丁慶福

（齊齊哈爾永泰機(jī)械制造有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

0 引言

在當(dāng)前的機(jī)械產(chǎn)品中，存在著各種各樣的傳動(dòng)形式，如帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、、蝸桿傳動(dòng)等。由于齒輪傳動(dòng)方式具有其它傳動(dòng)方式不可比擬的優(yōu)勢(shì)，在傳動(dòng)方式中占有不可動(dòng)搖的地位。齒輪機(jī)構(gòu)可以傳遞任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)，具有運(yùn)動(dòng)可靠、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，大量用于減速器中。在齒輪減速器的發(fā)展過(guò)程中，許多新型齒輪減速器如雨后春筍般出現(xiàn)。在當(dāng)前的齒輪減速器產(chǎn)品中，行星齒輪減速器是一種最火熱的發(fā)展方向。其中RV 減速器是在傳統(tǒng)針擺行星傳動(dòng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，具有體積小、傳動(dòng)比范圍大、扭轉(zhuǎn)剛度大等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)床、醫(yī)療檢測(cè)設(shè)備、衛(wèi)星接收、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)等領(lǐng)域。

偏心曲柄軸是RV 減速器傳動(dòng)系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的一個(gè)零件，它在傳動(dòng)系統(tǒng)中起承上啟下的作用。RV 減速器是由兩部分組成，分別是第一級(jí)漸開(kāi)線圓柱齒輪行星減速機(jī)構(gòu)和第二級(jí)擺線針輪行星減速機(jī)構(gòu)。輸入軸的旋轉(zhuǎn)由第一級(jí)的太陽(yáng)輪傳給行星輪，同時(shí)行星輪與曲柄軸相連接，它把旋轉(zhuǎn)傳給曲柄軸，曲柄軸則相當(dāng)于第一級(jí)漸開(kāi)線圓柱齒輪行星減速機(jī)構(gòu)的輸出部分。曲柄軸在第二級(jí)擺線針輪行星減速機(jī)構(gòu)中作為輸入部分，把旋轉(zhuǎn)傳遞給擺線輪，擺線輪再把旋轉(zhuǎn)傳給RV 減速器的輸出軸，最后通過(guò)輸出軸輸出所需要的功率。

1 曲柄軸的工藝分析

曲柄軸的工程圖如圖1 所示。

1.1 毛坯材料和制造方法

由圖1 可知，曲柄軸的偏心比較小，但是由于工作穩(wěn)定的要求，使得曲柄軸的偏心精度要求很高。同時(shí)，曲柄軸對(duì)于同軸度、圓柱度、表面粗糙度等有一定的要求。綜合各種考慮，曲柄軸的毛坯材料可以選擇45 鋼，制造工藝可以采用模鍛，這樣加工出來(lái)的曲柄軸具有較好的強(qiáng)度、剛度和耐磨性。

圖1 曲柄軸工程圖

1.2 主要加工表面和技術(shù)要求

1）外圓表面加工。加工外圓表面的主要技術(shù)要求有形狀精度、位置精度和表面質(zhì)量。其中形狀精度是對(duì)圓度、圓柱度、直線度有一定的要求。同軸度是位置精度的要求。表面粗糙度、表面硬度、殘余應(yīng)力是對(duì)表面質(zhì)量提出的要求。加工外表面時(shí)精度的具體等級(jí)，應(yīng)根據(jù)外圓表面的具體工作情況而定。外圓表面的加工一般采用車(chē)削、磨削，其尺寸精度一般可達(dá)到IT6～I(xiàn)T5，表面粗糙度可達(dá)Ra0.2～Ra0.4 不等。

2）孔的加工?？椎姆诸悾壕o固孔≤30 mm（非配合孔）、回轉(zhuǎn)零件上的孔（中心位置）、箱體上的軸承孔、深孔L/D＞5～10 的孔、圓錐孔?？准庸さ募夹g(shù)要求與外圓表面相近，但是孔的加工難度大于外圓表面。加工孔時(shí)要根據(jù)孔的大小、深度、用途確定孔的加工方案。例如，對(duì)于深孔可以采用鉆削。鉆削又有內(nèi)排屑深孔鉆、噴吸鉆等，可根據(jù)具體情況選擇合適的方案。鉆削孔的精度一般在IT10 以下，對(duì)于要求更高的孔（如配合孔、軸承孔等）可以采用鉸削、磨削等方案，最終精度可達(dá)到IT6 級(jí)左右。

3）平面的加工。平面加工的技術(shù)精度主要有形狀精度、位置精度和表面質(zhì)量。形狀精度主要是對(duì)平面度、直線度有一定的要求。位置精度則要考慮平行度、垂直度。表面質(zhì)量與外圓表面、孔的表面質(zhì)量相似。平面的加工方案有刨、銑、車(chē)等，加工精度可達(dá)到Ra1.6～Ra0.8 之間。

1.3 夾具、加工余量的確定

曲柄軸屬于軸類零件，如果兩端軸頸的中心線重合，加工外圓表面時(shí)則可以考慮采用雙頂尖安裝。采用雙頂尖安裝的優(yōu)點(diǎn)是多次安裝或調(diào)頭，定位基準(zhǔn)不變，能很好地保證位置精度的要求。精加工時(shí)可考慮采用心軸安裝，能一定程度保證同軸度的要求。加工曲柄軸的內(nèi)孔時(shí)，由于要對(duì)曲柄軸的端面進(jìn)行加工，故無(wú)法采用雙頂尖安裝。考慮零件的加工要求，可采用專用的夾具，工件采用一面、一外圓、一孔的定位方式。

曲柄軸的尺寸應(yīng)根據(jù)它的工作情況分析它的受力，再查設(shè)計(jì)手冊(cè)確定。根據(jù)精度要求確定具體的加工方案和加工工序，逐步確定零件各處的加工余量。例如，加工外圓表面時(shí)采用粗車(chē)、半精車(chē)、粗磨、半精磨、精磨的加工方法，查工藝手冊(cè)可知各個(gè)工序的加工余量，則加工外圓表面的總加工余量就是所有工序加工余量的總和。毛坯的尺寸可根據(jù)曲柄軸零件的尺寸和加工余量確定。如毛坯的直徑等于最大零件直徑加上它的加工余量，再考慮鍛造工藝的加工公差，就可選擇合適的毛坯尺寸，這樣既能減少材料浪費(fèi)，又能提高生產(chǎn)效率。

2 工藝流程

1）熱處理。對(duì)主軸頸、連桿軸頸要進(jìn)行表面淬火處理，增加材料的硬度與強(qiáng)度。

2）車(chē)端面。采用三爪卡盤(pán)固定毛坯，按照計(jì)算好的毛坯尺寸車(chē)出合適長(zhǎng)度的毛坯。在車(chē)端面的過(guò)程中，在兩端打用于雙頂尖安裝的頂尖孔，車(chē)床可選用CA6140 機(jī)床。

3）車(chē)削加工。粗、精車(chē)曲柄軸主軸頸、連桿軸頸等所有的外圓表面，同時(shí)在曲柄軸的兩端倒角，留一定的磨削余量，車(chē)越程槽。

4）銑削加工。銑削鍵槽至合適的尺寸，銑床可選用X52K 機(jī)床。

5）磨削加工。對(duì)曲柄軸的主軸頸、連桿軸頸進(jìn)行粗磨、精磨加工，使零件尺寸符合要求。

6）終檢。檢查曲柄軸的各項(xiàng)尺寸和結(jié)構(gòu)是否滿足要求。

3 強(qiáng)度校核

3.1 校核主軸頸直徑和曲軸頸直徑

通過(guò)受力分析可知主軸頸的危險(xiǎn)截面在主軸頸與曲軸頸的連接處，主軸頸受轉(zhuǎn)矩和支撐力的作用，根據(jù)第三強(qiáng)度理論計(jì)算允許的直徑大小，看它是否符合要求。曲軸頸的危險(xiǎn)截面位于曲軸頸的中間截面處，它受到兩向彎曲和扭轉(zhuǎn)的作用，根據(jù)第三強(qiáng)度理論可以計(jì)算出許用的直徑大小，比較實(shí)際值和許用值，看是否滿足要求。

3.2 曲柄軸的強(qiáng)度校核

曲柄軸的強(qiáng)度計(jì)算可采用按許用切應(yīng)力計(jì)算、許用彎曲應(yīng)力計(jì)算、安全系數(shù)校核計(jì)算這三種方法。

3）安全系數(shù)校核計(jì)算。安全系數(shù)校核分為疲勞強(qiáng)度校核和靜強(qiáng)度校核。疲勞強(qiáng)度的校核即計(jì)入應(yīng)力集中、表面狀態(tài)和尺寸影響以后的精確校核。靜強(qiáng)度校核的目的在于校核軸對(duì)塑性變形的抵抗能力。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)曲柄軸的加工工藝進(jìn)行分析研究，提高了曲柄軸的加工精度與工作性能，同時(shí)對(duì)于提高曲柄軸的生產(chǎn)效率有一定的借鑒作用。

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