【工装夹具类】CA-10型汽油机曲轴加工工艺规程及夹具设计【含开题+文献】【2副】【全套CAD图纸+毕业论文】
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【工装夹具类】CA-10型汽油机曲轴加工工艺规程及夹具设计【含开题+文献】【2副】【全套CAD图纸+毕业论文】,工装,夹具,ca,10,汽油机,曲轴,加工,工艺,规程,设计,开题,文献,全套,cad,图纸,毕业论文
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大红鹰学院 本科毕业设计 汽油机曲轴加工工艺规程及夹具设计 学生姓名： 学生学号： 院 系： 年级专业： 指导教师： 要 此 次毕业设计任务是 对 三拐曲轴 零件的机械加工工艺 夹具的设计 ，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对 三拐曲轴 零件的工序的加工设计了专用夹具 . 本文主要对 三拐曲轴 零件 主要以 直压板和弹簧 来夹紧，铣键槽时 2个 此要降低 具设计要方便、简单。 关键词 ：加工工艺，加工方法，工艺文件，夹具 I he is to of of of In of on in to V so to to be 录 摘 要 . . I 1 绪论 . 1 械加工工艺概述 . 1 械加工工艺流程 . 1 具概述 . 2 床夹具的功能 . 2 床夹具的发展趋势 . 3 床夹具的现状 . 3 代机床夹具的发展方向 . 3 2 零件分析 . 5 件的作用 . 5 件的工艺分析 . 5 拐径为 55中心的加工表面 . 6 轴心线两端轴为中心的加工表面 . 6 件图样分析分析 . 6 3 工艺规程设计 . 6 定毛坯的制造形式 . 6 面的选择 . 6 基准选择 . 7 基准的选择 . 7 定工艺路线 . 7 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 9 工两端中心线上的外圆表面 . 9 1： 10 圆锥处键槽 . 10 磨拐径为 55 . 10 定切削用量 . 10 4 铣曲拐端面夹具设计 . 26 计要求 . 26 位基准的选择 . 26 位元件的设计 . 26 削力与夹紧力计算 . 27 紧原件的选择 . 31 刀块和塞尺设计 . 31 定夹具体结构和总体结构 . 32 具设计及操作的简要说明 . 33 5 铣曲轴键槽专用夹具设计 . 34 位基准的选择 . 34 位元件的设计 . 34 削力与夹紧力计算 . 35 刀块和塞尺设计 . 36 6 数控加工程序 . 38 总 结 . 39 参 考 文 献 . 40 致 谢 . 41 1 1 绪论 械加工工艺概述 机械加工工艺 是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。 一个普通零件的加工工艺流程是粗加工 装配 包装，就是个加工的笼统的流程。 机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件 的过程称为机械加工工艺过程。 比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详 细的数据了，机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明。比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。 总的来说，加工工艺是每个步骤的详细参数工艺流程是纲领，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。 械加工工艺流程 机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具 体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领，确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 4) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和 辅助工具 。 5) 填写工艺文件。 2 6) 选择毛坯。 7) 拟订工艺路线。 8) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。 具概述 现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。 夹具是一种装夹工件的工艺 装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。 在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在机床夹具设计是一项重要的技术工作。 床夹具的功能 在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。 1机床夹具的主要功能 机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。 定位 定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。 （ 2）夹紧 由于工件在加工时， 受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。因此， 3 夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。 2机床夹具的特殊功能 机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。 （ 1）对刀 如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。 （ 2）导向 导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置 并引导其进行钻削。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。 床夹具的发展趋势 随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 床夹具的现状 数控机床（ 加工中心（ 成组技术（ 柔性制造系统（ 新技术的应用现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。特别是近年来，对机床夹具提出了如下新的要求： 1）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。 2）能装夹一组具有相似性特征的工件。 3）提高机床夹具的标准化程度。 4）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备 周期，降低生产成本。 5）适用于精密加工的高精度机床夹具。 6）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。 代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化、柔性化四个方面。 标准化 机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 4 目前我国已有夹具零件及部件的国家标准： 214891 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。 夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图 的审查创造良好的条件。 通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。 精密化 精密化夹具的结构类型很多，随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达 于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为 5 m；精密心轴的同轴度公差可控制在 1 m 内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达 m。 高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹 具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。 柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。 具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。 5 2 零件分析 件的作用 题目所给定的零件是单杠内燃机上的曲轴，它位于内燃机连杆处，曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动 ，并将旋转转为直线运动，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，是连杆获得所需的动力。件的工艺分析 由内燃机的曲轴零件图可知，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 6 拐径为 55中心的加工表面 这一组加工表面包括 : 拐径 55工及其倒圆角 ,它的加工表面的位置要求是 55 轴心线两端轴为中心的加工表面 这一组加工表面： 1： 10锥度面上 75各轴的外圆表面 , 右。 这组加工表面有一定的圆柱度要求，主要是： 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要有： (1)曲轴拐径 55 基准轴心线的平行度公差 以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可在仿型车床上一起加工。 件图样分析 分析 1、零件图样分析 l） 55 轴径 同轴度公差为 2） 1:20 锥度部分对 心线同轴度公差为 3）三个拐径分别对 心线平行度公差为 4）热处理，人工时效处理 227270 5）曲轴材料为 3 工艺规程设计 定毛坯的制造形式 零件材料 虑到内燃机曲轴的零件较大，零件比较复杂，且大批量生产应采用模锻。而且投资较少，成本较低，生产周期短。 面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以 7 使加工质量得到保证，生产率得以提高。不盲目的选择基 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。 基准选择 在大批生产的条件下，通常都是采取夹具中装夹。 基准的选择 加工曲轴的主轴颈止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，采用辅助精基准顶针孔。 用顶针孔作为精基准，符合基面同一的原则，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。对于主轴颈较大而偏心距又较小的曲轴，可以在曲轴两端面上分别各打出两个顶针孔 ， 使用典型的一面两 孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求 。 定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应该是使零件的几何形状、尺寸精度等技术要求能得到合理的保证。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 工艺路线方案： 表 2拐曲轴机械加工工艺过程卡 工序号 工序名称 工序内容 工艺装备 1 铸 铸造（左端 55铸造尺寸为 75 2 清砂 清砂 3 热处理 人工时效处理 4 清砂 细清砂 5 涂漆 非加工表面涂红色防锈漆 6 划线 按毛坯外形 找正，照顾各加工面，划外形尺寸线 7 铣 经两轴径部分定位压紧分别铣两个端面保证总长尺寸 520左端中心孔 55W （端铣） 8 粗车 夹右端外圆，找正两轴径外圆。顶左端中心孔，车两轴径处，其中 8 1： 20 一端（右端）尺寸为 55一端（左端）尺寸为 70艺尺寸） 9 粗车 倒头装夹工件左端 70，中心架夹带锥一端 55径上，钻右端中心孔 车锥度一端各部尺寸，留加工余量 5中 70至图样尺寸） 0 划线 在左端 70径上划键槽线深 5 12 75艺用键槽），注意与靠 70近的拐在同一平面内 11 铣 以两 55位装夹工件铣键槽宽 12 7552K 12 粗车 采用专用工装装病例工件粗车曲轴三个拐径及拐径两个侧面，（专用工装为转夹具，可进行三等分分度）留加工余量 5用工装 3 精车 采用专用工装装夹工件精车曲轴三个拐径及拐径两个侧面，4 精车 夹工件左端，顶右端中心孔，车工件右端各部尺寸， 1： 20 锥度留加工余量 15 精车 倒头，采用两顶尖装夹工件，车左端尺寸 55 角 6 检验 检查曲轴偏心距 17 磨 以两中心孔定位装夹工件（专用工装），磨拐径三处至图样尺寸55 磨拐径两侧及圆角 8240 18 磨 以两中心孔定位装夹工件，磨轴径两处 图样尺寸磨 50 图样尺寸 9 磨 夹工件左端，中心架夹右端 ，找正，磨 1： 20 锥度至图样尺寸 度环规铜皮 20 划线 划 6槽 21 铣 以两轴径定位装夹工件铣 6槽 2 钳 修锉飞刺 9 23 检验 磁粉探伤 24 检验 按图样检验工件各部尺寸精度 25 入库 涂油入库 械加工余量 、 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 内燃机 曲轴零件材料为 度 190270坯重量约为 产类型为大批生产，采用毛坯锻件。 工两端中心线上的外圆表面 由于这些表面的粗糙度要求较高，它们的表面粗糙度有 m m ，根据工序要求，轴径 55还要研磨。 粗车：参照机械加工工艺手册表 余量规定为 5现取 精车：参照机械加工工艺手册表 余量规定为 1磨：参照机械加工工艺手册表 余量规定为 现取 研磨：参照机械加工工艺手册表 余量规定为 0 8 0 5 取 轴径 55锻造毛坯的基本尺寸分别为： 55+（ +*2=765+（ +*2= 根据机械加工工艺手册表 件尺寸公差为 1 2现取 1轴径 55 毛坯的名义尺寸为： 55+（ *2=76坯最小尺寸为： 765 坯最大尺寸为： 76+1=77车后尺寸为： 55+=69磨后尺寸与零件图尺寸相同，即 55对于锥度为 1： 10 的轴径粗糙度要求为 m ,精车能达到要求，此时直径粗加工余量 2Z=5加工为 满足加工要求。而对于飞轮外螺纹表面粗糙度要求为 R m 故粗车就能达到要求。 10 1： 10 圆锥处键槽 根据工艺要求，端面精度要求不高粗糙度为 m ,需要粗精 铣键槽 ， 此时的余量 2Z=3 磨拐径为 55 于表面的粗糙度要求较高，它们的表面粗糙度都是 m ，根据工序要求， 拐径 55 车，还有粗、研磨。 粗车：参照机械加工工艺手册表 余量规定为 5 精车：参照机械加工工艺手册表 余量规定 为 1 粗磨：参照机械加工工艺手册表 余量规定为 现取 研磨：参照机械加工工艺手册表 余量规定为 0 8 0 5 现取 拐径 55 毛坯的基本尺寸为： 55+（ +*2= 根据机械加工工艺手册表 件尺寸公差等级选用 ，取锻件尺寸公差为 1对轴径 95 毛坯的名义尺寸为： 55+（ +*2= 毛坯最小尺寸为： 毛坯最大尺寸为： 精车后尺寸为： 55+ 研磨后尺寸与零件图尺寸相同，即 55 定切削用量 工序 1： 经两轴径部分定位压紧分别铣两个端面保证总长尺寸 520左端中心孔 工材料： 专用夹具中。 刀具： 质合金端铣刀。根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 选铣刀直径20数 Z=6。 11 1）确定背吃刀量 p 2）确定进给量 f： 根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 查得 z。选择 z，故 z / 3）确定切削速度 v： 根据机械加工工艺师手册第 2 版，表 选择 50m/ m i n/ 按 床的转速，选择 00 ，所以实际切削速度 v： m i n/002201000 工作台每分钟进给量为： m i n/ 按 床工作台进给量表，选择 130mm/ 则实际每齿进给量为： 30 工额定时的计算 m i 0 4864 8 521 if l =485 6 32 取 2 ， 30 ， 2i 。 1 0 0 00 . 5 1 3 , 0 . 0 3 0 . 0 5l d c d c c d 12 工序 2： 夹右端外圆，找正两轴径外圆。顶左端中心孔，车两轴径处，其中 1： 20 一端（右端）尺寸为 55一端（左端）尺寸为 70艺尺寸） 加工条件 工件材料： 锻件。 加工要求： 粗车左端外圆 55 机床：仿型车床 刀具： )被吃刀量 取单边余量 Z=2 2)进给量 f：根据 3 表 0 f mm r= 。 3)切削速度： 按 3 表 削速度 1 /CV m s= ， 1 . 3 8 6 0 8 2 . 8 / m i 4)机床主轴转速： 1000 1 0 0 0 8 2 . 8 / m i n / m i r = 切 削 速 度 曲 轴 直 径 按机床说明书，与 / 近的转速为 400 /则： . 实际铣削速度： m 00*65*3141000 5)检验机床功率：主切削力 3表 查得 由仿型车床说明书可知，车床主电动机功率为 13主轴转速为 400 r/轴传递的功率为 以机床功率足够，可以正常工作。 6)计算切削工时：按 3表 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 L=具切入长度 1l ： tg (23) 13 主偏角 0,具切出长度 2l ：取 2 0l 1 2 3 1 0 5 2 m i n 0 . 5 4 m i 0 0 . 5l l + + += = =工序 3： 倒头装夹工件左端 70，中心架夹带锥一端 55径上，钻右端中心孔 车锥度一端各部尺寸，留加工余量 5中 70至图样尺寸） 加工条件 工件材料： 600 ，锻件。 机床：仿型车床 刀具： ) 被吃刀量 取单边余量 Z=4 2) 进给量 f：根据 3表 0 f mm r= 。 3) 切削速度： 按 3表 切削速度： 1 /CV m s= ， 1 . 1 4 6 0 6 8 . 4 / m i 4) 机床主轴转速： 1000 1 0 0 0 6 8 . 4 /65cs r s r = 切 削 速 度 曲 轴 直 径 按 3表 得 ，与 / 近的转速为 400r/实际速度： m i n/00*65*3141000 。 5)检验机床功率：主切削力 3表 查得 由车床说明书可知，车床主电动机功率为 75主轴转速为 400r/，主轴传递的功率为 以机床功率足够，可以正常工作。 14 6) 计算切削工时： 按工艺手册表 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 L=44具切入长度 1l ： tg (23) 主偏角 0, 具切出长度 2l ：取 2 0l 1 2 3 1 4 8 2 m i n 0 . 4 7 m i 0 0 . 8l l + + += = =工序 4： 采用专用工装装病例工件粗车曲轴三个拐径及拐径两个侧面，（专用工装为转夹具，可进行三等分分度）留加工余量 5床：仿型车床 刀具： 1） 粗车拐径 55 )被吃刀量 参照 3表 余量规定为 4 现也取 分两次加工， 2)进给量 f：根据 3表 0 f mm r= 。 3)切削速度： 按 2表 削速度计算公式（寿命选 T=60 a f= 式中： 2 4 2 , 0 . 1 5 , 0 . 3 5 , 0 . 2v v vc x y m= = = = 2 即 1 . 4 4 , 0 . 8 , 1 . 0 4 , 0 . 8 1 , 0 . 9 7vm s v k v k r v b vk k k k k= = = = = 所以： m i n/*60 242 mV c 4)机床主轴转速： 1000 1 0 0 0 9 2 . 1 0 / m i n / m i r = 切 削 速 度 15 曲 轴 直 径 按 3表 得 ，与 / 近的转速为 590r/实际速度 m 90*50*3141000 。 5)检验机床功率：主切削力 2表 示公式计算 p c a v k= 式中： 2 7 9 5 , 1 . 0 , 0 . 7 5 , 0 . 1 5C C C F FC x y n= = = = - 所以： NF c 0*2 7 9 5 切削时消耗功率 : 44 由机床说明书可知，主电动机功率为 75主轴转速为 590r/轴传递的功率为 45以机床功率足够，可以正常工作。 6) 计算切削工时：按 3表 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 L=123具切入长度 1l ： tg (23) 主偏角 0, 具切出长度 2l ：取 2 0l 本工序机动时间 1 2 3 8 9 2 m i n 0 . 3 1 m i 0 0 . 5l l + + += = =工序 5： 精车拐径 55 寸 机床：仿型车床 刀具： )被吃刀量 16 2) 进给量 f：根据 3表 估切削速度 0 f mm r= 。 3) 切削速度： 按 2表 削速度计算公式（寿命选 T=60 a f= 式中： 1 8 9 . 8 , 0 . 1 5 , 0 . 2 , 0 . 2v v vc x y m= = = = 2 即 1 . 4 4 , 0 . 8 , 1 . 0 4 , 0 . 8 1 , 0 . 9 7vm s v k v k r v b vk k k k k= = = = = 所以： m i n/0 mV c 4) 机床主轴转速： 1000 1 0 0 0 1 4 9 . 4 / m i n / m i r = 3表 得 ，与 近的转速为 1000r/实际速度 m 571000 1000*50*3141000 0 c 。 5) 计算切削工时：按 3表 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 L=89具切入长度 1l ： tg (23) 主偏角 0, 具切出长度 2l ：取 2 0l 本工序机动时间 1 2 3 8 9 2 m i n 0 . 4 5 5 m i 0 0 0 . 2l l + + += = =工序 6：精车轴径 55 床：仿型车床 刀具： 17 1) 被吃刀量 2) 进给量 f：根据 3表 估切削速度 0 f mm r= 。 3) 切削速度： 按 2表 削速度计算公式（寿命选 T=60 a f= 式中： 1 8 9 . 8 , 0 . 1 5 , 0 . 2 , 0 . 2v v vc x y m= = = = 表 即 1 . 4 4 , 0 . 8 , 1 . 0 4 , 0 . 8 1 , 0 . 9 7vm s v k v k r v b vk
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