曲轴箱的设计(一)

曲轴箱的设计

 改革开放以来， 我国经济建设的迅猛发展，使城乡人民生活水平得到了极大改善。人们原以自行车为代步工具已感到不满足，因为自行车用人力驱动且不能快捷和舒服，而摩托车机动，敏捷，舒适和美观，它已成为人们最喜爱的轻型交通工具。我国经济建设、国防、公交、石油、林业、和体育等方面起到了不可低估的作用。摩托车工业发展迅速，摩托车的产量和社会保有量逐年增加，摩托车作为一种轻便灵活的交通和运输工具越来越受到城乡人民的喜爱，它像彩电、冰箱、洗衣机一样，逐渐走入寻常百姓家。
  摩托车发明至今已有一百多年，据记载，它是从自行车演变和发展而来的。早在1790年，法国人修巴埃•道•西拉柯在儿子玩的木马装上两个轮子，人骑在上面，双脚踏地而走。到了1839年，马柯米勒在前轮上装上由摆的脚蹬子，在作滑行时，骑车人的双脚脚蹬上，可以短时离开地面，这被认为是一项时代的创造。到了1885年，由德国人戴姆发明了第一辆摩托车，命名为单轨道号，并获得德国专利。这也是现货摩托车的雏行。
 我国的摩托车工业是新中国成立后才起步的。第一辆井岗山版摩托车问世于1951年；1957年研制了长江750型摩托车；1958年试制出第一辆250ml的两轮摩托车，后由上海摩托车厂批量生产，并命名为幸福250；以后又相继研制了轻骑15型等摩托车。摩托车的品种型号从几个发展到几十个，年产量已突破1000万辆以上，已成为世界第一生产大国。
 八十年代，国外摩托车发展趋势，一是流行型摩托车，二是生产运动竞赛型摩托车。产品逐渐形成系列化、标准化、通用化。
 在这次毕业设计中，我们主要设计左曲轴箱的加工工艺过程，及有关曲轴箱的结构作用，和有关参数的计算。近年来，摩托车及其配件的生产已成为拉动我国经济快速增长的重要力量，我省汽车、摩托车铝轮的生产在我国已占有相当的市场份额。
 
 
 第一章   毕业设计任务书的分析
 
摩托车发动机是一种将燃料燃烧的热能转变为机械能的热动力机械。由于燃料是在发动机内部燃烧，所以又称之为内燃机。现代摩托车发动机均为是内燃机，而且常以结构紧凑、外形尺寸小、质量轻、便于起动和维修、热效率高的往复活塞式汽油机为主。
 其中左曲轴箱的生产为了保证生产质量,降低生产成本，一般采用自动化程度较高的低压铸造。铸造模具由上模、下模和四分式模等部分组成，上模安装在升降架上，四个侧模固定在由压缩气驱动的侧模架上，下模固定在工作平台上。
 本次训练的对像总体结构比较复杂，主要是编写左曲轴箱的加工工艺过程，及各种参数的计算过程。
 
左曲轴箱的结构：
 曲轴箱应具有一定的强度、刚度；具有良好的耐冲击、抗震动、耐腐蚀能力；且具有重量轻、体积小、结构紧凑合理、易于制造等特点。铝合金是制造曲轴箱的理想材料，它有较高的强度和良好的铸造工艺性，便于铸造形状复杂、壁薄的曲轴箱。
 曲轴箱通常由曲轴箱体、曲轴箱盖组成。复杂的曲轴箱则由左、右箱体及左、右箱盖组成。曲轴箱体和曲轴箱盖的结构、形状都是根据其功能而设计的。曲轴箱的结构形式可分为设置变速部分和不设置变速部分两种。设置变速部分的曲轴箱是指变速齿轮机构设置在曲轴箱中，因此曲轴箱体中铸有变速器室。
 
左曲轴箱的加工工艺流程：
 我们考虑到该零件的特点，我们采用：
 毛坯成形——退火、调质处理——车削加工——钻、扩、铰、攻加工——表面打磨

左曲轴箱的作用及保养

 1.左曲轴箱的作用：
左曲轴箱是发动机的承受力部件，它主要作用是支承曲轴、离合器、变速箱、气缸体和气缸盖，承受燃烧爆发冲击和曲轴连杆机构运动的惯性力，并构成一部分密闭（封油、封气）空间。除了上述所支承的零件外，曲轴箱上还要安装磁电机电机、机油泵、起动机构等发动机所属零部件。曲轴箱上设有与车架连接的悬挂孔，通过悬挂孔及曲轴箱的的连接孔使发动机分别与车架和其它部分连接。

2.左曲轴箱的保养：
 在使用摩托车时要做好曲轴箱的保养工作。曲轴箱是一薄铸件，应避免冲击，以免产生变形。应该经常查变速器内的润滑油量，并按照使用说明书上规定的时间定期加油，定期清洗、换油。要保持润滑油的清洁，切勿在润滑油内混入有腐蚀性的物质。要注意除去附着在曲轴箱上的污物，并保持其外表面的清洁。
 曲轴箱的拆卸、维修、装配必须在一定的维修条件（如技术、配件、工具、检查手段等）下进行，不具备维修条件的应送维修站解决。曲轴箱的打印的字号是摩托车管理的依据，因此不得随意更换曲轴箱式涂抹字号。若要更换曲轴箱，应征得管理部门的许可，否则不得更换。
 
 3. 左曲轴箱的检测要求：
 ① .要保证边盖面和发动机连接面的孔的位置。
 ② .要确保油封孔和轴承孔的直径和深度。
 ③ .攻丝后会不会攻的太小或太大。
 
 4.左曲轴箱检测中存在的一些问题：
 ①. 在测量油封孔和轴承孔的直径时，使用的是普通的量具。这使得费用太高，从而只有测量人员才有，而加工人员则没有。这样使工人不能及时发现问题，后果是造成大量的次品。应该采用专用的量规，这样使费用降低，同时可以让加工人员也有测量量具。
 ② .测量的方法没有系统化。这样导指每量一件抽检品测量时间增长，从而也是测量员的工作量增大，最后则不能保证抽检数量。所以应该简化测量程序，使之系统化。这样既保证了测量数量，也决少了测量人员的工作强度。
 
 
左曲轴箱工艺方案的选定及各参数的计算

 1.左曲轴箱的工艺分析：
 左曲轴箱是摩托车发动机上的重要零件，它的加工质量不仅决定该横模具的装配质量,还关系到生产质量,最终影响到摩托车的安全行驶。
   两平面的平面度要求为0.025，因此加工的难度比较高,所以一般选用专用夹具用来加工,以保证其加工要求。还有在钻孔、铰孔、攻丝方面，都选用专用夹具，一方面提高其加工效率，另一方面提高其加工。
   针对上述要求，不难看出该零件的加工难点主要为：
 ①．工件为箱盖体，为了使它具有重量轻、体积小、结构紧凑合理、易于制于等特点。所以一般采用加强肋，保证其质量。
 ②．加强筋设计时，除了强度要求以，还有很强的装饰性，为自由曲面。
 ③．该模具需要长期承受高温作用，材料为含耐热钢，属于难切削加工材料。
 ④．模具表面成形膈，不能再热处理，去除加工应力要求高。
 因此，为了保证左曲轴箱的加工质量，在实际生荣死衰中须采取特殊的工艺措施及专用夹具。
 
左曲轴箱的工艺方案：
 根据该零件的特点，结合我们实际加工的情况，采用锻造毛坯，用普通车床和钻床及专用夹具来加工该零件。在加工零件之前，首先要考虑该零件的加工工艺，我们采用：粗车——半精车——精车、钻——扩——铰、粗镗——半精镗——精镗等加工方案。在加工下一步工序时，要留有足够的加工余量，以保证加工质量。
 在加工小平面和大平面时，我们一方面要达到尺寸精度，另一方面还要达到平面度为0.025mm。在钻孔时，我不但要保证它的深度同时还要达到粗糙度的要求，我们这次选用的机器有卧式车床CA6140、钻床Z512B、ZS4112A等，以满足左曲轴箱的加工要求。
 
左曲轴箱的工艺措施：
 为了确保左曲轴箱的加工位置精度，各加工表面采用一次装夹完成加工。另外，还需采取以下工艺措施：
 ①．粗、精加工分开，并选择合理的切削用量，以减少热变形，保证加工精度和表面质量。
 ②．锻件去除应力退火，先进行普通车床粗加工。调质处理后，使用硬质合金力进行车削加工。
 ③．钻孔时，如果孔比较大，应先采用小钻钻一个孔，然后再进行加工，如扩、铰、攻丝等。
 
左曲轴箱的加工工艺规程：
 铸造
 人工时效
 10．以φ35的孔为定位，孔用心轴固定
①. 粗车、半精车、精车小平面保证Ra1.6,保证尺寸15mm，平面度为0.025
②. 调头粗车,半精车平面达到Ra3.2保证高度52±0.1

20．以小端面定位，用专用的钻铰夹具夹紧
钻2-直径4.8深6，保证尺寸34±0.02
铰2-Φ5H8(深6保证表面粗糙度为Ra1.6
钻4—Φ6孔，保证尺寸19.5±0.15其表面粗糙度为Ra6.3

30．以2-Φ5的孔来定位，用镗夹具来夹紧小端面
粗镗，半精镗，精镗保证与小端面的垂直度为Φ0.04尺寸28.5
粗镗，半精镗保证表面粗糙度Ra1.6

 40．定位用心轴来固定Φ35的孔
 ①．车内Φ88H8并且保证深6，还要保证粗糙度Ra1.6ｕm

50．以小端面定位用专用夹具来固定
钻2-Φ4.2通保证尺寸56±0.2
钻4-Φ5通保证尺寸71±0.2
钻3-Φ5深13保证尺寸±0.15

60．以小端面定位用铰工艺孔夹具来固定
铰4-Φ5孔保证表面粗糙度Ra6.3

70．以小端面来定位用专用夹具来固定
钻2-Φ5通保证尺寸23±0.1 粗糙度Ra6.3
钻Φ4.2通保证尺寸35±0.15 表面粗糙度Ra6.3

80．以小端面定位用专用夹具夹紧
钻2-Φ4.2通保证尺寸要求

90．以小端面定位用专用夹具夹紧
 ①．孔口倒角为1×45度
攻螺纹2-M6-7H

100．以小端面定位用专用夹具夹紧
孔口倒角为1×45度
攻螺纹3-M6-7H

110．以小端面定位专用孔夹具来固定
1.孔口倒角为1×45度2.攻螺纹M5-7H通保证尺寸34±0.15

120．以小端面定位专用孔夹具来固定
孔口倒角为1×45度
攻螺纹2-M5-7H通

130．以大端面定位专用孔夹具来固定
孔口倒角为1×45度
攻螺纹4-M6-7H通
攻螺纹2-M5-7H通

140．以小端面定位专用孔夹具来固定
轴承孔口倒角1×45度
油封孔口倒角1×20度

150．用2B5×12圆柱销，4-M5×30螺钉，将左右曲箱合在一起

160．检验入库

5.左曲轴箱加工时常见的问题
 零件加工的好坏直接影响到产品质量的最基本的原因之一，所以零件的加工也成为了重要部分。我现在介绍一下摩托车重要零件左曲轴箱的加工工序和加工时要注意的部分。
 ①  镗内孔： 用数控车床一刀镗出轴承的台阶孔，并且倒角。在这一连串的加工是有一把镗刀完成，由程序控制。其主要定们制造过程中的夹具问题，再按形状上的点来约束加工位置。一般在道工序中是不会出现多大的问题的。主要是加工工人安装到位和主程序是否正确。
 ②  车平面： 这主要为了安装边盖时，使左右曲轴密封,不至于漏油。在加工前，是以安装发动机的端面为基准面，按其形状上的点来固定加工位置。
 ③  扩孔： 为了安装油封和轴承，与它所配合的内孔要达到一定的精度，所以这些孔为其达到一定的精度必须要进行扩孔。而经过扩孔两孔的精度可以达到+0.1～0和-0.01～-0.03。这也主要保证了轴承的安装必须是过盈配合。
 ④  钻孔： 在钻孔这个工序中，要钻完图曲轴箱上的所有的孔。其中有些孔是有位置要求。例如安装边盖的端面，它们每一个孔都有位置的要求；还有是安装发动机的端面上的孔。这些孔都有夹具来保证孔的位置精度，但是由于夹具的不合理，常常会产生一些孔的位置要求达不到。
 ⑤  攻丝： 虽然看起来很简单，用一下专用夹具，但是攻丝是很难的要有较高的技术的工作。一般新工人做出来的产品，经常会螺丝拧不紧。而我们采用的是手动攻丝所以我们这需要一些有经验的工人，从而也保证了总体上产品的合格率。

6. 左曲轴箱的各种参数的计算过程及讲解：
 一. 加工小平面时，粗车、半精车、精车的计算及过程：
 1．由于加工零件是压铸件，加工小平面时表面精度要达到Ra1.6um，故分3次走刀。粗车时加工余量为0.6mm，半精车时加工余量为0.3mm，精车时加工余量为0.1mm。
 夹具选用车平面心轴夹具，型号为IE40F-2.01-01。
 (1).选择刀具：
 1).选择直头焊接式外圆车刀 ，
 2).根据表1.1，CA6140车床中心高为200mm。(表1.30),故选刀杆尺寸B×H=16×25.刀片厚度4.5mm
 2. 根据表1.2，粗车带外皮的缎件毛坯,可选择Y15牌号硬质合金。车刀几何形状(表1.3)，选择卷屑槽带倒棱前刀面Kr=60°Kr`=10°a。=6°r。=12°
λs=0°rε=1.0mm  r01=-10° br1=0.4mm。卷屑槽尺寸为rBn=5mm Wbn=5mm Cbn=0.7mm。
 3．选择切削量：
粗车时切削深度ap=0.6mm
 粗车时给量f　根据表1.4  在粗车钢料、刀杆尺寸为16mm×25mm　ap＝0.6mm　以及工件直径为70mm 时，f＝0.5～0.7mm/r 按CA6140车床说明书时选择f=0.61mm
 确定切削速度Vc  根据表1.20  当用Yr15硬质合金车刀时加工钢料时   ap≤7mm ,  f≤0.54mm/r,   切削速度Ｖt=109mm/r  
 切削速度的修正系数为Ｋtr=0.65  Kkrv=0.92   Ksv=0.8  Ktv=1.0  Kkv=1.0，都可见表1.28，故
 Vc=VtKv=1.9×0.65×0.92×0.8=52.1m/min
 n=1000Vc/3.14D=(1000×52.1)/(3.14×70)=237r/min
根据CA6140车床说明书,选择
 nc=250r/min
这时实际切削速度为