185曲轴铣端面打中心孔组合机床和专用夹具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 185 曲轴铣端面打中心孔组合机床和专用夹具设计 学 生： 学 号： 指导教师： 专 业：机械设计制造及其自动化 重庆大学机械工程学院 二 O 一 三 年 六 月 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 85 013 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘要 本次毕业设计 主要 任务是 为 曲轴零件 铣端面打中心孔 设计 专用 夹 具和组合机床 。 具体包括编制曲轴零件的加工工艺规程、专用组合机床的总体设计和专用夹具设计。 曲轴的加工工艺规程主要研究内容 有确定零件的生产类型，对曲轴零件进行工艺分析 ， 毛坯的确定，工艺路线的拟定，及工序的加工余量，计算工序尺寸及公差和确定切削用量及时间定额。 本次设计的组合机床选用的是配置形式是 卧式双面组合机床，最终 结果 是绘制机床联系尺寸图。主要是对动力部件、支撑部件、输送部件和辅助部件的选择。具体涉及到的内容如下：绘制零件的加工示意图和加工工序图，机床的配料高度的确定，夹具外形轮廓的确定，侧底座、中间底座尺 寸的确定，主轴箱外形尺寸的确定。 本工序的专用夹具用两个 个 定位销 来定位， 限制 5个自由度。 夹紧机构选用 移动压板式夹紧机构 。 要求夹具稳定可靠、拆卸方便。 采用 硬质合金端铣刀铣曲端面 ，并且铣刀通过两个直角对刀块进行对刀。 钻中心孔采用中心钻 。 关键词： 组合机床设计、夹具设计、 工艺规程 、联系尺寸图买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 he of 85 It of of of is of of at of is At a of of of of of is a of is by of is of is 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘要 . I . 绪论 . 1 2 曲轴加工工艺规程 . 3 轴零件的分析 . 3 轴的结构特点 . 3 件的技术要求 . 3 艺规程的制定 . 4 85曲轴材料及毛坯 . 4 产类型及工艺特征 . 5 位基准的选择 . 5 艺路线的拟定 . 5 坯机械加工余量、工序尺寸确定和切削用量的计算 . 7 3 铣端面打中心孔组合机床的总体设计 . 14 合机床的 特点及方案的确定 . 14 合机床的配置型式 . 14 用部件的选择 . 15 力部件 . 15 承部件 . 16 送部件 . 17 助部件 . 17 加工零件工序图 . 17 . 17 制加工曲轴的工序图 . 17 加工零的加工示意图 . 18 工示意图的作用和内容 . 18 制加工示意图的注意事项 . 19 工示意图的编制 . 20 合机床联系尺寸图的绘制 . 21 合机床联系尺寸总图的作用和内容 . 21 制机床联系尺寸总图 . 22 4 专用夹具设计 . 25 定工件的定位方法 . 25 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 定工件的夹紧方式和设计夹紧机构 . 26 紧力和定位误差的计算 . 27 紧力的计算 . 27 位误差的计算 . 27 定夹具其他部分的结构 . 28 制夹具总装配图 . 29 5 总结 . 30 参考文献 . 31 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 曲轴是发动机上的一个重要零件 。 曲轴承受由活塞通过连杆传来的力，活塞的往复直线运动通过连杆传递给曲轴而转变为旋转运动。 曲轴结构形状复杂，刚性极差，但技术要求较高，使得曲轴加工难度较大。本次课题是 185 曲轴铣端面 打 中心孔组合机床及专用夹具设计， 为了使曲轴加工方便，设计组合机床对曲 轴铣端面打中心孔在同一组机床上进行。是曲轴加工工序集中，减少工时。并设计专用夹具，保证曲轴的加工精度，满足工艺要求。 组合机床是由一些通用部件和专用部件组成。 在国内外研究都相当有结果，在我国，组合机床发展已有 28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制， 它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。随着技术的不断进步，一种新型的组合机床 柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（ 数字控制（ ，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机 床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。 而在国外， 超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析，机床 装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度 ，目前国际水平 主轴转速 达到 10000 20000r/高进给速度可达 2060m/合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。 本次 设计课题必须完成的 内容 有：曲轴的工艺规程设计；组合机床的总体设计；专用夹具的设计。 实现途径是在老师的帮助下，通过已学过的专业知识，和查阅相关资料图表，分析曲轴的结构特征，制定加工工艺规程 ；在了解组合买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 机床的特征和设计要求的要求上，选择通用部件、绘制工序图和加工工序图，确定各部分的尺寸，绘制组合机床尺寸联系图；根据组合机床和曲轴的结构和尺寸要求，选择合理的定位元件和夹紧机构，实现六点定位和夹紧工件。合理的布置个部件的位置，绘制夹具总装图。 由于个人能力有限， 不足的地方望老师批正。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 2 曲轴加工 工艺规程 轴零件的分析 轴的结构特点 轴类零件的功用为支承传动零件、传递扭矩和承受载荷以及保证装在轴上的工件（刀具）具有一定的回转精度。 曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成 。 曲轴在轴类零件分类中属于异形轴，是发动机上的一个重要零件，承受由活塞通过连杆传来的力，并将活塞的往复运动通过曲柄连杆机构变为旋转运动，将发动机所做的功传递出去。轴在工作时所承受的是很大的扭转力矩以及大小和方向都变化的弯曲力。 因此 ， 要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑 良好。 本次设计的 185 曲轴零件，如图 2示。 185 曲轴采用 球墨铸铁 ，毛坯为 铸件 。 其外形结构是曲轴零件中比较简单的一种。它的工作过程是：在外力作用下使曲轴旋转，通过连杆轴颈上的连杆将运动传递到缸筒内的活塞，从而压缩缸内的高压油并将油点燃，燃烧的高压油将自身的内能转换为动能推动活塞运动，运动又传到连杆再通过连杆带动连杆轴颈，这样曲轴继续旋转。 图 2 零件的技术要求 1) 铸件应该经正火处理，硬度为 240190微组织按部标 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 石墨数不低于 5 级球化体大于 75%，允许有少于 5%的碳化铁 +磷共晶，但磷共晶为 0%5%。 2) 未标圆角半径为 3 3) 加工面不应该有毛刺、裂缝、结疤、夹渣等缺陷，并应清理清洁。 4) 所有加工表面应光洁，不可有裂缝、压痕、毛刺、气孔、凹陷以及非金属夹杂物，在磨光表面上不该有深痕和黑点。 5) 锥形规涂色检查锥面密合面应不少于 70%。 6) 清 出 油道及其其他部分的金属屑、污染物及其他杂物，并清洗吸干。 7) 中心孔必须保持完好。 8) 精加工后，应经磁力探伤并退磁。 艺规程的制定 零件加工的工艺规程就是一些列不同工序的综合。由于生产规模和具体情况的不同，对同一零件的加工工序 可能有很多方案。但应根据具体条件采用其中最完善和最经济的一种方案。但工艺规程选择要考虑的基本因素如下： 生产规模是决定生产类型的主要因素，及设备、用具、机械化、自动化程度等。 1) 制造零件所用的坯料或型材的形状、尺寸和精度。 2) 零件材料的性质。 3) 零件制造的精度，包括尺寸公差、形位公差以及零件图上所指定的要求。 4) 零件表面的粗糙度。 5) 特殊限制条件，如：工厂设备和用具条件。 6) 编制的加工规程要在生产规模与生产条件下达到最经济与安全的效果。 85 曲轴材料及毛坯 185 曲轴的材料为 球墨铸铁（ ， 该材 料的强度高、耐磨， 并且有一定的韧性。 毛坯种类的确定始于零件的结构形状、尺寸大小、材料的力学性能和零件的生产类型直接相关的，另外还和毛坯车间的具体生产条件相关。 185 曲轴的选择毛坯为 铸件 。 在大批量生产中，常采用精度和生产率高的毛坯制造方法，如金属型铸造，可以使毛坯的形状接近于零件的形状，因此可以减少切削加工用量，从而提高材料的利用率，降低了机械加工成本。本零件选用的造型方法为砂型机器造型 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 产类型及工艺特征 零件的生产纲领： N=1+a） (1+b) (2式中 N 零件的生产纲领，件 /年； Q 产品的年产量，台 /年； n 每台产品中包含该零件的数目； a 该零件设备的百分率， %； b 该零件废品的百分率， %。 划分生产类型时，既要根据生产纲领，同时还要考虑零件的体积、质量等因素。值得一提的是生产类型将直接影响工艺过程的内容和生产的组织形式，并在一定程度上对产品的结构设计也起着重要的作用。 由于本零件是大批量生产，它的主要工艺特征是 广泛的用专用机床、专用夹具和专用刀具、量具，机床按工艺路线排列组织流水线生产。为减轻工人的劳动强度，留有进一步提高生产率的可能，曲轴在工艺设计上采用组合机床流水线加工的方式。 位基准的选择 工件在机床上用夹具进行夹紧加工时，用来决定工件相对于刀具的位置的工件上的这些表面称为定位基准。定位基准分粗基准和精基准。 曲轴和一般轴类零件的区别是：一般轴件的全部轴颈都位于同一轴线上，而曲轴的主轴颈虽然也位于同一轴线上，但是其连杆轴颈不与主轴颈同轴，而是离开一定距离而彼此平衡。 为保证各轴颈的同轴度要求， 在基准选择时采用基准统一的原则，即粗、精加工各主轴颈时都采用顶尖孔作为定位基准。对于连杆轴颈的加工，为保证连杆轴颈轴线与主轴颈的轴线之间的平行，在基准选择时应采用定位基准和装配基准重合的原则，即粗、精加工连杆轴颈时都采用两个主轴颈作为定位基准。因此，在加工连杆轴颈时选择主轴颈定位，加工主轴颈时则选择顶尖孔定位。 艺路线的拟定 拟定工艺路线的出发点是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到保证。工艺路线的拟定一般需要做两个方面的工作：一是根据生产纲领确定加工工序和工艺内容，根据工序 的集中和分散程度划分工艺；二是选择工艺基准，即主要选择定位基准和检验基准。在生产纲领已确定为批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床、组合机床和专用夹具，并尽量采用工序集中的原则，减少安装的次数来提高生产效率。除此之外，还应尽量考虑经济买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 精度以使生产成本尽量下降，根据以上原则， 拟定 的工艺路线如下： 0 铣端面，钻中心孔 5 粗车长头各外圆 10 粗车短头各外圆 15 钻短头孔，锪 60 锥面 20 精 车 短头各 外圆 25 精车长头各外圆 30 铣角向定位面 35 粗车连杆轴颈 40 钻注油孔 45 钻出油孔 50 锪出油孔口 55 车短头 60 车长头 65 精磨长头轴承位外圆 70 精磨短头轴承位外圆 75 精磨连杆轴颈外圆 80 铣齿顶平面 85 粗 铣短头键槽 90 精铣短头键槽 95 粗铣长头键槽 100 精铣长头键槽 105 钻长头平衡块螺孔 10 钻短头平衡块螺纹底孔 115 钻 螺纹底孔 120 倒角 125 攻丝 130 铣齿槽 135 螺纹孔及底孔吹拈渣 140 精磨 连杆轴颈外圆 145 连杆轴颈油孔抛光 150 精磨封油位 155 精磨 1:8 锥度 160 车长头外螺纹 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 165 研磨连杆颈孔 175 磨正时齿轮位外圆 180 电击 185 去毛刺 190 清洗 195 探伤 200 再清洗 205 清理丝孔 坯机械加工余量、 工序尺寸确定 和切削用量的计算 1、毛坯机械加工余量的确定 目前，我国曲轴毛坯的加工余量都比较大。通常曲轴轴颈单边为 57 因曲轴形状较为复杂且生产批量大，故毛坯选用铸件， 造型方法为砂型机器造型 。 查机械加工工艺手册得铸件机械加工余量见表 2 表 2坯零件圆柱面机械加工余量 基本尺寸（ 加工余量（ 附注 40 侧 50 侧 52 侧 55 侧 45 侧 表 2件各端面的加工余量 基本尺寸（ 加工余量（ 附注 290（两外端面） 5 单侧 顶平面到连杆轴颈中心线长） 2 单侧 下面分别对铣、车、磨三种加工方法列出加工 工序尺寸及方差的计算（每种加工方法只列出一 道工序） 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 表 2铣两端面加工余量 （单位： 工序名称 工序基本余量 经济精度 序基本尺寸 工序尺寸及偏差 精铣 290 290 铣 290+1=291 291 毛坯 291+4=295 295 2车 长头主轴颈外圆 (单位： 工序名称 工序基本余量 经济精度 序基本尺寸 工序尺寸及偏差 （粗、精）磨削 55 55 + 精车 55+ 车 坯 8 58 2连杆轴颈外圆（单位： 工序名称 工序基本余量 经济精度 序基本尺寸 工序尺寸及偏差 精磨 45 45 精磨 45+ 磨 粗、精）车 坯 8 48 合考虑与零件的结构形状与外形尺寸、生产类型、生产条件及各工序 的加工余量 ，初步的确定其毛坯图如图 2示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 图 2、主要切削用量的确定 在选择切削用量时，要综合考虑切削过程的质量、生产率和成本等问题。合理的切削用量指在充分利用刀具和切削性能和机床性能（功率、转矩），以保证工件的加工质量的前提下，能获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。 选择切削用量的原则是在机床、刀具、工件的强度以及工艺系统刚性允许的条件下，首先选择尽可能大的背吃刀量 次选择在加工条件和加工要求限制下允许的进给量 f，最后再按刀具寿命的要求确定一个合适的 切削速度 查组合机床设计 2硬质合金端铣刀的铣削用量： 加工材料 工序 铣削深度（ 铣削速度（ m/ 每齿走刀量 S 齿 （ mm/z） 铸铁 粗 铣 25 5080 铣 80130 表 2知，粗铣深度为 4铣为 1以初选粗铣时，铣削速度 65m/齿走刀量 z。精铣时，铣削速度 110m/z。 查机械加工工艺手册选择铣刀类型为 (1) 粗铣时： ，每齿进给 量 切削用量简明手册表 刀刀齿后刀面最大磨损量为 铣刀直径 25 刀具寿命 T=180 查表 质合金端铣刀的切削用量 8m/75r/61mm/ 修正系数 以， Vc=8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 n=75 40r/vf=61 本工时 fm 式中： L=l+y+ ,l=53y+由切削用量简明手册表 对称铣得入切量及超切量 y+ =40算 2) 精铣时： ，每齿进给量 切削用量简明手册表 刀刀齿后刀面最大磨损量为 铣刀直径 25 刀具寿命 T=180 查表 质合金端铣刀的切削用量 24m/15r/04mm/ 修正系数 以， Vc=24 n=15 52r/vf=04 本工时 fm 式中： L=l+y+ ,l=53y+由切削用量简明手册表 对称铣得入切量及超切量 y+ =40算 组合机床设计 表 2，高速钢钻头加工铸铁的切削用量： 加工直径（ 60200 00241 v（ m/ S 转（ mm/s） v（ m/ S 转 （ mm/s） 612 1624 018 具选择中心钻。 钻孔直径 d=孔深度为 13 （ 1） 确定进给量 按加工要求决定进给量：根据切削用量简明手册表 铸件硬度为240190定 220加工精度为 13， d=，f=r。 孔深 l/d8，不需修正。 按钻头要求决定进给量：根据切削用量简明手册表 铸铁硬度大于 213d=头所允许的进给量 f=r（差除法算得） 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 综合考虑两种条件下的进给量，选择进给量为 r。 （ 2） 确定钻头磨钝标准及寿命 由切削用量简明手册表 知，当 d=，钻头后刀面最大磨损量为 命 T=35 （ 3） 切削速度的确定 由切削用量简明手册表 知，当 f=r 时， 除法） 。 根据表 的 修正系数 ， v=d 1000=4)基本工时的计算 fm 式中： L=l+y+ ,l=13y+由切 削用量简明手册表 得入切量及超切量 y+ =除法） 。 nf=n f=故 3、切削力、力矩和功率的计算 （ 1） 铣削 时，铣削力 、 力矩及功率的计算。 根据机械加工工艺手册铣削、锯削加工单行本可 查 ： 圆周铣削力 扭矩3102 功率4106 c 查手册表 知： 34 .9 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 1.0 表 2）得 铣时 ： 背吃刀量 齿进给量 af=z 铣削宽度 3择较大 的进行计算） 铣刀直径 25速 n=140r/削速度 v=得 =m P=铣时：背吃刀量 齿进给量 af=z 铣削宽度 3择 较 大的进行计算） 铣刀直径 25速 n=252r/削速度 v=得 =m P= 2）钻中心孔 的 轴向力，转矩及功率的计算。 根据机械加工工艺 手册 钻削、扩销、铰小加工单行本表 知： 轴向力 矩率030 查手册表 ： 20 .0 M=.0 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 查表 修正系数 kM=孔时： f=r v=以，计算结果 F=m 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 3 铣端面打中心孔组合机床的 总 体设计 合机床 的特点及 方案的确定 组合机床是按系列化、标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床，组合机床是按具体加工对象专门设计，可以按最合理的工艺过程进行加工，也可以同时以几个方面采用多把刀具对工件进行加工，它是实现工序集中的最佳途径，是提高生产率的有效设备 。它具有以下特点： 1) 生产率高。因为工序集 中，可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。 2) 加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性。 3) 研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因为通用化、系统化、标准化程度高，通用零部件占 70%90%，通用见可组织批量生产进行预制或外购。 4) 自动化程度高，劳动强度低。 5) 配置灵活。因为结构模块化、组合化。可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床及自动线；机床易于改装：产品和工艺变化时，通用部件一般还可以重复利用。 本课题“铣端面 打中心孔组合机床设计”是针对 185 曲轴的左右两个端面进行设计的，工艺要求在工序 0#中完成铣端面打中心孔。 该工序采用双面铣和钻的方法同时对两个端面进行加工。该零件总体轮廓尺寸较小，属于小型零件加工，零件的定位元件也不会太大，设计时考虑到诸多因素后，决定选用卧式双面铣削和钻削组合机床。 合机床的配置 型 式 组合机床有大型和小型两种。大、小型组合机床虽有其共性但又都有其特殊性，无论是适用范围、 配置型 式、通用部件和驱动方式都各有特点。用大型通用部件组成的机床称为大型组合机床，用小型通用部件组成的称为小型组 合机床 。大型组合机床的配置型式，主要有单工位组合机床和多工位组合机床两大类。单工位组合机床通常适用于加工一个或两个工件，特别适用于大中型箱买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 体加工，根据配置动力部件的数量，这类机床可以从单面或同时从几个方面对工件进行加工，以下是这类机床的主要配置型式： 1) 卧式单面组合机床 2) 立式单工位组合机床 3) 卧式双面组合机床 4) 复合式双面组合机床 5) 卧式三面组合机床 6) 复合式三面组合机床 7) 卧式四面组合机床 8) 复合式四面组合机床 本次设计的组合机床为卧式机床。卧式机床在配置时候可将铣削头安装在专用卧式床身或滑台上，而被加工零件放在移动工 作台上， 以组成铣削头固定的卧式组合机床；也可以将铣削头安装在水平配置滑台上，而被加工零件放在固定夹具上，以组成铣削头移动的卧式组合机床。由于本道工序需要先铣在钻，所以本次设计的组合机床配置时可将工件安装在 中间 滑台上，铣削头 和 钻削头安装在滑台上，这样可以顺利的完成铣端面打中心孔的工序内容。 用部件的选择 通用部件选择的基本方法是：根据所需的功率、进给力、进给速度等要求，选择动力部件及其配套部件。选用原则如下： 1) 切削功率应满足加工所需的计算功率（包括切削所需功率、空转功率及传动功率）。 2) 进给部件应满 足加工所需的最大计算进给力。进给速度和工作和工作行程及工作循环的要求，同时还需要考虑装刀，调刀的方便性。 3) 动力箱与多轴箱尺寸应相适应和匹配。根据加工主轴分布位置可大致算出多轴箱尺寸（边缘主轴与多轴箱边缘的最小距离为 70100并圆整后选用相近的尺寸的标准规格多轴箱，据此选择结合尺寸相应的动力箱。 4) 应满足加工精度的要求。选用时应注意结构不同或者结构相同、精度等级不同的动力部件所能达到的加工精度是不同的。 5) 尽可能按通用部件的配套关系选用有关通用部件。 力部件 动力部件是用于传递动力，实现 工作运动的通用部件，如动力滑台、动力买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 箱、各种动力头等。它为刀具提供主运动和进给运动，是组合机床及自动线的主要通用部件。其中，