6135G型柴油机曲轴工艺规程设计及其夹具设计

详细资料请加qq：648569809Sanming UniversityDiploma Work (Project)Title: Process Planning and Fixture Design of 6135G Diesel Engine CrankshaftGrade & Major: Grade 2006，Mechanical Design, Manufacturing and AutomationNumber: 20060663138 Name: Instructor: 2010-3-649毕业论文(设计)承诺书我仔细阅读了毕业论文（设计）的有关文件规定。我知道，抄袭别人的成果是剽窃行为，是可耻的，也是违反毕业论文（设计）规定的。如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我郑重承诺，严格遵守学院毕业论文（设计）规定，以自己的真实水平认真做好毕业论文（设计）。如有违反规定的行为，我将接受严肃处理。我的毕业论文（设计）题目为：学生签名： 日期:导师签名： 日期:论文版权使用授权书本论文作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权三明学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。本论文属于 不保密。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 日期： 导师签名： 日期：目录摘要21 绪论32 工艺规程的制定42.1 机械加工工艺规程以及工艺性的作用分析42.1.1、机械加工工艺规程是组织车间生产的主要技术文件42.1.2、机械加工工艺规程是生产准备和计划调度的主要依据42.2 制订机械加工工艺规程的原始资料42.3 曲轴的结构特点及主要技术要求62.3.1曲轴的零件样图进行分析62.3.2毛坯的结构工艺性72.4 制订机械加工工艺过程的主要问题82.4.1 基准的确定82.4.2 零件表面加工方法的选择102.4.3 加工顺序的安排102.5 工艺规程的拟订132.6工序尺寸的计算152.6.1 加工余量的确定151.6.2工序尺寸的确定162.7 工艺过程的技术经济性分析192.7.1 时间定额的估算192.7.2 工艺过程的技术经济分析202.8 确定切削用量213 夹具结构设计243.1 夹具设计的要求243.1.1 夹具的组成、功用和分类243.1.2夹具设计工作的特点263.1.3 夹具设计的基本要求263.2 机床夹具设计原理273.2.1 确定工件的定位方案273.2.2工件在夹具中的定位273.3 定位误差的分析计算313.4 工件在夹具中的夹紧323.5常见夹紧机构343.6 夹具的其他装置353.7专用夹具设计383.8 铣连杆轴颈的夹具设计463.9 铣扇板内侧面夹具的设计46结 论47致 谢486135G型柴油机曲轴工艺规程及其夹具设计 摘要 曲轴是内燃机的主要零部件之一，负责将活塞往复运动转变为旋转运动,承受着复杂的交变应力。当曲轴装上连杆后，可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。本文从柴油机曲轴加工、定位、装夹进行相关设计，并因此需制订合理的加工路线。对曲轴加工过程中遇到的工序尺寸、工艺过程的技术经济性等问题进行分析、计算。同时还介绍了曲轴加工中用到的夹具，包括定位、夹紧及误差的计算分析。关键词 曲轴 加工 工艺规程 夹具Abstract Crankshaft is one of the main part of internal combustion engine ，which charges to change piston reciprocating movement into rotary movement and bears a complex alternating stress. When installed, the crankshaft connecting rod can change the upper and lower (reciprocating) movement into a cycle (rotation) movement.The design included diesel engine crankshaft machining, positioning and clamping in this article.And formulated a reasonable processing route. It carried on the analysis and calculation of process size , technical and economic nature in process of crankshaft. It also presented the design of fixture in crankshaft machining, including positioning, clamping and analysis errors.Key words crankshaft process planning fixture 1 绪论曲轴作为内燃机中最重要的零件之一，它的功用是将活塞和连轴杆传来的气体力转变为转矩输出，以驱动与其相连的动力装置，此外还驱动内燃机本身的配气机构及各种附件。这次毕业设计设计的内容是6135G型柴油机曲轴加工工艺规程及相关夹具的设计。通过这一次设计可以掌握一般简单机械的一套完整的设计及方法。这次毕业设计主要介绍了柴油机曲轴的具体加工工艺规程及夹具的设计，全方位的运用所学过的知识。比如：机械制图，机械设计课程设计，金属材料工艺学公差等已学过的理论知识。而且本课题来源于生产实际，选用次课题具有一定的实际意义。在实际生产中得以分析和解决。此课题要求我们充分了解柴油机曲轴加工过程中的实际情况，运用所学知识并发挥主观能动性，要求对已有的加工工艺进行优化、合理安排各道工序使其生产效率高同时具有经济性。由于柴油机曲轴在工作中受力情况复杂，所以曲轴的加工工艺及加工精度要求较高。曲轴直接影响着内燃机的寿命,而设计先进性和合理的强化、加工手段是提高曲轴寿命、保证内燃机正常运转的重要保证。因此对曲轴的研究在实际中是相当必要的。通过这次设计进一步培养了工程设计的独立能力，树立正确的设计思想，掌握常用的机械零件，机械传动装置和简单机械设计的方法和步骤，要求综合的考虑使用经济工艺性等方面的要求。确定合理的设计方案。所以说这次毕业设计是运用所学知识的一个系统的总结以及如何灵活运用于实际的一次全面的考核。本次毕业设计使我更加深入系统地学习了各种机械加工工艺依据、方法，夹具的定位、夹紧方法以及其优缺点。此课题要求我们充分了解柴油机曲轴加工过程中的实际情况，运用所学知识并发挥主观能动性，要求对已有的加工工艺进行优化、合理安排各道工序使其生产效率高同时具有经济性。查阅相关资料，将所学知识于实际相结合。并且能够经过深思熟虑后设计出一套完整的曲轴加工工艺规程加工过程中要用的夹具。2 工艺规程的制定2.1 机械加工工艺规程以及工艺性的作用分析机械加工工艺规程是规定产品或零部件制造过程和操作方法等的文件，用于指导工人操作和用于生产工艺管理等的各种技术文件。2.1.1、机械加工工艺规程是组织车间生产的主要技术文件机机械加工工艺规程是车间中一切从事生产的人员都要严格、认真贯彻执行的工艺技术文件，按照它组织生产，就能做到各工序科学地衔接，实现优质、高产和低消耗。2.1.2、机械加工工艺规程是生产准备和计划调度的主要依据有了机械加工工艺规程，在产品投入生产之前就可以根据它进行一系列的准备工作，如原材料和毛坯的供应，机床的调整，专用工艺装备（如专用夹具、刀具和量具）的设计与制造，生产作业计划的编排，劳动力的组织，以及生产成本的核算等。有了机械加工工艺规程，就可以制定所生产产品的进度和相应的调度计划，使生产均衡有序地进行。在新建或扩建工厂、车间时，只有根据机械加工工艺规程和生产纲领，才能准确地确定生产所需机床的种类和数量，工厂或车间的面积，机床的平面布置，生产工人的工种、等级、数量、以及各种辅助部门的安排等。所要求的各项技术条件，确保较高的生产率，确保按期完成力争提前完成生产计划并减少人力物资的消耗，降低生产成本，成为最经济合理的工艺方案。2.2 制订机械加工工艺规程的原始资料设计原始资料如下： 柴油机工作原理以及曲轴的工作图 图2.1柴油机工作原理以及曲轴的工作图柴油机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程。 吸气冲程开始工作前，活塞位于气缸上端，进、排气门均关闭。工作时，活塞由上向下运动，进气门打开，排气门仍关闭。由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合气体被吸入气缸。这是第一个冲程。压缩冲程活塞运动到最下端，就开始转为向上运动。这时进气门、排气门都关闭，混合气体被强行压缩，使气体的温度升高，压强增大。这是第二个冲程。做功冲程压缩结束时空气的体积缩小到15倍左右，温度上升至500-700摄氏度左右，此时用压缩空气把柴油成雾状喷射，喷入气缸，与缸里的高温压缩空气混和，由于气缸内已有较高的温度，柴油喷入后随即自行着火燃烧，即产生高压，推动着活塞作功。高温高压燃气推动活塞向上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程。排气冲程做功冲程结束，活塞继续向下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程。此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。（2）产品的年生产纲领生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量，某零件的年生产纲领就是包括备品和废品在内的年产量，计算公式如下： （2-1）式中： N零件的年生产纲领 （件/年）Q产品的年产量 （台/年）n每台产品中，该零件的数量 （件/台）%备用品率%废品率 本次设计所加工的6135G型柴油机曲轴要求年产量为12000万台，其中n=6 =3 =1故生产纲领：N=12000*1*（1+6%）*（1+1%） =12084（件/年）生产类型是企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为：单件生产、成批生产、大批量生产本次设计加工的6135G型柴油机曲轴的生产纲领为12084件，零件重量不超过10，查阅有关资料属于大批量生产。2.3 曲轴的结构特点及主要技术要求2.3.1曲轴的零件样图进行分析图2.2曲轴样图 零件的结构对其机械加工工艺过程的影响很大.使用性能完全相同而结构不同的两个零件，他们的加工难易和制造成本可能有很大的差别。所谓良好的工艺性，首先是这种结构便于机械加工，即在同样的生产条件下能够采用简便和经济的方法加工出来。此外，零件结构还应适应生产类型和生产条件的要求1。曲轴中几个主要加工表面、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。根据曲轴的工作特点，对其设计要求如下：合理的结构设计（结构已经指定）。足够的刚度、强度。足够的耐磨性、抗震性及尺寸稳定性。一定的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面质量。由于曲轴在旋转驱动连杆过程中承受交变载荷，因此它还应具有一定的抗疲劳强度。以上其中第、项要求可以通过选择曲轴的材料及热处理工艺予以解决，曲轴的制造精度则由机械加工来加以保证。 曲轴支承轴颈的精度：曲轴在发动机中是以它的两个支承轴颈与相应的轴承内孔相配合，从而确定了曲轴在发动机中的位置，同时其轴承的位置也被确定下来。曲轴支承颈表面的形位误差（圆度、同轴度、平行度、局部跳动）将直接影响到曲轴的工作精度，造成曲轴的径向圆跳动、和端面圆跳动，这些跳动 又影响其驱动活塞的压缩平稳性。曲轴的轴肩轴承端面对曲轴回转轴心线的垂直度误差是使曲轴产生端面圆跳动的原因之一。设1和2分别是曲轴轴肩和轴承端面对回转轴心线的垂直度误差。从理论上讲，在曲轴旋转时总是垂直度误差较大，一方的最高点在垂直度误差较小的一方的表面上滑动，因此端面圆跳动量总是取1和2中较小的数值，若1或2任意一个垂直度误差为零，即轴肩或轴承端面之一对回转轴心线严格垂直，则曲轴没有圆跳动2。 曲轴工作表面的精度：曲轴工作表面是指安装飞轮的锥面及连接连杆的拐颈，飞轮转动带动曲轴的转动，从而驱动连杆带动缸体中的活塞移动。安装飞轮的工作表面是锥面，具有配合要求的尺寸精度、形状精度、粗糙度和接触精度。技术要求锥面对主轴颈中心线的跳动0.04，用精度等级为K2的锥形量规涂色检验，锥面密合面应不小于70%。 加工表面应光洁不得有裂纹、压伤、刻痕和黑点等缺陷，保证锥度为1：8 。 连杆轴颈要求精度磨至宽4 并要求保证靠长头端扇板两侧轴肩间距离为330.2，表面粗糙度为0.8。 同时技术要求轴颈表面必须光洁不得有裂痕、压痕、黑点等缺陷。 曲轴其他表面及孔的精度：其他表面指扇板内侧、键槽，孔指小油孔、过油孔及平衡孔。扇板精度要求表面粗糙度为12.5，两扇板内侧面之间的距离为46，同时必须清角，清角必须与两扇板内侧平整相接。钻过油孔要求尺寸4.0表面粗糙度为12.5，平衡孔要求尺寸 ，小油孔要求表面粗糙度为12.5，孔口倾角1.245。 曲轴各表面的表面层： 所有曲轴的支承轴颈表面、工作表面及其他配合表面都受到不同程度的摩擦作用，曲轴采用滚动轴承、轴颈可以不要求很高的耐磨性，因为摩擦转移给轴承环和滚动体，但是它仍然要求适当提高其硬度以改善它的装配工艺性和装配精度。滚动轴承的轴颈表面硬度为HRC4050。2.3.2毛坯的结构工艺性由于生产规模大，宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法。精度较高的毛坯制造方法的生产率一般也较高，即节约原材料又减少机械加工劳动量，又可简化工艺和工艺设备、降低产品的总成本。选择毛坯时应考虑工件结构形状和尺寸大小、对零件的机械性能的要求及本厂现有的设备和技术水平，还应考虑可能性和经济性等因素。 机械零件广泛采用铸造毛坯，按质量计算，铸件约占毛坯总量的70%-85%。零件结构对毛坯制造的工艺性影响很大。总的说来，零件结构应符合于采用先进的毛坯工艺。 零件毛坯的铸造工艺性主要应避免由结构设计不良引起的铸造缺陷，并使铸造工艺过程简单，操作方便。为此应遵循下述各项原则： 铸件形状尽量简单，以利于模型、泥芯及熔模的制造，避免不规则分型面。内腔形状应尽量采用直线轮廓，减少凸起，以减少泥芯数，简化操作。 铸件的垂直壁或筋都应有拔模斜度，内表面斜度大于外表面，以便于模型和泥芯去处。 为防止浇注不足，铸件壁厚不能太小。应依据铸件尺寸来确定，也与材料和铸造方法有关，一般可按照下式估计： （2-2） L为铸件最大尺寸，内壁比外壁减薄20%，加强筋取为壁厚的0.50.6，各处壁厚均匀，圆角一致。从而防止铸件冷却不均匀产生残余应力和裂纹。 为防止挠曲变形，铸件应采用对称截面。尽量减少大的水平平面，以利于补缩和排气。曲拐毛坯采用铸造，分型面穿过连杆颈轴线与主轴颈的轴线。由于为了减轻重量，曲拐内部挖空，所以在铸造时应采用沙芯，外部用金属模铸造。毛坯制成后，用铁锤等工具将沙芯敲出。由于每个毛坯都需要一个沙芯，所以在生产过程中可以专门为沙芯做一个模具，以提高生产效率。本次设计曲轴材料选用为QT700-02铸件。根据制造厂现有的毛坯生产条件和曲轴生产数量属于大批量生产类型的生产纲领，采用铁型覆砂工艺的生产方法，性能高、成本低、效率高、毛坯精度高、加工余量小且组织均匀无胀砂、缩砂、缩孔等缺陷，表面尺寸精度高，可达到IT67级的精度，表面质量可达到表面粗糙度12.5。经粗加工后采用正火处理加氮化处理，要求布氏硬度为240300HBS，同一根曲轴硬度差50HBS3。2.4 制订机械加工工艺过程的主要问题2.4.1 基准的确定基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面或其组合,在机器零件的设计和加工过程中,按不同要求选择哪些点、线、面作为基准,是直接影响零件加工工艺性和表面间尺寸、位置精度的主要因素之一。在第一道工序中只能选用毛坯表面定位，称为粗基准，在以后的工序中，采用已经加工过的表面来定位，称为精基准。如果工件上没有能作为定位基准用的恰当表面，这时就必须在工件上专门设置或加工出定位基面，称为辅助基准4。辅助基准在零件工作中并无用处，完全是为了工艺上的需要，加工完毕后如有必要可以去掉。根据作用的不同，基准可分为：设计基准和工艺基准两大类。设计基准 零件设计图样上所采用的基准，称为设计基准。这是设计人员从零件的工作条件、性能要求出发，适当考虑加工工艺性而选定的。一个零件图上可以有一个也可以有多个设计基准。工艺基准 零件在工艺过程中所采用的基准，成为工艺基准。其中又包括工艺基准、定位基准、测量基准和装配基准，现分析如下。 由于粗基准和精基准的作用不同，两者的选择原则也各异。粗基准的选择有两个出发点，一是保证各加工表面有足够的余量，二是保证不加工表面的尺寸和位置符合图纸要求。粗基准的选择原则是： 若工件必须首先保证某重要表面余量均匀，则应选该表面为粗基准。 若工件必须首先保证加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应选不加工表面为粗基准，以达到壁厚均匀，外形对称等要求。若有好几个不加工表面，则粗基准应选用位置精度要求较高者。若工件上每个表面都要加工，则应以余量最小的表面作为粗基准，以保证各表面都有足够余量。 选为粗基准的表面，应尽可能平整光洁，不能有飞边、浇口、冒口或其他缺陷，以便使定位准确，加紧可靠。 选择精基准时主要应考虑减少定位误差和安排方便准确，因此精基准的选择原则是： 应尽可能选用设计基准作为精基准，避免基准不重合生产的定位误差，这是“基准重合原则”。对于零件的最后精加工工序，更应遵循这一原则。 应尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度，这就是“基准统一原则”。采用统一基准能用同一组基面加工大多数表面，有利于保证各表面的相互位置要求，避免基准转换带来的误差，而且简化了夹具的设计和制造，缩短了生产准备周期，轴类零件中心孔，箱体零件的一面两销，都是统一基准的典型例子。 有些精加工或光整加工工序应遵循“自为基准原则”，因为这些工序要求余量小而均匀，以保证表面加工的质量并提高生产率。此时应选择加工表面本身作为精基准，而该加工表面与其他表面之间的位置精度则应由先行工序保证。 不论是粗基准或精基准，都应满足定位准确稳定的要求。为此定位基面应有足够大的接触面积和分布面积。接触面积大能承受较大切削力，分布面积大使定位稳定可靠精度高。基准选择的各项原则有时是互相矛盾的，必须根据实际条件和生产类型分析比较。综合考虑这些原则，达到定位精度高，夹紧可靠，夹具结构简单，操作方便的要求。定位基准的选择与工艺过程的制订有密切的关系，故有必要多设想几种定位方案比较他们的优缺点，周密地考虑定位方案与工艺过程的关系，尤其对加工精度的影响。合理选择定位基准对保证加工精度和确保加工顺序都有决定性的影响，基准的选择其实就是基面的选择5。1 设计基准 设计基准就是在零件设计图纸上用来确定其他点、线和面的位置的基准。即零件图纸上标注尺寸的起点。2 工艺基准 工艺基准是在加工装配过程中所采用的基准。根据用途的不同可分为：定位基准、工序基准、装配基准和测量基准。 定位基准工件在机床上或夹具中进行加工时用作定位的基准，称为定位基准。当加工主轴颈时，其位置是由夹具上定位相接的面确定的，故该接触面即是本道工序的定位基准。 工序基准 在工序图中，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准。应对各工序中的工件加工面作具体分析、确定某面或线作为该工序的基准。工序基准采用工件上实际表面的点、线、面以外，还可以是工件表面的几何中心、对称面或对称线等。例，加工主轴颈时以主轴中心线为加工的工序基准。 测量基准 在测量时所采用的基准，称为测量基准。 根据不同工序要求测量已加工平面位置时使用不同的测量基准，如测量曲轴总长时应以曲轴两端面为测量基准。 装配基准 在机器装配时，用来确定零件或部件在产品中所采用的基准，称为装配基准。因此曲轴的设计加工应采用统一基准原则，交替或共同使用中心孔和外表面作为定位基准。2.4.2 零件表面加工方法的选择 根据每个加工表面的技术要求，确定其加工方法及分几次加工。表面达到同样质量要求的加工方法可以有多种，因而在选择从粗到精各加工方法及其步骤时要综合考虑各方面工艺因素的影响，例如： 各种加工方法的经济精度和表面精度，使之与加工技术要求相当。但须指出，这是在一般情况下可达到的精度和表面粗糙度，在某些具体条件下是会改变的6。而且随着生产技术的发展及工艺水平的提高，同一种加工方法所能达到的精度和表面粗糙度也会提高。另外在大批大量生产中，为了保证高的生产率和高的成品率，常把原用于高光洁度的加工方法用于获得较差表面粗糙度。 工件材料的性质。 要考虑生产类型，即生产率和经济性问题。在大批大量生产中可以采用专用的高效率设备，故平面和孔可采用拉削加工取代普通的铣、刨和镗孔方法。如果采用精化毛坯，则可大大减少切削加工量。 要考虑本厂本车间现有设备情况及技术条件。应该充分利用现有设备，挖掘企业潜力，发挥工人的积极性和创造性。但也应考虑不断改进现有方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。另外还必须考虑设备负荷的平衡。曲轴表面加工时，为了达到零件图上的精度要求，必须通过粗车、精车、粗磨、精磨，在中频淬火之后，通过精磨和抛光两道工序达到最后的精度要求和形位公差的要求。各种加工方法可达到的经济加工精度和表面粗糙度，可参阅工艺设计手册中的有关资料。2.4.3 加工顺序的安排零件表面的加工方法确定之后，就要安排加工的先后顺序，同时还要安排热处理、检验等其他工序在工艺过程中的位置。零件加工顺序安排的是否合适，对加工质量、生产效率率和经济性有较大的影响。现将有关加工顺序安排的原则和应注意的问题分述如下。 加工工艺的划分 零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，一般都将整个工艺过程划分为几个加工阶段，这就是在安排加工顺序时所应遵循的工艺过程划分阶段的原则。按加工性质和作用的不同，工艺过程可以划分如下几个阶段： 粗加工阶段 这个阶段主要任务是却去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准，因此主要是提高生产率的问题。 半精加工阶段这阶段的作用是为零件主要表面的精加工做好准备（达到一定的精度和表面粗糙度的精加工余量），并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻丝、铣键槽等），一般在热加工以前进行。 精加工阶段 对于零件上的精度和表面粗糙度要求高（精度在IT7级或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，还要安排精加工阶段。这个阶段的任务主要是提高加工表面的各项精度要求和降低表面粗糙度。有时由于毛坯余量特别大，加工表面十分粗糙，在粗加工前还需要去黑皮的加工阶段，称荒加工阶段。为了及时地发现毛坯的缺陷和减少运输工作量，通常把荒加工放在毛坯车间中进行。此外，对零件上的精度和表面粗糙要求特高的表面还应在精加工后进行光整加工。称为光整加工阶段7。2 机械加工顺序的安排一个零件上往往有几个加工表面需要加工，这些表面不仅本身有一定的精度要求，而且各表面间还有一定的位置要求。为了达到这些精度要求，各表面的加工顺序就不能随便安排，而必须遵循一定的原则，这就是定位基准的选择和转换决定着加工顺序，以及前工序为后续工序准备好定位基准的原则。热处理工序的安排 热处理工序在工艺过程中的安排是否恰当，是影响零件加工质量和材料使用性能的重要因素。热处理的方法、次数和在工艺过程中的位置，应根据零件材料和热处理的目的而定。 退火或正火为了得到较好的表面质量、减少刀具磨损，需要对毛坯预先进行热处理，以消除组织的不均匀，降低硬度、细化晶粒，提高加工性。对高碳钢零件用退火降低其硬度，对低碳钢零件却要用正火的办法提高其硬度；对锻造毛坯，因表面软硬不均不利于切削，通常也进行正火处理。退火、正火等，一般应安排在机械加工之前进行。 时效为了消除残余应力应进行时效处理（其中包括人工时效和自然时效）。残余应力无论在应力制造还是在切削加工时都会残留下来，不设法消除就会引起工件变形，降低产品质量，甚至造成废品。对于一般铸件，只需在粗加工后进行一次时效处理即可，或在铸造毛坯以后安排一次时效处理。 淬火13淬火可提高材料的机械性能（硬度和抗拉强度等）。淬火后尚需回火以取得所需要的硬度与组织。由于工件淬火后常产生较大的变形，因此，淬火工序一般安排在精加工阶段的磨削加工之后进行。 渗碳由于渗碳的温度高，容易产生变形，因此一般渗碳工序安排在精加工之前进行。氮化处理是为了提高零件的表面硬度和抗腐蚀性，一般安排在工艺过程的后部、该表面的最终加工之前。氮化处理前应调质。 表面处理为了提高零件的抗腐蚀能力、耐磨性、抗高温能力和导电率等，一般都采用表面处理的方法。如在零件的表面镀上一层金属镀层（铬、锌、镍、铜以及金、银、钼等）或使零件表面形成一层氧化膜。表面处理工序一般均安排在工艺过程的最后进行。 辅助工序的安排 辅助工序种类很多，包括中间检验、洗涤、防锈、特种检验和表面热处理等。 检验 检验工序一般安排粗加工全部结束之后，精加工之前；送往外车间加工的前后（特别是热处理前后）；化费工时用于工序和重要工序的前后。以便及时控制质量，避免浪费工时。 特种检验X射线、超声波探伤等多用于工件材料内部质量的检验，一般安排在工艺过程的开始。荧光检验、磁力探伤主要用于工件表面质量的检验，通常安排在精加工阶段。如果用于检验毛坯的裂纹，则安排在加工前进行。 清洗、涂防锈油（ 一般安排在最后工序）。安排了加工顺序之后，就可将各加工表面的各次加工，按不同的加工阶段和先后的顺序组合成若干个工序，组合时可采用工序分散或工序集中的原则8。 综合以上多种因素工艺过程的前几道工序的定位基准和我们可以把加工过程大致安排如下：1、用毛坯外圆表面作为粗基准铣两端面。2、用毛坯外圆表面作为粗基面钻长端中心孔。3、用毛坯短头外圆表面和中心孔定位，车长端外圆。4、用长头端外圆表面作为表面精基准面定位，车扇板外圆及钻中心孔。5、用长头端外圆表面作为精基准面和短头中心孔定位，车短头端外圆。6、用短头端外圆作为精基准面和中心孔定位，用仿形车刀粗精仿车长端外圆。最后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9。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。表2-1 加工方案 根据分析研究曲轴的零件图，其加工方法和方案，考虑被加工材料的性质及生产率和经济性的问题，根据工厂生产的经验和车间加工设备情况及零件形状、重量以及加工方法所能达到的表面物理机械性能，选用下表加工方案。加工部位加工方案经济精度精度等级表面精确度端面粗铣精铣IT7IT9轴颈粗车半精车精车精磨抛光IT5以上锥面粗车半精车粗磨精磨IT5IT7孔钻粗铰精铰IT7IT82.5 工艺规程的拟订设计工艺过程时所涉及的主要问题是划分工艺过程的组成、选择定位基准、选择零件表面加工方法、安排加工顺序和组合工序等。 由于零件的加工质量、生产率、经济性和工人的劳动强度等，都与工艺过程有着密切关系，为此应在进行充分调查研究的基础上，多设计一些方案经分析比较，最后确定一个最合理的工艺过程10。经过以上问题的分析、研究、评比和估算以后，就可尽量考虑工序的集中，减少装夹和调整的次数，以利于保证加工表面间的位置精度。经过综合分析和调整，就得到加工工艺过程：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1按铸件要求检验1批量毛坯抽检2热处理2铣两端面3批量毛坯抽检3钻中心孔4铣两端面4检测曲轴硬度5钻短头中心孔5粗车短头，依次为40h6，50k6，606粗车短头，依次为40h6，50k6，606粗车长头，依次为长头，1：8圆锥面，45h9，50m6, 607粗车长头，依次为40k6，1：8圆锥面，45h9，50m6, 607精车短头，依次为40h6，50k6，608车开档，粗车连杆颈458精车长头，依次为M36X2，1：8圆锥面，45h9，50m6, 609精车短头，依次为40h6，50k6，60,割槽38.5X39割槽38.5X3,割槽33X4.8,割槽47X2.210精车长头，依次为长头端，1：8圆锥面，45h9，50m6, 60, 割槽33X4.8, 割槽47X2.211粗、精车连杆颈4511精车连杆颈5012钻孔19.212钻孔19.213钻斜油孔2M12方案方案工序号工序内容工序号工序内容13钻斜油孔1214钻孔18.5，铰孔1914钻孔19，铰孔1915粗磨两端主轴颈5015按工艺要求进行中间检验16粗磨连杆颈4516粗磨两端主轴颈5017铣键槽5N917粗磨连杆颈4518铣键槽12N918铣键槽5N919铣颈面19铣键槽12N920精磨主轴颈50k6，50m6，磨45h920铣颈面21精磨连杆颈4521钻铰61922磨1：8圆锥面22钻攻2M1223车螺纹M36X223精磨主轴颈50k6，50m6，磨45h924探伤24精磨连杆颈4525清洗25磨40h626氮化26磨1：8圆锥面27抛光连杆颈、油封档27车螺纹M36X228清洗、检验、包装28油孔19抛光29探伤30检验各相关尺寸31清洗32氮化33按氮化工艺要求检验34抛光连杆颈、油封档35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。 2.6工序尺寸的计算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，需要在制订工艺过程时予以确定。而这些不断变化的工艺尺寸之间存在着一定的联系，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，正确的计算出各工序的工序尺寸。在机械加工过程中，零件尺寸的获得总有一个先后顺序。因此，工艺尺寸就与设计尺寸不同。就某一个尺寸而言，它是在加工过程中经过若干个工序，逐步切除余量提高加工精度而最后才达到图纸设计要求的。2.6.1 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“入体原则”（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。1.6.2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。 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25，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2.5。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（） 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Ra()螺纹铸件车螺纹精车半精车粗车50.41.03.6CT9IT6IT10IT12411.00.86.312.51：8圆锥面铸件磨削半精车粗车50.41.03.6CT9IT6IT10IT120.86.312.545油封档铸件研磨磨削半精车50.41.0CT9IT6IT10501.00.80.86.345油封档粗车3.6IT1212.550主轴颈（长头）铸件精磨粗磨半精车粗车50.20.61.13.1CT9IT6IT7IT10IT12551.00.80.86.312.560（长头）铸件半精车粗车51.13.9CT9IT10IT12651.16.312.560（短头）铸件半精车粗车51.13.9CT9IT10IT12651.16.312.550主轴颈（短头）铸件精磨粗磨半精车粗车50.20.61.13.1CT9IT6IT7IT10IT12551.00.80.86.312.540圆柱面铸件精磨粗磨半精车粗车50.20.61.03.2CT9IT6IT7IT10IT12451.00.80.86.312.545连杆颈铸件研磨精磨粗磨半精车粗车50.20.61.03.2CT9IT5IT6IT7IT10IT12501.00.40.80.86.312.52M12X1.25攻丝钻孔8.8IT128.812.519孔铰孔钻孔0.518.5IT8IT1218.51.612.52.7 工艺过程的技术经济性分析2.7.1 时间定额的估算 时间定额是在一定的生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。它是安排作业计划、进行成本核算、确定设备数量、人员编制以及规划生产面积的重要根据。因此，时间定额是工艺规程的重要组成部分。时间定额定的过紧，容易诱发忽视产品质量的倾向，或者会影响工人的主动性，创造性和积极性。时间定额定的过松就起不到指导生产和促进生产发展的积极作用。因此合理地制订时间定额对保证产品质量、提高劳动生产率、降低生产成本都是十分重要的。完成一个零件的一道工序的时间定额就称为单位时间定额（T定额）它包括下列组成部分：基本时间（t基） 直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置，以及表面形状或材料性质等的