机械专业毕业设计论文

毕业设计题目：发动机曲轴加工工艺分析与设计系别：专业：班级：学生姓名：指导老师：完成日期：XX年XX月XX日XX学院1XX学院毕业设计（论文）任务书专业班级学生姓名学号指导教师设计（论文）题目发动机曲轴加工工艺分析与设计主要研究内容1.曲轴的设计及加工工艺2.零件图分析3.金属材料性能4.数控技术主要技术指标或研究目标1.曲轴的设计2.轴类零件的技术要求3.曲轴的加工工艺设计4.曲轴的数控加工技术5.曲轴材料和毛坯的选择6.数控加工程序的编写基本要求1.保证加工精度2.符合零件图的设计要求3.合理选择机床和刀具4.加工时，安全第一主要参考资料及文献[1]陈明主编，机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,2005.07[2]陈宏钧主编，实用机械加工工艺手册（第2版）[M].北京:机械工业出版社,2004.08[3]王茂元主编，机械制造技术[M].北京:机械工业出版社,2001.08[4]丁柏群、王晓娟主编，汽车制造工艺技术[M].北京:国防工业出版社,2008.08[5]曾东建主编，汽车制造工艺学[M].北京:机械工业出版社，2005.09[6]林杰伦主编，内燃机工作过程数值计算[M].西安:西安交通大学出版社,1986[7]周泽华主编，金属切削原理[M].上海：上海科学技术出版社，1992[8]吴国华主编，金属切削机床[M].北京:机械工业出版社，1996[9]马幼祥主编，机械加工基础[M].北京:机械工业出版社，1984[10]孙业保主编，车用内燃机[M].北京:北京理工大学出版社,19972[11]谢云臣,赵英才，发动机曲轴工艺设备选型的可拓评价研究[J].汽车技术,2006，25(4)：38-40[12]田晓锋，闫红彦，常新录，100系列发动机曲轴淬火工艺实验研究[J].拖拉机与农用运输车，2007，34(6)：97-98[13]宋正元，康明斯B系列曲轴工艺的设计[J].柴油机，2000,(8)5：47-50[14]王秋冰，马鸣，卢震鸣，来建刚，李光瑾，发动机曲轴用材料与工艺的发展趋势，柴油机设计与制造，2007,15(1)：40-443目录摘要……………………………………………………………………………………5第一章绪论…………………………………………………………………………6第二章确定曲轴的加工工艺过程………………………………………………………72.1曲轴的作用………………………………………………………………………………72.2曲轴的结构及其特点……………………………………………………………………72.3曲轴的主要技术要求分析………………………………………………………………82.4曲轴的材料和毛坯的确定………………………………………………………………82.5曲轴的机械加工工艺过程………………………………………………………………92.6曲轴的机械加工工艺路线………………………………………………………………9第三章曲轴的机械加工工艺过程分析…………………………………………………103.1曲轴的机械加工工艺特点……………………………………………………………103.2曲轴的机械加工工艺特点分析………………………………………………………103.3曲轴主要加工工序分析…………………………………………………………………113.3.1铣曲轴两端面,钻中心孔………………………………………………………………113.3.2曲轴主轴颈的车削……………………………………………………………………123.3.3曲轴连杆轴颈的车削…………………………………………………………………123.3.4键槽加工………………………………………………………………………………123.3.5轴颈的磨削……………………………………………………………………………12第四章机械加工余量、工序尺寸及公差的确定…………………………………………134.1曲轴主要加工表面的工序安排…………………………………………………………134.2机械加工余量、工序尺寸及公差的确定………………………………………………134.2.1主轴颈工序尺寸及公差的确定………………………………………………………134.2.2连杆轴颈工序尺寸及公差的确定……………………………………………………144.2.3φ22-00.12外圆工序尺寸及公差的确定……………………………………………144.2.4φ200-0.021外圆工序尺寸及公差的确定…………………………………………144.3确定工时定额……………………………………………………………………………144.4曲轴机械加工工艺过程卡片的制订……………………………………………………15第五章编制数控技术文档…………………………………………………………………1545.1编制机械加工工艺过程卡………………………………………………………………155.2编制数控加工工序卡……………………………………………………………………165.3编制道具调整卡…………………………………………………………………………165.4数控程序编制……………………………………………………………………………17谢辞…………………………………………………………………………………………20参考文献……………………………………………………………………………………21附录…………………………………………………………………………………………22设计小结……………………………………………………………………………………245摘要机电一体化概况机电一体化既机械电器一体化控制，它是采用现在电子技术对机械设备进行半自动化或全自动化控制，是目前世界各国现代机械行业中崭新的科技、经济增长点，更是现在化机械行业发展的必然趋势。可以说，在机械生产行业中，谁先将应用技术融入到机械控制系统中，谁先把握住自动化控制的科技核心，谁就可以在现在机械行业中异军突起，在剧烈的行业竞争中处于领先水平，可以说，机械工业是二十一世纪经济发展的工业巨人，应用电子技术是二十一世纪机械工业的灵魂，而机电一体化技术就是这一工业巨人聪慧的电脑。本专业围绕几点方向，开设机电一体化专业课程，面向行业管理、操作、维护和生产第一线，培养电工电子技术、机械加工技术、机电控制系统、机床数控应用技术、数控机床应用技术、数控加工工艺编程技术、液压与气动控制、以及机电数控设备自动化操作与维护等技术方向具备系统理论知识和专业技能的中等专业技术人才。学员们在学习中，既能学到丰富的专业知识，又能在大量的试验和实习操作训练中练就过硬的技术本领，使之真正成为二十一世纪的现代机电技术人才。1)本专业毕业生可以从事大，中，小型企、事业单位机电设备、电力拖动、电子应用、自动化控制系统的开发、生产、调试、操作管理和维护等方面的专业技术工作；也可以在中等职业学校中、初级技工学校中从事教学实验、实习指导、以及管理和维护工作。本专业毕业生专业技术全面，工作能力强，机电一体化和数控加工技术专业人员就业渠道宽，毕业学员的对口就业面大100%。机器上所安装的旋转零件，例如带轮、齿轮、联轴器和离合器等都必须用轴来支承，才能正常工作，因此轴是机械中不可缺少的重要零件。本章将讨论轴的类型、轴的材料和轮毂联接，重点是轴的设计问题，其包括轴的结构设计和强度计算。结构设计是合理确定轴的形状和尺寸，它除应考虑轴的强度和刚度外，还要考虑使用、加工和装配等方面的许多因素。关键词：数控加工工艺、数控加工、数控编程6第一章绪论曲轴是发动机上的一个重要的旋转机件，装上连杆后，可承接活塞的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。曲轴主要有两个重要加工部位：主轴颈和连杆颈。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。发动机工作过程就是：活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。而曲轴加工的好坏将直接影响着发动机整体性能的表现。发动机机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖等零件组成。（1）气缸体水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。（2）曲轴箱气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳。油底壳受力很小，一般采用薄钢板冲压而成，其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳内装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。（3）气缸盖气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。7气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。而作为发动机上的一个重要的旋转机件——曲轴，其加工方法仍有一般轴的加工规律，如铣两端面，钻中心孔，车、磨及抛光，但是曲轴也是有它的特点，它由主轴颈，连杆轴颈与连杆轴颈之间的连接板组成，其结构细长、曲拐多、刚性差，因而安排曲轴加工工艺应采取相应的工艺措施。在曲轴的机械加工中，采用新技术和提高自动化程度都不断取得进展。目前，国内较陈旧的曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备一般采用多刀车床车削曲轴主轴颈及连杆轴颈，工序质量稳定性差，容易产生较大的加工应力，难以达到合理的加工余量。精加工普遍采用MQ8260等普通曲轴磨床进行粗磨、半精磨、精磨、抛光，通常靠人工操作，加工质量不稳，尺寸一致性差。现在加工曲轴粗加工比较流行的工艺是：主轴颈采用车拉工艺和高速外铣，连杆颈采用高速外铣，而且倾向于高速随动外铣，全部采用干式切削。在对连杆颈进行随动磨削时，曲轴以主轴颈为轴线进行旋转，并在一次装夹下磨削所有连杆颈。在磨削过程中，磨头实现往复摆动进给，跟踪着偏心回转的连杆颈进行磨削加工。当然，目前国际上还有更加先进的曲轴加工工艺和机床设备，只钻一对质量中心孔，选用日本的Mazak五轴联动的数控机床进行一系列的加工。类似这样的新技术，目前国内汽车发动机曲轴的加工还处于研究阶段，从经济效益和加工难度上考虑这是显而易见的。但是对于新技术、新工艺的追求是不会止步的，这就需要我们当代的青年和科技工作者的不断努力。第二章曲轴的结构及其特点2.1曲轴的作用曲轴是汽车发动机中的重要零件，它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构，同时，驱动配气机构和其它辅助装置。曲轴在工作时，受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。2.2曲轴的结构及其特点8曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机)；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。连杆轴颈