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浅谈基于成组技术的曲轴车削工艺分析

发表时间：2020/12/15 来源：《基础教育课程》2020年9月作者：宋瑶

[导读] 本文将采取成组技术方法中的生产流程分析法对曲轴加工工艺进行分析。

四川成都汽车职业技术学校宋瑶 610100

        一、曲轴加工工艺流程
        本文将采取成组技术方法中的生产流程分析法对曲轴加工工艺进行分析。生产流程分析法一般包括三个主要阶段：1）工厂流程分析；2）车间流程分析；3）生产单元流程分析。
        1.1工厂流程分析
        工厂流程分析是对全厂的物料流程展开分析，各个生产车间与管理部门要正确的划分生产过程中物料流程的合理性，确定各车间生产任务和相关加工设备。
        1.2车间的流程分析
        车间的流程分析主要是针对车间内部的全部零件生产工艺流程展开分析，按工艺过程将零件划分为加工族，求出各种不同加工族零件对应的生产设备。这种分析法的优点是有助于规划车间的组成的正确性和对车间物料流程的简化。
        1.3根据生产单元展开的分析
        由本文对多种类型的曲轴以及同种类型多种型号的曲轴结构相似性分析可知，曲轴的种类相对较多，只有一些结构上的细节有所不同，但其对应的生产加工工艺基本保持一致。结合上述的生产流程分析法，现对曲轴进行加工工艺分析。
        由曲轴加工工艺流程可知，如表1所示，完整的曲轴加工所需的加工设备有铣床、车床、滚压机、磨床。其中涉及到的加工过程分别为打孔、铣键槽；精磨主轴颈、连杆轴颈；抛光等。由此可知，曲轴加工所需的加工设备较为固定。

本文以某曲轴有限公司生产的A型四拐曲轴工艺进行分析，如图1所示，该曲轴是通过模锻成型的方式生产的曲轴毛坯，材料为42CrMoH。

        A型四拐曲轴采用模锻成型，其基本工艺流程如表2所示。由于曲轴存在特殊的形状，因此为了更好的保持加工中曲轴受力均衡，还需要采取一些特殊的专用夹具作为辅助工具来提供支撑作用。但同时要注意到辅助工具不能影响曲轴的加工，避免其加工精度受到一定的影响。A型四拐曲轴采用模锻成型，其基本工艺流程如表2所示。由于曲轴存在特殊的形状，因此为了更好的保持加工中曲轴受力均衡，还需要采取一些特殊的专用夹具作为辅助工具来提供支撑作用。但同时要注意到辅助工具不能影响曲轴的加工，避免其加工精度受到一定的影响。
由表2可知，在整个曲轴加工工艺中，其中工序号为02、12采用铣床工序号为03、04、05、06采用数控车床，工序号为08、09采用滚压机，工序号为11、13采用磨床。本文主要针对03、04、05、06工序的数控加工程序的智能化编程进行研究。
        2.2基于成组技术的曲轴车削工艺分析
        根据上述曲轴结构和曲轴加工工艺可知，曲轴车削加工是加工曲轴的重要工艺部分。从表1所示多类型曲轴结构特征表可见，不管是单拐还是多拐曲轴，其基本组成都为前端轴、主轴颈、连杆轴颈、后端轴，在对曲轴进行加工时，车削工艺都围绕着曲轴的结构来设计加工。曲轴车削工艺具有相似性，其加工工序也相对固定，这使得曲轴的加工程序中的参数也具有固定性。
        曲轴在加工过程中受到离心力、惯性力、刀具切削时的径向力等多种力的作用，曲轴旋转速度、进给速度、进给量在每道加工工序中需要设定相应的加工数据。
        现以A型四拐曲轴的加工工艺进行车削部分的加工工艺参数分析。在整个曲轴加工工艺中其中工序号为03、04、05、06均采用数控车床进行曲轴主轴颈、连杆轴颈、前端轴、后端轴的粗、精加工。
        从加工的流程来看，曲轴的加工一般包括主轴颈、曲轴后端轴、连杆轴颈1P、4P、连杆轴颈2P、3P四道工序。其对应的车削工艺路线如下：
        第一道工序：先对曲轴臂W1右端面、W4左、W5右、W8左端面进行加工，再对前端轴、主轴颈1J进行加工作为基准，粗精加工主轴颈2J-5J以及各主轴颈的沉槽；如图3所示。
        第二道工序：第一道工序完成加工后，将曲轴零件调头装夹，对曲轴后端轴及沉槽进行加工；
        第三道工序：由于1、4连杆轴颈轴线与主轴颈轴线和第1连杆轴颈构成的平面应在同一平面内，其相互夹角为0°±10’，因此这道工序对连杆轴颈1P、4P进行精加工；如图5所示。
        三、曲轴参数化输入
        3.1曲轴几何参数的输入
        数控编程的实质是数控系统通过对数控加工程序的读取，以特有的数控指令对机床刀具动作和伺服轴旋转动作进行控制。上节对加工零件的几何尺寸参数和工艺参数进行的分析和研究，利用程序中的变量定义和一些函数关系等方式来实现加工中所要控制的刀架和主轴。
         3.2曲轴工艺参数的输入
        在进行零件的编程过程中，一般情况下涉及到的工艺参数包括主轴转速、进给速度、背吃刀量等。车削过程有两种状态，一种是车削进给的工作状态，一种是换刀时的非车削状态。
        四、本文小结
        从组合技术原理层面对曲轴的结构特征进行研究，其对应的曲轴加工工艺特征也进行了相似性分析。以A型四拐曲轴为研究对象，根据曲轴自身的结构特点，分析该曲轴的几何参数。曲轴的车削加工特点，对曲轴零件车削加工的工艺流程展开分析，针对结构特征相似的曲轴采取参数化编程的方式，确定曲轴的参数，为后续的编程打下坚实的基础。