第二章 确定曲轴的加工工艺过程
2.5 曲轴的机械加工工艺过程
曲轴的尺寸精度、加工表面形状精度以及位置精度的要求都很高，但刚性比较差，
容易产生变形，这就给曲轴的机械加工带来了很多困难，必须予以充分的重视。
曲轴需要加工的表面有：主轴颈、连杆轴颈、键槽、φ22 的外圆。由于使用了工艺 搭子，铣键槽安排在切除工艺搭子后，磨削外圆安排在保留工艺搭子前。
根据曲轴的结构特点及机械加工的要求，加工顺序大致可归纳为：铣两端面；车 工艺搭子和钻中心孔；粗、精车三连杆轴颈；粗、精车各处外圆；精磨连杆轴颈、主轴 颈和φ20、φ22 外圆；切除工艺搭子、车端面、铣键槽等。
2.6 曲轴机械加工工艺路线
在进行大量的工艺分析之后，制定出大批大量生产曲轴的加工工艺路线：
（1） 锻造
（2） 热处理
（3） 铣两端面
（4） 车两端工艺搭子外圆
（5） 钻主轴颈中心孔
（6） 钻连杆轴颈中心孔
（7） 检验
（8） 粗车三个连杆轴颈
（9） 精车三个连杆轴颈
（10） 车工艺搭子两端面
（11） 粗车各处外圆
（12） 精车各处外圆
（13） 检验
（14） 磨削连杆轴颈外圆
（15） 磨削两主轴颈
（17） 磨削φ20 0 -00.021mm 外圆
（18） 检验
（19） 车掉两端工艺搭子
（20） 车两端面
（21） 铣键槽
（22） 倒角
（23） 去毛刺
（24） 最后检验
第三章 曲轴的机械加工工艺过程分析
3. 1 曲轴的机械加工工艺特点
三拐曲轴除了具有轴的一般加工规律外，也有它的工艺特点，主要包括形状复杂，
刚性差及技术要求高，针对这些特点应采取相应的措施，分析如下：
1、形状复杂
曲轴主轴颈与连杆轴颈不在同一轴上线，偏心距有一定的尺寸要求，并且两轴有较 高的位置度要求，同时主轴颈与连杆轴颈间有较大的平衡块，因此在工艺设计中应解决 以下几点问题：a.设计加工连杆轴颈的偏心夹具，即连杆轴颈与机床主轴重合，并使夹 具能回转180 度，加工另一连杆轴颈。b.为消除加工时的不平衡力的产生，设计夹具时 应精确设计平衡重。
2、刚性差
因本曲轴长径比较大，同时具有曲拐，因此刚性较差。曲轴在切削力及自重的作用 下会产生严重的扭曲及弯曲变形，特别在单边传动的机床上加工更为严重，在工艺设计 中应解决以下问题：
（1）：粗加工时由于切削余量大，切削力也较大，可用中间托架来增强刚性，减 小变形和振动，同时机床刀具及夹具都应有较高的刚度。
（2）：在加工时尽量使切削力的作用相互抵消，可用前后刀架同时横向进给。
（3）：合理安排工位次序以减少加工变形，按先粗后精的原则安排加工工序，逐 步提高精度。
（4）：在有可能产生变形的工序后面增设校直工序。
3、技术要求高
曲轴技术要求较高，加工面多，需要保证的尺寸、形状、位置精度较多。因而总的 工艺路线较长，精加工占有相当比例。
加工时应要解决以下问题：
A：正确分配粗加工、半精加工及精加工余量。
B：粗基准选择用曲轴两端的中心孔。中心孔的加工以主轴颈外圆作为基准，这样 能保证曲轴加工径向及轴向加工余量的均匀性。
C：精加工时仍用中心孔作为基准，但要重新修磨中心孔，避免精加工时因中心孔 磨损引起加工误差。也可一端用主轴颈定位，另一端用中心孔定位以提高刚度。
D：曲轴轴向定位以主轴颈轴肩定位，工艺设计时定位基准应尽量与设计基准一致。
3. 2 曲轴的机械加工工艺特点分析
1)该零件是三拐小型曲轴，生产批量不大，故选用中心孔定位，它是辅助基准，
装夹方便，节省找正时间，又能保证三处连杆轴颈的位置精度。但轴两端的轴颈分别是 20mm 和φ25mm，而三处连杆轴颈中心距分布在φ32mm 的圆周上，故不能直接在轴端 面上钻三对中心孔。于是，在曲轴毛坯制造时，预先铸造两端φ45mm 的工艺搭子，这 样就可以在工艺搭子上钻出四对中心孔，达到用中心孔定位的目的。
2）在工艺搭子端面上钻四对中心孔，先以两主轴颈为粗基准，钻好主轴颈的一对 中心孔；然后以这一对中心孔定位，以连杆轴颈为粗基准划线，再将曲轴放到回转工作 台上，加工φ32mm、圆周 120°均布的三个连杆轴颈的中心孔，这样就保证了它们之间 的位置精度。
3）该零件刚性较差，应按先粗后精的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度。对 于主轴颈与连杆轴颈的加工顺序是，先加工三个连杆轴颈，然后再加工主轴颈及其他各 处的外圆，这样安排可以避免一开始就降低工件刚度，减少受力变形，有利于提高曲轴 加工精度。
4）由于使用了工艺搭子，铣键槽工序安排在切除中心孔后进行，故磨外圆工序必 须提前在还保留工艺搭子中心孔时进行，同时要注意防止已磨好的表面被碰伤。
3. 3 曲轴主要加工工序分析 3.3.1 铣曲轴两端面,钻中心孔
本工序在钻铣车组合车床上完成，主要保证曲轴总长及中心孔的质量，若端面不平
中心孔除影响曲轴质量分布外，它还是曲轴加工的重要基准贯穿整个曲轴加工始终。因 而直接影响曲轴加工精度。打中心孔在本次工艺设计中因考虑设备因素，采用找出曲轴 的几何中心代替质量中心。打中心孔以毛坯的外表面作为基准，因而毛坯外表面质量好 坏直接影响孔的位置误差。
3.3.2 曲轴主轴颈的车削
由于曲轴年产量不大，主轴颈加工采用车削，在刚度较强的普通车床上进行。曲轴 安装在前、后顶尖上线一端用大盘夹住而另一端用顶尖顶住，用硬质合金车几道工序上 完成主轴颈的车削。由于加工余大且不均匀，旋转不平衡，加工时产生冲击，因此工件 要夹牢固。车床、刀具、夹具要有足够的刚性。主轴颈车削顺序是先精车一端主轴颈及 轴肩，然后以车好的主轴颈定位。另一侧用顶尖以中心孔定位。车另一端主轴颈、肩及 各个轴颈，半精度及精车都按此顺序进行，逐渐提高主轴颈及其他轴颈的加工精度。
3.3.3 曲轴连杆轴颈的车削
主轴颈及其它外圆车好后，以主轴颈作为加工连杆轴颈的基准，采用专用的车夹具、
车削连杆轴颈，车削同样在普通车床上进行。车削连杆轴颈需要解决的是角度定位（两 连杆轴颈轴线需要控制在180 度+30 度或 180 度—30 度）以及曲轴旋转的不平衡问题。
这些都由专用夹具来保证，夹具体为一对用以定位的V 型块组成，装在接盘上。接盘与 车床过渡接盘靠中间的定位销定位并连接，接盘在过渡接盘上靠棱形定位销可转180 度，依次车削两个连杆轴颈。V 型块中心与车床主轴线距离一个曲轴半径。车削过程中，
一端与曲轴主轴颈定位并夹紧，另一端靠偏中心座夹紧，中心座上钻有中心孔，中心孔 偏心距同样为一个曲轴半径。用顶尖顶紧中心孔，这样就能保证连杆轴颈轴线与车床主 轴线一致。安装夹具体的接盘上有平衡块，消除曲轴旋转时不平衡力矩的生。曲轴加工 时由于受到离心力和两顶尖的轴向压紧偏心力的作用，容易发生弯曲变形，为了加强工 件刚度，用撑杆来撑住另一个曲拐的开移。车削连杆轴颈时为了使切削力不致于太大，
每次车削余量控制在1~1.5mm 内，同时车床旋转不能太高，刀具采用高速钢。
3.3.4 键槽加工
这个键槽主要用于飞轮，加工此键槽应安排在主轴颈精车工序之后，这样能保证定 位精度及控制键槽的深度以及对称度。键槽加工是以两主轴颈定位，同样用专用夹具在 普通铣床上进行。
3.3.5 轴颈的磨削
由于主轴颈及连杆轴颈精度较高，尺寸精度为IT6 级，表面粗糙度 1.6~0.8μm，并 且具有较高的形状精度及位置精度。因此主轴颈与连杆轴颈精车后要进行磨削，以提高 精度表面粗糙度。
在工艺设计中，首先磨主轴颈然后磨连杆轴颈。中间主轴颈磨好后才能磨其余轴颈，
磨主轴颈和连杆轴颈的安装方法基本上与车轴颈相同，磨主轴颈是以中心孔定位，在外 圆磨床上进行，磨连杆轴颈则以经过精磨的两端主轴颈定位，以保证与主轴颈的轴线距 离及平行度要求，磨连杆轴颈是在曲轴磨床上进行的。
由于轴颈宽度不大，采用横向进给磨削法，生产率较高，磨轮的外形需仔细地修整，
因为直接影响轴颈与圆角的形状，磨削余量根据车削后的精度而定，粗磨余量值每边 0.2~0.3mm，精磨余量控制在 0.1~0.15 mm 内。
在横向进给磨削中，磨轮对工件的压力很大，为避免曲轴弯曲，采用可以调节的中 心架，否则就不能去掉上道工序留下的弯曲度，最好待这个轴颈的摆差减小才开始使用 中心架。
磨削主轴颈时应把两顶尖孔倒角处抹干净，去砂粒及油泥，确保加工基准——中心 孔的精度，磨削工序之前必须修研中心孔。
第四章 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定
4.1 曲轴主要加工表面的工序安排
曲轴的主要加工表面为主轴颈、连杆轴颈、各外圆；次要加工表面为两端面、键 槽。此外，还有还有检验、清洗、去毛刺等工序。
连杆各主要表面的工序安排如下：
（1）、主轴颈：粗车、精车、磨削；
（2）、连杆轴颈：粗车、精车、磨削；
（3）、φ22-0.12mm 外圆：粗车、精车、磨削；
（3）、φ20-0.021mm 外圆：粗车、精车、磨削;
4.2 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 4.2.1 主轴颈工序尺寸及公差的确定
表4-1:曲轴主轴颈的工序及公差
工序名称 工序余量 经济精度 工序尺寸及公差
粗车 3.2mm IT11 Φ26.8-0.030
精车 1.3mm IT8 Φ25.5-0.0330
磨削 0.5mm IT6 Φ25+0.021+0.008
4.2.2 连杆轴颈工序尺寸及公差的确定
表4-2:曲轴连杆轴颈的工序及公差
工序名称 工序余量 经济精度 工序尺寸及公差
铸造 φ28±1
粗车 2.2mm IT10 φ25.8-0.0840
精车 1.3mm IT8 φ24.5-0.0330
磨削 0.5mm IT8 φ24-0.020-0.053
4.2.3φ22 -00.12 mm 外圆工序尺寸及公差的确定
4.2.3φ22 -00.12 mm 外圆工序尺寸及公差的确定