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毕业设计（论文）中期报告 题目 : 曲轴类零件的工艺 规划 与夹具设计 文）进展状况 夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。汽车柴油机曲轴是常见的工程产品，因此汽车曲轴工艺设计与夹具设计有重要工程意义。个人设计的内容是曲轴的工艺设计与夹具设计，在中期答辩之前我完成的内容如下。 文翻译 经过查找，查阅词典及相关文献，完成外文文献的翻译。 善零件图 查阅资料，制 动蹄的尺寸为：基本尺寸厚度为 15圆半径 柱面高度 125件图如图 1。 图 1 定工艺设计 定方案、 表 1 工艺过程方案 方案 方案 工序号 工序内容 工序号 工序内容 毛坯 毛坯 010 按铸件要求检验 010 批量毛坯抽检 020 热处理 020 铣两端面 030 批量毛坯抽检 030 钻中心孔 040 铣两端面 040 检测曲轴硬度 方案 方案 工序号 工序内容 工序号 工序内容 050 钻 中心孔 50 粗车短头，依次为40 50 60 060 检测曲轴硬度 060 粗车长头，依次为1： 8圆锥面， 45 5060 070 粗车短头，依次为40 50 60 070 精车短头，依次为40 50 60 080 粗车长头，依次为1： 8圆锥面， 45 5060 080 精车长头，依次为1： 8圆锥面， 45 5060 090 车开档，粗车连杆颈 45 090 割槽 槽 割 槽 00 精车短头，依次为40 50 60,割槽 00 车开档 110 精车长头，依次为1： 8圆锥面， 45 5060, 割槽 割槽 10 粗、精车连杆颈 45 120 精车连杆颈 45 120 钻孔 130 钻孔 30 钻斜油孔 5 140 钻斜油孔 5 140 钻孔 孔19 150 钻孔 铰孔19 150 修正中心孔 160 修正中心孔 160 粗磨两端主轴颈 50 170 按工艺要求进行中间检验 170 粗磨连杆颈 45 180 粗磨两端主轴颈50 180 铣键槽 5190 粗磨连杆颈 45 190 铣键槽 12200 铣键槽 500 铣 210 铣键槽 1210 钻铰 4 8 220 铣 220 钻攻 2 230 钻铰 4 8 230 钻攻 2 240 钻攻 2 40 精磨主轴颈 50 50磨 4550 钻攻 2 50 精磨连杆颈 45 260 精磨主轴颈 50 50 4560 磨 1： 8圆锥面 270 精磨连杆颈 45 270 车螺纹 280 磨 4080 油孔 5抛光 290 磨 1： 8圆锥面 290 在 N 处打厂标及检验标记 300 车螺纹 00 探伤 方案 方案 工序号 工序内容 工序号 工序内容 310 油孔 5抛光 310 清洗 320 探伤 320 氮化 330 检验各相关 尺寸 330 抛光连杆颈、油封档 340 在 340 清洗、检验、包装 350 清洗 360 氮化 370 按氮化工艺要求检验 380 抛光连杆颈、油封档 390 清洗、检验、包装 （ 2）方案论证 方案的优点在于基本遵循粗精加工划分阶段的原则。方案的不足之处是加工过程中的检验太少，不利于控制曲轴的加工质量。 根据以上分析，确定方案为曲轴零件加工的工艺路线 择加工设备与工艺装备 择机床 考虑到大量 生产，尽量选用高效机床。 工序 070、 080、 090、 100 均为圆柱面的车削加工，用 控车床加工方便且效率高。 工序 180、 190、 260、 270、 280、 290 均为圆柱面的磨削加工，用 显曲轴磨床加工方便且效率高。 其余表面加工均采用通用机床。如： 式车床、 能铣床、 择夹具 考虑到大量生产，均采用专用夹具。 择刀具 在车床上加工的工序，均采用 尽量采用成形车刀。 在铣床 上加工的工序，铣平面选用 质合金圆盘铣刀，铣键槽选用键槽铣刀。 在磨床上加工的工序，磨主轴颈选用砂轮 外径为600度为 63径为 305连杆颈选用砂轮 外径为 600度为 25径为 305 在钻床上加工的工序，均选用麻花钻和机用丝锥。 择量具 工序 070粗加工可选通用量具。现按计量器具的不确定度选择量具。 粗车 40 互换性技术测量应用手册表 计量器具不确定度允许值1U=互换性技术测量应用手册表 择分度值 不确定度 U=U1U，可以选用。 其他工序所用量具详见工序卡片。 定工序尺寸 径向各圆柱表面加工时的工艺基准与设计基准重合。前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现依据机械制造工艺及设备设计指导手册第十五章有关资料确定各表面精加工、半精加工余量，由后向前推算工序尺寸，并确定其公差，见表2。 表 2 各表面工序尺寸及公差 加工表面 加工内容 加工 余量 精度 等级 工序尺寸 表面 粗糙度 ) 铸件 车螺纹 精车 半精车 粗车 5 41 0 0 ： 8圆锥面 铸件 磨削 半精车 粗车 5 45油封档 铸件 研磨 磨削 半精车 5 50 0 工表面 加工内容 加工 余量 精度 等级 工序尺寸 表面 粗糙度 ) 45油封档 粗车 50主轴颈 （长头） 铸件 精磨 粗磨 半精车 粗车 5 55 0 0 60（长头） 铸件 半精车 粗车 5 65 0 60（短头） 铸件 半精车 5 65 粗车 50主轴颈 （短头） 铸件 精磨 粗磨 半精车 粗车 5 55 0 0 40圆柱面 铸件 精磨 粗磨 半精车 粗车 5 45 016. 0 0 0 工表面 加工内容 加工 余量 精度 等级 工序尺寸 表 面 粗糙度 ) 45连杆颈 铸件 研磨 精磨 粗磨 半精车 粗车 5 50 0 0 0 8孔 铰孔 钻孔 丝 钻孔 19孔 铰孔 钻孔 丝 钻孔 5 5 钻孔 5斜油孔 抛光 钻孔 5 5 定切削用量及时间定额 序 070（粗车长头）切削用量及时间定额 本工序选用 控车床，拨盘、顶尖装夹，分三个工步：工步 1为车 40步 2为车 50步 3为车 60。加工后表面粗糙度为 (1) 工步 1粗车 40）选择刀具 选择外圆车刀。 根据切削用量简明手册表 于车床的中心高为 200 故选刀杆尺寸 6片厚 度为 根据切削用量简明手册表 选择 车刀几何形状（见表 选择平面带倒棱前刀面， r=60， r =10，。 =6，。 =12， s= 10， = 01= 10，1b= 2）选择切削用量 确定切削深度 p 由于粗加工余量仅为 在一次走刀内切完，故 p=（ 45 确定进给量 f 根据切削用量简明手册表 粗车铸铁、表面粗糙度f=r 按 f=r 选择车刀磨钝标准及寿命 根据切削用量简明手册表 刀后刀面最大磨损量取为 刀寿命 T=60 确定切削速度 切削速度 可直接由表中查出。 根据切削用量简明手册表 (1 1) 式中 c=n=492r/按 择 n=500r/时 10m/ 最后决定的车削用量为 p=f=r， n=500r/10m/ 3）计算基本工时 （ 1 2） 式中 L=l+y+， l=12据切削用量简明手册表 削时的入切量及超切量 y+ = L=12+ 2) 工步 2粗车 501）选择刀具 选择外圆车刀。 根据切削用量简明手册表 于车床的中心高为 200 故选刀杆尺寸 6片厚度为 根据 切削用量简明手册表 选择 车刀几何形状（见表 选择平面带倒棱前刀面， r=60， r =10，。 =6，。 =12， s= 10， 1= 10，1b= 2）选择切削用量 确定切削深度 p 由于粗加工余量仅为 在一次走刀内切完，故 p=（ 55 确定进给量 f 根据切削用量简明手册 表 粗车铸铁、表面粗糙度f=r 选择车刀磨钝标准及寿命 根据切削用量简明手册表 刀后刀面最大磨损量取为 刀寿命 T=60 确定切削速度 切削速度 可直接由表中查出。 根据切削用量简明手册表 （ 1 1） 式中Vk=c=n=405r/ 择 n=500r/时 6m/ 最后决定的车削用量为 p=f=r， n=500r/6m/ 3）计算基本工时 (1 2) 式中 L=l+y+， l=21据切削用量简明手册表 削时的入切量及超切量 y+ = L=21+ 3) 工步 3粗车 60 1）选择刀具 选择 2）选择切削用量 确定切削深度 p 由于粗加工余量仅为 在一次走刀内切完，故 p=（ 65 确定进给量 f 根据切削用量简明手册表 粗车铸铁、表面粗糙度f=r 选择车刀磨钝标准及寿命 根据切削用量简明手册表 刀后刀面最大磨损量取为 刀寿命 T=60 确定切削速度 切削速度 可直接由表中查出。 根据切削用量简明手册表 （ 1 1） 式中Vk=c=n=271r/ 择 n=500r/时 10m/ 最后决定的车削用量为 p=f=r， n=500r/10m/ 3）计算基本工时 （ 1 2） 式中 L=l+y+， l=6根据切削用量简明手册表 削时的入切量及超切 注： 1） 正文：宋体小四号字，行距 20 磅 ，单面打印；其他格式要求与毕业论文相同。 2） 中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。 量 y+ = L=6+ 在中期答辩之前，我完成了一套夹具的设计，由于知识及能力有限，设计的夹具还存在很多问题，如加工过程中刀具的选型及计算都存在很大困难，还有就是对于软件的运用不够熟练，在绘制图纸方面速度很慢，效率不高。为解决这些问题，在设计过程中，我查阅了学过的课本，以及机械加工手册、机械加工工艺 手册等书籍，然而由于学到的知识有限，学的东西在实际运用中存在很多问题，即使是查阅资料仍然不能满足我的要求，所以，我还向同学和老师求教，这样一步步完善我的设计，我知道设计是一个漫长的过程，我会遇到问题解决问题不断改进。 接下来的任务首先是完善这一套夹具的三维图及二维图，包括尺寸的计算，以及二维图纸的标注，以及零件图的绘制。然后，我会继续设计连杆颈夹具，同时完善三维图及二维图的绘制，以及详细的计算，还有零件图的绘制。最后，毕业论文即说明书的书写，为毕业答辩做准备。 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计 (论文 )开题报告 题目 :曲轴类零件的工艺 规划 与夹具设计 开题报告填写要求 1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。 2开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师审阅。 3开题报告字数应在 1500字以上，参考文献应不少于 15篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少 3 篇 ），文中引用参考文献处应标出文献序号， 参考文献 应按附件中参考文献 注释格式 的要求书写。 4 年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例： 2008年 11 月 26日 。 撰写内容要求： 1. 毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况） 机械制造业加工水平是一国家经济发展水平的标志 5，机械制造也为国民经济各部门提供装备，它的发展水平直接影响到国民经济各部门技术水平和经济效益的提高。没有现代化机械制造就不可能有现代化的工业、农业、国防和科学技术。 我国制造业水平正在高 速发展，长期以来，汽车制造业，作为国家重点投资和发展的产业，虽然取得了一定的成绩，但是与国际上汽车工业先进国家相比还有很大差距我国汽车工业尚属幼稚产业。随着经济全球化，汽车工业必须面对国内和国际广泛领域的竞争。为提高中国汽车制造业在国际上的竞争力，首先必须要改进汽车重要零件的生产工艺及制造技术。 曲轴是柴油机中的关键零件之一 ,也是柴油机中最难加工的工件之一。 曲轴是柴油机内一个高速旋转的长轴 15。它将活塞的直线运动变为旋转运动，通过把扭矩输送给底盘的传动系，同时还驱动配气机构及其它辅助装置，所以其受力条件 相当复杂，除了旋转质量的高离心力外，还承受周期性变化的气体压力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲与扭转载荷。为保证工作可靠，曲轴必须要有足够的强度和刚度，每个工作表面要耐磨，而且润滑良好。曲轴主要由主轴颈、连杆轴颈、油封轴颈、齿轮轴颈、皮带轮轴颈和曲柄臂等组成。 在汽车零部件的生产过程中，曲轴是柴油机中的关键零件之一，也是柴油机中最难加工的工件之一。优化曲轴的生产工艺及其夹具的设计方案，达到提高曲轴质量和提高生产效率，降低成本，提高国产汽车发动机质量及其市场占有率。通过对课题的分 析与设计能够全力提高机械制造水平、降低生产成本，发展先进制造技术，促进产品升级换代，提高企业整体竞争能力，迎接新世纪的机遇和挑战。 目前车用柴油机曲轴材质主要有球墨铸铁和钢两类 7。由于球墨铸铁曲轴成本只有调质钢曲轴 成本的 1/3 左右 , 且球墨铸铁的切削性能良好 , 可获得较理想的结构形状 , 并且和球墨铸铁曲轴一样可以进行各种热处理和表面强化处理来提高曲轴的抗疲劳强度、硬度和耐磨性。所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛应用。据统计资料 4显示 , 车用柴油机曲轴采用球墨铸 铁材质的比例在美国为 90%, 英国为 85%, 日本为 60%, 此外 , 德国、比利时等国家也已经大批量采用。国内采用球墨铸铁曲轴的趋势则更加明显 , 中小型功率柴油机曲轴 85%以上采用球墨铸铁 , 而功率在 160 （ 1） 曲轴的强化工艺技术 目前国内外曲轴常见的强化工艺大致有如下几种 : 氮化处理 氮化能提高曲轴疲劳强度的 20%60%。 喷丸处理 曲轴经喷丸处理后能提高疲劳强度 20%40%。 圆角与轴颈同时感应淬火处理 该强化方式应用于球铁曲 轴时 , 能提高疲劳强度 20%, 而应用于钢轴时 , 则能提高 上。 圆角滚压处理。球铁曲轴经圆角该压后寿命提高 120%300%, 钢轴经圆角液压后寿命可提高 70%150%。曲轴圆角滚压强化工艺主要包括曲轴圆角滚压和曲轴滚压校正两部分。在滚压过程中 , 由伺服传动系统控制曲轴旋转的转速和旋转角度 , 同时由液压伺服控制系统控制液压过程的压力负载 , 使每个主轴颈和连杆颈依次完成整个滚压过程。对弯曲曲轴的校直处理首先要检测曲轴的弯曲变形数据即弯曲度的大小和相位方向 , 然后用摆差传感器检测各主轴 颈处的摆差 , 继而由专家系统数据库对摆差数据进行分析处理并给出校直方案 , 即给出在某几个主轴颈或连杆颈上的再施压方案 , 从而利用此施压方案重新按压产生新的变形来消除曲轴的弯曲。国外应用的圆角滚压技术已相当先进 , 可一次完成对所有圆角的滚压 , 且可做到主轴颈与连杆轴颈圆角的压力不同 , 同一连杆轴颈圆角在不同方向上的压力也可不同。这样可经济地达到最佳的滚压效果 , 最大限度地提高曲轴的抗疲劳强度。经德国赫根塞特 ( 公司定 4, 球墨铸铁曲轴经滚压后寿命可增至 100% 复合强化处理。它是指应用多种强化工艺对曲轴进行强化处理 , 球墨铸铁曲轴采用圆角该滚 压工艺与离子氮化工艺结合使用 , 可使整个曲轴的抗疲劳强度提高 130%以上。 （ 2） 曲轴的机械加工技术 曲轴主轴颈和连杆轴颈的粗加工、半精加工工艺和精加工工艺 , 大体分为以下几种 : 传统的曲轴主轴颈及连杆轴颈的多刀车削工艺。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连杆轴颈 , 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。一般精加工采用曲轴磨床 ,通常靠手工操作 , 加 工质量不稳定 , 尺寸的一致性差。老式生产线的主要特点是普通设备多 , 导致产品生产周期长、场地占用面积大 , 且完全是靠多台设备分解工序和余量来提高生产效率。 数控车削工艺。数控车削设备价格相对便宜 ,不需要复杂的刀具 , 但只适合小批量生产。 数控内铣铣削工艺。内铣设备价格较高 , 刀具费用也很高 , 但适合大批量生产。 数控车 拉、数控车 车、拉工艺。其突出优点是可对宽轴径进行分层加工 , 切削效率高 , 加工质量好 , 但车拉刀具结构复杂 , 技术含量高 , 并且长期依靠进口 , 好处是可集车 车拉工艺加工连杆轴颈两道工序 于一起。 速外铣工艺。数控高速外铣是 20 世纪 90 年代新兴起来的一种新型加工工艺 , 其适用范围广 , 特别双刀盘数控高速外铣以其加工效率高、加工质量稳定、自动化水平高 , 已成为当前曲轴主轴颈和连杆轴颈粗加工的发展方向。就比较而言 , 车拉工艺加工连杆轴颈要二道工序 ,速外铣只要一道工序就能完成 , 切削速度高 ( 目前最高可达 350m/、切削时间较短、工序循环时间较短、切削力较小、工件温升较低、刀具寿命高、换刀次数少、加工精度更高、柔性更好。如德国 为汽车发动机曲轴设计制造的柔性的高速随动数控外铣床 , 该设备应用工件回转和铣刀进给伺服连动控制技术 , 可以一次装夹不改变曲轴 回转中心随动跟踪铣削曲轴的连杆轴颈。其采用一体化复合材料结构床身 , 工件两端电子同步旋转驱动 , 具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特点 ; 使用 40D 制系统 , 设备操作说明书在人机界面上 , 通过输入零件的基本参数即可自动生成加工程序 , 可以加工长度 450 700转直径在 380 连杆轴颈直径误差 仅为 数控曲轴磨削工艺。精加工使用数控磨床 , 采用静压主轴、静压导轨、静压进给丝杠 ( 砂轮头架 )和线性光栅闭环控制等控制装置 , 使各尺寸公差及形位公差得到可靠的保证 , 精加工还广泛使用数控砂带抛光机进行超精加工 , 经超精加工后的曲轴轴颈表面粗糙度至少提高一级精度。如 是为了满足多品种、低成本、 高精度、大批量生产需要而设计的数控曲轴磨床。该磨床应用工件回转和砂轮进给伺服联动控制技术 , 可以一次装夹而不改变曲轴回转中心即可完 成所有轴颈的磨削 , 包括随动跟踪磨削连杆轴颈 ;采用静压主轴、静压导轨、静压进给丝杠 ( 砂轮头架 ) 和线性光栅闭环控制 , 使用 机生产的 制系统 , 磨削轴颈圆度精度可达到 采用 轮 , 磨削线速度高达 120m/s, 配双砂轮头架 , 磨削效率极高。 美国、德国、日本等汽车工业发达国家都致力于开发绿色环保、高性能发动机 , 目前各个厂家采用发动机增压、扩缸及提高转速来提高功率的方法 , 使得曲轴各轴颈要在很高的比压下高速转动 ,发动机正向着增压、增压中 冷、大功率、高可靠性、低排放方向发展。曲轴作为发动机的心脏 , 正面临着安全性和可靠性的严峻挑战 , 传统材料和制造工艺已无法满足其功能要求 , 市场对曲轴材质以及毛坯加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求都十分严格。如果其中任何一个环节质量没有得到保证 , 则可严重影响曲轴的使用寿命和整机的可靠性。世界汽车工业发达国家对曲轴的加工十分重视 , 并不断改进曲轴加工工艺。 目前国内轿车曲轴生产线多为高速柔性生产线 , 这种生产线的特点是不仅可 以加工同系列曲轴 , 而且还可加工变型产品、换代产品和新产品 , 真正具备柔性意义。为进一步提高高速柔性生产线的生产效率 , 更快的适应市场 ,来发展是敏捷柔性生产线。 其主要目的是 :满足市场变化的需求。不但满足当前产品的要求 , 还应考虑未来市场需求。满足生产方式的需求。能满足现代发动机 多品种、大中批量、高效率、低成本 的生产需求。符合 精益生产 的原则。杜绝浪费 , 用最少投资、最大回报谋取利润。由于曲轴自身结构的特殊性 , 曲轴具备以下特点 : 由高速加工中心和高效专用机床 ( 含少量组合机床 ) 组成。按工艺流程排列机床并由自动输送装置连接 , 采用柔性夹具和高效专用刀具生产。为防止关键工序设备故障造成全线停产 , 可增设平行设备增补 , 亦能满足大批量生产的需要。 曲轴做为发动机的核心部件 , 其制造水平直接反映着一个国家的装备制造业水平的发展状况 , 做为装备制造业大国 , 我们要大力发展装备制造业 ,逐步缩短国内外技术差距 ,加大技术投入力度 ,消化吸收国外先进制造技术 , 不断创新攻关尖端制造技术 , 这对发展民族工业和对国民经济建设都具有非 常重要的意义。 2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 图 2柴油机曲轴 （ 1 熟悉 轴 (如图 2)设计过程、组成、结构特点及工作原理；根据其工作原理和特点，决定它的尺寸还有加工工艺。拟定的工序为 a： 端面、中心孔采用车床进行车削。 b： 两支承轴颈精度要求高，先进行淬火 磨削精加工；圆柱面先精车，最后粗磨。 c： 偏心圆柱要用专用夹具进行加工，所以先要设计一套专用夹具，要用两个短 轴连接盘，平行块，轴承和短盘等。 (2) 轴 的结构设计及主要零部件设计，进行强度校核； (3) 提交装配图、零件图、三维图、设计说明书等相关设计分析结果。 究方法或措施 首先是决定 选毛 坯的铸造工艺， 了解到 给底盘的传动机构。同时，驱动配器机构和其他辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。 曲轴的原理如下 2：工作时，曲轴承受气体压力，惯性及惯性力矩的作用，受力 大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。同时，曲轴又是高速旋转件，因此要求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。曲轴前端有正时齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及启动爪等。为了防止机油沿曲轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成挡油凸缘与回油螺纹， 以阻止机油向后窜漏。根据其原理，可以看出主要的研究重点在于轴颈接。通过对其动力方面进行研究，对这些系统的结构与主要技术参数进行确定，并对相关材料进行选择。 3. 本课题研 究的重点及难点，前期已开展工作 本题研究的重点及难点在于 油机 曲轴的尺寸确定和对曲轴的工艺设计及夹具设计的方案， 轴 的结构与主要参数的研究与确定，搜集阅读了很多关于曲轴的文献与文章，对国内外柴油机 曲轴 的现状与发展有了一定的了解。 点 (1) 对于工艺设计 曲轴类零件的主要基准是支承轴颈，确保支承轴颈与其它轴颈之间的相互位置精度以及它们本身加工精度的问题是安排曲轴加工工艺过程的关键重点。工艺路线是工艺规程设计的总体布局。其主要任务是选择零件表面的加工方法、确定加工顺序、划分加 工阶段。根据工艺路线，可以选择各工序的工艺基准，确定工序尺寸、设备、工装、切削用量和时间定额等。 (2) 对于夹具设计 夹具应该有一定的强度和韧度 ,于此同时还要尽最大限度降低夹具的重心 ,待制件应该尽量接近工作台 ,以便于提高夹具的稳固性 ,一般情况下夹具的高和宽的比例小于等于 1 最佳状态。 点 (1) 对于工艺设计 在加工轴的过程中，我们要想提高精度就必须要现代最先进的技术，然而最先进的技术花费很高，所以我们为既要选择最先进的技术还要考虑加工的成本 , (2)对于夹具设计 为了保证轴颈表面 加工尺寸精确，曲轴加工专用夹具成为必要。所以在设计专用夹具时，要使工件在夹具中占有正确的加工位置，还有夹具对于机床应先保证有准确的相对位置，而夹具结构又要保证定位原件的定位工作面对夹具与机床相连接的表面之间的相对准确位置这就保证了夹具定位工作面相对机床切削运动形成表面的准确几何位置，也就达到了工件加工面对定位基准的相互位置精度要求。 4. 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写） 第 1 选题、收集与课题相关资料、文献，所需软件的了解与准备； 第 3过文献阅读，了解曲轴研究现状，初步形成本课题设 计思路与方案，并完成开题报告； 第 5轴设计思路的明确、设计方案与框架确定； 根据其工作原理和特点，决定它的尺寸还有加工工艺。拟定的工序为 : a:端面、中心孔采用车床进行车削 b：两支承轴颈精度要求高，先进行淬火 磨削精加工；圆柱面先精车，最后粗磨。 c:偏心圆柱要用专用夹具进行加工，所以先要设计一套专用夹具，要用两个短 注： 1. 正文：宋体小四号字，行距 20磅。 2. 开题报告由各系集中归档保存。 主轴连接盘，平行块，轴承和短盘等。 第 7 完成曲轴主要结构参数设计与夹具设计，完成中期报告； 第 9： 主要零件图绘制； 第 12成论文撰写与 装订和图纸的打印； 第 14周： 送论文评阅，准备答辩； 第 15周： 论文答辩。 5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 6 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 参考文献 1 黄敏 ,田玉芹 ,叶晓红 . 曲轴偏心检具的设计 J2009. 2 梁锋 ,范汝兰 装备制造技术 , M 2012. 3 任国光 高校理科研究 , J2002. 4 姜洪宇 国内外曲轴加工技术的现状及发展 C 2008. 5 吴卫东 ,廖文和基于特征的夹具设计校验方法研究 N 2003. 6 尚久浩自动机械设计 中国轻工业出版社 .N 2003. 7 邓燕赟 ,吕有界 . 柴油发动机曲轴加工专用 夹具设计 J 2013. 8 张廷发 . 曲轴滚磨光整加工机理及实验研究 原理工大学硕士学位论文 .J 2008. 9 胡正寰 ,杨翠苹 ,王宝雨 . 我国轴类零件轧制技术进展 D 10 黄洪根 . 轴类零件加工工艺与夹具设计方法研究 N11 宋茜 一汽解放公司无锡柴油机厂 N,12 杨思一 ,丛建臣 ,孙海涛 ,于海明 ,慈惟红 . 球墨铸铁曲轴的铸造及热处理工艺 析 N 2012. 13 刘江 ,高长银 . 单缸柴油机曲轴壳型铸造工艺优化设计 D 14 梅碧舟 ,郭万川 ,冯华林 . 曲轴加工过程优化分析 N 2007. 15 闫保和 ,董小瑞 ,李康 ,赵艳涛 柴油机设计与制造 , D 2010. 16 3012, 14706, 6 012/314706. 17 J. A. H. (2013) 5:109116 18 , a a 5 010. 本科毕业设计 (论文 ) 题目： 曲轴类零件的工艺 规划 与夹具设计 I 曲轴的工艺设计与夹具设计 摘 要 本文主要介绍了 油机曲轴工艺设计及其中两道工序的夹具设计。本文作者是在保证产品质量、提高生产率、降低成本、充分利用现有生产条件、保证工人具有良好而安全劳动条件的前提下进行设计的 18。在工艺设计中，作者结合实际进行理论设计，对曲轴传统生产工艺进行了改进，优化了工艺过程和工艺装备，使曲轴的生产加工更经济、合理。在夹具设计部分，作者在收集加工所用机床、刀具及辅助工具等有关资料后，对工件材 料、结构特点、技术要求及工艺分析的基础上，按照夹具设计步骤设计出符合曲轴生产工艺及夹具制造要求的夹具。 关键词 ： 柴油机；曲轴；工艺；夹具 180 of of of is to of to on 8, of of in as At of of of to 录 1 绪论 . 1 述 . 1 轴的发展概况 . 1 文主要研究工作 . 3 2 . 5 析零件图 . 5 件的作用 . 5 件的工艺分析 . 5 定生产类型 . 5 定毛坯 . 5 定毛坯种类 . 5 定铸件余量及形状 . 6 铸件 零件综合图（见曲轴零件毛坯图） . 6 械 加工工艺过程设计 . 6 择表面加工方法 . 6 定工艺过程方案 . 7 择加工设备与工艺装备 . 9 择机床 . 错误 !未定义书签。 择夹具 . 错误 !未定义书签。 择刀具 . 错误 !未定义书签。 择量具 . 错误 !未定义书签。 定工序尺寸 . 错误 !未定义书签。 定切削用量及时间定额 . 错误 !未定义书签。 序 070（粗车长头）切削用量及时间定额 . 错误 !未定义书签。 序 130（钻孔 削用量及时 间定额 . 错误 !未定义书签。 序 240（铣 削用量及时间定额 . 错误 !未定义书签。 写工艺规程卡 . 错误 !未定义书签。 械加工工艺过程卡片（见附件 1） . 错误 !未定义书签。 械加工工序卡片（见附件 2） . 错误 !未定义书签。 3 . 错误 !未定义书签。 确设计任务、收集分析原始资料 . 错误 !未定义书签。 加工工件的零件图（见曲轴零件毛坯图） . 错误 !未定义书签。 计任务书（见表 3） . 错误 !未定义书签。 析原始资料 . 错误 !未定义书签。 定夹具的结构方案 . 20 据六点定位规则确定工件的定位方式 . 20 择定位元件，设计定位装置 . 20 析计算定位误差 . 20 定工件的夹紧装置 . 22 制夹具结构草图 . 22 订夹具总装图的尺寸、公差与配合以及技术要求 . 22 制夹具总装图 . 错误 !未定义书签。 4 . 错误 !未定义书签。 确设计任务、收集分析原始资料 . 错误 !未定义书签。 工工件的零件图（见曲轴零件毛坯图） . 错误 !未定义书签。 计任务书（见表 4） . 错误 !未定义书签。 序简图（见图工序卡片 130） . 错误 !未定义书签。 析 原始资料 . 错误 !未定义书签。 定夹具的结构方案 . 错误 !未定义书签。 具定位误差分析 . 错误 !未定义书签。 订夹具总装图的尺寸、公差与配合及技术要求 . 错误 !未定义书签。 寸、公差与配合 . 错误 !未定义书签。 订技术条件 . 错误 !未定义书签。 制夹具总装图 . 错误 !未定义书签。 5 结论 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 毕业设计（论文）知识产权声明 . 30 毕业设计（论文）独创性声明 . 31 附件清单 . 32 1 1 绪论 机械制造业加工水平是一国家经济发展水平的标志 5，机械制造也为国民经济各部门提供装备，它的发展水平直接影响到国民经济各部门技术水平和经济效益的提高。没有现代化机械制造就不可能有现代化的工业、农业、国防和科学技术。 我国制造业水平正在高速发展，长期以来，汽车制造业，作为国家重点投资和发展的产业，虽然取得了一定的成绩，但是与国际上汽车工业先进国家相比还有很大差距我国汽车工业尚属幼稚产业。随着经济全球化，汽车工业必须面对国内和国际广泛领域的竞争。为提高中 国汽车制造业在国际上的竞争力，首先必须要改进汽车重要零件的生产工艺及制造技术。 曲轴是内燃发动机中的关键零件之一 ,也是内燃机中最难加工的工件之一。 曲轴是发动机内一个高速旋转的长轴 15。它将活塞的直线运动变为旋转运动，通过把扭矩输送给底盘的传动系，同时还驱动配气机构及其它辅助装置，所以其受力条件相当复杂，除了旋转质量的高离心力外，还承受周期性变化的气体压力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲与扭转载荷。为保证工作可靠，曲轴必须要有足够的强度和刚度，每个工作表面要耐磨，而且润滑良好。曲轴主要由主轴颈、连杆 轴颈、油封轴颈、齿轮轴颈、皮带轮轴颈和曲柄臂等组成。 在汽车零部件的生产过程中，曲轴是内燃发动机中的关键零件之一，也是内燃机中最难加工的工件之一。优化曲轴的生产工艺及其夹具的设计方案，达到提高曲轴质量和提高生产效率，降低成本，提高国产汽车发动机质量及其市场占有率。通过对课题的分析与设计能够全力提高机械制造水平、降低生产成本，发展先进制造技术，促进产品升级换代，提高企业整体竞争能力，迎接新世纪的机遇和挑战。 目前车用发动机曲轴材质主要有球墨铸铁和钢两类 7。由于球墨铸铁 曲轴成本只有调质钢曲轴成本的 1/3 左右 , 且球墨铸铁的切削性能良好 , 可获得较理想的结构形状 , 并且和钢质曲轴一样可以进行各种热处理和表面强化处理来提 2 高曲轴的抗疲劳强度、硬度和耐磨性。所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛应用。据统计资料 4显示 , 车用发动机曲轴采用球墨铸铁材质的比例在美国为 90%, 英国为 85%, 日本为 60%, 此外 , 德国、比利时等国家也已经大批量采用。国内采用球墨铸铁曲轴的趋势则更加明显 , 中小型功率柴油机曲轴 85%以上采用球墨铸铁 , 而功率在 160上的发动机曲 轴多采用锻钢曲轴。 从目前整体水平来看 , 毛坯的铸造工艺存在生产效率低，工艺装备落后，毛坯机械性能不稳定、精度低、废品率高等问题。从以下几个工艺环节采取措施对提高曲轴质量具有普遍意义。熔炼 国内外一致认为 ,高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球铁的关键所在。为获得高温低硫磷的纯净铁水，可用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。球化处理 孕育处理 冲天炉熔化球铁原铁水 ,对铜钼合金球铁采用二次孕育。这对于防止孕育衰退，改善石墨形态，细化石墨及保证高强度球铁机械性能具有重要作用。 合金化 配合好铜和钼的比例对形成珠光体组织十分有利 ,可提高球铁的强度 ,而且铜和钼还可大大降低球铁件对壁厚的敏感性。 造型工艺 气流冲击造型工艺优于粘土砂造型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量的特点 ,这对于多拐曲轴尤为重要。浇注冷却工艺 采用立浇 立冷，斜浇 斜冷、斜浇 反斜冷三种浇注方式较为理想 ,其中后一种最好。斜浇 反斜冷的优点是 15：型腔排气充分，铁水充型平稳，浇注系统撇渣效果好，冒口对铸件的补缩效果好，适应大批量流水线生产。 目前，国内大部分专业厂家普遍采用普通机床 和专用组合机床组成的流水线生产 10，生产效率、自动化程度较低。曲轴的关键技术项目仍与国外相差 1 2个数量级。国外的机加工工艺大致可归纳为如下几个特点。广泛采用数控技术和自动线，生产线一般由几段独立的自动化生产单元组成，具有很高的灵活性和适应性。采用龙门式自动上下料，集放式机动滚道传输，切削液分粗加工与精加工两段集中供应和回收处理。曲轴的主要加工工序基准中心孔，一般采用质量定心加工方式，这样在静平衡时，加工量很少。轴颈的粗加工一般采用数控铣削或车拉工艺。工序质量可达到国内粗磨后的水平，且切削变形小、 效率高。铣削和车拉是曲轴粗加工的发展方向。国外的曲轴磨床均采用 有自动进给、自动修正砂轮、自动补偿和自动分度功能，使曲轴的磨削精度和效率显著提高。油孔的加工采用鼓轮钻床和自动线，近几年随着枪钻技术的应用，油孔的加工大多已采用枪钻自动线钻孔 修缘 抛光。曲轴的抛光采用 有轴颈一次抛光只需 20 多秒，粗糙度可达 下，大大减小了发动机的磨合期。动平衡一般采用 量、修正一次完成。检验一般在生产线上配备 测机，实现 3 在线检测，对曲轴的几乎所有机加工项目均可一次完成检测、显示和打印。曲轴的清洗采用专用精洗机定点定位清洗，保证了曲轴清洁度要求。广泛采用了轴颈过渡圆角滚压技术。专用圆角滚压机自动控制，对所有轴颈圆角进行一次滚压，而且滚压力和滚压角度可自动调节，使圆角处产生最佳的残余压应力，提高了曲轴的疲劳强度。 曲轴热处理的关键技术是表面强化处理。 12一般均正火处理，为表面处理作好组织准备。表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺，少数厂家还引进了圆角淬火技术和设备。 球铁曲轴具有诸多优点，国内外广泛采用 。但整体水平与国外还有相当差距，除生产规模小、管理落后外，主要差距仍是制造工艺的落后。借鉴国外的先进技术和工艺方法是提高我国曲轴制造水平的捷径。 制定工艺规程的思路是 1：收集和熟悉制定工艺规程的有关资料图样，进行零件的结构工艺性；确定毛坯的类型及制造方法；选择定位基准；拟定工艺路线；确定各工序的工序余量、工序尺寸及其公差；确定各工序的设备，刀具、夹具、量具和辅助工具；确定各工序的切削用量及时间定额；确定主要工序的技术要求及检验方法；进行技术经济分析，选择最佳方案 ；编制工艺文件。 机械制造技术的新发展包括计算机辅助工艺规程设计和计算机辅助制造。计算机辅助制造是指通过计算机直接或间接地与企业中的物质资源和人力资源交换信息，实现计算机对制造过程各环节的管理、控制和操作。柔性制造系统工作内容有：生产工程分析和设计；生产计划调度；工作站和设备的运行控制；工程监测和质量保证；物资供应与财会管理。计算机集成制造系统包括计算机辅助设计、计算机辅助工艺规程、计算机辅助制造、计算机辅助质量管理和自动存取等。 夹具设计的思路是 18：明确设计任务，收集设计资料；拟订夹 具的结构方案、绘制结构草图；绘制夹具总装图。绘制夹具总装图的顺序和方法：用双点化线或红色笔绘出工件的轮廓外形和主要表面，并用网纹线表示出加工余量；视工件轮廓为透明体，分别绘出定位、导向、夹紧及其他元件或装置，最后绘制夹具体，形成一个夹具整体；标注尺寸、公差与配合和技术要求；对零件进行编号，填写零件明细栏和标题栏；绘制夹具零件图。计算机辅助绘制夹具装配图： 1、通常采用“菜单”的形式，对夹具元件图形进行编目和检索。 2、夹具装配图由若干夹具元件图形拼接而成。在微机上开发的系统中可采用以下几 4 种方法进行 图形消隐：按配合形式分别存图；利用图形软件的一些基本命令作消隐处理；参数化建库的消隐处理。 曲轴做为发动机的核心部件 9, 其制造水平直接反映着一个国家的装备制造业水平的发展状况 , 做为装备制造业大国 , 我们要大力发展装备制造业 ,逐步缩短国内外技术差距 ,加大技术投入力度 ,消化吸收国外先进制造技术 , 不断创新攻关尖端制造技术 , 这对发展民族工业和对国民经济建设都具有非常重要的意义。 2 油机曲轴工艺设计 5 2 油机曲轴工艺设计 析零件 图 图 的零件图 件的作用 曲轴是柴油机的一个主要零件。曲轴主要用于作往复运动的机械中。 件的工艺分析 曲轴图样的视图、尺寸、公差和技术要求齐全、正确； 3零件选用材料为材料具有较高的强度、韧性和塑性，切削性能良好；结构工艺性比较好。 根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。 已知零件的年生产纲领为 120000件，零件质量 机械制造工艺及设备设计指导手册表 15 2可确定其生产类型为大量生产。故初步确定工艺安排的基本倾向为：加工设备以自动化和专用设备为主，通用设备为辅；机床按流水线或自动线排列；采用高效专用夹具；广泛采用专用夹具；广泛采用专用量具、量仪和自动检验装置。这样生产效率高。 定毛坯种类 6 根据零件材料确定毛坯为铸件。并依其结构形状、尺寸大小和生产类型，毛坯的铸造方法选用金属模机械砂型铸造。根据机械制造工艺及设备设计指导手册表 15 5铸件尺寸公差等级采用 定铸件余量及形状 根据机械制造工艺及设备设计指导手册表 15 7，取加工余量为 机械制造工艺及设备设计指导手册表 15 8确定各表面的铸件机械加工余量。 对于金属模机械砂型铸造，根据机械制造工艺及设备设计指导手册表15 9铸件最小孔的直径，故本零件上的孔不铸出。 铸件 零件综合图（见曲轴零件毛坯图） 机械加工工艺过程设计 择表面加工方法 根据各表面加工要求和各种加工方法所能达到的经济精度，查机械制造工艺及设备设计指导手册表 15 32表 15 34选择零件主要表面（依次为从长头到短头）的加工方法与方案如下： 车（ 精车（ 割槽 车螺纹 1： 8圆锥面：粗车（ 半精车（ 铣键槽 12 磨削（ 45圆柱面：粗车（ 半精车（ 磨削（ 抛光（ 50圆柱面：粗车（ 半精车（ 割槽 粗磨（ 精磨（ 60圆柱面：粗车（ 半精车（ （ 钻孔 4 8（ 铰孔 4 8（ 钻孔 2 攻丝 2 45 连杆颈圆柱面：粗车（ 半精车（ 粗磨（ 精磨（ 抛光（ （ 5斜油孔：钻（ 抛光（ 60圆柱面：粗车（ 半精车（ 50圆柱面：粗车（ 半精车（ 粗磨（ 精磨（ 7 40圆柱面：粗车（ 半精车（ 割槽 铣键槽 5 粗磨（ 精磨（ 19孔：钻孔 铰孔 19（ 孔 2 5（ 攻丝 2 定工艺过程方案 a. 拟定方案 由于各表面加工方法已基本确定，现按照“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”、“基准先行”的原则，初步拟定两种工艺过程方案，见表 1。 表 工艺过程方案 工序号 工序内容 工序号 工序内容 方案 方案 毛坯 毛坯 010 按铸件要求检验 010 批量毛坯抽检 020 热处理 020 铣两端面 030 批量毛坯抽检 030 钻中心孔 40 铣两端面 040 检测曲轴硬度 050 钻中心孔 50 粗车短头，依次为 4050 60 060 检测曲轴硬度 060 粗车长头，依次为 1： 8圆锥面， 45 50 60 070 粗车短头，依次为 40 50 60 070 精车短头，依次为 4050 60 080 粗车长头，依次为 ： 8 圆锥面， 4550 60 080 精车长头，依次为 1： 8圆锥面， 45 50 60 090 车开档，粗车连杆颈 45 090 割槽 槽 槽 00 精车短头，依次为 40 50 60, 割 槽 00 车开档 110 精车长头，依次为 ： 8 圆锥面， 4550 60, 割槽 10 粗、精车连杆颈 45 8 120 精车连杆颈 45 120 钻孔 30 钻孔 30 钻斜油孔 5 140 钻斜油孔 5 140 钻孔 孔 19 150 钻孔 孔 19 150 修正中心孔 160 修正中心孔 160 粗磨两端主轴颈 50 170 按工艺要求进行中间检验 170 粗磨连杆颈 45 180 粗磨两端主轴颈 50 180 铣键槽 590 粗磨连杆颈 45 190 铣键槽 1200 铣键槽 500 铣 210 铣键槽 1210 钻铰 4 8 220 铣 K 面 220 钻攻 2 30 钻铰 4 8 230 钻攻 2 40 钻攻 2 40 精磨主轴颈 5050 4550 钻攻 2 50 精磨连杆颈 45 260 精磨主轴颈 5050 4560 磨 1： 8圆锥面 270 精磨连杆颈 45 270 车螺纹 80 磨 4080 油孔 5抛光 290 磨 1： 8圆锥面 290 在 300 车螺纹 00 探伤 310 油孔 5抛光 310 清洗 320 探伤 320 氮化 330 检验各相关尺寸 330 抛光连杆颈、油封档 340 在 N 处打厂标及检验标记 340 清洗、检验、包装 350 清洗 360 氮化 370 按氮化工艺要求检验 380 抛光连杆颈、油封档 390 清洗、检验、包装 b. 方案论证 方案的优点在于基本遵循粗精加工划分阶段的原则。方案的不足之处是加工过程中的检验太少，不利于控制曲轴的加工质量。 根据以上分析，确定方案为曲轴零件加工的工艺路线。 9 择加工设备与工艺装备 择机床 考虑到大量生产，尽量选用高效机床。 工序 070、 080、 090、 100均为圆柱面的车削加工，用 控车床加工方便且效率高。 工序 180、 190、 260、 270、 280、 290 均为圆柱面的磨削加工，用 其余表面加工均采用通用机床。如： 式车床、 能铣床、 择夹具 考虑到大量生产，均采用专用夹具。 择刀具 在车床上加工的工序，均采用 质合金外圆车刀，并尽量 采用成形车刀。 在铣床上加工的工序，铣平面选用 键槽选用键槽铣刀。 在磨床上加工的工序，磨主轴颈选用砂轮 外径为 600度为 63径为 305连杆颈选用砂轮 46外径为 600度为 25径为 305 在钻床上加工的工序，均选用麻花钻和机用丝锥。 择量具 工序 070粗加工可选通用量具。现按计量器具的不确定度选择量具。 粗车 40 互换性技术测量应用手册表 计量器具不确定度允许值1U=互换性技术测量应用手册表 择分度值 游标卡尺，其不确定度 U=应乘孔深修正系数 f=（ r=r 按钻头强度决定进给量：根据切削用量简明手册表 灰铸铁硬度大于 213d。 =头强度允许的进给量 f=r。 按机床进给机构强度决定进给量：根据切削用量简明手册表 灰铸铁硬度大于 210d。 床 进给机构允许的轴向力为 8830给量为 r。 从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=r。根据 择 f=r。 (2） 决定钻头磨钝标准及寿命 由切削用量简明手册表 d。 =头后刀面最大磨损量取为 命 T=60 (3） 决定切削速度 由切削用量简明手册表 f=3m/ 切削速度的修正系数为： v=n=1000v/( d。 )=据 床说明书，可考虑选择 n=272r/因所选转数较计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取 f=r；也可选择较低一级转数 n=195r/用 f=r，比较这两种方案： 第一方案 f=r,n=272r/72 二方案 f=r,n=195r/95 为第一方案 乘积较大，基本工时较少，故第一方案较好。这时2m/f=r。 c. 计算基本工时 根据上面 式中 L=l+y+， l=47据切削用量简明手册表 切量及超切量y+ =6 L=47+63 工序 240（铣 削用量及时间定额 17 a. 选择刀具 (1） 根据切削用量简明手册表 择 质合金刀片。 根据切削用量简明手册表 削深度 p 4，圆盘铣刀直径 d。为 800已知铣削宽度 0应根据铣削宽度 49择 d。 =80于采用标准硬质合金圆盘铣刀，故齿数 z=12（表 (2） 铣刀几何形状（表 由于铸铁硬度大于 200选择 r=60， 30， r =5， 。 =8（假定 , 。 =10 , s= 10， 。 1= 5。 b. 选择切削用量 由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则 p=h=32) 决定每齿进给量 根据切削用量简明手册表 使用 床功率为 ， z 取 z (3） 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据切削用量简明手册表 于铣刀直径 d。 =80刀具寿命 T=180 (4） 决定切削速度 每分钟进给量 切削速度 根据切削用量简明手册表 的公式计算，也可直接由表中查出。 根据切削用量简明手册表 各修正系数为： 见表 n=58r/据 n=60r/35mm/此实际切削速度和每 齿进给量为 d。 n/1000=0*60/1000m/5m/fc/n z=235/(60*12)mm/z=z c. 计算基本工时 fm （ 18 式中 L=l+y+， l=40据切削用量简明手册表 切量及超切量y+ =17 L=40+177 余工序切削用量及基本时间见工序卡片。 写工艺规程卡 械加工工艺过程卡片（见附件 1） 械加工工序卡片（见附件 2） 3 油机曲轴钻孔夹具设计 确设计任务、收集分析原始资料 19 工工件的零件图（见曲轴零件毛坯图） 计任务书（见表 3） 表 设计任务书一 工件名称 曲轴 夹具类型 钻床夹具 材 料 产类型 大量生产 机床型号 时装夹工件数 1 序简图（见图 图 30 本夹具设计的是 第 230道工序钻、铰 8孔的钻床夹具。本工序加工要求如下： 保证工序图所示尺寸 32、 52 18； 相对 相对三轴颈共面的位置度为 析原始资料 主要从以下几方面分析： 工件的轮廓尺寸小，刚性好，结构简单。工件在夹具上装夹方便，且定位夹紧元件较好布置。 本工序所使用的机床为 具为通用标准刀具。 本工序是在工件其他表面半精加工后进行加工的，所以工件获得比较精确的定位基面。 20 生产类型为大量生产。 所以应 在保证工件加工精度要求和适当提高生产率的前提下，尽可能地简化夹具结构，以缩短夹具设计与制造周期，降低设计与制造成本，获得良好的经济效益。 定夹具的结构方案 据六点定位规则确定工件的定位方式 由工序简图可知，该工序限制了工件六个自由度。现根据加工要求来分析其必须限制的自由度数目及其基准选择的合理性。 为保证工序尺寸 3252 18限制工件 6 个自由度。定位基准为两主轴颈、 45连杆颈外圆和主轴颈轴肩。 为了保证相对 垂直度，需限制工件 定位基准为连杆颈。 由以上分析可知，根据工件加工要求分析工件应限制的自由度、采用的定位基准与工序简图所限制的自由度、使用的定位基准相同。 择定位元件，设计定位装置 根据已确定的定位基面结构形式，确定定位元件的类型和结构尺寸。 a. 选择定位元件 根据以上分析，本工序限制了工件 6个自由度，定位基准为两主轴颈、连杆颈和主轴颈轴肩。相应夹具上的定位元件为在两主轴颈处选 杆颈处选支承钉定位。 b. 确定定位元件尺寸及配合偏差 件尺寸设计，具体尺寸详见夹具零件图 02 支承钉根据 2226 91设计。 分析计算定位误差 通过定位误差分析，判断所设计的定位装置是否合理。 造成定位误差的原因是定位基准与工序基准不重合以及定位基准的位移误差两个方面。 a. 基准不重合误差 由于定位基准与工序基准不重合而造成的定位误差，称为基准不重合误差。 尺寸 52 定位误差 B= （ 式中， I 定位基准与工序基准间尺寸链组成环的公差。 21 由于用 =900 所以 B=0 即基准不重合误差为 0。 b. 基准位移误差 由于定位基准的误差或定位支承的误差而造成的定位基准位移，即工件实际位置对确定位置的理想要素的误差，这种误差称为基准位移误差。 在本道工序中，若不计 工件的定位中心会发生偏移，产生基准位移误差 Y。 Y=)2/ 式中， d 工件定位基准的直径公差。 /2 其沿 本次设计的 V 形块的 =1050 所以： Y=d 左端： d =入上式， Y=端： d =入上式， Y=c. 误差的合成 由于 B=0 左端 D= Y=端 D= Y = D 左 1/3 D 右 1/3此该方案能满足位置尺寸 52 要求。 相对 B=0, Y=0 即 D=0 所以，此方案能满足加工要求。 定工件的夹紧装置 22 a. 确定夹具类型 由工序简图可知，本工序所加工的四孔，位于同一平面内，孔径不大，轮廓尺寸小及生产批量大等原因，采用钻模。 b. 计算切削力与夹紧力 工件在加工时受到轴向力的作用。 根据金属切削用量 手册查知 （ 已知 d。 = f=r，其余各参数值可由金属切削用量手册查出，代入上式得 c. 设计夹紧装置 本设计所设计的夹紧机构如图 图示的夹紧机构 ,能产生的夹紧力 F可由下图压板受力分析图求得。 F =2 )21( L （ 式中， 夹紧机构效率 ,取 = F 螺栓的许用夹紧力 (N) 选取 2，由机床夹具设计表 得：当螺杆螺纹公称直径 d=10F =3570N 所以， F =2F =
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