双拐曲轴机械加工工艺及夹具设计【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 论文文件 : 摘 要 曲轴是柴油发动机的重要零件。它的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动，将作用在活塞的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和柴油发动机各辅助系统进行工作。曲轴在工作时承受着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，因此要求曲轴具有强度高、刚度大、耐磨性好，轴颈表面加工尺寸精确，且润滑可靠。 本设计是根据被加工曲轴的技术要求 ，进行机械工艺规程设计，然后运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计。主要工作有：绘制产品零件图，了解零件 的结构特点和技术要求；根据生产类型和所在企业的生产条件，对零件进行结构分析和工艺分析；确定毛坯的种类及制造方法；拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备和工艺设备，确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定额；填写机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片等工艺卡片；设计指定的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图。 关键词 ： 机械制造，加工工艺，曲轴，夹具 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is a of is to of on is to of is So of is on of of to of to of of to of of we of of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 前 言 . 1 第 1 章 绪 论 . 3 . 3 . 3 第 2 章 零件分析 . 4 . 4 . 4 第 3 章 工艺规程设计 . 5 . 5 . 5 . 5 . 5 . 6 序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 7 . 8 . 8 . 8 . 16 第 4 章 专用夹具设计 . 36 . 36 . 37 确定工件的定位方式及定位元件的结构 . 37 择合适的夹紧机构 . 37 向方式，选择对刀、导向元件 . 37 . 38 . 39 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 . 39 . 40 . 40 . 40 . 40 . 40 . 41 . 41 第 5 章 结论与展望 . 42 参考文献 . 40 致 谢 . 41 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 前 言 机械制造工艺与机床夹具设计是机械制造工艺与机床夹具教学的一个不可少的辅助环节。它是学生全面综合运用本课程及有关先修课程的理论联系实际的一次重要实践。它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，及以后到工厂从事工艺与夹具设计具有十分重要的意义。 机械制造工艺是机械工业的基础 ，是机械产品的生产的基本技术，工艺工作是每一个机械企业基本的活动内容，加强工艺技术研究，提高工艺水平，搞好工艺管理是提高机械产品质 量，降低消耗的根本措施。此次设计的目的在于：根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，制定夹具设计方案，完成夹具结构设计。 法国出生的德裔工程师狄塞尔，在 1897 年研制成功可供实用的四冲程柴油机。由于它明显地提高了热效率而引起人们的重视。起初，柴油机用空气喷射燃料，附属装置庞大笨重，只用于固定作业。二十世纪初，开始用于船舶， 1905 年制成第一台船用二冲程柴油机。 1922 年，德国的博施发明机械喷射装置，逐渐替代了空气喷射。二十世纪 20 年代后期出现了高速柴油机，并开始用于汽车。到了 50 年代，一些 结构性能更加完善的新型系列化、通用化的柴油机发展起来，从此柴油机进入了专业化大量生产阶段。特别是在采用了废气涡轮增压技术以后，柴油机已成为现代动力机械中最重要的部分 。 现代柴油机应该在减少 粒物）和 氧化物）排放量的同时，不断改进其可操作性和耐用性，大量采用电子设备，降低操作和维修的综合费用。 柴油机用燃料硫含量越高，对发动机活塞环、缸壁等的腐蚀、磨损也越大，柴油机油的变质也越快。因此，欧美等发达国家主张使用低硫柴油燃料。这 就产生了一个问题，通常柴油机油规格升级时，可以由 是 仅是对低硫柴油燃料而言，为满足最近的排放控制 用高硫柴油燃料的发动机可以采用 5规格的柴油机油。 现代柴油机在使消费者满意的同时，必须符合排放法规的要求 因此其设计要求，关键在于如何平衡提高柴油发动机性能与减少排放的两者之间的关系。 (1)增加柴油发动机比功率。经过多年的研究发展，柴油机的体积变得越来越小维修费用越来越低，而且也更加节能；在汽缸容积 不变的前提下，增加发动机比功率，必须提高操作效率、改进发动机材质、精确控制发动机。 (2)改进柴油发动机的耐用性。 (3)柴油发动机大修周期加倍延长。柴油机汽车行驶百万英里后，仍能保证其燃辩经济性和排放性能。 伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。曲轴在发动机中是承受载荷传递动力的重要零部件，也是发动机五大零部件中最难以保证加工质量的零部件，其性能、水平直接影响整机的性能水平及可靠性。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 因此，各工 业发达国家十分重视曲轴的生产，不断改进其材质及加工手段， 以提高其性能水平，满足发动机行业的需要。近几年来， 国内曲轴加工发展十分迅速。尤其是大功率柴油机曲轴。 先进的加工工艺加工出的曲轴质量好、效率高且稳定，伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。 本设计的指导思想 ： 1. 应保证零件的加工质量，结构性能可靠，使用安全，操作方便 。 2. 尽量提高生产率和降低消耗 。 3. 具有良好的结构工艺性，便于制造，调整，维修，且便 于切屑的清理，尽量减轻工人的劳动强度，工艺规程正确，完整，统一，清晰 。 4. 工艺规程中的计算单位应全部使用法定计量资料 。 本设计应解决的主要问题 1. 熟悉原始资料及对零件进行工艺分析。 2. 计算零件的生产纲领 ，确定生产类型 。 3. 选择毛坯类型和制造方法 ，绘制毛坯图 。 4. 零件的机械加工工艺过程。 5. 工艺的分析计算。 6. 填写工艺文件。 7. 审核 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第 1 章 绪 论 制造业生产的是具有直接使用价值的产品，而这些产品与社会的生产活动和人民生活息息相关。当今制造业不仅是科学发展和技术发明转换为现 实规模生产力的关键环节，并已成为为人类提供生活所需物质财富和精神财富的重要基础。良好的居住环境，充分的能源供给，便捷的交通和通信设施，丰富多彩的应刷出版、广播影视和网络媒体，优良的医疗保健手段，可靠的国家和社会安全以及抵抗自然灾害的能力等，均需要制造业的支持。 10 计的主要内容 双拐曲轴机械加工工艺及夹具设计（生产纲领： 20000 件）。 掌握工业规程设计的基本要求，设计工艺规程内容及步骤，制作机械加工工艺过程卡片，机械加工工序卡片 。 掌握专用机床夹具设计的基本要求，设计主轴箱零件加工 1 到 2 个主要工序的专用机床夹具，掌握夹具设计的程序与内容，绘制夹具总图和主要零件图，编写夹具设计使用说明书 。 内外的研究现状 伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。曲轴在发动机中是承受载荷传递动力的重要零部件，也是发动机五大零部件中最难以保证加工质量的零部件，其性能、水平直接影响整机的性能水平及可靠性。因此，各工业发达国家十分重视曲轴的生 产，不断改进其材质及加工手段， 以提高其性能水平，满足发动机行业的需要。近几年来， 国内曲轴加工发展十分迅速。尤其是大功率柴油机曲轴。 先进的加工工艺加工出的曲轴质量好、效率高且稳定，伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。 13 第 2 章 零件分析 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 第 3 章 工艺规程设计 定毛坯的材料和制造形式 机械零件常用的毛坯主要有铸件、锻件、焊接件、各种型材及板料等。选择毛坯要综合考虑零件材料及其力学性能、零件材料的工艺性、零件的结构形状和尺寸、生产类型、工厂生产条件。曲轴要求较高的刚性和冲击韧性，其形状尺寸以轴为主，毛坯形状较复杂，采用 45 钢较合适，大批量生产曲轴可用锻造，由于生产纲领是 20000件，是大批量生产故采用模锻。 其锻造工艺为：将坯料加热至 11801240，经模锻锤弯曲预锻及终锻；在压床上切边；再在模锻锤上进行热校正；最后 经热处理消除内应力，调整硬度值到 207241 曲轴毛坯主要技术要求有： 1） 热处理：调质 207 241 2） 法兰端面对主轴中心线的垂直度不大于 1上孔（ 45）中心线对主轴颈的中心线同轴度不大于 2 3） 错磨误差：连杆轴颈纵向不大于 向不大于 1 4） 曲轴弯曲不大于 1面的选择 机械加工的最初工序只能用共件毛坯上未加工表面作为定位基准，这种定位基准称为粗基准。用已经加工过的表面作定位基准则称为精基准。在制定零件机械加工工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准定位把工件 加工到设计要求，然后考虑选择买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 怎样的粗基准定位，把用作精基准的表面加工出来。 基准的选择 粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工表面之间的位置要求及合理分配各加工面的余量。同时要为后续工序提供精基准。具体有以下原则：为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选择非加工面为粗基准；为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准；为了保证重要加工面的余量均匀，应选择为粗基准；粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次；作粗基准的表面应平整光洁，以使工件定位稳定可靠， 夹紧方便。 曲轴也是属于轴类零件，以外圆作为粗基准，可分别以主轴颈和连杆轴颈作为粗基准。 基准的选择 精基准选择时应能保证加工精度和装夹可靠方便，有以下原则：基准重合原则；基准同一原则；自为基准原则；互为基准原则；保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。 定工艺路线 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 选零件材料为 45 钢生产类型为大批量生产，以此为依据确定各加工表面的机械加工余量、工序尺 寸及毛坯尺寸。 定加工余量 合理选择加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响，余量过大，则浪费材料及工时、增加机床和刀具的消耗；余量过小，则不能去掉加工前存在的误差和缺陷层，影响加工质量，造成废品。故应在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量。确定加工余量有以下三种方法： 1）分析计算法 通过分析影响加工余量的诸因素并应用理论公式进行计算来确定工序余量； 2）查表修正法 实际生产中，加工余量常常是按有关工艺手册和资料结合具有具体情况加以修正确定的； 3）经验估算法 由一些有经验 的工程技术人员或工人根据经验，采用类比估算法确定加工余量。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 定工序尺寸及其公差 零件每一道工序加工规定达到的尺寸称为工序尺寸。工序尺寸及其公差的大小不仅受到工序余量的影响，而且与工艺基准的选择有密切的关系。工序基准或定位基准与设计基准重合时，使用往前推算的方法就能得到其工序尺寸及公差，先确定各工序余量的基本尺寸再由后往前逐个工序推算，即由零件上的设计尺寸开始，由最后一道工序向前工序推算，直到毛坯尺寸，中间各工序尺寸公差等级都按经济精度，按入体原则确定极限偏差，毛坯尺寸公差及偏差按相应的标准确定。 在复杂的零件加工中，常常是工艺基准不能直接选作设计基准，而必须经过基准换算，将设计尺寸换算成加工工艺所需要的尺寸即工艺尺寸。 4 体的计算 主轴颈和连杆轴颈（ 48 （ 1）确定加工方案 查表得对于基本尺寸 48差为 差等级为 确定加工方案为粗车粗磨精磨。 （ 2）用查表法确定加工余量 查表，毛坯总余量为 精磨余量 = 粗磨余量 = 粗车余量 =6 （ 3）计算工序尺寸的基本尺寸。精磨以后工序基本尺寸为 85计尺寸），各工序基本尺寸依次为： 粗磨 (48 0.1) 粗车 (0.9)9 毛坯 (49 6)5 （ 4）确定各 工序尺寸的公差及基本偏差。 精磨 差值为 粗磨 差值为 粗车 差值为 1 毛坯 差值为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 工序尺寸按“入体原则”标注： 精磨 48 ； 粗磨 粗车 49 毛坯 5531 。 步骤基本同上，为了简明 以下用表格列出： 表 48 工序名称 工序余量 工序尺寸 工序公差 工序尺寸及偏差 精磨 48 48 粗磨 车 6 49 1 49 坯 7 55 4 5531 表 2501.0 工序名称 工序余量 工序尺寸 工序公差 工序尺寸及偏差 粗磨 5 车 车 坯 14 39 表 32 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 工序名称 工序余量 工序尺寸 工序公差 工序尺寸及偏差 粗磨 2 32 精车 车 坯 7 39 表 工序名称 工序余量 工序尺寸 工序公差 工序尺寸及偏差 精磨 4 半精磨 粗磨 粗车 毛坯 3 21 4 表 工序名称 工序余量 工序尺寸 工序公差 工序尺寸及偏差 精磨 6 粗磨 5 粗车 5 毛坯 6 20 3 12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 表 工序名称 工序余量 工序尺寸 工序公差 工序尺寸及偏差 精磨 6 半精磨 5 粗磨 5 粗车 5 毛坯 5 21 3 12 表 工序名称 工序 余量 工序尺寸 工序公差 工序尺寸及偏差 精磨 2 半精磨 1 粗磨 1 粗车 1 毛坯 6 16 3 12 才 表 工序名称 工序余量 工序尺寸 工序公差 工序尺寸及偏差 精磨 精车 粗车 锪 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 毛坯 4 表 28 工序名称 工序余量 工序尺寸 工序公 差 工序尺寸及偏差 精镗 8 28 半精镗 镗 4 26 26 坯 6 22 3 2212 表 32 工序名称 工序余量 工序尺寸 工序公差 工序尺寸及偏差 精磨 2 32 精车 车 坯 5 37 34 70004.0 工序内容 工序余量 工序尺寸 工序公差 工序尺寸及偏差 精磨 0 车 车 4 72 1 72 坯 6 76 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 表 57046.0 工序名称 工序余量 工序尺寸 工序公差 工序尺寸及偏差 精车 7 车 坯 6 63 表 0 序名称 工序余量 工序尺寸 工序公差 工序尺寸及偏差 铰 0 10 15 9 9 坯 0 表 40 工序名称 工序余量 工序尺寸 工序公差 工序尺寸及偏差 精磨 40 40 粗磨 车 6 41 1 41 坯 7 47 4 4731 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 切削用量主要是指切削速度、经给量和切削深度。影响切削用量的因素有：刀具材料、结构形状以及刚度；被加工零件的材料及其切削性能、零件的形状和刚度；机床的性能、功率和刚度；加工方法对加工精度及表面粗糙度的要求；对生产率的要求等。 工时定额计算的说明：在 一个工序中，实际完成一个零件的加工所需的时间，称为序单件时间以下几部分组成。直接用于改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程消耗的时间称为基本时间实现上述过程所进行的的各种辅助动作所消耗的时间，称为辅助时间了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地间息与生理时间和准备与终结时间。由于 ( 0 0 式（ 设计中取 算； ( 2 % 7 % ) ( )x j ft t t 式（ 设计中取 ( 2 % 4 % ) ( )b j ft t t 式（ 设计中取 3%计算。 6 式（ 所以在以下计算中，仅算体各工序的切削用量及工时定额确定如下： 工序 1：铣曲轴前端面，并从两面钻中心孔 工步 1钻中心孔 选取2表选取 f =r 表选取 v =22m/公式 1000n v d 式（ 求出 n 照表 4取 n=200r/此转速带入公式 1000v n d 式（ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 求出实际切削速度 v= l=170据 2l =13 2l =3表得 1l =11表得3l=5上述结果带入公式 1 2 3( ) ( )jt l l l l f n 式（ 求出 5s。辅助时间： 工步 2铣曲轴端面 1背吃刀量确定 ， 2进给量的确定 , 由表选取 d/z=100/5选取 f =r 。 3速度的计算 ,由表选取 v =15 由公式（ 出转速 n 参照表选取 n =100 将此转速带入公式（ 出实际铣削速度v 4基本时间铣曲轴前端面： l =26据2l=132l=3表得1l=公式 zf z n式（ 求出 100mm/上述结果带入公式 12()j M zt l l l f 式（ 本工序总的工时：助时间： 工序 2：切曲轴第四侧板面，并车第二主轴颈 工步 1铣 曲轴第四侧板面 1背吃刀量的确定，选取 2进给量的确定，由表选取 f 3切削速度的计算，由表选取 v =26 由公式（ 求出 n 参照表 4 18，选取 n =100 将此转速代入公式（ 求出实际切削速度v 27 4基本时间l=131据 2l =13 2l =3表得 1l =6表得 3l 4上述结果买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 带入公式（ 求出辅助时间： 工步 2车第二主轴颈 1背吃刀量的确定，选取 2进给量的确定，由表选取 f 3切削速度的 计算，由表 5 2 选取 v =60 由公式（ 出n 参照表 4 18，选取 n =200 将此转速代入公式（ 求出实际切削速度 v 54 4基本时间l=据 2l =13 2l =3表得 1l =8表得 3l 4上述结果带入公式（ 求出辅助时间： 工序 3：粗 磨曲轴第二主轴颈 1背吃刀量的确定，选取 2进给量的确定，由表 5 35，选取 f 3磨削速度的计算，由表选取 v =40 由公式（ 出 n 参照表选取 n =160 将此转速代入公式（ 求出实际切削速度v 4基本时间粗磨第二主轴颈： l=据2l=132l=3表得1l=表得3l 4上述结果带入公式（ 求出助时间： 工序 4：车曲轴第一、三主轴颈和前后端（采用硬质合金刀 工步 1车前端轴一 1背吃刀量的确定，选取 2进给量的确定，由表选取 f 3切削速度的计算，由表选取 v =50 由公式（ 求出 n 参照表 n =200 将此转速代入公式（ 求出实际切削速度 v 4基 本时间买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 车前端轴一： l=58据2l=132l=3表得1l=表得3l 3上述结果带入公式（ 求出 助时间： 工步 2车前端轴二 1背吃刀量的确定，选取 2进给量的确定，由表选取 f 3切削速度的计算，由表选取 v =50 由公式（ 求出 n 参照表 n =200 将此转速代入公式（ 求出实际切削速度 v 4基本时间车前端轴二： l=据2l=132l=3表得1l=表得3l3上述结果带入公式（ 求出 助时间： 工步 3车法兰外圆 1背吃刀量的确定，选取 2进给量的确定，由表选取 f 3切削速度的计算，由表选取 v =50 由公式（ 求出 n 参照表 n =200 将此转速代入公式（ 求出实际切削速度 v 4基本时间车法兰外圆： l=20据2l=132l=3表得1l=6表得3l 3上述结果带入公式（ 求出 助时间： 工步 4车油封轴顶颈 1背吃刀量的确定，选取 2进给量的确定，由表选取 f 3切削速度的计算，由表选取 v =50 由公式（ 求出 n 参照表 n =200 将此转速代入公式（ 求出实际切削速度 v 4基本时间车油封轴顶颈： l=29据2l=132l=3表得1l=表得3l3上述结果带入公式（ 求出 助时间：买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 工步 5车后端轴肩 1背吃刀量的确定，选取 2进给量的确定，由表选取 f 3切削速度的计算，由表选 取 v =50 由公式（ 求出 n 参照表 n =200 将此转速代入公式（ 求出实际切削速度 v 4基本时间车后端轴肩： l=据2l=132l=3表得1l=表得3l 3上述结果带入公式（ 求出 助时间 工步 6车曲轴第一、三主轴颈 1背吃刀量的确定，选取 2进给量的确 定，由表选取 f 3切削速度的计算，由表选取 v =50 由公式（ 求出 n 参照表 n =200 将此转速代入公式（ 求出实际切削速度 v 4基本时间车第一、三主轴颈： l=据2l=132l=3表得1l=8表得3l 3上述结果带入公式（ 求出 助时间： 工序 5：粗磨曲轴第一主轴颈 工步 1粗磨曲轴第一主轴颈 1背吃刀量的确定，选取 2进给量的确定，由表 5 35，选取 f 3磨削速度的计算，由表选取 v =40 由公式（ 求出 n 参照表选取 n =160 将此转速代入公式（ 求出实际切削速度v 4基本时间粗磨第一主轴颈： l=据2l=132l=3表得1l=表得买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 3l 4上述结果带入公式（ 求出助时间： 工序 6：粗磨曲轴第三主轴颈 工步 1粗磨曲轴第三主轴颈 1背吃刀量的确定，选取 2进给量的确定，由表 5 35，选取 f 3磨削速度的计算， 由表选取 v =40 由公式（ 求出 n 参照表选取 n =160 将此转速代入公式（ 求出实际切削速度v 4基本时间粗磨第二主轴颈： l=据2l=132l=3表得1l=表得3l 4 上 述 结 果 带 入 公 式 （ ， 求 出助时间： 工序 7铣定位面 E 1背吃刀量的确定，选取 2进给量的确定，由表选取 d/z=100/5, 3钻削速度的计算，由表 5v =38 由公式（ 求出 n 550 参照表选取 n =560 将此转速代入公式（ 求出实际切削速度v 4基本时间铣缺口： l =30据表 5 43，2l=132l=3表得1l=公（ 求出20 将上述结果带入公式（ 出辅助时间： 工序 8：车曲轴第一、二侧板并粗车第一连杆轴颈 工步 1车曲轴第一、二侧板面 1背吃刀量的确定，选取 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 2进给量的确定，由表选取 f 3切削速度的计算，由表选取