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单拐曲轴 工艺 工装 钻4-Φ22孔 夹具 设计

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无锡太湖学院信 机系 机械工程及自动化 专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、 题目及专题1、 题目 单拐曲轴工艺工装设计 2、 专题 二、 课题来源及选题依据课题来源为无锡某机械公司。该课题主要是为了培养学生对机械产品开发、设计和创新的能力，要求学生能够结合零件加工工艺与常规机床，针对实际使用过程中存在的金属加工中所遇到的三维造型、机床的驱动及工件夹紧问题，综合所学的机械三维造型、机械理论设计与方法、机械加工工艺及装备等有关机械的知识，对高效、快速夹紧装置进行改进设计，以此来实现金属加工机床驱动与夹紧的半自动控制。在设计专用夹具装置时，在满足产品工作要求的情况下，应尽可能多的采用标准件，提高其互换性要求，这样可利于减少产品的设计与生产成本，增加企业效益。三、 本设计（论文或其他）应达到的要求 该部件工作时，能正常运转； 熟悉有关标准、规格、手册和资料的应用； 拟定零件的机械加工工艺方案，并对多个方案进行对比分析，进行优化设计； 对现代加工机床所需的快速夹紧系统具有初步的分析能力和改进设计的能力； 理论联系实际的工作方法和独立工作能力深化和提高； 设计绘制零件工作图若干； 编制设计说明书1份。 四、 接受任务学生： 机械 91 班 姓名 吴勇杰 五、 开始及完成日期：自2012年11月12日 至2013年5月25日六、 设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名教研室主任学科组组长研究所所长签名 系主任 签名2012年11月12日无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目： 单拐曲轴工艺工装设计 信机 系 机械 专业学 号： 0923040 学生姓名： 吴勇杰 指导教师： 韩邦华 （职称：副教授 ） （职称： ）2012年 11月12日 课题来源 无锡某企业实际生产科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）该课题主要是为了培养学生如何编制机械零件加工工艺、正确选择金属切削机床和工艺参数、对机械产品开发创新的能力，要求学生能够结合常规普通铣床与零件加工工艺，针对在实际使用中存在的金属加工机床的驱动及工件夹紧问题，综合所学的机械原理设计等机械有关的知识，对高效、快速夹紧装置进行改进设计，以此来实现金属加工机床驱动与夹紧的半自动控制。在设计零件机械加工工装时，在满足产品工作要求的情况下，应尽可能多的采用标准件，提高其互换性要求，从而达到减少产品的设计生产成本和周期的目的，增加企业效益。研究内容 通过实际调研、认知普通机床和数控机床、采集相应的设计数据，分析零件的机械加工工艺路线、金属切削加工过程中的机床工作台驱动、工件夹紧等方面的相关数据，结合工艺工装设计的相关理论知识，完成零件机械加工工艺文件的拟定及专用夹具的设计，并进行主要工序的工序尺寸及公差的计算，对零件的定位误差进行分析等。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 通过实践与大量搜集、阅读相关资料相结合，在对金属切削加工原理、金属切削机床、机械加工工艺文件的编制、机械设计与理论及机械装备等相关知识充分掌握后，对零件的机械加工工艺路线、工装夹具的设计、普通铣床的驱动、夹紧装置进行数学建模，并通过模拟实验分析建立普通铣床的驱动、夹紧装置的实体模型，设计专用夹具的驱动、夹紧装置，进行现场实验，来达到产品的最优化设计。研究计划及预期成果 现场调研、模拟、建模、实验、机器调试，达到产品的最优化设计，大大降低劳动强度和提高生产效率。特色或创新之处 适用于现代加工企业高效、安全的专用夹具设计、夹紧装置的优化设计，可降低工人的劳动强度、减少机械加工工艺时间和降低机械零件的生产成本，这样可以提高企业产量，有利于企业的发展。已具备的条件和尚需解决的问题针对实际使用过程中存在的金属加工工艺文件编制、工件夹紧及快速高效夹具设计问题，综合所学的机械理论设计与方法与机械装备等方面的知识，实现适合于现代加工制造业、合理的工艺路线、合适的夹紧装置等的优化设计，进而提高学生开发和创新机械产品的能力。指导教师意见 指导教师签名：年 月 日教研室（学科组、研究所）意见 教研室主任签名： 年 月 日系意见 主管领导签名： 年 月 日功夫编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目： 单拐曲轴工艺工装设计 信机 系 机械工程及自动化 专业学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称：副教授 ） （职称： ）2013年5月25日37无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 单拐曲轴工艺工装设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械91 学 号： 0923040 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日摘 要本文是对曲轴零件三维造型及零件的机械加工工艺路线的设计，并根据加工工序的要求完成对夹具的设计。三维造型主要表达了零件的造型过程，并可根据零件三维图样自动生成零件的数控加工程序。曲轴作为轴类零件，其主要加工表面是外圆及端面。其结构相对简单，加工时间少，加工成本较低，但零件的加工精度要求较高。按照机械加工工艺要求，需遵循先面后孔的原则，并且为了保证加工精度将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段。基准选择以外圆面作为粗基准，以两个中心孔作为精基准，确定了其加工的工艺路线和加工中所需要的各种工艺参数。在零件的夹具设计中，主要是根据零件加工工序要求，分析应当限制的自由度的数量，进而根据零件的表面特征选定定位元件，再分析所选定位元件能否限定应限自由度。确定了定位元件后还需要选择夹紧元件，最后就是来完成专用夹具的结构设计。关键词：曲轴；加工工艺；工序；专用夹具AbstractThis paper is the design of line machining technology of the three dimension modeling and parts of Crankshaft parts. According to desire, the author designed the fixture of the work-piece. Three dimension modeling described the process of the work-piece. Then auto generated the computer program according to the modeling. The Crankshaft components as a class of axis, its main processing surface are the plane and the cylindrical. According to the machine-finishing technological requirement, after following the first surface then the hole principle, and is clear about the hole and the plane processing divides the rough machining and the precision work stage guarantees the working accuracy. The datum choice takes the cylindrical surface by the support surface, takes the fine datum by the support two center holes, had determined in its processings craft route and the processing needs each technological parameter. In the designing of the fixture, selected the orientation units is the main work. And analyzed the restriction of the work-piece when the machining. Then selected the gripping components and decided the contracture of the fixture. Key words: crankshaft; machining processing; workstage; special fixture目 录摘 要IIIABSTRACTIV目录V1 绪论11.1本课题的研究内容和意义11.2国内外的发展概况11.3本课题应达到的要求22 零件的造型42.1 零件造型软件的介绍42.2 零件造型的流程43 零件的工艺分析83.1 零件的工艺分析83.2 零件的功用分析83.2.1 轴类零件的功用83.2.2 轴类零件的主要技术要求83.2.3 轴类零件的材料、毛坯及热处理94 零件工艺规程的设计104.1 确定制造毛坯的方式104.2 加工方法分析及确定104.3 加工顺序的安排104.4 定位基准的选择104.4.1 选择定位基准的方法104.4.2 轴类零件的定位基准与装夹方法124.5 拟定加工零件的工艺路线135 毛坯尺寸、工序尺寸和机械加工余量的确定175.1 工序尺寸及公差的确定175.2 设备及工艺装备的确定205.3 切削用量及工时定额的确定206 钻4-22孔专用夹具设计266.1 指出加工过程中的问题266.1.1 机床夹具的作用266.1.2 钻床夹具的类型266.1.3 钻夹具选择的原则276.2 夹具的设计276.2.1 定位基准的选择276.2.2 定位方案的确定286.2.3 定位元件的确定286.2.4 切削力及夹紧力计算286.2.5钻套、连接元件及钻模板的设计296.2.6 夹具体的设计306.2.7 夹具精度分析306.2.8 夹具设计及操作的简要说明307车曲轴轴颈专用夹具设计31 7.1 问题的指出31 7.2车夹具的选择与设计31 7.3 夹具设计31 7.3.1 选择定位基准31 7.3.2 确定定位元件31 7.3.3 夹紧装置的设计要求32 7.3.4 夹具体的设计32 7.3.5 夹具精度分析33 7.3.6夹具设计及操作的简要说明338 结论与展望348.1结论348.2不足之处及未来展望34毕业设计小结35致谢36参考文献37单拐曲轴工艺工装设计1 绪论1.1本课题的研究内容和意义机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，合理的机械加工工艺过程是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。因而不仅要合理结合企业的生产实际来进行零件加工工艺文件的编制，而且还要根据零件的加工要求和先进的加工机床来设计先进高效的夹具。合理的机械加工工艺文件不仅能提高一个企业的技术革新能力，而且可以较大程度地提高企业的利润，因而合理地编制零件的加工工艺文件就显得时常重要。机械加工工艺文件的合理性也会受到企业各方面因素的制约，比如企业的生产设备、工人的技术水平及夹具的设计水平等，其中较为重要的是夹具的生产和设计。夹具是机械加工系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具的设计都是十分重要的。好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。该课题主要是为了培养我们开发、设计和创新机械产品的能力，要求我们能够结合常规机床与零件加工工艺，针对实际使用过程中存在的金属加工中所需要的三维造型、机床的驱动及工件夹紧问题，综合所学的机械三维造型、机械理论设计与方法、机械加工工艺及装备等知识，对高效、快速夹紧装置进行改进设计，从而实现金属加工机床驱动与夹紧的半自动控制。就我个人而言，通过这次毕业设计队自己所学的理论知识进行一次综合运用，也是对四年的学习深度的一个检验。从中锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，并希望通过毕业设计能养成一种严谨、务实、求真、奋进的工作态度，不仅是对生活的一种感悟，而且为参加工作打下一个良好的基础。因而具有十分重要的意义。1.2国内外的发展概况夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。在夹具设计过程中，对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题,设计人员一般都会考虑的比较周全，但是，夹具设计还经常会遇到一些小问题，这些小问题如果处理不好，也会给夹具的使用造成许多不便，甚至会影响到工件的加工精度。我们把多年来在夹具设计中遇到的一些小问题归纳如下：零件的清根问题在设计以端面和内孔定位的夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处清根问题。端面和定位外圆分为两个单独的零件时无此问题,。夹具要不要清根，应根据工件的结构而定。如果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角，则必须清根,如果零件定位孔孔口倒角较大或孔口是空位，则不需要清根，而且交界处可以倒为圆角R。端面与外圆定位时，与上述相同。让刀问题在设计圆盘类刀具(如铣刀、砂轮等)加工的夹具时，会存在让刀问题。设计这类夹具时，应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后，铣刀或砂轮的退刀位置，其位置大小应根据所使用的铣刀或砂轮的直径大小，留出超过刀具半径的尺寸位置即可。更换问题在设计加工结构相同或相似，尺寸不同的系列产品零件夹具时，为了降低生产成本,提高夹具的利用率，往往会把夹具设计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具。由于现代加工的高速发展，对传统的夹具提出了较高要求，如快速、高效、安全等。要想达到这样的生产要求，就必须计算加工工序零件在加工过程中由于切削力、重力、惯性力等所产生的切削力及切削力矩，按照夹具设计中所确定的夹紧方式进行夹紧力的计算，为了减小夹具的具体尺寸，就需要增大夹具的定位区间，增大由夹紧力而产生的摩擦力矩、正压力及由此而产生的摩擦力，以达到夹具小巧而精用的目的。同时为了减少工人的劳动强度，提高工件的装夹效率，还需要对夹具的夹紧机构的行程进行设计，以期以最短的夹紧行程，达到最佳的夹紧效果。研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3-4年就要更新50-80左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10-20左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度。1.3本课题应达到的要求通过实际调研和采集相应的设计数据、阅读相关资料相结合，首先通过对零件的三维造型，对零件的基本结构及作用有个大致的了解，在此基础上，经过对金属切削加工、金属切削机床、机械设计与理论等相关知识充分掌握后，分析零件的加工工艺，确定零件各加工表面的加工方法，进而形成零件的机械加工工艺路线。并能根据零件的加工工序要求，分析零件的定位方式、金属切削加工过程中的机床工作台驱动、工件夹紧等方面的相关数据，结合机械机构设计的相关理论知识，完成工件的有效定位及夹紧，从而使整个零件的加工工艺路线经济，工件定位方案合理，来达到产品的最优化设计。针对实际使用过程中存在的金属加工工艺文件编制、工件夹紧及工艺参数确定及计算问题，综合所学的机械理论设计与方法、机械加工工艺文件编制及实施等方面的知识，设计出一套适合于实际的零件加工工艺路线，从而实现适合于现代加工制造业、夹紧装置的优化设计。这次毕业设计是机械制造与自动化专业的一个十分重要的学习环节， 是对入学以来所学的机械方面的知识进行的一次全面的检查、巩固和提高。这次毕业设计是应用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。把所学的知识能够综合运用到实际零件的加工中。通过本次设计使我巩固了已学的知识，加深了印象，使自己能够运用所学的机械加工知识解决一些具体的问题。此次毕业设计涉及的知识面有夹具设计、零件安装、加工工艺、数值计算、 刀具的性能、测量技术、CAD制图、AutodeskInventor外还涉及到金属材料、公差配合及加工设备等多方面的知识。通过这次毕业设计我发现了自己还有许多知识还没有掌握牢固。但更多的是通过这次设计使我提高、巩固、扩大了自己所学到的理论知识与技能，提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力，学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书，并在这次设计中培养了我对机械设计的独立工作能力，掌握了一定的机械加工设计方法步骤和思路为以后的学习和设计工作打下了良好的基础。同时，也使我体会到了老师平时对我们的谆谆教导、用心良苦。 由于本人水平有限，设计还有许多不足之处，希望老师给予批评和指正。2 零件的造型2.1 零件造型软件介绍AutodeskInventor软件为工程师提供了一套全面灵活的三维机械设计、仿真、工装模具、可视化和文档编制工具集，能够帮助制造商超越三维设计，体验数字样机解决方案。借助Inventor软件，工程师可以将二维AutoCAD图纸和三维数据整合到单一数字模型中，并生成最终产品的逼真图像，以便于在实际制造前，对产品的外形、结构和功能进行验证。通过基于Inventor软件的数字样机解决方案，能够以数字方式设计、可视化和仿真产品，进而提高产品质量，削减开发成本，缩短上市时间等特点。 2.2 零件造型过程本次毕业设计的课题为单拐曲轴的工艺及工装设计，零件的二维图如图2.1所示。图2.1 二维轮廓图根据零件的二维图，打开造型软件，选择基准面，首先草绘出零件的对称面的平面轮廓，再通过旋转可得到曲轴主轴颈的实体图，如图2.2所示。图2.2主轴颈旋转图再对主轴颈与曲轴颈间连板进行拉伸，如图2.3所示。图2.2主轴颈旋转图对草绘出的曲轴颈进行旋转，得到曲轴颈的实体如图2.4所示。再对主轴颈与曲轴颈间连板进行拉伸，如图2.5所示。根据二维图，通过旋转得到如图2.6所示。图2.3 拉伸图图2.4 曲轴颈三维图图2.5 拉伸图图2.6 主轴颈实体图根据二维图，通过拉伸得到键槽，如图2.7所示。图2.7 拉伸键槽使用孔工具中的打孔命令打孔，如图2.8所示。图2.8 打孔使用孔工具中的打孔命令打孔，如图2.9所示。图2.9 打孔使用孔工具中的打孔命令继续进行打孔，如图2.10所示。图2.10 打孔三维图完成如图2.11所示。图2.11 三维图3 零件的工艺分析3.1 零件工艺分析1） 主轴颈、连杆轴颈本身精度：主轴颈110+0.025 +0.003尺寸公差等级IT6，表面粗糙度Ra为1.25m，连杆轴颈110-0.036 -0.071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。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。3.2 零件的功用分析3.2.1 轴类零件的功用曲轴属于轴类零件。轴类零件是机器中的主要零件之一，它的主要功能是支承传动零件(齿轮、带轮、离合器等)和传递扭矩。对于轴类零件而言，它们都是长度L大于直径d的回转体零件，若Ld12，通常称为刚性轴，而Ld12则称为挠性轴。其加工表面主要有内外圆柱面、内外圆锥面、轴肩、螺纹、花键、沟槽、键槽等组成。3.2.2 轴类零件的主要技术要求轴通常是由支承轴颈支承在机器的机架或箱体上，实现运动传递和动力传递的功能。支承轴颈表面的精度及其与轴上传动件配合表面的位置精度对轴的工作状态和精度有直接的影响。因此，轴类零件的技术要求通常包含以下几个方面。（1）尺寸精度：主要指直径和长度的精度。直径精度由使用要求和配合性质确定：对主要支承轴颈，可为IT6IT9；特别重要的轴颈可为IT5。长度精度要求一般不严格，常按未注公差尺寸加工，要求高时，可允许偏差为50200m。（2）形状精度：主要是指支承轴颈的圆度、圆柱度，一般应将其控制在尺寸公差范围内，对精度要求高的轴，应在图样上标注其形状公差。（3）位置精度：主要指装配传动件的配合轴颈相对装配轴承的支承轴颈的同轴度、圆跳动及端面对轴心线的垂直度等。普通精度的轴，配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为1030m，高精度的为510m。（4）表面粗糙度：是根据轴运转速度和尺寸精度等级决定的。配合轴颈的表面粗糙度Ra值为3.20.8m，支承轴颈的表面粗糙度Ra值为0.80.2m。（5）其他要求：为改善轴类零件的切削加工性能或提高综合力学性能及其使用寿命，必须根据轴的材料和使用要求，规定相应的热处理要求。3.2.3 轴类零件的材料、毛坯及热处理轴类零件应根据不同工作条件和使用要求选择不同的材料和不同的热处理方法，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。45钢是一般轴类零件常用的材料，经过调质可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合力学性能。40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴，这类钢经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合力学性能。轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn可制造较高精度的轴，这类钢经调质和表面高频感应加热淬火后再回火，表面硬度可达5058HRc，并具有较高的耐疲劳性能和耐磨性。对于高转速、重载荷等条件工作的轴，可选用20CrMnTi、20Mn2B等低碳合金钢或38CrMoAl中碳渗氮钢。轴类零件常用的毛坯是圆棒料、锻件或铸件等，对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要轴，常选用锻件；对某些大型或结构复杂的轴（如曲轴），常采用铸件。轴类零件在机加工前、后和过程中一般均需安排一定的热处理工序。在机加工前，对毛坯进行热处理的目的主要是改善材料的切削加工性、消除毛坯制造过程中产生的内应力。如对锻造毛坯通过退火或正火处理可以使钢的晶粒细化、降低硬度、便于切削加工，同时也消除了锻造应力。对于圆棒料毛坯，通过调质处理或正火处理可以有效地改善切削加工性。在机加工过程中的热处理，主要是为了在各个加工阶段完成后，消除内应力，以利于后续加工工序保证加工精度。在终加工工序前的热处理，目的是为了达到要求的表面力学物理性能，同时也消除应力。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。4 零件工艺规程设计4.1 确定毛坯的制造形式曲轴工作时要承受很大的转矩及变形的弯曲应力，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。4.2 加工方法分析及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，所以不能直接在轴端面上钻中心孔，加工连杆时，可以用加工过的主轴颈作为定位基准，安装到专用的偏心卡盘分度夹具中，以此来让连杆轴颈的轴线与转动轴线重合，有利于零件的加工。4.3 加工顺序的安排此零件是单拐曲轴，刚性差且易变形，属中批量生产。故选用中心孔定位的方法，它是辅助基准，装夹方便，不但能节省找正时间，还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，打中心孔。由于该零件的刚性差，所以要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，以此为基准粗加工连杆轴颈，再磨主轴颈，最后磨连杆轴颈。4.4 定位基准的选择4.4.1 选择定位基准的方法定位基准有粗基准和精基准之分。零件开始加工时，所有的面均未加工，只能以毛坯面作定位基准，这种以毛坯面为定位基准的，称为粗基准，以后的加工，必须以加工过的表面做定位基准，以加工过表面为定位基准的称精基准。在加工中，首先使用的是粗基准，但在选样定位基准时，为了保证零件的加工精度，首先考虑的是选择精基准，精基准选定以后，再考虑合理地选择粗基准。精基准的选择原则选择精基准时，重点考虑是如何减少工件的定位误差，保证工件的加工精度，同时也要考虑工件装卸方便，夹具结构简单，一般应遵循下列原则：(1)基准重合原则所谓基准重合原则是指以设计基准作定位基准，以避免基准不重合误差。(2)基准统一原则当零件上有许多表面需要进行多道工序加工时，尽可能在各工序的加工中选用同一组基准定位，称为基准统一原则。基准统一可较好地保证各个加工面的位置精度，同时各工序所用夹具定位方式统一，夹具结构相似，可减少夹具的设计、制造工作量。基准统一原则在机械加工应用较为广泛，如阶梯轴的加工，大多采用顶尖孔作统一的定位基准；齿轮的加工，一般都以内孔和一端面作统一定位基准加工齿坯，齿形；箱体零件加工大多以一组平面或一面两孔作统一定位基准加工孔系和端面；在自动机床或自动线上，一般也需遵循基准统一原则。(3)自为基准原则有些精加工工序，为了保证加工质量，要求加工余量小而均匀，采用加工面自身作定位基准，称为自为基准原则。例如在导轨磨床上磨削床身导轨时，为了保证加工余量小而均匀，采用百分表找正床身表面的方式装夹工件。(4)互为基准原则为了使加工面获得均匀的加工余量和加工面间有较高的位置精度，可采用加工面间互为基准反复加工。例如加工精度和同轴度要求高的套筒类零件，精加工时，一般先以外圆定位磨内孔，再以内孔定位磨外圆。又如加工精密齿轮时，通常是齿面淬硬后再磨齿面及内孔。(5)装夹方便原则所选定位基准应能使工件定位稳定，夹紧可靠，操作方便，夹具结构简单。以上介绍了精基准选择的几项原则，每项原则只能说明一个方面的问题，理想的情况是使基准既“重合”又“统一”，同时又能使定位稳定、可靠，操作方便，夹具结构简单。但实际运用中往往出现相互矛盾的情况，这就要求从技术和经济两方面进行综合分析，抓住主要矛盾，进行合理选择。还应该指出，工件上的定位精基准，一般应是工件上具有较高精度要求的重要工作表面，但有时为了使基准统一或定位可靠，操作方便，人为地制造一种基准面，这些表面在零件的工件中并不起作用，仅仅在加工中起定位作用，如顶尖孔、工艺搭子等。这类基准称为辅助基准。 粗基准的选择原则选择粗基准时，重点考虑如何保证各个加工面都能分配到合理的加工余量，保证加工面与不加工面的位置尺寸和位置精度，同时还要为后续工序提供可靠精基准。具体选择一般应遵下列原则：1)为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为粗基准。2)为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为粗基准。3)为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。例如车床床身导轨面是重要表面，不仅精度和表面质量要求很高，而且要求导轨表面的耐磨性好，整个表面具有大体一致的物理力学性能。床身毛坯铸造时，导轨面是朝下放置的，其表面层的金属组织细微均匀，没有气孔、夹砂等缺陷。因此，导轨面粗加工时，希望加工余量均匀，这样，不仅有利于保证加工精度，同时也可能使粗加工中切去一层金属尽可能薄一些，以便留下一层组织紧密而耐磨的金属层。为了达到上述目的，在粗基准选择时，应以床身导轨面为粗基准先加工床脚平面，再以床脚面为精基准加工导轨面，这样就可以使导轨面的粗加工余量小而均匀。反之，若以床脚为粗基准先加工导轨面，由于床身毛坯的平行度误差，不得不在床身的导轨面上切去一层不均匀的较厚金属，不利于床身加工质量的保证。以重要表面作粗基准，在重要零件的加工中得到较多的应用，例如机床主轴箱箱体的加工，通常是以主轴孔为粗基准先加工底面或顶面，再以加工好的平面为精准加工主轴孔及其他孔系，可以使精度要求高的主轴孔获得均匀的加工余量。4)为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单，操作方便。5)粗基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹使用同一粗基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。4.4.2 轴类零件的定位基准与装夹方法（1）定位基准由轴类零件本身的结构特征决定了最常用的定位基准是两顶尖孔，因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度等这些精度要求，它们的设计基准一般都是轴的中心线，用顶尖孔作为定位基准，重复安装精度高，能够最大限度地在一次安装中加工出多个外圆和端面，这符合基准统一原则。轴类零件粗加工时为了提高零件刚度，一般用外圆表面与顶尖孔共同作为定位基准；轴较短时，可直接用外圆表面定位。（2）装夹方法为保证轴类零件的加工精度，其装夹尺可能遵守基准重合和基准统一原则，其装夹方法有以下几种：1）单用卡盘装夹外圆表面（一夹）：用外圆表面定位时可用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘夹住外圆表面。2）卡盘和顶尖配合使用装夹零件（一夹一顶）：粗加工时，切削力较大，常采用三爪自定心卡盘夹一头，后顶尖顶另一头的装夹方法。3）卡盘和中心架配合使用装夹零件（一夹一托）：加工轴上的轴向孔或车端面、钻中心孔时，为提高刚性，可用三爪卡盘夹住一头，中心架托住另一头的装夹方法。当外圆为粗基准时，必须先用反顶尖顶住工件左端，在毛坯两端分别车出支承中心架的一小段外圆，方可使用此装夹方法。4）两头顶尖装夹零件（双顶）：用前后顶尖与中心孔配合定位，通过拨盘和鸡心夹带动工件旋转，此法定位精度高，但支承刚度较低，传动的力矩较小，一般多用于外圆表面的半精加工和精加工。当零件的刚度较低时，可在双顶尖之间加装中心架或跟刀架作为辅助支承以提高支承刚度。5）当生产批量大，零件形状不规则时，可设计专用夹具装夹。（3） 选择曲轴零件定位基准在加工单拐曲轴时以主轴颈为基准，并打中心孔。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。4.5 拟定零件加工的工艺路线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2） 加工顺序的安排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） 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4）单拐曲轴机械加工工艺路线初步拟定根据以上分析，现初步拟定单拐曲轴机械加工工艺路线分别如表4-1和4-2所示。表4-1 加工工艺路线一工序号工序名称工序内容工艺装备1铸造铸造2清砂清砂3热处理人工时效处理4清砂细清砂5涂漆非加工表面涂红色防锈漆6划线以毛坯外形找正，划主要加工线，偏心距1200.10及外形加工线7粗铣用V形块和辅助支承调整装夹工件后压紧，铣75140平面和270上、下面，留加工余量56X61328铣以75140两平面定位加紧，按线找正铣另一侧面，留加工余量3，厚度尺寸保证149X61329铣以75140两平面定位加紧，按线找正铣另一侧面，留加工余量3，保厚度尺寸为146+0.5 0X613210检验超声波检查超声波检测仪11划线划轴两端中心孔线，照顾各部加工余量12钻工件平放在镗床工作台上，压110两处，钻左端中心孔。T617A续表4-1工序号工序名称工序内容工艺装备13粗车夹右端顶左端中心孔，车左端外圆110+0.025 +0.003 至1250 0.021，车右端所有轴径至1140.08，粗车拐径外侧左、右端面，保证拐径外侧的对称度及尺寸为320CW616314粗车夹左端，右端上中心架车端面，去长短保证总长尺寸钻中心孔CW616315铣以75140两处平面定位压紧，在左端1250 0.021上铣键槽宽10、深5、长80X52K16粗车粗车拐径110-0.036 0.071 尺寸至115，粗车拐径内侧面164+0.53 0至1620.8.装夹在车拐径专用工装上CW6163 专用车拐径工装17精车精车拐径110.-0.036 -0.071 至110.80.1，车拐径内侧面164+0.53 0至尺寸要求，车倒圆R3CW6163专用车拐工装18精车夹右端1140.08处，顶左端中心孔，精车轴径至111，长度尺寸至94保75尺寸CW616319精车夹左端（110处）顶右端中心孔精车轴径至111，长度尺寸至103，其余部分车至106，保75尺寸CW616320粗磨以两中心孔定位，磨右端轴径至110.6+0.05 0，轴径105-0.24 -0.40至尺寸105.6+0.05 0M1450B21粗磨以两中心孔定位，调头装夹，磨左端轴径110+0.025 +0.003至尺寸110.6+0.05 0M1450B22铣精铣140+0.022 +0.008两端面至图样尺寸X613223铣铣底面75140，以两侧面定位并压紧，保证距中心高80，总高为270X613224钻以两轴径110.6+0.05 0定位压紧，钻攻4M24-7H螺纹孔Z3050钻模25磨以两端中心孔定位，磨拐径110-0.036 -0.071至图样尺寸。模圆角R3M8260A26磨以两端中心孔定位，精磨两拐径110+0.025 +0.003至图样尺寸，磨圆角R3，磨105-0.24 -0.40至图样尺寸，磨圆角R3M1432A27车夹左端，顶右端中心孔，车1：10圆锥，留磨量1.5CW618028磨以两端中心孔定位，磨1:10圆锥105长216M1432A29检验磁粉探伤各轴径，拐径探伤机30划线划键槽线28-0.022 -0.07417631铣铣键槽，以两轴径110-0.036 -0.071定位，采用专用工装夹具，铣键槽28-0.022 -0.07417610至图样尺寸，X5030A专用工装续表4-1工序号工序名称工序内容工艺装备32钻钻左端20孔，孔深136，扩32，深50，锪60角T617A33钻重新装夹工件，钻10油孔，及M42-7H底孔，M12-7H底孔，攻M24-7H，M12-7H螺纹T617A34钻钻拐径10斜油孔，采用专用工装装夹Z303235钳修油孔、倒角、清污垢36检验检查各部尺寸37入库涂油入库表4-2 加工工艺路线二工序号工序名称工序内容工艺装备1铸铸造，清理2热处理正火3锯4钻中心孔铣曲轴两端面钻中心孔卧式双面中心钻床5粗车粗车主轴颈右端CA61406粗车粗车主轴颈左端CA61407半精车半精车主轴颈右端CA61408半精车半精车主轴颈左端CA61409粗车粗车连杆轴颈切第一、二侧板特种多刀车床10粗铣粗铣连杆上、下及前、后端X613211钻孔在第一侧板及主轴颈上钻油孔特种两面四轴钻床12扩孔扩孔32特种两面四轴钻床13攻螺纹在油孔上攻螺纹4-M24、M12并倒角特种双面卧式四轴攻螺纹机床14铣键槽在主轴颈右端粗铣键槽X613215校直校直压床续表4-2工序号工序名称工序内容工艺装备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辊道上18清理并吹净在乳化液中清洗顶尖和油孔保证没有赃物并吹净清洗机上19检验检验以上加工尺寸检验台上20修正中心孔修正中心孔21磨削磨削主轴颈右端并倒角M1432A22磨削磨削主轴颈左端并倒角M1432A23磨削磨削连杆轴颈第一、二侧板并倒角M1432A24磨削磨削连杆上、下及前、后端并倒角M1432A25去毛刺吹净在所有孔口处抛光棱边在主轴颈、连杆轴颈上去毛刺并吹净辊道上26检验检验检验台上27动平衡曲轴动平衡量每端不大于120g.cm n=600r/min动平衡机上28去除不平衡量去除不平衡量立式钻床、立式铣床29校直校直液压床上30终检终检检验台上5）机加工工艺路线的确定经过综合比较和分析，笔者认为路线二，在保证产品的设计要求的基础上更加高效简洁，有利于批量生产，故选择路线二。5 毛坯尺寸、工序尺寸及机械加工余量的确定5.1 工序尺寸及公差确定1) 外圆表面的加工本道工序尺寸为右轴颈的加工尺寸，以左右两端面为基准，粗车和精车选用CA6140车床进行加工，最后使用万能外圆磨床加工。如表5-1所示。 表5-1右轴颈工序尺寸及公差 (mm)工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸铸1151.4粗车112.42.60.140半精车110.420.054磨1100.40.0222) 外圆表面的加工本道工序为左轴颈的基本工序尺寸，以左右两端面为基准，粗车和精车选用CA6140车床进行加工，最后使用万能外圆磨床加工。如表5-2所示。表5-2 左轴颈工序尺寸及公差 (mm)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110.44.60.087磨1100.40.0353) 外圆表面的加工本道工序为1：10锥度左端的基本工序尺寸，以左右两端面为基准，粗车和精车选用CA6140车床进行加工，最后使用万能外圆磨床加工。如表5-3所示。表5-3 锥度左端工序尺寸及公差 (mm)工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸铸1101.41101.4续表5-3工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸粗车107.42.60.87半精车105.420.35磨1050.40.164) 外圆表面的加工本道工序为曲轴最大外圆的基本工序尺寸，以左右两端面为基准，粗车和精车选用CA6140车床进行加工，最后使用万能外圆磨床加工。如表5-4所示。表5-4 外圆表面工序尺寸及公差 (mm)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142.54.50.1磨1400.50.0165) 轴向长度94mm的端面加工本道工序为曲轴左端的基本工序尺寸，以右端面为基准，粗车和精车选用CA6140车床进行加工，最后使用万能外圆磨床加工。如表5-5所示。表5-5 曲轴左端工序尺寸及公差 (mm)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 6) 右端长度为103mm的主轴颈轴向长度的加工本道工序为曲轴左端外圆的长度基本工序尺寸，以左右两端面为基准，粗车和精车选用CA6140车床进行加工，最后使用万能外圆磨床加工。如表5-6所示。表5-6 右端主轴颈长度工序尺寸及公差 (mm)工艺路线工序余量工序尺寸铸98续表5-6工艺路线工序余量工序尺寸粗车2.6100.4半精车2102.4磨0.41037) 轴向长度为的跨距的加工本道工序为曲轴内槽长度的基本工序尺寸，以左右两端面为基准，粗车和精车选用CA6140车床进行加工，最后使用万能外圆磨床加工。其工序尺寸及公差如表5-7所示。表5-7 主轴颈间跨距工序尺寸及公差 (mm)工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸铸1591.4粗车163.54.50.63磨1640.50.538) 径向270mm轴宽的加工本道工序为曲轴最大外圆端面的基本工序尺寸，以左右两端面为基准，粗车和精车选用CA6140车床进行加工，最后使用万能外圆磨床加工。如表5-8所示。表5-8 轴宽工序尺寸及公差 (mm)工艺路线工序余量工序尺寸铸275粗铣4.5270.5磨0.52709) 键槽的加工本道工序为曲轴右端键槽的基本工序尺寸，以左端面为基准，选用X6132铣床进行加工，最后使用万能外圆磨床加工。如表5-9所示。表5-9 键槽工序尺寸及公差 (mm)工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸粗铣27.70.13磨280.30.05210) 10油孔的加工本道工序为曲轴油槽的基本工序尺寸，以左右两端面为基准，选用Z525立式钻床进行加工，最后使用万能外圆磨床加工。如表5-10所示。表5-10 油孔工序尺寸及公差 (mm)工艺路线工序余量工序尺寸粗铣9.7磨0.3105.2 设备及工艺装备的确定所用的设备有：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。5.3 切削用量及工时定额确定（1）粗车曲轴两端面，钻中心孔机床：CA6140卧式车床。刀具：90外圆车刀，刀片材料为YT15，刀杆尺寸为16mm25mm， kr=900，0=150，0=80，r=0.5mm 。确定切削用量：1）背吃刀量：ap=5mm。2）进给量：根据切削用量简明手册表1.4，选用f=0.5mm/r。3）切削速度：查切削用量简明手册表1.27可得各系数，切削速度计算值如下： （5-1）代入数据可得：= =95.56(m/min) 4）确定主轴转速： (5-2)= 276.66(r/min)根据机床主轴转速图可知，可取n=450r/min。所以实际切削速度为:=108.8(m/min)5）校验机床功率和机床进给机构强度：略 工时定额：1）计算基本时间： (5-3) 式中：L=118, L1=4, L2=0所以 ：min2）取： T辅=5min，=3%，=2%，T准终=10min3）单件的工时定额为： =7.8min（2）粗车主轴颈右端时：切削用量：（车刀刀杆尺寸取2525）ap=2.6 ，由切削用量简明手册表5.3-1得f=1.3，由切削用量简明手册表5.3-20查得v=59m/min，则n=318v/d=31859/112.4=166.9=167r/min工时定额：由切削用量简明手册表3.3-1得：装夹工件时间为1.1min由切削用量简明手册表3.3-2得：松开卸下工件时间为0.76min，由切削用量简明手册表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由切削用量简明手册表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由切削用量简明手册表5.4-1得机动时间为：T2=0.07+0.06+0.04+0.03=0.2min由切削用量简明手册表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：a=2.6 由切削用量简明手册表5.3-1得：f=1.3mm/r 由切削用量简明手册表5.3-20得：v=59m/min 则n=318v/d=31859/112.4=166.9=167r/min工时定额：（同上）T1=2.61min T2=0.2min T3=53min T4=15minT基=91.65/1671.32.6=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）a=2 由切削用量简明手册表5.3-2得f=0.1mm/r 由切削用量简明手册表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=410.85/3460.12=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：a=2 由切削用量简明手册表5.3-2得f=0.1mm/r 由切削用量简明手册表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=93.65/3460.12=6.8minT总=80.61min(6)粗车连杆轴颈，切第一、二侧板切削用量：a=4.6 由切削用量简明手册表5.3-1得f=1.2mm/r由切削用量简明手册表5.3-20得v=48m/min 则n=318v/d=31848/110.4=139r/min工时定额：由切削用量简明手册表3.3-21得装夹工件时间为0.6min由切削用量简明手册表3.3-23得操作时间为0.02+0.02+0.05+0.05+0.01=0.15min由切削用量简明手册表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/nfa=163.55/1391.24.6=1.1minT总=73.6min(7)粗铣连杆上、下端及前、后端：切削用量：a=4.5 由切削用量简明手册表6.3-2得f=0.25mm/r 由切削用量简明手册表6.3-21的硬质合金铣刀铣削灰铸铁时v=120m/min 则n=318v/d=318120/270.5=142r/min工时定额：由切削用量简明手册表6.4-1得：T2=lw+l1+l2/vf=313+10+10/0.25142=9.4min由切削用量简明手册表3.3-7得操作时间为：0.83min由切削用量简明手册表3.3-8得测量工件时间为：0.14minT1=2.27min T3=51min T4=15minT基=lz/nfap=3135/1420.254.5=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：a=230 由切削用量简明手册表7.3-1得f=0.5mm/r 由切削用量简明手册表7.3-11得v=16m/min则n=318v/d=31816/20=254.4r/min工时定额：当钻20深230油孔时：T2=lw+lf+lt/fn=230+17+0/0.5254.4=1.9min(lf=dm/2cotkr=20/2cot120=17) T基=23020/254.40.5230=0.16min当钻20 深160油孔时：由表7.4-1得T2=lw+lf+lt/fn=160+17+0/0.5254.4=1.4min(lf=dm/2cotkr=20/2cot120=17) T基=16020/254.40.50.6=0.16min当钻10 深200油孔时:T2=lw+lf+lt/fn=200+8.5+0/0.5254.4=1.7min(lf=dm/2cotkr=10/2cot120=8.5) T基=20010/254.40.5200=0.08min由切削用量简明手册表3.3-9得装夹工件时间为0.17min由切削用量简明手册表3.3-10得松卸工件时间为0.15min由切削用量简明手册表3.3-11得操作时间为0.4min由切削用量简明手册表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：a=9.7 由切削用量简明手册表6.3-2得f=0.3mm/r 由切削用量简明手册表6.3-11得v=49m/min 则n=318v/d=31849/105=149r/min工时定额：由切削用量简明手册表6.4-1得T2=(t+lw)/vf2+(lw-d0)/vf=(10+179.7)/499.7+(179.7-105)/(490.3)5.5min由切削用量简明手册表3.3-5得装夹工件时间为0.11min由切削用量简明手册表3.3-6得松卸工件时间为0.1min由切削用量简明手册表3.3-7得操作时间为0.68 min由切削用量简明手册表3.3-8得测量工件时间为0.18minT1=1.07min T3=51min T4=15minT基=lz/nfa=179.710/1490.39.7=4.2minT总=76.8min(10)磨削主轴颈右端并倒角：切削用量：a=0.4 由表10.2-2得f=0.4mm/r v=22m/min n=318v/d=31822/110=64r/min工时定额：由表切削用量简明手册3.3-13得装夹和松卸工件时间分别为：0.19min 和 0.10min由切削用量简明手册表3.3-15得操作时间为0.37min 由切削用量简明手册表3.3-16得测量工件时间为0.08minT1=0.74min T基=4030.4/640.50.4=13min T3=60min T4=15minT总=88.74min(11)磨削主轴颈左端并倒角：切削用量：a=0.4 由切削用量简明手册表10.2-2得f=0.4mm/r v=22m/min则n =318v/d=64r/min工时定额：由切削用量简明手册表3.3-13得装夹和松卸时间为0.19 min和0.10 min由切削用量简明手册表3.3-15得操作时间为0.37min 由切削用量简明手册表3.3-16得测量工件时间为0.08minT1=0.74min T3=60min T4=15min T基=940.4/640.50.4=3minT总=78.74min（12）磨削连杆轴颈第一、二侧板并倒角切削用量：a=0.4 由切削用量简明手册表10.2-2得f=0.4mm/r v=22m/min则n =318v/d=64r/min工时定额：由切削用量简明手册表3.3-13得装夹和松卸时间为0.09 min和0.08 min由切削用量简明手册表3.3-15得操作时间为0.39min 由切削用量简明手册表3.3-16得测量工件时间为0.08minT1=0.64min T3=60min T4=15min T基=1640.4/640.50.4=5.2minT总=82.9min（13）磨削连杆上、下端并倒角：切削用量：a=0.5 由切削用量简明手册表10.2-2得f=0.5mm/r v=22m/min则n =318v/d=31822/270=26r/min工时定额：由切削用量简明手册表3.3-13得装夹和松卸时间为0.19 min和0.10 min由切削用量简明手册表3.3-15得操作时间为0.41min 由切削用量简明手册表3.3-16得测量工件时间为0.08minT1=0.78mi T3=60min T4=15mi T基=2700.5/260.60.5=17.3minT总=93.1min（14）钻孔32在钻削切削用量中，对孔精度影响较大的分别是背吃刀量和进给量，对钻头的使用寿命影响较大的是背吃刀量和切削速度。机床：Z512台式钻床。刀具：32mm硬质合金麻花钻确定切削用量：1）背吃刀量：ap=2mm。2）进给量：查切削用量简明手册表3.3-13可得，取f=0.2mm/r3）切削速度：取Z512台式钻床主轴转速2200r/min，根据切削速度计算公式：确定工时定额1）计算基本时间： 式中：L=45, L1=5, L2=0所以 ：min2）取： T辅=4min，=3%，=2%，T准终=0min3）单件的工时定额为：=4.2min6钻4-22孔专用夹具设计6.1指出加工过程中的问题为了提高劳动生产率和降低生产成本，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。对于曲轴加工工序11钻出各润滑油口，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。由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低生产成本和降低劳动强度。6.1.1 机床夹具的作用在机床上用于装夹工件的装置称为机床夹具，其主要作用表现在以下几个方面。1）缩短辅助时间，提高劳动生产率。夹具的使用一般包括两个过程：其一是夹具本身在机床上的安装和调整，这个过程主要是依靠夹具自身的定向键、对刀块来快速实现，或者通过找正、试切等方法来实现，但速度稍慢；其二是被加工工件在夹具中的安装，这个过程由于采用了专用的定位装置(如V形块等)，因此能迅速实现。2）确保并稳定加工精度，保证产品质量。加工过程中，工件与刀具的相对位置容易得到保证，并且不受各种主观因素的影响，因而工件的加工精度稳定可靠。3）降低对操作工人的技术要求和工人的劳动强度。由于多数专用夹具的夹紧装置只需工人操纵按钮、手柄即可实现对工件的夹紧，这在很大程度上减少了工人找正和调整工件的时间与难度，或者根本不需要找正和调整，所以，这些专用夹具的使用降低了对工人的技术要求并减轻了工人的劳动强度。4）机床的加工范围得到扩大。很多专用夹具不仅能装夹某一种或一类工件，还能装夹不同类的工件，并且有的夹具本身还可在不同类型的机床上使用，这些都扩大了机床的加工范围6.1.2 钻床夹具的类型钻夹具的种类很多，常用的有以下几种：（1）固定式钻模这种钻模在使用时被固定在钻床工作台上，主要用在立式钻床上加工较大的单孔或在摇臂钻床上加工平行孔系。在立式钻床工作台上安装钻模时，首先用装在主轴上的钻头（精度要求较高时可用心轴）插入钻套内，以校正钻模的位置，然后将其固定。这样既可减少钻套的磨损，又可保证孔的位置精度。（2）回转式钻模回转式钻模主要用来加工围绕一定的回转轴线（立轴、卧轴或倾斜轴）分布的轴向或径向孔系以及分布在工件几个不同表面上的孔。工件在一次装夹中，靠钻模回转可依次加工各孔，因此这类钻模必须有分度装置。回转式钻模按所采用的对定机构的类型，分为轴向分度式回转钻模和径向分度式回转钻模。 （3）移动式钻模这类钻模用于加工中、小型工件同一表面上的多个孔。（4）翻转式钻模这类钻模主要用于加工中、小型工件中分布在不同表面上的孔。该夹具的结构比较简单，但每次钻孔都需要找正钻套相对钻头的位置，所以辅助时间较长，而且翻转费力。因此该类夹具连同工件的总重量不能太重， 一般不宜超过80100N。 （5）盖板式钻模盖板式钻模的结构最为简单，它没有夹具体，只有一块钻模板。一般钻模板上除装有钻套外，还装有定位元件和夹紧装置。加工时，只要将它盖在工件上定位夹紧即可。盖板式钻模结构简单，一般多用于加工大型工件上的小孔。因夹具在使用时经常搬动，故盖板式钻模的重量不宜超过100N。为了减轻重量，可在盖板上设置加强筋，以减小其厚度，也可用铸铝件。（6）滑柱式钻模滑柱式钻模是一种带有升降钻模板的通用可调夹具。它根据工件的形状、尺寸和加工要求等具体情况，专门设计制造相应的定位、夹紧装置和钻套等，装在夹具体的平台和钻模板上的适当位置，就可用于加工。钻模板在夹紧工件或升降至一定高度后，必须自锁。这种手动滑柱式钻模的机械效率较低，夹紧力不大，并且由于滑柱和导孔为间隙配合（一般为H7/f7），因此被加工孔的垂直度和孔的位置尺寸难以达到较高的精度。但是其自锁性能可靠，结构简单，操作方便，具有通用可调的优点，所以不仅广泛使用于大批量生产，而且也已推广到小批生产中。该钻模适用于中、小件的加工。6.1.3 钻夹具的选择原则钻模类型很多，在设计钻模时，首先要根据工件的形状、尺寸、重量和加工要求，并考虑生产批量、工厂工艺装备的技术状况等具体条件，选择钻模类型和结构。在选型时要注意以下几点：（1）工件被加工孔径大于10mm时，应选用固定式钻模。其夹具体上应有专供夹压用的凸缘或凸台。（2）当工件上加工的孔处在同一回转半径，且夹具的总重量超过100N时，应选用具有分度装置的回转式钻模，如能与通用回转台配合使用则更好。（3）当在一般的中型工件某一平面上加工若干个任意分布的平行孔系时，宜采用固定式钻模在摇臂钻床上加工。大型工件则可采用盖板式钻模在摇臂钻床上加工。如生产批量较大，则可在立式钻床或组合机床上采用多轴传动头加工。（4）对于孔的垂直度允差大于0.1mm和孔距位置允差大于0.15mm的中小型工件，宜优先采用滑柱式钻模，以缩短夹具的设计制造周期。6.2 夹具设计6.2.1 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。可以以主轴颈作为主要定位基准来进行孔的加工。6.2.2 定位方案的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。6.2.3 定位元件的确定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。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：T=H+0.707D-0.5N=170+0.707110-0.585=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。V形块的结构图如图6.1所示。图6.1 V形块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。6.2.4 切削力及夹紧力计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由切削手册得：钻削力： （6-1）钻削力矩： （6-2）式中：D=22mm,f=1.6mm/r, (6-3)=222-1/3X (222-148)=197代入式中得：在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数K=K1K2K3K4。式中： K1基本安全系数，K1=1.5 K2加工性质系数， K2=1.1K3刀具钝化系数，K3=1.1K4断续切削系数，K4=1.1注：若安全系数K的计算结果小于2.5时，取K=2.5。满足夹紧力水平作用要求的加紧装置结构方案可用螺纹夹紧机构，这种夹紧方案装卸工件及清理切削方便，所以这种结构较好。夹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=13000NF=2Q=2130000.9=23400NFF 故加紧方案可行。本道工序加工工艺时，由于有辅助支撑，夹紧力方向与钻削力方向垂直，因此进行夹紧力计算没有太大意义，使用快速螺旋定位机构快速人工加紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。6.2.5钻套、连接元件及钻模板设计工艺孔的加工需钻、铰二次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如图6.2所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔22mm分钻、扩、铰三个工步完成加工。快换钻套可选用标准件，查现代夹具设计手册，选用GB2264-80可换钻套，具体见可见装配图。因为在钻孔过程中钻模板的受力不大，选用固定式钻板，根据选择的钻套的工作深度可确定钻模板的厚度为20mm即可满足要求；钻套用衬套也根据所选用的快换钻套即可选择。衬套结构图如图6.3所示。快换钻套配用的压紧螺钉为尺寸为M10。图6.2 快换钻套图6.3 固定衬套根据钻床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。6.2.6 夹具体的设计夹具体的设计主要考虑零件的形状及零件在装夹，拆卸过程是否方便可靠，加工过程中式否能满足设计图纸上所标注的尺寸精度以及形位公差。最后将上述各主要元件装配成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。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。整个夹具的结构见CAD夹具体图纸所示。6.2.7 夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。本工序钻4-22孔孔时孔下方有可调支撑板给予辅助支撑，这样可有效避免零件加工时发生变形而造成误差，并且本工序钻削，铰削时具有钻套，有效地减小了加工误差。钻夹具能够满足精度要求。6.2.8 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本工序为切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。7 车曲轴颈专用夹具设计7.1 问题的指出本道工序是加工单拐曲轴的曲轴颈。为了提高劳动生产率和降低生产成本，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用车夹具。对于曲轴颈的加工，由于曲轴颈与主轴颈间存在较大的偏心，在车床或磨床不能直接装夹，因此需要设计可以进行调心的专用车夹具。具体加工要求如下：车曲轴颈，该工序在车床和磨床上进行加工，零件属中批量生产。由于对加工精度要求较高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低生产成本和降低劳动强度。7.2车夹具的选择与设计车削过程中一些零件往往无法用三爪卡盘或顶尖等这些通用夹具来装夹，就需要专用夹具来适应生产的需求，所以我们这里重点介绍车夹具的设计。在车夹具中，根据夹具在车床上的安装位置，车床夹具分为两种基本类型： 安装在滑板或床身上夹具 对于某些形状不规则或尺寸较大的工件，常常把夹具安装在车床滑板上，刀具则安装在机床主轴上作旋转运动，夹具连同工件作进给运动。 安装在车床主轴上的夹具 除了各种卡盘、顶尖等通用夹具和机床附件外，往往根据加工需要设计各种心轴和其他专用夹具，加工时夹具随主轴一起旋转，刀具作进给运动。生产中用得较多的是第二种类型，它的夹具体一般为回转体形状，并通过一定的结构与车床主轴定位联接。根据定位和夹紧方案设计的定位元件和夹紧装置安装在夹具体上。辅助装置包括用于消除偏心力的平衡块和用于高效快速操作的气动、液动和电动操作机构。7.3 夹具设计7.3.1 选择定位基准拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。设计车床夹具的定位装置时，必须保证定位元件工作表面与回转轴线的位置精度。例如在车床上加工回转表面时，就要求定位元件工作表面的中心线与夹具在机床的安装基准面同轴。对于壳体、支座类工件，应使定位元件的位置确保工件被加工表面的轴线与回转轴线同轴。对于本工序加工曲轴颈而言，应使被加工曲轴颈的轴线与机床主轴回转轴线保持一致，在定位基准选择时设计偏心可调夹具使两轴线重合。7.3.2 确定定位元件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。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：T=H+0.707D-0.5N=170+0.707110-0.585=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。V形块的结构图如图7.1所示。图7.1 V形块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。7.3.3夹紧装置的设计要求车削过程中，夹具和工件一起随主轴作回转运动，所以夹具要同时承受切削力和离心力的作用，转速越高，离心力越大，夹具承受的外力也越大，这样会抵消部分夹紧装置的夹紧力。此外，工件定位基准的位置相对于切削力和重力的方向来说是变化的，有时同向，有时反向。因此夹紧装置所产生的夹紧力必须足够，自锁性能要好，以防止工件在加工过程中脱离定位元件的工作表面而引起振动、松动或飞出。设计角铁式车床夹具时，夹紧力的施力方向要防止引起夹具体变形。本夹具采用了螺旋压板对工件进行了夹紧，并且为了实现工件的快速装夹在两定位元件间还采用了弹簧装置，利用弹簧的弹性可对工件进行快速装夹。7.3.4 夹具体的设计夹具体的设计主要考虑零件的形状及零件在装夹，拆卸过程是否方便可靠，加工过程中式否能满足设计图纸上所标注的尺寸精度以及形位公差。最后将上述各主要元件装配成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。夹具选用45钢作为夹具体，其基本厚度选为30mm，因为车夹具，所以其外形为圆形，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。整个夹具的结构见CAD夹具体图纸所示。7.3.5 夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。本工序是车削曲轴颈，利用主轴颈的轴线作为定位基准，这样可以达到基准重合，又因主轴颈的精度较高，采用V形块进行定位时所产生的基准位移误差相对较小，可以满足曲轴颈的精度要求。7.3.6 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本工序为切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。8 结论与展望