机械一班黄垂耀号三拐曲轴设计书.doc

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机械加工工艺规程设计案例
设计题目
设计如下图所示的三拐曲轴的机械加工工艺规程
设计内容
（1） 零件设计图—材料：2张
（2） 机械加工工艺规程卡片：1套
（3） 课程设计说明书:1份

班 级 09机械一班
设 计者 黄垂耀
指导老师 程伟

2011年12月18日

三拐曲轴零件示意图
三拐曲轴零件的工艺分析及其制造
隔膜泵是长距离管道化输送的关键设备, 也是输送磨砺性料浆的理想设备， 是开采行业及化工行业的重要设备之一, 近几年一直从国外购进.由于国内需求旺盛， 在20 世纪90年代我国究,由中国有色(沈阳）冶金机械有限公司制造的高压力大流量隔膜泵, 成功的应用在矿山尾矿、氧化铝输送、水泥、水煤浆、化工、化肥等行业。该设备在国内市场占据主导地位.三拐曲轴是隔膜泵的关键部件, 是决定生产成本及实用性的重要部件之一.三拐曲轴的加工工艺经过了三次演变， 最终选择了三拐整体锻造工艺方案。
1。隔膜泵关键部件三拐曲轴的演变、发展过程
1.1锻造三支单拐曲轴、再连接成三拐优点是: 设计简单, 锻造生产容易, 尺寸也容易控制， 内部质量比较稳定.缺点是三支单拐曲轴连接成三拐的装配技术复杂， 虽然性能指标达到了, 但是连接的三拐曲轴体积大, 相应的附件体积也较大, 最终造成隔膜泵整体空间大， 占地面积较大, 生产成本高， 不美观。
1.2整体熔铸三拐曲轴优点是: 熔铸简单, 三拐曲轴体积小， 成本低。缺点是三拐曲轴的质量不稳定, 使用寿命短.
1。3整体锻造三拐曲轴优点是: 三拐曲轴的金属流线好, 质量好且稳定， 使用寿命长。在保证使用性能的条件下三拐曲轴各部位尺寸减少很多， 相应的附件体积减小,因而隔膜泵整体空间相对减小而且美观。缺点是整体锻造三拐曲轴锻造难度大， 120°三拐很难保证准确。
2。工艺分析
2.1零件图样分析
l）φ55mm两轴径同轴度公差为φ0.03mm.
2）1：20锥度部分对A-B轴心线同轴度公差为φ0.03mm。
3)三个拐径分别对A-B轴心线平行度公差为φ0。03mm。
4)热处理，人工时效处理227～270HBS.
5）曲轴材料为QT600-3.
2。2该工件为三拐曲轴，其形状复杂，加工技术要求较高。为加工三拐径，应制做专用工装 (通常工厂称为分度转夹具），其要求为,能够均分三等份 （曲轴三拐径偏心距为60mm），并要保证回转平衡。
2。3工件加工时应将粗、精车分开，必要时也可以将粗、精磨分开,这样有利于工件加工精度。
2。4为了使用回转分度夹具加工曲轴的三个拐径，在铸造工序上有意加大曲轴左端轴径尺寸，留出工艺键槽的加工余量。
2。5所有轴径及轴径线上的各部尺寸的加工均以两中心孔为定位基准，所以同轴度均由设备 (工艺）来保证。如需要检查两轴径同轴度，可以用一对标准的V形块支撑两个φ55mm铀径，用百分表测量。
2。6工件1:20锥度的检查采用专用环规检查。
2。7曲轴偏距的检测可以参照单揭曲轴偏心距的检测方法进行检测。
2。8三个拐径120°均布的检查，可参看图2—19，用一对标准V形块 （V形块安放在标准平台上)，支撑工件两端轴径φ55mm，然后调整两端便支撑处轴径的轴心线与平台平行。

图1三拐曲轴120°等分检测示意图
用高度尺测量尺寸AA，使拐径中心和轴径中心连接在水平面夹角为30°,通过计算算出拐径角度误差。
AA尺寸的计算方法：
AA=BB—=BB-+
式中 AA—-标准30°位置拐径计算的理论值(各辆径、拐径尺寸均为实测值）（mm）;
BB—-支承轴径外圆实际高度（mm)；
De——曲轴轴径实际尺寸（mm）;
D-—曲轴拐径实际尺寸(mm);
E——偏心距（mm)。
按计算出AA尺寸调整好一侧拐径位置之后,测量与之相对应的拐径高度值B，若B值与AA值相等,即等分合格;若B值与AA值不相等,这时应计算出拐径中心和轴径中心连线与水平面的夹角θ：
sinθ=(见图1）
m=
n=B—（BB—）=B—BB+
m=-(B-BB+）=-B+BB-
sinθ=（—B+BB—）/E
式中θ——拐径中心和支承轴中心连线与水平面的夹角;
B—-实际测量尺寸；
m、n-—为计算θ值而给出的中间变量。
△θ=30°—θ
如果△θ为负值,则此拐径与标准30°位置拐径夹角小于120°,反之夹角大于120°。
2.9拐径轴线对轴径的轴线平行度误差,可在图2-19的基础上测出拐径外圆最高点处最长距离的两点差值，即为两轴线的平行度误差，三个拐径分别测量即可。
3。技术要求及其机械加工工艺过程卡
三拐曲轴零件图如图2所示.锻件要符合
JB /T5000。 8—1998 标准； 超声波探伤符合GB /T6402—5991!级标准; 材料应符合JB /T6396-1992标准。

图2三拐曲轴零件示意图
工序号
工序名称
工序内容
工艺装备
1
铸
铸造（左端φ55mm处铸造尺寸为φ75mm)

2
清砂
清砂

3
热处理
人工时效处理

4
清砂
细清砂

5
涂漆
非加工表面涂红色防锈漆

6
划线
按毛坯外形找正，照顾各加工面,划外形尺寸线

7
铣
经两轴径部分定位压紧分别铣两个端面保证总长尺寸520mm，钻左端中心孔B4
X62W
(端铣）
8
粗车
夹右端外圆，找正两轴径外圆。顶左端中心孔，车两轴径处,其中1:20一端（右端)尺寸为φ62mm，另一端（左端)尺寸为φ70mm(工艺尺寸）
CW6163
9
粗车
倒头装夹工件左端φ70mm处,中心架夹带锥一端φ62mm轴径上,钻右端中心孔B4，粗车锥度一端各部尺寸,留加工余量5mm（其中φ70mm车至图样尺寸）
CW6163
10
划线
在左端φ70mm轴径上划键槽线深5mm、宽10mm、长35mm(工艺用键槽）,注意与靠φ70mm最近的拐在同一平面内

11
铣
以两φ70mm定位装夹工件铣键槽5mm×10mm×35mm
X52K
12
粗车
采用专用工装装病例工件粗车曲轴三个拐径及拐径两个侧面，（专用工装为转夹具，可进行三等分分度）留加工余量5mm
专用工装
CW6163
13
精车
采用专用工装装夹工件精车曲轴三个拐径及拐径两个侧面，留磨量0。8mm～1mm
CW6163
14
精车
夹工件左端，顶右端中心孔，车工件右端各部尺寸，留加工余量0。8~1mm，车1：20锥度留加工余量1mm
CW6163
15
精车
倒头，采用两顶尖装夹工件，车左端尺寸φ55mm至φ55mm，倒角R5
CW6163
16
检验
检查曲轴偏心距

17
磨
以两中心孔定位装夹工件（专用工装)，磨拐径三处至图样尺寸φ55mm，靠磨拐径两侧及圆角R5
M8240
18
磨
以两中心孔定位装夹工件,磨轴径两处φ55mm至图样尺寸磨φ50mm至图样尺寸
M1432A
19
磨
夹工件左端,中心架夹右端φ55mm处，找正，磨1：20锥度至图样尺寸
M1432A
锥度环规铜皮
20
划线
划12mm×6mm键槽

21
铣
以两轴径定位装夹工件铣12mm×6mm键槽
X52K
22
钳
修锉飞刺

23
检验
磁粉探伤

24
检验
按图样检验工件各部尺寸精度

25
入库
涂油入库

表3三拐曲轴机械加工工艺过程卡
4。工艺方案
4。1整体锻造三拐曲轴工艺流程
冶炼→精炼→铸坯→电渣重熔→热送→加热→锻造→锻后退火→探伤→划线→交货
4.2制作特殊工具
4。2.1制作空间立体的120􀀂的角度尺。
4.2。2制作半圆及三角.
4。2。3制作一对较高的弧度较大的型砧。
4.3三拐曲轴锻造工序步骤
4。3。1根据三拐曲轴零件图样计算出三拐曲轴的锻造重量、再选择合适的钢锭重量。
4。3.2将钢锭加热到1200—1220°C
4。3。3钢锭采用两次镦粗来保证三拐曲轴的内部质量。
4.3。4锻造需要3—4火次,最后一火锻造温度控制1160-1180°C
4.3.5将钢锭锻造至直径980mm，以第二拐为中心将坯料分成三份， 再用半圆压印和三角压刻.注意压刻深度, 以免造成小尺现象。
4。3.6用特殊工具将第二拐锻出， 再旋转120°用特殊角度尺分别将一拐和三拐锻造成型， 再将两端轴径归圆锻造至工艺尺寸。
4.3。7锻后热处理
5．三拐曲轴加工结论
5。1整体锻造的三拐曲轴的尺寸、重量减少很多.
5.2采用特殊的砧子和120°的角度尺配合操作， 锻造操作比较简单， 合格率高.
5。3整体锻造的三拐曲轴工艺合理, 原料投入少， 成本低。
5.4从内部质量上看, 金属流线合理， 质量全部达到标准要求。
5.5整体锻造三拐曲轴已经形成批量、形成系列； 生产的隔膜泵在国外已经打开市场.

参考文献
［1]兰建设，曹龙斌。机械制造应用技术。北京:机械工业出版社，2006
[2]吴新佳。机械制造工艺装备。西安：西安电子科技大学出版社，2006
［3]杨叔子.机械加工工艺师手册。北京：机械工业出版社，2002
[4］刘杰华，住昭蓉.金属切削与刀具使用技术.北京：国防工业出版社,2006
［5]陈宏鈞。机械加工技师综合手册.北京：机械工业出版社，2006