《机电一体化实习报告：曲轴部件加工实习》5400字

机电一体化实习报告：曲轴部件加工实习目录TOC\o"1-2"\h\u25910一、实训的目的、意义和技术基础 1134401.1实训的目的和意义 136941.2实训相关技术基础 128207二、实训过程 4305892.1机械加工工艺分析 4200502.2夹具设计 427718机床夹具的分类、基本组成和功用 531489三、实训成果 5259171）外形的复杂性 6129782）刚度不足 6306003）高技术含量 627733四、实训收获 7一、实训的目的、意义和技术基础1.1实训的目的和意义了解工业生产中机械零件制造的一般过程。进行基本操作技能的训练，了解机械零件的常用加工方法、所用主要设备的工作原理、工具的使用以及安全操作技能。了解机械制造的基本工艺知识和一些新工艺、新技术在机械制造中的应用。了解工业产品制造的全过程。形成工程意识、动手能力、创新精神、提高综合素质。通过综合技术实习，养成热爱劳动和理论联系实际的工作作风。拓宽知识视野、增强就业能力。1.2实训相关技术基础1.2.1零件的结构分析（1）零件的功用这次的课题是关于机器发动机的一个曲轴部件，该部件位于发动机的连杆上，当发动机运转时，曲轴会转动，连杆和连杆之间的连接会产生一个循环的、复杂的循环负载。它的主要功能是把连杆上的径向力转化为围绕它自身的轴转动的力矩，然后通过其它的变换设备把它转化为电力输出到车辆或者其它设备。（2）零件的结构特点分析曲轴通常包括轴颈、轴颈、曲柄、（平衡块）等部件。一个主轴颈，一个连杆的轴颈，一个曲柄，一个曲柄，一个曲轴可以有几个曲拐。在此基础上，采用了一种新型的结构，即曲轴的支承件是以轴颈为中心，并以主轴承支承在曲轴箱内。它的支承数量和支承形式也与发动机上的汽缸数量有关。连杆的轴颈是连杆与连杆的连接处，为了减小应力集中，还必须采用圆弧进行过渡。曲柄是连杆轴颈与连杆轴颈的连接部，在曲柄上装有一个平衡重块，以平衡惯量。平衡块用于平衡离心力的失衡，有时也可以通过惯性力来平衡部分的往复运动，从而使曲轴的转动更加顺畅。（3）主要加工表面及其技术要求在曲轴零件的加工和制造中，其主要技术指标是轴颈和连杆轴颈。其主轴左端面加工公差及精度等级为IT6，主轴右端面公差及精度等级为IT7，三个拐轴颈的公差及精度等级IT6，其表面粗糙度Ra值为3.2～0.8μm。所以，加工过程中的轴颈和连杆轴颈是整个曲轴的主要加工工序。1.2.2零件毛坯的选择（1）零件的材料曲轴零件中的大部分是轴类零件，它的成形比较复杂，因为它在工作时会受到很大的扭转应力，易磨损，易断裂，因此对它的强度、耐磨性、抗冲击韧性都有很高的要求。而常用的QT600-2材料，其强度高，切削性能好，生产成本低，生产周期短。另外，由于曲轴外形尺寸大、外形复杂，并且是大批量生产，所以可以采用模锻工艺。（2）零件的毛坯及其制造三拐曲轴零件的外形要比普通曲轴零件复杂，所以在锻模时要尽可能接近已成型的零件，这样可以提高加工精度。1.2.3选择毛坯种类机械加工中毛坯种类繁多，例如铸件，锻件，型材，挤压件，冲压件，焊接组合件等等，同样的毛坯也会存在制造方法上的差异。为提高毛坯制造质量可降低加工劳动量和加工成本，但是常常使毛坯的制造成本升高。通常情况下，毛坯制造方法的选择应考虑如下几个方面。（1）材料的工艺性能材料的工艺性能在很大程度上决定了毛坯类型和制造方法。如铸铁、铸造青铜等脆性材料，由于焊接性能差，无法锻造、冲压或采用焊接的方法生产组合毛坯，只能采用铸造的方法生产。低碳钢的铸造性能较差，在铸造过程中应用较少，但由于具有延展性好，可焊性好等特点，低碳钢广泛应用于制造锻件，型材及冲压件等。（2）毛坯的尺寸、形状和精度要求材料的工艺性能极大地决定了毛坯类型及制造方法。直径差别不大阶梯轴适合用棒料，直径差别大阶梯轴适合锻件。大尺寸毛坯通常用特殊的铸造方法制造，不需要模锻、压铸等工艺，适合自由锻造或者砂型铸造。外形复杂毛坯不宜加工型材及自由锻件。它可以加工铸件，模锻件，冲压件及其它毛坯，也可以加工组合毛坯。（3）零件的生产纲领只有选择性地将毛坯制造方法适应零件的生产程序，才能取得最佳的经济效益。生产工艺相对较大，应采用模锻、熔模铸造等工艺制造出精度高、生产率好的毛坯。当生产程序较小时，应采用设备投资较低的毛坯，如木模砂型铸造和自由锻造。根据以上内容中的几方面对该部件进行了分析，该部件材质采用HT200.首先对灰铸铁材质特性进行了分析，灰铸铁具有脆性大、硬度低、铸造性能优良、切削加工性优越等特点，因此该部件毛坯可以选用铸造方式，其次通过观察零件图可知该设计部件体积不大，且其外形并不是很复杂，是一种简单的部件，除少数待加工面外，该部件其它面粗糙度均采用不去料方式得到，若要使得其它未加工面达到理想精度则选用砂型铸造方式，另外在前文确定了该部件的制造方式后，该部件采用分散造型方式制造，从而降低了成本。简而言之，这个零件的毛坯型是用砂铸机造型得到的。二、实训过程2.1机械加工工艺分析1)本产品为三拐曲轴，其外形复杂，对加工表面有较高的要求，因此，采用中心孔作为定位基准，便于安装，可节约调校时间，并可确保三个连杆轴颈的精确定位。但由于轴两端的轴颈分别是φ55mm和φ50mm，而三处连杆轴颈中心距分布在φ70mm的圆周上，所以不能在轴端面上直接钻三对中央孔。因此，在制作曲轴毛坯时，预先铸造两端φ105mm的工艺搭子，使其在加工过程中形成四对中心孔，从而使其定位。2）在工艺搭子的端面上钻四对中孔，首先用两个主轴颈作为粗度基准，钻出一对中心孔；然后用这对中孔进行定位，用连杆轴颈作为粗参考，把曲轴放在旋转工作台上，加工φ70mm、圆周120°均布的三个连杆轴颈的中心孔，这样就保证了它们之间的位置精度的准确。3）由于工件的刚度不高，应按先粗后精的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度。关于主轴颈和连杆轴颈的加工顺序是，先粗加工主轴颈，在半精加工主颈轴，然后粗加工连杆轴颈，再半精加工连杆轴径，然后再加工各处的外圆，之后再磨主轴颈，连杆轴径。按上述次序进行加工，既能避免零件的刚性下降，又能减小应力的变形，又能有效地改善曲轴的加工精度。2.2夹具设计 机床加工过程系统由机床、工件、刀具和夹具三部分构成。机床夹具是一种用于固定工件的设备，它的功能是将工件与机床或刀具保持一定的位置，同时保持该部位不变。机床的夹具质量对工件加工面的定位精度有很大的影响。因此，在设备设计中，机床夹具的设计是一个非常关键的工作。在进行夹具设计前，通常需要对下列数据进行收集和分析：熟悉零件的零件结构：了解零件的功能，形状，结构特点，材料和毛坯的制作，分析尺寸精度，加工表面粗糙度，形状和位置精度。对加工工业的工艺和工艺的顺序、工艺方法和工艺要求进行了详尽的分析，掌握加工余量和切削用量。在夹具的设计中，还要从夹具的设计角度，对夹具的可靠性、夹具结构的复杂性、工件安装的方便、作业的安全进行深入的分析。了解所用的机床的主要规格、性能特点、机床的运动状况、功率和刚度等，并说明在机床上的安装装置的结构和装配尺寸。掌握刀具结构，尺寸，操作和夹具的装配方法。了解产品的年度产出量，每批产品的生产效率，从而决定每次装夹的工件数，选择相应的夹具机构，并确定其自动化水平。机床夹具的分类、基本组成和功用根据应用领域，机床工装可以分为五大类：一般工装、特种工装、一般可调工装、多工装、多工装、多工装、多工装、多工装、工装、工装工装。机床工装的基本构成，按功能大致可分为：定位用于确定工件在固定器中的适当位置的原始或设备；用于引导工具或用于调节工具与工件的位置的工具导向原件或设备；用于夹持所述元件的夹持元件或设备；用于在机床上确定工件的适当位置和与该机床相连的连接的原始连接；夹具，用于将每一夹具和设备连接成一体，并将夹具固定到机器上；分度装置、防错装置等其它部件和装置。机床夹具的功能通常是：工艺品质的保障；生产效率和费用的下降；拓宽加工设备的加工范围，实现一台设备的多功能；协调各个工作阶段的工作时间，使其能够进行连续的生产；降低工人的劳动强度，确保安全生产等。三、实训成果轴有其基本的加工规则，但其工艺特征是：外形复杂、刚度低、技术含量高，针对这些特点应采取相应的措施，分析如下：1）外形的复杂性由于曲柄轴颈与连杆轴颈不在同一轴线上，对偏心度有一定的要求，对两个轴的定位度有很高的要求，而且主轴颈与连杆轴颈之间存在一个很大的平衡块，所以在工艺设计中要解决的问题是：设计加工连杆轴颈的偏心装置，使连杆轴颈与机床的主轴重合，把要加工的偏心零件的轴对准到与车床主轴轴重合的地方，并注意轴之间的平整度和偏心度的准确性。2）刚度不足由于该曲柄的长颈直径较大，且带有曲弯，故其刚度较低。由于受切削力和自重的影响，曲轴会发生较大的扭转和弯曲，尤其是在单侧驱动的机床上。在工艺设计中应解决以下问题：（1）在粗加工过程中，由于切削裕量大，切削力大，可以采用中间支架，以提高工件的刚度、减少变形、振动，并使刀具和夹具具有很高的刚度。（2）在加工过程中，尽可能地消除切割力的影响，可以采用前、后两种方式进行横向进料。。（3）合理安排工位顺序，使加工变形最小化，并按照先粗后细的原则，逐步提高加工精度。（4）在可能发生变形的过程之后增加校正步骤。3）高技术含量由于曲轴工艺复杂，加工面多，对尺寸、形状、位置的保证精度要求较高。因此，整体工艺路线较长，精加工占很大比重。在处理过程中要注意的是：A：粗加工、半精加工和精加工的合理分配。B：在曲柄的两个端部中间孔进行粗细的选择。中心孔的加工是以轴颈的外圆为参考，从而保证了曲轴的加工半径和轴向加工的公差。C：在精加工时，仍然以中心孔为参考，但要对中心孔进行再修，以防止在精加工过程中由于中心孔的磨损而造成加工误差。为了增加刚性，还可以在一端安装一个主轴颈，在另一端安装一个中心孔。D：用轴颈轴肩来定位曲轴的轴向位置，在工艺设计中，位置参考应该尽可能地与设计参考相符。综合以上分析，考虑到曲轴连杆轴颈卡具的典型和特殊性，为解决其在曲轴轴颈中出现的偏心问题，进行了初步的研究。该夹具可用于机器偏心的轴颈。在这种情况下，每根连杆轴线的相位差需要在一定范围内，对夹具的分度装置的精确度要求很高，而且对夹具的定位、定位精度也很高。由于连杆的轴颈侧边对端面跳跃的要求很高，且同时满足了加工表面的磨削加工，因此需要对夹具进行合理的定位、夹紧，以减小夹具的位置和夹持误差。因为在同一轴心线上，仅能对曲轴轴颈进行车削，因此，在完成了第一个轴颈后，必须对工件进行回转，这样，要把被车削的曲轴轴颈与车床的中心线保持一致，才能对第二个偏心轴颈进行切削。通过对上述问题的分析，认为该夹具的设计有其特殊性，对各个部件的要求也比较高，因此，在进行设计时应仔细考虑，并进行全面的测量，尽量减小由夹具引起的加工误差和影响精度的因素。在确保加工质量的同时，要注意提高生产率、降低成本、减少工人的劳动强度。四、实训收获制造业已成为中国经济增长的“引擎”。迄今为止，许多中国企业通过不同的管理改进解决了相应的问题，如通过企业重组和战略规划解决发展定位，通过营销系统设计解决市场发展问题。然而，随着中国经济发展缓慢，全球经济一体化趋势明显，中国企业面临着越来越大的竞争压力。精益生产也是我们大多数业务和发展问题的最佳解决方案。精益生产是全球企业公认的最低成本。生产最优质的产品、管理和运营是中国企业面对全球竞争的必修课程。在设计机器发动机曲轴加工工艺与夹具设计的过程当中，我根据自己所学的专业知识，结合最近收集到的资料，完成了这一次的毕业设计的要求。在指导老师王老师的帮协助下，我自己绘画出了发动机曲轴零件图，并按照所画的零件图进行了主要的工艺流程，并编制了加工程序卡；然后，针对产品特点，进行特殊的工装设计，以改善生产效率、降低劳动强度、转动适当的加强机构和定位机构，以确保产品的精确度；编制设计手册等。本文所述的工艺过程可以应用于其它部件，因此，我们应该方便地进行夹具的设计，以便各个工序之间能够相互联系，综合考虑各个工序的影响，进行合理的布置，从而获得合适的工序和专用的夹具。大学期间的毕业实习对我此次设计零件的加工工艺有着很大的帮助，虽然实习的时候没有加工曲轴的经验，但是每个车间中的加工工序卡片都是我能学习参考的资料，为我提供一些有用的信息。当然在这段时间里，我也一直在翻阅有关曲轴的相关资料，了解和比较了国内外的机械制造技术，使我的视野更加开阔，同时也加深了我的专业知识，为今后的工作奠定了坚实的基础。整个设计有很多问题，比如气门摇臂轴支架的加工工艺及其铣床夹具的设计。一是图层设置的问题，画的时候总是忘记，二是整幅图都画完后，还要重新调整图层，三是工艺过程准备，参考它来写气门摇臂轴支撑加工工艺规程，四是切削用量与切削工时，这一块比较让我头痛，各机床参数、各刀具与加工方法工时公式等都需要用到，反正切削工时这一块花的时间要比画夹具长很多，比较痛苦，五是夹具这一块需要用到大量的加工材料，同样在数据