S195-05006型曲轴铣端面打中心孔组合机床及专用夹具设计【暂无图纸】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘要  本论文设计的主要内容是：曲轴工艺规程的制定，完成工艺过程卡和部分加工工序卡 ，  铣端面打中心孔组合机床的总体设计以及专用夹具设计。对于单曲轴铣端面和打中心孔设  计了专门的曲轴专用夹具。通过机床的联系尺寸图显示夹具与机床的位置关系，绘制加工  示意图表达工件定位和选择合适的刀具、切削用量。最后分析夹具的特点，对工件定位选  择方案最终完成整个夹具装配图。  关键词  曲轴；加工工艺；夹具设计  I 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 t of of of  of of s, is of I 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录  摘要 . . I 录 . 1 绪论 . 言 .  1 轴的结构特点 . 1 轴的工艺特征 . 1 件的技术要求 . 2 计要求 . 2 2 工艺规程的制定 . 3 轴材料及毛坯 . 3 产类型及工艺特征 . 3 位基准的选择 . 4 艺路线的拟定 . 4 坯机械加工余量及工序尺寸确定 . 5 坯机械加工余量确定 . 5 要切削用量的确定 . 6 3 铣端面打中心孔组合机床的总体设计 . 8 合机床结构方案的确定 . 8 端面 打中心孔组合机床配置形式的选择 . 8 合机床配置形式 . 8 加工零件的工序图 . 9 加工零件工序图的作用和要求 . 9 件工序图的内容 . 9 加工零件加工示意图 . 10 工示意图的作用和内容 . 10 工示意图的编制 . 11 合机床联系尺寸图的绘制 . 12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985  床装料高度的确定 . 12 夹具外形轮廓尺寸的确定 . 13 机床通用部件的选择 . 13 4 专用夹具设计 . 16 用夹具特点及步骤 . 16 合机床专用夹具的特点 . 16 合机床夹具设计步骤 . 16 具定位支撑系统 . 17 件定位方案 . 17 位误差分析 . 18 紧机构 . 18 紧装置设计的步骤 . 19 床夹具设计要点 . 21 刀引导装置的设计 . 21 刀块的设计 . 21  钻套、衬套设计 . 22 5 夹具体结 构设计 . 25 结论 . 26 致谢 . 27 参考文献 .  28 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 言  1 绪 论  毕业设计是对所学各课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的  训练。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。  就我个人而言，我希望通过这次的毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适  应性训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为今后打下一个良好的基础。  在进入 21世纪以来，高速、高精、高效的复合加工技术及装备在汽车轴类制造中  得到了迅速的应用，所以对轴类加工技术的研究有非常的重要的意义。单曲轴在轴类  零件分类中属于异形轴，是发动机上的一个重要零件。汽车、拖拉机的发动机和固定  式 高速发动机的曲轴常用整体式模锻件。组合机床是由大量的通用部件和少量的专用  部件组成的工序集中的高效率专用机床，它能够对一种或多种零件进行加工。目前 ，  国内曲轴陈旧生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较  低，通过对曲轴加工技术的研究，实现曲轴的高速、高精、高效生产。  本设计书首先分析了曲轴的结构特点，工艺特征和要选取的零件要求，制定工艺  规程和工艺路线，之后对曲轴铣端面打中心孔组合机床的总体设计，最后对专用夹具  设计。基本含概了我们所学到的所有专业知识。  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。曲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。  轴的工艺特征  （ 1）刚性差  曲轴的长度比较大，并且有曲拐，因此曲轴的刚度很差。加工中，曲轴  在其自重和切削力的作用下，会产生严重的扭转变形和弯曲变形。  （ 2）形状复杂  曲轴 连杆轴颈和主轴颈不在同一条轴线上。  （ 3）技术要求高  1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 曲轴的技术要求很高，并且形状比较复杂，而且加工表面比较多，因而  曲轴的加工工序数量多，加工量大，工艺路线长。  件的技术要求  （ 1）铸件经正火处理，硬度为  240290微组织按部标  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）曲轴加工表面应光洁，不得有裂缝、压痕、毛刺、凹痕以及非金属物。磨  光表面不得有刻痕和黑点。清除油道以及其他部分的金属屑 、污染物以及其它杂物 ，  并清洗吸干。  （ 3）中心孔应保持完好无损。  （ 4）精加工后，应经磁力探伤并退磁。  （ 5）允许在  面上钻孔调整不平衡力矩，孔径  15边应不小于  10 深度不大于  30平衡重心应在曲轴对称平面内允许偏差  1。  （ 6）     70、     65 三处轴颈淬硬  4048深  颈圆角处允许不  淬火，但在距离轴颈端面  10均匀过渡。  （ 7）未注尺寸公差按  ，未注形位公差按  C 级。  计要求  该零件 加工要求高，加工面数量多，并且种类繁多，有车外圆面，车端面，钻  中心孔，攻螺纹，扩孔，车倒角，钻斜油孔等，位置、形状、尺寸精度都各有要求。  主要的设计内容如下：  （ 1）编制曲轴加工过程卡。  （ 2）编制曲轴部分加工工序卡。  （ 3）绘制被加工零件毛坯图。  （ 4）绘制被加工零件的加工工序图。  （ 5）绘制铣端面打中心孔专用机床联系尺寸图。  （ 6）绘制铣端面打中心孔专用夹具装配图。  （ 7）绘制夹具主要零件图。  （ 8）编写设计说明书。  2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 工艺规程的制定  零件加工的工艺规程所指的就是一系列不同工序的综合 。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的方案。应当根据具体条件采用其中最完善  和最经济的一种方案。工艺规程选择一般要考虑的基本因素如下：  （ 1）生产规模是决定生产类型的主要因素，即设备、用具、机械化、自动化程度等。  （ 2）制造零件所用的坯料或型材的形状、尺寸和精度。  （ 3）零件材料性质。  （ 4）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。  （ 5）零件表面粗糙度。  （ 6）特殊限制条件，如：工厂设备和用具条件。  （ 7）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。  曲轴材料及毛坯  本零件选用铸件，选曲轴材料为球墨铸铁（ 2）。该材料强度高，耐磨，并且  有一定的韧性，用于制作部分机床的主轴，空压机，缸体，中小型柴油机，汽油机的凸  轮轴等。  毛坯种类的确定是与零件的结构形状、尺寸大小、材料的力学性能和零件的生产类型  直接相关的，另外还有毛坯车间的具体生产条件相关。  铸件：包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。逐渐毛坯的形状可以相当复杂，  尺寸可以相当大，且吸振性能好，但铸件的力学性能差。  在大批量生产中，常采用精度和生产率高的毛坯制造方 法，比如金属型铸造，可以使  毛坯的形状接近于零件的形状，因而可以减小切屑加工用量，进而提高材料的利用率，降  低了机械加工成本。对于本零件选用的造型方法为砂型机器造型。  产类型及工艺特征  零件的生产纲领见式（ 2  n 式中    N    零件的生产纲领，件 /年；  n    每台产品中包含该零件的数量；  a    该零件备件的百分率， %；  b    该零件废品的百分率， %。  式（ 2 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  3 N     1  a  1  b Q  产品的年产量，台 /年；  n 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 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。  由于本零件是大批两生产，零件的生产纲领  N 为  15000 件 /年，它的主要工艺特征是  广泛采用专用的机床、专用夹具及专用刀具、量具，机床按工艺路线排列组织流水生产。  为减轻工人的劳动强度，留有进一步提高生产率的可能，该曲轴在工艺设计上采用了组合  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加紧加工时，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。定位基准分为粗基准和精基准。  曲轴和一般轴类零件的主要区别：一般轴件的全部轴颈都位于同一轴线上，而是离开  一定距离而彼此平衡。  为了保证各轴颈的同轴度要求，在基准选择时采用基准同意的原则，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。若有两个或两个以上连杆轴颈，还要多选一个  基准作为加工连杆轴颈的角度定位面。通常是在曲柄 上铣出两个小平面作为辅助基准。根  本曲轴的特点，连杆轴颈只有一个，因此不存在与主轴颈的角度问题。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。  工艺路线的拟定  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，并精良采用工序集中的原则，减少安装的次数来提高生产率。除此之外，还  应尽量考虑经济精度以便使生产成本尽量下降，根据以上原则，拟定的工艺路线如下。  10   铸造毛坯  15   正火  20   铣端面，打中心孔  30   粗车扇形面外圆及侧面  40   粗车长轴端外圆及侧面  45   粗车锥面  1 10 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 50 60 70 80 90 100 110 115 120 125 130 140 150 160 165 170 175 180 190 200 210 粗车短轴端外圆及侧面  精 车长轴端外圆及侧面  精车短轴端外圆及侧面  铣扇形侧面  铣连杆轴颈  钻    19 孔，扩孔    25，攻  2 螺纹  钻斜油孔    6 钻连杆轴颈  30斜孔  检验  淬火  修整中心孔  粗磨主轴颈  铣键槽  磨锥面  1 10 粗磨连杆轴颈  精磨主轴颈  精磨连杆轴颈  车退刀槽  车螺纹  光主轴轴颈及连杆轴颈  检验，探伤，退磁，清理油孔   坯机械加工余量及工序尺寸确定   坯机械加工余量确定  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，综合得出铸件机械加工余量见表  22轴毛坯图见图  2 表  2件圆柱面加工余量   基本尺  寸 /0 70 5 加工余量 /注  双侧  双侧  单侧  双侧  基本尺寸 /0 25 ”  加工余量 /注  双侧  双侧  双侧  5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 表  2件各端面加工余量   基本尺寸  /05 281 工余量 /注  单侧  单侧  单侧  基本尺寸 /0(厚度为  29 的扇形面内侧 ) 192( 厚  度  为  29 的  扇  形面  外  侧 ) 加工余量  /注  单侧  单侧  图  2轴毛坯图  要切削用量的确定  查组合机床设计手册得硬质合金端铣刀的铣削用量，如表  2示。  表  2质合金端铣刀的铣削用量  加工材料  工序名称  铣削深度 /削速度 /m/齿走刀 量  S/( ) 铸  铁  粗铣  25 5080 铣   80130 初选 = 齿 =，铣削深度为  5 查组合机床设计手册得高速钢钻头加工铸铁件得切削用量，见表  2 6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 表  2速钢钻头加工铸铁件的切削用量   加  工  直  径  d/250 160200HB v/m/ Sz/mm/r 1624     00241m/  Sz/mm/r 1018     00400HB v/m/    Sz/mm/r 512        初选 =6， 28m/S 转 =r。查中心钻刀具削、尺寸得：切深为   7 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 铣端面打中心孔组合机床的总体设计  合机床结构方案的确定  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，它是实行工序集  中的最佳途径，是提高生产效率的有效设备。  本专题“铣端面打中心孔组合机床设计  ”是针对  轴左右两个端面进行  设计的，工艺要求在工序  20#中完成铣端面和打中心孔。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娇小，属于小型零件加工，零件的定位夹紧  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。  铣端面打中心孔组合机床配置形 式的选择  组合机床配置形式  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  是使用范围、配置型式、普通部件和驱动方式都各有特点。用大型通用部件组成的机床成  为大型组合机床，用小型通用部件组成的成为小型组合机床。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。  通用部件可分为如下几部分。  （ 1）动力部件    用于传递动力，实现工作运动的通用部件，如动力滑台、动力箱、还  有各种动力头等。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 。  （ 2）支承部件    支承部件是用于安装动力部件、输送部件等的通用部件（如侧底座、  中间底座、立柱、立柱底座、支架等），它是组合机床的基础部件。机床各部件之间的相  对位置精度、机床的刚度等主要依靠它来保证。  （ 3）输送部件    输送部件具有定位以及夹紧装置，用于装夹工件并且运送到预定工位  的通用部件（例如回转工作台、移动工作台和回转鼓轮等），定位精度较高。  （ 4）辅助部件    辅助部件有定位、夹紧、润滑、冷却、排屑以及自动线清洗机等。  单工位组合机床通常是用于加工一个或两个工件，特别适用于大中型箱体的加工 ，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。  卧式单面组合机床        立式单工位组合机床  卧式双面组合机床        复合式双面组合机床  8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 卧式三面组合机床  卧式四面组合机床  复合式三面组合机床  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  将铣削头安装在水平配置的滑台上，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再钻，所以工件需要安装在滑台上；同时钻头也必  须移动才能加工中心孔，所以本次设计的组合机床为刀具和工件都安装在各自的滑台上。  在配置铣削头固定的卧式组合机床时，其传动装置的电机通常是采用顶置式，即电动  机放在铣削头上方。在配置铣削头移动的卧式组合机床时，其传动装置的电机通常是采用  侧置型式。  加工零件的工序图  加工零件工序图的作用和要求  被加工零件工序图是根据选定的工艺方 案来表示在一台机床上或一条自动线上完成  的工艺内容，是包括加工部位尺寸精度、表面粗糙度及技术要求、加工用定位基准、加压  部位以及被加工零件材料的硬度和本道工序加工前毛坯或半成品情况的图纸。他不能用用  户提供的产品图纸代替，必须在原零件图的基础上突出机床或自动线的加工内容，加上必  要的说明而绘制的，它是组合设计的主要依据，也是制造、使用和调整机床，检查精度等  级的重要技术文件。  零件工序图的内容  （ 1）在图上应标出被加工零件的形状、轮廓尺寸及本机床设计有关的部位的结构形状  及尺寸，尤其是当需要设 置中间导向套时，应表示出零件内部的筋、壁布置及有关结构的  形状及尺寸，以便检查工具、夹具、刀具是否发生干涉。  （ 2）加工用定位基准、夹压部位及夹压方向，以便依此进行夹具的定位支承（包括辅  助定位支承）、限位、夹紧、导向系统的设计。  （ 3）本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形状、位置尺寸精度及技术要求 ，  还包括本道工序对前道工序提出的要求。  （ 4）必要的说明文字，为被加工零件编号、名称、材料、硬度、重量及加工部位的余  量等。  绘制工序图时应注意的事项如下。  （ 1）为了使加工零件工序图清晰明了，一定要突 出本机床的加工内容，绘制时要采  用合适的比例，选择足够的视图及剖视突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓及与机  床、夹具有关的部位用实线表示清楚，凡与本道工序保证的尺寸、角度等均有关的部位用  粗实线表示清楚，加工用的定位基准符号“         ，加压位置及方向用符号“”，如图  9 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3示。  （ 2）加工部位的位置尺寸应从定位基准注起，为便于加工及检查尺寸，应采用直角  坐标系注标，而不采用极坐标系，但有时因选择定位基准与设计基准的不重合，则需将加  工部位要求的位置尺寸公差换成对称尺寸公差，其 公差数值的决定要考虑两方面：一是要  能达到产品图纸要求的精度；二是采用组合机床能够加工出来。  （ 3）注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。  图  3轴铣端面打中心孔工序简图  加工零件加工示意图   工示意图的作用和内容  加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一，在总体设计中占据重要地位，它是刀具 、  辅具、夹具、主轴箱、液压电器装置设计及通用不见选择的主要原始资料，也是整台组合  机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。加工示意图要反映  机床的加工过程和加工方法，并决定浮动夹头或接杆的尺寸，镗杆长度，主轴、刀具、导  向与工件间的联系尺寸等，根据机床要求的生产率及刀具特点，合理地选择切削用量，决  定动力头的工作循环。  加工示意图应绘制成展开图，其绘制顺序：首先按比例绘制工件的外形及加工部位的  展开图，特别注意将那些距离很近的孔严格按比例相邻绘制，以便清晰看出相邻刀具、工  具、主轴等是否相碰；然后，根据工件加工要求及选定的加工方法绘制刀具，并确定导向  形式，位置尺寸，选择主轴和接杆；从这些刀具中找出影响其联系尺寸的关键刀具，按其  中最长的一把刀 具，从主轴箱到工件间的最下距离来确定安全刀具、导向及工件之间的尺  寸关系。  10 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 加工示意图还要绘制出工件加工部位的图形。在轴数多时，必须在孔旁边标上号码，  以便于设计和调整机床。加工示意图时，一定要分出工位，按每工位的加工内容顺序进行  绘制，同时还要画出工件在回转工作台或鼓轮上的位置示意图，以便能清楚地看出工件及  主轴的排列位置。  加工示意图包括以下内容。  （ 1）反映机床的加工方法、加工条件以及加工的过程。  （ 2）根据加工部位的特点以及加工要求，决定刀具的类型、数量、结构、和尺寸（直  径和长度 ），包括镗削加工时决定镗杆的直径还有长度，钻和扩加工时决定钻、还有扩杆  的直径和长度等。  （ 3）决定主轴的结构的类型、规格尺寸以及外伸的长度。  （ 4）选择标准或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置，并决定它们结构、参数及  尺寸。  （ 5）标明主轴及接杆、夹具与加工之间的联系尺寸、配合及精度。  （ 6）根据机床要求的生产率以及刀具、材料的特点等，按照要求合理确定并标注各  主轴的切削用量。  （ 7）决定机床动力部件的工作行程以及工作循环。  加工示意图的编制  （ 1）刀具的选择    选择刀具时可考虑工件加工尺 寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及  生产率要求等因素。根据本工序特点，应选用硬质合金端铣刀和高速钢麻花钻。  （ 2）工序余量    查组合机床设计手册得：  端面加工余量为  45择   孔加工余量为  择   （ 3）切削用量    本工序的切削用量在前面已经叙述过，也可参见工艺卡片上的相应内  容。  （ 4）动力头工作循环及行程确定   动力头工作循环一般包括快进、工作进给、快退等  动作。铣端面和打中心孔的工作循环为：快进工作进给快退。  工作进给长度确定  铣： L=5： L= 快进长度确定  铣： L=20： L=20 快退长度确定  快退长度等于快进长度和工作进给长度之和，即，铣： 20+5=25  20+ 铣端面打中心孔加工示意如图  3示。其中铣端面时， S=z， n=250mm/r；中  心孔时， S=z， n=125mm/r。  11 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 合机床联系尺寸图的绘制  机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸以及相互联系关系的，是开展各专用部件设  计和确定机床最大 占地面积的指导的图纸。  组合机床是由一些通用的部件和专用的部件组成的。为了使所设计的组合机床既能满  足预期的性能要求，而且又能做到配置上匀称合理，符合多快省的精神，必须对所设计的  组合机床各个部件之间的关系进行全面的分析和研究。组合机床联系尺寸图就是在被加工  零件工序图与加工示意图绘制之后，然后根据初步选定的主要通用的部件，以及确定的专  用部件的结构原理来绘制的    3 2 机床装料高度的确定  铣端面打中心孔加工示意图  确定机床装料高度需要考虑车间运送工件的滚道高度、工件最低孔的位 置、主轴  箱最低主轴高度和通用部件高度尺寸的限制。根据我国具体情况，为便于操作和省力 ，  对于一般卧式组合机床、流水线和自动线，装料高度定为  850于加工中心工件  的自动线，考虑自动排屑，特别是一些要从机床垂直下方返回随行夹具的自动线，装  料高度可采用  1000轮机床的装料高度一般取  12001300组合机床的装料  高度设计为  900 12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 具外形轮廓尺寸的确定   夹具是用于定位和加紧工件的。所以工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸的依  据。 在加工示意图中对工件和镗模间的距离，以及导套的尺寸，都有了规定。所以确定长  度尺寸时，主要在于合理地选取镗模架的厚度。对于高度不大的镗模架，其厚度可取  150200镗模架较高（如鼓轮机床镗模架），为了保证有足够的刚度和稳定性，其厚  度可取  250300 在掌握了工件宽度、工件和镗模架间的距离和镗模架的厚度尺寸后，即可确