468曲轴工艺规程及钻模夹具的设计
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底座.dwg
滑板.dwg
钻模夹具装配图.dwg
零件图12张.dwg
摘 要
本文介绍了曲轴加工过程中定位、装夹、加紧、钻模以及曲轴加工方面、夹具设计上的相关知识。综述了国内外目前微型车曲轴的制造技术及发展趋势。通过对曲轴的使用性能、工作条件、结构、技术要求的了解，对曲轴的加工工艺规程进行研究改进,提出了在加工过程中常出现的问题及改进的办法，使曲轴的精度和表面质量得到很大提高，降低了废品率，提高了劳动生产率。并绘制夹具的二维与三维图形。与在对国内外夹具的设计现状进行分析的基础上，针对中小企业广泛使用夹具常出现的情况，我们有必要对夹具进行设计，具有现代机床夹具设计的相关知识，这样可有效地提高夹具设计的速度和质量，从而提高企业效益。此外，本文顺应现代机械设计发展趋势，利用Pro/E绘出曲轴及重要工序夹具的三维图。
关键词：曲轴；夹具；设计；三维图；Pro/E
ABSTRACT
This paper introduces the crankshaft machining process of location 、clamping、intensify、jig and the relevant knowledge on crankshaft processing and the design of fixture. Reviewed the current micro-car crankshaft manufacturing technology and development trends. Through the use of performance, working conditions, structure and understanding of the technical requirements of the crankshaft processing improvements in the processing of those problems and improving the method, so that the crankshaft precision and surface quality can be improved greatly, reduced the reject rate, improved labor productivity. Furthermore, I am conversing the size of the chain. In considering the reasonableness of the crankshaft design, stress analysis for the crankshaft and the related calculation and verification. In the domestic and international fixture design for the analysis of the status quo, based on extensive use of the regular fixture. We need to design fixture, fixture with modern design knowledge, This will effectively increase the speed fixture design and quality, there by improving enterprise efficiency. In addition, the paper conform to the modern mechanical design development trends, using the Pro/E to draw the 3D map of crankshaft and the important processes on the fixture.
Key words：Crank；Fixture；Design；3D Map；Pro/E
目 录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 选题背景 1
1.2 国内外曲轴制造技术的发展趋势 1
1.2.1 国外曲轴制造技术的发展趋势 1
1.2.2 国内曲轴制造技术的发展趋势 2
1.3 选题的目的和意义 4
1.4 课题研究的主要内容 5
第2章 曲轴加工工艺研究及钻模夹具的设计 6
2.1 概述 6
2.1.1 曲轴使用的性能与工作条件 6
2.1.2 曲轴的结构与技术要求 6
2.1.3 材料与毛坯 6
2.2 曲轴加工工艺分析 6
2.2.1 曲轴加工工艺过程 7
2.2.2 定位基准的选择 8
2.2.3 加工工序的安排 9
2.3 夹具的设计 10
2.3.1 夹具的定义和作用 10
2.3.2 夹具的分类 10
2.3.3 进行夹具设计的意义 11
2.4 夹具设计中需注意的问题 11
2.4.1 清根问题 11
2.4.2 让刀问题 11
2.4.3 更换问题 11
2.4.4 防松问题 12
2.4.5 对夹具体的要求 12
2.4.6 钻模夹具体毛坯的类型 13
2.5 钻模夹具的设计 13
2.5.1 部分基本件的选择 13
2.5.2 主要零件的选择 14
2.5.3 工步的制定 14
2.5.4 钻模夹具应注意的问题 14
2.5.5 钻模夹具的定位及设计原则 14
2.5.6 斜孔钻模夹具的改进思路 18
2.6 本章小结 18
第3章 液压系统的设计 19
3.1 滑板液压系统的设计 19
3.2 液压系统回路的设计 19
3.2.1 减速回路 19
3.2.2 锁紧回路 19
3.2.3 液压缸的设计计算 20
3.3 液压系统的组成 20
3.3.1 液压系统的组成 20
3.3.2 液压缸的组成 21
3.3.3 齿轮泵 22
3.3.4 单向阀 22
3.3.5 溢流阀 22
3.3.6 滤油器 22
3.3.7 节流阀 23
3.3.8 油箱 23
3.4 油缸的计算与选型 23
3.4.1 液压缸推力及行程的确定 23
3.4.2油缸直径及行程的确定 23
3.4.3 滑板机构油缸直径与行程的计算 24
3.4.4 油缸的选型 24
3.4.5 油缸壳体的设计 24
3.5 油泵的计算与选型 25
3.5.1 油泵工作压力的计算 25
3.5.2 油泵理论流量的计算 25
3.5.3 油泵排量的计算 26
3.5.4 油泵功率的计算 26
3.5.5 油泵的选型 26
3.6 油箱与油管的计算与选型 26
3.6.1 油箱容积V的计算 27
3.6.2 油管内径d的计算 27
3.7 本章小结 27
第4章 曲轴三维图及夹具的设计图 28
4.1 概述 28
4.1.1 PROE的主要特点及概念 28
4.1.2 Pro/E在机械设计中的应用 28
4.2 在Pro/E环境下生成曲轴 29
4.2.1 画曲轴的方法及思路 29
4.2.2 画曲轴的步骤 29
4.2.3 画曲轴中使用到的几种功能 29
4.2.4 Pro/E环境下的成型曲轴 31
4.3 主要夹具的建模 31
4.3.1 V型块的建模 31
4.3.2 滑板的建模 32
4.3.3 底座的建模 32
4.3.4 钻模板的建模 33
4.3.5 V型块夹板的建模 33
4.3.6 定位凹槽的建模 34
4.3.7 支座的建模 34
4.4 本章小结 35
结论 36
参考文献 37
致谢 38
第1章 绪 论
1.1 选题背景
微型汽车在我国有很大的市场，从0.9L到1.3L，价格也适合我国国情，同时适合正在发展的中国的现况，曲轴飞轮组结构、材料及加工手段等也在不断发展。
曲轴是内燃机中承受冲击载荷传递动力的关键零件，也是在内燃机5大件(机体、缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴)中最难以保证加工质量的零件。由于曲轴工况条件恶劣，因此对曲轴的材质、毛坯加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求都十分严格。其中任何一个环节的质量对曲轴的寿命和整机的可靠性都具有很大的影响。因此世界各国对曲轴的加工都十分重视，都在不断地改进曲轴加工工艺，最大可能地提高曲轴寿命。
曲轴质量约占内燃机质量的10%，成本约占整机的10%~12%，其材质大体可分2类：一类是锻钢，一类是球墨铸铁。由于球墨铸铁的切削性能良好，并可通过各种热处理和表面强化处理来提高曲轴的抗疲劳强度、硬度和耐磨性。球墨铸铁中的内摩擦所耗功比钢大，减小了工作时的扭转振动的振幅和应力，应力集中也没有钢质曲轴敏感，所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛的应用。近年来，我国内燃机曲轴专业生产厂家通过引进技术消化吸收和自行开发，总体水平有了较大的提高。但是我国距世界先进水平仍相差很远，甚至于还满足不了我国内燃机工业技术发展的要求。我们只有充分了解国内外内燃机曲轴制造技术现状及发展趋势，及时改进和提高曲轴制造技术水准，才能制造出具有世界一流水平的内燃机曲轴，以实力参与市场竞争。
1.2 国内外曲轴制造技术的发展趋势
1.2.1 国外曲轴制造技术的发展趋势
1、锻造技术
随着锻压技术的进步，在变形理论上采用有限元法借助电子计算机应力和变形状态。在20世纪70年发达国家对新建或改建的大的专业锻造厂点，大都是以微机数控和群控的模锻压力机或电动液压锤及螺旋压力机为主机的生产线大批量生产曲轴等锻件。近年来，随着计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）、计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，简称CAM）的广泛采用，管理信息系统和集成生产系统的引入，锻造生产软件、硬件和数据库的研究，以实现锻造生产从原材料、工艺和工艺装备最佳方案的选择和整个过程的控制，推动着锻造生产向合理化、自动化方向发展。
2、机加工技术
由于数控技术的飞速发展，国外的机加工自动线将具有更高的适应性和灵活性,大批量生产的曲轴轴颈粗加工，国外采用车削、铣削和车拉三种方式，其中数控内铣和车拉逐渐显示出其高效和经济性，是曲轴粗加工的发展趋势。曲轴的磨削广泛在全数控、全封闭自动在线进行。
广泛采用圆角滚压工艺强化圆角，轴颈抛光广泛采用砂带抛光机。曲轴动平衡采用自动线，一般均为计算机控制，进行自动测量和修正
曲轴的检测将广泛采用在线自动检测和终检相结合的方式，关键设备设有电子量仪，能连续监控加工精度，提高生产率，保证产品质量
3、热处理技术
主要是表面强化技术的进一步发展和材质的开发和选择。
非调质钢、微量合金钢、高强度贝氏体铸铁等将广泛的应用于曲轴。
在提高曲轴的弯曲疲劳性能方面圆角滚压最为有效；曲轴的感应处理采用中频圆角—轴颈淬火能同时提高耐磨性和疲劳强度；曲轴的表面化学热处理以德国的二段式气体软氮化法(Deganit法)较先进，可获得单相 化合物层，大大提高产品的质量和性能，估计将会得到广泛的应用；曲轴化学复合表面热处理强化、中频淬火、圆角滚压复合强化等也将会得到广泛应用。
1.2.2 国内曲轴制造技术的发展趋势
目前国内曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备多采用多刀车床车削曲轴主轴颈及拐颈，工序的质量稳定性差，容易产生较大的内应力，难以达到合理的加工余量。一般精加工采用MQ8260等曲轴磨床粗磨-半精磨-精磨-抛光，通常靠手工操作，加工质量不稳定。
曲轴的热处理关键技术是表面强化处理。球墨铸铁曲轴一般均采用正火处理，为表面处理做好组织准备，表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺。锻钢曲轴则采用轴颈与圆角淬火工艺。引进的设备有AEG全自动曲轴淬火机床、EMA淬火机床等。而在近几年里，国内制造技术将向以下方向发展：
4.4 本章小结
本章重点介绍了Pro/E的相关知识、其在机械设计中的应用。介绍在Pro/E环境下生成的曲轴以及钻模夹具的方法、步骤。掌握了Pro/E的一些基本功能的使用方法。对于曲轴钻模夹具模拟装夹，还需深入学习以及Pro/E其它功能仍有待实际操作，掌握其精髓。
结 论
这次毕业设计时间虽短暂，但收获颇多。这次的设计使我的专业知识得到了巩固和开拓，并且还学到了一些以前没有接触到的东西，使我将所学与实践联系起来，使我认识到自身知识的缺漏，是一个综合能力的体现。下面是我这次毕业设计结论。
1、了解了曲轴的详细加工过程、技术要求、夹具设计等相关知识。对夹具的定位方法及定位基准的选择有了更多的认识。对于在工厂加工某一部件的流程及原则有初步的认识并且更进一步的理解了定位夹紧方法。
2、在设计钻模夹具时，必须在保证零件质量要求的前提下，提高劳动生产率和降低成本，也就是说，必须做到优质、高产、低消耗。
3、零件的加工质量有两大指针：一是机械加工精度，二是机械加工表面质量。这次的设计为尽可能达到这两项指标，对钻模夹具的设计及要求、原则作了分析，保证了工件加工的精度、位置度等要求。
4、通过对夹具的设计，我们可保证机械加工的精度、提高生产率、扩大机床工艺范围及减轻工人的劳动强度。
5、利用先进的Pro/E及CAD技术进行建模，目前计算机辅助设计早已进入实用阶段。深刻感受到自己知识的匮乏，不能融入时代前进的步伐，需努力掌握更多专业知识和技能。
在这次设计中，感到在三维图的画法方面还存在一些困难，另外在夹具设计方面，不能很好的将理论与实际结合，以及空间想象能力还有所欠缺。在以后的工作中，我会多查资料，多看书来充实自己的知识，弥补自己的不足。
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致 谢
我毕业设计的题目是：微型车曲轴工艺改进及夹具设计。设计的这期间，遇到过很多难点，让我深感所学知识的欠缺、知识的重要性！我清醒的认识到，由于理论水平和精力有限，疏漏和不当之处在所难免，希望得到各位老师的批评指正，使我所学到的理论知识和实践经验更好的相结合并应用到实际工作中去。
在此，我特别要感谢的是我的指导老师，设计期间，老师对我细心指导、讲解，向我推荐相关资料，将自己收藏的书借给我。由于我是方向二的学生，在设计刚开始时，我对部分知识很不熟悉。张老师悉心指导，帮我找到很多相关知识的书籍及材料，使我受益匪浅。张老师还自己在网上为我查找相关资料！此次设计，我最大的难点是在夹具设计这块，张老师为我讲解夹具装配图及零件图，每个细节都讲解得很详细，而且结合工厂实际情况加以讲解，简明易懂，对我以后的工作也有很大帮助！在此，我深表谢意！张老师严谨的治学态度、广博的知识、诲人不倦的师长风范对我产生了深远影响，使我获益匪浅！另外，我还要感谢大学里所有的授课老师，从他们那里我学到了众多的专业知识，使我大学四年得以充实！同时，我还想感谢院、系领导及各位老师为保证这次毕业设计的顺利完成所做的努力和对我们所给予的关心与帮助！总之我要感谢这次给予过我帮助的所有人！
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