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汽车曲柄零件加工工艺研究

摘要:曲柄在机构中除承受较大的动载荷之外,它还与其它零件联接,传递运动与方向,因此,曲柄零件相关部位加工精度就至关重要。通过对该零件的实践及分析,提出保证曲柄零件切削加工精度及切削加工效率的机械加工工艺方案。

关键词:精度;工艺;数控车床;加工

中心汽车曲柄零件的作用是承受力与运动,除了对曲柄零件的材料选取有要求之外,对其重要部位的切削加工精度有较高的要求。如果其机械加工工艺方案制订不当,其加工精度及效率不能满足零件图纸要求。本文通过制订与工况环境相适应的的机械加工工艺方案,使曲柄零件的切削加工精度及生产效率达到规定要求。

1初始的机械加工工艺方案

[1]如图1、图2所示,曲柄零件材料为SC480优质碳素钢,曲柄零件毛坯为铸件。毛坯余量足够且稳定,Φ70的铸造毛坯孔为Φ55G7孔位置提供了加工基准。曲柄零件的尺寸及表面精度较容易保证的部分为:曲柄零件上平面、曲柄零件下平面及曲柄槽体部分。曲柄零件的尺寸及表面精度需要精确控制的部分为:两个孔分别为Φ50G7、Φ86H7孔;两个孔的孔距186+0.10.通过对曲柄零件的分析及研究,制订初始的机械加工工艺方案,主要内容如下:(1)通过划线操作,发现零件毛坯存在的缺陷及各部位加工量[2]。(2)铣削加工零件的上下平面,达到图纸上72、67及粗糙度Ra25要求。铣削加工零件的U型槽,保证尺寸31、120及表面粗糙度Ra25.(3)使用组合压板装夹曲柄零件,在立式加工中心上,加工如下内容:粗镗Φ86H7孔的底孔至Φ81,为下一步精加工Φ86H7孔及定位Φ52G7孔位做准备;在Φ52G7孔位钻削中心孔,为到摇臂钻床上加工底孔做准备。(4)使用钻床钻削Φ52G7孔的底孔至Φ42,奠定下一步在加工中心上精加工Φ52G7基础。(5)以不带台阶的平面定位,在立式加工中心[3]上,半精、精镗Φ80孔至Φ86H7;半精、精镗Φ52孔至Φ52G7.(6)使用67的台阶平面定位,使用加工中心上铣削加工Φ76止动端口,达到图纸要求。实施上述机械加工工艺方案并经过对曲柄零件检查,发现如下问题:一是,效率太低,主要耗时在孔的镗削过程;二是,如图3所示的孔圆柱度(Φ86H7、Φ52G7孔)不满足要求[4]。主要影响因素是加工中心主轴功率及曲柄零件切削加工性的问题。

2改进的机械加工工艺方案

改进的机械加工工艺方案如下:(1)改进的机械加工工艺方案中初始加工工序与初始的工艺的(1)、(2)工序相同;(2)使用通用夹具装夹曲柄零件,在加工中心机床上,制订其切削加工方案,其基本内容如下:首次装夹:如图4所示,以曲柄零件下面定位基准,铣削加工Φ81×5止动端口(其作用是作为镗孔的定位基准)。以切削加工好的孔Φ81为基准,在186位置钻中心孔Φ5×3,为下一步孔的加工做基础。第二次装夹:如图5所示,翻转曲柄零件进行曲准夹,以首次完成的Φ81×5口及该其口所在的平面为定位基准,铣削加工沉孔Φ81×8(其Φ50G7孔加工的基准)。(3)钻削Φ52G7孔的底孔至Φ40,为半精、精加工Φ52G7孔做准备。(4)使用专用夹具((简图如图6所示)),在数控车床[5]上镗削Φ86H7和Φ52G7孔,这两个孔的镗削内容如下:首次装夹:以Φ81×8定位,使用专门夹具装夹曲柄零件,采用镗削加工方法,由粗到精,镗削Φ40孔至Φ52G7及表面粗糙度要求。第二次装:以Φ52G7孔定位,使用专门夹具装夹曲柄零件,镗Φ70孔至Φ86H7及表面粗糙度要求。注:加工曲柄上的孔,需要配重平衡块克服非对称性造成的离心力。其它精密孔加工夹具方案与图6基本原理一样,本文不再进一步说明。通过对连杆零件的切削加工工艺顺序、定位与夹紧等内容的改进与优化,零件的加工精度及效率该件加工效率提高了近23%,费品率由原来的5%降低为1%,满足了客户对产品的要求,降低了生产成本。

3结束语

本文通过两种不同的机械加工工艺方案实践与检验,通过工艺与夹具的优化,汽车曲柄零件切削加工精度得到保证的同时,其生产加工效率也大大提高,为类似零件的生产过程优化提供一种解决问题的思路。

参考文献:

[1]陈海舟.数控铣削加工宏程序及应用实例[M].北京:机械工业出版社,2007.

[2]赵长明,刘万菊.数控加工工艺及装备[M].北京:高等教育出版社,2003.

[3]徐宏海,谢富春.数控铣床[M].北京:化学工业出版社,2003.

[4]华茂发.数控机床加工工艺[M].北京:机械工业出版社,2005.

[5]周虹.数控编程与操作[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007.

作者:张吉林 单位:大连市轻工业学校

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