曲轴的毕业设计

前言对经典零件的工艺及夹具构造设计，在加深我们对课程基本理论的理解和加强对处理工程实际问题能力的培养方面发挥着极其重要的作用。使我们可以将大学四年所学知识融会贯穿，也使我们在设计过程中不停学习某些新知识。通过毕业设计环节，培养我们广泛查找资料、分析问题、处理问题的能力，使我们养成认真仔细，精益求精的科学工作习惯。选择曲轴的夹具设计能很好的综合考察我们大学四年来所学的知识。本次所选设计内容重要包括：工艺路线确实定，夹具方案的优选，多种图纸的绘制，设计阐明书的编写等。机械加工工艺规程是规定产品或零件的机械加工工艺过程、操作措施及指导生产的重要的技术性文献。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益。生产规模的大小、工艺水平的高下以及处理多种工艺问题的措施和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程编制的好坏将直接影响到该产品的质量。运用合理、以便的夹具可以保证加工质量，提高生产率。机床夹具的首要任务是保证加工精度，尤其是保证被加工工件的加工面与定位面以及加工表面互相之间的位置精度。提高生产率，减少成本，使用专用夹具后可以减少划线、找正等辅助时间，且易于实现多工位加工，扩大机床工艺范围。在机床上使用专用夹具后可使加工变得以便，并可扩大机床工艺范围，减轻工人劳动强度，保证生产安全。本次毕业设计有着其特殊的重要性，这是对自己大学四年来学习的一次综合检查，是一次大型的将自己所学与现实应用的一次结合，对后来的工作学习均有重要的指导意义。同学们也认真看待，积极查阅有关资料，作好每周必须完毕的任务。在老师和学生的共同努力下，将学院布置的毕业设计圆满完毕。

在设计的过程中得到田老师的大力协助和辅导，在此表达深深的敬意和衷心感谢，此外对关怀协助我们设计的同学表达感谢。由于本人的设计水平有限，错误在所难免，敬请各位同学老师批评指正。

1空气压缩机曲轴的工艺规程设计1.1零件图工艺分析零件的工作状态及工作条件3L-10/8型空气压缩机该压缩机重要为风动机械、风动工具提供稳定气源，广泛用于矿山开采、建筑施工，轻工建材、机械制造等行业，具有高效、节能、安全、可靠的特点。本机为L型、两列、两级、双作用、水冷、有十字头的固定式无基础往复活塞空气压缩机。该机只需放在硬质水平地面接上储气罐即可使用，可为顾客节省大量安装费用，同步可省去电机安装“对中”这一较为复杂的，技术性规定较高的过程。曲轴是活塞式发动机的重要零部件之一，用来将活塞的往复运动转变为旋转运动。根据发动机气缸的数目，曲轴一般分单缸、双缸、三缸、四缸和六缸曲轴。曲轴的加工工艺复杂，尤其是轴颈有很高的尺寸和形位公差规定，一般按6级精度制造，粗糙度不高于Ra0.8μm。轴颈表面需要热处理以提高其耐磨性，常用的热处理形式为氮化和高频淬火。零件的作用题目所给定的零件是3L—10/8空气压缩机上的曲轴，它位于空气压缩机连杆处，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。其重要作用是传递转矩，是连杆获得所需的动力。零件的技术条件分析由3L-10/8空气压缩机的曲轴零件图可知，它的外表面上有多种表面需要进行加工，此外各表面上还需加工一系列螺纹孔和键槽。现分析如下：1、零件的表面粗糙度Φ86轴，锥度为1：10，表面粗糙度为Ra=1.6，键槽24H9，粗糙度Ra=6.3。左侧Φ95k6轴,表面粗糙度为Ra=1.6；圆角R6表面粗糙度为Ra=1.6。Φ95f7轴，表面粗糙度为Ra=0.8；圆角R6表面粗糙度为Ra=12.5。B视图，Φ8孔，表面粗糙度为Ra=25。右侧Φ95k6，表面粗糙度为Ra=1.6；圆角R6表面粗糙度Ra=12.5。Φ86轴端面，端面2X45°倒角，Φ86轴与Φ90b12轴之间R6圆角，Φ90b12轴表面，Φ90b12轴与左侧Φ95k6轴之间2X45°倒角，底座，底座2X45°倒角，Φ93表面及倒角，这些表面粗糙度均为Ra=12.5。其他表面均用不清除材料法得到。2、表面间的位置精度由于零件图尺寸确实定关系，零件的重要设计基础为空间一点（即基准：用来确定生产对象上几何关系所根据的那些点、线、面。）。零件在加工过程中，为测量以便，可以通过基准的转换（即基准的变换）。一般的状况设计基准与工艺基准重叠，当基准不重叠时可以通过尺寸链换算得出工艺尺寸。键槽24H9对于Φ86轴轴线的对称度：≡Φ0.10BΦ86轴表面对于Φ95k6轴轴线的圆跳动：↑0.025AΦ86轴表面的圆柱度：/○/0.01Φ95f7轴对于Φ95k6轴轴线的平行度，及自身圆柱度

：∥0.03A/○/0.013、零件的其他技术规定1、曲轴的曲颈、曲拐曲颈的过度圆弧必须圆滑光洁，不容许有接头。2、曲轴不容许有裂缝、毛刺、缩孔、气孔和影响质量的夹杂物，其摩擦表面不容许有凹痕和碰伤。3、磁粉探伤按GB2843--80中的第13条有关规定验收。4、曲轴的机械性能应符合GB1348--78的规定，并按JB2842--80〈〈气体压缩机用球墨铸铁体技术条件〉〉的规定进行铸造。阐明：磁粉探伤：将钢铁等磁性材料制作的工件予以磁化，运用其缺陷部位能吸附磁粉的特性，依磁粉分布显示被探测物件表面缺陷和近表面缺陷的探伤措施。该探伤措施的特点是简便、显示直观。磁粉探伤与运用霍耳元件、磁敏半导体元件的探伤法，运用磁带的录磁探伤法，运用线圈感应电动势探伤法同属磁力探伤措施。通过磁粉在缺陷附近漏磁场中的堆积以检测铁磁性材料表面或近表面处缺陷的一种无损检测措施。机械性能试验：一般，硬度值与抗拉强度值一一对应，为验证其硬度值的精确性，进行性能测试。压缩机曲轴材料及切削加工性球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，尤其是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能靠近于钢，正是基于其优秀的性能，已成功地用于铸造某些受力复杂，强度、韧性、耐磨性规定较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，重要指球墨铸铁。球墨铸铁的成分规定比较严格，一般范围是：w（C）=3.6%~3.9%，w（Si）=2.2%~2.8%，w（Mn）=0.6%~0.8%，w（S）<0.07%，w（P）<0.1%。由于球墨铸铁的切削性能良好，可获得较理想的构造形状，并且和钢质曲轴同样可以进行多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。球墨铸铁曲轴成本只有调质钢曲轴成本的1/3左右，因此球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛应用。在实际应用中，大多数承受动载荷的零件是带孔和台肩的，因此完全可以使用球墨铸铁来替代钢制造某些重要零件，如曲轴，连杆，凸轮等。球磨铸铁的可切削性与基体组织有关，铁素体球墨铸铁的可切削性优于球光体球墨铸铁，切削用量相似时，球墨铸铁铁素体含量越高，切削速度就可以提高。铸件切削部位具有自由或共晶渗碳体和其他硬质化合物时，将使可切削性变差。磨削时石墨易堵塞砂轮，采用镨钕刚玉自砺砂轮可提高磨削速度。1.1.5热处理检查热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过变化材料表面或内部的金相组织构造,来控制其性能的一种金属热加工工艺。热处理的目的：提高工件的机械性能，改善材料的可加工性，消除前一工序的残存内应力。球墨铸铁的热处理重要有退火、正火、调质、等温淬火等。根据处理件的使用状况，可分为一般件，重要件，特殊重要件。一般件需要外观，力学性能，变形检查；重要件需要外观，力学性能，变形，金相组织检查；特殊重要件外观，力学性能，变形，金相组织，探伤检查。其中力学性能包括硬度，抗拉强度，延伸率和冲击值。零件的工艺性分析根据零件图可知，它的外表面上有多种平面需要进行加工，此外各表面上还需加工一系列螺纹孔和键槽。因此可将其分为三组加工表面。第一组，以左侧轴心线为基准的加工表面，其中包括Φ86轴及其端面，键槽，倒角，端面上的孔，Φ90b12轴及其圆角、倒角，Φ95k6轴及其圆角，左侧2个长宽均为20的耳片，除了Φ86轴表面，Φ95k6轴表面及其圆角表面粗糙度Ra=1.6，需要精加工，或者磨削，其他尺寸均可以粗加工或半精加工到达。第二组，以拐径为Φ95f7轴心线为基准的加工表面，其中包括，Φ95f7表面及其圆角，两个Φ8的斜油孔以及两个油孔孔口倒角，长斜油孔与水平线夹角为40°，短斜油孔与竖直线夹角为60°，底座4个螺纹孔；Φ95f7表面需要采用磨削才能保证其表面粗糙度Ra=0.8。而两个斜油孔只需要粗加工即可满足表面粗糙度规定，不过其重要工艺关键是保证角度问题，也就是对夹角有很高的规定，根据国内钻床现实状况，可以自由变换角度的钻床很少，并且为了保证零件的成本及其加工效率，选择摇臂钻床，夹具就必须到达，加工长斜油孔时，使工件倾斜50°，保证加工孔与钻头保持竖直；加工短斜油孔，夹角必须使工件倾斜30°。第三组，以右侧轴心线为基准的加工表面，其中包括Φ95k6轴表面及其端面孔，Φ93半轴及其倒角，右侧2个长宽均为20的耳片；其中，Φ95k6轴表面需要进行精加工才能到达粗糙度规定；端面孔其表面粗糙度Ra=1.6，需要钻，扩，铰，来到达其精度，其他尺寸，均可粗加工或半精加工得到。为保证加工精度，对所有加工的部位均应采用粗、精加工分开的原则。1.2毛坯的设计毛坯种类确实定毛坯采用铸件，铸件是采用铸造措施获得的有一定形状、组织和性能的金属件。铸件有优良的机械、物理性能，它可以有多种不一样的强度、硬度、韧性配合的综合性能，还可兼具一种或多种特殊性能，如耐磨、耐高温和低温、耐腐蚀等。采用球墨铸铁作为材料，按照零件图上规定：球墨铸铁选用QT600-3，其抗拉强度其抗拉强度≥600Mpa，屈服强度≥370Mpa，延伸率≥3%，硬度HB190~270，重要金相组织为珠光体和铁素体。由于是大批量生产，考虑到成本及材料使用率，采用砂型手工制造。1.2.2毛坯的工艺规定1、分模面确实定分模面是指分开模具取出产品和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要也许一种或两个以上的分模面，分模面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜。铸件分模面位置确实定与否合适，关系到铸件的成型，铸件出模，材料运用率等一系列问题。确定分模面位置最基本的原则是保证铸件形状尽量与零件形状相似，以及铸件轻易从铸模中取出。根据确定原则，铸件的分模位置应选择在具有最大水平投影尺寸的位置上。也就是在零件图右视图，竖直中心线所在的面，并于两条水平中心线垂直，使零件左右对称。2、圆角半径由于零件的毛坯为铸件，根据铸造工艺的规定，铸件各表面相交的转角处都应做成圆角。铸造圆角可防止铸件浇铸时转角处的落砂现象及防止金属冷却时产生缩孔和裂纹。适应的选择圆角半径，对铸件质量，铸件出模，提高铸模寿命等方面都是有利的。国家对圆角半径大小有明确规定（Q/ZB157-73）。圆角分为外圆角和内圆角，在毛坯图中可以看出，本零件没有内圆角，只有外圆角。外圆角的大小与表面最小边尺寸，外圆角度有关，通过这两项，可以根据Q/ZB157-73可以查出外圆角大小。3、铸造斜度铸造斜度指的是拔模斜度，在造型时，为以便取模而又不会损害砂型，又保证铸件尺寸而加的斜度。这种斜度在图上可以不予标注，也不一定画出；必要时，可以在技术规定中用文字阐明。铸造斜度的大小原则：金属的收缩阻力大时，斜度应大；收缩量大和熔点高的合金，斜度应大；铸件需要拔模部分尺寸大时，斜度应小，反之斜度应大。根据Q/ZB158-73可知，一般状况下，斜度为1：20，角度为3°4、技术规定及阐明铸造斜度为3度。未注圆角R2.5。不加工表面应清除焦砂和毛刺，表面要光洁。1.2.3毛坯余量和公差1、余量确实定零件的加工表面在设计铸件时应留有机械加工余量。加工余量根据铸件材料，铸件最大轮廓尺寸来选用。在某些状况下，可以根据机械加工工艺条件，可以增大或减小原则内的加工余量的数值。铸件的材料为球墨铸铁，由于大批量生辰，工艺措施为砂型手工造型，根据GB/T11350-89可知，尺寸公差等级CT为11或12或13级，加工余量等级MA为H级。根据各个表面的基本尺寸，查表，可知工件的各个表面的加工余量。4-10工序卡片四方模具数控加工工序卡片产品名称零件名称材料零件图号曲轴45钢工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间20四爪单动卡盘数控车床工步号工步内容加工面刀具号刀具规格/mm主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)背吃刀量/mm1车平左端面T015002002车曲颈部分T02刀宽4mm500150编制审核同意共3页第1页4-20工序卡片四方模具数控加工工序卡片产品名称零件名称材料零件图号曲轴45钢工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间30四爪单动卡盘数控车床数控中心工步号工步内容加工面刀具号刀具规格/mm主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)背吃刀量/mm3调头，车平右端面4¢19的麻花钻钻孔至24mm处¢194502005¢21的麻花钻扩孔至4m