毕业设计（论文）-三拐曲轴的加工工艺及车专用夹具设计.docx

任务书全套图纸加扣 3012250582学生姓名： 任务下达日期： 2017 年 12 月15日设计开题日期： 2018 年 03 月 30 日设计开始日期： 2018 年 04 月 02 日中期答辩日期： 2018 年 05 月 11 日设计完成日期： 2018 年 06 月 15 日一、设计题目： 三拐曲轴加工工艺及专用夹具设计 二、设计的主要内容1、可行性论证：根据所给定的零件图，分析该零件加工工艺并选择关键工序，按照5000件/年的生产要求确定三种加工工艺方案和相关工序专用夹具方案设计，并对三种方案进行可行性论证，确定最终的设计方案。 2、设计计算：三拐曲轴零件的工艺路线编制及相关计算，相关工序专用夹具的结构设计及相关计算、夹具的误差分析等。 3、设计图纸：夹具装配图1张，主要工作零部件不少于2张，加工工序卡片集成1张，总图量折合成A0图纸不少于2张。 4、特色专题：相关工序夹具的三维设计及其建模过程。 三、设计目标： 根据给定的曲轴零件图，完成加工工艺路线编制和相关工序的专用夹具结构设计，保证产品精度和质量。按照工程技术规范的要求，完成工程图的绘制，编写设计说明书。 指 导 教 师： 院（系）主管领导： 2017 年 12 月 15日摘 要曲轴是很多机械设备的重要运动机构之一。它将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，使机械和发动机各辅助系统进行工作。在曲轴行业飞速发展的今天，如何提高曲轴的生产能力和生产质量也成为了重中之重。这次设计的内容主要有，根据被加工曲轴的技术要求，进行工艺规程设计，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。而这次设计完成的主要工作有：了解零件的结构特点和技术要求，并根据特点和要求绘制产品零件图；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；填写工艺卡片；设计指定工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图；绘制三维装配建模图以及零件建模图；撰写毕业设计设计说明书。通过这次设计明显可以看出，合理的工艺编排和适当的加工参数能有效提高曲轴的制造能力。关键词：曲轴加工；加工工艺；曲轴车削专用夹具；车床夹具设计 IAbstractCrankshaft is one of the most important movement mechanisms of many mechanical equipment. It turns the reciprocating straight motion of the piston into a rotating motion, which changes the gas pressure of the piston into torque, which is used for mechanical and engine auxiliary systems to work. With the rapid development of crankshaft industry, how to improve the production capacity and quality of crankshaft has become the top priority. The main contents of this design are, according to the technical requirements of the processed crankshaft, the design of process regulations is carried out, the basic principles and methods of fixture design are used, the fixture design scheme is drawn up, and the fixture structure is completed. The main work in this design is understand the structural features and technical requirements of the parts, according the characteristics and requirements to draw the product parts drawing, analyze the parts and the process, determine the types and manufacturing methods of the blanks, draw up the process for the machining of the parts, and select the processing equipment and work of each process art equipment, determine the processing allowance and process size of each process, calculate the cutting amount and time quota of each process; fill in the process card; design the special fixture for the specified process; draw the assembly general drawing and the main part drawing; draw the 3D assembly modeling drawing and the part modeling drawing; write the graduation design instruction manual. Through this design, it can be clearly seen that reasonable process arrangement and appropriate machining parameters can effectively improve the manufacturing capacity of crankshaft.Keywords: Crankshaft processing; processing technology; crankshaft turning fixture; lathe fixture design 目 录摘 要IAbstractII第1章绪论11.1课题所涉及技术领域的基本情况11.1.1机械制造技术的发展11.1.2夹具行业的发展11.1.3制造技术的发展趋势21.2曲轴零件的特点及其加工方法21.3设计课题要达到的设计目的2第2章可行性分析42.1零件分析42.1.1零件的工艺分析42.1.2零件图样分析42.1.3材料选择52.2毛坯的确定62.2.1确定毛坯的制造形式62.2.2铸造的加工余量及尺寸公差的确定62.3三种夹具方案设计72.3.1方案一夹具方案72.3.2方案二夹具方案82.3.3方案三夹具方案92.4加工工艺方案及可行性论证92.4.1初设三种工序方案92.4.2加工工艺方案一可行性论证评价142.4.3加工工艺方案二可行性论证评价142.4.4加工工艺方案三可行性论证评价142.5夹具方案可行性分析142.5.1技术方面142.5.2制造方面152.5.3知识储备152.5.4经济性方面152.5.5结论15第3章工艺规程设计计算173.1三拐曲轴设计计算173.1.1基面的选择173.1.2粗基准选择173.1.3精基准的选择173.1.4加工工序的计算173.2夹具设计计算293.2.1问题的提出293.2.2定位基准的选择293.2.3定位元件的设计293.2.4切削力及夹紧力计算293.2.5定位误差分析303.2.6配重质量计算313.3绿色制造32第4章产品使用与维护334.1夹具定位和夹紧334.2夹具的安装334.3夹具的使用过程33第5章毕业设计特色专题345.1建模方法345.2零件建模345.2.1分度盘建模345.2.2回转盘建模355.2.3V型块建模355.2.4弧形压板建模355.2.5端盖建模365.3装配仿真36结 论38参考文献39致 谢41CONTENTS摘 要IAbstractIICONTENTSIIIChapter 1 Introduction11.1Overview of the Technical Field on Graduation11.1.1Development of mechanical manufacturing technology11.1.2Development of fixture industry11.1.3The development trend of manufacturing technology21.2Characteristics of crankshaft and Processing method21.3Design purpose to be achieved2Chapter 2 Feasibility Demonstration42.1Design Scheme42.1.1Analysis of process42.1.2selection of materials42.1.3Material Selection52.2The determination of blank62.2.1determine the manufacturing form of the blank62.2.2Casting of Machining Allowances and Dimensional Tolerance62.3Design three Scheme of Fixture72.3.1Scheme one72.3.2Scheme two82.3.3Scheme three92.4Process plan and Feasibility Demonstration92.4.1first set three process plans92.4.2process plan 1 feasibility evaluation142.4.3process plan 2 feasibility evaluation142.4.4process plan 3 feasibility evaluation142.5Demonstration of Design Scheme142.5.1Technical Aspect142.5.2Manufacturing Aspect152.5.3Knowledge Preparation152.5.4Economic Aspect152.5.5Summary15Chapter 3 Design and Calculation of Process Regulations173.1Design and Calculation of Tri-turned Crankshaft173.1.1Selection of Ground Plane173.1.2Selection of Rough Reference173.1.3Selection of Fine Reference173.1.4Design of processing procedure173.2Design and Calculation of Fixture293.2.1Problem Statement293.2.2Selection of Positioning Reference293.2.3Design of Locators293.2.4Calculation of Cutting force and Clamping force293.2.5Positioning error analysis303.2.6Weight Calculation31Chapter 4 On the use and maintenance of products334.1Locate and Clamp of Fixture334.2Fixture Installation334.3Fixture Using Process334.4Green Manufacturing33Chapter 5 Special Topic of Graduation Design345.1Modeling Method345.2Part Modeling345.2.1Dividing disc Modeling345.2.2Fixture Body Modeling355.2.3V-block Modeling355.2.4Arc pressure plate Modeling355.2.5Cover Modeling365.3Assembly Simulation36Conclusions38References39Acknowlegements4143第1章 绪论1.1 课题所涉及技术领域的基本情况1.1.1 机械制造技术的发展 现代制造技术最早被提出是在20世纪80年代，但是在半个世纪之前，人们就已经开始接触。在那个年代，是通过手工完成制造。而后，为了提高产品的质量和生产率，才有了机械制造技术概念的提出。机械制造技术有两层含义：一层是使用机械加工零件的技术，或者说是通过机械与工件的相对运动去除材料，这种机械我们一般称为机床；另一层含义是制造某种机械的技术，比如飞机、汽车等。早在20世纪30年代，人们就开始通过手工去制造东西，而现代制造技术第一次被提出是在半个世纪之后的20世纪80年代。在后来，人们提出了机械制造技术的概念，就是为了机械制造技术是一个永恒的主题，是设想、概念、科学技术物化的基础和手段，是国家经济与国防实力的体现，是国家工业化的关键Error! Reference source not found.。我们必须重视起来，并且要不断地向前发展1。1.1.2 夹具行业的发展 19世纪，车床问世时就已带有简易的卡盘，否则无法夹持工件进行加工，在这时候夹具只是机床的附件。随后随着车、钻、铣、刨、磨等各类金属切削机床的出现，人们制造了虎钳之类的通用夹具。当时的机床由于几何精度和运动精度低、功能简一，所以夹具起到的作用很有限，仅起到了提高精度和弥补机床功能不足和扩大了机床工艺范围的作用2。 20世纪初期，在美国市场对汽车工业标准化产品的迅猛需求下，当时的普通机床不能满足大量生产的要求，钻模和专用夹具应运而生。为了满足20世纪的两次世界大战武器生产的需要，设计能够支持大量生产夹具成为重中之重。英国华尔通公司按照积木玩具的构想，设计制造了世界上最早的组合夹具系统。随后，前苏联也特别重視发展此项技术，开发和组织了大型组合夹具的生产应用，并实现了夹具租赁组装站这一创新并行之有效的服务形式2。20世纪中期，为了适应第二次世界大战后经济的迅猛发展以及市场由大量生产向多品种成批生产模式转变，首先，由米塔洛范诺夫创造的成组技术由欧洲到美国迅速推广应用；隨之，成组夹具应运而生。这样在20 世纪内根据不同的生产模式开发出了一个由通用夹具（常称为机床附件，如三爪卡盘、虎钳、分度台等）、成组夹具、组合夹具和专用夹具子系统组成的完整夹具系统。无疑，完整的夹具系统为20世纪全球制造业和制造系统的发展做出了重要贡献。我国在改革开放前30年的前期工业化过程中，已经全面、完整地发展了这四类夹具子系统，奠定了我国夹具技术和夹具行业发展的基础，为推动我国制造业的不断进步发挥了不可替代的作用1。1.1.3 制造技术的发展趋势 夹具技术的发展最终是体现在夹具结构的改进上，也会被反映在夹具设计、制作和使用的全过程上。总结出21世纪夹具技术可能形成的五种具体发展趋势为3：1)以功能合件及其标准化、系列化为基础继续推动夹具技术进步2)继续优化模块化的组合可调整夹具仍是夹具技术发展的主流3)提高夹具结构的精度和刚度是继续促进夹具技术发展的关键4)动力夹紧、自动化和智能化是提高安装效率、保证安全生产必由之路5)结构简化、CAFD软件商品化及评价标准是夹具技术发展的时代趋势1.2 曲轴零件的特点及其加工方法 曲轴是发动机中最重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好4。国内以往的曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，粗加工设备一般采用普通车床车削曲轴主轴颈及连杆轴颈。精加工普遍采用等普通曲轴磨床进行粗磨、半精磨、精磨5。而本次设计采用了专用夹具夹取曲轴，利用回转装置定位加工拐径，磨削则使用M8240对曲轴进行磨削，效率高，加工精度高，同时节省了劳动成本。1.3 设计课题要达到的设计目的本次毕业设计为三拐曲轴夹具的设计。在本次设计中既是对大学四年课程的学习做了个总结，也学习使用3D制图软件来设计夹具，掌握最先进的、同社会实际最贴近的设计和加工方法5。对夹具设计有了许多更深的了解和收获，培养了严谨认真的学习态度，掌握专业的分析问题和解决问题的能力。综合运用所学的专业基础理论、基本知识和基本技能，分析毕业设计任务中的实际问题，制订设计方案，完成工程计算和结构设计，对设计产品或工艺流程进行预测、模拟和恰当表达，撰写毕业设计文件；在设计过程中，能够综合考虑创新、安全、环境和社会因素。针对本次三拐曲轴夹具的设计，设计出合理的夹具，能够具备足够的强度和刚度、夹紧的可靠性、装卸操作的灵活性、便于曲轴的装卸，并拥有良好的工艺性。并且具备高效性、精密性、经济性、合理性。能快速、批量生产加工三拐曲轴，达到我们要求的标准。使我们的设计不是空谈，而是能够应用到现实中，为发动机行业添砖加瓦6。第2章 可行性分析2.1 零件分析题目所给定的零件是三拐曲轴，它位于发动机连杆处，曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，并将旋转运动转化为直线运动，它在工作过程中将承受周期性的复杂的交变载荷。其主要作用是传递转矩，使连杆获得所需的动力。 2.1.1 零件的工艺分析由图2-1可知，它的外表面上有多个平面需要进行加工，此外各表面上还需加工一系列螺纹、孔和键槽。因此可将其分为两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求。曲轴精度要求比较高，所以工作表面的粗糙度与其他表面的粗糙度不一样。为加工三拐径，应制作专用工装，其要求为，能够均分三等份（曲轴三拐径偏心距为300.02mm），并要保持回转平衡Error! Reference source not found.。现分析如下：2.1.2 零件图样分析l）55mm两轴径同轴度公差为0.03mm。2）1:20锥度部分对A-B轴心线同轴度公差为0.03mm。3）三个拐径分别对A-B轴心线平行度公差为0.03mm。4）热处理，人工时效处理227270HBW。5）三拐曲轴材料为QT600-3。6）三个拐径的粗糙度为Ra0.8。7）55mm两轴径粗糙度为Ra0.8。8）70mm外圆的粗糙度为Ra0.8。9）55mm外圆的粗糙度为Ra0.8。10）其余表面是通过铸造得到的粗糙度。图2-1 三拐曲轴零件图图2-2 三拐曲轴三维图2.1.3 材料选择根据曲轴的使用要求，选用QT600-3作为曲轴的材料。QT600-3是珠光体型石墨铸铁。它具有中高等的强度、中等的韧性和塑性、综合性能高、耐磨性好、减震性好、铸造工艺性能优良，并且可以通过各种热处理形式来改变自身的性能。QT600-3的性能指标如表2-1所示：表2-1 QT600-3的性能指标化学成份力学性能C3.603.80%抗拉强度600 MPaSi2.402.80%条件屈服强度370 MPaMn0.300.50%伸长率3%S0.030.035%硬度 190270HBP0.10%密度7.3g/cm3Mg0.0450.052.2 毛坯的确定2.2.1 确定毛坯的制造形式三拐曲轴材料为QT600-3。材料强度高，塑性低，耐磨性较好。考虑到三拐曲轴的零件较大，零件比较复杂，且大批量生产应采用铸造。而且投资较少，成本较低，生产周期短。2.2.2 铸造的加工余量及尺寸公差的确定根据参考文献7表2.3-1，2.3-3，2.3-5，2.3-9查得各加工余量及公差。如下表所示：表2-2 55+0.005+0.025mm拐径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751mm粗车3mmIT1158-0.19 0mm精车6mmIT856-0.046 0mm粗磨1mmIT655+0.005+0.025mm表2-3 70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75mm粗车3mmIT1170-0.19 0mm表2-4 50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621mm粗车3mmIT1153-0.19 0mm精车2mmIT851-0.046 0mm粗磨1mmIT650+0.005+0.025mm图2-3 曲轴毛坯图2.3 三种夹具方案设计2.3.1 方案一夹具方案方案一，设计如图2-4所示专用夹具。工装为分度回转夹具，参考了偏心卡盘的结构，利用键槽和偏心孔定位，可以分别加工三拐径。顶针和三爪卡盘配合限制了5个自由度，分别是沿X、Y、Z轴的移动、绕Y、Z轴的转动，键限制了绕X轴的转动。一个夹具可加工三个拐径，又能保证三处拐径的位置精度，拆卸方便，节省找正时间，加工效率高。32164a）工装简图5b）装配简图1偏心孔 2中心孔 3键 4螺栓5曲轴 6偏心卡盘图2-4 方案一简图2.3.2 方案二夹具方案方案二，设计如图2-5所示工装。工装为仿照鸡心夹设计的专用夹具，利用偏心孔定位，能够分别加工三拐径。双顶针配合限制了5个自由度，分别是沿X、Y、Z轴的移动、绕Y、Z轴的转动，键限制了绕X轴的转动。一个夹具可加工三个拐径，定位精度较高，节省找正时间。11 鸡心夹图2-5 方案二装配简图2.3.3 方案三夹具方案3方案三，设计如图2-6所示工装。工装为分度回转夹具，利用对定销定位，分别加工三拐径。长V型块定位四个自由度，分别是沿Y、Z轴方向的移动、绕Y、Z轴方向的转动。一个夹具可加工三个拐径，又能保证拐径的位置精度，拆卸方便，节省找正时间，加工效率高。2141 V型块 2弧形压块 3对定销 4键图2-6 方案三夹具简图2.4 加工工艺方案及可行性论证2.4.1 初设三种工序方案 针对这次的曲轴零件，设计了三种不同的工序方案。如表2-2、2-3、2-4所示：表2-5 曲轴第一种工序安排方案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热处理人工实效处理4清砂细清砂5涂漆非加工面涂红色防锈漆6划线按毛坯外形找正，观察各加工面，划外形尺寸线7铣在轴颈部位定位夹紧，分别铣两个端面，保证总长尺寸520mm，钻左端中心孔B4X61328检验超声波检查超声波检测仪9粗车夹右端外圆，找正两轴径外圆，顶左端中心孔，车两轴颈处，其中1：20一端尺寸为62mm，另一端为70mmCW616310粗车掉头装夹工件左端70mm处，中心架夹带锥一端62mm轴颈上，钻右端中心孔B4，粗车锥度一端各部分尺寸，留加工余量5mmCW616311划线在右端70mm轴颈上划键槽线，深5mm、宽10mm、长35mm，注意与靠70mm最近的拐在同一平面内12铣以两70mm定位装夹工件，铣键槽5mm10mm75mmX5030A13粗车粗车曲轴靠尾座的拐径及侧面，留加工余量5mmCW616314精车精车曲轴靠尾座的拐径及侧面，留磨量1mmCW616315粗车采用专用工装装夹工件，粗车曲轴中间的拐径及拐径两个侧面，留加工余量5mm专用工装CW616316精车采用专用工装装夹工件，精车曲轴中间的拐径及拐径的两个侧面，留磨量1mm专用工装CW616317粗车采用专用工装装夹工件，粗车曲轴靠卡盘的拐径及拐径两个侧面，留加工余量5mm专用工装CW616318精车采用专用工装装夹工件，精车曲轴靠卡盘的拐径及拐径的两个侧面，留磨量1mm专用工装CW616319精车夹工件左端，顶右端中心孔，车工件右端各部分尺寸，留加工余量1mm，车1：20锥度留加工余量1mmCW616320精车掉头，采用两顶尖装夹工件，车左端尺寸55+0.025 +0.005mm，角R5CW616321检验检查曲轴偏心距22磨以两中心孔定位装夹工件，磨拐径三处至图样尺寸55+0.025 +0.005mm，靠磨拐径两侧及圆角R5M824023磨以两中心孔定位装夹工件，磨轴颈两处55+0.025 +0.005mm至图样尺寸，磨500.02mm至图样尺寸M1432A24磨夹工件左端，中心架夹右端55+0.025 +0.005mm处，找正，磨1：20锥度至图样尺寸M1432A25划线划12 0 -0.04mm6mm键槽线锥度环规，铜皮26铣以两轴径定位装夹工件铣12 0 -0.04mm6mm键槽X5030A27钳修锉飞刺28检验磁粉探伤29检验按图样检验工件各部分尺寸精度30入库涂油入库表2-6 曲轴第二种工序安排方案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热处理人工实效处理4清砂细清砂5涂漆非加工面涂红色防锈漆6划线按毛坯外形找正，照顾各加工面，划外形尺寸线7铣以轴颈部分定位夹紧，分别铣两个端面，保证总长尺寸520mm，钻左端中心孔B4X61328检验超声波检查超声波检测仪9粗车夹右端外圆，找正两轴径外圆，顶左端中心孔，车两轴颈处，其中1：20一端尺寸为62mm，另一端为70mmCW616310粗车掉头装夹工件左端70mm处，中心架夹带锥一端62mm轴颈上，钻右端中心孔B4，粗车锥度一端各部分尺寸，留加工余量5mmCW616311划线在右端70mm轴颈上划键槽线，深5mm、宽10mm、长35mm，注意与靠70mm最近的拐在同一平面内12铣铣键槽5mm10mm75mmX5030A13粗车以两70mm定位装夹工件，采用专用工装装夹工件，粗车曲轴三个拐径及拐径两个侧面，留加工余量5mm专用工装CW616314精车采用专用工装装夹工件，精车曲轴三个拐径及拐径的两个侧面，留磨量1mmCW616315精车夹工件左端，顶右端中心孔，车工件右端各部分尺寸，留加工余量1mm，车1：20锥度留加工余量1mmCW616316精车掉头，采用两顶尖装夹工件，车左端尺寸55+0.025 +0.005mm，靠磨拐径两侧及圆角R5CW616317检验检查曲轴偏心距18磨以两中心孔定位装夹工件，磨拐径三处至图样尺寸55+0.025 +0.005mm，靠磨拐径两侧及圆角R5M824019磨以两中心孔定位装夹工件，磨轴颈两处55+0.025 +0.005mm至图样尺寸，磨500.02mm至图样尺寸M1432A20磨夹工件左端，中心架夹右端55+0.025 +0.005mm处，找正，磨1：20锥度至图样尺寸M1432A21划线划12 0 -0.04mm6mm键槽线锥度环规，铜皮22铣以两轴径定位装夹工件铣12 0 -0.04mm6mm键槽X5030A23钳修锉飞刺24检验磁粉探伤25检验按图样检验工件各部分尺寸精度26入库涂油入库表2-7 曲轴第三种工序安排方案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热处理人工实效处理4清砂细清砂5涂漆非加工面涂红色防锈漆6划线按毛坯外形找正，照顾各加工面，划外形尺寸线7铣以轴颈部分定位夹紧，分别铣两个端面，保证总长尺寸520mm，钻左端中心孔B4X61328检测超声波检测超声波检测仪9粗车夹右端外圆，找正两轴径外圆，顶左端中心孔，车两轴颈处，其中1：20一端尺寸为62mm，另一端为70mmCW616310钻工件平放在镗床工作台上，钻左端中心孔11粗车掉头装夹工件左端70mm处，中心架夹带锥一端62mm轴颈上，钻右端中心孔B4，粗车锥度一端各部分尺寸，留加工余量5mmCW616312划线在右端70mm轴颈上划键槽线，深5mm、宽10mm、长35mm，注意与靠70mm最近的拐在同一平面内13铣铣键槽5mm10mm75mmX5030A14粗车采用专用工装装夹工件，粗车曲轴三个拐径及拐径两个侧面，留加工余量5mm专用工装CW616315精车采用专用工装装夹工件，精车曲轴三个拐径及拐径的两个侧面，留磨量1mmCW616316精车夹工件左端，顶右端中心孔，车工件右端各部分尺寸，留加工余量1mm，车1：20锥度留加工余量1mmCW616317精车掉头，采用两顶尖装夹工件，车左端尺寸55+0.025 +0.005mm，靠磨拐径两侧及圆角R5CW616318检验检查曲轴偏心距19磨以两中心孔定位装夹工件，磨拐径三处至图样尺寸 55+0.025 +0.005mm，靠磨拐径两侧及圆角R5M824020磨以两中心孔定位装夹工件，磨轴颈两处55+0.025 +0.005mm至图样尺寸，磨500.02mm至图样尺寸M1432A21磨夹工件左端，中心架夹右端55+0.025 +0.005mm处，找正，磨1：20锥度至图样尺寸M1432A22划线划12 0 -0.04mm6mm键槽线锥度环规，铜皮23铣以两轴径定位装夹工件铣12 0 -0.04mm6mm键槽X5030A24钳修锉飞刺25检验磁粉探伤26检验按图样检验工件各部分尺寸精度27入库涂油入库2.4.2 加工工艺方案一可行性论证评价方案一采用了铣两端面粗车轴颈粗车拐径精车拐径精车轴颈磨削拐径磨削轴颈铣键槽的加工方式。在加工曲轴拐径是采用一段拐径先粗加工后精加工的方式，节省了调整夹具和配重的时间，提高了加工效率。但是这种做法需要工人频繁调整车床参数，增加了工人的工作量。而且粗精粗精的加工方式不利于保证精度。2.4.3 加工工艺方案二可行性论证评价 方案二采用了铣两端面粗车轴颈粗车拐径精车拐径精车轴颈磨削拐颈磨削轴颈铣键槽的加工方式。其中，加工拐径的时候采用先粗加工所有拐径，后精加工所有拐径的方式保证了加工精度，且不需工人频繁调整车床参数，但是需要工人频繁调整配重，增加了工作量。2.4.4 加工工艺方案三可行性论证评价 方案三采用了铣两端面粗车轴颈粗车拐径精车拐径精车轴颈磨削拐颈磨削轴颈铣键槽的加工方式。但是在加工左端中心孔的时候采用了镗床钻中心孔，保证了中心孔的精度，直接地保证了曲轴的同轴度等行位精度，缺点就是多使用了一种机床，加工成本增大，加工时间增加，加工效率降低。 综上所述，本次设计采用第二种加工工艺，并结合三种夹具方案进行论证，并从中选择最优的夹具方案。2.5 夹具方案可行性分析2.5.1 技术方面方案一参考了偏心盘的结构，键槽位置不同时，不同的拐径会处于车床回转中心，方案一是利用这一现象设计的专用夹具。靠尾座的夹具只通过了一个孔和三个不同角度的键槽就可以加工三个拐径，设计先进，加工效率高。方案二则是参考了鸡心夹设计的专用夹具，由于偏心孔已经钻好，所以不需要花费时间去找偏心，定位精度较高，夹紧力好，可避免工件打滑，固定性好，避免夹头和三爪卡盘撞击。但是方案二调整时需要花费较多的时间，并且对偏心孔的精度要求很高，适用于小批量生产。方案三是参考了回转结构，利用对定销进行定位，达到加工不同拐径的效果。只使用一个专用夹具和一些通用夹具去进行定位，极大地减轻了重量，并且不采用嵌入式而是夹紧的设计去定位曲轴，显得夹具更加轻便。还有就是不用在零件上面钻太多的偏心孔，保护了零件的完整。三个方案在加工过程中工件定位能有好的稳定性和可靠性，有足够的夹持力度保证工件在工装夹具上顺利进行加工。由于零部件并不多，精度受到的影响也相对应的减少。车床作为加工装置，排屑非常畅通，夹具的整体敞开性的较好，操作者操作方便快速。本次设计利用计算机辅助进行设计，科学安排工艺节省加工时间、增强制造能力，利用组合夹具进行精准和快速的定位，以及正确运用了材料确保夹具的刚度等等，这和当前夹具的发展趋势非常吻合。2.5.2 制造方面产品的质量永远决定产品的寿命长度，但是产品寿命的强度却被制造能力深深地影响。首先夹具本体并不复杂，生产起来也比较简单。其次在加工曲轴方面，合理的工艺编排，夹具的多加工功能，能极大的减轻工人的劳动强度，减少生产的时间。方案一、二、三都可加工三个拐径，但是方案二调整时相比其他两个方案花费的时间要多，方案三由于是采用手拉时定位，要比方案一更加节省时间，制造能力也比方案一强。2.5.3 知识储备经过大学四年基础课和专业课的学习：工程制图、CAD和CREO、机械制造、互换性与测量技术、机械设计、机械制造工艺学等，以及四年里进行的各种课程设计、金工实习、参观实习的经验，为此次设计奠定了理论基础和设计基础。此次设计主要应用计算机辅助软件进行夹具设计，使产品设计更加快捷、直观，也降低了设计成本。2.5.4 经济性方面方案一的夹具使用HT200作为铸造材料，来源广泛，加工简单，成本低。方案二是参考了鸡心夹的结构，成本也不高。方案三则是比较复杂的专用夹具，所用的材料较多，成本比方案一和二的要大。三个方案采用的可更换零件，螺栓、垫片、键等来源广泛，更换成本不高。本次设计工人劳动强度不高，只有更换夹具以及调整拧螺栓的劳动强度，节省了人工花费和管理花费。2.5.5 结论通过前几方面的综合考虑，结合调研考虑，方案一夹具简单，但是牺牲了部分精度以及复杂了算法，不良品会增多。方案二保证了精度，但是加工时间会多花费一点并且对偏心孔的精度要求较高，但是对于曲轴来说，精度显然是摆在第一位的，缺点的就是比较适用于小批量生产。方案三要比方案一复杂，但加工起来更加高效，精度也能得到保证，虽然制造成本较高，但是适合大批量生产。所以综上所述，此次设计采用方案三。第3章 工艺规程设计计算3.1 三拐曲轴设计计算3.1.1 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要内容之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。正确的选择基面，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。3.1.2 粗基准选择曲轴由铸造所得，所有的面都是毛坯面。由于车削加工对中心孔的形位要求很高，而第一步工序就要加工出中心孔，所以粗基准的选择尤为重要。为了保证在加工过程中有足够的余量，通常选择表面加工要求比较高的面作为粗基准。在该零件中，所有轴径和拐径的粗糙度都是Ra0.8，要求很高。在加工两端和中心孔时，需要将曲轴平放在工作台上，再利用专用夹具定位夹紧。所以，在大批生产的条件下，遵守粗基准的选择原则，通常都是采取夹具装夹。采用专用夹具夹取三拐曲轴铣两端平面，并钻中心孔。3.1.3 精基准的选择加工曲轴的主轴颈以及与主轴颈同旋转轴心线的其它配合部分和曲柄外圆弧面、外端面时，同轴类零件外圆表面加工一样，采用顶针孔作为辅助精基准。用顶针孔作为精基准，符合基面统一的原则，从而可以保证一次安装中加工的各表面的同轴度或垂直度。3.1.4 加工工序的计算对第二种加工工艺进行设计计算。工序7：经两轴径部分定位压紧分别铣两个端面保证总长尺寸520mm，钻左端中心孔B4。选用机床：X6132；加工材料：QT600-3；刀具选用：根据参考文献9第四部分表1选用镶齿三面刃铣刀，D=80mm，d=22mm。式中 D铣刀外径，mm； d铣刀内径，mm；1）确定背吃刀量ap由于加工余量不大，故可以一次走完，左右各铣一次，ap =2.5mm；2）确定进给量f根据参考文献11表3.5，可查得 f=0.1mm/z； 3）确定切削速度v根据参考文献11表3.27，查得vc=Cv d0ZvKvTmapXvf yv （3-1）式中 ap背吃刀量，mm； f 进给量，mm/z；Kv切削条件改变时切削速度修正系数，Kv=kTVkMVktvkkvkkrvksv ；根据参考文