PAGE10四缸曲軸的機(jī)械加工工藝流程分析案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u23993四缸曲軸的機(jī)械加工工藝流程分析案例概述 1224161.1四缸曲軸零件圖分析 1277821.2四缸曲軸零件毛坯的確定 2304331.3四缸曲軸零件毛坯的確定 2189591.4四缸曲軸零件加工定位基準(zhǔn)選擇 2204681.4.1解布裝置主盤動力源選用 2321001.4.2精基準(zhǔn)選擇 4162351.5四缸曲軸零件機(jī)械加工順序的安排 4172201.6熱處理工序的安排 579641.7其他工序的安排 5178871.8其他工序的安排 544511.9工序集中與工序分散 61.1四缸曲軸零件圖分析四缸曲軸是將直線運動與旋轉(zhuǎn)運動互相轉(zhuǎn)換的零件。它是發(fā)動機(jī)、壓縮機(jī)、剪切機(jī)與沖壓機(jī)械的必要零件，是一個形狀復(fù)雜的軸類零件，它的結(jié)構(gòu)細(xì)長、多曲拐、剛性很差、技術(shù)要求比較高。四缸曲軸主要部位結(jié)構(gòu)見圖2-1。圖3加工零件圖四缸曲軸工作時要承受很大的扭應(yīng)力及彎曲應(yīng)力的作用，因此曲軸必須具有足夠的強(qiáng)度和支承剛性1.2四缸曲軸零件毛坯的確定在選擇毛坯時，應(yīng)考慮材料、機(jī)械性能、工藝性能、結(jié)構(gòu)尺寸、生產(chǎn)類型和工廠生產(chǎn)條件，對于大批量生產(chǎn)，應(yīng)采用高精度、生產(chǎn)率高的先進(jìn)毛坯生產(chǎn)例如，金屬加工機(jī)械應(yīng)用于鑄造和鍛造。因為四缸曲軸對剛性以及沖擊韌性的要求很高，加上它的形狀尺寸主要是軸，毛坯的形狀較為復(fù)雜，采用40Cr較為合適，大中批量生產(chǎn)四缸曲軸可用鍛造。四缸曲軸毛坯的技術(shù)要求：（1）未注鍛模斜度為7°，未注圓角R2-R3；（2）四缸曲軸不加工表面應(yīng)光潔，不允許有裂紋、折疊、折痕、結(jié)疤、氧化皮及因金屬未充滿鍛模而產(chǎn)生的缺限，分模面的飛邊高度應(yīng)大于0.8；（3）四缸曲軸應(yīng)經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度為26~31HRC；（4）去除銳邊毛刺；（5）未注倒角度C0.51.3四缸曲軸零件毛坯的確定根據(jù)需求的部分表面(平面、外圓孔、復(fù)雜表面等)，部分材料和加工精度和生產(chǎn)效率，考慮到工廠的現(xiàn)有工藝條件(或車間)和加工經(jīng)濟(jì)精度選擇的加工方法和其他因素。表1.1零件機(jī)械加工方法加工方法加工情況加工公差等級（IT）表面粗糙度Ra/μm銑粗銑12~1310~80半粗銑11~121.5~10精銑1.25~51.25~51.4四缸曲軸零件加工定位基準(zhǔn)選擇1.4.1解布裝置主盤動力源選用基準(zhǔn)定位包括精確定位和大致定位。如果選擇已加工的表面作為參考，安裝基地被稱為精準(zhǔn)定位。如果未處理的表面被選為確定位置的參考點，則稱為大致定位。大致定位的實質(zhì)在于如何充分考慮到每一處理表面，而精確定位的實質(zhì)是如何減少誤差。定位基準(zhǔn)的選擇通常是基于處理精度的要求，因此，選擇位置應(yīng)從精確定位開始，直至大致定位。（1）在選擇精基準(zhǔn)時，一般應(yīng)遵循以下原則：1）基準(zhǔn)重合原則：應(yīng)盡可能準(zhǔn)確地選擇被加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)。2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則：當(dāng)工件定位某一具體基準(zhǔn)和大部分(或者全部)表面很容易加工,平面基準(zhǔn)應(yīng)該盡快加工來實現(xiàn)一些精度，和其他表面應(yīng)該處理它的確切基準(zhǔn)后的流程。3）互為基準(zhǔn)原則：在一些定位條件較高的曲面上，常采用互參考重復(fù)加工方法來匹配定位條件。4）自為基準(zhǔn)原則：降低表面粗糙度、減少加工量、保證加工余量均勻性的工藝自治原則，這往往是基于被加工表面本身。5）簡單裝夾原則：所選準(zhǔn)確數(shù)據(jù)應(yīng)保證定位準(zhǔn)確可靠，裝夾機(jī)構(gòu)簡單，操作方便。（2）一般情況下，粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)遵循以下原則：1）相互定位要求的保證原則——如果工件上的已加工面與未加工面的相互定位要求需要保證，則將未加工面視為原始數(shù)據(jù)。2）保證加工量在被加工表面上充分分布的原則：如有必要在工件重要表面上均勻留量時，應(yīng)選擇該表面的毛坯面積作為原始數(shù)據(jù)3）工件易夾緊的原則是及時選擇粗基準(zhǔn)，必須考慮夾具定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等問題。4）粗基準(zhǔn)不能重復(fù)使用的原則——如果可以用精基準(zhǔn)定位，粗基準(zhǔn)不能重復(fù)使用。（3）零件的加工經(jīng)濟(jì)精度和加工方法的選擇加工經(jīng)濟(jì)精度指的是零件（四缸曲軸）在正常的加工條件下(使用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和工藝設(shè)備，有標(biāo)準(zhǔn)的工人技術(shù)水平，不延長加工時間)，可以保證加工精度和表面粗糙度。在實際加工過程中，就可以根據(jù)以下幾點來考慮經(jīng)濟(jì)加工精度：1）根據(jù)加工零件的表面特征如是否有孔，耳環(huán)壓板等較復(fù)雜的外形；2）根據(jù)待加工零件的材料、經(jīng)濟(jì)性和工廠生產(chǎn)率的要求，并考慮到車間現(xiàn)有的加工條件，還應(yīng)考慮加工的經(jīng)濟(jì)精度等因素；3）根據(jù)零件表面粗糙度的要求，可將四缸曲軸兩側(cè)的座面磨成最終尺寸，以提高加工的經(jīng)濟(jì)精度；4）四缸曲軸的頂面要先進(jìn)行粗車加工，接著再進(jìn)行半粗車、精車加工，最后來達(dá)到圖紙要求的尺寸，這樣的加工方法才符合加工經(jīng)濟(jì)精度。1.4.2精基準(zhǔn)選擇基本面是設(shè)計基準(zhǔn)和基本工作面，次要表面是鍵盤，螺釘孔等表面，通常在兩個表面之間需要相互定位，因此一旦達(dá)到一定的精度，主表面用于定位次要表面。表1.2零件加工基準(zhǔn)面選擇表面類型加工方法加工情況加工公差等級（IT）表面粗糙度Ra/μm主要表面銑粗銑12~1310~80半粗銑11~121.5~10精銑1.25~51.25~5鉆Ф15mm以下11~135~8Ф15mm以上10~1220~801.5四缸曲軸零件機(jī)械加工順序的安排（1）先加工需要作為基準(zhǔn)的面，接著以加工過的面作為精基準(zhǔn)，去加工剩下的面。如果待加工零件有多個定位基準(zhǔn)，就要依據(jù)基準(zhǔn)面轉(zhuǎn)換的順序來漸漸提高加工的原則，選擇合適的面當(dāng)作基準(zhǔn)面以及零件外表的加工，可以利用這個為后續(xù)的工序提供基準(zhǔn)。（2）先加工面，再鉆孔。主要原因是平面比較穩(wěn)定，一般情況而言，尺寸比較大的零件，需要先加工平面，然后再鉆孔，以此來保證零件的質(zhì)量。（3）需要先加工主要表面，再加工次要表面。（4）先粗后精。在零件加工過程中，工件各表面的加工次序，按加工階段，從粗加工到精加工。1.6熱處理工序的安排曲軸的一般加工路線為：鍛造→正火→機(jī)械加工→去應(yīng)力退火→調(diào)質(zhì)處理→表面熱處理（高頻淬火+低溫回火）。熱處理前的預(yù)處理正火，然后可能有必要進(jìn)行應(yīng)力消除退火。曲軸的熱處理由選用45鋼，以及相應(yīng)的熱處理，即采用“45鋼”的正規(guī)化處理；淬火回火保持良好的綜合機(jī)械性能可大大提高曲軸頸套的強(qiáng)度，高頻表面染色可提高曲軸的表面硬度和表面耐磨性。45鋼熱處理時，由于硬度好，極易產(chǎn)生裂紋，所以淬火介質(zhì)的選擇是選擇冷卻速度較慢的介質(zhì)，如風(fēng)冷、油冷等。加熱保溫時間要嚴(yán)格控制，避免在調(diào)質(zhì)回火時保溫時間過短造成硬度過高，也避免保溫時間過長造成晶粒粗大。1.7其他工序的安排本次零件加工過程中，其他輔助工序涉及到的內(nèi)容主要有：噴丸、去毛刺、倒角等，具體的工序步驟見零件加工工序卡。1.8其他工序的安排對于質(zhì)量要求高的零件或復(fù)雜的零件，整個技術(shù)路線通常分為以下幾個階段：（1）粗加工階段：主要任務(wù)是去除每個表面上的大部分邊緣，重要的問題是提高零件的性能。（2）半精加工階段：完成二次表面處理，準(zhǔn)備表面精加工。（3）精加工階段：這一階段需要確認(rèn)主表面是否符合圖紙要求，主要問題是如何保證零件加工的質(zhì)量。（4）光整加工階段：對表面粗糙度和尺寸精度要求很高的表面也需要精加工，這一步的主要目的是提高表面質(zhì)量，不能用來提高形狀和位置精度。常見的加工方法包括金剛石車削(鉆削)、磨削、珩磨、精加工、鏡面磨削、拋光和磨屑加工。對于加工階段劃分的原因，一是為了保證加工質(zhì)量，二是合理使用設(shè)備，三是便于安排熱處理工序，使冷熱加工工序配合的更好，四是有利于及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷（如鑄件的砂眼氣孔等）。加工階段的劃分不是絕對的，必須根據(jù)加工精度和工件剛度的要求來確定。一般來說，工件精度越高，剛度越差，分工應(yīng)越精細(xì)；當(dāng)工件的堆疊尺寸較小，精度不太高，工件的剛性好時，可分為不級或少級；由于輸送和夾緊困難，對較重零件的粗精加工一般用一個小時的夾緊完成，然后用較小的夾緊力再次夾緊，然后繼續(xù)精加工步驟。1.9工序集中與工序分散所述零件加工順序被安排，有必要考慮應(yīng)該采用工序集中還是工序分散。（1）工序集中：指零件的加工是在幾個步驟中完成的，每個工序都有許多加工內(nèi)容和較短的加工路徑，主要特點如下：1）高效率的機(jī)床和工藝裝置可用于高生產(chǎn)率；2）減少運營商數(shù)量，減少設(shè)備占地面積；3）縮短工件的裝配時間，保證工件表面之間的定位精度；4）設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整維護(hù)困難，生產(chǎn)準(zhǔn)備負(fù)擔(dān)大。（2）工藝分散：工藝分散是將零件的加工分散成多個工序，每個工序非常小，加工路徑非常長，主要特點如下：1）設(shè)備和工藝設(shè)備相對簡單，易于定制和適應(yīng)產(chǎn)品變化；2）對員工的技術(shù)要求較低；3）采用最合理的切削參數(shù)可以減少機(jī)動時間；4）設(shè)備和工藝設(shè)備多，操作人員多，占地面積大。工藝集中和工藝分散主要取決于生產(chǎn)規(guī)模、零件結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求，有時需要考慮各工藝生產(chǎn)節(jié)奏的一致性。一般來說，在小批量制造單體時，可以集中加工，盡可能多的情況下可以用一臺普通機(jī)床加工。批量生產(chǎn)可以分散進(jìn)行，集中使用高效率和自動化的機(jī)床，如多刀具或多軸，或采