曲轴工艺规程设计及系列夹具设计【6张CAD图纸、工艺卡片和说明书】

摘  要
本次设计的主要内容包括空压机曲轴的工艺规程设计和系列夹具设计的两大方面。
制定工艺规程设计的原始资料包括：零件的图样，产品验收质量标准，产品的年生产纲领和生产类型、毛坯图样、生产条件、零件材料等。制定工艺规程设计步骤如下：审查零件的图样，工艺方案的确定，对样品进行工艺分析，零件的毛坯选择以及毛坯图说明; 工艺设计过程（包括加工段的分析，工序的集中和分散，工序顺序的安排，定位基准的选择，零件表面加工方法的选择); 制定工艺路线（工艺方案，工艺方案的比较与分析），工序间尺、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定，加工余量、切削用量、工时定额的确定，填写工艺文件。夹具设计必须满足的要求有：保证加工精度，夹具的总体方案应与年生产纲领相适应，安全、方便、减轻劳动强度，排屑顺畅，具有良好的强度、刚度和结构工艺性。夹具设计包括工件的定位，定位误差的分析与计算，夹紧机构的确定，夹具力的确定（包括方向，作用点和大小）。
    当工艺规程及夹具设计确定后，再绘制夹具总装配图、主要零件图和说明书的编写。

关键词：工艺规程设计；夹具设计；加工余量；定位误差

Abstract
    The design of the main contents include two aspects of the M3400 thermostat process planning and fixture series.
    The original development of process planning include: part drawings and assembly drawings must be quality standards for product acceptance, the agenda for the annual production and production type, rough drawings, production conditions. Development of process planning, follow these steps: review of part design, process analysis part, select the part of the rough, draw a rough diagram, process design (including positioning reference choice, the choice of the parts of the surface processing methods, processing the order of arrangement process combinations), process design (including choice of machine tool equipment and tooling, the determination of allowance in the process, the process of determination of dimensions and tolerances, the choice of cutting the amount of time quota determined), the technical and economic analysis, the complete process documents. The fixture design requirements that must be met: ensure accuracy the fixture overall program should be adapted to the agenda for the annual production, safe, convenient, reduce labor intensity and smooth chip, has good strength, stiffness and structure of the process. Fixture design including jigs and fixtures design overview, the choice of positioning with locating datum clamp mechanism design, positioning error analysis and calculation, the clamping mechanism to determine the clamping force OK.
    When the process planning and fixture design is determined, and then draw a the fixture assembly drawings, preparation of the main parts diagram and instructions.

Keywords: process planning; fixture design; allowance; positioning error

目  录
摘  要 III
Abstract IV
目  录 V
1 绪论 1
1.1 本课题研究的内容及意义 1
1.2 国内外发展情况 1
1.3 本课题应达到的要求 2
2 工艺方案的确定 3
2.1 曲轴零件的结构特点 3
2.2 曲轴零件的技术要求 3
3 零件工艺分析 4
3.1 根据零件图和产品装配图，对零件进行工艺分析 4
3.2 计算零件的生产纲领，确定生产类型 4
4 毛坯选择和毛坯图说明 5
4.1 毛坯技术分析 5
4.2 确定毛坯种类和制造方法 5
4.3 确定毛坯总余量 5
5 工艺设计过程 6
5.1 加工阶段的划分 6
5.2 工序的集中与分散 6
5.3 工序顺序的安排 6
5.4 定位基准的选择 6
5.5 零件的表面加工方法的选择 6
6 制定工艺路线 7
6.1 工艺路线方案一 7
6.2 工艺路线方案二 7
6.3 工艺方案的比较与分析 8
7 工序间尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定 9
8 加工余量，切削用量，工时定额的确定 10
8.1 工序一：铣两端面，打中心孔 10
8.1.1 工步一：铣两端面 10
8.1.2 工步二：两端面打中心孔 10
8.2 工序二：粗车大端主轴颈及平衡块外轮廓 11
8.2.1 工步一：粗车大端Φ40主轴颈外圆面及轴肩 11
8.2.2 工步二：车平衡块Φ174外轮廓 11
8.3 工序三：粗车小端外轮廓 12
8.3.1 工步一：粗车小端Φ40主轴颈外圆面及轴肩 12
8.4 工序四：半精车大端主轴颈及倒角 12
8.4.1 工步一：半精车大端Φ40主轴颈外圆面及轴肩 12
8.5 工序五：精车大端主轴颈及倒角 13
8.5.1 工步一：精车大端Φ40主轴颈外圆面及轴肩 13
8.5.2 工步二：精车大端主轴颈上1×45°倒角 14
8.6 工序六：半精车Φ40外圆面及轴肩锥面、小端锥面 14
8.6.1 工步一：半精车小端Φ40主轴颈外圆面及轴肩 14
8.6.2 工步二：倒Φ40主轴颈上角 15
8.7 工序七：铣键槽 15
8.7.1 工步一：铣键槽 15
8.8 工序八：精车Φ40外圆面及轴肩锥、小端锥面 16
8.9 工序九：粗车连杆轴颈及其轴肩 17
8.9.1 工步一：粗车连杆轴颈及其轴肩 17
8.10 工序十：半精车连杆轴颈及其轴肩 17
8.10.1 工步一：半精车连杆轴颈及其轴肩 17
8.11 工序十一：精车连杆轴颈及其轴肩 18
8.11.1工步一：精车连杆轴颈及其轴肩 18
8.12 工序十二：打通孔及打M12螺纹孔并攻丝 18
8.12.1 工步一: 打通孔 18
8.13 工序十三：主轴颈、连杆轴颈淬火 19
8.14工序十四：磨连杆轴颈外圆及其轴肩面 19
8.15工序十五：磨大端主轴颈及其轴肩面 20
8.15.1工步一:磨大端主轴颈及其轴肩面 20
8.16工序十六：磨小端主轴颈及其轴肩面 20
8.16.1工步一:磨小端主轴颈及其轴肩面 20
8.17工序十七：去毛刺 21
8.18工序十八：检验 21
9 专用夹具设计 22
9.1 机床夹具设计概述 22
9.1.1 机床夹具概述 22
9.1.2 机床夹具的分类 22
9.1.3 机床夹具的组成和功用 22
9.1.4 夹具总体方案设计 23
9.2 夹具设计 24
9.2.1 问题的提出 24
9.2.2 定位方式与定位基准的选择 24
9.2.3 夹具机构设计 24
9.2.4 定位销长度的分析 26
9.2.5 定位误差的分析与计算 26
10 结论与展望 32
10.1 结论 32
10.2 不足之处与未来展望 32
致  谢 33
参考文献 34

 
1 绪论
1.1 本课题研究的内容及意义
本课题研究的内容是：空压机曲轴工艺规程设计和系列夹具设计，包括零件机械加工的工艺过程卡片及各工序的工序卡片，主要机械加工工序的夹具总装配图及主要零件图，并有相关的计算和说明的说明书及专业外语文献翻译。
本课题研究的意义：
⑴工艺规程设计的意义：
 1)指导生产的主要技术文件是工艺规程：机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。如处理质量事故，应按工艺规程来确定各有关单位、人员的责任。
 2)生产准备工作的主要依据是工艺规程：车间要生产新零件时，首先要制订该零件的机械加工工艺规程，再根据工艺规程进行生产准备。如：新零件加工工艺中的关键工序的分析研究；准备所需的刀、夹、量具（外购或自行制造）；原材料及毛坯的采购或制造；新设备的购置或旧设备改装等，均必须根据工艺来进行。
 3)新建机械制造厂（车间）的基本技术文件是工艺规程：新建（改、扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应按照在车间的布置和工艺规程确定所需机床的种类和数量，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需技术等级、工人的工种、数量等。                                                     
此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进制造技术的作用。典型工艺规程可以缩短工厂摸索和试制的过程。因此，工艺规程的制订是对于工厂的生产和发展起到非常重要的作用，是工厂的基本技术文件。
⑵夹具设计的意义：
 机床夹具是机械制造业中不可或缺的重要工业装备，可以保证机械加工质量、实现生产过程自动化、降低生产成本、提高生产效率、减轻劳动强度，使用专用夹具还可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能，所以，夹具在机械加工中发挥着重要的作用。
1.2 国内外发展情况
    曲轴制造技术/工艺的进展:曲轴的生产继QT800-2、QT900-2等几种牌号后，广西玉柴等经过攻关已能稳定生产QT800-6牌号的曲轴，为曲轴“以铁代钢”奠定了基础。
    1  熔炼  高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键。国内主要是以冲天炉为主的生产设备，铁水未进行预脱硫处理；其次是高纯生铁少、焦炭质量差。目前已采用双联外加预脱硫的熔炼方法，采用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。 
    2  造型   目前，国内已有一些曲轴生产厂家从日本、法国、加拿大等国引进气流冲击造型工艺，而且还引进了许多生产线的只有极少数厂家，如文登天润曲轴有限公司引进了德国KW铸造生产线。从总体上来讲，需改造和更新的陈旧的普通锻造设备多，同时，落后的工艺和设备仍占据主导地位，先进技术有所应用但还不普遍。
    3  机械加工技术  目前国内曲轴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。粗加工设备多采用多刀车床车削曲轴主轴颈及拐颈，工序的质量稳定性差，容易产生较大的内应力，难以达到合理的加工余量。 随着贸易全球化的到来，各厂家已意识到了形势的严峻性，纷纷进行技术改造，全力提升企业的竞争力，近年来引进了许多先进设备和技术，进展速度很快。就目前状况来讲，这些设备和技术基本依赖进口。
      4  热处理和表面强化处理技术  曲轴的热处理关键技术是表面强化处理。球墨铸铁曲轴一般均采用正火处理，为表面处理做好组织准备，表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺。锻钢曲轴则采用轴颈与圆角淬火工艺。曲轴制造技术的发展趋势。
1.3 本课题应达到的要求
    1）工艺规程设计（工艺卡片和工序卡片）
2）夹具设计(3套）  包括总图及零件图，折合零件图不少于3张
3）设计说明书一份（不少于10000字）
4）专业论文翻译（不少于10000字符）

2 工艺方案的确定
2.1 曲轴零件的结构特点 
曲轴类大部分的零件的主要作用用为承载载荷、支撑传动的零件和以及保证安装在曲轴上的零件（刀具）具有一定的回转精度空间。
曲轴在轴类零件的地位普通的属于异型轴，是空压机上以及其他机器的一个不可缺少的零件部分，能够承载多部分零件传输过来的力，并将活塞往复运动通过曲柄连杆机构变为旋转运动，将许多零件所做的有用功全输出去。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有变化的弯曲力。
2.2 曲轴零件的技术要求
材质，金相组织，机械性能和表面缺陷均应符合 ZBJ72016~88 《 容积式压缩机用球墨铸铁技术条件》的规定。
铸件应经热处理，热处理后硬度为 HB190~269 。
加工后主轴径，曲拐径及圆弧过渡处均不允许有肉眼可见的毛刺，裂纹，折叠，凹痕，缩松，缩孔，夹杂物等缺陷存在。
圆弧过渡应均匀，光滑，无接痕。
曲轴加工后应探伤，其要求应符合 ZBJ72016-88 《 容积式压缩机用球墨铸铁技术条件》的规定。
锥面应进行着色检查，其接触面积不少于75%。
未铸造圆角R3—R5，保留中心孔。