4缸发动机曲轴加工工艺及卡具设计

欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 I 摘摘 要要 本设计主要围绕发动机曲轴的工艺规程和专用夹具设计进行研究，其内容包 括了解曲轴结构，确定曲轴的生产类型，相关的技术要求。在此基础上，进行基 准的选择，制定了表面加工方法，划分加工阶段，根据生产类型确定工序的集中 和分散，合理地安排工序，编排合适的工艺路线；进行详细的大量计算，包括： 加工余量、工序尺寸和公差的确定、切削用量的计算及时间定额的计算。从而制 定出一套合理的机械加工工艺卡片和机械加工工序卡片。 总之，曲轴加工工艺的安排以及专用夹具的设计是一项非常复杂的高难度工 作。它是一种需大批量生产的零件。且技术要求比较高，为了确保产品的质量和 水平，设计工作按照科学的程序进行，分清主次，合理取舍。 关键词：夹具；曲轴；工艺关键词：夹具；曲轴；工艺 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 II AbstractAbstract The design was studied that was focused on transmission with the shift fork of the protocols and proprietary drilling fixture design, whose contents were included that the use of blades, the blades type of production and the relevant technical requirements. On this basis, the rough was chosen, and the size of the rough was determined, and the mechanical allowances were determined. A rough map was drawn. After carefully detailed analysis of the parts map, the benchmark was chosen, the development of surface processing methods was determined, and the demarcation of the processing stages was divided. According to the production process the type of centralization and decentralization was determined, the process was reasonably arranged, and the order and orchestrates a suitable process line were set up. Then some detail was calculated, such as allowance, processes size and the determination of tolerance. The amount of calculation and the calculation of the fixed time was cut. Thus a set of reasonable card processing machinery and mechanical processes cards were drawn up. The second part of the design was the focus of this issue which was difficult, who was mainly centered on proprietary drilling fixture design, Z525-use vertical drilling, drilling screw hole design process by which a drilling fixture. Firstly fixture was designed to clear the major tasks identified by positioning components, guidance devices, clamping body fixture structure, access to the relevant national standards, painting fixture assembly. The study of the subject transmission blades was used in the transmission gearbox shift agencies. Through the design of the transmission plectrum shift gearbox bodies changed stalls, thus it changed the speed of automobile. This paper transmission plectrum design of technical rules, transmission truly achieved the change stalls and shift function, against drilling fixture design, realization of the drilling screw hole of this procedure. In short, the design of transmission plectrum was a complex task. It was the typical products in mass production. To ensure the quality of products and the level of design the work must be produced in accordance with the scientific procedure, prioritize, reasonable choice Keywords: Plectrum;machining; technical rules;manufacturing technology;fixture 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 III 目录目录 摘 要.II ABSTRACT.III 目录.IV 前言.- 1 - 1.零件的工艺分析.- 2 - 2选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图.- 3 - 3选择加工方法，制定工艺路线.- 4 - 3.1 制定工艺路线 .- 4 - 4. 轴加工工序设计.- 8 - 4.1.洗两端面.- 8 - 4.2. 钻质量中心孔.- 9 - 4.3.车削与主轴颈同轴的所有轴颈.- 10 - 4.3.1.切削用量.- 10 - 4.4. 车削全部连杆轴颈.- 11 - 4.4.1.切削用量.- 11 - 4.5.粗磨所有主轴颈、连杆颈、法兰与曲轴轴头.- 12 - 46.精磨所有主轴颈、连杆颈、法兰与曲轴轴头.- 14 - 5.孔加工工序设计.- 16 - 5.1 粗铣 M6 孔端面 .- 16 - 5.1.1 切削用量 .- 16 - 5.1.2.基本时间.- 17 - 5.2.精铣 M6 孔端面.- 17 - 5.2.1 切削用量 .- 17 - 5.2.2.基本时间.- 18 - 5.3.钻 2-M6 底孔.- 18 - 5.3.1.切削用量.- 18 - 5.4 确定攻 2-M6 螺纹的切削用量 .- 19 - 5.4.1.切削用量.- 19 - 5.42.基本时间.- 19 - 5.5 加工12.74.4 底孔 .- 20 - 5.5.1钻孔.- 20 - 5.6 扩 12.7MM盲孔.- 21 - 5.6.1盲孔.- 21 - 5.6.2.基本时间.- 21 - 6.夹具设计.- 23 - 总结.- 24 - 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 IV 参考文献.- 26 - 致谢.- 27 - 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 - 1 - 前言前言 本次设计题目为“发动机曲轴加工工艺及夹具设计” ，它运用了机械加工设计 的基础内容，囊括了几年来所学的理论知识，使我进一步加深了解机械加工的工 艺方法，以及如何合理安排工艺流程，选用合理的夹具，初步做到了学以致用， 并在设计中学到了更多的机械设计的优化方法，使我对机械设计以及加工工艺有 了更深层次的理解和认识，培养了严谨的工作态度。 曲轴是发动机中承受冲击载荷、传递动力的重要零件，在发动机五大件中最 难以保证加工质量。由于曲轴工作条件恶劣，因此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。随着 WTO 的加入，国内曲轴生产厂家已经意识到形势的紧迫性，引进了为数不少的先 进设备和技术，以期提高产品的整体竞争力，使得曲轴的制造技术水平有了大幅 提高，特别是近 5 年来发展更为迅猛。 目前车用发动机曲轴材质有球墨铸铁和钢两类。由于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 强化处理来提高曲轴的抗疲劳强度、硬度和耐磨性。球墨铸铁曲轴成本只有调质 钢曲轴成本的 1/3 左右，所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛应用。统计资料 表明，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，功率在 160kW 以上的发动机曲轴多采用锻钢曲轴。 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 - 2 - 1.1.零件的工艺分析零件的工艺分析 25mm 的圆柱内表面，加工时要保证 25 + 00.023 的 0.023 公差要求，以 及表面粗糙度 Ra1.6，表面要求较高。1.2.零件的工艺要求 连杆的支撑底板底面，粗糙度要求 Ra3.2,同时保证连杆的高度 30mm。 上端面 4030mm,粗糙度要求 Ra3.2,同时保证与 25mm 的圆柱轴线的距离 90mm；下端侧面保证尺寸 17mm，粗糙度要求 Ra6.3；离 25mm 的圆柱轴线 45mm 的侧面粗糙度要求 Ra12.5。 上端面 2M6，保证尺寸 10mm、20mm,沉头锥角 120，粗糙度要求 Ra6.3；M8 的螺纹孔，锪 143mm 的圆柱孔，粗糙度 Ra3.2；钻下端 12.7 + 00.1 的锥孔，保证公差要求，以及中心线与 25mm 的圆柱轴线的距离 60 mm 粗 糙度要求 Ra6.3。 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。 依设计题目知：5台年，n=1 件台，结合生产实际，备产率 和废品率 分别取为和。带入公式得该零件的生产纲领 N 5555 件年零件是机床的杠杆，质量为.kg,%)11 (%)101 (15000 查表-可知其属轻型零件，生产类型为大批生产。 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 - 3 - 2 2选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 该零件材料为 QT450，考虑到零件的结构以及材料，选择毛坯为铸件，由于 零件年产量为 5555 件，属于批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用砂型机 器铸造。这从提高生产率，保证加工精度以及节省材料上考虑，是合理的。 球墨铸铁，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。 （）铸件机械加工余量等级，该值由铸件的成型方法和材料确定，成型方 法为砂型机器铸造，材料为球墨铸铁，确定加工余量等级为 G。 （）铸件尺寸公差，毛坯铸件的基本尺寸处于之间，而铸 件的尺寸公差等级为 810，取为级，根据表 2.2-1 取铸件的尺寸公差为 .mm。 查表得的毛坯的加工余量等级为 G，以及铸件的尺寸，定铸件的机械加工余 量为 2.5mm。 根据成型零件的基本尺寸，以及确定的机械加工余量和铸件的尺寸公差确定 毛坯的尺寸为基本尺寸加上机械加工余量，即基本尺寸加上 2.5mm。 查表得毛坯的尺寸公差等级为级，确定尺寸公差为.mm。 3 3选择加工方法，制定工艺路线选择加工方法，制定工艺路线 本零件是带孔的杆状零件，孔是其设计基准，在铣削零件的三个平面以及钻 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 - 4 - 孔的时侯，都应以孔为定位基准，避免基准不重合误差的产生，在铣削底面时应 该以不需要加工的面为粗定位基准。 零件的加工面有端面，内孔，螺纹孔，其中端面有一个大底面和二个小端面， 内孔有 25mm 和 12.7mm 各一个孔，螺纹孔有 M6 和 M8 各一个。材料为灰铸铁。 以公差等级和表面粗糙度要求，参考本指南有关资料，其加工方法选择如下。 （1）大底面据表面粗糙度 3.2，考虑加工余量的安排，选用先粗铣后半精铣的方 法加工。 （2）25mm 的孔根据表面粗糙度，选公差等级为 IT8，选用先钻后扩再粗铰再精铰 的加工方法。 （3）端面一据表面粗糙度 6.3，采用铣削的加工方法，铣一刀。 （4）12.7mm 的孔根据表 5-15 选用钻削的加工方法。 （5）端面二根据表面粗糙度 3.2，选用先粗铣后半精铣的加工方法。 （6）M6 螺纹孔根据螺纹的加工方法，选用先钻后倒角再攻丝的加工方法。 （7）M8 螺纹孔根据螺纹的加工方法，选用先钻后倒角再攻丝的加工方法。 3.13.1 制定工艺路线制定工艺路线 拟订工艺路线是制订工艺规程中最为关键性的一步，它于定位基准面的选择 有着密切的关系。工艺路线不但影响加工的质量和效率，而影响到工人的劳动强 度、设备投资、车间面积、生产成本等问题。工艺路线的主要工作是：选择定位 基准，选择各表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定工序的集中与分散程 度等。 根据分析研究曲轴的零件图，其加工方法和方案，参考机械制造工艺学 表 1-13 、1-14、1-15 有： 工件端面加工方案有 粗车半精车精车 粗铣精铣 曲轴颈的加工方案 粗车半精车粗磨精磨镜面磨 粗车半精车粗磨精磨超精加工 粗车半精车精车精磨研磨 粗车半精车精车精磨抛光 锥面的加工方案 粗车半精车磨削 粗车半精车粗磨精磨 孔的加工方案 钻扩铰 钻粗拉精拉 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 - 5 - 钻粗铰精铰 加工阶段的划分 由于曲轴的加工质量要求较高，把整个加工过程分为以下几个阶段： 粗加工阶段 在这一阶段中切除较大量的加工余量，获得高的生产率。 半精加工阶段 这一阶段为精加工作好准备，保证一定的精加工余量，并完成几个次要面的 加工。 精加工阶段 这一阶段保证各主要面达到图纸要求的质量。 光整加工阶段 这一阶段抛光精度要求很高，表面粗糙度参数值要求很小的表面。 工序顺序的安排 根据工厂生产经验和车间生产设备情况及遵循一般的加工原则：先粗后精、 先主后次、先基面后其他面、先面后孔、在曲轴的加工过程中，在加工好一些工 序后必须进行退刀槽、倒角等工序的加工，这些工序在实际中自行安排。 热处理工序的安排 曲轴是铸件也是加工要求较高的基准件，必须消除内应力防止加工过程中产 生的变性影响加工精度，使零件报废增多，增大消耗，同时防止产生装配误差， 所以必须在铸件取出后加工前进行回火处理，并检验。 曲轴加工完后需进行氮化处理，氮化处理是在加热的情况下把活性氮原子渗 入表面层，形成硬度很高的氮化物。 因为氮化处理的温度很低（500600）而且不需要经过淬火，所以氮化的 热处理变形很小。与渗碳相比，氮化层形成较大的压应力，所以氮化后的抗疲劳 强度极限可提高约 1535氮化层还具有抗腐蚀性，可以替代镀锌、发蓝及其他 化学镀层。 氮化层深度只有 0.5mm 左右，由于是精磨之后的氮化最后抛光使抛光所去的 氮化层薄而均匀。 检验工序的安排 由于曲轴的尺寸精度、位置精度要求很高，所以在每加工完一道工序之后都 要设计一道检验工序，依保证各尺寸精度的要求、位置精度要求，最后必须安排 一道最终检验，按零件图加工技术要求进行检验。 加工余量的确定及工序尺寸的确定 零件在机械加工工艺过程中，各个加工表面本身的尺寸及各个加工表面相互 之间的距离尺寸和位置关系，在每一道工序中是不同的，它们随着工艺过程的进 行而不断改变，一直到工艺过程结束，达到图纸上所规定的要求。在工艺过程中， 某工序加工达到应达到的尺寸称为工序尺寸。工序尺寸的正确确定不仅和零件图 上的设计尺寸有关系，还与各工序的工序余量有关系。 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 - 6 - 加工余量的确定 加工余量是指在加工过程中，从被加工表面上切除的金属层厚度。加工余量 分工序余量和加工总余量（毛坯余量）二种。相邻两工序的工序尺寸之差称为工 序余量。毛坯尺寸与成品零件图的设计尺寸之差就称为加工总余量即毛坯余量， 其值等于各工序的工序余量总和。 由于加工表面的形状不同，加工余量又可分为单边余量和双边余量两种。如 平面的加工余量则是单边余量，即实际所切除的金属层厚度。对于外圆和孔等旋 转表面而言，加工余量是从直径上考虑的，故称双边余量。实际切除的金属厚度 是从直径上的加工余量的一半。 因各工序尺寸都有公差，故实际切除的金属层厚度不等，就产生了工序余量 的最大值和最小值。在工艺过程中，用极值法还是用调整法计算工序余量的最大 值和最小值，它们的概念是不同的。极值法是按试切加工原理计算，调整法是按 加工过程中误差复原的原理来计算。为了便于加工和计算，工序尺寸一般按“如 体原则” （指向工件材料体内的方向）标注极限偏差。对于外表面的工序尺寸取上 偏差为零，而对于内表面的工序尺寸取下偏差为零。 极值法计算的工序最大余量偏大，工序余量偏小，使得工序余量波动较大， 工序余量的偏差过大。所以在制订机械加工工艺规程中，单件或小批量生产时用 极值法计算，大批量生产和生产稳定时用调整法计算，这样可节约材料、降低成 本。 加工总余量的大小，对零件的加工质量和生产率以及经济性均有较大的影响。 余量过大不但增加机械加工的劳动量，也增加材料、工具、电力等的消耗从而增 加了成本，并使切削力增大而引起工件的变形较大。相反，余量过小不能保证零 件的加工质量。确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下尽量减小加 工余量。目前，工厂中确定加工余量的方法一般有两种，一种是靠经验缺定，但 这种方法不够准确，为了保证不出废品，余量总是偏大，多用于单件小批生产。 另一种方法是查阅有关加工余量的表格来确定，这种方法应用比较广泛。 比较合理的方法是加工余量的分析计算法。这种方法是在了解和分析影响加 工余量基本因素的基础上，加以综合计算来确定余量的大小。 加工总余量的数值，一般与毛坯制造精度有关。同样的毛坯制造方法，总余 量的大小又与生产类型有关，批量大的总余量可以小一些。由于粗加工的工序余 量的变化范围很大，半精加工和精加工的加工余量较小，所以在一般情况下加工 总余量的分配是足够的。 工序尺寸的确定 在零件的机械加工工艺过程中，各工序的工序尺寸及工序余量在不断地变化， 其中一些工序尺寸在零件图上往往不标出或不存在，需要在制定工艺过程时予以 确定。而这些不断变化的工序尺寸之间又存在着一定的联系，需要用工艺尺寸链 原理去分析它们的内在联系，掌握它们的变化规律，正确地计算出各工序的工艺 尺寸。 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 - 7 - 本设计的曲轴毛坯是球墨铸铁铸件，查阅金属机械加工工艺人员手册可 知铸造件的毛坯厚度约 25mm，表面层有缺陷，其特点是有较高的硬度，如果刀 具的刀刃切在表面层，将使刀具加速磨损，因此刀具切入金属的厚度应大于表面 层的厚度，大批量生产类型用金属模铸造查得机械加工余量约为 2.5mm。 对于工序余量，可按工厂工人实际操作经验估计平面采用单边余量，轴、孔 采用直径上的双边余量，也可查阅参照金属加工工艺人员手册或机械制造 工艺设计手册 。 实际生产中影响工序余量的因素比较复杂，下面做几点说明作为确定工序余 量的参考。 上道工序的表面粗糙度（Ra） 由于尺寸测量是在表面粗糙度的高峰上进行的，任何后续工序都应减小表面 粗糙度，因此在加工中首先要把上工序所形成的表面粗糙度切去。 上工序的表面破坏层（Da） 由于切削加工都在表面上留下一层塑性变形层，这一层金属组织已遭破坏， 必须在本工序中予以切除。 上工序的尺寸公差（Ta） 上工序的尺寸公差愈大，则本道工序的标称余量愈大。本道工序应切除上道 工序尺寸公差中包含的各种可能产生的误差。在工序余量内要包括上工序的尺寸 公差。 上工序的形状和位置误差（Pa） 零件上有一些形状和位置误差不包括在尺寸公差的范围内，但这些误差又必 须在加工中加以纠正，这是就必须单独考虑其影响。 本工序的装夹误差（） b 装夹误差应包含定位误差（包括夹具本身的误差）和夹紧误差。由于这项误 差直接影响被加工表面与切削刀具的相对位置，所以加工余量中应包含这项误差。 4.4. 轴加工工序设计轴加工工序设计 4.1.洗两端面洗两端面 a)工序 10 是粗精铣。 工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用立式铣床。根据 零件外廓尺寸，精度要求，选用功率为 4.5KW 的 X51 式立式铣床即能满足要求。 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 - 8 - 本零件结构不规则，不易进行装夹、定位，故工序 10 选择专用夹具。 a)工序 10 铣端面一、二时，在立式铣床上加工，所以选择端铣刀。选用镶齿 套式面铣刀根据零件加工尺寸，所选铣刀直径 d100mm，齿数 Z10。材料选择 硬质合金钢。 本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要 求、尺寸和形状特点，参考有关资料，选择如下。 a)选择加工平面所用量具。铣端面，选择读数值 0.02，测量范围 0150 游 标卡尺。 b)选择加工孔所用量具。12.7mm 孔经过钻，扩两次加工，选择读数值 0.01，测量范围 530 的内径千分尺。M8 和 6M 螺纹经过钻,锪孔，攻螺纹加工， 钻,锪孔时选择读数值 0.01，测量范围 530 的内径千分尺，攻螺纹时选择螺纹 塞规进行测量。 本工序为铣，已知加工材料为 QT450，铸件 160Mpa,128-192HBS；机床为 X51 式立式铣床，选用镶齿套式面铣刀,直径 d100mm，齿数 Z10,材料选择 YG6 硬 质合金钢,工件装夹在专用夹具上。 （1）确定背吃刀量 aP 本工序加工余量 aP=1.5mm。 （2）确定每齿进给量 fz 本工序要求加工表面粗糙度为 Ra6.3m，查表 3.5 取每齿进给量 fz=0.18mm/z。 （3）选择铣刀磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度为 1.5mm，查表 3.8 刀具 寿命为 180min。 （4）确定切削速度 Vc 和工作台每分钟进给量 Vf。当寿命为 180min， ，10 10 100 0 z d aP=1.5mm，fz=0.18mm/z 时，查表 3.16 得： Vc=98m/min，n=322r/min，Vf=490mm/min。 其修正系数为0 . 1kMfnkMnkMv 1 . 1kkrfnkkrnKkrv 8 . 0 ksnfKsv 13 . 1 kaevfkaenKaev v=98 1.0 1.1 0.8 1.13=97.45m/min ns=322 1.0 1.1 0.8 1.13=320.2r/min s n Vf=490 1.0 1.1 0.8 1.13=487.26mm/min 根据 X51 立式铣床说明书。 =300r/min w n Vf =480mm/min 实际切削速度为:v=94.2m/min 工作台每分钟进给量 fm = f*Z* nw =540mm/min 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 - 9 - 查机床说明书取 fm=480mm/min。 基本时间：经计算平面铣削长度为 40mm，入切量及超切量取 8.8mm，故铣削该 平面的基本时间为： sTi1 . 6min480/ )8 . 840( 图 4-1 铣两端面 4.2.4.2. 钻质量中心孔钻质量中心孔 质量中心孔：当物体绕一轴线旋转时，如果对外未表现出力的作用，那么这 一轴线称为该物体的质量中心线，再按此质量中心线钻出中心孔，这样的中心孔 称为质量中心孔。故，质量中心孔未主轴颈轴心。 4.3.4.3.车削与主轴颈同轴的所有轴颈车削与主轴颈同轴的所有轴颈 采用中心孔定位，驱动采用第三连杆轴颈上的传送搭子。在加工中心进行车 削，由于曲轴车床是一类专门化的车床，用来加工发动机，内燃机及空气压缩机 曲轴的主轴颈。所以主轴颈采用车拉工艺和高速外铣！ 本零件结构不规则，不易进行装夹、定位，故工序 30 选择专用夹具。 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 - 10 - 主轴颈采用车拉工艺和高速外铣，为适应曲轴加工高速化、高效率、干式切 削的需求，目前大量采用涂层刀具。 4.3.1.4.3.1.切削用量切削用量 已知加工材料为 QT450，铸件 160Mpa,128-192HBS；机床为专门化车床，选用 涂层刀具。查寻后选 C630 车床，转速 n=800(r/min) （1）确定背吃刀量本工序加工余量=1.5mm。 p a p a （2）确定每齿进给量本工序要求加工表面粗糙度为 Ra6.3m，查表 3.5 z f 取每齿进给量=0.2mm/r。 z f （3）确定切削速度 Vc 和工作台每分钟进给量。 f v 1000 nD v m c 计算得，125.6m/min. c v 切削时间为： I I T M c 计算得，=0.1min c T 160 15 图 4-2 车削主轴颈 4.4. 车削全部连杆轴颈车削全部连杆轴颈 1，5 主轴颈定位，夹紧驱动，止推面轴向定位，第一平衡块侧面定角向。靠 模车削方式。选择 S1-217 号曲轴连杆颈车床。 本零件结构不规则，不易进行装夹、定位，故工序 40 选择专用夹具。该夹具 是本设计主要设计制作夹具。 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 - 11 - 4.4.1.4.4.1.切削用量切削用量 已知加工材料为 QT450，铸件 160Mpa,128-192HBS；机床为专门化车床，选用 S1-217 号曲轴连杆颈车床。转速 n=65（r/min）。 （1）确定背吃刀量 aP 本工序加工余量 aP=2.5mm。 （2）确定每齿进给量 fz 本工序要求加工表面粗糙度为 Ra6.3，查表 3.5 取每齿进给量 fz=0.2mm/r。 （3）确定切削速度 Vc 和工作台每分钟进给量 Vf。 1000 nD v m c 计算得，7.14m/min c v 切削时间为： I I T M c 计算得，=1.15min c T 图 4-3 加工各连杆 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 - 12 - 4.5.粗磨所有主轴颈、连杆颈、法兰与曲轴轴头粗磨所有主轴颈、连杆颈、法兰与曲轴轴头 近几年来，磨床加工有很大的发展，已广泛地应用于机械加工行业，磨削的 机械零件有很高的精度和很细的表面粗糙度。随着机制造的精度提高，一个国家 的磨削工艺水平，往往地反映了国家机械制造的水平。我国制造的著名磨床有 “MG1432A 型高精度万能外圆磨床，MG7132 型高精度平面磨床，MS1312 型高速外 圆磨磨床，S7450 型大螺纹磨床，MK8532 型数控凸轮磨床等。磨床除能磨削外圆， 内圆，平面、成型面外，还能磨削螺纹、齿轮、刀具、模具等复杂零件表面加工。 1）磨床磨床在磨削工件时，按加工要求不同，工作台纵向运动的速度必须 可以调整，能实现无极变速，并在换向时有一定的精度要求，磨床要具备这些条 件，磨床的纵向往复运动采用了液压传动，液压传动在磨床的工作台驱动及横向 快速进退等方面已广泛应用。 2）液压传动工作原理在机床上为改善液压传动的性能，以满足生产加工中 的各种要求，磨床工作的液压传动系统是由以下四部分组成：（1）执行部分液 压机（液压缸、液压马达）在压力油的推动下，作直线运动或回转运动，即将液 体的压力能转换为机械能。（3）控制部分压力控制阀，流量控制阀，方向控制 阀等，用以控制液压传动系统所需要的力速度方向和工作性能的要求。（4）辅助 部分油箱滤油器，油管和油管接头等。其作用是创造必要的条件以保证液压系 统正常工作。机床的液压传动系统能实现工作台的自动往复运动，砂轮架快速进 退运动，砂轮架周期进给，尾架套筒的缩回，车轨润滑以及其它一些动作。 3）磨削加工的特点及磨削过程：特点 1）砂轮是由磨料和结合刘粘结而成的 特殊多刃具，在砂轮表面每平方厘米面积上约有 601400 颗磨料，每颗磨粒相当 于一个刀齿，磨粒是一种高硬度的非金属晶体，它不但可磨削铜，铸铁等较软的 材料，而且还可以加工各种淬火钢的零件，高速钢刀具和硬质合金等硬材料以及 超硬材料。（2）砂轮具有较高的周线速长一般 35m/s 左右，砂轮在磨削时除了对 工件表面有切削作用外，还有强烈的挤压和摩擦作用，在磨削区域瞬时温度高达 1000左右，（3）砂轮工作面经修正手，可形成极细微的刃口以切除工件表面极 薄的金属层。（4）磨削加工能获得极高的加工精度和极细的表示粗糙度，磨削精 度通常达到 IT6IT7 公差等级，表示粗糙度可达 Ra1.250.16um，如境磨削工 件表示粗糙度为 Ra0.1um 工件表光滑如境，尺寸精度和形壮精度可达到 1um 以内， 其误差相当于人体头发丝粗细的 1/70 或更小。（5）砂轮在磨削时，部分磨钝的 磨粒在一事实上的条件下能自动落或崩碎，从而使砂轮保持良好的磨削性能。 磨削过程金属磨削的实质是工件被磨削的金属表层，在无数磨粒瞬间的挤 压，摩擦作用下生产变形，而后转为磨屑，并形成光洁表示的过程。金属磨屑过 程可分为：三个阶段，砂轮表示的磨粒与工件材料接触，为弹性变形成为第一阶 段，磨粒继续切入工件，工件材料进入塑性变形的第二阶段，材料晶粒发生滑移。 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 - 13 - 使塑性变形不断增大，当力达到工件的强度极限时，被磨削层材料。产生挤裂， 即进入第三阶段，最后被切离。 磨削的全过程表现为，力和热的作用，以磨削力一磨削时砂轮与工件间发生 切削作用和摩擦作用，在砂轮和工件上分别，作用着大、小相等方向相反的力， 这种相互作用的力称为磨削力。（2）磨削热磨削时产生的热量较车削，铣削大， 热量转入砂轮，磨悄或被切削液带走，然而砂轮是热的不良导体，因此几乎 80% 的热量转入工件和磨屑，磨削区域的瞬间高温可烧伤工件的表层，并使磨屑时特 别注意对工件的冷却。切削液过去又称冷却液，主要用来降低度磨削热和减小 庞大磨削过程中的摩擦。切削液的主要作用是：冷却，润滑，清洗，防锈在切削 过程中，把切削液直接浇注在砂轮和工件接触的地方，以达到切削液的作用保证 零件加工的质量。 粗磨主轴颈、连杆颈与法兰 MQ8260 磨床，转速 n=760r/min,进给量为 1mm/r。主颈四是加工长度尺寸的一个基准，其两侧扇板的厚度应分均匀，否则极 易使整根曲轴的轴向尺寸发生偏移，即单边，致使曲轴各扇板厚度不一而致废。 达到粗糙度 Ra1.25 粗磨连颈是一道重要工序。粗磨连颈要进行曲轴 120的三等分,保证中心高 尺寸。磨床首尾两端偏心夹具的移动会引起主连轴颈中心高的变化，应仔细调整 至合适之处反锁固定。此外若中心架调整不恰当会引起曲轴变形而致中心高超差， 而砂轮进刀太快则会引起角度偏移,甚至曲轴断裂。同时使粗糙度 Ra1.25 4 46.6.精磨所有主轴颈、连杆颈、法兰与曲轴轴头精磨所有主轴颈、连杆颈、法兰与曲轴轴头 为了适应各类零件的磨削，磨床和砂轮的品种，性能也有了进一步的发展， 在基本型谱的基础上，又生产出，精密型，高精度型，半自动型及数控型等 10 个 系列，各类磨床的精度适应性和专门化程度均有很大提高，如适于模具制造的坐 标磨应酬具有加工精度高使用寿命长等特点，近 20 年来，在我国超硬磨料，如人 造金钢石，立方氮化硼等，已广泛地应用于各种高硬度材料的磨削。 要求精度高的机械零件的加工方法一般分为粗磨半精磨精磨精密磨 超精磨五个阶段。磨削加工一般是属于零件的后道工序，即零件的精加工。困此 零件的尺寸精度和相关面的位置精度以及有关表示的形状精度和表示粗糙度，都 要在磨削中得到最后控制和保证，所以必须仔细分析和研究零件图及技术要求， 根据对零件图的分析研究，就可以初步确定零件的加工顺序和所采用的加工方法。 例如：尺寸精度 IT6 级，表示粗糙度为 Ra0.80.1um 时一般只需要经过粗磨，精 磨或粗磨，精磨或粗磨。精磨和精密磨削，尺寸精度在 IT6IT5 表示粗糙度为 0.1umRa0.5 um 时，一般要经过粗磨，半精磨，精磨，高精度磨削加工。磨削 加工所用的机床除特殊机床外，一般采作通用工艺装备，以降低生产成本取得良 好的经济效果，成批大量生产时，可以根据零件的加工精度和技术要求，尽量采 用专用夹具，专用量具，以满足高生产率的要求，砂轮的选择也应可能按照不同 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 - 14 - 工序的不同要求考虑，磨料，粒度，硬度，尺寸等这样人但能保证工件的加工精 度，同时对提高生产率也有利。 大批量的机械零件生产中，零件的产生相当稳定并广泛采用专用机床的自动 生产线，生产率极高，整个生产过程按一事实上节拍自动循环，操作工人只是在 自动生产线的一端装上毛坯，在另一端卸成品，并监视自动线的正常运转，就可 以了，我国已在汽车，拖拉机，轴承承等生产中建立了许多自动线，现在的机械 制造基本特征是：多品种，中、小批生产占主导地位，工厂生产的产品经常地更 换，以适应市场的竞争，目前除采用先进高效，高速磨削，强力磨削外，还逐步 采用先进的自动或半自动磨削，数控磨削，适应控制磨削，和成组工艺等新技术， 达到较高的生产率和设备负荷率。 精磨主轴颈时应把两顶尖孔倒角处抹干净,去掉砂粒、油泥,确保加工基准 中心孔的精度，必要时修研。 精磨开始前，要提前启动机床，使砂轮运转一定时间后,利用修整器把砂轮的 厚度和圆弧修整。修好圆弧后应用圆弧规检查,看圆弧是否和两侧面相切，如不相 切,要检查表面修整器是否有偏心或其它问题,问题找出并解决后再重新修圆弧至 合格。砂轮的圆周表面要修细致,否则不能保证磨削后轴颈的粗糙度而形成螺旋纹 印。因为曲轴较长，必须用中心架作为一个辅助支撑，进入精磨后，先磨一个轴 颈至合适尺寸（留至比成型尺寸大 0.10.2mm） ，使支中心架有一个合适的基准 面。为了使整根曲轴在加工运转时的刚性和紧固性增强，可采用 V 型夹具来装夹 曲轴主颈一、主颈五位置。测量时，应千分尺和表架上的千分表结合起来使用。 另外，小头精磨一般单独安排一道工序。此工序主要是小头跳动和小头长度 尺寸易超差。加工前应先用百分表检查主颈一跳动，若超差，则应重新修正小头 中心孔倒角，直到跳动合格。 最后，要是精磨过的主轴颈、连杆颈与法兰精度达到 Ra0.16。 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 - 15 - 5.5.孔加工工序设计孔加工工序设计 工序 60 是钻、扩孔,80 是钻孔、锪孔、攻螺纹。由于加工面位置分散，表面 粗糙度数值要求不同，因而选择 Z535 钻床。 工序 60 钻孔 d=12.7mm 时，选择锥柄麻花钻头 d12mm，长度 l182mm，齿 数 Z3。材料选择高速钢，1 号莫氏圆锥。 工序 60 钻底孔 2-M6 时，选择锥柄麻花钻头 d4.9mm，长度 l52mm，齿数 Z3。材料选择高速钢，1 号莫氏圆锥。 工序 60 扩孔 d=12.7+0.10mm 时，选择锥柄扩孔钻的 d=12.7mm, 长度 l101mm，齿数 Z3。材料选择高速钢。 工序 60 钻 M8 底孔时，选择直柄麻花钻头 d6.8mm，长度 l101mm，齿数 Z3。材料选择高速钢。 工序 60 锪孔时，选择带导柱直柄平底锪钻。直径 d14mm，d1=6.6mm，长度 L150mm。材料选择高速钢。 工序 60 攻螺纹 M8 时，根据螺纹公称直径选择 M8 丝锥，直径 d8mm，长度 L72mm，螺距 P1.25。 工序 60 攻螺纹 M6 时，根据螺纹公称直径选择 M6 丝锥，直径 d6mm，长度 L66mm，螺距 P1。 工序 60 钻 120 度的倒时，选择直柄锥面锪钻，直径 d16mm，d1=10mm，d2=3.2mm，长度 l20mm，齿数 Z=6。材料选择高速钢。 欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 - 16 - 5.15.1 粗铣粗铣 M6M6 孔端面孔端面 5.1.15.1.1 切削用量切削用量 本工序为铣，已知加工材料为 HT200，铸件 160Mpa,128-192HBS；机床为 X51 式立式铣床，选用镶齿套式面铣刀,直径 d100mm，齿数 Z10,材料选择 YG6 硬 质合金钢,工件装夹在专用夹具上。 （1）确定背吃刀量 aP 本工序加工余量 aP=1.5mm。 （2）确定每齿进给量 fz 本工序要求加工表面粗糙度为 Ra6.3m，查表 3.5 取每齿进给量 fz=0.18mm/z （3）选择铣刀磨钝标准及寿命查表 3.7 得后刀面最大磨损限度为 1.5mm，查 表 3.8 刀具寿命为 180min。 （4）确定切削速度 Vc 和工作台每分钟进给量 Vf。当寿命为 180min， ，10 10 100 0 z d aP=1.5mm，fz=0.18mm/z 时，查表 3.