单拐曲轴零件机械加工规程设计说明书.doc

目录第一部分工艺设计说明书11、零件图工艺分析 11.1、零件结构功用分析 11.2、零件技术条件分析 11.3、零件结构工艺性分析 12.、毛坯选择 12.1、毛坯类型 12.2、毛坯于量确定 12.3、毛坯零件和图草图 13、机加工工艺路线确定 23.1、加工方法分析确定 23.2、加工顺序安排 23.3、定位基准选择 23.4、加工阶段的划分说明 23.5、主要机加工工序简图 24、工序尺寸及其公差确定 95、设备及其工艺装备确定 136、切削用量及工时定额确定 13第二部分第12号工序夹具设计说明书 161、工序尺寸精度分析 162、定位方案确定 163、定位元件确定 164、定位误差分析计算 175、加紧方案及元件确定 176、夹具总装草图 18第三部分第6号工序刀具设计说明书 181、工序尺寸精度分析 182、刀具类型确定 183、刀具设计参数确定 184、刀具工作草图 19第四部分第23号工序量具设计说明书 201、工序尺寸精度分析 202、量具类型确定 203、极限量具尺寸公差确定 204、极限量具尺寸公差带图 205、极限量具结构设计 20第五部分毕业设计体会21第一部分工艺设计说明书1. 零件图工艺性分析1.1零件结构功用分析曲轴是将直线运动转变成旋转运动，或将旋转运动转变为直线运动的零件。它是往复式发动机、压缩机、剪切机与冲压机械的重要零件。曲轴的结构与一般轴不同，它有主轴颈、连杆轴颈、主轴颈和连杆轴颈之间的连接板组成。1.2零件技术条件分析 1）主轴颈、连杆轴颈本身精度：主轴颈110尺寸公差等级it6，表面粗糙度ra为1.25m，连杆轴颈110尺寸公差等级为it7，表面粗糙度ra为0.63m，轴颈长度公差等级为it13，圆柱度误差0.015，连杆轴竟的圆柱度误差0.015。 2）位置精度，主轴颈与连杆轴颈的平行度0.02，主轴颈的同轴度误差为0.02。1. 3零件结构工艺性分析 曲轴的结构与一般轴不同，它有主轴颈、连杆轴颈、主轴颈和连杆轴颈之间的连接板组成，其l/d=818/110=7.4412，钢性差，易变形，形状复杂，它的工作特点是在变动和冲击载荷下工作，对曲轴的基本要求是高强度、高韧性、高耐磨性和回转平稳性，因而安排曲轴加工过程应考虑到这些特点。2. 毛坯选择2.1毛坯类型 曲轴工作时要承受很大的转矩及变形的弯曲硬力，容易产生扭振、折断及轴颈磨损，要求材料应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性，所以要求用球墨铸铁qt600-2曲轴的毛坯：此零件属中批生产，固采用铸造毛坯。2.2毛坯余量确定由书机械加工工艺设计资料表1.2-10查得毛坯加工余量为5，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得为1.4.2.3毛坯零件合图草图 3机加工工艺路线确定3.1加工方法分析确定该零件是单拐曲轴。中批量生产。故选用中心孔定位，它是辅助基准，装夹方便节省找正时间又能保证连杆轴颈的位置精度，连杆轴颈与主轴颈的中心距为120不能直接在轴端面上钻中心孔，加工连杆时，可利用以加工过的主轴颈定位，安装到专用的偏心卡盘分度夹具中使连杆轴颈的轴线与转动轴线重合。3.2加工顺序的安排此零件是单拐曲轴，刚性差、易变形，中批量生产。故选用中心孔定位，它是辅助基准，装夹方便节省找正时间，又能保证连杆轴颈的位置精度。先以主轴颈为粗基准连杆轴颈作支撑铣两端面，粗打中心孔。该零件的刚性差，应按先粗后精的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度，主轴颈与连杆轴颈的加工顺序：先粗加工主轴颈再半精加工主轴颈，然后粗加工连杆轴颈，再磨主轴颈，再磨连杆轴颈。 3.3定位基准选择先以主轴颈为基准铣曲轴两端面并打中心孔，再以两顶尖定位方式粗加工主轴颈，再半精加工主轴颈，再以偏心卡盘分度夹具夹住主轴颈加工连杆轴颈，再磨主轴颈，最后磨连杆轴颈。3.4加工阶段的划分说明加工阶段分为：粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段。3.5主要机加工工序简图1、铸 铸造、清理2、热处理 正火3、锯式样4、铣曲轴两端面并从两面钻中心孔5、粗车主轴颈右端6、粗车主轴颈左端7、半精车主轴颈右端8、半精车主轴颈左端9、粗车连杆轴颈，切第一、二侧板10、粗铣连杆上、下及前、后端11、在第一侧板上钻油孔，在主轴颈左端钻油孔12、扩孔3213、在油孔中攻螺纹4-m24、m12，并倒角14、在主轴颈右端粗铣键槽15、校直16、热处理：淬火17、去毛刺（在所有侧面去除机械加工所留下的毛刺）18、清洗吹净在乳化液中清洗曲轴，重点清洗顶尖孔和油孔，保证没有铁削、油污和其他赃物，清洗时间不少于3min，清洗的同时通入压缩空气以提高清洗效果，清洗后用压缩空气吹净零件，并用擦布擦净中心孔表面。19、检验20、修正中心孔21、磨主轴颈右端并倒角22、磨主轴颈左端并倒角23、磨连杆轴颈，第一、二侧板，并倒角 24、磨连杆上、下端及前、后端并倒角25、去毛刺吹净在所有油道孔口处抛光棱边，在键槽、主轴颈及连杆轴颈上去毛刺，仔细吹净曲轴油孔中的切削和油污。26、检验27、动平衡曲轴的动平衡量每端不大于120g.cm n=600r/min28、去除不平衡量29、校直30、终检4.工序尺寸及其公差确定110工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸 铸1151.41151.4 粗车 112.4 2.6 0.140112.4 半精车 110.4 2 0.054110.4 磨 110 0.4 0.022110110工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸 铸1151.41151.4 粗车 110.4 4.6 0.087110.4 磨 110 0.4 0.035110105工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸 铸1101.41101.4 粗车 107.4 2.6 0.87107.4 半精车 105.4 2 0.35105.4 磨 105 0.4 0.16105140工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸 铸1451.41451.4 粗车 142.5 4.5 0.1140.5 磨 140 0.5 0.01614094工艺路线工序余量工序尺寸 铸 89 粗车 2.691.6 半精车 293.6 磨 0.494 103工艺路线工序余量工序尺寸 铸 98 粗车 2.6100.4 半精车 2102.4 磨 0.4103164工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸 铸1591.41591.4 粗车 163.5 4.5 0.63163.5 磨 164 0.5 0.53164270工艺路线工序余量工序尺寸 铸 275 粗铣 4.5270.5 磨 0.527028工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸 粗铣 27.7 0.1327.7 磨 28 0.3 0.0522810工艺路线工序余量工序尺寸 粗铣 9.7 磨 0.310180工艺路线工序余量工序尺寸 粗铣 179.7 磨 0.318018工艺路线工序余量工序尺寸 粗铣 18.3 磨 0.318410工艺路线工序余量工序尺寸 铸 415 粗车 2.2412.8 半精车 2410.8 磨 0.84105.设备及其工艺装备确定所用的设备有：卧式双面中心钻床、ca6140、特种多刀车床、立式铣床、摇臂钻床、攻螺纹机床、液压床、辊道、清洗机、检验台、外圆磨床、动平衡机。夹具有：顶尖、v形块、偏心卡盘分度夹具。钻直孔专用夹具、钻斜孔专用夹具。刀具有：90度车刀、r3圆弧车刀、铣刀、10、20钻头、砂轮、切断刀。量具有：千分尺、游标卡尺、专用卡规。6切削用量及工时定额确定（1） 铣曲轴两端面并从两面钻中心孔时：（t1=t辅 t2=t机 t3=t工 t4=t休）切削用量：ap=5 由表7.3-5得：f=0.5mm/r 由表7.3-11得 v=16m/min 则n=318x16/22=231.3=232r/mm工时定额：由表7.4-1得钻中心孔时机动时间为：lf=2/dxcotkr=2/22xcot120=18.7t2=lw+lf/fxn=26.66+18.7/0.5x232=0.4min由表3.3-1得：装夹工件时间为1.1min由表3.3-2得：松开卸下工件时间为0.76min，由表3.3-3得：操作机床时间为：0.02+0.04+0.03+0.09+0.08+0.02+0.01+0.02+0.03+0.06+0.04+0.04+0.03=0.51min由表3.3-4得：测量工件时间为：0.1+0.14=0.24mint1=0.76+1.1+0.51+0.24=2.61min由表3.3-33得布置工作地、休息和生理时间分别为：t3=53min、t4=15mint基=lz/nfap=26.66x5/232x0.5x5=0.3min则t总=t1+t2+t3+t4+t基=69.31min（2）粗车主轴颈右端时：切削用量：（车刀刀杆尺寸bxh取25x25）ap=2.6 ，由表5.3-1得f=1.3，由表5.3-20查得v=59m/min，则n=318v/d=318x59/112.4=166.9=167r/min工时定额：由表3.3-1得：装夹工件时间为1.1min由表3.3-2得：松开卸下工件时间为0.76min，由表3.3-3得：操作机床时间为：0.02+0.04+0.03+0.09+0.08+0.02+0.01+0.02+0.03+0.06+0.04+0.04+0.03=0.51min由表3.3-4得：测量工件时间为：0.1+0.14=0.24mint1=0.76+1.1+0.51+0.24=2.61min由表5.4-1得机动时间为：t2=0.07+0.06+0.04+0.03=0.2min由表3.3-33得布置工作地、休息和生理时间分别为：t3=53min、t4=15mint基=lz/nfap=412.8x5/167x1.3x2.6=3.7min则t总=t1+t2+t基+53+15=77.51（3）粗车主轴颈左端时：切削用量：ap=2.6 由表5.3-1得：f=1.3mm/r 由表5.3-20得：v=59m/min 则n=318v/d=318x59/112.4=166.9=167r/min工时定额：（同上）t1=2.61min t2=0.2min t3=53min t4=15mint基=91.6x5/167x1.3x2.6=0.81mint总=t1+t2+t3+t3+t基=74.62min(4)半精车主轴颈右端时：切削用量：（刀尖圆弧半径取0.5）ap=2 由表5.3-2得f=0.1mm/r 由表5.3-20得v=120m/min 则n=318v/d=318x120/110.4=346r/min工时定额：（同上）t1=2.61min t2=0.2min t3=56min t4=15min t基=lz/nfap=410.8x5/346x0.1x2=29.7mint总=t1+t2+t3+t4+t基=103.5min(5)半精车主轴颈左端时：切削用量：ap=2 由表5.3-2得f=0.1mm/r 由表5.3-20得v=120m/min 则n=318v/d=318x120/110.4=346r/min工时定额：（同上）t1=2.61min t2=0.2min t3=56min t4=15mint基=93.6x5/346x0.1x2=6.8mint总=80.61min(6)粗车连杆轴颈，切第一、二侧板切削用量：ap=4.6 由表5.3-1得f=1.2mm/r由表5.3-20得v=48m/min 则n=318v/d=318x48/110.4=139r/min工时定额：由表3.3-21得装夹工件时间为0.6min由表3.3-23得操作时间为0.02+0.02+0.05+0.05+0.01=0.15min由表3.3-24得测量工件时间为0.14mint1=0.6+0.4+0.15+0.14=1.29min t2=0.2min t3=56min t4=15mint基=lz/nfap=163.5x5/139x1.2x4.6=1.1mint总=73.6min(7)粗铣连杆上、下端及前、后端：切削用量：ap=4.5 由表6.3-2得f=0.25mm/r 由表6.3-21的硬质合金铣刀铣削灰铸铁时v=120m/min 则n=318v/d=318x120/270.5=142r/min工时定额：由表6.4-1得t2=lw+l1+l2/vf=313+10+10/0.25x142=9.4min由表3.3-7得操作时间为：0.83min由表3.3-8得测量工件时间为：0.14mint1=2.27min t3=51min t4=15mint基=lz/nfap=313x5/142x0.25x4.5=9.8mint总=87.5min(8)在第一侧板钻油孔，在主轴颈左淀钻油孔：切削用量：ap=230 由表7.3-1得f=0.5mm/r 由表7.3-11得v=16m/min则n=318v/d=318x16/20=254.4r/min工时定额：当钻20深230油孔时：t2=lw+lf+lt/fn=230+17+0/0.5x254.4=1.9min(lf=dm/2cotkr=20/2cot120=17) t基=230x20/254.4x0.5x230=0.16min当钻20 深160油孔时：由表7.4-1得t2=lw+lf+lt/fn=160+17+0/0.5x254.4=1.4min(lf=dm/2cotkr=20/2cot120=17) t基=160x20/254.4x0.5x0.6=0.16min当钻10 深200油孔时:t2=lw+lf+lt/fn=200+8.5+0/0.5x254.4=1.7min(lf=dm/2cotkr=10/2cot120=8.5) t基=200x10/254.4x0.5x200=0.08min由表3.3-9得装夹工件时间为0.17min由表3.3-10得松卸工件时间为0.15min由表3.3-11得操作时间为0.4min由表3.3-12得测量工件时间为0.04mint1=0.76min t3=47min t4=15mint总=68.07min(9)在主轴颈右端粗铣键槽：切削用量：ap=9.7 由表6.3-2得f=0.3mm/r 由表6.3-11得v=49m/min 则n=318v/d=318x49/105=149r/min工时定额：由表6.4-1得t2=(t+lw)/vf2+(lw-d0)/vf=(10+179.7)/49x9.7+(179.7-105)/(49x0.3)5.5min由表3.3-5得装夹工件时间为0.11min 由表3.3-6得松卸工件时间为0.1min由表3.3-7得操作时间为0.68 min 由表3.3-8得测量工件时间为0.18mint1=1.07min t3=51min t4=15mint基=lz/nfap=179.7x10/149x0.3x9.7=4.2mint总=76.8min(10)磨削主轴颈右端并倒角：切削用量：ap=0.4 由表10.2-2得f=0.4mm/r v=22m/min n=318v/d=318x22/110=64r/min工时定额：由表3.3-13得装夹和松卸工件时间为：0.19min 0.10min由表3.3-15得操作时间为0.37min 由表3.3-16得测量工件时间为0.08mint1=0.74min t基=403x0.4/64x0.5x0.4=13min t3=60min t4=15mint总=88.74min(11)磨削主轴颈左端并倒角：切削用量：ap=0.4 由表10.2-2得f=0.4mm/r v=22m/min则n =318v/d=64r/min工时定额：由表3.3-13得装夹和松卸时间为0.19 min 0.10 min由表3.3-15得操作时间为0.37min 由表3.3-16得测量工件时间为0.08mint1=0.74min t3=60min t4=15min t基=94x0.4/64x0.5x0.4=3mint总=78.74min（12）磨削连杆轴颈第一、二侧板并倒角切削用量：ap=0.4 由表10.2-2得f=0.4mm/r v=22m/min则n =318v/d=64r/min工时定额：由表3.3-13得装夹和松卸时间为0.09 min 0.08 min由表3.3-15得操作时间为0.39min 由表3.3-16得测量工件时间为0.08mint1=0.64min t3=60min t4=15min t基=164x0.4/64x0.5x0.4=5.2mint总=82.9min（13）磨削连杆上、下端并倒角：切削用量：ap=0.5 由表10.2-2得f=0.5mm/r v=22m/min则n =318v/d=318x22/270=26r/min工时定额：由表3.3-13得装夹和松卸时间为0.19 min 0.10 min由表3.3-15得操作时间为0.41min 由表3.3-16得测量工件时间为0.08mint1=0.78min t3=60min t4=15min t基=270x0.5/26x0.6x0.5=17.3mint总=93.1min（14）扩孔32切削用量：ap=45 由表7.3-2得f=1mm/r 由表7.3-12得v=20.9m/min则n =318v/d=318x20.9/32=208r/min工时定额：由表7.4-1得t2=iw+lf+lt/fn=(45+10.2)/(1x208)=0.3min【lf=(dm-dw)/2cotkr=(32-20/2cot120=10.2)】由表3.3-9得装夹工件时间为0.17min 由表3.3-10的松卸工件时间为0.15min由表3.3-11得操作机床时间为0.42 min 由表3.3-12得测量工件时间为0.05mint1=0.79min t3=47min t4=15min t基=45x32/208x1x45=0.16mint总=63.25min第二部分第12号工序夹具设计说明书1. 工序尺寸精度分析由工序图可知此工序的加工精度要求不高，具体加工要求如下：钻4-22孔，深度为7，无其它技术要求，该工序在摇臂钻床上加工，零件属中批量生产。2. 定位方案确定根据该工件的加工要求可知该工序必须限制工件四个自由度，即x移动、z移动、x转动、y转动，但为了方便的控制刀具的走刀位置，还应限制y移动、z转动两个自由度，因而工件的六个自由度都被限制，由分析可知要使定位基准与设计基准重合。选主轴颈中心线和侧板平面为定位基准。（见工序图）3. 定位元件确定1、选择定位元件：由于本工序的定位面是主轴颈中心线和侧板平面，所以夹具上相应的定位元件选为两个v形块和一个平面。（注：定位基准选择及受力分析见工序图）2、确定定位元件尺寸、极限偏差和定位元件间位置尺寸及其极限偏差、定位元件尺寸：由图可知此工序的加工精度要求不高，所以两固定v形块的尺寸由机床夹具设计手册p284图2-1-26得：(如图)t=h+0.707d-0.5n=170+0.707x110-0.5x85=170+77.77-42.5=205.3mmv形块的宽度根据工件的实际情况可选为60mm。根据工件的实际情况，底版的长度选为454mm，宽度为188mm，高度为50mm。4. 定位误差分析计算(1)分析计算孔的深度尺寸7的定位误差：用外圆表面定位，工件定位面是外圆表面，定位元件的定位工作面是v形块对称面，定位基准是外圆中心线，当工件外圆直径发生变化时其中心线在v形块对称面上上下移动。定位误差计算如下：jb=1/2t(d)=1/2x0.022=0.011db=0.707(td)=0.707x0.022=0.016dw=db-jb=0.005（2） 分析计算孔中心线与侧板中心线的重合度误差：jb=0db=0dw=05. 夹紧方案及元件确定（1）计算切削力及所需加紧力：工件在加工时所受的力有加紧力j、切削力f和工件重力g，三者作用方向一至，由机床夹具设计手册表1-2-7得切削力的计算公式：fx=667dskp=667x22x700x650/726=1265.486n实际所需加紧力与计算加紧力之间的关系为：f=kfx(k由表1-2-2查得为1.15)=1.15fx=1.15x1265.486=1455.309n（2）计算加紧机构并验算机构所能产生的加紧力：满足加紧力水平作用要求的加紧装置结构方案可用螺纹加紧机构，这种加紧方案装卸工件及清理切削方便，所以这种结构较好。加紧机构所能产生的加紧力f=q（l1+l2）其中：加紧机构效率取0.9q：螺栓的许用加紧力选定l1=l2根据机床夹具设计手册表3.3查得当螺纹公称直径m=20时，q=13000f=2q=2x13000x0.9=23400nff 故加紧方案可行。（3）设计钻套，连接元件及夹具体，钻模板：由于此工件是中批量生产，固选用gb2264-80可换钻套，选用固定式钻模板。根据钻床t型槽的宽度，决定选用gb2206-80宽度b=14，公差带为h6的a型两个定位键来确定夹具在机床上的位置。夹具选用灰铸铁的铸造夹具体，其基本厚度选为22mm，并在夹具体底部两端设计出供t型槽用螺栓紧固夹具用的u型槽耳座。6.夹具总装草图第三部分第6号工序刀具设计说明书1. 工序尺寸精度分析粗车主轴颈左端保证尺寸112.4公差等级为it10。2. 刀具类型确定此道工序保证的尺寸精度要求不高可用游标卡尺测量，属粗加工，因此可用90度外圆车刀。3. 刀具设计参数确定序号项目数据来源或公式计算采用值1车刀外行表2-6、2-7焊接式90度强力外圆车刀2刀片材料yt5刀杆材料45钢3几何角度表2-8、2-9s=-10度 o=20度 o=6度 o=4度r=90度r=5 度 =2mm 4断削参数前面型式表2-11、2-12（f=1.3mm/r）带倒棱曲面圆弧卷削槽前面ln=8.5mo1=-20度 br1=0.6 qn=9.35过渡刃表2-13（ap=2.6mm）直线过渡刃 kre=45度 b=16刀片型号表2-3a420l=20 b=12 c=7 r=12.5 r=1 e=0.87车刀外型结构尺寸表2-1、2-2、2-5bxh=20x30 l=150 m=8(90度弯头车刀)8刀槽型式表2-4sinrj=ln/2qn=8.5/2x9.6=0.443c=o-j=20度-26.3度hc=h+(12)-ccoso/cos(o+ c)=30+1-7cos5/cos(5+6.3)=31-7x1/1=24bc=b-ctg(o+c)=12-7tg(5+6.3)=10.6lc=l-ccoso/ cos(o+ c).tgo =20-7.cos5/ cos(5+6.3).tg5 =20-7x