汽车发动机四缸曲轴加工工艺及夹具设计【毕业论文】

毕业论文（科学研究报告）题目汽车发动机四缸曲轴加工工艺及夹具设计院系别机电及自动化学院专业机械工程及自动化级别2009学号姓名指导老师副教授大学教务处2013年6月摘要曲轴是汽车发动机的重要零件。它的作用是把活塞的往复直线运动变成传动轴的旋转运动，将作用在活塞的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和发动机各辅助系统进行工作。曲轴在工作时承受着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，因此要求曲轴具有强度高、刚度大、耐磨性好，轴颈表面加工的尺寸精确，且润滑可靠。本设计是根据被加工曲轴的技术要求，进行机械工艺规程的设计，然后运用夹具设计基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计。主要工作有绘制产品零件图，了解零件结构特点和技术要求；根据生产类型和所在企业生产条件，对零件进行结构分析及工艺分析；确定毛坯种类及制造方法；拟定零件机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备与工艺设备，确定各工序的加工余量与工序尺寸，计算各工序的切削用量与工时定额；填写机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片等工艺卡片；设计指定的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图。本次设计主要是为了提高曲轴零件的生产效率，以及加工精度。因此，制定工艺路线时严格按照基准先行，先主后次，先粗后精，先面后孔的工艺设计准则。先加工出基准，再用精基准定位加工其它工序。在夹具设计时，选择的是车曲轴连杆轴颈的工序，定位时选择两个V形块和周向定位钉定位，用压板夹紧，并且在夹具上设置合适的偏心距。通过本次设计我查阅了许多书籍和行业资料，了解到行业的发展进程和部分先进技术，扩展了我的专业视野，为将来的学习生活都有着重要的影响。关键词机械制造，加工工艺，曲轴，夹具ABSTRACTCRANKSHAFTISAVERYIMPORTANTPARTSOFDIESELENGINEISTACTIONISCHANGETHETOANDFROSTRAIGHTLINEMOTIONOFTHEPISTONINTOROTARYMOTION,ANDCHANGETHEGASPRESSUREONTHEPISTONINTOTORQUE,THATISUSEDTODRIVEEXECUTIVEBODYANDACCESSORYSYSTEMOFTHEDIESELENGINECRANKSHAFTISWITHSTANDINGTHECHANGINGPRESSURE,INERTIAFORCEANDTHETORQUESOTHECRANKSHAFTMASTHAVEHIGHSTRENGTH,HIGHRIGIDITY,HIGHABRASIONRESISTANCEANDTHESURFACEOFAXLEJOURNALMUSTHAVEHIGHPRECISIONWITHWELLLUBRICATINGTHISDESIGNISONTHEBASISOFTECHNICALREQUIREMENTOFTHECRANKSHAFTTODESIGNTHETECHNOLOGICALPROCEDUREANDTHENUSETHEFUNDAMENTALANDMETHODOFTHEFIXTUREDESIGNTOFIXTHEFIXTUREDESIGNPROGRAMME,ANDCOMPLETETHESTRUCTURALOFTHEFIXTURETHEMAINWORKISPARTSDRAWING,UNDERSTANDTHECHARACTERISTICOFSTRUCTUREANDTECHNICALREQUIREMENTACCRODINGTOTHETYPESOFMANUFACTURINGANDTHEPLANTCONDITIONSOFTHECOMPANYWEWILLANALYSETHESTRUCTUREANDCRAFTOFTHECRANKSHAFTFIXTHETYPEANDMANUFACTURINGMETHODOFTHEROUGHCASTFIXTHEPROCESSINGTECHNICOFTHECRANKSHFT,SELECTDEVICEANDEQUIPMENTFIXTHEMACHININGALLOWANCEANDWORKINGPROCEDURESIZEANDCOUNTTHECUTTINGSPECIFICATIONSANDTIMEALLOWANCEFIXTHEPROCESSINGTECHNOLOGICALPROCESSCARDANDMACHINEFINISHINGOPERATIONCARDDESIGNTHESPECIALFIXTUREANDPLANTHEASSEMBLINGDRAWINGANDMAINPARTSDRAWINGTHISDESIGNISINORDERTOIMPROVETHECRANKSHAFTPARTSPRODUCTIONEFFICIENCY,ANDTHEMACHININGACCURACYTHEREFORE,WHENDRAWINGUPTHEPROCESSWESTRICTACCORDANCEWITHTHEDESIGNCRITERIATHATBENCHMARKFIRST,MAINFIRSTTHENSECONDARY,ROUGHFIRSTTHENESSENCE,SURFACEFIRST，HOLEAFTERFIRST,WORKOUTBENCHMARK,AGAINWITHPUREREFERENCEPOSITIONINGPROCESSINGOTHERPROCESSESINFIXTUREDESIGN,ICHOOSETHECARPROCESSOFCRANKSHAFTCONNECTINGROD,WHENLOCATION,ICHOOSETWOVBLOCKANDCIRCUMFERENTIALLOCATINGPINTOPOSITIONING,PRESSEDPOWDERCOMPACT,ANDSETUPAPPROPRIATEECCENTRICITYONTHEJIGACCRODINGTOTHISDESIGNILOOKEDTHROUGHMANYBOOKSANDINDUSTRYINFORMATION,UNDERSTANDSOMEOFTHEINDUSTRYDEVELOPMENTPROCESSANDADVANCEDTECHNOLOGIES,ANDALSOEXPANDEDMYPROFESSIONALFIELDITHASIMPORTANTINFLUENCEONMYFUTURESTUDYANDLIFEKEYWORDSMACHINEMANUFACTUREPROCESSINGCRAFTCRANKSHAFTFIXTURE目录摘要IABSTRACTII第一章绪论311设计的主要内容312国内外的研究现状3第二章零件分析721零件的作用722曲轴工艺分析7第三章工艺规程设计831确定毛坯的材料和制造形式832基面的选择8321粗基准的选择8322精基准的选择833制定工艺路线834工艺路线方案934机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定10341确定加工余量10342确定工序尺寸及其公差11343加工余量计算1135确定主要工序的切削用量及基本工时16第四章专用夹具设计3741设计主旨3742需要解决的主要问题37421形状复杂37422刚性差37423技术要求高3742确定夹具设计方案38421选择定位基准，并确定工件的定位方式及定位元件的结构38422确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧机构38424确定铣床夹具与机床间的正确位置3943夹紧力的计算39431切削力的计算39432工件正确夹紧所需力的计算40433螺钉夹紧力4044夹具的定位精度分析40441确定的定位方案40442误差分析与计算41第五章结束语42致谢43参考文献44第一章绪论制造业生产的是具有直接使用价值的产品，而这些产品与社会的生产活动和人民生活息息相关。当今制造业不仅是科学发展和技术发明转换为现实规模生产力的关键环节，并已成为为人类提供生活所需物质财富和精神财富的重要基础。良好的居住环境，充分的能源供给，便捷的交通和通信设施，丰富多彩的应刷出版、广播影视和网络媒体，优良的医疗保健手段，可靠的国家和社会安全以及抵抗自然灾害的能力等，均需要制造业的支持。11设计的主要内容汽车发动机曲轴机械加工工艺规程与夹具设计（生产纲领大批量生产）。掌握工业规程设计的基本要求，设计工艺规程内容及步骤，制作机械加工工艺过程卡片，机械加工工序卡片。掌握专用机床夹具设计的基本要求，设计主轴箱零件加工1主要工序的专用机床夹具，掌握夹具设计的程序与内容，绘制夹具总图和主要零件图，编写夹具设计使用说明书。12国内外的研究现状伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。曲轴在发动机中是承受载荷传递动力的重要零部件，也是发动机五大零部件中最难以保证加工质量的零部件，其性能、水平直接影响整机的性能水平及可靠性。因此，各工业发达国家十分重视曲轴的生产，不断改进其材质及加工手段，以提高其性能水平，满足发动机行业的需要。近几年来，国内曲轴加工发展十分迅速。尤其是大功率汽车机曲轴。先进的加工工艺加工出的曲轴质量好、效率高且稳定，伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。曲轴是柴油机中关键零件之一，其材质大体分为两类一是钢锻曲轴，二是球墨铸铁曲轴。由于采用铸造方法可获得较为理想的结构形状，从而减轻质量，且机加工余量随铸造工艺水平的提高而减小。球铁的切削性能良好，并和钢制曲轴一样可以进行各种热处理和表面强化处理，来提高曲轴的抗疲劳强度和耐磨性。而且球铁中的内摩擦所耗功比刚大，减小了工作时的扭转振动的振幅和应力，应力集中也没有钢制曲轴的敏感。所以球磨铸铁曲轴在国内外得到广泛采用。从目前整体水平来看，毛坯的铸造工艺存在生产效率低，工艺装备落后，毛坯机械性能还不稳定、精度低、废品率高等问题。从以下几个工艺环节采取措施对提高曲轴质量具有普遍意义。熔炼国内外一致认为高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球铁的关键所在。为获得高温低硫磷的纯净铁水，可用冲天炉溶化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。球化处理孕育处理冲天炉熔化球铁原铁水对铜钼合金球铁采用二次孕育。这对于防止孕育衰退，改善石墨形态，细化石墨及保证高强度球铁机械性能具有重要作用。合金化配合好铜和钼的比例对形成珠光体组织十分有利，可提高球铁的强度，而且铜和钼还可大大降低球铁件对壁厚的敏感性。造型工艺气流冲击造型工艺由于粘土造型工艺，课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的特点，这对于多拐曲轴尤为重要。浇注冷却工艺采用立浇立冷，斜浇斜冷、斜浇反斜冷三种浇注方式较为理想，其中后一种最好。斜浇反斜冷的特点是型腔排气充分，铁水充型平稳，浇注系统撇渣效果好，冒口对铸件的补缩效果好，适应大批量流水线生产。目前，国内大部分专业厂家普遍采用普通机床和专用组合机床组成的流水线生产，生产效率、自动化程序较低。曲轴的关键技术项目仍与国外相差12个数量级。国外的加工工艺大致可归纳为如下几个特点广泛的采用数控技术和自动线，生产线一般由几段独立的自动化生产单元组成，具有很高的灵活性和适应性。采用龙门式自动上下料，集放式机动滚道传输，切削液分粗加工与精加工两段集中供应和回收处理。曲轴的主要加工工序基准中心孔，一般采用质量定心加工方式，这样在静平衡时，加工量很少。轴颈的粗加工一般采用数控铣削或车拉工艺。工序质量科达到国内粗磨后的水平，且切削变形小、效率高。铣削和车拉是曲轴粗加工的发展方向。国外的曲轴轴磨床均采用CNC控制技术，具有自动进给、自动修正砂轮、自动补偿和自动分度功能，使曲轴的磨削精度和效率显著提高。油孔的加工采用鼓轮钻床和自动线，近几年随着枪钻技术应用，油孔的加工大已采用枪钻自动线钻孔修缘抛光。曲轴抛光采用CNC控制的砂带抛光机，所有轴颈一次抛光只需20秒，粗糙度可达RA04以下，大大减小了发动机的磨合期。动平衡一般采用CNC控制的综合平衡机，测量，修正一次完成。检验一般生产线上配备MARPOSS或HOMWORK综合检测机，实现在线检测，对曲轴的几乎所有机加工项目均可一次完成检测、显示和打印。曲轴的清洁采用专用精洗机定点定位清洗，保证了曲轴清洁度要求。广泛采用了轴颈过度圆角滚压技术。专用圆角滚压机自动控制，对所用轴颈圆角进行一次滚压，而且滚压力和滚压角可自动调节，使圆角处产生最佳的残余应力，提高了曲轴的疲劳强度。曲轴热处理的关键技术是表面强化处理，一般均为正火处理，为表面处理做好准备。表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺，少数厂家还引用了圆角淬火技术和设备。球铁曲轴具有诸多优点，国内外广泛采用。但整体水平与国外还有相当差距，出生产规模小，管理落后外，主要差距仍是制造工艺的落后。借鉴国外的先进技术和工艺方法是提高我国曲轴制造水平的捷径。夹具是工艺装备的主要组合部分，在机械制造中占有重要地位。夹具对保证产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，扩大机床使用范围，缩短产品试制周期等都具有重要意义。目前，单件、小批量生产正逐渐成为现代机械制造业新的生产模式。在这种生产模式中，要求加工机床和夹具装备具有更好的柔性，以缩短生产准备时间，降低生产成本，所以，按单一品种设计专用夹具的方法已不能满足生产发展的要求，而组合夹具正式适应这一生产模式的柔性工装设备。它对缩短工艺装备的设计，制造周期，以及产品换型后对原有工装夹具延续使用起到至关重要的作用。国外为了适应这种生产模式，也把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展。我国于80年代末开始对组合夹具元件的设计和管理进行了研究和开发，在总结和吸取我国应用和发展槽系夹具经验的基础上，根据现代机械加工特征及夹具的发展趋势，研制了新一代孔系组合夹具系统。此系统发挥了槽系平移可调性和孔的旋转可调性的优势，可直接组装获得任何直线尺寸和角度尺寸。此系统把大中小三个系列的原件邮寄融为一体，可在一块多夹具基础板上，既能组装单个大工件，又能组装多个中小零件夹具，有利于装夹具基础板长期固定在机床工作台上，次系统还设有孔系和槽系过渡元件，便于实现孔、槽系夹具元件混合使用。北京工商大学麻建东和刘璇开开发的组合夹术应用，油孔的加工大已采用枪钻自动线钻孔修缘抛光。曲轴抛光采用CNC控制的砂带抛光机，所有轴颈一次抛光只需20秒，粗糙度可达RA04以下，大大减小了发动机的磨合期。动平衡一般采用CNC控制的综合平衡机，测量，修正一次完成12。检验一般生产线上配备MARPOSS或HOMWORK综合检测机，实现在线检测，对曲轴的几乎所有机加工项目均可一次完成检测、显示和打印。曲轴的清洁采用专用精洗机定点定位清洗，保证了曲轴清洁度要求。广泛采用了轴颈过度圆角滚压技术。专用圆角滚压机自动控制，对所用轴颈圆角进行一次滚压，而且滚压力和滚压角可自动调节，使圆角处产生最佳的残余应力，提高了曲轴的疲劳强度。曲轴热处理的关键技术是表面强化处理，一般均为正火处理，为表面处理做好准备。表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺，少数厂家还引用了圆角淬火技术和设备。球铁曲轴具有诸多优点，国内外广泛采用。但整体水平与国外还有相当差距，出生产规模小，管理落后外，主要差距仍是制造工艺的落后。借鉴国外的先进技术和工艺方法是提高我国曲轴制造水平的捷径。夹具是工艺装备的主要组合部分，在机械制造中占有重要地位。夹具对保证产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，扩大机床使用范围，缩短产品试制周期等都具有重要意义。目前，单件、小批量生产正逐渐成为现代机械制造业新的生产模式。在这种生产模式中，要求加工机床和夹具装备具有更好的柔性，以缩短生产准备时间，降低生产成本，所以，按单一品种设计专用夹具的方法已不能满足生产发展的要求，而组合夹具正式适应这一生产模式的柔性工装设备。它对缩短工艺装备的设计，制造周期，以及产品换型后对原有工装夹具延续使用起到至关重要的作用。国外为了适应这种生产模式，也把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展。我国于80年代末开始对组合夹具元件的设计和管理进行了研究和开发，在总结和吸取我国应用和发展槽系夹具经验的基础上，根据现代机械加工特征及夹具的发展趋势，研制了新一代孔系组合夹具系统。此系统发挥了槽系平移可调性和孔的旋转可调性的优势，可直接组装获得任何直线尺寸和角度尺寸。此系统把大中小三个系列的原件邮寄融为一体，可在一块多夹具基础板上，既能组装单个大工件，又能组装多个中小零件夹具，有利于装夹具基础板长期固定在机床工作台上，次系统还设有孔系和槽系过渡元件，便于实现孔、槽系夹具元件混合使用。北京工商大学麻建东和刘璇开开发的组合夹具元件库，元件库模块的核心程序用OHJECTARXSDK202工具包开发，界面程序用AUTOCAD提供的对话框控制语言DCLDIALOGCONTROLLANGUAGE语言开发，在VC60的编译和联接，生成的ARX课执行程序在AUTOCAD14下直接加载运行。元件库可为使用者提供7类组合夹具元件三维图形的浏览以及交互设计功能，并生成三维组合夹具构型图，在CAD的环境中可进行修改或删除，山东工业大学的徐志刚在“广义隐射原理”的指导下，开发了支持“TOPDOWN”风范的夹具设计软件自动化系统。吴玉光博士在这个机构领域取得了较大的突破。提出孔系基础板组合夹具设计的系统方法。该方法利用连杆机构原理自动确定由直线和圆弧组成定位边界的零件全部候选定位方案，并提出定位销可见锥概念和定位销转动支点的概念，进行定位方案的卸装方便性分析。进一步提出瞬心三角形和同向边的概念，对工件进行可夹紧分析、确定工件边界的可夹紧范围。其理论水平在国内外相关领域内开拓了新的局面。第二章零件分析21零件的作用曲轴是汽车发动机的重要零件。它的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动，将作用在活塞上的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和汽车发动机各辅助系统进行工作。曲轴在工作时承受着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，因此要求曲轴具有强度高、刚度大、耐磨性好，轴颈表面加工尺寸精确。22曲轴工艺分析曲轴一般是由自由端、功率输出端和若干个曲拐组成。曲拐由主轴颈、连杆轴颈和曲柄组成。如所示，该曲轴是整体式曲轴，有四个曲拐；主轴颈和连杆轴颈分布在同一平面内，四个连杆轴颈在主轴颈两侧呈两两分布，相互夹角180。曲轴的工艺特点是结构复杂，加工的尺寸精度、形位精度和表面质量要求较高；刚性差，属于易弯曲变形的异性轴类零件。曲轴的主要加工表面有主轴颈、连杆轴颈及法兰盘端等。除了在零件图上的技术要求之外还应满足以下要求曲轴半径公差为005MM。主轴颈、连杆轴颈与曲柄连接圆角的R04M。A各连杆轴颈线之间的角度偏差不大于30。主轴颈、连杆轴颈需高频淬火，硬度为5562HRC，淬火层深度不小于3MM。曲轴的动力平衡不得大于120GCM。图21零件图图21第三章工艺规程设计31确定毛坯的材料和制造形式曲轴要求较高的刚性和冲击韧性，其形状尺寸以轴为主，毛坯形状较复杂，采用QT6003较合适。大批量生产曲轴可用锻造，由于生产纲领是大批量生产，是大批量生产故采用模锻。32基面的选择机械加工的最初工序只能用共件毛坯上未加工表面作为定位基准，这种定位基准称为粗基准。用已经加工过的表面作定位基准则称为精基准。在制定零件机械加工工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准定位把工件加工到设计要求，然后考虑选择怎样的粗基准定位，把用作精基准的表面加工出来。321粗基准的选择粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工表面之间的位置要求及合理分配各加工面的余量。同时要为后续工序提供精基准。具体有以下原则为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选择非加工面为粗基准；为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准；为了保证重要加工面的余量均匀，应选择为粗基准；粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次；作粗基准的表面应平整光洁，以使工件定位稳定可靠，夹紧方便。曲轴也是属于轴类零件，以外圆作为粗基准，可分别以主轴颈和连杆轴颈作为粗基准。322精基准的选择精基准选择时应能保证加工精度和装夹可靠方便，有以下原则基准重合原则；基准同一原则；自为基准原则；互为基准原则；保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。本曲轴主要选用加工过的第三主轴颈为精基准。33制定工艺路线工艺路线是工艺规程设计的总体布局。其主要任务是选择零件表面的加工方法、确定加工顺序、划分加工阶段。根据工艺路线，可以选择各工序的工艺基准，确定工序尺寸、设备、工装、切削用量和时间定额等。在拟定工艺路线时应从实际情况出发，充分考虑应用各种新工艺、新技术的可行性和经济性。选择零件表面加工方法的主要根据零件材料性质及热处理要求；零件加工表面的尺寸公差等级和表面粗糙度；零件加工表面的位置精度要求；零件的形状尺寸；生产类型；具体的生产条件。机械加工工序的安排原则概括为十六字诀基准先行，先主后次，先粗后精，先面后孔。在零件切削加工工艺过程中，首先要安排加工基准面得工序。作为精基准表面，一般都安排在第一道工序进行加工，以便后续工序利用该基准定位加工其它表面。其次安排加工主要表面。至于次要表面则可在主要表面加工后穿插进行加工。当零件需要分阶段进行加工时，即先进行粗加工，再进行半精加工，最后进行精加工和光整加工。总之表面粗糙度值最低的表面和最终加工工序必须安排在最后加工，尽量避免磕碰高光洁的表面。所有机械零件的切削加工总是先加工出平面（端面），然后再加工内孔。热处理工序的安排预备热处理的是改善加工性能，为最终热处理作好准备和消除残余应力，如正火、退火和时效处理。它安排在粗加工前后和需要消除应力处。最终热处理的目的是提高力学性能，如调质、淬火、渗碳淬火、渗氮等。调质、淬火、渗碳淬火安排在半精加工之后，精加工之前进行，以便在精加工磨削时纠正热处理变形。辅助工序的安排辅助工序主要包括动平衡检测、检验、去毛刺、清洗、涂防锈油等。检验工序是主要的辅助工序，重要零件粗加工或半精加工后，重要工序加工之前，零件外送车间加工之前，零件全部加工结束之后都要检验。去毛刺也是不可缺少的工序，在成批生产中，对于车削回转表面的毛刺均由车工去除；对于刨、铣、磨、钻等表面毛刺均由钳工去除。34工艺路线方案1车曲轴前端面，并从两端面钻中心孔2粗车第一、五主轴颈3半精车第一、五主轴颈4粗磨第一、五主轴颈5粗车第二、三、四主轴颈6半精车第二、三、四主轴颈7粗磨曲轴第二、三、四主轴颈8铣定位面E9粗车第一、四连杆轴颈10半精车第一、四连杆轴颈11粗车第二、三连杆轴颈12半精车第二、三连杆轴颈13粗磨曲轴第一、四连杆轴颈14粗磨曲轴第二、三连杆轴颈15粗车曲轴法兰外圆及端面16半精车曲轴法兰外圆及端面并倒角17粗车前端轴及前端键槽轴及端面18半精车前端轴及前端键槽轴及端面19粗磨法兰盘外圆、前端轴及前端键槽轴20在曲轴法兰上钻、铰八个螺栓孔21扩、铰孔3422在曲轴第一五主轴颈上和第二三连杆轴颈上钻四个6斜油孔23电热淬火24精磨曲轴第一、五主轴颈25精磨曲轴第二、三、四主轴颈26精磨曲轴法兰外圆和端面27精磨曲轴前端轴28精磨四个连杆轴颈29在曲轴前端铣键槽30钻孔10并攻螺纹31动平衡检测32去毛刺并吹净33终检、入库34机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定选零件材料为QT6003钢生产类型为大批量生产，以此为依据确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。341确定加工余量合理选择加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响，余量过大，则浪费材料及工时、增加机床和刀具的消耗；余量过小，则不能去掉加工前存在的误差和缺陷层，影响加工质量，造成废品。故应在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量。确定加工余量有以下三种方法1）分析计算法通过分析影响加工余量的诸因素并应用理论公式进行计算来确定工序余量；2）查表修正法实际生产中，加工余量常常是按有关工艺手册和资料结合具有具体情况加以修正确定的；3）经验估算法由一些有经验的工程技术人员或工人根据经验，采用类比估算法确定加工余量。342确定工序尺寸及其公差零件每一道工序加工规定达到的尺寸称为工序尺寸。工序尺寸及其公差的大小不仅受到工序余量的影响，而且与工艺基准的选择有密切的关系。工序基准或定位基准与设计基准重合时，使用往前推算的方法就能得到其工序尺寸及公差，先确定各工序余量的基本尺寸再由后往前逐个工序推算，即由零件上的设计尺寸开始，由最后一道工序向前工序推算，直到毛坯尺寸，中间各工序尺寸公差等级都按经济精度，按入体原则确定极限偏差，毛坯尺寸公差及偏差按相应的标准确定。在复杂的零件加工中，常常是工艺基准不能直接选作设计基准，而必须经过基准换算，将设计尺寸换算成加工工艺所需要的尺寸即工艺尺寸。343加工余量计算查得到锻件毛坯各个尺寸的加工余量及公差如图31图31主轴颈（5935MM）019（1）确定加工方案表240，对于基本尺寸5935MM，公差为0019MM,公差等级为IT6。表223，确定加工方案为粗车半精车粗磨精磨。（2）用查表法确定加工余量表215，毛坯总余量为6MM。9Z总查表244、245、2469精磨余量01MM；Z精磨粗磨余量040MM；粗磨半精车余量110MM；半精车粗车余量44MM。粗车（3）计算工序尺寸的基本尺寸。精磨以后工序基本尺寸为5935MM（设计尺寸），各工序基本尺寸依次为粗磨593501MM5945MM；半精车594503MM5975MM；粗车597510MM6075MM；毛坯60755MM6575MM。（4）确定各工序尺寸的公差及基本偏差。查表2409精磨IT6；公差值为0019MM；粗磨IT7；公差值为0030MM；半精车IT9；公差值为0074MM；粗车IT11；公差值为0190MM；毛坯CT10；公差值为28MM（表27）。9工序尺寸按“入体原则”标注精磨5935；019粗磨5945；3半精车5975；074粗车6075；19毛坯6575。082步骤基本同上，为了简明以下用表格列出表31主轴颈（5935MM）019工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差精磨01593500195935019粗磨045945003059453半精车11598500745985074粗车4460950190609519毛坯60653528006535082表32连杆轴颈（4935MM）016工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差精磨014493500164935016粗磨0449490025494925半精车1049790062497906粗车505079016050791毛坯643557928005579082表33前端轴（35MM）016工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差精磨0033500001635016粗磨02035030025350325半精车10035230062352306粗车5003623016036231毛坯623412326004123062表34前端键槽轴（23MM）013工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差精磨0032300001323013粗磨032303002123032半精车0923330052233305粗车50242301302423013毛坯62329232600292362表35第一主轴颈轴向长（MM）13026工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差半精车12260003313026粗车24272008457毛坯3629626009表36第五主轴颈轴向长（MM）13029工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差半精车12290003313029粗车2430200845毛坯3632626006表37其它主轴颈轴向长（MM）13028工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差半精车12280003313028粗车24292008459毛坯3631626006表38曲轴连杆轴向长（MM）1026工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差半精车1226000331026粗车24272008457毛坯36296260039表39法兰盘外圆（MM）0291工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差精磨00359100000220291粗磨040091035003535半精车11009143500870874粗车600092535022029毛坯7535985353200035表310油封轴顶颈（48MM）025工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差半精车10480006248062粗车204900160491毛坯30510280051082表311法兰盘上孔（MM）01934工序内容工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差铰孔03340003934019扩孔2034301003435毛坯2336326003633表312法兰上的八个螺栓孔（10MM）工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差铰02010001510015钻9898005898009毛坯表313曲轴主轴与连杆轴颈间的四个孔（6MM）工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差钻66160075毛坯35确定主要工序的切削用量及基本工时切削用量主要是指切削速度、经给量和切削深度。影响切削用量的因素有刀具材料、结构形状以及刚度；被加工零件的材料及其切削性能、零件的形状和刚度；机床的性能、功率和刚度；加工方法对加工精度及表面粗糙度的要求；对生产率的要求等。工时定额计算的说明在一个工序中，实际完成一个零件的加工所需的时间，称为序单件时间，由以下几部分组成。直接用于改变生产对象的尺寸、形状、相对位DJT置、表面状态或材料性质等工艺过程消耗的时间称为基本时间。为实现上述过程所JT进行的的各种辅助动作所消耗的时间，称为辅助时间。除了作业时间（基本时间与FT辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地间、休息与生理时间BT和准备与终结时间。由于XTZT式（31）JFTT2015设计中取18计算；式（32）7FJBTT设计中取5计算；式（33）42FJXTT设计中取3计算；53FJXTT设计中取4计算；式（34）JZXBFJJDTTTT3216所以在以下计算中，仅算就可直接得到与。具体各工序的切削用量及工时定额确定如DJ下工序1车曲轴前端面，并从两端面钻中心孔工步1钻中心孔1进给量的确定，由表选取02MM/RF2切削速度的计算，由表选取12M/MIN，由公式V式（35）10ND求出31847R/MIN。选取N320R/MIN，将此转速带入公式N式（36）V求出实际切削速度V12057M/MIN。3基本时间的计算JTL1021MM,查表得12MM,L20将上述结果带入公式1L1COT2RD式（37）FNLTJ21求出0347MIN208S。辅助时间01837S。JTFTJT由于要钻两个端面的中心孔，所以两面转中心孔时间相同。工步2车曲轴端面1背吃刀量确定，15MM。PA2进给量的确定,选取05MM/R。F3选取100。NMIR4基本时间的计算车曲轴前端面D23MM，根据26MM，取6MMJT2L2L将上述结果带入公式式（38）FNLDTJ2本工序总的工时029MIN174S。辅助时间018313。JTFTJTS工序2粗车第一、五主轴颈工步1粗车第一主轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取22MM；PA3进给量的确定，由表选取07。FMR4切削速度的计算，由表选取65，由公式（35），求出345VINN选取350，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度6594MINRINRV。5基本时间的计算JTL26MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式2L2L1L（37），求出024142。辅助时间018256。JTMINSFTJTS工步2粗车第五主轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取22MM；PA3进给量的确定，由表选取07。FMR4切削速度的计算，由表选取65，由公式（35），求出345VINN。选取350，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度MINRMINR6594。VI5基本时间的计算JTL29MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式2L2L1L（37），求出026157。辅助时间01828。JTMINSFTJTS工序3半精车第一、五主轴颈工步1半精车第一主轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取11MM；PA3进给量的确定，由表选取05。FMR4切削速度的计算，由表选取80，由公式（35），求出424VINN。选取425，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度MINRINR8007。VI5基本时间的计算JTL26MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式2L2L1L（37），求出01482。辅助时间01815。JTMINSFTJTS工步2半精车第五主轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取11MM；PA3进给量的确定，由表选取05。FR4切削速度的计算，由表选取80，由公式（35），求出VMIN424。选取425，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度NMIRNIR8007。V5基本时间的计算JTL29MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式（37），2L2L1L求出01590。辅助时间01816。JTINSFTJTS工序4粗磨第一、五主轴颈工步1粗磨第一主轴颈1刀具选择，砂轮；2背吃刀量，选取AP04MM；3进给量的确定，由表选取005。FMR4磨削速度的计算，由表选取40，由公式（35），求出VIN212。选取220，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度NMIRNIR4145。V5基本时间的计算JTL26MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式（37），2L2L1L求出0553273。辅助时间018589。JTMINSFTJTS工步2粗磨第五主轴颈1刀具选择，砂轮；2背吃刀量，选取AP04MM；3进给量的确定，由表选取005。FMR4切削速度的计算，由表选取40，由公式（35），求出VIN221。选取220，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度NMIRNIR4145。V5基本时间的计算JTL29MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式（37），2L2L1L求出05533。辅助时间018612。JTINSFTJTS工序5粗车第二、三、四主轴颈工步1粗车第二主轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取22MM；PA3进给量的确定，由表选取07。FMR4切削速度的计算，由表选取65，由公式（35），求出345。VINNMIR选取350，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度6594NMIRV。I5基本时间的计算JTL28MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式（37），2L2L1L求出025152。辅助时间018273。JTINSFTJTS工步2粗车第三主轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取22MM；PA3进给量的确定，由表选取07。FMR4切削速度的计算，由表选取65，由公式（35），求出345。VINNMIR选取350，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度6594。NMIRV5基本时间的计算JTL28MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式（37），2L2L1L求出025152。辅助时间018273。JTINSFTJTS工步3粗车第四主轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取22MM；PA3进给量的确定，由表选取07。FMR4切削速度的计算，由表选取65，由公式（35），求出345。VINNMIR选取350，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度6594NMIRV。I5基本时间的计算JTL28MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式（37），2L2L1L求出025152。辅助时间018273。JTINSFTJTS工序6半精车第二、三、四主轴颈工步1半精车第二主轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取11MM；PA3进给量的确定，由表选取05。FMR4切削速度的计算，由表选取80，由公式（35），求出424。VINNMIR选取425，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度8007NMIRV。I5基本时间的计算JTL28MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式（37），2L2L1L求出014687。辅助时间01816。JTINSFTJTS工步2半精车第三主轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取11MM；PA3进给量的确定，由表选取05。FMR4切削速度的计算，由表选取80，由公式（35），求出424。VINNMIR选取425，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度8007NMIRV。I5基本时间的计算JTL28MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式（37），2L2L1L求出014687。辅助时间01816。JTINSFTJTS工步3半精车第四主轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取11MM；PA3进给量的确定，由表选取05。FMR4切削速度的计算，由表选取80，由公式（35），求出424。VINNMIR选取425，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度8007NMIRV。I5基本时间的计算JTL28MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式（37），2L2L1L求出014687。辅助时间01816。JTINSFTJTS工序7粗磨第二、三、四主轴颈工步1粗磨第二主轴颈1刀具选择，砂轮；2背吃刀量，选取AP04MM；3进给量的确定，由表选取005。FMR4切削速度的计算，由表选取40，由公式（35），求出VIN212。选取220，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度NMIRNIR4003。V5基本时间的计算JTL28MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式（37），2L2L1L求出04527。辅助时间018486。JTINSFTJTS工步2粗磨第三主轴颈（同工步1）工步3粗磨第四主轴颈（同工步1）工序8铣定位面E1刀具选择，选取中齿莫氏锥柄立铣刀18117GB/T6117219962背吃刀量的确定，选取3MM。PA3进给量的确定，查表511015。ZFMZ4钻削速度的计算，由表512选取35，由公式（35），求出619VINN。参照表选取620，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度MINRNIR3504。VI5基本时间的计算JT铣定位面E20MM，根据表541，13MM，取3MM，由表计算得6MM。将L2L2L1L上述结果带入公式（37）求出021125。辅助时间JTMINS01822S。FTJT工序9粗车第一、四连杆轴颈工步1粗车第一连杆轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取25MM；PA3进给量的确定，由表选取07。FMR4切削速度的计算，由表选取65，由公式（35），求出414。VINNMIR选取420，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度6594NMIRV。I5基本时间的计算JTL26MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式（37），2L2L1L求出024142。辅助时间018257。JTINSFTJTS工步2粗车第四连杆轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取25MM；PA3进给量的确定，由表选取07。FMR4切削速度的计算，由表选取65，由公式（35），求出414。VINNMIR选取420，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度6594NMIRV。I5基本时间的计算JTL26MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式（37），2L2L1L求出024142。辅助时间018257。JTINSFTJTS工序10半精车第一、四连杆轴颈工步1半精车第一连杆轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取10MM；PA3进给量的确定，由表选取04。FMR4切削速度的计算，由表选取100，由公式（35），求出VIN637。选取640，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度NMIRNIR10048。V5基本时间的计算JTL26MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式（37），2L2L1L求出013782。辅助时间01815。JTMINSFTJTS工步2半精车第四连杆轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取10MM；PA3进给量的确定，由表选取04。FMR4切削速度的计算，由表选取100，由公式（35），求出VIN637。选取640，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度NMIRNIR10048。V5基本时间的计算JTL26MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式（37），2L2L1L求出013782。辅助时间01815。JTINSFTJTS工序11粗车第二、三连杆轴颈工步1粗车第二连杆轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取25MM；PA3进给量的确定，由表选取07。FMR4切削速度的计算，由表选取65，由公式（35），求出414。VINNMIR选取420，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度6594NMIRV。I5基本时间的计算JTL26MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式（37），2L2L1L求出024142。辅助时间018257。JTINSFTJTS工步2粗车第三连杆轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取25MM；PA3进给量的确定，由表选取07。FMR4切削速度的计算，由表选取65，由公式（35），求出414。VINNMIR选取420，将此转速代入公式（36），求出实际切削速度6594NMIRV。I5基本时间的计算JTL26MM，根据35MM，取3MM，查表得6MM。将上述结果带入公式（37），2L2L1L求出024142。辅助时间018257。JTINSFTJTS工序12半精车第二、三连杆轴颈工步1半精车第二连杆轴颈1刀具选择，450硬质合金外圆车刀；2背吃刀量的确定，选取10MM；PA3