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[资料] 单拐曲轴的车削工艺分析

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发表于 2011-6-11 11:39:15 | 显示全部楼层 |阅读模式

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1、主要技术要求:  (1)外圆共三处,共4处,共2处。
2 t1 a# F& s  V- I" z5 L  (2)长度25mm共2处,4mm共4处,8mm、5mm、300+0.1、46mm、160±0.1mm各1处。
( ~# T; A# s) y" A: j( W* H! r0 A  (3)45o角两处。/ \: S6 e2 v3 ?! \$ c
  (4)形位公差 的偏心外圆与轴线的平行度误差为0.05mm。
! R: c  o6 b, g  2、工艺分析:
2 ]0 z6 N* K- K3 d+ i- N6 v  在机器中由回转运动转变为往复运动,往往是由偏心机构或曲轴来完成的;偏心工件和曲轴一般都在车床上加工。
" S' ], V7 e* ~( V) x% K  m! }. _  偏心工件、曲轴与外圆车削有很多共同点,但是偏心工件和曲轴又有它的特殊点,这就是工件的外圆和外圆之间的轴线平行而不相重合。工件的外圆轴线平行,这一现象即称为“偏心”,这两处轴线之间的距离称为“偏心距”。! p+ U' \* g; P0 a% f8 `( r( _, m
  车偏心和车其它工件一样,加工方法不是一成不变的,而是按照工件的不同数量,形状和精度要求相应地采用不同的方法。$ T1 S. H5 k$ q6 @7 A
  首先要考虑零件的形状、尺寸精度和公差要求,选择合适的加工工艺。因此,事前的工艺分析一定要准确,当然可靠的加工方法和步骤也是至关重要的。
" ^( Z- s; e7 T+ j* A. p# m6 N  (1)偏心工件的形状全靠车削加工出来,因此,应慎重考虑,必须选择好加工工艺与加工步骤。+ k! u8 \6 |( `: Z9 l6 H4 ~
  (2)偏心工件可采用两顶尖装夹车削的方法。为了保证偏心外圆与轴心线的平行度和其它相关精度要求,车削偏心部分时,车刀必须要有足够的强度。要注意:硬质合金车刀在车削时易被碰坏,车偏心工件时顶尖受力不均匀,前顶尖容易损坏或移位的现象。因此,必须要经常检查。* M$ v' C: I0 k) Q, z
  (3)在用两顶尖顶车偏心工件前,首先用三爪自动定心卡盘夹住工件一端外圆,车削工件另一端的平面后钻中心孔,一夹一顶装夹车削外圆至尺寸要求,长度尽可能车得长些。调头再用三爪自动定心卡盘夹住已加工外圆,定好工件的总长,平端面、钻中心孔,工件两端面的表面粗糙度应达到要求。
: ^* _3 Q. Z. K/ k3 j$ a' P  二、加工难点及解决方法:
; B4 g3 T; L+ y  1、偏心工件中心孔的加工质量对工件的加工精度影响很大,偏心工件两端各对中心孔的位置要求一一对应,如果两端中心孔不在同一直线上,造成轴线歪斜,或中心孔表面加工不圆整、不光滑;都会严重引起曲轴工件加工后的形状误差和位置误差。所以,精度要求较高的偏心工件,中心孔一般都应在精度较高的坐标镗床上加工。
; B" c9 [0 L1 I" ^  2、在两顶尖上装夹偏心工件,由于工件外圆上的受力点分布不均匀,会使装夹不牢固,开车后或切削加工中将产生较大的离心力和冲击振动,会使工件出现不圆度和工件外圆切削振动等,甚至会发生严重事故。7 R/ r: R% A7 ~
  3、加工较长的曲轴工件时,最突出的矛盾是工件刚性差,回转不平衡,容易变形,加工较困难;曲轴加工后用支撑螺钉支撑的方法可增加工件刚性,减少变形和振动;但一定要注意顶尖和支撑螺钉不能顶得过紧,过紧会使工件弯曲变形;若支撑螺钉顶得太松则起不到支承作用,加工中螺钉容易飞出来发生事故。4 b# C3 R& b/ r) a9 z( L
  4、偏心工件装夹后,原中心线已偏移一定距离,为了防止打坏车刀产生事故,进刀切削时应先从工件最高点开始。7 W  c4 f. s+ q8 z0 S8 D3 ~
  5、检查偏心距e时,工件应在顶在两顶尖间打百分表测量。(百分表上的最大读数-最小读数=2e),如果百分表量程不够,可加块规或在高度游标尺上安装百分表和测量。; A' q9 }; S8 A; ^* ^
  6、车削偏心工件,切削速度不宜选得过高,车刀前角与后角不宜磨得过大。: w2 o6 I+ h4 N, c* Z" p
  7、车偏心工件时顶尖受力不均匀,前顶尖容易损坏或移位。因此必须经常检查并保证两顶尖处在有摩擦力又有间隙的状况。) k3 X, o. h: w% z. y  E
  8、注意调整车床主轴的间隙,特别是当车床精度较差时,更显得重要。! o1 D! e0 P! E2 l  M
  三、本例题加工方法与步骤) [$ U3 K" P0 S6 p2 M7 I! @4 i
  1、零件备料为,45#钢棒料。用三爪自动定心卡盘夹住毛坯外圆,伸出长校正,将端面车平,钻中心孔。再次夹持外圆长处,用活动顶尖采用一夹一顶的方法。粗车、精车Φ60 0 -0.1 mm至尺寸要求,再调头车端面,注意包好薄铜皮,防夹伤工件表面,将总长控制在160±0.1 mm的尺寸要求。钻Φ3mm中心孔。3 R& A. Y! M* k, O
  2、在轴的两端面上涂色,把工件放在V形架上进行划线,用划针盘(或游标高度尺)先在端面和外圆上划一条与工件中心线等高水平线。4 o) Z& Z# C) r  F, q- d# {6 I/ N  G
  把工件转动90°,用90°角尺对齐已划好的中心线,在端面上和外圆Φ60mm上划出垂直中心线,在两端划出一条偏心距为13±0.1mm的中心线,再在两端划出另一条偏心距13±0.1mm的中心线。在4个偏心中心精确钻出4个3mm的中心孔。
& I# y% z- S: w4 ?  用平行夹夹住Φ60 0 -0.1 mm的外圆,在两曲轴中心顶尖间装夹,粗、精车曲轴部外圆尺寸Φ28-0.010 -0.035 mm×40mm,及Φ20 -0.010 -0.018mm×30 +0.1 0mm。
& e& A1 m2 p- E* J9 T; R3 ~  4、用平行夹夹住Φ60 0 -0.1 mm的外圆,在两支承轴颈中心顶尖孔间装夹工件,并在已加工曲轴中间凹槽装上支撑螺钉来增加曲轴刚性;使用支撑螺钉时,要保证螺钉有足够的支撑力,防止螺钉甩出。更要注意:防止支撑力过大,使曲轴变形。粗车Φ30mm×74mm,控制中间壁厚8 mm和倒角45°及长度。
8 A) x) d1 p. ~# }5 k  5、调头:用平行夹夹住Φ30mm的外圆,在两支承轴颈中心顶尖间装夹工件,粗、精车Φ25 0 -0.05 mm×29mm和Φ20mm-0.010 -0.018×25mm至尺寸要求并倒角1×45°,控制中间壁厚尺寸8mm和倒角45°及长度。" f+ w/ i$ v0 ?( F
  6、调头:用平行夹夹住Φ20 mm的外圆,在两支承轴颈中心顶尖间装夹工件,粗、精车Φ28 0 -0.05 mm×75mm和Φ20mm-0.010 -0.018×71mm及锥度1:5至尺寸要求,控制中间壁厚尺寸8mm及倒角1×45°。
9 E: `' H- _3 j* F  至此,加工工序已基本结束,倒棱去毛刺后送检。
( g6 {! f9 s( n3 z  四、检查方法. Z0 d) S( }, m# J1 i& v$ v
  1、采用两顶尖的方法(见图10),把百分表安装在刀架上,百分表的触头指在已精车Φ60±0.1的外圆上,将曲轴作上下少量的转动,在最高点处百分表置零,再将百分表触头指在Φ60±0.1的外圆最低处,将曲轴作少量的转动,在最低处读数,最高数-最低数=实际偏心距。用同样方法分别在两处取实际偏心值,两数值的平均值即为工件的偏心距。但这个方法只适应偏心距小于百分表可测范围的情况下,对偏心距较大的(如本例偏心距为26)应采用下述方法。  G; _1 `0 ^/ m
  2、仍采用两顶尖的方法,把百分表安装在高度游标尺上,高度游标尺放在已卸去刀架的小滑板上,百分表的触头指在已精车Φ60±0.1的外圆上,利用高度游标尺作整读数,百分表作微读数,在最高处和最低处的读数相减,求出其偏心距。也可用块规求出偏心距,其余按上述方法即可。
8 ?2 {( i3 X7 a0 e$ T5 U, A  3、平行度的测量,把工件两端轴颈妥放在专用检验工具上,再在垂直和水平4个不同位置检查曲轴轴线对两端轴颈轴线的平行度,其平均误差应小于图纸规定的公差0.05mm。4 ~2 y- l! R* s: U6 p
  车削时,先把工件车到需要的直径和长度,并把两个端面车平。然后在三爪卡盘的一个或两个卡爪上垫上适当形状和厚度的垫片,就可以车削偏心部分了。垫片的形状和厚度,可以根据偏心距的大小不同来选择。由于垫片的形状不同,所以垫片厚度尺寸的计算方法也有所不同。 1、方形垫片厚度的计算:车削偏心距较小(e ≤5~6mm)的偏心工件,可以用方形垫片。标牌制作
9 e) I2 `, G. }( {  其垫片厚度可用下面近似公式计算:" T+ F( m- ~+ n4 g' Q
  X = 1.5e(1-e/2d)
" s( n& v" [' d6 m0 z  Z  式中:X—垫片厚度(mm)
& G; \5 h( N6 T% E( O! E) {  e—偏心工件的偏心距(mm)3 k5 \. M( k2 @9 I5 e% }
  d—偏心工件卡爪夹住部分的直径(mm)。
5 U  V  @+ u2 U" e  图中所示偏心工件卡爪夹住部分的直径为60mm,偏心距为4mm,其垫片厚度为:$ _( H2 ?1 j  _& a: f
  X = 1.5×4( 1-1/2*60) = 6×0.9917 = 5.95(mm)' k* ~- c, G: m" D1 t
  2、扇形垫片厚度的计算
4 S; O7 O3 O0 L' q# u  在车削偏心距较大(e>6mm)的工件时,可以应用扇形垫片。% |: Z$ l! B, M) E) z
  扇形垫片的厚度可用下面的近似的公式计算:! r& b* |  s) @* ~( E2 s
  X = 1.5e( 1 + e/2d+6e)
9 }0 B. I0 b$ \0 n  如一偏心工件直径为36mm,偏心距为10mm,其扇形垫片厚度为:7 c  o. o* V- d
  X = 1.5 × 10 × (1 + 10/2*36+6*10 ) = 16.14(mm)& d) x9 m0 i" U5 T$ Y5 M$ i
  3、垫片厚度的修正
, d3 e" G6 R! l/ w0 m+ d) ]8 B  由于通过计算得出的垫片厚度只是个近似值,而三爪卡盘卡爪精度、垫片材料的硬度和强度等因素也影响着偏心距;而且在实际操作中,使用按计算厚度的垫片加工偏心零件,往往大于所需要的偏心距,这就需要用试验的方法修正垫片厚度。一般是根据计算的垫片厚度先车削一个偏心工件,接着检验这个工件的偏心距,测出偏心误差值并适当修正垫片厚度,直到加工出偏心距合格的零件为止。# P0 L; Y( i7 \6 t; u8 z
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发表于 2012-5-27 20:21:07 | 显示全部楼层
真是收益匪浅,谢谢楼主分享了。。。
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