曲軸的加工及銑夾具的設(shè)計(jì)

1、蚌埠爭(zhēng)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）曲軸的加工與其銃夾具的設(shè)計(jì)系別：機(jī)械與電子工程系專(zhuān)業(yè)am2010級(jí)機(jī)制設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化2班偉（學(xué)號(hào)）：許寶勵(lì)(51001012010)指導(dǎo)教師：楊麗完成日期：2014年6月10日蚌埠學(xué)院教務(wù)處制55:2引言41零件分析51. 1曲軸類(lèi)零件分析及設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)51. 1. 1軸類(lèi)零件的功用、分類(lèi)51. 1. 2曲軸類(lèi)零件分析51. 2零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)51. 3零件的技術(shù)要求61. 4零件加工要求51. 5設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)62機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂72. 1 S19505006曲軸材料及毛坯62. 2生產(chǎn)類(lèi)型及工藝特征72. 3工藝過(guò)程設(shè)計(jì)82. 3. 1定位基準(zhǔn)的選擇82. 3.

2、2定位與夾緊符號(hào)82. 3. 3零件表面加工方法的選擇82. 3. 4擬訂工藝路線(xiàn)92.4毛坯機(jī)械加工余量及工序尺寸確定112. 4.1毛坯機(jī)械加工余量112. 4.2單而余量與雙而余量112. 4. 3工序尺寸確定122.5主要切削用量的確定132. 6工序設(shè)計(jì)142. 6. 1選擇機(jī)床142. 6.2工藝裝備的選擇132. 6.3工序圖143組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)163. 1組合機(jī)床專(zhuān)用夾具的特點(diǎn)163. 1. 1工件定位方法及泄位元件153. 1.2工件以?xún)?nèi)孔表而泄位153. 1.3工件以外圓表而泄位163. 1. 4定位誤差計(jì)算163. 2工件的定位173. 2. 1定位原理173. 2.2

3、定位方式173. 2.3定位誤差分析183.3 1件的夾緊機(jī)構(gòu)193. 3. 1工件的夾緊機(jī)構(gòu)193. 4銃床夾具的設(shè)計(jì)22致謝24參考文獻(xiàn)25曲軸的加工工藝及銃夾具的設(shè)計(jì)扌商要：本文設(shè)訃是針對(duì)常州柴油機(jī)廠S193型柴油機(jī)曲軸加工工藝以及銃夾具的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)初期首先針對(duì)零件結(jié)構(gòu)、精度等進(jìn)行了工藝分析，根據(jù)加工零件要求和生 產(chǎn)批量，確定了零件的各部位的加工方法和最終的零件的加工路線(xiàn)。隨后考慮 每一工序內(nèi)所對(duì)應(yīng)的夾緊定位方式，以及加工余量和切削要素的訃算選擇，進(jìn) 行工序圖的繪制和工藝卡片的編制。最后根據(jù)在銃兩端面鉆中心孔工序內(nèi)采用 的定位夾緊方式，釆用兩個(gè)V形塊加一擋銷(xiāo)限制5個(gè)自山度，兩氣缸帶動(dòng)餃鏈

4、、 壓板進(jìn)行壓緊。以確保零件的加工精度，保證加工過(guò)程平穩(wěn)可靠。關(guān)鍵詞：曲軸；工藝；設(shè)計(jì)；夾具Crankshaft milling machining fixture designwith itsAbstract : The thesis is designed for the process technology of crankshaft and the design of milling fixture of S195 diesel engine in Changzhou diesel engine factories In the initial design is analysis t

5、he structure of parts and it's precision. According the parts processing and production volume to ensure the processing methods and processing routing Then consider the clamp positioning of each process, calculate to choice an apposite allowance and cutting Then drawing the process chart and car

6、d Finally, according the both end face using two V-shaped backs plus ane black to limit five freedom. The two cylinders driven hinge plate be pressed It can ensure accuracy of the parts And ensure the processing smooth and reliable Keywords： crankshaft; design; process; fixture訂前機(jī)械加工中大多采用的是通用機(jī)床加上各種夾

7、具以及輔助工具與刀具等進(jìn)行 零件的生產(chǎn)與加工，所以工藝準(zhǔn)備工作比較復(fù)雜。因此，夾具設(shè)汁與制造的工作顯得更 為突出，往往成為生產(chǎn)準(zhǔn)備中的關(guān)鍵。做好夾具設(shè)計(jì)工作，必須具備必要的基本知識(shí)，掌握大量的結(jié)構(gòu)示例，熟悉合理的 設(shè)計(jì)方法，了解產(chǎn)品生產(chǎn)的具體要求。為了精確地確定工件加工的位置，牢固可靠的夾緊，以保證加工過(guò)程中零件不會(huì)因 加工而移動(dòng)，導(dǎo)致位置偏差。然后保證工件的質(zhì)量，可靠性，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力的提高和降低 成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，顯示機(jī)床性能和可擴(kuò)展性，需要使用夾具。機(jī)床夾具是機(jī)床上的一種輔助設(shè)備，將工件定位和夾緊，以完成加工所需的相對(duì)運(yùn) 動(dòng)，提高加工精度、提高良品率，降低對(duì)工人的技術(shù)要求。目前對(duì)夾具的研究

8、方向主要集中在以下四個(gè)方面：標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性 化。(1) 高效率高生產(chǎn)率的機(jī)床，四邊有許多夾緊更安全的部件，其中電磁鉗位開(kāi)關(guān)控制僅需1秒， 該終端機(jī)床具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和控制多臺(tái)機(jī)器的功能，可以多方位，多部分同時(shí)處理。外 國(guó)夾具裝配和卸載僅需要短時(shí)間，它減少了在機(jī)床上安裝和調(diào)整夾具的時(shí)間。(2) 高精度隨著精密加工的高速發(fā)展，機(jī)床與夾具都趨于高精度化，可以減少定位誤差，外 國(guó)先進(jìn)制造業(yè)4m寬的系列組合夾具，深2米的鉆孔和銃圓輪廓誤差土003mm,平行度和 垂直度達(dá)到5um或更小，定位精度達(dá)到±5um。(3) 通用化夾具的通用性可以提高其經(jīng)濟(jì)性。要想夾具的通用性好，其必須要有較

9、好的通用化, 系列化，以及標(biāo)準(zhǔn)化。是適應(yīng)性強(qiáng)、不需要調(diào)整或稍加調(diào)整即可裝夾一定形狀和尺寸范 圍內(nèi)的各種工件。這類(lèi)夾具已商品化。(4) 模塊化模塊化設(shè)計(jì)是對(duì)一定范圉內(nèi)的不同功能或相同功能但不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn) 行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)汁出一系列功能模塊，通過(guò)模塊的選擇和組合就可構(gòu)成 不同的產(chǎn)品，以滿(mǎn)足不同產(chǎn)品的需求。1零件分析1.1曲軸類(lèi)零件分析1.1.1軸類(lèi)零件的功用、分類(lèi)軸類(lèi)零件具有驅(qū)動(dòng)單元的功能，在負(fù)載下傳遞轉(zhuǎn)矩。軸類(lèi)零件按其形狀特點(diǎn)，可分 為四類(lèi)：空心軸、異形軸、光滑軸和階梯軸。若按軸的長(zhǎng)度(L)和直徑(D)的比例來(lái)分， 可分為剛性軸(L/DW12),繞性軸(L/D>12

10、)兩類(lèi)。1.1.2曲軸類(lèi)零件分析曲軸在軸類(lèi)零件分類(lèi)中屬于異形軸，是傳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的相關(guān)零件，它可以接受活 塞與連桿傳來(lái)的能量，傳遞于活塞，使活塞不間斷的進(jìn)行著往返運(yùn)動(dòng)，不停地將發(fā)動(dòng)機(jī) 所作的功傳遞出去。1.2零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)曲軸是汽車(chē)、拖拉機(jī)等常使用的零件，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和各功能都不同，但曲軸具 有通用的模塊化。曲軸有許多的優(yōu)點(diǎn)，它的結(jié)構(gòu)緊湊，強(qiáng)度高，剛性好等，但是曲軸由 于使用時(shí)高的旋轉(zhuǎn)精度的要求，其表面的精度要求較高，所以制造及加工工藝的整體技 術(shù)是比較復(fù)雜的。本次設(shè)計(jì)的零件是柴油機(jī)廠生產(chǎn)的曲軸零件，材料是球墨鑄鐵 (QT602),毛坯釆用鑄件。S195曲軸有兩個(gè)重要表面一一連桿軸頸和主軸頸

11、。其工作過(guò)程如下：大量的燃油在 氣缸有限的空間里進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生強(qiáng)大的壓強(qiáng)，推動(dòng)里面的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)能, 通過(guò)連桿的作用變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到期望的運(yùn)動(dòng)效果。圖1-1曲軸零件圖1.3零件的技術(shù)要求(1) 鑄件應(yīng)該經(jīng)過(guò)正火、，硬度達(dá)HB240290,顯微組織按部標(biāo)JB1802,石墨大 小大于5級(jí)，球化體多于75%,允許有少于5%的碳化鐵+,但磷共晶小于1.5%。(2) 未注圓角半徑為3mm。(3) 加工面不能有毛刺，要保持干凈(4) 所有加工要表面光潔，不可有裂縫，壓痕，發(fā)裂，毛刺，氣孔及非金屬雜 質(zhì)，不能有刻痕及黑點(diǎn)(5) 錐形規(guī)涂色檢查錐面密合面應(yīng)不少于70%o(6) 油道不能有雜質(zhì)。

12、(7) 中心孔必須保持完好。(8) 精加工后，必須要用磁力探傷對(duì)其進(jìn)行探傷并且對(duì)其退磁。(9) 為調(diào)整不平衡力矩可在R96表面上鉆孔，孔徑15mm,孔邊距應(yīng)不小于10mm, 深度小于30mm,不平衡重心應(yīng)在曲軸對(duì)稱(chēng)平面內(nèi)可偏差1°。(10) <1)70. "65三處軸頸淬硬至HRC4048HRC,淬深1. 54.5mm。軸頸圓角 處可不淬火，但在距離軸頸端面10mm范圍內(nèi)要過(guò)渡均勻。零件的加工要求高，我們要對(duì)加工的表面進(jìn)行中心鉆孔，攻絲，較孔，倒角車(chē)，鉆 斜孔等加工，同時(shí)對(duì)加工表面的硬度和整個(gè)曲軸的不平衡力矩也都有要求。考慮到現(xiàn)代化的生產(chǎn)設(shè)計(jì)審查，設(shè)計(jì)的生產(chǎn)路線(xiàn)，結(jié)合

13、了通用機(jī)床和專(zhuān)用設(shè)備，釆 用自動(dòng)化生產(chǎn)，可降低成本，提高生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。1.5設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：曲軸加工工藝及銃夾具設(shè)計(jì)(1) 編制曲軸加工過(guò)程卡；(2) 繪制被加工零件的加工工序圖：(3) 編制曲軸加工工序卡；(4) 繪制銃端面打中心孔專(zhuān)用夾具裝配圖和零件圖；(5) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；2機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂對(duì)于零件加工，規(guī)劃的過(guò)程是一個(gè)步驟負(fù)責(zé)的不同進(jìn)程。作為規(guī)模生產(chǎn)的具體情況, 應(yīng)采用的具體情況，選擇一個(gè)更合適的方案。工藝計(jì)劃過(guò)程中，反映基本因素：(1) 生產(chǎn)設(shè)備的不同，其機(jī)械化自動(dòng)化程度的不同，工具的不同；(2) 零件的精密制造，包括尺寸，形位公差和基礎(chǔ)部分的要求；(3) 適用于

14、制造零件的大小，外形，尺寸和精度；(4) 零件材料特性；(5) 工件表面粗糙度；(6) 規(guī)模生產(chǎn)和生產(chǎn)效益以達(dá)到最經(jīng)濟(jì)和最安全的結(jié)果來(lái)處理過(guò)程的發(fā)展；2.1 S19505006曲軸材料及毛坯S19505006型曲軸材料是球墨鑄鐵(QT602),它的強(qiáng)度較高，具有較好的耐磨 性、并且具有較強(qiáng)的韌性，多適合并應(yīng)用于機(jī)床的主軸。毛坯種類(lèi)的確定和以下因素有關(guān)：零件結(jié)構(gòu)的大小、加工工藝、尺寸精度、材料的 機(jī)械性能另外還有零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)等。鑄件材料種類(lèi)繁多，其具有良好的可塑性，同時(shí)具有吸振能力，但缺點(diǎn)是機(jī)械性能 較差。若是生產(chǎn)大批次的零件，且要求生產(chǎn)的毛坯零件精度較高和生產(chǎn)率高通常釆用毛 坯鑄造的方法，比

15、如說(shuō)砂型鑄造，它可以讓毛坯的形狀無(wú)限的接近于零件的形狀，不需 要進(jìn)行二次的加工就能成形。砂型機(jī)器造型是本零件最適合的造型方法。2. 2生產(chǎn)類(lèi)型及工藝特征零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)：N = Qn(l+a) (1+b)式中 N -零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，單位：件/年；Q -產(chǎn)品的年產(chǎn)量， 單位：臺(tái)/年；n 每臺(tái)產(chǎn)品中包含零件的數(shù)量；a 該零件備件的白分率 %;b 該零件廢品的百分率 %;不同的生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)應(yīng)著不同的制造方式。有著不同的制造方式，同時(shí)零件的需要考慮的因素有質(zhì)量，環(huán)境，人員素質(zhì)以及其他方面。應(yīng)當(dāng)指出，生產(chǎn)過(guò)程中的因素直接影 響生產(chǎn)計(jì)劃的實(shí)施，并在一定程度上對(duì)該產(chǎn)品的生產(chǎn)制造起著重要作用。根據(jù)已知條件，可知曲

16、軸的生產(chǎn)綱領(lǐng)為10000件/年，作為大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)工序的 份額較大，它的主要特點(diǎn)是技術(shù)專(zhuān)用機(jī)匸具，設(shè)備和工具，特殊測(cè)量?jī)x器工具排列在零 件過(guò)程中以流水生產(chǎn)方式的廣泛使用。為了提高生產(chǎn)率，加強(qiáng)的曲柄軸的生產(chǎn)效率，在 設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用流水線(xiàn)的生產(chǎn)方法。2.3工藝過(guò)程設(shè)計(jì)2.3.1定位基準(zhǔn)選擇基準(zhǔn):確定生產(chǎn)對(duì)象上的某些點(diǎn)、線(xiàn)、面的位置所依據(jù)的那些點(diǎn)、線(xiàn)、面。定位基準(zhǔn)：工件在機(jī)床上用夾具夾緊加工時(shí)，用來(lái)表明工件相對(duì)于刀具的位置，工 件上的這些面稱(chēng)為定位基準(zhǔn)面。定位基準(zhǔn)包括粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)的選擇原則：(1) 選擇不加工表面為參考，尤其是選擇一個(gè)地方與精密加工表面不干涉的面。目的：確保加工面和不加

17、工面的定位基準(zhǔn)。(2) 選擇一個(gè)關(guān)鍵的參考面；的：確保加工余量的表面加工精度。(3) 選擇一加工余量小的表面做基準(zhǔn)面LI的：為了保證所有加工表面有充足的加工余量。(4) 選擇大而平整面，作為精基準(zhǔn)面；目的：提供可靠的定位(5) 粗參考面可以只使用一次，再利用應(yīng)加以避免。LI的：山于粗基準(zhǔn)再一次使用會(huì)有錯(cuò)誤的定位，所以只能使用一次。精基準(zhǔn)的選擇原則： 待加工零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是精基準(zhǔn)。tl的：為了避免不重合產(chǎn)生的誤差。 應(yīng)盡量在多數(shù)工序中使用同一組精基準(zhǔn)定位。目的：降低生產(chǎn)的成本提高效率 兩個(gè)精度都比較高的表面可以相互作為基準(zhǔn)。目的：為了保證兩者之間的位置要求。 選定位穩(wěn)定、準(zhǔn)確且?jiàn)A緊簡(jiǎn)單的表面為精

18、基準(zhǔn)。目的:可使工件安裝和加工更方便。一般零件與主軸的主要一個(gè)區(qū)別是：一般軸件的軸頸全都處于同一條直線(xiàn)上，但曲 柄的主軸頸是不在同一直線(xiàn)上，它們不同軸。減小軸頸不同軸的距離，使其盡可能處于 平衡狀態(tài)。要保證同軸的要求，參考選擇單元時(shí)，粗加工和精加工當(dāng)使用端面作為定位 參考。曲柄銷(xiāo)，用于連接中，我們?yōu)榱吮ＷC軸的曲柄銷(xiāo)的同軸度，在選擇要使用的要求 基準(zhǔn)和定位組件的連桿軸頸時(shí)，我們要使用兩個(gè)主軸頸面作為定位基準(zhǔn)。2.3.2定位與夾緊？定位符號(hào)夾緊符號(hào)常見(jiàn)的通用夾緊裝置有，如車(chē)、磨機(jī)床上的頂針、雞心夾頭、四爪、三爪卡盤(pán)。另 外，銃、刨床上的分度頭，平口鉗和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上也都有。2.3.3零件表面加工方法

19、的選擇零件表面加工方法的選擇應(yīng)注意的問(wèn)題：(1) 主要取決于零件技術(shù)要求和加工面的表面處理方法。(2) 選擇較經(jīng)濟(jì)且滿(mǎn)足零件結(jié)構(gòu)、精度要求，滿(mǎn)足材料性能和加工性能，范圍適合 每個(gè)零件的方法。本零件的加工面有外圓，內(nèi)孔，端面，鍵槽，還有深孔。參考機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明 手冊(cè)相關(guān)資料，其加工方法如下：(1) 7O°_o gmm外圓：公差等級(jí)為IT6,表面粗糙度為RaO. 4 u m,需要粗車(chē)一半精車(chē)一精車(chē)一粗磨一精磨(2) 50圓錐面：未注明公差，公差等級(jí)按IT8,表面粗糙度為RaO. Sum,需要粗車(chē)一半精車(chē)一精車(chē)一磨削(3) 鍵槽：槽寬和槽深的公差等級(jí)為IT13和IT14,表面粗糙度R

20、a3.2um,需要 釆用直柄鍵槽銃刀進(jìn)行粗銃并半精銃。(4) 端面：本零件端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸要求精度不高，表面粗糙度為Ral2. 5 nm,只需要粗銃即可。(5) 連桿軸頸：表面粗糙度為RaO. 4 y m,公差等級(jí)為IT6,需要進(jìn)行粗銃-精銃一 粗磨一精磨。(6)鉆25臺(tái)階孔：表面粗糙度Ral2.5um,只需要鉆擴(kuò)。2.3.4擬訂工藝路線(xiàn)擬定工藝路線(xiàn)的出發(fā)點(diǎn)是使零件的技術(shù)要求如：兒何精度和尺寸精度，還有位置精度得到保證。通常設(shè)計(jì)零件工藝路線(xiàn)的原則是按“先主后次，先粗后精”的順序，精度要求高的 零件我們要進(jìn)行多步加工，可以先對(duì)各主要表面進(jìn)行粗加工，然后還要半精加工和精加 工，最后我們還得采

21、用磨削，有需要的表面再進(jìn)行光整加工。加工前熱處理首先采用人工時(shí)效，用以消除毛坯制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。輔助工序安排探傷主要用于工件表面質(zhì)量的檢驗(yàn)，通常在精加工階段進(jìn)行。擬定的工藝路線(xiàn)如下：表2-1工藝路線(xiàn)10熱處理熱處理20銃兩端而、打中心孔銃兩端而打中心孔30粗車(chē)扇形塊外圓粗車(chē)扇形塊外圓至R96±0.540粗車(chē)主軸頸及英側(cè)而粗車(chē)主軸頸及其側(cè)而50粗車(chē)連桿軸頸及其側(cè)而粗車(chē)連桿軸頸及其側(cè)而60粗車(chē)長(zhǎng)頭和短頭軸頸車(chē)退刀槽，650軸頸粗車(chē)、錐形軸頸和螺紋軸頸及粗車(chē)30軸頸及其側(cè)而粗車(chē)70精車(chē)長(zhǎng)頭軸頸精車(chē)長(zhǎng)頭軸頸80精車(chē)主軸頸精車(chē)主軸頸90精車(chē)連桿軸頸精車(chē)連桿軸頸及其側(cè)而100精車(chē)短頭軸頸精車(chē)3

22、0軸頸及其側(cè)面并倒角110加工油塞孔鉆汕塞孔120槍鉆主軸頸斜汕孔槍鉆66斜油孔130鉆連桿軸頸斜油孔鉆2斜油孔140油塞孔攻絲油塞孔攻絲150孔口倒圓角所有油孔口倒圓角160去毛刺對(duì)油孔去除銳邊毛刺170淸洗淸洗各油孔及螺孔180修磨中心孔去除中心孔黑皮、提高精度190圓角滾角滾壓圓角200銃鍵槽粗、精銃鍵槽210車(chē)螺紋、鎖簧槽車(chē)M42*2螺紋、鎖簧槽220髙頻感應(yīng)淬火高頻感應(yīng)淬火230回火對(duì)曲軸回火處理240粗磨主軸頸粗磨主軸頸、630, 650軸頸、錐形軸頸及螺紋軸頸和其側(cè)而250粗磨連桿軸頸粗磨連桿軸頸260精磨主軸頸精磨主軸頸、30軸頸、50軸頸、錐形軸頸和螺紋軸頸及其側(cè)而270精磨

23、連桿軸頸精磨連桿軸頸2.4毛坯機(jī)械加工余量及工序尺寸確定2.4.1毛坯機(jī)械加工余量加工總余量：是指某一表面毛坯尺寸與零件設(shè)計(jì)尺寸之差。2.4.2單面余量與雙面余量確定加工余量合理的加工余量，對(duì)確保加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和降低成本都具有重要的意義。確 定加工余量的方法有三種：計(jì)算法，查表法和經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法。(1) 余量分類(lèi) 工序余量：指每道工序金屬層被切除的厚度，即相鄰兩個(gè)工序尺寸的差。 加工總余量：毛坯和圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸差異被稱(chēng)為總余量。由于工序尺寸公差，所以實(shí)際的切削余量是一個(gè)變量值，從而使工件的基本余量, 最高余量和最低余量分開(kāi)。(2) 工件加工余量的確定我們確定加工余量的方法主要有計(jì)算法，另外我們

24、還能根據(jù)前人總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)來(lái) 計(jì)算。當(dāng)然査表的方法是現(xiàn)在最普遍的方法，是工廠的生產(chǎn)加工和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上積累的數(shù)據(jù)，并結(jié)合特定加工條件修訂開(kāi)發(fā)。因此。在本次設(shè)計(jì)中釆用查表法來(lái)查出各表面的 加工余量。查機(jī)械加工工藝手冊(cè)得知本次機(jī)械零件加工余量見(jiàn)表2,表3。表2-2零件圓柱面加工余呈基本尺寸/mm加工余量/mm附注基本尺寸/mm加工余量/mm附注G 301.8雙側(cè)<1>502.0雙側(cè)"702.0雙側(cè)<1>251.5雙側(cè)R962.5單側(cè)6962.5雙側(cè)"652.0雙側(cè)表2-3零件各端面加工余量基本尺寸/mm加工余量/nun附注基本尺寸/mm加工余量/mm附注3

25、05 （兩外端而）5.0單側(cè)40（厚度為29的扇形4.5單側(cè)281 （"70左側(cè)面）內(nèi)側(cè)面）203. 5 （巾70右側(cè)5.0單側(cè)192 （厚度為29的扇4.5單側(cè)而）形外側(cè)面）5.0單側(cè)口前多數(shù)工廠是通過(guò)切實(shí)可行的切削用量手冊(cè)和實(shí)踐資料或工藝試驗(yàn)來(lái)確定切削 用量的。加工環(huán)境的不同，切削用量，程度以及深度不經(jīng)相同，會(huì)有不同的效果。切削 用量選的過(guò)高，會(huì)降低刀具的壽命，加工的產(chǎn)品不合格，影響加工精度。切削用量較低 時(shí)，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)效率低。表24使用高速鋼鉆頭加工鑄件時(shí)的切削用量加工直160200HB200241HB300400HB徑d/mmv m iw._S 轉(zhuǎn) /mm r-Iv m

26、 im_lS 轉(zhuǎn) /mm r-lv m mm-1S 轉(zhuǎn) /mm r22 5016 240.4-0. 810 180. 25045120.2-0. 32.5部分切削用量的確定工序20銃兩端面，鉆中心孔工件材料：QT60-2機(jī)床：臥式雙面組合銃床刀具：鑲齒套式面銃刀，中心孔鉆頭查切削手冊(cè)/ = 0.4 min/r, f2 = 0.6 min/r查切削手冊(cè)切削速度畑=6m f min , vc2 = 8m/ min修正系數(shù)K“ = 1.0 KMV = 1.0Kn. =1.0 Kxv = 1.0 Klv =1.0 Kapv = 10 故 vcl = 6m / min查切削手冊(cè)表3. 7,后刀面最大磨損

27、為1.01.6mm查切削手冊(cè)表3. 8,壽命T為ISOmino計(jì)算切削速度根據(jù)切削手冊(cè)可得K=0.6/n/minill于是打中心孔，所以實(shí)際的切削速度就是比2 =0-8n?/min工序40粗車(chē)主軸頸及其側(cè)面工件材料：QT60-2機(jī)床：SUC8U7刀具：YG6硬質(zhì)合金車(chē)刀查切削手冊(cè)fi = 0.23 mm/r, f2 = 0.42mm/r查切削手冊(cè)切削速度v, = 8 m/min, v2=4m/min修正系數(shù)=1.0 K加=1.0Kn. = 1.0 Kxv = 1.0 Kh. =1.0 Kapv = 10 故 vcl =6/n/niiii查切削手冊(cè)表3. 7,后刀面最大磨損為0.81.8mm查切

28、削手冊(cè)表3. 8,壽命T為240mino計(jì)算切削速度 根據(jù)切削手冊(cè)可得K=0.6/n/miii山于是車(chē)上軸頸，所以實(shí)際的切削速度就是比2 =0.&”/min2.6工序設(shè)計(jì)2.6.1選擇機(jī)床選擇機(jī)床時(shí)要有以下兒個(gè)要求：（1）機(jī)床要能夠滿(mǎn)足加工精度的基本要求。（2）機(jī)床的加工能力要能滿(mǎn)足零件的尺寸要求。（3）機(jī)床的生產(chǎn)效率要高。 工序2包括銃鉆兩個(gè)工步，需選擇組合機(jī)床，工序30、40、50、60是粗車(chē)，70、80、90、100精車(chē)。SUC8U7曲軸車(chē)床可以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。 工序110鉆"25階梯孔，采用組合機(jī)床，實(shí)現(xiàn)一次完成鉆擴(kuò)。 工序140選SZ4224,工序150的切削機(jī)床是C

29、6140A。 工序240、250是粗磨，使用外圓磨床MQ6025A。 工序260、270精磨，選用曲軸磨床M131W0 其中工序160, 170, 180, 190, 220, 230, 280, 290需要用專(zhuān)業(yè)的技術(shù)設(shè) 備，具體見(jiàn)工藝卡片。2.6.2工藝裝備的選擇在大批量生產(chǎn)中應(yīng)按工序要求設(shè)計(jì)制造專(zhuān)用夾具。刀具的選擇根據(jù)曲軸各部分的加工方法來(lái)確定刀具，如銃鍵槽選用直柄鍵槽銃刀。 一般選用小直徑規(guī)格的銃刀，因?yàn)殂|刀直徑大，會(huì)使切削力矩增大，會(huì)造成切削振動(dòng), 而且隨著銃刀的切入長(zhǎng)度增加，銃削效率下降。故按照銃削深度和銃削寬度來(lái)決定銃刀的直徑選用直柄鍵槽銃刀。零件要求銃切深 度為5. 75毫米時(shí)

30、，銃刀的直徑就應(yīng)當(dāng)為90110mm；磨1： 10的錐面用砂輪，鉆25臺(tái) 階孔用復(fù)合鉆一次鉆出等。量具的選擇，III于曲軸零件屬于大批量生產(chǎn)，通常使用通用量具。如各外圓加工面 的量具應(yīng)該選擇外徑千分尺或工作量規(guī)：磨1： 10的錐面應(yīng)用萬(wàn)能角度尺；鍵槽處需經(jīng) 粗銃和精銃兩次加工。槽寬和槽深的尺寸公差等級(jí)為：粗銃為IT14：半精銃時(shí)，槽寬為 IT13, 深為IT14o用分度值為0. 02mm，測(cè)量范圍0150 mm的游標(biāo)卡尺；臺(tái)階孔則 用塞規(guī)。2.6.3工序圖繪制工序圖的要求：1）用粗實(shí)線(xiàn)表示本工序的各加工表面，其他部位用細(xì)實(shí)線(xiàn)表示。1）加工表面應(yīng)標(biāo)注表面粗糙度的符號(hào)。2）工序圖應(yīng)標(biāo)出工序結(jié)束時(shí)應(yīng)達(dá)

31、到的尺寸，偏差及形狀公差，位置公差。工序圖 上應(yīng)標(biāo)明定位夾緊符號(hào)。3）工序圖應(yīng)以合適的比例，最少的視圖，來(lái)表示工件在加工時(shí)處于的位置狀態(tài)，4）與本工序加工無(wú)關(guān)的部彳 305 ±1圖2-1曲軸銃端面打中心孔的工序圖3組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)該夾具是機(jī)床部件的重要組成部分，沒(méi)有夾具機(jī)床難以對(duì)零件進(jìn)行定位加工，也難 以找正刀具與被加工零件之間的關(guān)系。根據(jù)具體結(jié)構(gòu)和精度要求，我們要設(shè)計(jì)不同的夾 具。3.1組合機(jī)床專(zhuān)用夾具的特點(diǎn)組合機(jī)床夾具和一般的夾具性能要求一樣，但其結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的差別是根本的區(qū)別。 組合機(jī)床的配置選擇，夾具及固定裝置的結(jié)構(gòu)和性能對(duì)零件生產(chǎn)加工有很大的影響。另 外，模塊化單元多用在通用

32、機(jī)械制造，加工完成特定的程序，安裝一些標(biāo)準(zhǔn)組件或通用 定位鉗壓裝置。使用這些組件之后，可以在一個(gè)新的夾緊裝置中形成新的組裝。組合機(jī) 床夾具是在公共元素的基礎(chǔ)上加上一些特殊項(xiàng)目的專(zhuān)用設(shè)備，它不容易改型。3.1.1工件定位方法及定位元件在設(shè)計(jì)工件的加工中，技術(shù)人員已經(jīng)選定每道工序的加工要求，并明確了解定位基 準(zhǔn)和必須限定的自由度，它們定位在工序圖中或其他程序文件中。設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是選擇定位元件的基準(zhǔn)面然后并且標(biāo)出來(lái)。所述定位部件與定位基 面（或接觸）表面稱(chēng)為基面，而這些定位點(diǎn)的選擇就會(huì)受到工藝的限制。對(duì)刀塊有圓角對(duì)刀塊和直角對(duì)刀塊，在此次加工中我們需要的是直角對(duì)刀塊，起一 個(gè)基準(zhǔn)的作用，顧名思義，

33、直角對(duì)刀塊的面是標(biāo)準(zhǔn)的相互垂直，這樣可以快速準(zhǔn)確的確 定刀具是否垂直于加工面。3.1.2工件以?xún)?nèi)孔表面定位定位基準(zhǔn)是一個(gè)圓柱形的孔的中心軸，這種定位基準(zhǔn)孔的平面一般需要更高的精度。 中心的工件的定位方法是使用定位銷(xiāo)或與這樣的實(shí)施例中的心軸和孔。我們常用的定位銷(xiāo)有兩種方式，固定式和可換式。圖（d）為可換式定位銷(xiāo)。圖（&）、 （b）、（c）皆為固定式定位銷(xiāo)。在本次定位設(shè)計(jì)中，選擇的是固定式中的b類(lèi)型。(b)D> 18mm(c)(d)圖3-1定位銷(xiāo)3.1.3工件以外圓表面定位常用的定位元件有許多種，其中V形塊、定位套、半圓套、圓錐套等是最常用的。以圓柱表面定位的工件有：軸類(lèi)、套類(lèi)、盤(pán)類(lèi)

34、、連桿類(lèi)等。以下為V型塊的示意圖:(c)(d)圖3-2 V形塊V形塊分為活動(dòng)式和固定式兩種。一般情況下我們加工工件時(shí)選用活動(dòng)V形塊來(lái) 進(jìn)行定位，活動(dòng)V形塊它可以限制所加工工件的其中一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，其沿V形塊對(duì) 稱(chēng)面方向的移動(dòng)可以補(bǔ)償工件山毛坯尺寸變化對(duì)定位產(chǎn)生的影響，同時(shí)還有夾緊的功能。常用的V形塊的兩斜面間的夾角，一般選用60°、90。、120°,其中應(yīng)用最廣的是90° V形塊。其結(jié)構(gòu)和大小已被系列化，通用化。3.1.4定位誤差分析山于工件在夾具上（或者機(jī)床上）定位不準(zhǔn)而引起的加工誤差。每個(gè)工件的移動(dòng)設(shè) 備的位置不完全一致，后面的工件加工尺寸的誤差的存在，從這個(gè)

35、結(jié)果中的工件定位的 基礎(chǔ)上，在工序尺寸造成的最大變化量，以下簡(jiǎn)稱(chēng)定位誤差，AD表示。我們定位誤差研究的主要是研究零件上的定位基準(zhǔn)誤差和丄序基準(zhǔn)誤差。3.2工件的定位3.2.1定位原理使用夾具安裝工件時(shí)，工件在夾具中處于正確的位置，即工件定位。通過(guò)工件定位， 使每一個(gè)被加工工件放置到夾具中都能處于定位元件規(guī)定的正確位置。一個(gè)物體在空間直角坐標(biāo)系中，可以沿著x、y、z軸有不同的位置，也可以繞x、y、 z軸有不同的位置，這6個(gè)方向稱(chēng)為工件的6個(gè)自由度。工件的定位就是采取一定的約束措施來(lái)使工件的某些自由度被限制，使工件在該方 向上不會(huì)移動(dòng)，處于確定的位置。用當(dāng)用空間分布的六個(gè)約束點(diǎn)限定工件的六個(gè)自山度

36、， 稱(chēng)為六點(diǎn)定位。實(shí)際夾具是用一定形狀的物體即定位元件對(duì)工件產(chǎn)生約束作用。夾具中工件的定位, 通常是用工件與夾具上的兒個(gè)面和兒個(gè)定位元素相接觸來(lái)限制自山度。3.2.2定位方式雖然是對(duì)曲軸進(jìn)行定位，但基本上是相同的，與一般軸類(lèi)零件的圓柱面定位沒(méi)有區(qū) 別。例如加工305土 1處兩個(gè)端面，首先我們?cè)趦芍鬏S頸處用兩個(gè)V形塊定位，這時(shí)加 工零件毛坯的四個(gè)自山度就被限制了；然后在扇形面處加一個(gè)定位銷(xiāo)定位，這樣這個(gè)零 件的毛坯就不能在加工過(guò)程中左右移動(dòng)，即我們限制了五個(gè)自山度；雖然加工工件會(huì)沿 著軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，但因?yàn)槭菆A柱體，所以不會(huì)影響加工的準(zhǔn)確性，因此可以不用去限制這個(gè) 地方的自由度。只要這5個(gè)自由度限制了

37、，就可以把這個(gè)零件的毛坯定位好，同時(shí)也就 可以進(jìn)行加工了。323定位誤差分析計(jì)算我們?cè)诩庸み^(guò)程中，影響加工的誤差因素很多。其中，與設(shè)備相關(guān)的一個(gè)因素是隨 著張緊的夾具裝置，在機(jī)器上的夾緊位置與工件的加工表面的位置誤差是加工質(zhì)量好與 壞的基本因素。形成定位誤差的原因有兩個(gè)：(1) 定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的不重合，產(chǎn)生了基準(zhǔn)不重合誤差人(2) 定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)的不重合，產(chǎn)生了基準(zhǔn)位移誤差A(yù)r我們?yōu)榱诉_(dá)到加工過(guò)程的要求，就必須對(duì)零件的定位誤差進(jìn)行分析，即：式中 A./與機(jī)床中夾具有關(guān)的加工誤差；A” 一一工序中除夾具外的誤差J 工序誤差。所以工件使用夾具裝置時(shí)，必須使用相同的處理方法處理錯(cuò)誤，以盡量減

38、少，在確 保滿(mǎn)足工藝要求的情況下，選擇處理誤差大小更易控制的。本工序的定位誤差訃算如下。DW(A)= D>DW(C) = D式中 砂一一夾具的定位誤差，單位mm；，mc 左右兩主軸定位基準(zhǔn)4)70的基準(zhǔn)位置誤差，單位mm：SD070的尺寸公差，單位mm。j 二 A/w(如 + ow(8)+ dac)二+g耳=耳=0°2""8d-V8d = 0.02 + 0.01 = 0.03 < 0.05mm/ + Avv =2山此可知定位誤差滿(mǎn)足零件精度要求3.3工件的夾緊機(jī)構(gòu)因?yàn)榧庸み^(guò)程中工件會(huì)受到離心力、慣性力、切削力及重力等外力的作用，所以工 件在夾具中不但要

39、定位還要夾緊，夾緊可防止工件定位時(shí)獲得的正確位置因發(fā)生運(yùn)動(dòng) 而破壞。3.3.1夾緊的基本要求夾具上正確合理夾緊機(jī)構(gòu)，能保證加工質(zhì)量、加工的速度、可減輕操作人員的工作 量。工件的夾緊應(yīng)滿(mǎn)足以下基本要求：(1) 夾緊時(shí)要選用合理的基準(zhǔn)面。(2) 夾緊的力度要適中。(3) 夾緊操作應(yīng)方便、省力、安全。(4) 夾緊機(jī)構(gòu)要具有高度的自動(dòng)化程度。(5) 夾緊機(jī)構(gòu)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，同時(shí)盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)件。3.3.2夾緊元件選擇常用夾緊元件有：支撐板、支撐釘、定向鍵、螺釘、鉆套、夾具體。我們常用的組合機(jī)床夾具常用的夾緊機(jī)構(gòu)有斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)和偏心夾 緊機(jī)構(gòu)。3.3.3夾緊動(dòng)力部件的確定氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)

40、的動(dòng)力室可以壓縮空氣作為夾緊，其生產(chǎn)效率較高，安全可靠，維修 起來(lái)比較方便。氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制、實(shí)現(xiàn)管理、輸送等自動(dòng)化。中間驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾緊元件的夾緊端子。在組合機(jī)床附件，氣壓傳動(dòng)比較先進(jìn)，其 特點(diǎn)是柔性高，方便等許多優(yōu)點(diǎn)。3.3.4夾緊力的確定以及夾緊力的分析確定夾緊力就是要確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)和大小。它必須結(jié)合工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 和加工種類(lèi)、工件的基準(zhǔn)面和切削力方向等具體情況來(lái)定。在確定夾緊力時(shí)應(yīng)注意以下兒個(gè)問(wèn)題：(1) 組合機(jī)床加工通常都是多面多工序同時(shí)進(jìn)行的。(2) 其實(shí)際切削力還受到加工工件及其刀具材料的影響。(3) 組合機(jī)床夾具是保證加工精度的主要部件，其剛性程度越高，

41、其加工的精度就越高；其柔性程度越高，其加工的精度就越低。(4) 機(jī)床工作時(shí)應(yīng)盡量選擇利于加工的一面。將夾緊力計(jì)算簡(jiǎn)化成的力學(xué)模型如下圖所示。圖3-3壓力板受力圖L-l 1叫=叫-r- 一I叭=Wo r tan(px +r7 tan(cr + 0MQ = WK / tan + tan(a + O ) / ()得：02=9°50； /= 57.5m,厶= 113式中Wk實(shí)際所需要的夾緊力，N；W。一單一螺旋夾緊時(shí)所產(chǎn)生的夾緊力，N；r 螺桿與工件間的當(dāng)量摩擦半徑，mm；螺桿與工件間的摩擦角；。一除螺旋機(jī)構(gòu)外的其他效率，其值約為0.850.95 耳一螺紋中徑之半，mm：螺紋升角。®

42、; 螺旋副當(dāng)量摩擦角；一動(dòng)力矩，X mm；選用氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，當(dāng)壓縮中的氣壓P=0. 5 MPa,汽缸壓力為3900No故實(shí)際夾緊 力為叫二3900,此時(shí)的N泊大于實(shí)際所需的夾緊力3726. 14N,本夾具可安全工作。3.4對(duì)刀元件的設(shè)置對(duì)刀時(shí)，可以使用對(duì)刀平塞尺或?qū)Φ秷A柱塞尺。對(duì)刀裝置是我們通常用來(lái)確定刀具 和夾具的相對(duì)位置用的，它是山對(duì)塞尺和刀塊組成。利用它可迅速并準(zhǔn)確的調(diào)整刀具和 夾具的位置。為了減小刀具與刀塊之間的摩擦和減少刀塊的工作表面的摩擦，應(yīng)采用刀 塞尺。在夾緊位置的刀座中，刀塊應(yīng)該放于開(kāi)始銃削或刨削的那端，避免出現(xiàn)加工時(shí)需換 到卸下處于工作狀態(tài)下的工件。在使用過(guò)程中，塞尺刀具和刀

43、塊之間放置，憑感覺(jué)塞尺 抽動(dòng)時(shí)的松緊程度判定對(duì)刀精度。在實(shí)際生產(chǎn)中，如果工件的加工精度較高，用對(duì)刀塊不能滿(mǎn)足加工精度，需要使用 試切。試切對(duì)刀就是對(duì)刀后，對(duì)加工好的第一個(gè)工件進(jìn)行測(cè)量，判斷其是否滿(mǎn)足所需的 精度，進(jìn)行不斷的調(diào)整，有時(shí)，由于結(jié)構(gòu)的限制，就必須使用標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試片對(duì)刀。銃端面打中心孔夾具圖如圖2-7所示。i=_圖3-4鐵端面打中心孔夾具在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，首先簡(jiǎn)單的分析了零件，制定了工藝路線(xiàn)，再分析了加工余 量和定位基準(zhǔn)，確定了其每部的定位基準(zhǔn)與面加匸余量，選擇合適的加工刀具和切削速 度，畫(huà)出工序卡片，并選擇氣動(dòng)夾具作為其夾緊方式。并對(duì)夾緊力做了計(jì)算校驗(yàn)，確定 了夾具是合適的。大學(xué)四年的學(xué)習(xí)時(shí)間還是有限的