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单拐曲轴的车削方法及工艺分析

2017-01-09    作者:    来源:

一、技术要求与工艺分析(图1)

单拐曲轴的车削方法及工艺分析
图1

    1、主要技术要求:

(1)外圆单拐曲轴的车削方法及工艺分析共三处,单拐曲轴的车削方法及工艺分析共4处,单拐曲轴的车削方法及工艺分析共2处。

(2)长度单拐曲轴的车削方法及工艺分析共2处,单拐曲轴的车削方法及工艺分析共4处,单拐曲轴的车削方法及工艺分析单拐曲轴的车削方法及工艺分析各1处。

(3)单拐曲轴的车削方法及工艺分析角两处。

(4)形位公差 单拐曲轴的车削方法及工艺分析的偏心外圆与轴线的平行度误差为单拐曲轴的车削方法及工艺分析"

    2、工艺分析:

    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。

    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”。

    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。

    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。

    (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。

    (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。

    (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。

二、加工难点及解决方法

    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。

    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。

    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、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。

    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氨砗筒饬俊

    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。

    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。

    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。

三、本例题加工方法与步骤

1、零件备料为单拐曲轴的车削方法及工艺分析,45#钢棒料。用三爪自动定心卡盘夹住毛坯单拐曲轴的车削方法及工艺分析外圆,伸出单拐曲轴的车削方法及工艺分析长校正,将端面车平,钻单拐曲轴的车削方法及工艺分析中心孔。再次夹持单拐曲轴的车削方法及工艺分析外圆长单拐曲轴的车削方法及工艺分析处,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,i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。(图二)

单拐曲轴的车削方法及工艺分析

图2

    2、在轴的两端面上i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。 (图3)

单拐曲轴的车削方法及工艺分析
图3

    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,见(图4)、(图5)。在4个偏心中心精确钻出4个3mm的中心孔。

单拐曲轴的车削方法及工艺分析单拐曲轴的车削方法及工艺分析  
图4                          图5

  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。

    注意末注圆角R1的加工。(图6)

单拐曲轴的车削方法及工艺分析

图6

    4、用平行夹夹住Φ60 0 -0.1 mm的外b,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。(图7)

单拐曲轴的车削方法及工艺分析

图7

    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。(图8)

单拐曲轴的车削方法及工艺分析

图8

    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°。 (图9)

单拐曲轴的车削方法及工艺分析

图9

    至此,加工工序已基本结束,倒棱去毛刺后送检。

四、检查方法

    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.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。

单拐曲轴的车削方法及工艺分析

图10

    2、仍采用两顶尖的方法(见图11),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。

单拐曲轴的车削方法及工艺分析

图11

    3、平行度的测量(如图12),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c的平行度,其平均误差应小于图纸规定的公差0.05mm。

单拐曲轴的车削方法及工艺分析

图12

    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,可以用方形垫片如图13。


单拐曲轴的车削方法及工艺分析
图13

    其垫片厚度可用下面近似公式计算:

    X = 1.5e(1-单拐曲轴的车削方法及工艺分析)

式中:X—垫片厚度(mm)

      e—偏心工件的偏心距(mm)

      d—偏心工件卡爪夹住部分的直径(mm)。

      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:

X = 1.5×4( 1-单拐曲轴的车削方法及工艺分析) = 6×0.9917 = 5.95(mm)

    2、扇形垫片厚度的计算

    在车削偏心距较大(e>6mm)的工件时,可以应用扇形垫片如图14。

单拐曲轴的车削方法及工艺分析

图14

    扇形垫片的厚度可用下面的近似的公式计算:

    X = 1.5e( 1 + 单拐曲轴的车削方法及工艺分析 )

    如一偏心工件直径为36mm,偏心距为10mm,其扇形垫片厚度为:

    X = 1.5 × 10 × (1 + 单拐曲轴的车削方法及工艺分析 ) = 16.14(mm)

    3、垫片厚度的修正

    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p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p直到加工出偏心距合格的零件为止。

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