曲轴板（曲柄板）零件加工工艺及钻孔夹具设计.doc

题 目：曲轴板零件加工工艺及钻5-5.2孔夹具设计 摘 要老师安排曲轴板零件的加工工艺以及夹具设计于这次我的毕设课题。在这次的整个过程中，利用到了CAD等制图软件进行有关图形的绘制、工艺规程设计、专用夹具设计以及包括文字编写排版等过程。设计的先要是，先对曲轴板这个零件的结构和作用分析，然后了解它的工艺方面。通过了解曲轴板零件的结构以及工艺分析可以得出选择毛坯的材料。接下来是进行设计机械加工工艺路线，一般制作几条工艺路线规程然后进行挑选最为合适的一条。适合包括路线的加工精度、制作成本以及加工效率等方面。然后进行查阅资料求得工序的切削用量以及基本工时、然后进行选择正确的加工工艺规程。而且要制作一个合理的专用夹具，包括夹具的设计结构方面。要做到结构简单，便于操作。做一个高效率、高价值的专用夹具。关键词：曲轴板、毛坯、工艺、专用夹具全套图纸加扣3012250582目 录第1章 曲轴板的工艺设计 411 曲轴板的结构特点和技术要求 412 曲轴板的工艺分析 413 毛坯制作和热处理 514 工艺设计的主要问题 515 加工工艺路线方案的比较 616 工序的切削用量的确定 1017 曲柄板工序加工基本时间 16第2章 专用夹具设计 1921定位基准和定位元件 1922 钻模板与导引元件的设计 1923 夹具体的设计和夹具方案 2124 定位误差的分析 2225 夹紧力分析 22结论 23致谢 24参考文献 2523第1章 曲轴板的工艺设计1.1 曲轴板的结构特点和技术要求曲轴板零件尺寸相对比较小，而且它的结构方面不算复杂。但是它是机床上一个比较重要的零件。要做到满足加工的要求。曲轴板是机床的运动零件，所以要利用锻造的制造形式。毛坯的材料正确选择，需要从很多方面去考虑。要根据曲轴板零件的结构和工艺方面去选择，它们相结合。综合可以得出曲轴板零件的毛坯材料选择锻造比较适合。那是因为要是选择型材，那么加工的余量浪费巨大，这些从经济方面角度考虑不合理利用型材，不但浪费材料还给刀具和机床等制造机器带来很大的消耗，使得工作艰难还浪费材料。所以这次设计选择的毛坯材料为锻造，它具有的性能为抗扭也抗拉等。强度适合。经济合理。1.2 曲轴板的工艺分析根据上面1.1的介绍得出曲轴板属于模锻件，它的加工情况主要包括加工低平面、外圆柱面以及孔系。见下：1、 加工103mm的底平面。这个平面的加工要做到符合图纸精度要求，因为它是选择加工的定位基准，用于加工其他的孔系定位。2、 加工29h6mm的外圆柱面。要做到精加工，而且加工的粗糙度值应达到，而且和其他的孔轴线存在一定的位置关系。3、 加工30H8mm的孔。而且要精加工孔。加工的粗糙度值应达到，以加工的底平面作为定位基准进行加工，加工至满足孔的精度要求。4、 加工5个5.2mm的孔以及加工5个11mm的沉孔。要保证它们之间的同轴度以及相对位置。形成45度角。所以，这个过程要设计钻床夹具进行加工。以便于达到加工要求。1.3 毛坯制作和热处理制作的毛坯现在45钢材料。它属于中碳钢，性能方面是，具有良好的综合力学。主要用于一些零件，如曲轴板、机床的主轴、机床变速杆等零件。热处理毛坯，这样的处理目的是能够使得45钢的成分得到均匀，内应力也得到消除等。下图为毛坯图。 图1.1 毛坯图1.4 工艺设计的主要问题1、加工选择的原则（1）选择的加工办法要做到考虑加工的精度情况和加工经济成本问题。（2）选择的加工办法要做到考虑加工后能够保证形状精度和位置精度. （3）选择的加工办法和选择的材料相适合。（4）选择的加工办法要做到与机床的性能相适合。. 2、加工阶段的划分 粗加工阶段这个阶段可以说是第一阶段，其加工的目的就是切掉多余的金属。可以说就是为接下来半精车或者精车做好准备。然后利用粗加工的过程看工件是否符合加工要求，如果发现有不良情况或者缺陷，要做出立刻做出相应的处理。 半精加工阶段这个阶段可以说是第二阶段，其加工的目的就是为精加工做准备。 精加工阶段精加工是加工的最后一个阶段，在进行了前面的粗加工或者半精加工的前提下进行加工。利用前者已经加工后的条件进行工件的工序最终需要的加工精度。加工至符合图纸要求。3、工序的合理组合工艺规程中的工序数。要按实际的加工办法出发，根据加工类型以及加工的零件技术等方面出发考虑工序数。所以制作工艺中的工序过程中要保证能够有一定的工序原则。（1）工序分散原则工序分散这个原则一般设计出来的工序需要很多的工人以及种类多的加工设备和加工装备。（2）工序集中原则一条工艺制作需要考虑的是怎样使得加工的设备以及工艺装备能够减少的情况下不影响加工的质量。能够把需要加工的工件时间缩短。那么需要的是设计工序要有集中的原则。这样可以降低了劳动力和缩短了加工时间。使得加工生产能够得到简单化。有利于管理。1.5加工工艺路线方案的比较工艺路线的设计要做到符合上面的分析。结合需要加工的曲轴板零件结构、形状以及工艺加工要求等等来设计工艺路线。把制作路线的费用成本降为最底进行，同时也能够提高加工效率的工艺路线。综合这些的要求可以把曲轴板设计为如下几种方案。加工工艺方案一：工序10：备料，利用模锻的办法制作毛坯工序20：毛坯进行退火热处理工序30：车直径是103mm的外圆柱面，然后进行周边倒角。工序40：车直径是103mm的上端面，车直径是48mm的外圆，加工直径是48mm的外圆端面，然后再加工凹槽。工序50：加工30H8的孔工序60：调头，车直径是103mm的外圆，并用直径是48mm的外圆端面作为定位，然后车103mm的底面。工序70：车直径是38mm的外圆柱面工序80：车直径是28mm的外圆柱面，然后车1X0.5的槽，再车26.6X1.3的槽。工序90：铣斜面工序100：钻直径是8的深孔，然后进行加工5-5.2的通孔和加工5-11的沉孔。工序110：检验，是否符合加工图纸。工序120入库，进行清洗入库。加工工艺方案二：工序10：备料，利用模锻的办法制作毛坯工序20：毛坯进行退火热处理工序30：车直径是103mm的外圆柱面，然后进行周边倒角。工序40：车直径是103mm的上端面，车直径是48mm的外圆，加工直径是48mm的外圆端面，然后再加工凹槽。工序50：加工30H8的孔工序60：钻直径是8的深孔，然后进行加工5-5.2的通孔和加工5-11的沉孔。工序70：调头，车直径是103mm的外圆，并用直径是48mm的外圆端面作为定位，然后车103mm的底面。工序80：车直径是38mm的外圆柱面工序90：车直径是28mm的外圆柱面，然后车1X0.5的槽，再车26.6X1.3的槽。工序100：铣斜面工序110：检验，是否符合加工图纸。工序120入库，进行清洗入库。通过零件的结构以及工艺方面的分析，得出零件需要加工主要是面和一些孔系。要做到两者都能够达到精度，那么必须要按照先加工面在加工孔的原则进行加工。本设计主要是做到能够保证孔的尺寸精度，因为表面的加工精度比孔的精度更容易达到。由此可以得出，零件加工要做到保证尺寸精度、个孔系位置精度、以及形状精度等。上面的方案一和方案二要进行对比，它们不同之处是工艺路线方案二中的工序60先进行钻孔和加工5-5.2的通孔和加工5-11的沉孔。这个方案的办法可以保证面的加工精度，但保证不了孔的加工精度。方案一则相反，方案可以满足孔和面的加工基础上，还可以相应地提高加工效率。所以本次的工艺方案选择的是加工工艺方案一。见下：加工工艺方案一：工序10：备料，利用模锻的办法制作毛坯工序20：毛坯进行退火热处理工序30：车直径是103mm的外圆柱面，然后进行周边倒角。工序40：车直径是103mm的上端面，车直径是48mm的外圆，加工直径是48mm的外圆端面，然后再加工凹槽。工序50：加工30H8的孔工序60：调头，车直径是103mm的外圆，并用直径是48mm的外圆端面作为定位，然后车103mm的底面。工序70：车直径是38mm的外圆柱面工序80：车直径是28mm的外圆柱面，然后车1X0.5的槽，再车26.6X1.3的槽。工序90：铣斜面工序100：钻直径是8的深孔，然后进行加工5-5.2的通孔和加工5-11的沉孔。工序110：检验，是否符合加工图纸。工序120入库，进行清洗入库。1.6工序的切削用量的确定（1）车直径是103mm的外圆柱面，然后进行周边倒角。这步工序的切削深度、切削速度和进给量查阅提供的文献资料得出各项值分别是=2.5 、 =40 、 =1.0。查阅得出的机床主轴的转速公式是 把上面的值代入公式得出参考机床的说明书所以取 查阅得出实际的切削速度公式是 所以可以求得实际的切削速度值是（2） 粗车直径为44mm的圆柱面 这步工序的切削深度、切削速度和进给量查阅提供的文献资料得出各项值分别是=2.0 、 =40 、 =0.6 。查阅得出的机床主轴的转速公式是 把上面的值代入公式得出，参考机床的说明书所以取 查阅得出实际的切削速度公式是 所以可以求得实际的切削速度值是 车29h6的外圆柱面工步1，粗车。这工步的切削深度、切削速度和进给量查阅提供的文献资料得出各项值分别是=2.0 、 =40 、 =0.5。查阅得出的机床主轴的转速公式是 把上面的值代入公式得出，参考机床的说明书所以取 查阅得出实际的切削速度公式是 所以可以求得实际的切削速度值是工步2，半精车。这工步的切削深度、切削速度和进给量查阅提供的文献资料得出各项值分别是=1.3、 =60 、 =0.3。查阅得出的机床主轴的转速公式是 把上面的值代入公式得出，参考机床的说明书所以取 查阅得出实际的切削速度公式是 所以可以求得实际的切削速度值是工步3，精车。这工步的切削深度、切削速度和进给量查阅提供的文献资料得出各项值分别是=0.2 、 =80 、 =0.1。查阅得出的机床主轴的转速公式是 把上面的值代入公式得出，参考机床的说明书所以取 查阅得出实际的切削速度公式是 所以可以求得实际的切削速度值是（4) 粗车直径是22mm的外圆柱面 这步工序的切削深度、切削速度和进给量查阅提供的文献资料得出各项值分别是=2.0 =40 =0.4 查阅得出的机床主轴的转速公式是 把上面的值代入公式得出，参考机床的说明书所以取 查阅得出实际的切削速度公式是 所以可以求得实际的切削速度值是（5） 加工30H8的孔工步1，粗镗。这工步的切削深度、切削速度和进给量查阅提供的文献资料得出各项值分别是=2.0 、 =40 、 =0.5。查阅得出的机床主轴的转速公式是 把上面的值代入公式得出，参考机床的说明书所以取 查阅得出实际的切削速度公式是 所以可以求得实际的切削速度值是工步2，半精镗。这工步的切削深度、切削速度和进给量查阅提供的文献资料得出各项值分别是=0.9 、 =80、 =0.3。查阅得出的机床主轴的转速公式是 把上面的值代入公式得出，参考机床的说明书所以取 查阅得出实际的切削速度公式是 所以可以求得实际的切削速度值是 工步3，精镗。这工步的切削深度、切削速度和进给量查阅提供的文献资料得出各项值分别是=0.1 、 =10 、 =1.0。查阅得出的机床主轴的转速公式是 把上面的值代入公式得出，参考机床的说明书所以取 查阅得出实际的切削速度公式是 所以可以求得实际的切削速度值是（6） 钻直径是8的深孔这步工序的切削速度和进给量查阅提供的文献资料得出各项值分别是=10 =1.0查阅得出的机床主轴的转速公式是 把上面的值代入公式得出，参考机床的说明书所以取 查阅得出实际的切削速度公式是 所以可以求得实际的切削速度值是（7） 铣斜面这步工序的各项值查阅提供的文献资料得出，铣削宽度 =8 每齿进给量 =0.03mm/齿 、=50mm 、 V=25。查阅得出的机床主轴的转速公式是 把上面的值代入公式得出，参考机床的说明书所以取 查阅得出实际的切削速度公式是 所以可以求得实际的切削速度值是（8） 加工5-5.2的通孔和加工5-11的沉孔。这步工序的切削速度和进给量查阅提供的文献资料得出各项值分别是=10 =1.0查阅得出的机床主轴的转速公式是 把上面的值代入公式得出，参考机床的说明书所以取 查阅得出实际的切削速度公式是 所以可以求得实际的切削速度值是上面计算的工序切削用量是个别的工序计算，在此不一一排列，全部切削的用量结果情况见工序卡详细结果。1.7 曲柄板工序加工基本时间（1）车29h6的外圆柱面根据文献资料可以得出切削时间的公式为： = （其中 ，）上面式子中的字母分别是，(为加工的长度、刀具加工切入的长度、刀具加工切出的长度、进给的次数值、其余的、这些有上面1.6可以得出）其中的3mm ， 1（资料可以得出）所以得出工步1粗车的加工基本时间为。=min=0.14min工步2半精车的加工基本时间为。=0.14min工步3精车的加工基本时间为。=0.31min故本工序的总加工基本时间为：=0.59min（2）车103mm的底面根据文献资料可以得出切削时间的公式为： = （其中 ）上面式子中的字母分别是，(为加工的长度、刀具加工切入的长度、刀具加工切出的长度、进给的次数值、进给速度）其中的=2mm，=81.5mm， 1（资料可以得出）所以得出工步1粗车的加工基本时间为。=min=0.41min工步2半精车的加工基本时间为。=min=0.82min工步3精车的加工基本时间为。=min=1.04min故本工序的总加工基本时间为：=2.27min（3） 加工30H8的孔和上面的公式一样，在此不再列。所以直接得出其中的3mm 1（资料可以得出）所以得出工步1粗镗的加工基本时间为。=min=0.08min工步2半精镗的加工基本时间为。=min=0.10min工步3精镗的加工基本时间为。=min=0.24min故本工序的总加工基本时间为：=0.42min（4）加工5-5.2的通孔和加工5-11的沉孔。根据文献资料可以得出切削时间的公式为：= 上面式子中的字母分别是，(为加工的长度、刀具加工切入的长度、其余的由1.6可以得出）故本工序的总加工基本时间为： =min=0.17min 第2章 专用夹具设计夹具要做到考虑设计制作过程的成本。制作出来的夹具要能够提高于加工效率，使得减少人工操作。设计的夹具在结构方面也有一定的要求，不能出现一些笨重等情况，体积过大。这样不但浪费材料、还使得安装加工特别地不方便。所以设计夹具要便于装卸等操作。本次设计的是曲轴板钻孔夹具。2.1定位基准和定位元件依据曲轴板零件的结构形状和相应的技术要求等。也要保证加工的精度要求。所以本次工件采用的定位办法是平面定位、外圆柱定位和孔的定位。平面定位是利用曲轴板零件直径为103mm的底面和设置三个固定支撑来接触作为定位。这样可以得到限制加工的工件三面自由度（,）。而外圆柱定位这个办法则是利用工件上H8的孔和分度盘上的H7外圆柱面接触。这样就能够限制了工件的两个自由度（,）。限制自由度可以利用h6的外圆柱面和活动块进行接触可以得到了限制。这样可以得出它们之间的接触可以完成了限制六个自由度。这样可以完全实现定位。2.2钻模板与导引元件的设计1. 钻模板的设计安装钻套的时候，为了能够准确地定位钻头。能够让加工得到准确的精度。那么一般情况下都需要设计钻模板。钻模板的设计要有一定的强度和刚度，因为在安装的时候防止它受其他外力使得变形或产生压痕。 （1）固定式钻模板 这种钻模板是加工最常用到的。它的连接方式就是直接和夹具体通过螺钉固定起来。使得它在夹具体上不能产生移动。这样的钻模板类型优点是可以获得很高的位置精度。适合用于加工孔系设计的钻模板。 （2）铰链式钻模板 这种类型的钻模板是和夹具体连接方式为铰链式。它的优点就是在装卸方面做到比较方便。 （3）可卸式钻模板 这种类型的钻模板就是在加工后工件卸下的时候，相应地钻模板也要卸下来。设计这样类型的钻模板在装卸方面比较费时。它一般利用于不便于装夹得工件中。 （4）悬挂式钻模板 这种类型的钻模板是用于加工一些平行孔系。通常直接悬挂于机床上，随着机床的加工运动而运动。 本次的钻模板选择为铰链式钻模板。根据曲轴板的结构形状和加工的技术要求综合得出。这样的目的也是为了能够使得加工方便于装卸。 2.导引元件设计 钻套的制作是为了保证加工的刀具于正确位置，能够保证加工的位置精度，使得进行加工的刀具不因为其他外力而产生偏移或者偏斜。如下几种钻套。 （1）固定钻套 这样类型的钻套是直接固定于钻模板上，或者直接固定在夹具体上。结构方面相对很简单。这样的钻套设计使得加工精度特别高。 （2）可换钻套 这种类型的钻套设计是为了在大批量生产的情况下，使得能够提高效率，所以就设计可换钻套便于更换。 （3）快换钻套 一个工件需要钻扩铰等多步加工的时候，需要能够更快的更换刀具使得能够加工符合孔径。这样的加工一般选用快换钻套。2.3夹具体的设计和夹具方案 1.夹具体设计选用材料是HT200.要做到人工处理。没有加工的表面应该涂漆。表面相应地去毛刺。见下图。 图2.1 夹具体2.夹具方案由上面的分析可得出本次夹具的定位和夹紧方案。设计出整体夹具装配图。详细的装配图结构见下图。 图2.2 夹具装配图由上面的整体装配图可以得出各个元件的设计。将它们相互连接起来，从而形成了一个整体装配。2.4定位误差分析因为选择的基准都是同一个轴，所以基准不重合误差可以看做为零。而30H8孔和30f7配合产生的间隙值可以看做是=0.033+0.041=0.074mm,固得出定位误差为0.074mm。查表得出加工的误差值为=0.3mm，故定位产生的误差/3,由此可得定位可以采用。2.5.夹紧力分析夹紧力不能使得夹紧力太大，太大会使得工件有压痕，严重的还产生变形。从而影响定位精度。使得不符合加工要求。但也不能使得加工的夹紧力太小，太小的话没有足够的夹紧力会使得工件在加工时其他外力的作用产生偏移或者振动。严重的还可能使得工件飞出机床，产生对人身的威胁。本次设计的夹具刚好满足了这些的要求以及因素。所以设计夹具合理可靠。总结本次的毕业设计经历了几个月的时间，在这设计的过程包括了制图、工序卡制作、工艺卡制作、排版、文字编写等。才使得基本的完成。设计的过程虽然很漫长也很累，但是在其中得到了很多方面的收获。不但巩固了以前所学的机械方面的知识，还在其中学习到了新的知识。而且在设计实践中能够得到锻炼自己的操作能力，学会把理论知识和实际操作相结合起