1、河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書目 錄緒論1第1章 零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工藝分析2第2章 確定毛坯、繪制毛坯零件合圖42.1 選擇毛坯42.2 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量42.3.繪制曲軸鍛造毛坯零件合圖6第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)73.1定位基準(zhǔn)的選擇73.2確定工藝路線73.3選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具133.4確定工序尺寸163.5確定切削用量及時(shí)間定額19第4章 夾具設(shè)計(jì)224.1設(shè)計(jì)方案224.2計(jì)算夾緊力224.3定位精度分析234.4夾具使用說明24結(jié)論25致謝26參考文獻(xiàn)27附錄28緒 論本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是ZH1105柴油機(jī)曲軸的加工工藝規(guī)程和工裝

2、設(shè)計(jì)，曲軸是各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要零件之一，應(yīng)用范圍很廣，特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)中承受著大的負(fù)載，它在內(nèi)燃機(jī)中的作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此曲軸不但承受著周期性的彎曲力矩和扭轉(zhuǎn)力矩，同時(shí)受到扭轉(zhuǎn)震動(dòng)的附加應(yīng)力的作用。這樣就使曲軸的受力情況非常復(fù)雜。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不斷的提高，平均有效的壓力不斷的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)日益強(qiáng)化來提高功率，各軸頸要在很高的比壓下高速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以要求曲軸有很高的強(qiáng)度、剛度、耐磨性、耐疲勞性及沖擊韌性。曲軸常用強(qiáng)度很高的材料制成，軸頸需要熱處理來提高耐磨性，在曲軸上截面突變的部位應(yīng)盡量避免應(yīng)力集中，否則曲軸在工作中就有可能發(fā)生斷裂。曲軸的主軸頸和連桿軸頸要有很高的尺寸精度、位置

3、精度、形狀精度及表面粗糙度，軸頸表面的硬度要高，為了不影響各缸的配氣相位，對(duì)各曲拐中心線的偏移和裝正時(shí)齒輪鍵槽中心線的偏移也有一定的技術(shù)要求。 制定工藝規(guī)程的思路是：收集和熟悉制定工藝規(guī)程的有關(guān)資料圖樣；進(jìn)行零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析；確定毛坯的類型及制造方法；選擇定位基準(zhǔn)；擬定工藝路線；確定各工序的工序余量、工序尺寸及其公差；確定各工序的設(shè)備，刀具、夾具、量具和輔助工具；確定各工序的切削用量及時(shí)間定額；確定主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法；進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選擇最佳方案；編制工藝文件。夾具設(shè)計(jì)的思路是：明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集設(shè)計(jì)資料；擬訂夾具的結(jié)構(gòu)方案、繪制結(jié)構(gòu)草圖；繪制夾具總裝圖。 最后希望通過這次畢業(yè)

4、設(shè)計(jì)，能夠基本上掌握零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)，機(jī)床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計(jì)等,并學(xué)會(huì)使用和查閱各種設(shè)計(jì)資料、手冊、和CAD軟件的使用。 第1章 零件的分析1.1 零件的作用題目所給定的零件是ZH1105柴油機(jī)曲軸，曲軸是曲柄連桿機(jī)構(gòu)中最重要的工作強(qiáng)度最高的零件之一。它的功用是將連桿傳來的力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ?，并帶?dòng)柴油機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸由曲軸前端、主軸頸、曲柄臂、連桿軸頸和曲軸后端五個(gè)部分組成。曲軸在工作過程中主要承受周期性、復(fù)雜的交變載荷。如所附零件圖所示，連桿的大端通過剖分式滑動(dòng)軸承(軸瓦)，安裝在68g10(mm)的連桿軸頸中，連桿小頭整體套裝在活塞中的活塞銷中。曲軸兩端70m6(m

5、m)的主軸頸用來安裝軸承，將曲軸支承在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體中。70m6(mm)的主軸頸外側(cè)的環(huán)形槽內(nèi)嵌放彈性擋圈，可實(shí)現(xiàn)主軸承的軸向定位。主軸右側(cè)的錐形軸安裝齒輪或皮帶輪，將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳遞給工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出。左側(cè)30s7(mm)的軸頸上安裝正時(shí)齒輪，驅(qū)動(dòng)正時(shí)齒輪箱中的各種正時(shí)齒輪，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣正時(shí)，燃油供給正時(shí)，并驅(qū)動(dòng)潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，完成發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)需要的各種輔助功能，其軸頸30s7(mm)環(huán)形槽內(nèi)放置彈性擋圈，實(shí)現(xiàn)正時(shí)齒輪的軸向定位，右端的主傳動(dòng)齒輪或皮帶輪用M44X2-6H螺母壓裝在50h10的錐形軸上，同樣也可以實(shí)現(xiàn)軸向定位，曲柄下端4個(gè)M12×1.2-5H螺紋孔

6、，用來安裝一對(duì)平衡塊,實(shí)現(xiàn)曲軸高速回轉(zhuǎn)時(shí)所必需的動(dòng)平衡要求。M33×1.5的螺紋孔用來安放油堵，實(shí)現(xiàn)連桿軸頸處滑動(dòng)軸承的潤滑。同樣主軸頸70m6(mm)上的斜油孔內(nèi)，也需安放油堵，才能形成封閉的油滑油路，可靠的實(shí)現(xiàn)曲軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，連桿滑動(dòng)軸承所需要的潤滑，圓柱螺紋M15用來聯(lián)結(jié)潤滑系統(tǒng)的供油。 1.2 零件的工藝分析 由ZH1105柴油機(jī)曲軸的零件圖可知，它有許多外表面需要加工，此外各表面上還需要加工一系列的螺紋孔、油孔及鍵槽。因此可將其分為兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求，現(xiàn)分析如下：1.2.1 以連桿軸頸68為中心的加工表面 這一組加工表面包括:拐徑68mm加工及其倒圓角，

7、兩個(gè)4的油孔，兩個(gè)油孔孔口倒角、鉆連桿軸頸內(nèi)的30mm空腔、擴(kuò)孔34mm、攻螺紋孔孔M33×1.5-7H。1.2.2以軸徑70m6為中心的加工表面 這一組的加工表面包括：1：10錐面上的鍵槽、30s7圓柱面上的鍵槽、深100mm的M15螺紋底孔及M15深12mm的螺紋孔、寬1.3mm長27mm的槽、右端面特M44×2-6h螺紋、5孔、6斜油孔及孔口倒角、4M12×1.25-5H螺紋孔、各軸的外圓表面及倒圓角和倒角、主軸頸端面、曲臂定位面開檔。這組加工表面有一定的位置要求，主要是：鍵槽12mm×28mm與主軸頸中心線的對(duì)稱度公差為0.04、鍵槽8mm

8、15;10mm與主軸頸中心線的對(duì)稱度公差是0.03、1：10錐面軸心線對(duì)CD軸心線的圓跳動(dòng)公差為0.035、90mm端面對(duì)C-D軸心線的端面圓跳動(dòng)為0.02、左主軸頸70m6的中心線與D軸心線的同軸度公差為0.025、4-M12×12.5-5H螺紋孔的中心線對(duì)G面的垂直度公差為0.08，與C,F的位置度誤差為0.4、曲臂兩側(cè)面對(duì)A基準(zhǔn)面的平行度誤差為100mm不大于0.1mm、底面對(duì)A基準(zhǔn)面的垂直度誤差為100mm不大于0.15mm。這兩組加工表面之間有一定的位置要求:曲軸拐徑68g6軸心線與CD軸心線的平行度公差為0.015mm。由參考文獻(xiàn)1中有關(guān)面與孔加工的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床能達(dá)到的

9、位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性是可行的。 第2章 確定毛坯、繪制毛坯零件合圖2.1 選擇毛坯由于該曲軸在工作過程中要承受周期性的復(fù)雜的交變載荷，為增強(qiáng)曲軸的強(qiáng)度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯選用鍛件。該曲軸的輪廓尺寸不大。又由題目已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為6000件年，其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。為提高生產(chǎn)率和鍛件精度，宜采用模鍛方法鍛造毛坯。2.2 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量2.2.1公差等級(jí) 由曲軸的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為普通級(jí)F級(jí)。2.2.2鍛件重量 初步估計(jì)機(jī)械加工前毛坯的重量為12Kg。2.2.3鍛件形狀復(fù)雜系數(shù) 對(duì)曲軸零件圖進(jìn)行分析，可大致確定鍛

10、件外廓包容體的長度，寬度和高度，即l=345mm,b=105mm,h=135mm.計(jì)算出該曲軸的形狀復(fù)雜系數(shù) S=mtmn=12（lbh）=12Kg（345mm×105mm×135mm×7.85×10-6Kgmm3）=1238.4=0.31由于0.31介于0.16和0.32之間，故該曲軸的形狀復(fù)雜系數(shù)屬S3級(jí)。 2.2.4鍛件材質(zhì)系數(shù) 由于曲軸材料為45鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，故材質(zhì)系數(shù)屬M(fèi)1級(jí)。2.2.5確定毛坯的熱處理方式鋼制曲軸毛坯經(jīng)鍛造后應(yīng)安排正火，以消除殘余應(yīng)力，并使不均勻的金相組織通過重新結(jié)晶而得到細(xì)化、均勻的組織，從而改善

11、加工性能。 2.2.6零件表面粗糙度 由零件圖可知，曲軸的主軸頸表面粗糙度為0.8，連桿軸頸的表面粗糙度為0.4，小于1.6m,其余各加工表面的粗糙度均大于等于1.6m 。根據(jù)上述諸因素，由參考文獻(xiàn)1可查表確定鍛件的尺寸公差和機(jī)械加工余量。所得結(jié)果如表2-1所示。表2-1 曲軸鍛件毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量鍛件重量Kg包容體重量Kg形狀復(fù)雜系數(shù)材質(zhì)系數(shù)公 差等 級(jí)1238.4S3M1普通級(jí)項(xiàng)目機(jī)械加工余量mm尺寸公差mm25軸段2.5（表4-21）（表1-10）30軸段2.5（表4-21）（表1-10）主軸頸703.0 (表4-21)（表1-10）寬度1002.5 (表4-21) (表1-10

12、)高度2.5 (表4-21) (表1-8)連桿軸頸683.0 (表4-21) (表1-10)曲軸后端錐柄部分2.5 (表4-21) (表1-10)長度3372.5 (表4-21) (表1-8)連桿軸頸及曲柄臂總長度1092.5 (表4-21) (表1-8)主軸頸、連桿軸頸及曲軸柄臂總長度1902.5 (表4-21) (表1-8)曲軸后端M44軸段2.5 (表4-21) (表1-10)連桿軸頸長度402.5 (表4-21) (表1-8 )2.3.繪制曲軸鍛造毛坯零件合圖2.3.1確定圓角半徑 鍛件的外圓角半徑按參考文獻(xiàn)1的表5-12確定，內(nèi)圓角半徑按表5-13確定。曲軸的各部分的t/H>1

13、，臺(tái)階高度大都在1625mm之間。為簡化起見，本鍛件按各部分的t/H>1,以臺(tái)階高度H=1625mm進(jìn)行確定。結(jié)果為外圓角半徑R=3mm，內(nèi)圓角半徑R=5mm，以上所取的圓角半徑能保證各表面的加工余量。2.3.2確定拔模斜度 根據(jù)參考文獻(xiàn)2表5-11，取拔模斜度。2.3.3確定分模面 根據(jù)曲軸的形位特點(diǎn)選擇零件寬度方向上的對(duì)稱平面為分模面，屬于平直分模型。 根據(jù)表1所得結(jié)果及其它參數(shù)，繪制毛坯零件合圖如附圖2所示。第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)從機(jī)械加工工藝看，曲軸屬于軸類零件，主要是外圓表面的加工，但由于曲軸呈拐狀，連桿軸頸與主軸頸偏離了一定的距離，不在同一軸心線上，形狀較復(fù)雜。3.1定位基準(zhǔn)的

14、選擇3.1.1精基準(zhǔn)的選擇1.主軸頸加工精基準(zhǔn)的選擇 加工曲軸的主軸頸以及與主軸頸同旋轉(zhuǎn)軸心線的其它配合部分和曲柄外圓弧面、外端面時(shí)，同軸類零件外圓表面加工一樣，采用輔助精基準(zhǔn)中心孔。用中心孔作為精基準(zhǔn)，符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則，從而可以保證一次安裝中加工的各表面的同軸度或垂直度。兩主軸頸的軸心連線是兩鍵槽的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，故在加工兩鍵槽時(shí)選用兩主軸頸軸心線為精基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的對(duì)稱度要求；先以兩中心孔為精基準(zhǔn)加工兩主軸頸外圓表面，再以兩主軸頸軸心連線為精基準(zhǔn)對(duì)中心孔進(jìn)行研磨修正，實(shí)現(xiàn)了“互為基準(zhǔn)”，可以獲得均勻的加工余量及較高的相互位置精度。 2.加工連桿軸頸時(shí)

15、，精基準(zhǔn)的選擇由于偏心距較大，連桿軸頸的軸心線在主軸頸外圓的端面之外，需借助于專用偏心夾具來定位。使用偏心夾具，工件兩端裝在夾具開口孔中，在平板上找正曲柄銷軸心線同頂針孔同軸(角向定位)后夾緊，然后以夾具上的頂針孔在機(jī)床上定位加工。這時(shí)曲軸的連桿軸頸對(duì)主軸頸的偏心距，以及軸心線間的平行度是靠附加精基準(zhǔn)頂針孔在偏心夾具上的加工精度來保證的。3.1.2粗基準(zhǔn)的選擇選擇兩主軸頸的毛坯外圓及連桿軸頸開檔為粗基準(zhǔn)，可以保證兩端面的切削量相等和中心孔與兩主軸頸軸心線的同軸度。3.2確定工藝路線3.2.1加工方法的選擇根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面的加工方法如下：主軸頸及連桿軸

16、頸：粗車半精車粗磨精磨；與主軸頸同回轉(zhuǎn)軸線的其它外圓表面：粗車半精車精車；曲臂定位面：粗車半精車粗磨；連桿軸頸開檔：粗銑；鍵槽：銑；曲軸側(cè)面及底面：粗銑精銑；軸上各槽：粗車半精車;4-M12×1.25-5H配重螺紋孔：鉆孔擴(kuò)孔鉸孔攻螺紋;6斜油孔：鉆孔；2-4油孔：鉆孔擴(kuò)孔锪倒角；M15油孔：鉆孔擴(kuò)孔攻螺紋；M33×1.5-7H油孔：鉆孔擴(kuò)孔锪孔攻螺紋；5油孔：鉆孔；特M442-6h螺柱：粗車精車；3.2.2加工階段的劃分曲軸的主要加工表面是主軸頸和曲柄銷的外圓柱表面，其次是曲柄平面，再則是各潤滑油孔和緊固螺孔。該曲軸加工質(zhì)量較高，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工和精加工

17、幾個(gè)階段。由于曲軸的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，為了避免由于主要表面粗精加工交叉，使某主要表面精加工后所獲得的精度，因下道工序粗加工后的變形而遭到破壞，通常都希望各主要表面的加工嚴(yán)格劃分為不同的加工階段。即主軸頸，曲柄銷和曲柄都完成了粗加工后，再分別進(jìn)行半精加工，最后對(duì)主軸頸和連桿軸頸精加工。在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)(兩中心孔)準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其它加工表面的精度要求；然后對(duì)各外圓表面及端面進(jìn)行粗加工、半精加工，在精加工階段完成對(duì)25、30、M44、1：10錐面的精車加工及連桿軸頸和主軸頸及曲臂定位面的磨削加工。余量較大精度要求稍高的次要表面，如曲柄兩側(cè)面最好同主要表面一樣劃分

18、為不同的加工階段，將大部分余量在粗加工階段切除。銑鍵槽工序的安排有兩種不同的方案。一種是把銑鍵槽工序安排在外圓表面車削之后，磨削之前。另一種方案是外圓磨削后再銑鍵槽。由于鍵槽對(duì)軸心線的相互位置精度要求較高，宜采取第二方案：外圓磨削后再銑鍵槽。 油孔、螺孔加工工序的安排也有兩種可供選擇的方案。一個(gè)方案是：將油孔、螺孔的加工安排在主要表面的半精加工和精加工之間。另一方案是安排在主要表面精加工之后，工藝過程的末尾。為了避免由于主要表面加工不合格，工件報(bào)廢而帶來的次要表面加工工時(shí)不必要的損失，宜于將油孔、螺孔的加工安排在主要表面精加工后，工藝過程的末尾。 3.2.3工序順序的安排1.機(jī)加工工序（1）遵

19、循“基準(zhǔn)先行”的原則，首先加工精基準(zhǔn)中心孔；（2）遵循“先粗后精”的原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；（3）遵循“先主后次”的原則，先加工主要表面，再加工次要表面；（4）遵循“先面后孔”的原則，先加工各表面，再加工各油孔、螺孔、鍵槽和軸上各槽。2.熱處理工序模鍛成形后切邊，然后進(jìn)行正火，正火溫度為840860以改善切削加工性；精加工之前安排調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度為HB207302 以改善材料的綜合力學(xué)性能，獲得均勻細(xì)致的索氏體組織，為表面淬火作組織準(zhǔn)備。為了提高曲軸的主軸頸及連桿軸頸的耐磨性和在工作中承受沖擊載荷的能力，在軸頸精加工磨削之前進(jìn)行局部的表面淬火，以提高表面的硬度。表面淬火方法

20、可采用火焰表面淬火或高頻表面淬火。3.檢驗(yàn)工序的安排檢驗(yàn)包括加工階段的精度檢驗(yàn)和無損檢驗(yàn)。在曲軸粗加工和半精加工完成后，應(yīng)對(duì)主要表面的工序間尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)。為了及早發(fā)現(xiàn)缺陷，避免大量工時(shí)不必要的浪費(fèi)，主要表面精加工之前，須進(jìn)行超聲波探傷。整個(gè)零件加工終了，應(yīng)進(jìn)行磁粉探傷以檢查有無裂紋等缺陷，保證曲軸的質(zhì)量要求;此外，還要進(jìn)行動(dòng)平衡檢驗(yàn)。3.2.4確定工藝路線綜合考慮以上各因素，初步擬定加工工藝路線如下表 表3-1 初步加工工藝路線工序號(hào) 工序內(nèi)容鍛造；正火；10銑兩端面，鉆中心孔；20粗車、半精車25、30外圓表面及左主軸頸端面和左曲臂定位面；30粗車、半精車M44外圓表面及主軸頸端面和右曲臂定

21、位面；40粗車、半精車1：10錐面；50粗銑底面；60粗銑曲軸一側(cè)面；70粗銑曲軸另一側(cè)面；80銑連桿軸頸開檔；90超聲波探傷；100工序間檢查；110調(diào)質(zhì)處理；120精車25、30外圓表面，端面倒角；130精車M44外圓表面，端面倒角；140粗車、半精車各槽；150精車1：10圓錐面；160精銑曲軸的一側(cè)面；170精銑曲軸的另一側(cè)面；180精銑兩底平面及倒角；190主軸頸及連桿軸頸高頻淬火；200粗磨主軸頸；210粗磨連桿軸頸；220精磨主軸頸及圓角R5；230精磨連桿軸頸及圓角R45；240銑兩鍵槽；250鉆擴(kuò)鉸攻4-M12×1.25-5H配重螺紋孔；260鉆M15底孔，孔深10

22、0，攻M15螺紋，深12；270鉆34孔，鉆擴(kuò)M33螺紋底孔，攻M33螺紋；280鉆6斜油孔，孔口倒角；290鉆5孔；300鉆擴(kuò)2-4孔，孔口倒鈍；310粗車、精車特M44×2-6h螺紋；320拋光；330磁粉探傷主軸頸及連桿軸頸；340去毛刺、銳邊，修油孔；350動(dòng)平衡檢查；360檢驗(yàn)；370入庫上述方案基本遵循了工藝路線擬定的一般原則，但某些工序有些問題還值得進(jìn)一步討論：如銑曲軸側(cè)面的時(shí)候，采用通用機(jī)床需要消耗的工時(shí)較長，且兩側(cè)面相對(duì)與A基準(zhǔn)的平行度也難以得到保證；另外考慮到該零件為大批大量生產(chǎn)，故改為采用組合銑床，同時(shí)對(duì)兩側(cè)面進(jìn)行銑削加工，這樣工序60和工序70可以合為一道工序

23、，工序160和工序170也可合為一道工序?？紤]到軸在加工和熱處理的過程中會(huì)產(chǎn)生拉毛、變形、氧化皮等現(xiàn)象及主軸頸與連桿軸頸的軸心線之間的位置度要求較高，故在磨削主軸頸及連桿軸頸之前還應(yīng)該對(duì)中心孔進(jìn)行研磨修正，從而提高中心孔質(zhì)量，減小其對(duì)工件造成的圓度和位置度誤差。由于表面淬火后的硬度較高，不利于鉆削加工，故應(yīng)將6斜油孔及24油孔的加工安排在淬火之前完成。另外，一些工序的先后順序也安排的不太合理，需要調(diào)整一下。修改后的工藝路線如下表 表3-2 修改后工藝路線工序號(hào)工序內(nèi)容鍛造；正火；10銑兩端面，鉆中心孔；20粗車、半精車25、30、左主軸頸外圓表面及左主軸頸端面和左曲臂定位面；30粗車、半精車M

24、44、右主軸頸外圓表面及主軸頸端面和右曲臂定位面；40粗車、半精車各槽；50粗車、半精車1：10錐面；60銑連桿軸頸開檔；70粗車、半精車連桿軸頸；80粗銑底面；90粗銑曲軸兩側(cè)面；100超聲波探傷；110工序間檢查；120調(diào)質(zhì)處理；130精車25、30外圓表面及左主軸頸端面，端面倒角1×45°；140精車M44外圓表面及右主軸頸端面，端面倒角1×45°；150精車1：10圓錐面；160鉆6斜油孔，孔口倒角1×45°；170鉆擴(kuò)2-4通孔，孔口倒角2.5×45°；180研磨中心孔；190主軸頸及連桿軸頸高頻淬火；2

25、00粗磨主軸頸；210粗磨連桿軸頸；220精銑曲軸的兩側(cè)面；230精銑底平面；240銑倒角3×45°；250精磨主軸頸及圓角R5；260精磨連桿軸頸及圓角R45；270銑兩鍵槽；280鉆擴(kuò)鉸攻4-M12×1.25-5H配重螺紋孔；290鉆M15底孔，孔深100，攻M15螺紋，深12300鉆34孔，鉆擴(kuò)M33螺紋底孔，攻M33螺紋；310鉆5孔；320粗車、精車特M44×2-6h螺紋；330拋光；340磁粉探傷主軸頸及連桿軸頸；350去毛刺、銳邊，修油孔；360動(dòng)平衡檢查；370檢驗(yàn)；380入庫3.3 選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具由于生產(chǎn)類型為大批大量生

26、產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床。其生產(chǎn)方式以通用機(jī)床加專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的生產(chǎn)線。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成。另外，考慮到一些工序內(nèi)需要加工的表面比較復(fù)雜，為了縮短換刀及調(diào)整時(shí)間，在這些工序采用了數(shù)控機(jī)床。3.3.1選擇機(jī)床 根據(jù)不同的工序選擇機(jī)床。1.工序10為銑端面及鉆中心孔，從加工要求及尺寸大小考慮，選用銑端面打中心孔機(jī)床，這樣可以在一次裝夾中完成上述加工要求，能大大提高生產(chǎn)率。查參考文獻(xiàn)2表10.117，選用Z8210A型銑端面打中心孔機(jī)床，機(jī)床主軸功率為5.5KW。2.工序20、30、50、60、130、140、150、160需要完

27、成對(duì)多個(gè)外圓表面及端面的粗車、半精車及精車，還有一些倒角的加工。故選用普通臥式車床CA6140(參考文獻(xiàn)1表555)，主軸功率為7.5KW。3.工序40是對(duì)軸上寬為、寬為、寬為4的槽的粗車及半精車加工，也選用普通臥式車床CA6140。4.工序70為銑連桿軸頸開檔，選用臥式萬能銑床X60W（參考文獻(xiàn)1表574），主電動(dòng)機(jī)功率為2.8KW。5.工序80和工序240是對(duì)曲軸底面的粗銑和精銑加工，考慮到工件裝夾方便準(zhǔn)確和尺寸大小，選用立式升降臺(tái)銑床X52K較合適（參考文獻(xiàn)1表571），主電動(dòng)機(jī)功率為7.5KW。6.工序90和工序230是對(duì)曲軸兩側(cè)面及粗銑及精銑加工，考慮到加工表面較多，且這些表面對(duì)A基

28、準(zhǔn)還有一定的平行度要求，故選用臥式組合銑床，可以同時(shí)加工兩個(gè)側(cè)面。7.工序170是鉆6斜油孔，工序310是鉆5孔，采用Z525型立式鉆床（參考文獻(xiàn)1表564），主電動(dòng)機(jī)功率是2.8KW。8.工序180是鉆擴(kuò)24通孔及孔口倒鈍，為了方便對(duì)孔口的倒鈍，選用Z3025型搖臂鉆床（參考文獻(xiàn)1表561），最大進(jìn)給力是7848N，主軸最大轉(zhuǎn)矩為196.2N.m，主軸電動(dòng)機(jī)的功率為2.2KW。9.工序210和工序250是對(duì)主軸頸的粗磨及精磨加工，從加工要求及工件尺寸大小考慮，選用M1450A型萬能外圓磨床（參考文獻(xiàn)2表13.32），主電動(dòng)機(jī)功率為7.5KW。10.工序220和工序260是對(duì)連桿軸頸的粗磨和精

29、磨加工，采用曲軸專用磨床MQ8260。11.工序270是用鍵槽銑刀銑兩鍵槽，采用X52K立式銑床即可。12.工序280為鉆擴(kuò)鉸攻4-M12×1.25-5H配重螺紋孔，采用Z3025型搖臂鉆床。13.工序290是鉆M15底孔，孔深100，攻M15螺紋，深12，工序300是鉆34孔，鉆擴(kuò)M33螺紋底孔，攻M33螺紋。這兩個(gè)孔的中心線與主軸頸的軸心線平行，考慮到工件定位裝夾方便準(zhǔn)確，采用臥式鏜床T68（參考文獻(xiàn)2表11.1-1），主電動(dòng)機(jī)功率為5.5KW。14.工序320為粗車、精車特M44×2-6h螺紋，又參考文獻(xiàn)1表5-58可知，選用CA6140型臥式車床即可。3.3.2選擇

30、夾具本零件除工序20、30、40、50、60、130、140、150、160、210、260可使用通用夾具頂尖及撥盤外，其余工序均需要使用專用夾具。3.3.3刀具的選擇1.在車床上加工的工序，一般都選用硬質(zhì)合金整體式焊接車刀，加工鋼質(zhì)零件采用YT類硬質(zhì)合金。切槽時(shí)宜選用高速鋼槽刀，車外螺紋時(shí)宜采用高速鋼螺紋車刀，車外圓時(shí)選用90°外圓車刀，車斷面時(shí)采用斷面車刀，車倒角采用45°車刀。2.銑端面時(shí)，按參考文獻(xiàn)1表5103選用鑲齒套式面銑刀，零件要求銑削深度為2.5mm，按表598，銑刀直徑應(yīng)小于等于80mm。因此所選銑刀：銑刀直徑D=80mm，寬L=36mm，齒數(shù)Z=10。銑

31、寬為12P9的鍵槽時(shí)選用寬為12mm的鍵槽銑刀，刀具長度L=65mm。銑底面時(shí)采連桿軸頸開檔時(shí)選用高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀，銑刀直徑D=160mm。銑鍵槽時(shí)按參考文獻(xiàn)2表9.24選用直柄鍵槽銑刀銑鍵槽8P9時(shí)選用直徑為8mm的銑刀，長度L=50m用鑲齒套式面銑刀，為了一次走刀銑完，選擇刀具直徑為D=160mm。銑兩側(cè)面時(shí)選用直徑為D= 160mm，齒數(shù)Z=24的錯(cuò)齒三面刃銑刀。3.鉆中心孔時(shí)又參考文獻(xiàn)1表591選用中心鉆A2.5/6.3（GB/T6078.11998），長L=45mm。工序170為鉆6斜油孔，由表584選用直徑為6mm的莫氏錐柄麻花鉆，孔口倒角1×45°時(shí)選用直

32、徑為16mm的90°直柄錐面锪鉆。工序180鉆擴(kuò)2-4通孔，孔口倒角2.5×45°。鉆孔時(shí)由參考文獻(xiàn)2表10.26選用直徑為3mm的錐柄麻花鉆長L=114mm；擴(kuò)孔時(shí)由表10.236選用直徑為4mm的直柄擴(kuò)孔鉆；孔口倒角時(shí)由表10.242選用直徑為8mm的120°的直柄錐面锪鉆。工序280為鉆擴(kuò)鉸攻4-M12×1.25-5H配重螺紋孔，鉆孔時(shí)根據(jù)參考文獻(xiàn)1表584選用直徑為11mm的錐柄麻花鉆，擴(kuò)孔時(shí)由表586選用直徑為10.5mm的錐柄擴(kuò)孔復(fù)合鉆，鉸孔時(shí)選用直徑為10.7mm的錐柄機(jī)用鉸刀，攻螺紋時(shí)選用M12的錐柄機(jī)用絲錐。工序290為鉆M1

33、5底孔，孔深100mm，孔口倒角，攻M15螺紋，深12mm。鉆孔時(shí)由參考文獻(xiàn)1表584選用直徑為13mm的莫氏錐柄麻花鉆，長L=182mm，擴(kuò)孔時(shí)由表586選用直徑為13.5mm的錐柄擴(kuò)孔鉆，長L=182mm，倒角時(shí)根據(jù)表588選用直徑為40mm的90°錐柄錐面锪鉆，長L=150mm，攻螺紋時(shí)根據(jù)參考文獻(xiàn)2表16.25選用代號(hào)為M15的細(xì)柄機(jī)用絲錐，長L=95mm。工序300是鉆34孔，鉆擴(kuò)M33螺紋底孔，攻M33螺紋。鉆34孔時(shí)選用直徑為34mm的錐柄麻花鉆，鉆M33螺紋底孔時(shí)選用直徑為30mm的莫氏錐柄麻花鉆，擴(kuò)M33螺紋底孔時(shí)選用直徑為31.5mm的莫氏錐柄擴(kuò)孔鉆，攻M33螺紋

34、時(shí)選用M33的錐柄機(jī)用絲錐。工序310為鉆5孔，由參考文獻(xiàn)1表584選用直徑為5mm的莫氏錐柄麻花鉆，長L=133mm。3.3.4選擇量具 本零件屬于大批生產(chǎn),一般均采用通用量具。選擇量具的方法有兩種:一是按計(jì)量器具的不確定度選擇;二是按計(jì)量器具的測量方法極限誤差選擇。選擇時(shí),采用其中的一種方法即可。1.選擇外圓加工面量具: 外圓加工面量選用分度值為0.02的游標(biāo)卡尺。2. 加工內(nèi)孔的量具內(nèi)孔的加工包括5mm、6mm、30mm的油孔及M33×1.5、M12×1.25的螺紋內(nèi)孔、Rp1/4圓拄螺紋內(nèi)孔，采用分度值為0.02mm，測量范圍為0150mm的游標(biāo)卡尺.螺紋的測量分別

35、采用M33×1.5、M12×1.2、Rp1/4的螺紋塞規(guī)。3. 加工軸向尺寸選用量具軸向尺寸精度要求都不太高，尺寸公差的大小都在0.20mm以上，采用分度值為0.02mm,測量范圍為0150mm的游標(biāo)卡尺即可。4. 加工槽用的量具 加工8×18mm的鍵槽 公差等級(jí)為IT9級(jí)，槽深為4mm。使用分度值為0.002mm，測量范圍為0150的游標(biāo)卡尺即可。加工12×40的鍵槽,槽寬公差等級(jí)為IT9級(jí)，選用分度值為0.02mm, 測量范圍為0150mm游標(biāo)卡尺。3.4 確定工序尺寸3.4.1確定圓柱面的工序尺寸圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關(guān)，前面已經(jīng)

36、確定各圓柱面的總加工余量（毛坯余量）。應(yīng)將毛坯余量分為各工序的加工余量，然后由后往前計(jì)算工序尺寸，中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定。本零件的各圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、精度等級(jí)及表面粗糙度見表3-3. 表3-3圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、精度等級(jí)和表面粗糙度加工表面加工內(nèi)容加工余量工序尺寸及公差精度等級(jí)表面粗糙度Ra(m)粗車12.5半精車3.2精車1.6粗車12.5半精車3.2精車1.6粗車12.5半精車3.2粗磨1.6精磨0.8粗車12.5半精車3.2粗磨1.6精磨0.4粗車12.5半精車3.2精車1.6粗車12.5半精車3.2精車1.6粗車12.5半精

37、車3.2粗車12.5半精車6.3粗車12.5半精車6.33.4.2 確定孔及鍵槽工序尺寸 表3-4孔及鍵槽的工序加工余量、工序尺寸及公差、精度等級(jí)和表面粗糙度加工表面加工內(nèi)容加工余量精度等級(jí)表面粗糙度Ra(m)M15×1.5鉆孔13IT1212.5擴(kuò)孔0.5IT116.3攻螺紋1.5鉆孔6IT12鉆孔5IT124M12×1.25-5H鉆孔10IT1212.5擴(kuò)孔0.5IT116.3鉸孔0.2IT83.2攻螺紋1.3M33×1.5-7H鉆孔30擴(kuò)孔1.5IT1212.5攻螺紋1.5IT116.3鉆孔342-鉆孔3擴(kuò)孔1IT1212.5中心孔鉆孔6.3IT116.38

38、P9鍵槽銑4IT116.312P9鍵槽銑5.75IT116.33.4.3軸向工序尺寸本零件軸向尺寸的加工，主要是在數(shù)控車床CA6140上完成的。根據(jù)零件所要求的尺寸精度，利用尺寸工藝鏈的原理，計(jì)算出在工序60與工序80中的軸向尺寸. 工序20、30中各主要圓柱面精車的軸向工序尺寸如下圖3-1所示：圖3-1 圓柱面精車軸向工序尺寸 工序130、140、150中各主要圓柱面粗車的軸向工序尺寸如圖3-2所示圖3-2 圓柱面粗車軸向工序尺寸3.5確定切削用量及時(shí)間定額3.5.1粗車70主軸頸 1選擇外圓車刀：根據(jù)參考文獻(xiàn)4由于車床的中心高為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸B×H=16m

39、m×25mm，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)參考文獻(xiàn)4表1.2，可選擇YG6牌號(hào)硬質(zhì)合金。車刀幾何形狀（見表1.3），選擇平面帶倒棱前刀面， 2.選擇切削用量： （1） 確定背吃刀量ap 由于粗加工余量僅為1.55mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故 （2）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)4表1.6，在粗車鍛鋼、表面粗糙度時(shí)： （3） 選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 根據(jù)參考文獻(xiàn)4表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命。（4） 確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接由表中查出。根據(jù)參考文獻(xiàn)4表1.27 式中,=故 按CA6140車床說明書，選擇，這時(shí)最后決定的車削用量為：，3.計(jì)算基本工時(shí)：式中，

40、根據(jù)參考文獻(xiàn)4表1.26，車削時(shí)的入切量及超切量，則，故 3.5.2粗車60，選擇R3成形車刀（1）確定背吃刀量由于粗加工余量僅為1.95mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故（2）確定進(jìn)給量根據(jù)參考文獻(xiàn)4表1.6，在粗車鍛鋼、表面粗糙度時(shí)（3）選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命，根據(jù)參考文獻(xiàn)4表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1.0mm，車刀壽命。（4）確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接由表中查出。根據(jù)參考文獻(xiàn)4表1.27 式中= 故按CA6140車床說明書，選擇，這時(shí)。最后決定的車削用量為：（5）計(jì)算基本工時(shí)： 式中，根據(jù)參考文獻(xiàn)4表1.26，車削時(shí)的入切量及超切量，則=6+3.6mm=9.6mm，

41、故=0.05min。3.5.3 工序230的切削用量及時(shí)間定額本工序?yàn)榫姷灼矫?，所選刀具為鑲齒套式面銑刀，刀具直徑為160mm，長為40mm，齒數(shù)Z=16。機(jī)床亦選用X52K型立式銑床。1.確定每齒進(jìn)給量本工序需要保證的表面粗糙度為，根據(jù)表5144，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，現(xiàn)取，則2.選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度根據(jù)表5148，銑刀刀齒后端面最大磨損量為0.5mm，耐用度T=180min（參考文獻(xiàn)1表5149）。3.確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量按表217中公式計(jì)算 式中， ，。則 = 根據(jù)X52K型立式銑床主軸轉(zhuǎn)速表（參考文獻(xiàn)1表572），選。則實(shí)際的切削速度 , 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為，由表573，取，

42、則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為 。（3）計(jì)算基本工時(shí)： 其余工序切削用量及基本時(shí)間見工序卡片。第4章 夾具設(shè)計(jì)本夾具是工序230用鑲齒盤式面銑刀精銑底平面的專用夾具，在X52K立式升降臺(tái)銑床上加工曲軸的底面，一次走刀完成。4.1設(shè)計(jì)方案本道工序?yàn)殂娤髑S曲柄下底面， 曲柄下底面對(duì)曲軸的主軸線有位置精度的要求，按照基準(zhǔn)重合原則，并考慮目前曲軸兩端70m6(mm)主軸頸已經(jīng)精加工，則定位基面選擇為曲軸兩端70m6(mm)主軸頸圓柱面，本道工序夾具選用普通通用夾具結(jié)構(gòu)即可，采用V型塊結(jié)構(gòu)。 通過查閱資料，確定以下兩種設(shè)計(jì)方案：方案一：工件用兩個(gè)V型塊，一個(gè)中間浮動(dòng)型塊及左型塊的端面定位，采用型塊與螺釘連接夾緊

43、工件。方案二：工件用兩個(gè)V型塊、兩個(gè)中間定位螺栓及及左V型塊后端面定位。采用兩個(gè)鉸鏈壓板（半圓弧形）夾緊工件。方案比較：方案一用一個(gè)中間浮動(dòng)型塊，來限制曲軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，其定位精度高 ，但使得夾具的總體高度增加，降低了夾具的剛度和穩(wěn)定性。方案二用兩個(gè)中間定位螺柱限制其一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。由于此道工序加工精度要求不是很高，因此定位方案足可以滿足其加工要求，并以總體上降低了夾具的高度，增加了剛度。另外方案一用螺釘和V型塊聯(lián)結(jié)夾緊工件，看起來比較繁雜又剛度不夠。而方案二，采用兩個(gè)鉸鏈壓板夾緊工件看起來結(jié)構(gòu)簡單又緊湊。結(jié)合以上分析，決定采用方案二的夾具結(jié)構(gòu)。4.2 計(jì)算夾緊力刀具32mm，ae=50m

44、m，af=0.15mm,do=32mm,ap=45,Z=5。 修正系數(shù)： 所以 。因?yàn)閵A具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力F之間的 關(guān)系F夾=KF，式中K為安全系數(shù)，當(dāng)夾緊力與切削力方向相反時(shí)，K=3,所以 由于采用了鉸鏈壓板，其受力如圖4-1所示: 圖4-1考慮強(qiáng)度: 。用M18的螺栓完全能夠滿足要求。4.3定位精度分析本道工序需要保證的工序尺寸為曲軸底面到主軸頸軸心線的距離為。曲軸以兩個(gè)主軸頸安裝在雙V形塊中，即工件以外圓在V形塊上定位，進(jìn)行本道工序時(shí)，主軸頸的尺寸為。計(jì)算定位誤差如下：基準(zhǔn)位移誤差由于工件外圓直徑的制造誤差而產(chǎn)生的基準(zhǔn)位移誤差為： 基準(zhǔn)不重合誤差本工序

45、的工序基準(zhǔn)為外圓中心，定位基準(zhǔn)為V形塊檢驗(yàn)心軸中心，基準(zhǔn)重合， 故 因?yàn)?，所以尺寸可以保證。4.3.1選擇定位元件，設(shè)計(jì)定位裝置根據(jù)已確定的定位基面結(jié)構(gòu)形式，確定定位元件的類型和結(jié)構(gòu)尺寸。（1）選擇定位元件根據(jù)以上分析，本工序限制了工件6個(gè)自由度，定位基準(zhǔn)為兩主軸頸、連桿頸和主軸頸軸肩。相應(yīng)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。（2）確定定位元件尺寸及配合偏差V型塊的設(shè)計(jì)參照工件尺寸設(shè)計(jì)，具體尺寸詳見夾具零件圖支承釘根據(jù)GB/T222691設(shè)計(jì)。4.4夾具使用說明安裝曲軸時(shí)，松開長方頭螺釘，翻開壓板，放下工件，使兩主軸頸處于V形塊中，連桿軸頸與定位銷接觸，然后合上壓板，再逆向