本科毕业设计(论文)=单拐曲轴的机械加工工艺与夹具设计

扬州职业大学毕业设计说明书设计（论文）题目单拐曲轴的机械加工工艺与夹具设计姓名王凯学号0901010227院（系）机械工程学院专业机械制造与自动化班级09机械2班指导教师陈国同二一二年四月目录第一部分摘要1第二部分工艺设计说明2一零件图工艺性分析21零件结构及工艺特点22零件技术条件分析2二毛坯确定21毛坯类型22毛坯余量确定23毛坯零件合图3三机加工工艺路线确定31加工方法分析确定32加工顺序的安排33定位基准选择34加工阶段划分35具体工序安排及机加工工序简图46工序尺寸及公差确定127设备及工艺装备确定158切削用量及工时定额确定15第三部分第100工序夹具设计说明书181工序尺寸精度分析182定位方案确定183定位元件确定184定位误差分析计算195夹紧方案及元件确定196夹具总装草图20第四部分第20工序刀具设计说明书201工序尺寸精度分析202刀具类型确定213刀具设计参数确定214刀具工作草图22第五部分第70工序量具设计说明书221工序尺寸精度分析222量具类型确定223极限量具尺寸公差确定224极限量具尺寸公差带图235量具结构设计23小结24参考文献25第一部分摘要曲轴是往复式发动机,压缩机，剪切机与冲压机械的关键零件,其性能好坏直接影响到机器的质量和寿命曲轴在机器中承担最大负荷和全部功率,承受着强大的方向不断变化的弯矩及扭矩，同时经受着长时间高速运转的磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性、疲劳强度和良好的耐磨性能。曲轴的作用是将往复直线运动转化为旋转运动，或将旋转运动转变为往复直线运动。本课题仅单拐曲轴的加工工艺的分析与设计进行探讨。工艺路线的拟定是工艺规程制订中的关键阶段，是工艺规程制订的总体设计。所撰写的工艺路线合理与否，不但影响加工质量和生产率，而且影响到工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响生产成本。所以，本次设计是在仔细分析曲轴零件加工技术要求及加工精度后，合理确定毛坯类型，经过查阅相关参考书、手册、图表、标准等技术资料，确定各工序的定位基准、机械加工余量、工序尺寸及公差，最终制定出曲轴零件的加工工序卡片关键词曲轴，工艺分析，工艺设计第二部分工艺设计说明书一零件图工艺性分析1零件结构及工艺特点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。其长径比L/D818/11074412该曲轴形状复杂，刚性较差，易变形曲轴在交变和冲击载荷下工作，所以要求该轴应具有高强度，高韧性，高耐磨性等特点。2零件技术条件分析A主轴颈110尺寸公差等级IT6,表面粗糙度RA为125M，0325圆柱度误差0015。B连杆轴颈110尺寸公差等级为IT7，表面粗糙度RA为063M，0716圆柱度误差0015。由数据可知，主轴颈与连杆轴颈精度要求高，加工难度大。C位置精度主轴颈与连杆轴颈平行度误差为002，主轴颈的同轴度误差为002。该曲轴位置要求也比较高。3零件图见附图二毛坯确定1毛坯类型曲轴工作时要承受很大的转矩及变形弯曲应力，容易产生扭转、折断及轴颈磨损，要求材料应有较高的强度、冲击韧度、抗疲劳强度和耐磨性，球墨铸铁能很好的满足上述要求。该零件为小批生产，采用铸造毛坯。材料为QT60022毛坯余量确定由机械加工工艺设计资料表1210查得毛坯加工余量为5，毛坯尺寸偏差由表122查得为143毛坯零件合图草图三机加工工艺路线确定1加工方法分析确定该零件是单拐曲轴。小批量生产。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，加工连杆轴颈时，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加工顺序的安先以主轴颈为粗基准连杆轴颈作支撑铣两端面，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。关键工序加工先粗加工主轴颈，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。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，再用偏心卡盘分度夹具以主轴颈为基准，加工连杆轴颈，再磨主轴颈，以此为精基准，最后磨连杆轴颈。4加工阶段的划分粗加工阶段A毛坯处理清理及时效处理B粗加工目的最大限度的切除余量，及时发现毛坯缺陷，采取必要措施。半精加工阶段目的为精加工作最后的准备。精加工阶段目的达到零件图中的全部要求。5具体工序安排及机加工工序简图0、铸铸造5、清砂10、热处理正火15、铣曲轴两端面并打中心孔20、粗车主轴颈右端25、粗车主轴颈左端30、铣连杆轴颈上下，前后端35、半精车主轴颈右端40、半精车主轴颈左端45、粗车连杆轴颈侧板50、半精车连杆轴颈侧板55车锥度并倒角60铣键槽65钻主轴颈左端油孔，扩孔，锪孔；钻连杆轴颈油孔并攻螺纹。70钻第一侧板油孔，攻螺纹M12；钻两侧板下端孔，攻螺纹4M2475钻连杆轴颈斜油孔80修磨中心孔85磨主轴颈右端并圆角90磨主轴颈左端并圆角95磨连杆轴颈并圆角100磨锥度105去毛刺110清洗115动平衡试验120终检入库6工序尺寸及其公差确定1100325工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸铸115粗车11242601401124140半精车11042005411045磨11004002211003211007136工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸铸115粗车112426087半精车1104200871104087磨110040035110136105402工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸铸110粗车1074260871074870半精车105420351054350磨1050401610542140082工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸铸145粗车14254501140510磨1400500161408294工艺路线工序余量工序尺寸铸89粗车26916半精车2936磨0494103工艺路线工序余量工序尺寸铸98粗车261004半精车21024磨04103164053工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸铸159粗车1635450631635063磨164050531645270工艺路线工序余量工序尺寸铸275粗铣452705磨05270280742工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸粗铣277013277013磨280300522874210工艺路线工序余量工序尺寸粗铣97磨0310180工艺路线工序余量工序尺寸粗铣1797磨0318018工艺路线工序余量工序尺寸粗铣183磨0318410工艺路线工序余量工序尺寸铸415粗车224128半精车24108磨084107设备及其工艺装备确定所用设备卧式双面中心钻床、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90度车刀、R3圆弧车刀、铣刀、10、20钻头、砂轮、切断刀。量具千分尺、游标卡尺、专用卡规。8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（T1T辅T2T机T3T工T4T休）切削用量AP5由表735得F05MM/R由表7311得V16M/MIN则N318X16/222313232R/MM工时定额由表741得钻中心孔时机动时间为LF2/DXCOTKR2/22XCOT120187T2LWLF/FXN2666187/05X23204MIN由表331得装夹工件时间为11MIN由表332得松开卸下工件时间为076MIN，由表333得操作机床时间为002004003009008002001002003006004004003051MIN由表334得测量工件时间为01014024MINT107611051024261MIN由表3333得布置工作地、休息和生理时间分别为T353MIN、T415MINT基LZ/NFAP2666X5/232X05X503MIN则T总T1T2T3T4T基6931MIN（2）粗车主轴颈右端时切削用量（车刀刀杆尺寸BXH取25X25）AP26，由表531得F13，由表5320查得V59M/MIN，则N318V/D318X59/11241669167R/MIN工时定额由表331得装夹工件时间为11MIN由表332得松开卸下工件时间为076MIN，由表333得操作机床时间为002004003009008002001002003006004004003051MIN由表334得测量工件时间为01014024MINT107611051024261MIN由表541得机动时间为T200700600400302MIN由表3333得布置工作地、休息和生理时间分别为T353MIN、T415MINT基LZ/NFAP4128X5/167X13X2637MIN则T总T1T2T基53157751（3）粗车主轴颈左端时切削用量AP26由表531得F13MM/R由表5320得V59M/MIN则N318V/D318X59/11241669167R/MIN工时定额（同上）T1261MINT202MINT353MINT415MINT基916X5/167X13X26081MINT总T1T2T3T3T基7462MIN4半精车主轴颈右端时切削用量（刀尖圆弧半径取05）AP2由表532得F01MM/R由表5320得V120M/MIN则N318V/D318X120/1104346R/MIN工时定额（同上）T1261MINT202MINT356MINT415MINT基LZ/NFAP4108X5/346X01X2297MINT总T1T2T3T4T基1035MIN5半精车主轴颈左端时切削用量AP2由表532得F01MM/R由表5320得V120M/MIN则N318V/D318X120/1104346R/MIN工时定额（同上）T1261MINT202MINT356MINT415MINT基936X5/346X01X268MINT总8061MIN6粗车连杆轴颈，切第一、二侧板切削用量AP46由表531得F12MM/R由表5320得V48M/MIN则N318V/D318X48/1104139R/MIN工时定额由表3321得装夹工件时间为06MIN由表3323得操作时间为002002005005001015MIN由表3324得测量工件时间为014MINT10604015014129MINT202MINT356MINT415MINT基LZ/NFAP1635X5/139X12X4611MINT总736MIN7粗铣连杆上、下端及前、后端切削用量AP45由表632得F025MM/R由表6321的硬质合金铣刀铣削灰铸铁时V120M/MIN则N318V/D318X120/2705142R/MIN工时定额由表641得T2LWL1L2/VF3131010/025X14294MIN由表337得操作时间为083MIN由表338得测量工件时间为014MINT1227MINT351MINT415MINT基LZ/NFAP313X5/142X025X4598MINT总875MIN8在第一侧板钻油孔，在主轴颈左淀钻油孔切削用量AP230由表731得F05MM/R由表7311得V16M/MIN则N318V/D318X16/202544R/MIN工时定额当钻20深230油孔时T2LWLFLT/FN230170/05X254419MINLFDM/2COTKR20/2COT12017T基230X20/2544X05X230016MIN当钻20深160油孔时由表741得T2LWLFLT/FN160170/05X254414MINLFDM/2COTKR20/2COT12017T基160X20/2544X05X06016MIN当钻10深200油孔时T2LWLFLT/FN200850/05X254417MINLFDM/2COTKR10/2COT12085T基200X10/2544X05X200008MIN由表339得装夹工件时间为017MIN由表3310得松卸工件时间为015MIN由表3311得操作时间为04MIN由表3312得测量工件时间为004MINT1076MINT347MINT415MINT总6807MIN9在主轴颈右端粗铣键槽切削用量AP97由表632得F03MM/R由表6311得V49M/MIN则N318V/D318X49/105149R/MIN工时定额由表641得T2TLW/VF2LWD0/VF101797/49X971797105/49X0355MIN由表335得装夹工件时间为011MIN由表336得松卸工件时间为01MIN由表337得操作时间为068MIN由表338得测量工件时间为018MINT1107MINT351MINT415MINT基LZ/NFAP1797X10/149X03X9742MINT总768MIN10磨削主轴颈右端并倒角切削用量AP04由表1022得F04MM/RV22M/MINN318V/D318X22/11064R/MIN工时定额由表3313得装夹和松卸工件时间为019MIN010MIN由表3315得操作时间为037MIN由表3316得测量工件时间为008MINT1074MINT基403X04/64X05X0413MINT360MINT415MINT总8874MIN11磨削主轴颈左端并倒角切削用量AP04由表1022得F04MM/RV22M/MIN则N318V/D64R/MIN工时定额由表3313得装夹和松卸时间为019MIN010MIN由表3315得操作时间为037MIN由表3316得测量工件时间为008MINT1074MINT360MINT415MINT基94X04/64X05X043MINT总7874MIN（12）磨削连杆轴颈第一、二侧板并倒角切削用量AP04由表1022得F04MM/RV22M/MIN则N318V/D64R/MIN工时定额由表3313得装夹和松卸时间为009MIN008MIN由表3315得操作时间为039MIN由表3316得测量工件时间为008MINT1064MINT360MINT415MINT基164X04/64X05X0452MINT总829MIN（13）磨削连杆上、下端并倒角切削用量AP05由表1022得F05MM/RV22M/MIN则N318V/D318X22/27026R/MIN工时定额由表3313得装夹和松卸时间为019MIN010MIN由表3315得操作时间为041MIN由表3316得测量工件时间为008MINT1078MINT360MINT415MINT基270X05/26X06X05173MINT总931MIN（14）扩孔32切削用量AP45由表732得F1MM/R由表7312得V209M/MIN则N318V/D318X209/32208R/MIN工时定额由表741得T2IWLFLT/FN45102/1X20803MIN【LFDMDW/2COTKR3220/2COT120102】由表339得装夹工件时间为017MIN由表3310的松卸工件时间为015MIN由表3311得操作机床时间为042MIN由表3312得测量工件时间为005MINT1079MINT347MINT415MINT基45X32/208X1X45016MINT总6325MIN第二部分第100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210孔，深度为55，无其它技术要求，该工序在摇臂钻床上加工，零件属小批量生产。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。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2126得如图TH0707D05N1700707X11005X8517077774252053MMV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JB1/2TD1/2X00220011DB0707TD0707X00220016DWDBJB0005（2）分析计算孔中心线与侧板中心线的重合度误差JB0DB0DW05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127得切削力的计算公式FX667DSKP667X22X700X650/7261265486N7070实际所需加紧力与计算加紧力之间的关系为FKFXK由表122查得为115115FX115X12654861455309N（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FQ（L1L2）其中加紧机构效率取09Q螺栓的许用加紧力选定L1L2根据机床夹具设计手册表33查得当螺纹公称直径M20时，Q13000F2Q2X13000X0923400NFF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GB226480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GB220680宽度B14，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20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1124公差等级为IT10。1402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26、27焊接式90度强力外圆车刀刀片材料YT52刀杆材料45钢3几何角度表28、29S10度O20度O6度O4度R90度R5度2MM4断削参数前面型式表211、212（F13MM/R）带倒棱曲面圆弧卷削槽前面LN85MO120度BR106QN935过渡刃表213（AP26MM）直线过渡刃KRE45度B16刀片型号表23A420L20B12C7R125R1E087车刀外型结构尺寸表21、22、25BXH20X30L150M890度弯头车刀8刀槽型式表24SINRJLN/2QN85/2X960443COJ20度263度HCH12CCOSO/COSOC3017COS5/COS563317X1/124BCBCTGOC127TG563106LCLCCOSO/COSOCTGOJ263度C63度HC24MMBC106MM207COS5/COS563TG5207X008194LC194MM4刀具工作草图技术条件1、刀片材料，刀杆45钢；2、刀片型号；3、使用0号焊料，焊缝不大于2、刃口不得有崩刀，刀面不得有裂纹。第四部分第70号工序量具设计说明书1工序尺寸精度分析对连杆轴颈110（F7）选基孔制，首先确定被测轴的极限偏差，查公差书第07136三章极限与配合标准得110F7的上偏差ES0036MM,下偏差EI0071MM。公差等级为IT7。2量具类型确定连杆轴颈110的量具用卡规，量具测量面的材料用硬质合金，测量面的硬度为5865HRC，其它部分的材料为45钢。3极限量具尺寸公差确定（1）确定工作量规的制造公差和位置要素值，由公差书表61得IT7尺寸110的量规公差为T00042MM,位置要素Z00054MM。（2）计算工作量规的极限偏差110（F7）07136通规上偏差ESZT/200360005400042/200393MM下偏差ESZT/200360005400042/200435MM磨损极限ES0036MM止规上偏差EIT00710004200668MM下偏差EI0071MM4极限量具尺寸公差带图5极限量具结构设计小结毕业设计心得体会随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知