机械课程设计(doc 42页).doc

安徽工业大学 机械制造技术基础 课程设计说明书 设计题目 曲轴零件的机械加工工艺规程 及工艺装备设计 学 院 机械工程学院 专业班级 机135 姓 名 黄卫 刘超 范志华 冯世川 于游苏 方王焕 学 号 指导教师 戚晓利 时间 2016年9月 安徽工业大学 机械制造技术基础课程设计任务书 设计题目 曲轴零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计 学 院 机械工程学院 专业班级 机135 本组学生 姓 名 黄卫 刘超 范志华 冯世川 于游苏 方王焕 本组学生 学 号 课程设计的主要内容 1 编制给定零件的工艺规程 1 零件的工艺分析 并抄画零件图 2 选择毛坯制造方法 确定毛坯余量 并画毛坯图 3 确定加工方法 拟定工艺路线 选取加工设备及工艺装备 每组至少初定两种工艺路线方案 并最终确定一种优化方案 4 根据最终确定的工艺路线方案 填写机械加工过程卡片 5 每人至少详细设计两道工序内容 进行切削用量等工艺参数计算 并填写机械加工工序卡片 2 针对两道重要工序进行夹具设计或一道重要工序设计两套方案 1 根据工序内容的要求 确定夹具的定位和夹紧方案 2 定位误差的分析与计算 夹紧力的计算 3 夹具总体设计 绘制夹具总装图 拆画夹具体零件图 3 编写课程设计说明书 内容包括 课程设计封面 课程设计任务书 目录 正文 工艺规程和夹具设计的基本理论 计算过程 设计结果 参考资料等 4 学生需提交材料 1 零件图1张 毛坯图1张 2 机械加工工艺过程卡片2套 不同工艺方案 机械加工工序卡片1套 3 机床夹具总装图2张 机床夹具零件图2张 不同夹具方案或不同夹具 4 课程设计说明书1份 详细说明本组成员分工 要求40页以上 Word排版打印 指导教师签字 分工明细 工艺组 刘超 139054407 说明书文档 机械加工工艺过程卡片 方王焕 139054395 毛坯图 零件图 机械加工工序卡片 于游苏 139054418 机械加工工艺过程卡片 夹具组 黄卫 139054401 铣键槽专用夹具的设计与绘图 范志华 139054393 车外圆专用夹具的设计与绘图 冯世川 139054397 夹具的数据计算与文字输入 目录 课程设计任务书 第一章 绪论 3 1 曲轴简介 3 2 铸造技术 3 3 锻造技术 4 4 加工技术 4 第二章 零件的分析 5 1 零件的作用 5 2 零件的工艺分析 5 第三章 确定生产类型和毛坯 6 1 确定生产类型 6 2 确定毛坯 6 第四章 工艺规程设计 8 1 选择定位基准 8 2 制定工艺路线 8 3 机械加工余量 工序尺寸及公差的确定 11 第五章 确定切削用量和时间定额 12 1 工序03 铣的计算 12 2 工序04 粗车的计算 13 3 工序05 半精车的计算 14 4 工序06 粗车的计算 16 5 工序07 半精车的计算 19 6 工序09 精车的计算 20 7 工序10 铣键槽的计算 22 8 单位时间的确定 24 第六章 夹具设计 26 1 夹具1的设计 26 2 夹具2的设计 33 参考文献 39 第一章 绪论 1 曲轴简介 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 为减小曲轴质量及运动时所产生的离心力 曲轴轴颈往往作成中空的 在每个轴颈表面上都开有油孔 以便将机油引入或引出 用以润滑轴颈表面 为减少应力集中 主轴颈 曲柄销与曲柄臂的连接处都采用过渡圆弧连接 曲轴平衡重 也称配重 的作用是为了平衡旋转离心力及其力矩 有时也可平衡往复惯性力及其力矩 当这些力和力矩自身达到平衡时 平衡重还可用来减轻主轴承的负荷 平衡重的数目 尺寸和安置位置要根据发动机的气缸数 气缸排列形式及曲轴形状等因素来考虑 平衡重一般与曲轴铸造或锻造成一体 大功率柴油机平衡重与曲轴分开制造 然后用螺栓连接在一起 2 铸造技术 熔炼 高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键 国内主要是以冲天炉为主的生产设备 铁水未进行预脱硫处理 其次是高纯生铁少 焦炭质量差 采用冲天炉熔化铁水 经炉外脱硫 然后在感应电炉中升温并调整成分 在国内铁水成分的检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行 造型 气流冲击造型工艺明显优于粘土砂型工艺 可获得高精度的曲轴铸件 该工艺制作的砂型具有无反弹变形量等特点 这对于多拐曲轴尤为重要 国内已有一些曲轴生产厂家从德国 意大利 西班牙等国引进气流冲击造型工艺 不过 引进整条生产线的只有极少数厂家 电渣熔铸 电渣重熔技术应用于曲轴的生产 使铸造曲轴性能可能和锻造性能媲美 并具有研发周期快 金属利用率高 设备简单 产品性能优越等特点 3 锻造技术 以热模锻压力机 电液锤为主机的自动线是锻造曲轴生产的发展方向 这些生产线将普遍采用精密剪切下料 辊锻 楔横轧 制坯 中频感应加热 精整液压机精压等先进工艺 同时配有机械手 输送带 带回转台的换模装置等辅机 形成柔性制造系统 FMS 通过FMS可自动更换工件和模具以及自动进行参数调节 在工作过程中不断测量 显示和记录锻件厚度和最大压力等数据并与定值比较 选择最佳变形量以获得优质产品 由中央控制室监控整个系统 实现无人化操作 此锻造方法锻造的曲轴 具有内部金属流线的全纤维性 可以提高20 以上的疲劳强度 4 加工技术 曲轴粗加工将广泛采用数控车床 数控内铣床 数控车拉床等先进设备对主轴颈 连杆轴颈进行数控车削 内铣削 车 拉削加工 以有效减少曲轴加工的变形量 曲轴精加工将广泛采用CNC控制的曲轴磨床对其轴颈进行精磨加工 此种磨床将配备砂轮自动动平衡装置 中心架自动跟踪装置 自动测量 自动补偿装置 砂轮自动修整 恒线速度等功能要求 以保证磨削质量的稳定 高精设备依赖进口的现状 估计短期内不会改变 第二节 零件的分析 1 零件的作用 题目给出的零件是曲轴 曲轴的作用是将连杆传来的力转变成为绕其本身轴 线旋转的扭矩 并将此扭矩输出给汽车或其他 同时曲轴还驱动配器机构以及其 他个辅助装置 2 零件的工艺分析 分析零件图得出 该壳体外圆面可进行车削加工 凹槽可以用铣刀加工 考 虑到安装的统一性 为减少误差可同时进行车削加工 曲轴表面粗糙度要求不统 一 且一些尺寸要求精度等级不同根据 机械制造手册 制定以下方案 对于表面粗糙度为1 6 m 进行精加工 对于表面粗糙度为3 2 m 进行半精车加工 对于表面粗糙度为 6 3 m 进行粗加工 表一 零件工艺分析 加工表面 表面粗糙度Ra mm 加工方案 左端 20圆柱面 3 2 粗车 半精车 右端 20圆柱面 1 6 粗车 半精车 精车 右端 15圆柱面 3 2 粗车 半精车 右端 12圆柱面 6 3 粗车 键槽 3 2 粗铣 半精铣 对于键槽的加工 考虑其形位误差要求高 且不易定位 因此必须采用专用 夹具 并以形位基准为基准面装夹 这样可以保证加工工艺性 第三节 确定生产类型和毛坯 1 确定生产类型 设此零件的生产纲领为 5000 件 查 机械制造设计基础课程设计指导书 第 3 页表 1 2 可确定该曲轴生产类型为大批生产 所以初步确定工艺安排为 加工过程划分阶段 工序适当集中 加工设备以通用设备为主 大量采用专用工 装 2确定毛坯 2 1 确定毛坯种类 零件材料为 45 号钢 考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大 零件结构 又比较简单 生产类型为大批生产 故选择金属摸机械造型铸件毛坯 查 机械 制造技术基础课程设计指导书 第 23 页表 2 3 选用铸件尺寸公差等级为 CT 12 2 2 确定锻件加工余量及形状 查 机械制造工艺设计简明手册 表 2 2 5 选用加工余量为 MA H 级 机械加工余量为 3mm 并查表第 24 页 2 4 确定各个加工面的锻件机械加 工余量 由确定下的切削类型主要为粗车 半精车和精车 由于半精车工序集中在曲 轴 左端 20mm 右端 15mm 和 12mm 为减少切削时间 且考虑到所加工的 材料为 45 号钢 可以在以上处留取半精车加工余量 其它需要精车的部位不必 留取加工余量 直接进行粗车和精车 通过查表可以得出粗车的加工余量可取为 5mm 半精车的加工余量可取为 1mm 3 绘制铸件毛坯图 图1 毛坯图 第四章 工艺规程设计 1 选择定位基准 定位基准分为精基准 粗基准及辅助基准 在最初加工工序中 只能用毛坯上未经加工的表面做为定位基准 粗基准 在后续工序中 则使用已加工表面作为定位基准 精基准 为了使工件便于装夹和易 于获得所需加工精度 可在工件上某部位作一辅助基准 用以定位 选择定位基准时 既要考虑零件的整个加工工艺过程 又要考虑 零件的特征 设计基准及加工方法 根据粗 精基准的选择原则 合 理选定零件加工过程中的定位基准 通常在制定工艺规程时 总是先考虑选择怎样的精基准以保证达 到精度要求并把各个表面加工出来 即先选择零件表面最终加工所用 精基准和中间工序所用的精基准 然后再考虑选择合适的最初工序的 粗基准把精基准面加工出来 1 1 粗基准的选择 以零件外圆为主要的定位粗基准 1 2 精基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方 便 依据 基准重合 原则和 基准统一 原则 以粗加工后的外圆 为主要的定位精基准 2 制作工艺路线 机械加工工序 2 1 遵循 先粗后精 原则 先安排粗加工工序 再安排精加工工序 2 2 遵循 先基准后其他 原则 首先加工精基准 2 3 遵循 先主后次 原则 2 4 遵循 先面后孔 原则 先加工圆柱面 在加工键槽 根据零件的几何形状 尺寸精度及位置精度等技术要求 以及加工方法所能 达到的经济精度 在生产纲领已确定的情况下 可以考虑采用万能性机床配以专 用工卡具 并尽量使工序集中来提高生产率 除此之外 还应当考虑经济效果 以便使生产成本尽量下降 查 机械制造技术基础课程指导书 选择零件的加 工方法及工艺路线方案如下 表2 工艺方案一 工序号 工序名称 工序内容 10 下料 模锻 20 退火 30 铣 用 V 型块和辅助支承调整装加工件后压紧 洗曲轴中心部分大圆弧 84 和小 圆弧 30 保证大小圆弧端面间距尺寸为 57mm 铣 R42 的上 下面 保证 厚度尺寸为 10mm 铣曲轴左右端面 40 钻中心孔 50 粗车 夹右端顶左边中心孔 车左端 24mm 长度尺寸至 20mm 车左端 22mm 长 度尺寸至 16mm 60 半精车 夹右端顶左边中心孔 车左端 20mm 长度尺寸至 16mm 车槽 2mm 18mm 倒角 C2 70 粗车 夹左端顶左边中心孔 车右端 30mm 长度尺寸至 80mm 车右端 27 6mm 长 度尺寸至 78mm 车右端 20 6mm 长度尺寸至 48mm 车右端 15mm 长度尺 寸至 23mm 80 半精车 夹左端顶左边中心孔 车右端 25 6mm 长度尺寸至 78mm 车右端 16 3mm 长 度尺寸至 48mm 90 热处理 调质 250 285HBS 100 精车 夹左端顶左边中心孔 车右端 20mm 长度尺寸至 78mm 车槽 2mm 16mm 车槽 2mm 14mm 倒角 C2 110 铣键槽 铣键槽 5mm 19mm 至图样尺寸 120 钳 去毛刺 清洗 130 检验 检查各部尺寸 140 入库 涂油入库 表3 工艺方案二 工序号 工序名称 工序内容 10 下料 铸造 20 清砂 清砂 30 铣 用 V 型块和辅助支承调整装加工件后压紧 洗曲轴中心部分大圆弧 84 和小 圆弧 30 保证大小圆弧端面间距尺寸为 57mm 铣 R42 的上 下面 保证 厚度尺寸为 10mm 铣曲轴左右端面 40 粗车 夹右端顶左边中心孔 车左端 24mm 长度尺寸至 20mm 车左端 22mm 长 度尺寸至 16mm 夹左端顶左边中心孔 车右端 30mm 长度尺寸至 80mm 车右端 27 6mm 长 度尺寸至 78mm 车右端 20 6mm 长度尺寸至 48mm 车右端 15mm 长度尺 寸至 23mm 50 半精车 夹右端顶左边中心孔 车左端 20mm 长度尺寸至 16mm 车槽 2mm 18mm 倒角 C2 夹左端顶左边中心孔 车右端 25 6mm 长度尺寸至 78mm 车右端 16 3mm 长 度尺寸至 48mm 60 热处理 调质 250 285HBS 70 精车 夹左端顶左边中心孔 车右端 20mm 长度尺寸至 78mm 车槽 2mm 16mm 车槽 2mm 14mm 倒角 C2 80 铣键槽 铣键槽 5mm 19mm 至图样尺寸 90 钳 去毛刺 清洗 100 检验 检查各部尺寸 110 入库 涂油入库 所以 综合多种原因比较方案一 二 取方案一为最佳方案 以下就方案一展开讨论 3 机械加工余量 工序尺寸及公差确定 表4 加工余量和工序尺寸 序号 工序内容 加工余量 mm 精度等级 工序尺寸 mm 表面粗糙度 m 铸件 2 0 CT12 12 5 05 粗车左端 24 2 CT12 12 5 05 粗车左端 20 2 CT12 12 5 06 半精车左端 20 2 CT8 3 2 07 粗车右端 30 2 CT12 12 5 07 粗车右端 20 2 4 CT12 12 5 07 粗车右端 15 7 CT12 12 5 07 粗车右端 12 5 6 CT12 12 5 08 半精车右端 20 2 CT8 3 2 08 半精车右端 15 4 3 CT8 3 2 10 精车右端 20 5 1 CT7 1 6 第五章 确定切削用量与时间定额 1 工序三 铣 的计算 用 V 型块和辅助支承调整装加工件后压紧 铣曲轴中部的上 下面 保证厚 度尺寸为 10mm 1 1 加工条件的确定 工件材料 由给定材料为 45 号钢 加工要求 专用夹具 用 V 型块和辅助支承调整装加工件后压紧 洗曲轴中 部分上 下平面 厚度尺寸保证为 10mm 机床 由被加工件为 45 号钢 考虑加工的经济性 可采用普通铣床 X6132 进行加工 刀具 综合考虑加工的可行性 选择铣进行加工时 1 2 铣削用量的选择及有关计算 1 2 1 切削深度 因切削用量较小 故可以选择 ap 1 6mm 二次走刀即可完成所需尺寸 1 2 2 每齿进给量 由 切削手册 表 3 30 可知机床的功为 7 5KW 查 切削手册 表 3 5 可得 f 0 14 0 24mm z 由于是对称铣 选较小量 f 0 14mm z 1 2 3 查后刀面最大磨损及寿命 查 切削手册 表 3 7 后刀面最大磨损为 1 0 1 5 mm 查 切削手册 表 3 8 寿命 T 180min 1 2 4 计算切削速度 按 切削手册 表 3 27 中的公式 也可以由表 3 16 查得 c v 98mm s n 439r min vf 490mm s 又根据 X6312铣床参数 选 n 475r min vf 600mm s 则实际的切削速度为 则实际进给量为 1 2 5 校验机床功率 查 切削手册 表 3 24 Pcc 1 1KW 而机床所提供的功率 Pcm 为 1 7KW 所以 Pcm Pcc 故校验合格 最终确定 ap 1 5mm nc 475r min vfc 600mm min vc 119 3m min fz 0 13mm z 1 2 6 计算基本工时 公式中 L l y 根据 切削手册 表 3 26 可得 l 12mm 所以 L 98mm 故 mt 98 119 3 0 82min 50s 2 工序四 粗车 的计算 2 1夹右端顶左边中心孔 车左端 24mm 长度尺寸至 20mm 2 1 1 加工条件的确定 工件材料 由给定材料为 45 钢 加工要求 专用夹具 夹右端顶左边中心孔 粗车左端面 24 保证总长度为 20 8mm 机床 由被加工件为铸件 考虑加工的经济性 可采用普通车床 CA6140 进行加工 刀具 综合考虑加工的可行性 选择 45 刀进行加工时 2 1 2 切削用量的选择及有关计算 查 机械制造手册 表 5 22 1 确定背吃刀量 ap 选取背吃刀量 ap 1 mm 2 确定进给量 fz 选取进给量 fz 0 7mm r 3 确定切削速度 vc 选取切削速度 vc 40m min 4 主轴转速的确定 由公式 n 1000v nd 得 n 1000 40 3 14 20 8 612 444 N min 5 走刀次数的选定 由 i 2 5 1 选取次数为2 6 计算基本工时 切削时间为 2 2夹右端顶左边中心孔 车左端 22mm 长度尺寸至 16mm 2 2 1 加工条件的确定 工件材料 由给定材料为 45 钢 加工要求 专用夹具 夹右端顶左边中心孔 粗车左端面 22 保证总长度为 18 8mm 机床 由被加工件为铸件 考虑加工的经济性 可采用普通车床 CA6140 进行加工 刀具 综合考虑加工的可行性 选择 45 刀进行加工时 2 2 2 切削用量的选择及有关计算 查 机械制造手册 表 5 22 1 确定背吃刀量 ap 选取背吃刀量 ap 1mm 2 确定进给量 fz 选取进给量 fz 0 7mm r 3 确定切削速度 vc 选取切削速度 vc 40m min 4 主轴转速的确定 由公式 n 1000v nd 得 n 1000 40 3 14 18 8 677 598 N min 5 走刀次数的选定 由 i 2 5 2 选取次数为 1 6 计算基本工时 切削时间为 3 工序五 半精车 的计算 3 1夹右端顶左边中心孔 车左端 20mm 长度尺寸至 16mm 3 1 1 加工条件的确定 工件材料 由给定材料为 45 钢 加工要求 专用夹具 夹右端顶左边中心孔 粗车左端面 22保证总长度度为 18 8mm 机床 由被加工件为铸件 考虑加工的经济性 可采用普通车床 CA6140 进 行加工 刀具 综合考虑加工的可行性 选择 45 刀进行加工时 3 1 2 切削用量的选择及有关计算 查 机械制造手册 表 5 22 1 确定背吃刀量 ap 选取背吃刀量ap 0 5mm 2 确定进给量 fz 选取进给量 fz 0 7mm r 3 确定切削速度 vc 选取切削速度 vc 40m min 4 主轴转速的确定 由公式 n 1000v d 得 n 1000 40 3 14 20 636 942 N min 5 走刀次数的选定 由 i 0 5 0 5 选取次数为 1 6 计算基本工时 切削时间为 3 2车槽 2mm 18mm 倒角 C2 3 2 1 加工条件的确定 工件材料 由给定材料为 45 钢 加工要求 专用夹具 夹右端顶左边中心孔 车槽 2mm 18mm 倒角 C2 机床 由被加工件为铸件 考虑加工的经济性 可采用普通车床 CA6140 进 行加工 刀具 综合考虑加工的可行性 选择切断刀进行加工时 3 2 2 切削用量的选择及有关计算 查 机械制造手册 表 5 22 1 确定背吃刀量 ap 选取背吃刀量 ap 1mm 2 确定切削速度 vc 选取切削速度 vc 20m min 3 主轴转速的确定 由公式 n 1000v d 得 n 1000 20 3 14 2 3184 713 N min 4 计算基本工时 切削时间为 4 工序六 粗车 的计算 4 1专用夹具夹左端顶右边中心孔 车右端 30mm 长度尺寸至 80mm 4 1 1 加工条件的确定 工件材料 由给定材料为 45 钢 加工要求 专用夹具 夹左端顶右边中心孔 粗车右端面 30 保证总长度为 80mm 机床 由被加工件为铸件 考虑加工的经济性 可采用普通车床 CA6140 进行加工 刀具 综合考虑加工的可行性 选择 45 刀进行加工时 4 1 2 切削用量的选择及有关计算 查 机械制造手册 表 5 22 1 确定背吃刀量 ap 选取背吃刀量 ap 1mm 2 确定进给量 fz 选取进给量 fz 0 7mm r 3 确定切削速度 vc 选取切削速度 vc 40m min 4 主轴转速的确定 由公式 n 1000v nd 得 n 1000 40 3 14 80 159 235 N min 5 走刀次数的选定 由 i 2 5 1 选取次数为 1 6 计算基本工时 切削时间为 4 2专用夹具夹左端顶右边中心孔 车右端 27 6mm 长度尺寸至 78mm 4 2 1 加工条件的确定 工件材料 由给定材料为 45 钢 加工要求 专用夹具 夹左端顶右边中心孔 粗车右端面 20 6 保证总长度为 78mm 机床 由被加工件为铸件 考虑加工的经济性 可采用普通车床 CA6140 进 行加工 刀具 综合考虑加工的可行性 选择 45 刀进行加工时 4 2 2 切削用量的选择及有关计算 查 机械制造手册 表 5 22 1 确定背吃刀量 ap 选取背吃刀量 ap 1 2mm 2 确定进给量 fz 选取进给量 fz 0 7mm r 3 确定切削速度 vc 选取切削速度 vc 40m min 4 主轴转速的确定 由公式 n 1000v nd 得 n 1000 40 3 14 78 163 45 N min 5 走刀次数的选定 由 i 2 5 1 2 选取次数为2 6 计算基本工时 切削时间为 4 3专用夹具夹左端顶右边中心孔 车右端 20 6mm 长度尺寸至 48mm 4 3 1 加工条件的确定 工件材料 由给定材料为 45 钢 加工要求 专用夹具 夹右端顶左边中心孔 粗车左端面 20 6mm保证总长度为 48mm 机床 由被加工件为铸件 考虑加工的经济性 可采用普通车床 CA6140 进行加工 刀具 综合考虑加工的可行性 选择 45 刀进行加工时 4 3 2 切削用量的选择及有关计算 查 机械制造手册 表 5 22 1 确定背吃刀量 ap 选取背吃刀量 ap 3 5mm 2 确定进给量 fz 选取进给量 fz 0 7mm r 3 确定切削速度 vc 选取切削速度 vc 40m min 4 主轴转速的确定 由公式 n 1000v nd 得 n 1000 40 3 14 48 365 393 N min 5 走刀次数的选定 由 i 2 5 3 5 选取次数为 1 6 计算基本工时 切削时间为 4 4专用夹具夹左端顶右边中心孔 车右端 15mm 长度尺寸至 23mm 4 4 1 加工条件的确定 工件材料 由给定材料为 45 钢 加工要求 专用夹具 夹端顶左边中心孔 粗车左端面 15 保证总长度为 23mm 机床 由被加工件为铸件 考虑加工的经济性 可采用普通车床 CA6140 进 行加工 刀具 综合考虑加工的可行性 选择 45 刀进行加工时 4 4 2 切削用量的选择及有关计算 查 机械制造手册 表 5 22 1 确定背吃刀量 ap 选取背吃刀量 ap 2 8mm 2 确定进给量 fz 选取进给量 fz 0 7mm r 3 确定切削速度 vc 选取切削速度 vc 40m min 4 主轴转速的确定 由公式 n 1000v nd 得 n 1000 40 3 14 23 553 863 N min 5 走刀次数的选定 由 i 2 5 2 8 选取次数为 1 6 计算基本工时 切削时间为 5 工序七 半精车 的计算 5 1专用夹具夹左端顶右边中心孔 车右端 25 6mm 长度尺寸至 78mm 5 1 1 加工条件的确定 工件材料 由给定材料为 45 钢 加工要求 专用夹具 夹端顶左边中心孔 粗车左端面 25 6 保证总长度为 78mm 机床 由被加工件为铸件 考虑加工的经济性 可采用普通车床 CA6140 进 行加工 刀具 综合考虑加工的可行性 选择 45 刀进行加工时 5 1 2 切削用量的选择及有关计算 查 机械制造手册 表 5 22 1 确定背吃刀量 ap 选取背吃刀量 ap 1mm 2 确定进给量 fz 选取进给量 f 0 7mm r 3 确定切削速度 vc 选取切削速度 vc 40m min 4 主轴转速的确定 由公式 n 1000v nd 得 n 1000 40 3 14 78 163 45 N min 5 走刀次数的选定 选取次数为 1 6 计算基本工时 切削时间为 5 2专用夹具夹左端顶右边中心孔 车右端 16 3mm 长度尺寸至 48mm 5 2 1 加工条件的确定 工件材料 由给定材料为 45 钢 加工要求 专用夹具 夹右端顶左边中心孔 粗车左端面 16 3 保证总长度为 48mm 机床 由被加工件为铸件 考虑加工的经济性 可采用普通车床 CA6140 进行加工 刀具 综合考虑加工的可行性 选择 45 刀进行加工时 5 2 2 切削用量的选择及有关计算 查 机械制造手册 表 5 22 1 确定背吃刀量 ap 选取背吃刀量 ap 2 1mm 2 确定进给量 fz 选取进给量 f 0 7mm r 3 确定切削速度 vc 选取切削速度 vc 40m min 4 主轴转速的确定 由公式 n 1000v nd 得 n 1000 40 3 14 48 365 393 N min 5 走刀次数的选定 选取次数为 1 6 计算基本工时 切削时间为 6 工序九 精车 的计算 6 1 专用夹具夹左端顶右边中心孔 车右端 20 5mm 长度尺寸至 78mm 6 1 1 加工条件的确定 工件材料 由给定材料为 45 钢 加工要求 专用夹具 夹端顶左边中心孔 粗车左端面 20 5保证总长度为 78mm 机床 由被加工件为铸件 考虑加工的经济性 可采用普通车床 CA6140 进 行加工 刀具 综合考虑加工的可行性 选择 45 刀进行加工时 6 1 2 切削用量的选择及有关计算 查 机械制造手册 表 5 22 1 确定背吃刀量 ap 选取背吃刀量ap 2 5mm 2 确定进给量 fz 选取进给量 f 0 7mm r 3 确定切削速度 vc 选取切削速度 vc 40m min 4 主轴转速的确定 由公式 n 1000v nd 得 n 1000 40 3 14 78 163 45 N min 5 走刀次数的选定 选取次数为 1 6 计算基本工时 切削时间为 6 2 车槽 2mm 16mm 6 2 1 加工条件的确定 工件材料 由给定材料为 45 钢 加工要求 专用夹具 夹右端顶左边中心孔 车槽 2mm 16mm 倒角 C2 机床 由被加工件为铸件 考虑加工的经济性 可采用普通车床 CA6140 进行加工 刀具 综合考虑加工的可行性 选择切断刀进行加工时 6 2 2 切削用量的选择及有关计算 查 机械制造手册 表 5 22 1 确定背吃刀量 ap 选取背吃刀量 ap 1mm 2 确定切削速度 Vc 选取切削速度Vc 20m min 3 主轴转速的确定 由公式 n 1000v nd 得 n 1000 20 3 14 16 398N min 4 计算基本工时 切削时间为 6 3 车槽 2mm 14mm 倒角 C2 6 3 1 加工条件的确定 工件材料 由给定材料为 45 钢 加工要求 专用夹具 夹右端顶左边中心孔 车槽 2mm 14mm 倒角 C2 机床 由被加工件为铸件 考虑加工的经济性 可采用普通车床 CA6140 进行加工 刀具 综合考虑加工的可行性 选择切断刀进行加工时 6 3 2 切削用量的选择及有关计算 查 机械制造手册 表 5 22 1 确定背吃刀量 ap 选取背吃刀量 ap 1mm 2 确定切削速度 vc 选取切削速度 vc 20m min 3 主轴转速的确定 由公式 n 1000v nd 得 n 1000 20 3 14 14 454 95 N min 4 计算基本工时 切削时间为 7 工序十 铣键槽 的计算 铣键槽 5mm 19mm 至图样尺寸 7 1加工条件的确定 工件材料 由给定材料为 45 钢 加工要求 专用夹具 高速钢错齿三面刃铣刀 精密级 K8 加工余量 8 用 乳化液冷却 机床 X6132A 7 1 1 选择刀具 由加工尺寸公差 0 0 03 铣刀精度为精密级 K8 参数 L 8mm D 63 d 22 d1 34 ro 15 ao 12 an 6 Z 16 7 1 2 选择切削量 由于槽的深度为 3mm 故一次走完 ae 3mm ap 3mm 由 切削用量简明手册 表 3 3 确定 f 0 15 0 3mm r 现取f 0 3mm r fz 0 3 16 0 018mm z 7 1 3 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据 切削用量简明手册 表 3 7 得最大 磨损量为 0 5 由表 3 8 确定刀具寿命 T 100min 其中 7 1 4 决定切削速度 Vc 和每齿进给量 Vf 由 切削用量简明手册 3 27 的公式 Vc Cv do qv Tm ap Xv fz yv ae uv Zpv Kv Cv 25 qv 0 2 Xv 0 1 yv 0 2 uv 0 5 pv 0 1 m 0 25 Km 1 12 Ksv 0 8 KTv 0 82 Kv Km Ksv KTv 1 12x0 8x0 82 0 79 Vc Cv do qv Tm ap Xv fz yv ae uv Zpv Kv 82 86m min 根据 X62W 型铣床说明书选 nc 375r min 实际速度 选 Vfc ncf 375X0 3 112 5mm min 根 据 X62W 型 铣 床 说 明书选选 Vf 110mm min fzc 110 375 16 0 018mm z 7 1 5 机床功率 根据 切削用量简明手册 表 3 28 公式 圆周力 KTV 0 90 KMFC 0 94 由表 28 得 CF 30 XF 1 0 yF 0 65 UF 0 83 WF 0 qF 0 83 KFC 1 28 Fc 30 X 8 X 0 018 X 8 63 X 375 505 6 N M FCdo 2 103 15 9N M Pc FcVc 1000 1 18km 根据 X62W 型铣床说明书 功率足够 7 1 6 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册 表 3 5 Tm l d h l1 Vf 14 3 2 110 0 172 min 10 3s L1 14mm 8 单位时间的确定 8 1 辅助时间 ta的计算 根据第五章第二节所述 辅助时间 ta与基本时间 tj之间的关系为 ta 0 15 0 2 tj 这 里取 ta 0 15 tj 则各工序的辅助时间分别为 工序四的辅助时间为 ta 0 15x50s 7 5s 工序五的辅助时间为 ta 0 15x10 8s 1 62s 工序六的辅助时间为 ta 0 15x3 5s 0 525s 工序七的辅助时间为 ta 0 15x33 78s 5 08s 工序八的辅助时间为 ta 0 15x25 8s 3 87s 工序九的辅助时间为 ta 0 15x2 85s 0 42s 工序十的辅助时间为 ta 0 15x10 3s 1 54s 8 2 其他时间的计算 除了作业时间 基本时间和辅助时间之和 以外 每道工序的单件时间还包括布置工作 的时间 休息与生理需要的时间和准备与终结时间 由于端盖的生产类型为大批生产 分摊 到每个工件上的准备与终结时间甚微 可忽略不计 布置工作的时间 tb是作业时间的 2 7 休息与生理需要时间 tx是作业时间的 2 4 这里均取 3 则各工序的其他时间可按关系式 3 3 tj ta 计算 它们分别为 工序四的其他时间为 tb tx 6 x 50s 7 5s 3 45s 工序五的其他时间为 tb tx 6 x 10 8s 1 62s 0 745s 工序六的其他辅助时间为 tb tx 6 x 3 5s 0 525s 0 24s 工序七的其他时间为 tb tx 6 x 33 78s 5 08s 2 33s 工序八的其他时间为 tb tx 6 x 25 8s 3 78s 5 85s 工序九的其他时间为 tb tx 6 x 2 85s 0 42s 0 19s 工序十的其他时间为 tb tx 6 x 10 3s 1 45s 0 705s 8 3 单件时间 tdj 的计算 这里的各工序的单件时间分别为 工序四的单件时间为 50s 7 5s 3 45s 60 95s 工序五的单件时间为 10 8s 0 62s 1 745s 13 16s 工序六的单件时间为 3 5s 0 525s 0 24s 4 26s 工序七的单件时间为 33 78s 2 33s 5 08s 41 2s 工序八的单件时间为 25 8s 3 78s 5 85s 35 43s 工序九的单件时间为 2 85s 0 42s 0 19s 3 46s 工序十的单件时间为 10 3s 1 45s 0 705 12 45s 第六章 夹具设计 1 机床夹具1设计 1 1 拟定设计方案 如图二所示 技术要求 要求半精加工图示最左端 20 为了车削 20的外圆 提高劳动生存率 保证加工质量 降低劳动强度 需要设计专用夹具进行切削加工 本夹具将采用普通车床进行加工 将 曲轴置于夹具中 然后将夹具夹紧在三爪卡盘中 为了将夹具夹在三爪卡盘中 专用夹具一端设计成正六边形 便于装夹 图二 零件图 31 1 2 定位基准的选择 20的中心线以最右端 12的中心线为定位基准 由于连接板是锻件精度较高 且先对连接板表面进行了加工 所以利用连接板的背面靠住夹具面来固定 这样既保证了 20的尺寸精度 还提高了加工效率 1 3 确定夹具的结构方案 根据工序加工要求 夹具在安装的定位方案如下 以正六边形的三个表面为定位基准 用三爪卡盘对其进行定位 在夹具上开V形槽 使曲轴轴线与V形槽上表面重合 并且使用压板将曲轴与夹具压紧 1 4 确定夹紧机构 此夹具选用的是螺栓压板夹紧机构 拧紧螺栓通过压板压紧工件表面 如图三所示 图三 加紧机构 1 5 尺寸计算 1 5 1 工件在夹具上装夹牢固后 其中 12轴线的水平高度与夹具上表面重合 如图示 图四 其中OD 6 OCB 450 CO AO OD BC 由三角函数关系得 OB OC 8 484 即AB 16 968 查标准公差等级表得 其IT6公差为0 011 查极限偏差表可得 其上偏差为 0 006 下偏差为 0 005 1 5 2 工件装夹时 20轴线水平高度与夹具上表面重合 如图所示 图五 其中O1D1 10 O1C1B1 450 C1O1 A1O1 O1D1 B1C1 由三角函数关系可得 O1B1 O1C1 14 14 即A1B1 28 28 查标准公差等级表得 其IT6公差为0 013 查极限偏差表得 其上偏差为 0 008 下偏差为 0 005 1 5 3 工件装夹时 15轴线水平高度与夹具上表面重合 如图示 图六 其中O2D2 7 5 O2C2B2 450 C2O2 A2O2 O2D2 B2C2 由三角函数关系可得 O2B2 O2C2 10 605 即A2B2 21 21 查标准公差等级表得 其IT6公差为0 013 查极限偏差表得 其上偏差为 0 008 下极限偏差为 0 005 1 6 定位误差分析与计算 如图示 图六 如不考虑V形块的制造误差 则工件定位基准在V形块的对称面上 因此工件中心线在水平方向上位移为零 但在垂直方向上 因工件外圆有制造误差 而产生基准误差 如上图工件直径尺寸 20 其定位误差分析如下 图中工序基准与定位基准重合 此时 b 0 只有基准位移误差 故定位误差为 d j 0 023 1 7 夹具外形尺寸 1 7 1 夹具零件图如图七所示 1 7 2 夹具与零件装配图如图八所示 1 7 3 实体图如图示 图七 夹具1零件图 图八 夹具1装配图 图九 夹具1实体图 1 图九 夹具1实体图 2 2 夹具2铣键槽专用夹具的设计 2 1 拟定设计方案 为了提高劳动生产率 保证加工质量 降低劳动强度 在加工零件时 需要设计专用夹具 决定设计铣键槽的专用夹具 本夹具主要用来铣曲轴键槽 由加工本道工序的工序简图可知 在本道工序前 主轴颈都进行了精车加工 因此在本道工序加工时主要应考虑提高劳动生产率 同时应保证加工尺寸精度和表面质量 图十 零件简图 2 2 确定夹具设计方案 2 2 1 确定工件的夹紧方式 选择合适的夹紧机构 在进行端面铣加工工序时 左右两端的轴已加工 用两个活动的V型块定位 因此工件选用两端轴中心线作为定位基准 采用硬质合金端铣刀 为了简便实用 准备采用六角螺母进行夹紧 按照夹紧的基本原则 确定工件以2个V型块