、热处理、注塑等）的工艺过程，预测工艺结果（组织性能质量），并通过不同参数比较以优化工艺设计，确保大件一次制造成功；确保成批件一次试模成功。

模拟技术同样已开始应用于机械加工、特种加工及装配过程，并已向拟实制造成形的方向发展，成为分散网络化制造、数字化制造及制造全球化的技术基础。

3.2成形精度向近无余量方向发展

毛坯和零件的成形是机械制造的第一道工序。金属毛坯和零件的成形一般有铸造、锻造、冲压、焊接和轧材下料五类方法。随着毛坯精密成形工艺的发展，零件成形的型成形的形状尺寸精度正从近净成形（Near Net Shape Forming）向净成形（Net Shape Forming）即近无余量成形方向发展。“毛坯”与“零件”的界限越来越小。有的毛坯成形后，已接近或达到零件的最终形状和尺寸，磨削后即可装配。主要方法有多种形式的精铸、精锻、精冲、冷温挤压、精密焊接及切割。如在汽车生产中，“接近零余量的敏捷及精密冲压系统”及“智能电阻焊系统”正在研究开发中。

3.3成形质量向近无“缺陷”方向发展

毛坯和零件成形质量高低的一另一指标是缺陷的多少、大小和危害程度。由于热加工过程十分复杂，因素多变，所以很难避免缺陷的产生。近年来热加工界提出了“向近无“缺陷”方向发展”的目标，这个“缺陷”是指不致引起早期失效的临界缺陷概念。采取的主要措施有：采用先进工艺，净化熔融金属薄板，增大合金组织的致密度，为得到健全的铸件、锻件奠定基础；采用模拟技术，优化工艺设计，实现一次成形及试模成功；加强工艺过程监控及无损检测，及时发现超标零件；通过零件安全可靠性能研究及评估，确定临界缺陷量值等。

3.4机械加工向超精密、超高速方向发展