柴油機曲軸的工藝設計畢業(yè)設計論文

53/540引言本次畢業(yè)設計是關于R180柴油機曲軸的工藝設計及其中兩道工序的夾具設計。曲軸是柴油機中的關鍵零件之一，其材質(zhì)大體分為兩類：一是鋼鍛曲軸，二是球墨鑄鐵曲軸。由于采納鑄造方法可獲得較為理想的結構形狀,從而減輕質(zhì)量，且機加工余量隨鑄造工藝水平的提高而減小。球鐵的切削性能良好，并和鋼制曲軸一樣能夠進行各種熱處理和表面強化處理，來提高曲軸的抗疲勞強度和耐磨性。而且球鐵中的內(nèi)摩擦所耗功比鋼大，減小了工作時的扭轉振動的振幅和應力，應力集中也沒有鋼制曲軸來的敏感。因此球墨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到廣泛采納。本次設計中曲軸的材質(zhì)為球鐵。從目前整體水平來看,毛坯的鑄造工藝存在生產(chǎn)效率低，工藝裝備落后，毛坯機械性能不穩(wěn)定、精度低、廢品率高等問題。從以下幾個工藝環(huán)節(jié)采取措施對提高曲軸質(zhì)量具有普遍意義。①熔煉國內(nèi)外一致認為,高溫低硫純凈鐵水的獲得是生產(chǎn)高質(zhì)量球鐵的關鍵所在。為獲得高溫低硫磷的純凈鐵水，可用沖天爐熔化鐵水，經(jīng)爐外脫硫，然后在感應電爐中升溫并調(diào)整成分。②球化處理③孕育處理沖天爐熔化球鐵原鐵水,對銅鉬合金球鐵采納二次孕育。這關于防止孕育衰退，改善石墨形態(tài)，細化石墨及保證高強度球鐵機械性能具有重要作用。④合金化配合好銅和鉬的比例對形成珠光體組織十分有利,可提高球鐵的強度,而且銅和鉬還可大大降低球鐵件對壁厚的敏感性。⑤造型工藝氣流沖擊造型工藝優(yōu)于粘土砂造型工藝，可獲得高精度的曲軸鑄件，該工藝制作的砂型具有無反彈變形量的特點,這關于多拐曲軸尤為重要。⑥澆注冷卻工藝采納立澆—立冷，斜澆—斜冷、斜澆—反斜冷三種澆注方式較為理想,其中后一種最好。斜澆—反斜冷的優(yōu)點是：型腔排氣充分，鐵水充型平穩(wěn)，澆注系統(tǒng)撇渣效果好，冒口對鑄件的補縮效果好，適應大批量流水線生產(chǎn)。目前，國內(nèi)大部分專業(yè)廠家普遍采納一般機床和專用組合機床組成的流水線生產(chǎn)，生產(chǎn)效率、自動化程度較低。曲軸的關鍵技術項目仍與國外相差1～2個數(shù)量級。國外的機加工工藝大致可歸納為如下幾個特點。①廣泛采納數(shù)控技術和自動線，生產(chǎn)線一般由幾段獨立的自動化生產(chǎn)單元組成，具有專門高的靈活性和適應性。采納龍門式自動上下料，集放式機動滾道傳輸，切削液分粗加工與精加工兩段集中供應和回收處理。②曲軸的要緊加工工序基準中心孔，一般采納質(zhì)量定心加工方式，如此在靜平衡時，加工量專門少。③軸頸的粗加工一般采納數(shù)控銑削或車拉工藝。工序質(zhì)量可達到國內(nèi)粗磨后的水平，且切削變形小、效率高。銑削和車拉是曲軸粗加工的進展方向。④國外的曲軸磨床均采納CNC操縱技術，具有自動進給、自動修正砂輪、自動補償和自動分度功能，使曲軸的磨削精度和效率顯著提高。⑤油孔的加工采納鼓輪鉆床和自動線，近幾年隨著槍鉆技術的應用，油孔的加工大多已采納槍鉆自動線鉆孔—修緣—拋光。⑥曲軸的拋光采納CNC操縱的砂帶拋光機，所有軸頸一次拋光只需20多秒，粗糙度可達Ra0.4以下，大大減小了發(fā)動機的磨合期。⑦動平衡一般采納CNC操縱的綜合平衡機，測量、修正一次完成。⑧檢驗一般在生產(chǎn)線上配備MARPOSS或HOMWORK綜合檢測機，實現(xiàn)在線檢測，對曲軸的幾乎所有機加工項目均可一次完成檢測、顯示和打印。⑨曲軸的清洗采納專用精洗機定點定位清洗，保證了曲軸清潔度要求。⑩廣泛采納了軸頸過渡圓角滾壓技術。專用圓角滾壓機自動操縱，對所有軸頸圓角進行一次滾壓，而且滾壓力和滾壓角度可自動調(diào)節(jié)，使圓角處產(chǎn)生最佳的殘余壓應力，提高了曲軸的疲勞強度。曲軸熱處理的關鍵技術是表面強化處理。一般均正火處理，為表面處理作好組織預備。表面強化處理一般采納感應淬火或氮化工藝，少數(shù)廠家還引進了圓角淬火技術和設備。球鐵曲軸具有諸多優(yōu)點，國內(nèi)外廣泛采納。但整體水平與國外還有相當差距，除生產(chǎn)規(guī)模小、治理落后外，要緊差距仍是制造工藝的落后。借鑒國外的先進技術和工藝方法是提高我國曲軸制造水平的捷徑。制定工藝規(guī)程的思路是：①收集和熟悉制定工藝規(guī)程的有關資料圖樣，進行零件的結構工藝性；②確定毛坯的類型及制造方法；③選擇定位基準；④擬定工藝路線；⑤確定各工序的工序余量、工序尺寸及其公差；⑥確定各工序的設備，刀具、夾具、量具和輔助工具；⑦確定各工序的切削用量及時刻定額；⑧確定要緊工序的技術要求及檢驗方法；⑨進行技術經(jīng)濟分析，選擇最佳方案；⑩編制工藝文件。機械制造技術的新進展包括計算機輔助工藝規(guī)程設計和計算機輔助制造。計算機輔助制造是指通過計算機直接或間接地與企業(yè)中的物質(zhì)資源和人力資源交換信息，實現(xiàn)計算機對制造過程各環(huán)節(jié)的治理、操縱和操作。柔性制造系統(tǒng)工作內(nèi)容有：①生產(chǎn)工程分析和設計；②生產(chǎn)打算調(diào)度；③工作站和設備的運行操縱；④工程監(jiān)測和質(zhì)量保證；⑤物資供應與財會治理。計算機集成制造系統(tǒng)包括計算機輔助設計、計算機輔助工藝規(guī)程、計算機輔助制造、計算機輔助質(zhì)量治理和自動存取等。夾具設計的思路是：①明確設計任務，收集設計資料；②擬訂夾具的結構方案、繪制結構草圖；③繪制夾具總裝圖。繪制夾具總裝圖的順序和方法：①用雙點化線或紅色筆繪出工件的輪廓外形和要緊表面，并用網(wǎng)紋線表示出加工余量；②視工件輪廓為透明體，分不繪出定位、導向、夾緊及其他元件或裝置，最后繪制夾具體，形成一個夾具整體；③標注尺寸、公差與配合和技術要求；④對零件進行編號，填寫零件明細欄和標題欄；⑤繪制夾具零件圖。計算機輔助繪制夾具裝配圖：1、通常采納“菜單”的形式，對夾具元件圖形進行編目和檢索。2、夾具裝配圖由若干夾具元件圖形拼接而成。在微機上開發(fā)的系統(tǒng)中可采納以下幾種方法進行圖形消隱：①按配合形式分不存圖；②利用圖形軟件的一些差不多命令作消隱處理；③參數(shù)化建庫的消隱處理。1R180柴油機曲軸工藝設計1.1分析零件圖1.1.1零件的作用曲軸是柴油機的一個要緊零件。曲軸要緊用于作往復運動的機械中。1.1.2零件的工藝分析曲軸圖樣的視圖、尺寸、公差和技術要求齊全、正確；零件選用材料為QT800-2，該材料具有較高的強度、韌性和塑性，切削性能良好；結構工藝性比較好。依照各加工方法的經(jīng)濟精度及一般機床所能達到的位置精度，該零件沒有專門難加工的表面，上述各表面的技術要求采納常規(guī)加工工藝均能夠保證。確定生產(chǎn)類型已知零件的年生產(chǎn)綱領為120000件，零件質(zhì)量3.76kg，由《機械制造工藝及設備設計指導手冊》表15—2可確定其生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。故初步確定工藝安排的差不多傾向為：加工設備以自動化和專用設備為主，通用設備為輔；機床按流水線或自動線排列；采納高效專用夾具；廣泛采納專用夾具；廣泛采納專用量具、量儀和自動檢驗裝置。如此生產(chǎn)效率高。確定毛坯1.3.1確定毛坯種類依照零件材料確定毛坯為鑄件。并依其結構形狀、尺寸大小和生產(chǎn)類型，毛坯的鑄造方法選用金屬模機械砂型鑄造。依照《機械制造工藝及設備設計指導手冊》表15—5鑄件尺寸公差等級采納CT9級。1.3.2確定鑄件余量及形狀依照《機械制造工藝及設備設計指導手冊》表15—7，取加工余量為MA-G級。查《機械制造工藝及設備設計指導手冊》表15—8確定各表面的鑄件機械加工余量。關于金屬模機械砂型鑄造，依照《機械制造工藝及設備設計指導手冊》表15—9鑄件最小孔的直徑，故本零件上的孔不鑄出。1.3.3畫鑄件—零件綜合圖（見曲軸零件毛坯圖）1.4機械加工工藝過程設計1.4.1選擇表面加工方法依照各表面加工要求和各種加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，查《機械制造工藝及設備設計指導手冊》表15—32～表15—34選擇零件要緊表面（依次為從長頭到短頭）的加工方法與方案如下：M36X2螺紋：粗車（IT12）—精車（IT6）—割槽Ф33X4.8（IT11）—車螺紋M36X2。1：8圓錐面：粗車（IT12）—半精車（IT10）—銑鍵槽12N9（IT8）—磨削（IT6）。Ф45圓柱面：粗車（IT12）—半精車（IT10）—磨削（IT6）—拋光（IT5）。Ф50圓柱面：粗車（IT12）—半精車（IT10）—割槽Ф47X2.2—粗磨（IT7）—精磨（IT6）。Ф60圓柱面：粗車（IT12）—半精車（IT10）。K面：銑（IT9）—鉆孔4—Ф8（IT12）—鉸孔4—Ф8（IT9）—鉆孔2—M10（IT12）—攻絲2-M10。Ф45連桿頸圓柱面：粗車（IT12）—半精車（IT10）—粗磨（IT7）—精磨（IT6）—拋光（IT5）。Ф14.2斜孔：鉆（IT12）。Ф5斜油孔：鉆（IT12）—拋光（IT8）。Ф60圓柱面：粗車（IT12）—半精車（IT10）。Ф50圓柱面：粗車（IT12）—半精車（IT10）—粗磨（IT7）—精磨（IT6）。Ф40圓柱面：粗車（IT12）—半精車（IT10）—割槽Ф38.5X3（IT10）—銑鍵槽5N9（IT8）—粗磨（IT7）—精磨（IT6）。Ф19孔：鉆孔Ф18.5（IT12）—鉸孔Ф19（IT8）。M6螺紋：鉆孔2—Ф5（IT12）—攻絲2-M6。1.4.2確定工藝過程方案（1）擬定方案由于各表面加工方法已差不多確定，現(xiàn)按照“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”、“基準先行”的原則，初步擬定兩種工藝過程方案，見表1。表1工藝過程方案方案Ⅰ方案Ⅱ工序號工序內(nèi)容工序號工序內(nèi)容毛坯毛坯010按鑄件要求檢驗010批量毛坯抽檢020熱處理020銑兩端面030批量毛坯抽檢030鉆中心孔B5040銑兩端面040檢測曲軸硬度方案Ⅰ方案Ⅱ工序號工序內(nèi)容工序號工序內(nèi)容050鉆中心孔B5050粗車短頭，依次為Ф40h6，Ф50k6，Ф60060檢測曲軸硬度060粗車長頭，依次為M36X2，1：8圓錐面，Ф45h9，Ф50m6,Ф60070粗車短頭，依次為Ф40h6，Ф50k6，Ф60070精車短頭，依次為Ф40h6，Ф50k6，Ф60080粗車長頭，依次為M36X2，1：8圓錐面，Ф45h9，Ф50m6,Ф60080精車長頭，依次為M36X2，1：8圓錐面，Ф45h9，Ф50m6,Ф60090車開檔，粗車連桿頸Ф45090割槽Ф38.5X3,割槽Ф33X4.8,割槽Ф47X2.2100精車短頭，依次為Ф40h6，Ф50k6，Ф60,割槽Ф38.5X3100車開檔110精車長頭，依次為M36X2，1：8圓錐面，Ф45h9，Ф50m6,Ф60,割槽Ф33X4.8,割槽Ф47X2.2110粗、精車連桿頸Ф45120精車連桿頸Ф45120鉆孔Ф14.2130鉆孔Ф14.2130鉆斜油孔Ф5140鉆斜油孔Ф5140鉆孔Ф18.5，鉸孔Ф19150鉆孔Ф18.5，鉸孔Ф19150修正中心孔160修正中心孔160粗磨兩端主軸頸Ф50170按工藝要求進行中間檢驗170粗磨連桿頸Ф45180粗磨兩端主軸頸Ф50180銑鍵槽5N9190粗磨連桿頸Ф45190銑鍵槽12N9200銑鍵槽5N9200銑K面210銑鍵槽12N9210鉆鉸4—Ф8220銑K面220鉆攻2—M10230鉆鉸4—Ф8230鉆攻2—M6240鉆攻2—M10240精磨主軸頸Ф50k6，Ф50m6，磨Ф45h9250鉆攻2—M6250精磨連桿頸Ф45260精磨主軸頸Ф50k6，Ф50m6，磨Ф45h9260磨1：8圓錐面270精磨連桿頸Ф45270車螺紋M36X2280磨Ф40h6280油孔Ф5拋光290磨1：8圓錐面290在N處打廠標及檢驗標記300車螺紋M36X2300探傷方案Ⅰ方案Ⅱ工序號工序內(nèi)容工序號工序內(nèi)容310油孔Ф5拋光310清洗320探傷320氮化330檢驗各相關尺寸330拋光連桿頸、油封檔340在N處打廠標及檢驗標記340清洗、檢驗、包裝350清洗360氮化370按氮化工藝要求檢驗380拋光連桿頸、油封檔390清洗、檢驗、包裝（2）方案論證方案Ⅰ的優(yōu)點在于差不多遵循粗精加工劃分時期的原則。方案Ⅱ的不足之處是加工過程中的檢驗太少，不利于操縱曲軸的加工質(zhì)量。依照以上分析，確定方案Ⅰ為曲軸零件加工的工藝路線。1.5選擇加工設備與工藝裝備1.5.1選擇機床考慮到大量生產(chǎn)，盡量選用高效機床。①工序070、080、090、100均為圓柱面的車削加工，用CJK6140數(shù)控車床加工方便且效率高。②工序180、190、260、270、280、290均為圓柱面的磨削加工，用JK101數(shù)顯曲軸磨床加工方便且效率高。③其余表面加工均采納通用機床。如：C6140臥式車床、X62W萬能銑床、Z5125立式鉆床等。1.5.2選擇夾具考慮到大量生產(chǎn)，均采納專用夾具。1.5.3選擇刀具①在車床上加工的工序，均采納YG6硬質(zhì)合金外圓車刀，并盡量采納成形車刀。②在銑床上加工的工序，銑平面選用YG6A硬質(zhì)合金圓盤銑刀，銑鍵槽選用鍵槽銑刀。③在磨床上加工的工序，磨主軸頸選用砂輪P600X63X305，C46K2B35，其外徑為600mm，厚度為63mm，內(nèi)徑為305mm；磨連桿頸選用砂輪P600X25X305，C46K2B35，其外徑為600mm，厚度為25mm，內(nèi)徑為305mm。④在鉆床上加工的工序，均選用麻花鉆和機用絲錐。1.5.4選擇量具工序070粗加工可選通用量具?，F(xiàn)按計量器具的不確定度選擇量具。粗車Ф40h6mm至Φmm。查《互換性技術測量應用手冊》表5.1-1知計量器具不確定度同意值=0.029mm。查《互換性技術測量應用手冊》表5.1-2，選擇分度值0.02mm的游標卡尺，其不確定度U=0.02mm，U<，能夠選用。其他工序所用量具詳見工序卡片。1.6確定工序尺寸徑向各圓柱表面加工時的工藝基準與設計基準重合。前面依照資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)依據(jù)《機械制造工藝及設備設計指導手冊》第十五章有關資料確定各表面精加工、半精加工余量，由后向前推算工序尺寸，并確定其公差，見表2。表2各表面工序尺寸及公差加工表面加工內(nèi)容加工余量精度等級工序尺寸表面粗糙度Ra(μｍ)M36X2螺紋鑄件車螺紋精車半精車粗車50.41.03.6CT9IT6IT10IT12Ф41±1.00.86.312.51：8圓錐面鑄件磨削半精車粗車50.41.03.6CT9IT6IT10IT120.86.312.5Ф45油封檔鑄件研磨磨削半精車50.41.0CT9IT6IT10Ф50±1.00.80.86.3加工表面加工內(nèi)容加工余量精度等級工序尺寸表面粗糙度Ra(μｍ)Ф45油封檔粗車3.6IT1212.5Ф50主軸頸（長頭）鑄件精磨粗磨半精車粗車50.20.61.13.1CT9IT6IT7IT10IT12Ф55±1.00.80.86.312.5Ф60（長頭）鑄件半精車粗車51.13.9CT9IT10IT12Ф65±1.16.312.5Ф60（短頭）鑄件半精車粗車51.13.9CT9IT10IT12Ф65±1.16.312.5Ф50主軸頸（短頭）鑄件精磨粗磨半精車粗車50.20.61.13.1CT9IT6IT7IT10IT12Ф55±1.00.80.86.312.5Ф40圓柱面鑄件精磨粗磨半精車粗車50.20.61.03.2CT9IT6IT7IT10IT12Ф45±1.00.80.86.312.5加工表面加工內(nèi)容加工余量精度等級工序尺寸表面粗糙度Ra(μｍ)Ф45連桿頸鑄件研磨精磨粗磨半精車粗車50.20.61.03.2CT9IT5IT6IT7IT10IT12Ф50±1.00.40.80.86.312.54—Ф8孔鉸孔鉆孔0.27.8IT8IT12Ф7.81.612.52—M10X1.25攻絲鉆孔8.8IT12Ф8.812.5Ф19孔鉸孔鉆孔0.518.5IT8IT12Ф18.51.612.52—M6攻絲鉆孔5IT12Ф512.5Ф14.2斜孔鉆孔14.2IT12Ф14.212.5Ф5斜油孔拋光鉆孔5IT8IT12Ф50.812.51.7確定切削用量及時刻定額1.7.1工序070（粗車長頭）切削用量及時刻定額本工序選用CJK6140數(shù)控車床，撥盤、頂尖裝夾，分三個工步：工步1為車Ф40h6，工步2為車Ф50k6主軸頸，工步3為車Ф60。加工后表面粗糙度為Ra≤12.5μｍ。(1)工步1粗車Ф40h61）選擇刀具①選擇外圓車刀。②依照《切削用量簡明手冊》表1.1，由于車床的中心高為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸BXH=16mmX25mm，刀片厚度為4.5mm。③依照《切削用量簡明手冊》表1.2，可選擇YG6牌號硬質(zhì)合金。④車刀幾何形狀（見表1.3），選擇平面帶倒棱前刀面，κr=60°，κr′=10°，α。=6°，γ。=12°，λs=—10°，γε=0.8mm，=—10°，=0.4mm。2）選擇切削用量①確定切削深度αp由于粗加工余量僅為1.6mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故αp=（45—41.8）/2mm=1.6mm②確定進給量f依照《切削用量簡明手冊》表1.6，在粗車鑄鐵、表面粗糙度Ra=12.5μm時f=0.25～0.40mm/r按CJK6140數(shù)控車床講明書選擇f=0.36mm/r③選擇車刀磨鈍標準及壽命依照《切削用量簡明手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1.0mm，車刀壽命T=60min。④確定切削速度Vc切削速度Vc可依照公式計算，也可直接由表中查出。依照《切削用量簡明手冊》表1.27(1—1)式中=故Vc=69.6m/minn=492r/min按CJK6140數(shù)控車床講明書，選擇n=500r/min，這時Vc=110m/min。最后決定的車削用量為αp=1.6mm，f=0.36mm/r，n=500r/min，Vc=110m/min。3）計算差不多工時（1—2）式中L=l+y+△，l=12mm，依照《切削用量簡明手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量y+△=2.1mm，則L=12+2.1mm=14.1mm，故tm=0.08min(2)工步2粗車Ф50k6主軸頸1）選擇刀具①選擇外圓車刀。②依照《切削用量簡明手冊》表1.1，由于車床的中心高為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸BXH=16mmX25mm，刀片厚度為4.5mm。③依照《切削用量簡明手冊》表1.2，可選擇YG6牌號硬質(zhì)合金。④車刀幾何形狀（見表1.3），選擇平面帶倒棱前刀面，κr=60°，κr′=10°，α。=6°，γ。=12°，λs=—10°，rε=0.8mm，=—10°，=0.4mm。2）選擇切削用量①確定切削深度αp由于粗加工余量僅為1.55mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故αp=（55—51.9）/2mm=1.55mm②確定進給量f依照《切削用量簡明手冊》表1.6，在粗車鑄鐵、表面粗糙度Ra=12.5μm時f=0.25～0.40mm/r③選擇車刀磨鈍標準及壽命依照《切削用量簡明手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1.0mm，車刀壽命T=60min。④確定切削速度Vc切削速度Vc可依照公式計算，也可直接由表中查出。依照《切削用量簡明手冊》表1.27（1—1）式中=故Vc=69.9m/minn=405r/min按CJK6140數(shù)控車床講明書，選擇n=500r/min，這時Vc=86m/min。最后決定的車削用量為αp=1.55mm，f=0.36mm/r，n=500r/min，Vc=86m/min。3）計算差不多工時(1—2)式中L=l+y+△，l=21mm，依照《切削用量簡明手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量y+△=2.1mm，則L=21+2.1mm=23.1mm，故tm=0.13min(3)工步3粗車Ф601）選擇刀具選擇R3成形車刀。2）選擇切削用量①確定切削深度αp由于粗加工余量僅為1.95mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故αp=（65—61.1）/2mm=1.95mm②確定進給量f依照《切削用量簡明手冊》表1.6，在粗車鑄鐵、表面粗糙度Ra=12.5μm時f=0.25～0.40mm/r③選擇車刀磨鈍標準及壽命依照《切削用量簡明手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1.0mm，車刀壽命T=60min。④確定切削速度Vc切削速度Vc可依照公式計算，也可直接由表中查出。依照《切削用量簡明手冊》表1.27（1—1）式中=故Vc=59.7m/minn=271r/min按CJK6140數(shù)控車床講明書，選擇n=500r/min，這時Vc=110m/min。最后決定的車削用量為αp=1.95mm，f=0.36mm/r，n=500r/min，Vc=110m/min。3）計算差不多工時（1—2）式中L=l+y+△，l=6mm，依照《切削用量簡明手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量y+△=3.6mm，則L=6+3.6mm=9.6mm，故tm=0.05min1.7.2工序130（鉆孔Ф14.2）切削用量及時刻定額本工序選用Z5125立式鉆床，專用夾具裝夾。（1）選擇刀具選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑d。=14.2mm。鉆頭幾何形狀為：雙錐修磨橫刃，β=30°，2φ=118°，2φ1=70°，bε=3.5mm，α。=12°，ψ=55°，b=2mm，l=4mm。（2）選擇切削用量1）決定進給量f①按加工要求決定進給量：依照《切削用量簡明手冊》表2.7，當加工要求為H12～H13精度，鑄鐵的硬度大于200HBS，d。=14.2mm時，f=0.37～0.45mm/r。由于l/d=47/14.2=3.3>3，故應乘孔深修正系數(shù)k1f=0.915，則f=（0.37～0.45）X0.915mm/r=0.34～0.41mm/r②按鉆頭強度決定進給量：依照《切削用量簡明手冊》表2.8，當灰鑄鐵硬度大于213HBS，d。=14.2mm，鉆頭強度同意的進給量f=1.0mm/r。③按機床進給機構強度決定進給量：依照《切削用量簡明手冊》表2.9，當灰鑄鐵硬度大于210HBS，d?！?4.5mm，機床進給機構同意的軸向力為8830N時，進給量為0.81mm/r。從以上三個進給量比較能夠看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為f=0.34～0.41mm/r。依照Z5125鉆床講明書，選擇f=0.36mm/r。2）決定鉆頭磨鈍標準及壽命由《切削用量簡明手冊》表2.12，當d。=14.2mm時，鉆頭后刀面最大磨損量取為0.8mm，壽命T=60min。3）決定切削速度由《切削用量簡明手冊》表2.15，當f=0.36mm/r時，Vt=13m/min。切削速度的修正系數(shù)為：kTv=1.0，kcv=1.0，klv=0.85，ktv=1.0，故v=vt·kv=13X1.0X1.0X0.85X1.0m/min=11.1m/minпn=1000v/(пd。)=248.8r/min依照Z5125鉆床講明書，可考慮選擇n=272r/min,但因所選轉數(shù)較計算轉數(shù)為高，會使刀具壽命下降，故可將進給量降低一級，即取f=0.28mm/r；也可選擇較低一級轉數(shù)n=195r/min,仍用f=0.36mm/r，比較這兩種方案：第一方案f=0.28mm/r,n=272r/minnf=272×0.28mm/min=76.16mm/min第二方案f=0.36mm/r,n=195r/minnf=195×0.28mm/min=70.2mm/min因為第一方案nf的乘積較大，差不多工時較少，故第一方案較好。這時Vc=12m/min;f=0.28mm/r。（3）計算差不多工時（1—2）式中L=l+y+△，l=47mm，依照《切削用量簡明手冊》表2.29，入切量及超切量y+△=6mm，則L=47+6mm=53mm，故tm=0.70min1.7.3工序240（銑K面）切削用量及時刻定額（1）選擇刀具1）依照《切削用量簡明手冊》表1.2，選擇YG6A硬質(zhì)合金刀片。依照《切削用量簡明手冊》表3.1，銑削深度αp≤4mm時，圓盤銑刀直徑d。為80mm，a為60mm。但已知銑削寬度ae為70mm，故應依照銑削寬度ae≤49mm，選擇d。=80mm。由于采納標準硬質(zhì)合金圓盤銑刀，故齒數(shù)z=12（表3.12）。2）銑刀幾何形狀（表3.2）；由于鑄鐵硬度大于200HBS，故選擇κr=60°，10°，γ。1=—5°。（2）選擇切削用量1）決定銑削深αp由于加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)切完，則αp=h=3mm2)決定每齒進給量fz依照《切削用量簡明手冊》表3.3，當使用YG6A，銑床功率為4.5KW時，fz=0.20～0.30mm/z取fz=0.30mm/z3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命依照《切削用量簡明手冊》表3.8，由于銑刀直徑d。=80mm，故刀具壽命T=180min（表3.8）。4）決定切削速度Vc和每分鐘進給量Vf切削速度Vc可依照《切削用量簡明手冊》表3.27中的公式計算，也可直接由表中查出。依照《切削用量簡明手冊》表3.27的公式進行計算。各修正系數(shù)為：kMv=0.72，ksv=0.8(見表1.28)kv=kMvksv=0.576故Vc=14.5m/minn=58r/min依照X62W型銑床講明書選擇n=60r/min,Vfc=235mm/min因此實際切削速度和每齒進給量為vc=πd。n/1000=3.14*80*60/1000m/min=15m/minfzc=Vfc/nz=235/(60*12)mm/z=0.33mm/z（3）計算差不多工時（1—3）式中L=l+y+△，l=40mm，依照《切削用量簡明手冊》表3.25，入切量及超切量y+△=17mm，則L=40+17mm=57mm，故tm=0.32min其余工序切削用量及差不多時刻見工序卡片。1.8填寫工藝規(guī)程卡1.8.1機械加工工藝過程卡片（見附件1）1.8.2機械加工工序卡片（見附件2）2R180柴油機曲軸第一套夾具設計2.1明確設計任務、收集分析原始資料2.1.1加工工件的零件圖（見曲軸零件毛坯圖）2.1.2設計任務書（見表3）表3設計任務書一工件名稱曲軸夾具類型鉆床夾具材料QT800-2生產(chǎn)類型大量生產(chǎn)機床型號Z5125同時裝夾工件數(shù)12.1.3工序簡圖（見圖1）圖1工序卡片230本夾具設計的是第230道工序鉆、鉸Φ8孔的鉆床夾具。本工序加工要求如下：①保證工序圖所示尺寸32、52±0.20、18；②相對K面的垂直度為0.03mm；③相對三軸頸共面的位置度為0.05。2.1.4分析原始資料要緊從以下幾方面分析：①工件的輪廓尺寸小，剛性好，結構簡單。工件在夾具上裝夾方便，且定位夾緊元件較好布置。②本工序所使用的機床為Z5125立鉆，刀具為通用標準刀具。③本工序是在工件其他表面半精加工后進行加工的，因此工件獲得比較精確的定位基面。④生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。因此應在保證工件加工精度要求和適當提高生產(chǎn)率的前提下，盡可能地簡化夾具結構，以縮短夾具設計與制造周期，降低設計與制造成本，獲得良好的經(jīng)濟效益。2.2確定夾具的結構方案2.2.1依照六點定位規(guī)則確定工件的定位方式由工序簡圖可知，該工序限制了工件六個自由度?，F(xiàn)依照加工要求來分析其必須限制的自由度數(shù)目及其基準選擇的合理性。為保證工序尺寸32mm、520.20mm、18mm，應限制工件6個自由度。定位基準為兩主軸頸、Φ45連桿頸外圓和主軸頸軸肩。為了保證相對K面的垂直度，需限制工件Y方向旋轉自由度，其定位基準為連桿頸。由以上分析可知，依照工件加工要求分析工件應限制的自由度、采納的定位基準與工序簡圖所限制的自由度、使用的定位基準相同。2.2.2選擇定位元件，設計定位裝置依照已確定的定位基面結構形式，確定定位元件的類型和結構尺寸。選擇定位元件依照以上分析，本工序限制了工件6個自由度，定位基準為兩主軸頸、連桿頸和主軸頸軸肩。相應夾具上的定位元件為在兩主軸頸處選V型塊定位，連桿頸處選支承釘定位。確定定位元件尺寸及配合偏差V型塊的設計參照工件尺寸設計，具體尺寸詳見夾具零件圖R180—A11—02支承釘依照GB/T2226—91設計。2.2.3分析計算定位誤差通過定位誤差分析，推斷所設計的定位裝置是否合理。造成定位誤差的緣故是定位基準與工序基準不重合以及定位基準的位移誤差兩個方面。(1)基準不重合誤差由于定位基準與工序基準不重合而造成的定位誤差，稱為基準不重合誤差。尺寸520.20mm的定位誤差B=icos（2-1）式中，I—定位基準與工序基準間尺寸鏈組成環(huán)的公差?！猧方向與加工尺寸方向間的夾角。由于用V型塊定位加工孔，即=900因此B=0即基準不重合誤差為0。(2)基準位移誤差由于定位基準的誤差或定位支承的誤差而造成的定位基準位移，即工件實際位置對確定位置的理想要素的誤差，這種誤差稱為基準位移誤差。在本道工序中，若不計V形塊的誤差而僅有工件基準面的圓度誤差時，其工件的定位中心會發(fā)生偏移，產(chǎn)生基準位移誤差Y。Y=（2-2）式中，—工件定位基準的直徑公差。α/2—V形塊的半角V形塊的對中性好，即其沿x向的位移誤差為零。本次設計的V形塊的α=1050因此：Y=0.630左端：=0.03mm代入上式，Y=0.019mm右端：=0.07mm代入上式，Y=0.044mm(3)誤差的合成由于B=0左端∶D=Y=0.019mm右端∶D=Y=0.044mm而Tc=0.5mmD左<1/3TcD右<1/3Tc因此該方案能滿足位置尺寸520.20mm的要求。相對K面垂直度的定位誤差計算同上。B=0,Y=0即D=0因此，此方案能滿足加工要求。2.2.4確定工件的夾緊裝置(1)確定夾具類型由工序簡圖可知，本工序所加工的四孔，位于同一平面內(nèi)，孔徑不大，輪廓尺寸小及生產(chǎn)批量大等緣故，采納鉆模。(2)計算切削力與夾緊力工件在加工時受到軸向力的作用。依照《金屬切削用量手冊》查知Fx=9.81CFxd0ZFfyFkF（2-3）已知d。=7.8mm，取f=0.1mm/r，其余各參數(shù)值可由《金屬切削用量手冊》查出，代入上式得Fx=809.2N設計夾緊裝置本設計所設計的夾緊機構如圖∶圖示的夾緊機構,能產(chǎn)生的夾緊力F′可由下圖壓板受力分析圖求得。F′=（2-4）式中，—夾緊機構效率,取=0.9;F″—螺栓的許用夾緊力(N)選取L1=L2，由《機床夾具設計》表3-8查得：當螺桿螺紋公稱直徑d=10mm時，F(xiàn)″=3570N因此，F(xiàn)′=2F″=235700.9=6426KN2.3繪制夾具結構草圖上述得到的夾具結構總體設計，按照相關資料繪制夾具結構草圖。2.3.1擬訂夾具總裝圖的尺寸、公差與配合以及技術要求那個地點包括夾具總圖的要緊尺寸和技術要求。要緊尺寸指決定夾具精度和使用的那些尺寸,要緊技術條件通常是指夾具上某些表面的形位公差要求和其他一些專門技術講明。(1)尺寸、公差與配合①夾具輪廓尺寸長寬高=195mm140mm220mm工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸兩V形塊要保證一定的同軸度要求。夾具內(nèi)部的配合尺寸這部分的要緊配合尺寸有Ф10H7/r6(2)制訂技術條件要緊包括以下幾個方面：兩V形塊V形表面待裝配時進行調(diào)整加工；配打V形塊與夾具體、鉆模板與夾具體定位用銷釘；加工前調(diào)整墊圈，使支承釘5對工件定位；鉆套與襯套配合Ф16F7/m6，襯套與鉆模板配合Ф24H7/r6。繪制夾具總裝圖步驟如下∶①依照工件在幾個視圖上的投影關系,分不畫出其輪廓線；②布置定位元件；③布置夾緊機構；④安排聯(lián)接元件、設計夾具體、并完成夾具總裝圖；⑤標注總圖尺寸、公差與配合、技術要求。3R180柴油機曲軸第二套夾具設計3.1明確設計任務、收集分析原始資料3.1.1加工工件的零件圖（見曲軸零件毛坯圖）3.1.2設計任務書（見表4）表4設計任務書工件名稱曲軸夾具類型鉆床夾具材料QT800-2生產(chǎn)類型大量生產(chǎn)機床型號Z5125同時裝夾工件數(shù)13.1.3工序簡圖（見圖2）圖2工序卡片130本夾具設計的是第130道工序鉆Φ14.2孔的鉆床夾具。本工序加工要求如下：①保證工序圖所示尺寸45；②斜角3°。3.1.4分析原始資料要緊從以下幾方面分析：①工件的輪廓尺寸小，剛性好，結構簡單。工件在夾具上裝夾方便，且定位夾緊元件較好布置。②本工序所使用的機床為Z5125立鉆，刀具為通用標準刀具。③本工序是在工件其他表面半精加工后進行加工的，因此工件獲得比較精確的定位基面。④生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。因此應在保證工件加工精度要求和適當提高生產(chǎn)率的前提下，盡可能地簡化夾具結構，以縮短夾具設計與制造周期，降低設計與制造成本，獲得良好的經(jīng)濟效益。3.2確定夾具的結構方案此道工序的定位、夾緊方式和上面設計的夾具差不多相同，由于設計講明書篇幅所限，那個地點就不再重述。那個地點要緊確定引導元件的結構類型和要緊尺寸。鉆套結構，由《夾具零部件》國家標準GB/T2263—91、GB/T265—91來選取。要緊尺寸如下：鉆套內(nèi)徑為Φ14.2F8mm鉆套外徑為Φ20m6mm3.3夾具定位誤差分析由于定位方式、夾緊方式和上面所設計夾具的定位方式、夾緊方式差不多相同，經(jīng)計算該夾具定位方案是可行的。3.4擬訂夾具總裝圖的尺寸、公差與配合及技術要求那個地點包括夾具總圖的要緊尺寸和技術要求。要緊尺寸指決定夾具精度和使用的那些尺寸,要緊技術條件通常是指夾具上某些表面的形位公差要求和其他一些專門技術講明。3.4.1尺寸、公差與配合①夾具輪廓尺寸長寬高=240mm100mm255mm工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸兩定位塊要保證一定的同軸度要求。③夾具內(nèi)部的配合尺寸這部分的要緊配合尺寸有Ф20m6。3.4.2制訂技術條件要緊包括以下幾個方面：①兩定位塊定位表面待裝配時進行調(diào)整加工；②配打定位塊與夾具體、鉆