三拐曲轴加工工艺及夹具设计【含CAD图纸、说明书】
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含CAD图纸、说明书
三拐曲轴加工工艺及夹具设计
三拐曲轴加工工艺及
设计说明书和CAD图
加工工艺设计
三拐曲轴加工工艺及夹具设计说明书
三拐曲轴加工工艺
加工工艺夹具
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摘 要曲轴是发动机的重要零件。它可以是有若干个相互错开一定角度的曲柄(或曲拐)加上功率输出端和自由端构成的。每个曲柄又是由主轴颈、曲柄销及曲柄臂组成。曲轴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力,惯性力和它们的力矩作用,受力情况十分复杂。其精度要求非常高,它的加工质量对内燃机的工作性能,对装配劳动量都有很大影响。因此,各要素的尺寸精度,位置精度和表面质量要求相当高。曲轴中几个主要加工表面,连杆表面,轴承轴颈及锥面键槽的精度要求都较高,连杆轴颈需经过抛光,所以研究曲轴加工工艺及夹具设计对曲轴的生产具有一定的实际意义。本课题是根据被加工曲轴的技术要求,进行机械加工工艺规程设计,然后运用夹具设计的基本方法,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;设计并绘制指定的专用夹具的装配总图和主要零件图。关键词:曲轴、主轴颈、曲拐 AbstrcatThe crankshaft is one of the important parts of diesel engine. It could be several staggered Angle of crank (or crank) plus the power output end and free end. Each of the cranks is composed of main journal, crank pin and crank arm. Crankshaft is the function of the reciprocating linear motion of the piston into rotary motion, the effect on piston gas pressure become torque, work used to drive machinery and diesel engine work of auxiliary systems, each crankshaft under changing at work force, inertia force and the moment, stress distribution is very complex. Its accuracy is very high, its processing quality of the performance of internal combustion engine, labor has a great influence on assembly. As a result, the size precision of each factor, high position precision and surface quality requirement. Surface of a few main processing surface in the crankshaft, connecting rod, bearing journal and cone keyway accuracy is higher, connecting rod shaft neck should be after polishing, so the processing technology of crankshaft crankshaft production has a certain practical significance.This topic is according to the requirements of the crankshaft processed technology, carries on the machining process planning design, and then by using the basic method of fixture design, draw up jig design, fixture design. Main work includes: map parts, understand the structure features and technical requirements of the parts, and depending on the type of production in the enterprise production conditions, structural analysis and process analysis of parts, determine the type and manufacturing method of blank; To formulate parts machining process, selection of cutting parameter of each process and task time; Fill in the machining process card, machining process card, etc.; Special fixture design and draw the specified in the general layout and main assembly parts diagram.Keywords: crankshaft, main journal ,crank目 录第一章 绪论11.1本设计的研究内容11.2研究意义1第二章 曲轴机械加工工艺规程及工装设计22.1曲轴机械工艺分析及生产类型确定22.1.1曲轴的作用22.1.2曲轴的结构及其特点22.1.3曲轴的主要技术要求分析22.1.4确定离心机主轴的生产类型32.2确定毛坯、绘制毛坯简图42.2.1曲轴的材料42.2.2毛坯的确定42.3拟定三拐曲轴的工艺路线52.3.1 三拐曲轴的机械加工工艺特点52.3.2 三拐曲轴的机械加工工艺特点分析52.3.3三拐曲轴的机械加工工艺过程62.3.4三拐曲轴主要加工工序分析62.4确定工序的加工余量,计算工序尺寸及公差102.4.1曲轴主轴颈25工序尺寸及公差如表2.3所示102.4.2 曲轴连杆轴颈24工序尺寸及公差如表2.4所示102.4.3 曲轴220外圆工序尺寸及公差如表2.5所示112.4.4 曲轴20外圆工序尺寸及公差如表2.6所示112.5切削用量、时间定额的计算112.5.1 铣工艺搭子左右两端面112.5.2 钻中心孔132.5.3 粗车三个连杆轴颈132.5.4.精车三个连杆轴颈142.5.5 粗车25mm轴颈至相应尺寸152.5.6 精车25mm轴颈152.5.7 粗车22mm轴颈至相应尺寸162.5.8 精车22mm轴颈172.5.9 粗车20mm轴颈至相应尺寸172.5.10 精车20mm轴颈182.5.11 粗车32mm轴颈至相应尺寸192.5.12 车掉工艺搭子192.5.13 在主轴颈右端铣键槽212.5.14 磨主轴至要求尺寸222.5.15 磨三个连杆轴颈的切削用量222.5.16 铣左右两端面232.6辅助时间的计算方法24第三章 曲轴铣键槽夹具设计263.1夹具机床的功能263.1.1 保证加工精度263.1.2 提高生产率263.1.3 扩大机床使用的范围263.1.4 减轻工人的劳动强度,保证生产安全263.2夹具机床的类型263.3机床夹具的基本组成263.4工序分析263.5定位方案的确定273.6确定定位元件及夹紧方案283.7夹紧方案的选择283.8夹紧力计算283.8.1铣削力与夹紧力计算293.8.2液压装置的选择与计算303.9定位误差的分析与计算313.9.1定位误差分析313.9.2 产生定位误差的原因313.9.3 与夹具有关的因素产生的定位误差293.10 对刀装置 32 3.11夹具设计设计的简要说明32第四章 数控编程354.1数控编程的定义354.2车削数控机床的选择354.3车削数控编程35第五章 总结37参考文献38致 谢39第一章 绪论1.1本设计的研究内容本设计是根据被加工曲轴的技术要求,进行机械加工工艺规程设计,然后运用夹具设计的基本方法,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;设计并绘制指定的专用夹具的装配总图和主要零件图。 1.2研究意义三拐曲轴是发动机的重要零件。它可以是由若干个相互错开一定角度的曲柄(或曲拐)加上功率输出端和自由端构成的。每个曲柄又是由主轴颈、曲柄销及曲柄臂组成。曲轴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力,惯性力和它们的力矩作用,受力情况十分复杂。因此,各要素的尺寸精度,位置精度和表面质量要求相当高。曲轴中几个主要加工表面,连杆表面,轴承轴颈及锥面键槽的精度要求都较高,连杆轴颈需经过抛光,所以研究曲轴加工工艺对曲轴的生产具有一定的实际意义。第二章 曲轴机械加工工艺规程及工装设计2.1曲轴机械工艺分析及生产类型确定2.1.1曲轴的作用曲轴是发动机的重要零件。它可以是有若干个相互错开一定角度的曲柄(或曲拐)加上功率输出端和自由端构成的。每个曲柄又是由主轴颈、曲柄销及曲柄臂组成。曲轴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力,惯性力和它们的力矩作用,受力情况十分复杂。其精度要求非常高,它的加工质量对内燃机的工作性能,对装配劳动量都有很大影响。因此,各要素的尺寸精度,位置精度和表面质量要求相当高。曲轴中几个主要加工表面,连杆表面,轴承轴颈及锥面键槽的精度要求都较高,连杆轴颈需经过抛光,所以研究曲轴加工工艺及夹具设计对曲轴的生产具有一定的实际意义。2.1.2曲轴的结构及其特点三拐曲轴一般由主轴颈,连杆轴颈、曲柄,(平衡块)等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐。主轴颈是曲轴的支承部分,通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关,还取决于曲轴的支承方式。连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分,在连接处用圆弧过渡,以减少应力集中。曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分,为了平衡惯性力,曲柄处铸有(或紧固有)平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩,有时还用来平衡一部分往复惯性力,从而使曲轴旋转平稳。2.1.3曲轴的主要技术要求分析 三拐曲轴零件图如图2.1所示。 图2.1 三拐曲轴零件图 如2.1图所示,可知道其主要技术要求列表2.1所示: 表2.1 曲轴技术要求22 -00.12 mm 24 20-0 0.021mm 25mm加工表面尺寸及偏差(mm)公差及精度等级表面粗糙度Ra(m)形位公差(mm)主轴左端面25IT6100.015A-B主轴右端面20-0 0.021IT7100.015A-B三个拐轴颈24IT61.25/0.015A-B0.06A-B/D25轴25IT61.2522 轴22 -00.12IT82.5键槽21IT852.1.4确定离心机主轴的生产类型 依设计要求知:年生产纲领为20万,故该曲轴为大批量生产。2.2确定毛坯、绘制毛坯简图2.2.1曲轴的材料三拐曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力,容易产生扭振、折断及轴颈磨损。因此要求用材应较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性。常用材料有35、40、45钢或球墨铸铁QT6002;对于高速、重载曲轴,可采用40Cr、42Mn2V等材料。本设计采用球墨铸铁QT6002,查表2.2-30可知其拉伸强度为600mpa,屈服强度为412mpa硬度为229302HB。曲轴的毛坯根据批量大小、尺寸、结构及材料品种来决定。批量较大的小型曲轴采用模锻;单件小批的中大型曲轴采用自用锻造;而对于球墨铸铁材料则采用铸造毛坯。2.2.2毛坯的确定年生产纲领为20万,故该曲轴为大批量生产。查询机械加工工艺手册第一卷,表3-1,选用金属砂型铸造,公差等级为812,去公差等级CT10,铸造尺寸公差数值取1,查表3-3.可知单边余量数值取4.0。双边余量取3.0。机械加工余量等级在E-G,取F级。毛坯图如图2.2所示:图2.2 三拐曲轴毛坯图2.3拟定三拐曲轴的工艺路线2.3.1 三拐曲轴的机械加工工艺特点三拐曲轴除了具有轴的一般加工规律外,也有它的工艺特点,主要包括形状复杂,刚性差,部分加工面要求高及相关技术要求高,针对这些特点应采取相应的措施,分析如下:(1)形状复杂曲轴主轴颈与连杆轴颈不在同一轴上线,偏心距有一定的尺寸要求,并且两轴有较高的位置度要求,同时主轴颈与连杆轴颈间有较大的平衡块,因此在工艺设计中应解决以下几点问题:i:设计加工连杆轴颈的偏心夹具,即连杆轴颈与机床主轴重合,并使夹具能回转180,加工另一连杆轴颈,故采用专用夹具。ii:为消除加工时的不平衡力的产生,设计夹具时应精确合理的设计平衡块的重量。(2)刚性差由于本曲轴长径比较大,同时具有曲拐,因此刚性较差。曲轴在切削力及自重的作用下会产生严重的扭曲及弯曲变形,在工艺设计中应解决以下问题:i:粗加工时由于切削余量大,切削力也较大,可用中间支撑架来增强刚性,减小变形和振动,同时机床刀具及夹具都应有较高的刚度,同时也达到径向定位,便于后续的铣键槽。ii:在加工时尽量使切削力的作用相互抵消,可用前后刀架同时横向进给。iii:合理安排工位次序以减少加工变形,按先粗后精的原则安排加工工序,循环多次进行加工,逐步提高精度。(3) 技术要求高曲轴技术要求较高,加工面多,需要保证的尺寸、形状、位置精度较多。因而总的工艺路线较长,粗,精加工占有大部分比例。加工时应要解决以下问题:i:正确分配粗加工、半精加工及精加工,磨削余量。ii:粗基准选择用曲轴两端的中心孔。中心孔的加工以主轴颈外圆作为基准,这样能保证曲轴加工径向及轴向加工余量的均匀性。iii:精加工时仍用中心孔作为基准,但要重新修磨中心孔,避免精加工时因中心孔磨损引起加工误差。也可一端用主轴颈定位,另一端用中心孔定位以提高刚度。iv:曲轴轴向定位以主轴颈轴肩定位,工艺设计时定位基准应尽量与设计基准一致。2.3.2 三拐曲轴的机械加工工艺特点分析 该零件是三拐小型曲轴,生产批量大,故选用中心孔定位,它是辅助基准,装夹方便,节省找正时间,又能保证三处连杆轴颈的位置精度。但轴两端的轴颈分别是20mm和25mm,而三处连杆轴颈中心距分布在32mm的圆周上,故不能直接在轴端面上钻三对中心孔。于是,在曲轴毛坯制造时,预先铸造两端45mm的工艺搭子,这样就可以在工艺搭子上钻出四对中心孔,达到用中心孔定位的目的。 在工艺搭子端面上钻四对中心孔,先以两主轴颈25mm为粗基准,钻好主轴颈的一对中心孔;然后以这一对中心孔定位,以连杆轴颈为粗基准划线,再将曲轴放到回转工作台上,加工32mm、圆周120均布的三个连杆轴颈的中心孔,这样就保证了它们之间的位置精度。 该零件刚性较差,应按先粗后精的原则安排加工顺序,逐步提高加工精度。对于主轴颈与连杆轴颈的加工顺序是,先加工三个连杆轴颈,然后再加工主轴颈及其他各处的外圆,这样安排可以避免一开始就降低工件刚度,减少受力变形,有利于提高曲轴加工精度。 由于使用了工艺搭子,铣键槽工序安排在切除中心孔后进行,故磨外圆工序必须提前在还保留工艺搭子中心孔时进行,同时要注意防止已磨好的表面被碰伤。2.3.3三拐曲轴的机械加工工艺过程曲轴的尺寸精度、加工表面形状精度以及位置精度的要求都很高,但刚性比较差,容易产生变形,这就给曲轴的机械加工带来了很多困难,必须予以充分的重视。曲轴需要加工的表面有:连杆轴颈、键槽、主轴颈25,20、22的外圆。由于使用了工艺搭子,铣键槽安排在切除工艺搭子后,磨削外圆安排在保留工艺搭子前。根据曲轴的结构特点及机械加工的要求,加工顺序大致可归纳为:铣工艺搭子两端面;钻中心孔;粗、精车三连杆轴颈;精磨连杆轴颈、粗、精车各处外圆;主轴颈和20、22外圆;切除工艺搭子、车端面、铣键槽等。2.3.4三拐曲轴主要加工工序分析加工顺序的安排先以主轴颈为粗基准铣两端面打中心孔。该零件的刚性差,应按先粗后精的原则安排加工顺序,逐步提高加工精度,主轴颈与连杆轴颈的加工顺序:先粗加工主轴颈再半精加工主轴颈,然后粗加工连杆轴颈再半精加工连杆轴颈,再磨主轴颈,再磨连杆轴颈。 定位基准选择先以主轴颈为基准铣曲轴两端面并打中心孔,再以两顶尖定位方式粗加工主轴颈,再半精加工主轴颈,再以偏心卡盘分度夹具夹住主轴颈加工连杆轴颈,再磨主轴颈,最后磨连杆轴颈。(1)铣曲轴两端面,钻中心孔本工序在钻铣车组合车床上完成,主要保证曲轴总长及中心孔的质量,若端面不平则中心钻上的两切削刃的受力不均,钻头可能引偏,使中心孔位置误差大,严重可能使刀具折断,因此采用先面后孔的原则。中心孔除影响曲轴质量分布外,它还是曲轴加工的重要基准贯穿整个曲轴加工始终。因而直接影响曲轴加工精度。打中心孔在本次工艺设计中因考虑设备因素,采用找出曲轴的几何中心代替质量中心。打中心孔以毛坯的外表面作为基准,因而毛坯外表面质量好坏直接影响孔的位置误差。(2)曲轴连杆轴颈的车削以工艺搭子三对连杆轴颈中心孔为基准,采用专用的车夹具、车削连杆轴颈,车削同样在普通车床上进行。车削连杆轴颈需要解决的是角度定位以及曲轴旋转的不平衡问题由专用夹具来保证,车削过程中,一端与曲轴工艺搭子定位并夹紧,另一端用顶尖顶紧中心孔,这样就能保证连杆轴颈轴线与车床主轴线一致。安装夹具体上有平衡块,消除曲轴旋转时不平衡力矩。曲轴加工时由于受到离心力和两顶尖的轴向压紧偏心力的作用,容易发生弯曲变形,为了加强工件刚度,使切削力不致于太大,粗车时,每次车削余量控制在12mm内,同时车床旋转不能太高。(3)曲轴主轴颈的车削由于曲轴年产量大,主轴颈加工采用车削,在刚度较强的普通车床上进行。曲轴安装在前、后顶尖上线一端用大盘夹住而另一端用顶尖顶住,用硬质合金车几道工序上完成主轴颈的车削。由于加工余大且不均匀,旋转不平衡,加工时产生冲击,因此工件要夹牢固。车床、刀具、夹具要有足够的刚性。主轴颈车削顺序是先精车一端主轴颈及轴肩,然后以车好的主轴颈定位。另一侧用顶尖以工艺搭子端中心孔定位。车另一端主轴颈、肩及各个轴颈,半精度及精车都按此顺序进行,逐渐提高主轴颈及其他轴颈的加工精度。(4)轴颈的磨削由于主轴颈及连杆轴颈精度较高,尺寸精度为IT6级,表面粗糙度1.60.8m,并且具有较高的形状精度及位置精度。因此主轴颈与连杆轴颈精车后要进行磨削,以提高精度表面粗糙度。在工艺设计中,首先磨主轴颈然后磨连杆轴颈。中间主轴颈磨好后才能磨其余轴颈,磨主轴颈和连杆轴颈的安装方法基本上与车轴颈相同,磨主轴颈是以中心孔定位,在外圆磨床上进行,磨连杆轴颈则以经过精磨的两端主轴颈定位,以保证与主轴颈的轴线距离及平行度要求,磨连杆轴颈是在曲轴磨床上进行的。由于轴颈宽度不大,采用横向进给磨削法,生产率较高,磨轮的外形需仔细地修整,因为直接影响轴颈与圆角的形状,磨削余量根据车削后的精度而定,粗磨余量值每边0.20.3mm,精磨余量控制在0.10.15 mm内。在横向进给磨削中,磨轮对工件的压力很大,为避免曲轴弯曲,采用可以调节的中心架,否则就不能去掉上道工序留下的弯曲度,最好待这个轴颈的摆差减小才开始使用中心架。磨削主轴颈时应把两顶尖孔倒角处抹干净,去砂粒及油泥,确保加工基准中心孔的精度,磨削工序之前必须修研中心孔。(5)键槽加工这个键槽主要用于飞轮,加工此键槽应安排在主轴颈精车工序之后,这样能保证定位精度及控制键槽的深度以及对称度。键槽加工是以两主轴颈定位,同样用专用夹具在普通铣床上进行。(6)三拐曲轴的机械加工工艺具体过程如表2.2所示。表2.2 曲轴的机械加工工艺过程卡工序号工序名称工序内容工艺装备1铸铸造2清砂清砂3热处理人工时效处理,消除内应力。4清洗清理铸造后遗留的残留物5涂漆非加工表面涂红色防锈漆6铣经两主轴径部分定位压紧,分别铣两个端面保证总长尺寸270mm,铣两端面,便于钻孔时保证基准的精度。X62W(端铣),YG8硬质合金面铣刀7钻孔钻主轴颈中心孔,钻连杆轴颈中心孔,共四对中心孔便于后续加工定位。Z8205型平端面中心孔钻床8检验检查中心孔的位置误差是否在容许范围内。专用检测装置9车削粗车三个连杆轴颈,留余量2.5mmCK3325/1数控卧式车床,硬质合金外圆车刀YG610车削精车三个连杆轴颈,留余量0.5mmCK3325/1数控卧式车床,硬质合金外圆车刀YG611磨磨削三个连杆轴颈外圆24mmM1320型外圆磨床 砂轮12车削粗车外圆31,28,26,留加工余量2.5粗车外圆38至32。CK3325/1数控卧式车床,硬质合金外圆车刀YG613车削精车外圆22.50-0.033,27.50-0.033,24.50-0.033,留余量0.5mmCK3325/1数控卧式车床,硬质合金外圆车刀YG614磨磨各外圆20.50-0.033,25.50-0.033,22.50-0.033至图纸相应尺寸。M1320型外圆磨床 砂轮15车削车掉两端工艺搭子CK3325/1数控卧式车床,硬质合金外圆车刀YG6 续表2.2工序号工序名称工序内容工艺装备16车削车两端面保证两端面距离215CK3325/1数控卧式车床,硬质合金外圆车刀YG617铣铣键槽以两轴径定位装夹工件铣6mm3.5mm键槽X62型立式铣床,YG8硬质合金面铣刀18磨床按图纸相应要求倒出相应的圆角和倒角M1320型外圆磨床 砂轮19钳修锉飞刺20检验按图样检验工件各部尺寸精度21入库涂油入库2.4确定工序的加工余量,计算工序尺寸及公差2.4.1曲轴主轴颈25工序尺寸及公差如表2.3所示表2.3 曲轴25主轴颈的工序及公差工序名称工序余量经济精度工序尺寸及公差铸造311粗车3.5mmIT1127.50-0.13精车2.0mmIT8 25.50-0.033磨削0.5mmIT6252.4.2 曲轴连杆轴颈24工序尺寸及公差如表2.4所示表2.4 曲轴24连杆轴颈的工序及公差工序名称工序余量经济精度工序尺寸及公差铸造301粗车3.5mmIT10 26.50-0.084精车2.0mmIT8 24.50-0.033磨削0.5mmIT6242.4.3 曲轴220-0.12mm外圆工序尺寸及公差如表2.5所示表2.5 曲轴220-0.12mm外圆的工序及公差工序名称工序余量经济精度工序尺寸及公差铸造281粗车3.5mmIT1124.50-0.13精车2mmIT8 22.50-0.033磨削0.5mmIT6220-0.122.4.4 曲轴20-0 0.021mm外圆工序尺寸及公差如表2.6所示表2.6 曲轴20-0 0.021mm外圆的工序及公差工序名称工序余量经济精度工序尺寸及公差铸造261粗车3.5mmIT1122.50-0.13精车2mmIT8 20.50-0.033磨削0.5mmIT720-0 0.021其中,外圆32的主轴无加工精度要求,故只需粗加工即可。2.5切削用量、时间定额的计算2.5.1 铣工艺搭子左右两端面(1)切削用量选择机床为X62型卧铣床,电动机功率为7.5kw,查表5-16,选择直径为d=100mm,齿数为z=5的YG8硬质合金面铣刀,确定铣削深度,粗铣余量为2.5mm,其加工余量不大,可在一次走刀内切完。确定每齿进给量,由表5-7查得每齿进给,取。 由d=100mm ,z=5 查表5-13 取64 m/min。 根据X62型卧式铣床主轴转速表表4-19,选择n=235 r/min,则实际切削速度为:工作台每分钟进给量为: 根据X62型卧式铣床工作台进给量表,选择,则实际的每齿进给量为:故所选切削用量为: (2)基本时间查机械加工工艺手册表2.5-10可知面铣刀的基本时间为: (2.1) (2.2) L=40mm 所以取 且铣销宽度 ,又,所以,则:铣左端面时故铣左右两端面总需时t=0.408min铣两端面:作业时间tm=0.408min, 辅助时间ta= 15% tb =0.0612min所以求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(0.408+0.0612)=0.0375min故单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =0.408+0.0375=0.446min2.5.2 钻中心孔(1)切削用量 机床为Z8205型平端面中心孔钻床,由机械加工工艺手册表4.3-2选,的中心钻。确定进给量f,由机械加工工艺手册表2.4-38查得进给量f=0.220.26mm/r,取f=0.24mm/r。确定切削速度v,查机械加工工艺手册表2.4-68可知Z8205型平端面中心孔钻床主轴转速范围为4501100r/min,级数为4,取n=640r/min,则实际切削速度为: 所采用的切削用量为: (2)基本时间查机械加工工艺手册表2.5-10可知端铣刀的基本时间为: (2.3)所以:(2) 钻中心孔,由于有四对,每对需耗时t=0.2min, ta= 15% tb =0.12min所以求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(0.8+0.12)=0.0736min故单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =0.0736+0.8=0.87min2.5.3 粗车三个连杆轴颈粗车三个连杆轴颈至26.50-0.084。选用选择机床CK3325/1数控卧式车床。电动机功率取7.5kw,选择硬质合金外圆车刀YG8。粗车:参考机械加工工艺手册第一卷表8.4-1;粗车外圆直径,因为材料为球磨铸铁,故车刀刀杆尺寸选B x H为16x25,由加工前外圆直径少于40mm,车削深度为=(-)/2=1.75mm3mm,进给量f为0.40.5mm,取0.5mm。查机械加工工艺手册第一卷表表8.4-7,可知车刀的磨钝标准级耐用度;后刀面最大磨损限度,刀具为硬质合金,则粗车最大磨损限度为0.81.0mm,精车最大磨损限度0.60.8mm,车刀耐用度T为60,选择硬质合金外圆车刀YG8;则由硬质合金常用切削速度表知,取v=35m/min。又,故n=1000v/=371.5r/min;查CK3325/1数控卧式车床表取n=320 r/min; 计算切削工时:被切削层长度=322=66mm ,因为粗车走刀两次,故tm=0.826min粗车三个连杆轴颈:作业时间tm=0.826min, ta= 15% tb =0.124min所以求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(0.826+0.124)=0.076min故单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =0.076+0.826=0.902 min2.5.4.精车三个连杆轴颈精车三个连杆轴颈至26.50-0.084。选用选择机床CK3325/1数控卧式车床。电动机功率为7.5kw,选择硬质合金外圆车刀YG6。精车:参考机械加工工艺手册第一卷表8.4-2;材料为球磨铸铁,要求的粗糙度Ra为1.252.5mm,进给量为f为0.150.2mm,取0.2mm,查表8.4-7,可知车刀的磨钝标准级耐用度;后刀面最大磨损限度,刀具为硬质合金,则粗车最大磨损限度为0.81.0mm,精车最大磨损限度0.60.8mm,车刀耐用度T为60,选择硬质合金外圆车刀YG6;参考机械加工工艺手册第一卷,查表8.4-7,可知车刀的磨钝标准级耐用度;后刀面最大磨损限度,刀具为硬质合金,则粗车最大磨损限度为0.81.0mm,精车最大磨损限度0.60.8mm,车刀耐用度T为60,选择硬质合金外圆车刀YG6;则由硬质合金常用切削速度表知,取v=70m/min。又,故n=1000v/=743r/min;查CK3325/1数控卧式车床表取n=710 r/min; 计算切削工时:被切削层长度=322=66mm ,因为精车走刀两次,故tm=0.930min精车三个连杆轴颈故,tm=0.930min , ta= 15% tb =0.140min求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(0.93+0.14)=0.0856min单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =0.0675+0.734=1.016min2.5.5 粗车25mm轴颈至相应尺寸粗车轴颈至27.5mm。选用选择CK3325/1数控卧式车床。电动机功率为7.5kw,选择硬质 合金外圆车刀YG8。粗车:参考机械加工工艺手册第一卷表8.4-1;粗车外圆直径,因为材料为球磨铸铁,故车刀刀杆尺寸选B x H为16x25,由加工前外圆直径少于40mm,车削深度为=(-)/2=1.75mm 3mm,进给量f为0.40.5mm,取0.5mm。参考机械加工工艺手册第一卷,查表8.4-7,可知车刀的磨钝标准级耐用度;后刀面最大磨损限度,刀具为硬质合金,则粗车最大磨损限度为0.81.0mm,精车最大磨损限度0.60.8mm,车刀耐用度T为60,选择硬质合金外圆车刀YG8;则由硬质合金常用切削速度表知,取v=35m/min。又,故n=1000v/=371.5r/min;查CK3325/1数控卧式车床表取n=320 r/min; 计算切削工时:被切削层长度=15 粗车两次故t=0.188min粗车25mm轴颈至相应尺寸, t=0.188min,ta= 15% tb =0.028min所以求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(0.188+0.028)=0.017 min故单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =0.017+0.188=0.205min2.5.6 精车25mm轴颈精车轴颈至25.50-0.084。选用选择CK3325/1数控卧式车床。电动机功率为7.5kw,选择硬质合金外圆车刀YG6。精车:参考机械加工工艺手册第一卷表8.4-2;材料为球磨铸铁,要求的粗糙度Ra为1.252.5mm,进给量为f为0.150.2mm,取0.2mm,查表8.4-7,可知车刀的磨钝标准级耐用度;后刀面最大磨损限度,刀具为硬质合金,则粗车最大磨损限度为0.81.0mm,精车最大磨损限度0.60.8mm,车刀耐用度T为60,选择硬质合金外圆车刀YG6;参考机械加工工艺手册第一卷,查表8.4-7,可知车刀的磨钝标准级耐用度;后刀面最大磨损限度,刀具为硬质合金,则粗车最大磨损限度为0.81.0mm,精车最大磨损限度0.60.8mm,车刀耐用度T为60,选择硬质合金外圆车刀YG6;则由硬质合金常用切削速度表知,取v=70m/min。又,故n=1000v/=743r/min;查CK3325/1数控卧式车床表取n=710 r/min; 计算切削工时:被切削层长度=15mm 精车两次,t=0.212精车轴颈25mm, t=0.212min,ta= 15% tb =0.032min求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(0.032+0.212)=0.02min单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =0.02+0.212=0.232min2.5.7 粗车22mm轴颈至相应尺寸粗车轴颈至24.5mm。选用选择机床CK3325/1数控卧式车床。电动机功率为7.5kw,选择硬质合金外圆车刀YG8。粗车:参考机械加工工艺手册第一卷表8.4-1;粗车外圆直径,因为材料为球磨铸铁,故车刀刀杆尺寸选B x H为16x25,由加工前外圆直径少于40mm,车削深度为=(-)/2=1.0mm 3mm,进给量f为0.40.5mm,取0.5mm。查表8.4-7,可知车刀的磨钝标准级耐用度;后刀面最大磨损限度,刀具为硬质合金,则粗车最大磨损限度为0.81.0mm,精车最大磨损限度0.60.8mm,车刀耐用度T为60,选择硬质合金外圆车刀YG8;则由硬质合金常用切削速度表知,取v=35m/min。又,故n=1000v/=371.5r/min;查CK3325/1数控卧式车床表取n=320 r/min; 计算切削工时:被切削层长度=20mm 粗车两次故t=0.25min粗车22mm轴颈至相应尺寸, t=0.25min,ta= 15% tb =0.038min所以求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(0.25+0.038)=0.023 min故单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =0.25+0.023=0.273min2.5.8 精车22mm轴颈精车轴颈至22.50-0.084。选用选择机床为CK3325/1数控卧式车床。电动机功率为7.5kw,选择硬质合金外圆车刀YG6。精车:参考机械加工工艺手册第一卷表8.4-2;材料为球磨铸铁,要求的粗糙度Ra为1.252.5mm,进给量为f为0.150.2mm,取0.2mm,查表8.4-7,可知车刀的磨钝标准级耐用度;后刀面最大磨损限度,刀具为硬质合金,则粗车最大磨损限度为0.81.0mm,精车最大磨损限度0.60.8mm,车刀耐用度T为60,选择硬质合金外圆车刀YG6;参考机械加工工艺手册第一卷查表8.4-7,可知车刀的磨钝标准级耐用度;后刀面最大磨损限度,刀具为硬质合金,则粗车最大磨损限度为0.81.0mm,精车最大磨损限度0.60.8mm,车刀耐用度T为60,选择硬质合金外圆车刀YG6;则由硬质合金常用切削速度表知,取v=70m/min。又,故n=1000v/=743r/min;查CK3325/1数控卧式车床表取n=710 r/min; 计算切削工时:被切削层长度=20mm 精车二次t=0.282min精车轴颈22mm, t=0.282min,ta= 15% tb =0.042min求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(0.282+0.042)=0.026min单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =0.026+0.282=0.308min2.5.9 粗车20mm轴颈至相应尺寸粗车轴颈至27.5mm。选用选择CK3325/1数控卧式车床。电动机功率为7.5kw,选择硬质合金外圆车刀YG8。粗车:参考机械加工工艺手册第一卷表8.4-1;粗车外圆直径,因为材料为球磨铸铁,故车刀刀杆尺寸选B x H为16x25,由加工前外圆直径少于40mm,车削深度为=(-)/2=1.0mm 3mm,进给量f为0.40.5mm,取0.5mm。参考机械加工工艺手册第一卷,查表8.4-7,可知车刀的磨钝标准级耐用度;后刀面最大磨损限度,刀具为硬质合金,则粗车最大磨损限度为0.81.0mm,精车最大磨损限度0.60.8mm,车刀耐用度T为60,选择硬质合金外圆车刀YG8;则由硬质合金常用切削速度表知,取v=35m/min。又,故n=1000v/=371.5r/min;查CK3325/1数控卧式车床表取n=320 r/min; 计算切削工时:被切削层长度=30 粗车两次故t=0.376min粗车20mm轴颈至相应尺寸, t=0.376min,ta= 15% tb =0.056min所以求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(0.376+0.056)=0.035 min故单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =0.035+0.376=0.411min2.5.10 精车20mm轴颈精车轴颈至20.50-0.084。选用选择CK3325/1数控卧式车床。电动机功率为7.5kw,选择硬质合金外圆车刀YG6。精车:参考机械加工工艺手册第一卷表8.4-2;材料为球磨铸铁,要求的粗糙度Ra为1.252.5mm,进给量为f为0.150.2mm,取0.2mm,参考机械加工工艺手册第一卷,查表8.4-7,可知车刀的磨钝标准级耐用度;后刀面最大磨损限度,刀具为硬质合金,则粗车最大磨损限度为0.81.0mm,精车最大磨损限度0.60.8mm,车刀耐用度T为60,选择硬质合金外圆车刀YG6;参考机械加工工艺手册第一卷,查表8.4-7,可知车刀的磨钝标准级耐用度;后刀面最大磨损限度,刀具为硬质合金,则粗车最大磨损限度为0.81.0mm,精车最大磨损限度0.60.8mm,车刀耐用度T为60,选择硬质合金外圆车刀YG6;则由硬质合金常用切削速度表知,取v=70m/min。又,故n=1000v/=743r/min;查CK3325/1数控卧式车床表取n=710 r/min; 计算切削工时:被切削层长度=30mm 精车两次t=0.422min精车轴颈20mm, t=0. 422min,ta= 15% tb =0.063min求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(0.422+0.063)=0.039min单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =0.039+0.422=0.461min2.5.11 粗车32mm轴颈至相应尺寸粗车轴颈至27.5mm。选用选择CK3325/1数控卧式车床。电动机功率为7.5kw,选择硬质合金外圆车刀YG8。粗车:参考机械加工工艺手册第一卷表8.4-1;粗车外圆直径,因为材料为球磨铸铁,故车刀刀杆尺寸选B x H为16x25,由加工前外圆直径少于40mm,车削深度为=(-)/2=3.0mm,进给量f为0.350.65mm,取0.5mm。参考机械加工工艺手册第一卷,查表8.4-7,可知车刀的磨钝标准级耐用度;后刀面最大磨损限度,刀具为硬质合金,则粗车最大磨损限度为0.81.0mm,精车最大磨损限度0.60.8mm,车刀耐用度T为60,选择硬质合金外圆车刀YG8;则由硬质合金常用切削速度表知,取v=50m/min。又,故n=1000v/=398r/min;查CK3325/1数控卧式车床表取n=400 r/min; 计算切削工时:被切削层长度=17 粗车两次故t=0.17min粗车32mm轴颈至相应尺寸, t=0.17min,ta= 15% tb =0.0136min所以求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(0.17+0.0136)=0.015 min故单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =0.015+0.17=0.185min2.5.12 车掉工艺搭子粗车左右两端工艺搭子。选用选择CK3325/1数控卧式车床。电动机功率为7.5kw,由切断及车槽的进给量表,表5-3(机械制造技术基础课程设计),选择切断刀宽度为2mm,刀头15mm,进给量f=0.10-0.13mm/r,进给量f:取f=0.12mm/r。参考机械加工工艺手册第一卷,查表8.4-7(机械加工工艺手册第一卷),可知车刀的磨钝标准级耐用度;后刀面最大磨损限度,刀具为硬质合金,则粗车最大磨损限度为0.81.0mm,精车最大磨损限度0.60.8mm,车刀耐用度T为60,由表5-4,刀具选YG6,切削速度取v=70m/min,又,故n=1000v/=743r/min;查CK3325/1数控卧式车床表取n=710 r/min; 计算切削工时:被切削层长度=12.5 作业时间tm=0.147in, 辅助时间ta= 15% tb =0.022min所以求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(0.147+0.022)=0.0135min故单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =0.147+0.0135=0.16min同样可知车掉右端工艺搭子25mm,选用选择机床CK3325/1数控卧式车床。电动机功率为7.5kw,选择切断刀宽度为2mm,刀头15mm,进给量f=0.10-0.13mm/r1) 被吃刀量:取=(-)/2=10mm2) 进给量f:取f=0.12mm/r4) 切削速度:取5) 计算切削工时:L=10mm 作业时间tm=0.117min, 辅助时间ta= 15% tb =0.018min所以求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(0.117+0.018)=0.011min故单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =0.147+0.011=0.158min2.5.13 在主轴颈右端铣键槽(1)切削用量 选择机床为X62型立式铣床,电动机功率为7.5kw,选择直径为D=6mm, YG8硬质合金直柄立铣刀确定铣削深度和铣削宽度,所以一次走刀完。,。确定每齿进给量,由机械加工工艺手册表2.4-73查得每齿进给=0.07-0.1mm/z,=0.08mm/z。根据X62型立式铣床主轴转速表,选择n=475r/min,则实际切削速度为:工作台每分钟进给量为: 根据X62型立式铣床工作台进给量表,选择,则实际的每齿进给量为:由表机械加工工艺手册3.1-17知X62型立式铣床的电动机功率为7.5kw,故所选切削用量可用。所采用的切削用量为: (2)基本时间查机械加工工艺手册表2.5-10可知铣键槽的基本时间为: min作业时间tm=0.25min, 辅助时间ta= 15% tb =0.0375min所以求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(0.25+0.0375)=0.023min故单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =0.25+0.023=0.273min2.5.14 磨主轴至要求尺寸(1)切削用量 选择机床为M1320型外圆磨床,电动机总功率为4.98kw,砂轮主轴转速为,选择砂轮:。工件的回转速度及转速,查机械加工工艺手册表2.4-149知工件的回转速度及转速,加工铸铁,取回转速度上限,由表取工件的回转速度及转速。轴向进给量和径向进给量,根据机械加工工艺手册表2.4-148可得,取工件每转轴向进给量,由此知其径向进给量,工作台一次往复行程。(2)基本时间查机械加工工艺手册表2.5-11可知磨削的基本时间为:,代入数据得作业时间tm=16.8min, 辅助时间ta= 15% tb =2.52 min所以求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(16.8+2.52)=1.55min故单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =16.8+1.55=18.35min2.5.15 磨三个连杆轴颈的切削用量(1)切削用量 选择机床为M1320型外圆磨床,电动机总功率为4.98kw,砂轮主轴转速为,选择砂轮:。工件的回转速度及转速,查机械加工工艺手册表2.4-149知工件的回转速度及转速,加工铸铁,取回转速度上限,由表取工件的回转速度及转速。轴向进给量和径向进给量,根据机械加工工艺手册表2.4-148可得,取工件每转轴向进给量,由此知其径向进给量,工作台一次往复行程。(2)基本时间查机械加工工艺手册表2.5-11可知磨削的基本时间为: ,代入数据得 作业时间tm=6.64min, 辅助时间ta= 15% tb =0.996min所以求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(6.64+0.996)=0.61min故单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =6.64+0.61=7.25min2.5.16 铣左右两端面(1)切削用量选择机床为X62型卧铣床,电动机功率为7.5kw,查表5-16,选择直径为d=100mm,齿数为z=5的YG8硬质合金端面铣刀,确定铣削深度,粗铣余量为2.5mm,其加工余量不大,可在一次走刀内切完。确定每齿进给量,由表5-7查得每齿进给,取。 由d=100mm ,z=5 查表5-13 取64 m/min。 根据X62型卧式铣床主轴转速表表4-19,选择n=235 r/min,则实际切削速度为:工作台每分钟进给量为: 根据X62型卧式铣床工作台进给量表,选择,则实际的每齿进给量为:故所选切削用量为: (2)基本时间查机械加工工艺手册表2.5-10可知面铣刀的基本时间为: L=40mm 所以取 且铣销宽度 ,又,所以,则:铣左端面时故铣左右两端面总需时t=0.408min铣两端面:作业时间tm=0.408min, 辅助时间ta= 15% tb =0.0612min所以求得其他时间为:8%*(tb+ta )=8%*(0.408+0.0612)=0.0375min故单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =0.408+0.0375=0.446min2.6辅助时间的计算方法辅助时间ta与基本时间tb之间的关系为ta=(0.150.2)tb;我们可以选择系数为0.15,则各个工序辅助时间为:,参考如实用机械加工工艺手册简化版p153。其他时间不仅包括各道工序的单件时间,还有布置工作地时间ts、休息及生理需要时间tr,准备与终结时间te等等,其中工人的生理需求时间ts为作业时间的2%4%,可以取为3%,布置工作地时间ts按作业时间的2%7%,取5%,准备与终结时间te, 当批量足够大时刻忽略。故其他时间(ts+tr)的关系式为8%*(tb+ta ), 总时间,由于曲轴是大批量生产故单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr 其中以铣左右两端面为例,作业总需时t=0.408min,ta= 15% tb =0.0612min所以求得其他时间为:8%* (tb+ta )=8%*(0.408+0.0612)=0.0375min由于曲轴是大批量生产故单件生产时间tc=tb+ta +ts +tr =0.408+0.0375=0.445min第三章 曲轴铣键槽夹具设计3.1夹具机床的功能3.1.1 保证加工精度工件通过机床夹具进行安装,包含了两层含义:一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置,称为定位。二是通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变,称为夹紧。这样,就可以保证工件加工表面的位置精度,且精度稳定。3.1.2 提高生产率使用夹具来安装工件,可以减少划线,找正,对刀等辅助时间,采用多件,多工位夹具,以及气动,液压动力装置,可以进一步减少辅助时间,提高生产率。3.1.3 扩大机床使用的范围3.1.4 减轻工人的劳动强度,保证生产安全3.2夹具机床的类型机床夹具的分类方法有多种,如按夹具的使用范围来分,有以下五种类型。通用夹具,专用夹具,可调整夹具和成组夹具,组合夹具,随行夹具。3.3机床夹具的基本组成(1 )定位元件及定位装置:用于确定工件正确的元件或装置。(2 )夹紧元件及夹紧装置:用于固定工件已获得的正确的元件或装置(3) 导向及对刀元件,用于确定工件与刀具相互位置的元件。(4) 动力装置在成批生产中,为了减轻工人的劳动强度,提高生产效率,采用气动,液压等动力装置。(5) 夹具体:用于将各种元件,装置连接在一体,并通过它将整个家具安装在机床上。(6)其他元件及装置:根据加工需要来设置的元件或装置。3.4工序分析由加工要求知,铣端面键槽的表面要求为Ra5,故只需要粗铣一次即可,以25主轴颈进行装夹,为防止加工时曲轴旋转,在中间曲拐处添加一个防旋转支撑架,在加工右端添加一挡块以达到右端定位,轴向定位在设计上一般只定一端,另一端留有膨胀空间。三维装配示意图如图3.1:图3.1 三维装配示意图如图3.5定位方案的确定根据该工件的加工该工序要求限制工件6个自由度,以保证曲轴在加工该过程中保持固定状态。由分析知定位基准和设计基准重合,以25主轴颈进行定位装夹。其定位基准如图3.2:图3.2 曲轴零件图3.6确定定位元件及夹紧方案3.6.1 V型块的选择由于本工序的定位面是主轴颈中心线和右端面,故夹具的定位元件采用两个V型块和一个支撑架以及右端挡块。机械加工工艺手册知,该加工要求不高,其V型的此存选择如下:其中选择V型块N=32,D=25,L=70,B=32,H=25,A1=12,A2=15,b=12,l=10,d1=9,d2=15,h=8,h1=14。3.6.2 工件夹紧形式的确定 (1)夹紧既不应破坏工件的定位,或产生过大的夹紧变形,又要有足够的夹紧力,防止工件在加工中产生振动; (2)足够的夹紧行程,夹紧动作迅速,操纵方便、安全省力; (3)手动夹紧机构要有可靠的自锁性,机动夹紧装置要统筹考虑夹紧的自锁性和原动力的稳定性; (4)结构应尽量简单紧凑,制造、维修方便根据以上分析,键槽加工用压板形式夹紧形式夹紧。3.7夹紧方案的选择经过初步确定有两种压紧方式可供选择,如图3.3与3.4所示;图3.3 铣键槽装配图一 图3.4 铣键槽装配图二第一种如左侧所示为利用两个液压夹紧,方案二维右侧所示,采用一个液压缸通过一个长导杆来达到同时定位,通过仔细比较,如选用第二种方案,考虑到加工中可能产生一端夹紧而另一端处于浮动状态这样可能直接导致加工的零件出现未夹紧状态,因此通过比较分析知,选择第一种方案,通过两个液压缸,分别夹紧,充分保证夹紧的要求。3.8夹紧力计算 图3.5 曲轴铣键槽轴视图3.8.1铣削力与夹紧力计算根据机械加工工艺手册查表9.4-10材料为球磨铸铁,铣刀类型为立式铣刀,属于硬质合金YG8,故取,由材料的类型可查表9.4-11的修正系数:s, 铣削力计算公式为:圆周铣削力:=569x3.5x0.140.8x600.9x5x0.95/(1000.9)=1253(N)在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数查表6.3-2(第二卷) K=K1K2K3K4 式中:K1一般安全系数,取1.8 K2加工性质系数,取1.2 K3刀具钝化系数,1.2 K2断续切削系数,1.0则F/=K FH=1.81.21.21.01253 =3248N故;安全的夹紧力需要3248N铣削速度:查表9.4-8;查表9.4-11,V=33.28m/min3.8.2液压装置的选择与计算 为了提高生产效率,缩短加工中的辅助时间。因此夹紧装置采用液压夹紧装置。工件在夹具上安装好后,液压活塞前后往复移动带动压块从上往下移动夹紧工件。利用V型块定位与铰链压板机构的压紧,如图3.5所示,从而达到压紧要求。计算方式参考机械加工工艺手册第一卷表6.3-11的夹紧力计算公式如下图(b)所示的夹紧力公式:W= 其中Q为液压活塞的推力N,为机械效率,一般取0.850.95。根据所需要的夹紧力F=3248N,来计算气缸缸筒内径D。液压缸活塞杆推力 其中W=F=3248N带入上式公式,l=61mm,l1=50mm, =,D=16mm,d=6mm取p=6x106(pa)即W=Qx0.05x0.9/(0.061x(tan+6/16),故Q=4403(N);因为液压缸伸出时,Q=F=PxAx=Px()x0.9=D=3.23(cm),取D=3cm=30mm;因为曲轴的加工属于大批量生产,因而其夹紧机构的动力来源可选择液压缸体,其中液压缸的选择参考(机械设计手册第五卷)表37.7-1选择相应液压缸的缸筒内径尺寸取D=30mm,液压缸的活塞杆外径尺寸查表37.7-2;取d=12mm,而液压缸的类型由工作性质可知选择双作用液压缸,活塞可双向移动以便于产生双向移动从而使零件达到压紧与放松的效果。3.9定位误差的分析与计算3.9.1定位误差分析:工件的加工误差,是指工件加工后在尺寸,形状和位置三个方面偏离理想工件的大小,它是由三部分因素产生的;(1)工件在夹具中的定位,夹紧误差。(2)夹具带着工件安装在机床上,相对机床主轴或运动导轨的位置误差,也称对定误差。(3)加工过程中误差,如机床几何精度,工艺系统的受力与热变形,切削振动等方面引起的误差。其中,定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差。可见定位误差只是工件加工误差的一部分。设计夹具定位方案是,要充分考虑此定位误差的大小是否在容许的范围内。一般定位误差应控制咋工件容差的1/51/3之内。3.9.2 产生定位误差的原因(1)定位基准的不重合带来的定位误差: 夹具定位基准与工序基准不重合,两基准之间的位置误差会反应到被加工表面的位置上去,所产生定位误差称之为基准转换误差。V型块定位分析如(机械制造装备设计第三版)P288所分析的案例。(2)间隙引起的定位误差在使用心轴,销,定位套定位时,定位面与定位元件的间隙可使工件定心不准产生定位误差。3.9.3 与夹具有关的因素产生的定位误差这类因素基本上属于夹具设计与制造中的误差,(1) 定位基准面与定位元件表面的形状误差。(2) 导向元件,对刀元件与定位元件件的位置误差,以及其形状误差所致产生的导向误差和对刀误差。(3)夹具在机床上的安装误差,即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向上产生的位置误差。(4) 夹紧力使工件或夹具产生变形,产生位置误差。(5) 定位元件与定位元件之间的位置误差,以及定位元件,对刀元件,导向元件,定向元件等元件的磨损。 上述定位误差的分析计算,一般是在成批生产中使用调整法加工时,需要分析计算。对于夹具的定位误差需要具体分析,要找出各个产生定位误差的环节及大小,然后然后按照极值法或概率法求出总的定位误差。3.10对刀装置对刀装置由对刀块和塞尺组成,用来确定夹具和刀具的相对位置。对刀装置的结构形式取决于加工表面的形状。对刀块常用销钉和螺钉紧固在夹具体上,其位置应便于使用塞尺对刀,不妨碍工件装卸。对刀时,在刀具与对刀块之间加一塞尺,避免刀具与对刀块直接接触而损坏刀刃或造成对刀块过早磨损。塞尺有平塞尺和圆柱形塞尺两种,其厚度和直径为35mm,制造公差h6。对刀块和塞尺均已标准化(设计时可查阅相关手册),使用时,夹具总图上应标明塞尺尺寸及对刀块工作表面与定位元件之间的位置。对刀装置应设置在便于对刀而且是工件切入的一端。3.11夹具设计设计的简要说明本夹具用于曲轴端面键槽的铣削。夹具的定位采用采用V型块定位,两端夹紧,定位可靠,定位误差较小。其夹紧采用的是液压夹紧,夹紧简单、快速、可靠。有利于提高生产率。工件在夹具体上安装好后,压块在液压缸体活塞的推动下向下移动夹紧工件。当工件加工完成后,压块随即在液缸活塞的作用下松开工件,即可取下工件。铣键槽装配图如3.6所示:(a)(b)图3.6 铣键槽装配图底座零件图如3.7所示:(a)(b)图3.7 底座零件图滑槽零件图如3.8所示:图3.8 滑槽零件图第四章 数控编程4.1数控编程的定义在数控机床上加工零件时,一般首先需要编写零件加工程序,即用数字形式的指令代码来描述被加工零件的工艺流程零件尺寸和工艺参数,然后将零件加工程序输入数控装置,经过计算机的处理和计算,发出各种控制指令,控制机床的运动与辅助动作,自动完成零件的加工。当变更加工对象时只需重新编写零件加工程序,而机床本身则不需要进行调整就能把零件加工出来。这种根据被加工零件的图纸及其技术要求,工艺要求等切削加工的必要信息,按数控技术系统所规定的指令和格式编制的数控加工指令序列,就是数控加工程序。制备数控加工程序的过程称为数控加工程序编制,简称数控编程。4.2车削数控机床的选择由工件的外形尺寸为265x45,可知选择CK3325/1数控卧式车床,其变速范围为1311125r/min,级数为8。主轴转速满足要求,加工的零件的粗糙度要求也满足要求。4.3车削数控编程编制轴类零件编程,加工内容包括初精车右端部分外圆,倒角,锥度,圆角等利用左端轴夹紧,顶右端面方式加工。如图4.1所示:图4.1 曲轴数控车削图O0001; 程序号;N10 G92 X54 Z100;设置工件坐标系; N15 G28 U0 W0; 返回参考点;N20 S500 T0101 M03 M08; 主轴正转,调用01号粗车刀,打开冷却液;N25 G00 X40 Z85; 快速走到外圆粗车起始处,X40 Z85;N30 G71 U1.0 R1.0; 粗车循环,车削深度1.0,退刀1.0mm;N35 G71 P40 Q75 U2.0 W2.5 F0.3 S900; 留粗车余量X向2.0,Z向2.5;N40 G00 X40 F0.2; 快速走到粗车起点,精车进给0.2mm/r;N45 G42 G01 X20 Z82; 刀具右偏;N50 W-30
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