Analyse des Bearbeitungsprozesses typischer Kurbelwellenteile und Entwurf einer speziellen Fräsvorrichtung

Die Kurbelwelle ist eines der wichtigsten Teile eines Dieselmotors und ihre Verarbeitungs- und Fertigungsqualität wirkt sich direkt auf die normale Funktion und Lebensdauer eines Dieselmotors aus.

Die Kurbelwelle besteht im Wesentlichen aus dem vorderen Kurbelwellenende, dem Hauptzapfen, dem Pleuelzapfen, der Kurbel, dem Ausgleichsblock, dem hinteren Kurbelwellenende usw. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, den Gasdruck an der Kolbenpleuelgruppe in ein externes Drehmoment umzuwandeln und den Gasverteilungsmechanismus des Verbrennungsmotors und eine Vielzahl anderer Zubehörteile anzutreiben.

Die Arbeitsumgebung und die Kraftbedingungen der Kurbelwelle sind sehr komplex und sie ist periodischen Änderungen des Gasdrucks, der Zentrifugalkraft, der Trägheitskraft und anderen kombinierten Effekten ausgesetzt. Daher werden bei der Verarbeitung und Herstellung der Kurbelwellenteile hohe Anforderungen an die Maßgenauigkeit, Positionsgenauigkeit und Oberflächenrauheit gestellt.

In diesem Papier durch die typische Kurbelwelle Durch die Analyse des Teilebearbeitungsprozesses und die Entwicklung einer speziellen Fräsvorrichtung für Passfedernuten wird die Effizienz der Bearbeitung von Kurbelwellenteilen verbessert und der Arbeitsaufwand verringert, um die Genauigkeit der Teilebearbeitung sicherzustellen.

Analyse des Bearbeitungsprozesses von Kurbelwellenteilen

1. Analyse der technischen Anforderungen der Teile

Abbildung 1 zeigt die Werkstückbearbeitungselemente sind mehr: Drehen Φ28mm, Φ50mm, Φ 42 mm Außenkreis und C1-, C2-Fase und R1-, R5-Bogen.

R1 und R5 Bögen; Bohren Φ6 schräge Ölbohrungen, Φ4 30° schräge Bohrungen im Pleuelzapfen und Φ25 Löcher; Fräsen der Kurbelseite, des Pleuelzapfens, der linken Stirnseite und der rechten Stirnseite; Schleifen Φ70 zylindrische Flächen; Gewindeschneiden 2 × G1/2; der Winkelbedarf an jeder Fase.

Winkelanforderungen an jeder Fase, Größenanforderungen an jeder Fase, der Radius der Rundung beträgt 3 mm, wenn nicht anders angegeben; die linke Endfläche des Teils ist der Bezugspunkt für die Konstruktion und Bearbeitung in Längsrichtung; für einige Teile ist eine hohe Oberflächenqualität erforderlich; die Rohlinge werden normalisiert, um eine hohe Qualität zu erzielen.

Rohlinge sollten normalisiert werden, um ihre Härte zu erhöhen und ihre Formbarkeit und Zähigkeit zu verbessern. Überprüfen Sie die Verjüngung mit einer Farbmessung der Verjüngungslinie, um festzustellen, ob die Oberfläche 70 % überlappt.

Der Analyse zufolge handelt es sich bei dem Teil um ein komplexes Teil, das Dreh-, Fräs-, Bohr- und Gewindeschneidvorgänge umfasst. Um die Bearbeitungsgenauigkeit sicherzustellen und die Bearbeitungseffizienz zu verbessern, ist es erforderlich, den Bearbeitungsprozess und die Konstruktion spezieller Vorrichtungen sinnvoll zu gestalten.

Entsprechend den strukturellen Merkmalen der Kurbelwelle wird das Prinzip der Referenzeinheit angewendet, um die Koaxialität der Zapfen sicherzustellen, d. h. das obere Loch wird als Positionierungsreferenz für die Schrupp- und Schlichtbearbeitung der Hauptzapfen verwendet. Beim Schruppen und Schlichten Φ65 Pleuelzapfen, zwei ΦAls Positionierungsreferenz dienen 70 Spindelzapfen.

Um die Anzahl der Klemmungen zu reduzieren und Mehrfachklemmungen aufgrund geringer Effizienz und mangelnder Genauigkeit zu vermeiden, ist die Auswahl der Hauptbearbeitungsgeräte des Drehzentrums wichtig. Bei der Auswahl der Verarbeitungsmethoden sollten die Eigenschaften jeder Verarbeitungsmethode, die Verarbeitungsgenauigkeit, die Oberflächenrauheit und die Wirtschaftlichkeit verschiedener Verarbeitungsmethoden berücksichtigt werden. Eine umfassende Betrachtung verschiedener Faktoren der Oberflächenverarbeitungsmethoden ist in Tabelle 1 dargestellt.

2. Vorbereitung der Prozessrouten

Gemäß den Grundprinzipien „Erst Benchmark“, „Erst grob, dann fein“ und „Erst Haupt-, dann Nebenprozesse“ wird das vorläufige Prozessprogramm wie folgt formuliert.

Prozess 10 Gießen
Prozess 20 Normalisierung
Prozess 30 Stirnseite drehen, Mittelloch stanzen
Vorgang 40: Grobdrehen des Außenkreises und der Seite der Kurbel R96.
Prozess 50 Schruppen des Außenkreises und der Stirnfläche des langen Wellenendes
Prozess 60 Schruppdrehen Kegel 1:10
Prozess 70: Schruppen des kurzen Wellenendes, zylindrisch und plan.
Prozess 80 Vorschlichten des kurzen Wellenendes zylindrisch und stirnseitig
Prozess 90 Vorschlichten des kurzen Wellenendes und der Stirnfläche
Prozess 100 Vorschlichtdrehen langes Schaftende und Planfläche
Prozess 110 Feindrehen von kurzem Wellenende und Stirnfläche
Prozess 120 Kurbelseitenfräsen
Prozess 130 Pleuelzapfen fräsen
Prozess 140 Bohren 2 × Φ25 Löcher
Prozess 150 Gewindeschneiden 2 × G1 /2″ Gewinde
Prozess 160 Bohrer 2 × Φ6 diagonale Öllöcher
Prozess 170 Bohren Sie ein 30-Grad-Schrägloch Φ4 im Pleuelzapfen
Prozess 180 Inspektion
Verfahren 190 Oberflächenhärtung
Prozess 200 Vorschleifen Hauptzapfen
Prozess 210 Fräsen der Passfedernut am langen Wellenende
Prozess 220 Fräsen der Passfedernut am langen Wellenende
Verfahren 230 Schleifkegel 1: 10
Prozess 240 Vorschleifen von Pleuelzapfen
Prozess 250 Feinschleifen von Pleuelzapfen
Prozess 260 Feinschleifen des Hauptzapfens
Prozess 270 Drehen Rückzugnuten
Prozess 280 Drehgewinde M42 × 2
Prozess 290 Entgraten
Prozess 300 Inspektion
Prozess 310 Reinigen, Ölversiegeln und Lagern

Design der Keilnutfräsvorrichtung

1. Entwurfsanalyse

Um eine Keilnutfräsvorrichtung zum Fräsen einer 12 x 40 mm großen Keilnut im Prozess 210 zu konstruieren, ist es notwendig, das Werkstück auf 6 Freiheitsgrade zu beschränken.

Beim Fräsen der Passfedernut wurde der lange Zapfen der Kurbelwelle bereits bearbeitet. Daher wird die Mittellinie der beiden Endflächen der Kurbelwelle als Hauptpositionierungsdatum für die Bearbeitung ausgewählt, und zwei V-Block-Positionierungen werden verwendet, um die Bewegung und Drehung der X- und Z-Achse des Werkstücks zu begrenzen, die Klemmwelle wird verwendet, um die Bewegung der Y-Achse an der rechten Endfläche der Kurbelwelle zu begrenzen, und der Positionierungsblock wird verwendet, um die Drehung der Y-Achse am Zapfen der Pleuelstange zu begrenzen.

Durch diese Positionierungsmethode können die sechs Freiheitsgrade des Werkstücks vollständig eingeschränkt werden. Zu diesem Zeitpunkt gehört die Kurbelwelle zur vollständigen Positionierung und das Positionierungsprogramm ist durchführbar.

Daher ist das Positionierungselement der Vorrichtung ein V-Block und das Klemmelement eine verstellbare Stütze und Platte.

Die Positionierungselemente sind in Abb. 2 dargestellt. Aufgrund der mangelnden Flexibilität des breiten V-Blocks, der langen Verarbeitungszeit, der Komplexität des Bearbeitungsprozesses und des Materialverbrauchs werden anstelle des breiten V-Blocks zwei schmale V-Blöcke verwendet, und die Rolle der beiden schmalen V-Blöcke ist die gleiche wie die des breiten V-Blocks.

Klemmelement wie in Abbildung 3 dargestellt. Das entworfene Klemmelement entspricht dem Konstruktionsprinzip einer Klemmvorrichtung, ist relativ einfach aufgebaut, leicht zu verarbeiten, leicht zu bedienen, hat eine gute Leistung und kann einen ausreichenden Klemmhub gewährleisten.

Die Kraftquelle dieses Klemmelements ist die manuelle Klemmung. Der Benutzer verwendet einen Schraubenschlüssel, um die Mutter auf der Halterung einzustellen und so die Höhe der Druckplatte zu steuern und so die Größe der Druckkraft zu ändern.

2. Konstruktion der Keilnutfräsvorrichtung

Entwerfen Sie auf Grundlage der obigen Analyse die Vorrichtung zum Fräsen der Passfedernut wie in Abb. 4 dargestellt.

Schrauben Sie die beiden V-Blöcke fest, positionieren Sie den Block und den Stützblock am Klemmkörper, befestigen Sie dann den Klemmkörper im T-Schlitz der Führungsschiene des Tisches durch den T-Block, platzieren Sie die beiden Φ70 Spindelzapfen der Kurbelwelle auf dem V-Block (die Bewegung und Drehung der Kurbelwelle in der X- und Z-Achse sind eingeschränkt), die Verbindungszapfenwelle ist in Kontakt mit dem Positionierungsblock (die Drehung der Kurbelwelle in der Y-Achse ist eingeschränkt), und drehen Sie dann die Oberseite der Klemmwelle, damit der obere Teil der Klemmwelle Kontakt mit dem oberen Loch der Kurbelwelle hat (die Drehung der Kurbelwelle in der Y-Achse ist eingeschränkt). Drehen Sie die Oberseite der Klemmwelle, sodass der obere Teil der Klemmwelle in engem Kontakt mit dem oberen Loch der Kurbelwelle ist (die Bewegung der Kurbelwelle in der Y-Achse ist eingeschränkt), drücken Sie die beiden Platten gegen die Φ70 Hauptzapfen der Kurbelwelle ansetzen und durch Anziehen der Schrauben die Kurbelwelle am Klemmkörper fixieren.

Lösen Sie beim Zerlegen die Schrauben an den beiden Platten, drehen Sie die Platten in einen bestimmten Winkel, drehen Sie die Klemmwelle heraus und nehmen Sie die Kurbelwelle heraus (siehe Abb. 5). Diese Vorrichtung hat eine einfache Struktur, lässt sich leicht zerlegen und installieren und verbessert die Positionierungsgenauigkeit und Effizienz der Teilebearbeitung erheblich.

Schlussfolgerung

Durch das Studium der technischen Anforderungen an Kurbelwellenteile, Verarbeitungsmethoden und Bearbeitungsprozess Programme, um für die Bearbeitung ähnlich komplexer Teile eine gewisse Referenz bereitzustellen. Die entworfene Process 210-Keilnutfräsvorrichtung ist einfach zu bedienen und weist eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit auf, die in der Praxis angewendet wird und große wirtschaftliche Vorteile bringt.