曲軸零件的機械加工工藝及夾具設(shè)計

曲軸零件的機械加工工藝及夾具設(shè)計摘要:曲軸是機器的關(guān)鍵部件之一,主要用于往復(fù)式機械,在柴油機中與活塞連接，通過其旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成活塞的直線運動。其材質(zhì)大體分為兩類：一是鋼鍛曲軸，二是球墨鑄鐵曲軸。曲軸關(guān)鍵技術(shù)是整個產(chǎn)業(yè)中占有非常重要的地位。曲軸在發(fā)動機中是非常難以加工的零件之一。在發(fā)動機中，曲軸工作需要承載巨大載荷，工作條件極其惡劣，對曲軸材質(zhì)以及毛坯加工技術(shù)、精度、外表粗糙度、熱處理和外表強化、動平衡等要求都十分嚴格。本設(shè)計結(jié)合實際進行理論分析，在保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)本錢的的前提下，對曲軸零件的工藝進行優(yōu)化設(shè)計。從目前的總體水平看,低下的生產(chǎn)率,落后的技術(shù)和設(shè)備,粗糙的機械性能導(dǎo)致毛坯鑄造工藝存在不穩(wěn)定,精度低、廢品率高等等問題。球墨鑄鐵具有良好的切削性能，也能進行熱處理和外表硬化來提高曲軸疲勞強度和耐磨性。在本次設(shè)計中曲軸的材質(zhì)為球墨鑄鐵。本設(shè)計利用所學(xué)知識，查找資料設(shè)計可取的工藝路線，選取了加工工藝完善也比擬精密和經(jīng)濟的作為方案，并設(shè)計其中一到二個工序的加工夾具。夾具設(shè)計的思路如下：〔1〕根據(jù)設(shè)計任務(wù)書收集設(shè)計資料；〔2〕初步擬訂夾具的結(jié)構(gòu)方案、繪制零件圖；〔3〕繪制夾具總裝圖。關(guān)鍵詞：曲軸球墨鑄鐵工藝路線夾具R180dieselenginecrankshaftprocessdesignandfixturedesignABSTRACT:ThegraduationdesignisaboutR180dieselenginecrankshaftprocessdesignanditstwoprocesstofixturedesign.Crankshaftisoneofthekeypartsofdieselengine,thematerialcanbedividedintotwocategories:oneisforgedsteelcrankshaft,2itisductileironcrankshaft.Thecrankshaftkeytechnologyisoneofthemostconcernofthewholeindustry.Isenginecrankshaftunderimpactload,thepoweroftheimportantpartsoftheenginefivebigoneofthemostdifficulttoguaranteemachiningquality.Becausecrankshaftworkingconditions,materialforcrankshaftblankandprocessingtechnology,precision,surfaceroughness,heattreatmentandsurfacestrengtheningisverystrict,dynamicbalance,etc.ThisdesignbasedonAutoCAD,drawthecorrespondingpartdrawinganddesigndesirableprocessroutefindingoutinformation,andselecttheprocessingcraftismorepreciseandtheeconomyasasolution.Fixturedesigntrainofthoughtis:(1)cleardesigntask,designinformationcollection;2)toformulatethefixturestructurescheme,thestructureofthedrawingsketch;(3)mapclampassembly.Keywords：ThecrankshaftDuctileironProcessroutefixture目錄TOC\o"1-3"\h\u174291前言1325241.1緒論6325241.2曲軸的概念6192161.3曲軸的制造技術(shù)6282231.3.1曲軸材料8136141.3.2曲軸加工8154521.4論文結(jié)構(gòu)927062曲軸零件工藝設(shè)計10198692.1分析零件1012457零件的作用1016665零件的工藝分析10192562.2確定生產(chǎn)類型1038372.3確定毛坯1048572.3.1確定毛坯種類10307402.3.2確定鑄件加工余量1163412.3.3繪制曲軸零件毛坯圖1174482.4機械加工工藝過程設(shè)計116555選擇定位基準1145002.4.2選擇外表加工方法11847確定工藝過程方案12313842.5選擇加工設(shè)備與工藝裝備14253442.5.1選擇機床15255782.5.2選擇夾具1510132.5.3選擇刀具162029選擇量具16108642.6確定工序尺寸16265152.7確定切削用量及時間定額19292642.7.1工序070〔粗車長頭〕切削用量及時間定額1915130工序130〔鉆孔Ф14.2〕切削用量及時間定額2222379工序240〔銑K面〕切削用量及時間定額23187812.8填寫工藝規(guī)程卡2524070機械加工工序卡片2517376機械加工工藝過程卡片25265703曲軸零件第一套夾具設(shè)計2698843.1明確設(shè)計任務(wù)、收集分析原始資料2612255加工工件的零件圖2612959設(shè)計任務(wù)書2616313工序簡圖26178043.1.4分析原始資料2694983.2確定夾具的結(jié)構(gòu)方案2725753.2.1根據(jù)六點定位規(guī)那么確定工件的定位方式2731393.2.2選擇定位元件，設(shè)計定位裝置27324083.2.3分析計算定位誤差28225863.2.4確定工件的夾緊裝置29100203.3繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖3076523.3.1擬訂夾具總裝圖的尺寸、公差與配合以及技術(shù)要求30272293.3.2繪制夾具總裝圖3185024曲軸零件第二套夾具設(shè)計32236924.1明確設(shè)計任務(wù)、收集分析原始資料32114834.1.1加工工件的零件圖3238834.1.2設(shè)計任務(wù)書3281784.1.3工序簡圖3229225分析原始資料32109634.2確定夾具的結(jié)構(gòu)方案33317644.3夾具定位誤差分析33151094.4擬訂夾具總裝圖的尺寸、公差與配合及技術(shù)要求3314532尺寸、公差與配合33224664.4.2制訂技術(shù)條件3467234.5繪制夾具總裝圖341536總結(jié)351536致謝361536參考文獻377698附錄A機床3810384附錄B夾具3927499附錄C刀具4011404附錄D量具401前言1.1緒論(一)、研究的目的及意義隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛開展和市場需求的變化及競爭加劇，傳統(tǒng)的制造技術(shù)開展到了一個嶄新的階段；隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)高速開展，人們生活水平不斷提高，汽車已經(jīng)走進了我們的日常生活，漸漸成為一種普通消費品；隨著市場對汽車需要量的增加和制造技術(shù)的開展，到了本世紀初，小作坊的生產(chǎn)方式已經(jīng)不能滿足需要，而各種新的制造工藝和新式高效機床的出現(xiàn)，使汽車和發(fā)動機的制造技術(shù)出現(xiàn)了飛躍。因此，人們對汽車的性能要求也在不斷提高，不管是經(jīng)濟性、動力性，還是穩(wěn)定性、平安性，甚至是排放性等各方面都要逐一考慮。這就需要傳統(tǒng)制造技術(shù)和汽車專業(yè)技術(shù)相互結(jié)合，在滿足汽車動力性的同時滿足其經(jīng)濟性與生產(chǎn)效率，也就是工藝性。而要想使整車的工藝性完美，對各零件的加工也是最為重要的。曲軸是發(fā)動機中承受沖擊載荷，傳遞動力的重要零件，在發(fā)動機五大件中最難以保證加工質(zhì)量。由于曲軸工作條件惡劣，因此對曲軸工藝規(guī)程的編制、夾具的選擇都要有嚴格的要求。如果其中任何一個環(huán)節(jié)質(zhì)量沒有得到保證，那么可嚴重影響曲軸的使用壽命和整機的可靠性，因此我們應(yīng)不斷改良曲軸加工工藝。我國曲軸專業(yè)生產(chǎn)廠家不是很多，且整體規(guī)模小、專業(yè)化程度低、企業(yè)設(shè)備陳舊、產(chǎn)品設(shè)計和工藝落后、性能壽命和可靠性差、品種雜亂和“三化”程度低，這些都影響了整機適應(yīng)國內(nèi)及國際市場的能力。隨著我國參加WTO，內(nèi)燃機零部件行業(yè)將面臨更加劇烈的市場競爭，也將迎來新的開展機遇。我們只有充分了解國內(nèi)外內(nèi)燃機曲軸制造技術(shù)現(xiàn)狀及開展趨勢，及時改良和提高曲軸制造技術(shù)水準，才能制造出具有世界一流水平的內(nèi)燃機曲軸，以實力參與市場競爭。本次設(shè)計題目為“曲軸零件的機械加工工藝及夾具設(shè)計”，它運用了機械加工設(shè)計的根底內(nèi)容，囊括了幾年來所學(xué)的理論知識，使我了解曲軸飛輪組的功用及工作條件和受力情況，及了解相關(guān)零部件的材質(zhì)及加工和使用特點。并確定加工工藝方案，通過對加工工藝方案的改良及加工工藝分析，提出相應(yīng)加工方案，從而到達對曲軸飛輪組在發(fā)動機運轉(zhuǎn)的工況了解和原理認知，為將來設(shè)計發(fā)動機打下堅實根底。同時了解機床夾具的功用、組成和分類。以及機床夾具設(shè)計的步驟和方法，夾具總圖的設(shè)計和繪制方法。曲軸是內(nèi)燃機中承受沖擊載荷傳遞動力的關(guān)鍵零件，也是在內(nèi)燃機5大件(機體、缸蓋、曲軸、連桿、凸輪軸)中最難以保證加工質(zhì)量的零件。由于曲軸工況條件惡劣，因此對曲軸的材質(zhì)、毛坯加工技術(shù)、精度、外表粗糙度、熱處理和外表強化、動平衡等要求都十分嚴格。其中任何一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量對曲軸的壽命和整機的可靠性都具有很大的影響。因此世界各國對曲軸的加工都十分重視，都在不斷地改良曲軸加工工藝，最大可能地提高曲軸壽命。曲軸質(zhì)量約占內(nèi)燃機質(zhì)量的10%，本錢約占整機的10%~12%，其材質(zhì)大體可分2類：一類是鍛鋼，一類是球墨鑄鐵。由于球墨鑄鐵的切削性能良好，并可通過各種熱處理和外表強化處理來提高曲軸的抗疲勞強度、硬度和耐磨性。球墨鑄鐵中的內(nèi)摩擦所耗功比鋼大，減小了工作時的扭轉(zhuǎn)振動的振幅和應(yīng)力，應(yīng)力集中也沒有鋼質(zhì)曲軸敏感，所以球墨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，我國內(nèi)燃機曲軸專業(yè)生產(chǎn)廠家通過引進技術(shù)消化吸收和自行開發(fā)，總體水平有了較大的提高。但是我國距世界先進水平仍相差很遠，甚至于還滿足不了我國內(nèi)燃機工業(yè)技術(shù)開展的要求。我們只有充分了解國內(nèi)外內(nèi)燃機曲軸制造技術(shù)現(xiàn)狀及開展趨勢，及時改良和提高曲軸制造技術(shù)水準，才能制造出具有世界一流水平的內(nèi)燃機曲軸，以實力參與市場競爭。目前，世界各國的發(fā)動機生產(chǎn)企業(yè)對曲軸加工都十分重視，都在不斷更新曲軸加工設(shè)備．改良加工工藝，以提高曲軸加工質(zhì)量，延長使用壽命。我國的各大發(fā)動機生產(chǎn)廠經(jīng)過多年的學(xué)習(xí)和探索，已經(jīng)掌握了很多較為先進的血軸加工技術(shù)，生產(chǎn)效率較高，生產(chǎn)線中的大局部設(shè)各也已國產(chǎn)化。國內(nèi)曲軸生產(chǎn)線多數(shù)由普通機床和專用機床組成，生產(chǎn)效率和自動化程度相對較低。粗加工設(shè)備多采用多刀車床車削曲軸主軸頸及拐頸，工序的質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，難以到達合理的加工余量。一般精加工采用MQ8260等曲軸磨床粗磨-半精磨-精磨-拋光，通?？渴止げ僮鳎庸べ|(zhì)量不穩(wěn)定。而發(fā)動機曲軸生產(chǎn)得到較大的開展，總量已具相當?shù)囊?guī)模，無論是設(shè)計水平，還是產(chǎn)品品種、質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方式都有很大的開展。曲軸在發(fā)動機中是承受載荷傳遞動力的重要零部件，也是發(fā)動機五大零部件中最難以保證加工質(zhì)量的零部件，其性能、水平直接影響整機的性能水平及可靠性。因此，各工業(yè)興旺國家十分重視曲軸生產(chǎn)，不斷改良其材質(zhì)及加工手段，以提高其性能水平，滿足發(fā)動機行業(yè)的需要。近幾年來，國內(nèi)曲軸加工開展十分迅速。尤其是發(fā)動機曲軸。先進的加工工藝加工出的曲軸質(zhì)量好、效率高且穩(wěn)定。而歐美等汽車工業(yè)興旺的國家，經(jīng)過多年的積累，。在加工工藝方面，由于國外大多采用了先進的數(shù)控設(shè)備，而國內(nèi)大多以手動設(shè)備為主，精度差，這就要求我們在實際設(shè)計加工工藝的過程中充分考慮各方面的因素，在借鑒國外先進的工藝方案的同時充分考慮現(xiàn)有設(shè)備資源的利用和改造，到達少投入，大收益。興旺國家的開展經(jīng)驗告訴我們，工業(yè)化是邁向現(xiàn)代化的必經(jīng)之路。而制造業(yè)，特別是裝備制造業(yè)是實現(xiàn)工業(yè)化的主力軍，是實現(xiàn)現(xiàn)代化的原動力，開展制造業(yè)始終是振興經(jīng)濟、實現(xiàn)現(xiàn)代化的最正確路徑。曲軸是發(fā)動機中用于傳遞動力的核心零件，由于工況條件惡劣，且承受復(fù)雜的沖擊載荷，因此對曲軸的材質(zhì)、NI精度、外表質(zhì)量、動平衡等的要求都十分嚴格。又由于曲軸的材料為高強度合金鋼，難于加工和斷屑，而且曲軸主軸頸和連桿軸頸幾何形狀復(fù)雜，因此作為發(fā)動機五大零件之一的曲軸，其加工難度、加工工藝復(fù)雜程度在發(fā)動機各零部件中都首屈一指，它的結(jié)構(gòu)參數(shù)和加工工藝水平直接影響著整機的尺寸和重量，以及發(fā)動機的可靠性和壽命。世界各國的發(fā)動機生產(chǎn)企業(yè)對曲軸。加工都十分重視，都在不斷更新曲軸加工設(shè)備．改良加工工藝，以提高曲軸加工質(zhì)量，延長使用壽命。我國的各大發(fā)動機生產(chǎn)廠經(jīng)過多年的學(xué)習(xí)和探索．已經(jīng)掌握了很多較為先進的血軸加工技術(shù)，生產(chǎn)效率較高，生產(chǎn)線中的大局部設(shè)各也已國產(chǎn)化。但是，在一些關(guān)鍵工序所采用的關(guān)鍵工藝上，我們還是非常依賴國外的技術(shù)，需要使用國外的設(shè)備和刀具。因此，我們還需進一步研究曲軸加工工藝，尤其是要深入研究關(guān)鍵工藝和關(guān)鍵設(shè)備，這對提升曲軸乃至發(fā)動機的生產(chǎn)水平都是相當重要的。曲軸的材料是由碳素結(jié)構(gòu)鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個重要部位：主軸頸，連桿頸，〔還有其他〕。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個典型的曲柄滑塊機構(gòu)。曲軸的潤滑主要是指與搖臂間軸瓦的潤滑和兩頭固定點的潤滑．這個一般都是壓力潤滑的，曲軸中間會有油道和各個軸瓦相通，發(fā)動機運轉(zhuǎn)以后靠機油泵提供壓力供油進行潤滑、降溫。發(fā)動機工作過程就是，活塞經(jīng)過混合壓縮氣的燃爆，推動活塞做直線運動，并通過連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。曲軸的旋轉(zhuǎn)是發(fā)動機的動力源。曲軸的結(jié)構(gòu)包括軸頸、曲軸臂、曲軸銷、側(cè)蓋以及連桿大端軸承。軸頸具有一第一油路。曲軸臂連接于軸頸。曲軸銷設(shè)置于曲軸臂之中，并且抵接于軸頸。曲軸銷具有第一機油緩沖室、第二機油緩沖室以及第二油路。第一機油緩沖室系連接于第二機油緩沖室，第二油路連接于第二機油緩沖室。側(cè)蓋設(shè)置于曲軸臂中，側(cè)蓋與曲軸銷之間成形有一空間，該空間連接于第一油路與第一機油緩沖室之間。連桿大端軸承設(shè)置于曲軸臂之中，曲軸銷套設(shè)于連桿大端軸承之中，第二油路連接于第二機油緩沖室與連桿大端軸承之間。本實用新型可將機油內(nèi)微小異物過濾掉，減少了連桿大端軸承遭受微小異物侵入的時機，并防止連桿大端軸承損壞，進而可延長曲軸結(jié)構(gòu)的使用壽命。在曲軸的機械加工中，采用新技術(shù)和提高自動化程度都不斷取得進展。目前，國內(nèi)較陳舊的曲軸生產(chǎn)線多數(shù)由普通機床和專用機床組成，生產(chǎn)效率和自動化程度相對較低。粗加工設(shè)備一般采用多刀車床車削曲軸主軸頸及連桿軸頸，工序質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生較大的加工應(yīng)力，難以到達合理的加工余量。精加工普遍采用MQ8260等普通曲軸磨床進行粗磨、半精磨、精磨、拋光，通?？咳斯げ僮鳎庸べ|(zhì)量不穩(wěn)，尺寸一致性差。現(xiàn)在加工曲軸粗加工比擬流行的工藝是：主軸頸采用車拉工藝和高速外銑，連桿頸采用高速外銑，而且傾向于高速隨動外銑，全部采用干式切削。在對連桿頸進行隨動磨削時，曲軸以主軸頸為軸線進行旋轉(zhuǎn)，并在一次裝夾下磨削所有連桿頸。在磨削過程中，磨頭實現(xiàn)往復(fù)擺動進給，跟蹤著偏心回轉(zhuǎn)的連桿頸進行磨削加工。曲軸是各類發(fā)動機上的一個非常重要的旋轉(zhuǎn)零件，裝上連桿后，可通過旋轉(zhuǎn)將活塞的往復(fù)運動變成循環(huán)運動。其材質(zhì)大體分為兩類：一是鋼鍛曲軸，二是球墨鑄鐵曲軸。有兩個重要的曲軸加工局部:主軸頸和連桿頸。主軸頸與缸體配合安裝，連桿頸和連桿大頭孔連接,連桿小頭和活塞連接,形成一個典型的曲柄滑塊機構(gòu)。柴油機的工作過程是:活塞壓縮空氣混合燃爆后,推動活塞直線運動并通過連桿將推動力傳給曲軸,曲軸將直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。曲軸的旋轉(zhuǎn)發(fā)動機的動力源,故曲軸加工的優(yōu)良程度將直接影響發(fā)動機的整體性能。由于曲軸工作需要承載巨大載荷，工作條件惡劣，而隨著機械化生產(chǎn)逐漸成為當今主流，傳統(tǒng)的制造工藝已經(jīng)不能滿足人們的需求。曲軸材質(zhì)以及毛坯加工技術(shù)、精度、外表粗糙度、熱處理和外表強化、動平衡等要求都十分嚴格?！捕?、國內(nèi)外現(xiàn)狀從目前的整體水平來看，曲軸根本都是兩種材質(zhì)：一是鋼鍛曲軸；二是球墨鑄鐵曲軸。根據(jù)材質(zhì)選擇的不同，其生產(chǎn)方式也不同。為了保證生產(chǎn)精度，鑄造方式生產(chǎn)的曲軸已經(jīng)廣泛運用于各大型機器的運行。球墨鑄鐵具有良好的切削性能，并且可以進行各種熱處理以及外表強化處理，故球墨鑄鐵被廣泛運用于曲軸的生產(chǎn)。但是，曲軸毛坯的鑄造工藝生產(chǎn)效率低下，工藝裝備參差不齊，性能不夠穩(wěn)定、精度低、報廢率高居不下，這一系列的問題都需要優(yōu)化。目前，國內(nèi)大局部專業(yè)廠家普遍采用普通機床和專用組合機床組成的流水線生產(chǎn)，生產(chǎn)效率、自動化程度較低。曲軸的關(guān)鍵技術(shù)工程仍與國外相差1～2個數(shù)量級。國外的機加工工藝大致可歸納為如下幾個特點。①廣泛采用數(shù)控技術(shù)和自動線，生產(chǎn)線一般由幾段獨立的自動化生產(chǎn)單元組成，具有很高的靈活性和適應(yīng)性。采用龍門式自動上下料，集放式機動滾道傳輸，切削液分粗加工與精加工兩段集中供給和回收處理。②曲軸的主要加工工序基準中心孔，一般采用質(zhì)量定心加工方式，這樣在靜平衡時，加工量很少。③軸頸的粗加工一般采用數(shù)控銑削或車拉工藝。工序質(zhì)量可到達國內(nèi)粗磨后的水平，且切削變形小、效率高。銑削和車拉是曲軸粗加工的開展方向。④國外的曲軸磨床均采用CNC控制技術(shù)，具有自動進給、自動修正砂輪、自動補償和自動分度功能，使曲軸的磨削精度和效率顯著提高。⑤油孔的加工采用鼓輪鉆床和自動線，近幾年隨著槍鉆技術(shù)的應(yīng)用，油孔的加工大多已采用槍鉆自動線鉆孔—修緣—拋光。⑥曲軸的拋光采用CNC控制的砂帶拋光機，所有軸頸一次拋光只需20多秒，粗糙度可達Ra0.4以下，大大減小了發(fā)動機的磨合期。⑦動平衡一般采用現(xiàn)在線檢測，對曲軸的幾乎所有機加工工程均可一次完成檢測、顯示和打印。⑨曲軸的清洗采用專用精洗機定點定位清洗，保證了曲軸清潔度要求。⑩廣泛采用了軸頸過渡圓角滾壓技術(shù)。專用圓角滾壓機自動控制，對所有軸頸圓角進行一次滾壓，而且滾壓力和滾壓角度可自動調(diào)節(jié)，使圓角處產(chǎn)生最正確的剩余壓應(yīng)力，提高了曲軸的疲勞強度?！踩场⑿〗Y(jié)從目前的總體水平看,低下的生產(chǎn)率,落后的技術(shù)和設(shè)備,粗糙的機械性能導(dǎo)致毛坯鑄造工藝存在不穩(wěn)定,精度低、廢品率高等等問題。通過本次畢業(yè)設(shè)計的研究，力求得出一套更加完善的加工工藝工程。相比鍛鋼曲軸，球墨鑄鐵曲軸具有良好的切削性能，也能進行熱處理和外表硬化來提高曲軸疲勞強度和耐磨性。并且球墨鑄鐵內(nèi)部的摩擦功耗比鋼的大、降低了扭轉(zhuǎn)振動的振幅和應(yīng)力,集中應(yīng)力也不像鋼制曲軸那么敏感。從而球墨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到廣泛采用。在本次設(shè)計中曲軸的材質(zhì)為球墨鑄鐵。為了提高曲軸質(zhì)量，我們采取了以下幾個環(huán)節(jié)的措施：〔1〕熔煉；〔2〕球化處理；〔3〕孕育處理；〔4〕合金化；〔5〕造型工藝；〔6〕澆注冷卻工藝。1.2曲軸的概念曲軸是各類發(fā)動機上的一個非常重要的旋轉(zhuǎn)零件，裝上連桿后，可通過旋轉(zhuǎn)將活塞的往復(fù)運動變成循環(huán)運動。其材質(zhì)大體分為兩類：一是鋼鍛曲軸，二是球墨鑄鐵曲軸。有兩個重要的曲軸加工局部:主軸頸和連桿頸。主軸頸與缸體配合安裝，連桿頸和連桿大頭孔連接,連桿小頭和活塞連接,形成一個典型的曲柄滑塊機構(gòu)。柴油機的工作過程是:活塞壓縮空氣混合燃爆后,推動活塞直線運動并通過連桿將推動力傳給曲軸,曲軸將直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。曲軸的旋轉(zhuǎn)發(fā)動機的動力源,故曲軸加工的優(yōu)良程度將直接影響發(fā)動機的整體性能。曲軸的結(jié)構(gòu)包括軸頸、曲軸臂、曲軸銷、側(cè)蓋以及連桿大端軸承。軸頸具有一第一油路。曲軸臂與軸頸相連接。曲軸銷嵌于曲軸臂之中，并與軸頸直接連接。曲軸銷具有第一、第二機油緩沖室以及第二油路。第一、第二機油緩沖室相連接，第二油路連接于第二機油緩沖室。側(cè)蓋設(shè)置于曲軸臂中，側(cè)蓋與曲軸銷之間成形有一空間，該空間連接于第一油路與第一機油緩沖室之間。連桿大端軸承設(shè)置于曲軸臂之中，曲軸銷套設(shè)于連桿大端軸承之中，第二油路連接于第二機油緩沖室與連桿大端軸承之間。1.3曲軸零件的制造技術(shù)隨著工業(yè)技術(shù)的開展,柴油機曲軸生產(chǎn)也得到了相當大的開展,目前已經(jīng)有相當數(shù)量的規(guī)模,無論是從設(shè)計層面,或產(chǎn)品品種、質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方法有快速的開展。曲軸在柴油機中承受負載和動力傳遞，是發(fā)動機的重要零部件之一，也是是最困難的五個部件之一，加工質(zhì)量的好壞,直接影響整體性能水平的性能水平和可靠性。因此，各工業(yè)興旺國家十分重視曲軸的生產(chǎn)，不斷改良其材質(zhì)及加工手段，以提高其性能水平，滿足發(fā)動機行業(yè)的需要。近幾年來，國內(nèi)曲軸加工得到了迅速開展。尤其是大功率柴油機曲軸。曲軸是將直線運動變成旋轉(zhuǎn)運動，或?qū)⑿D(zhuǎn)運動變成直線運動的零件。它是往復(fù)式發(fā)動機、壓縮機、剪切機與沖壓機械的重要零件。曲軸工作時要承受很大的扭應(yīng)力及大小和方向都在不斷變化的彎曲應(yīng)力的作用，因此曲軸應(yīng)具有足夠的強度和支承剛性。曲軸工作時的旋轉(zhuǎn)速度很高，曲軸的軸頸和連桿軸頸需要足夠的耐磨性，且曲軸的質(zhì)量分布應(yīng)當平衡，以防因不平衡而產(chǎn)生離心力使曲軸承受附加載荷。為了保證曲軸的正常工作，對曲軸規(guī)定了嚴格的技術(shù)要求。其主要技術(shù)要求如下：主軸頸和連桿軸頸的尺寸精度通常為IT6~IT7，同軸度允許偏差0.015mm，外表粗糙度值為0.2~0.4um。軸頸長度公差等級IT9~IT10。軸頸的形狀公差，如圓度、圓柱度控制在尺寸公差之內(nèi)。本次設(shè)計圓柱度公差為0.005。位置精度，包括主軸頸與連桿軸頸的平行度：一般為100mm之內(nèi)不大于0.02mm；曲軸各主軸頸的同軸度：小型高速曲軸為0.025mm，中大型低速軸為0.03～0.08mm；各連桿軸頸的位置度不大于±20°。本設(shè)計中各連桿軸頸的軸心線應(yīng)與主軸頸中心線在同一平面內(nèi)，位置公差為0.2。曲軸工作時要承受很大的轉(zhuǎn)矩及交變的彎曲應(yīng)力，容易產(chǎn)生扭振、折斷及軸頸磨損，因此要求所用材料應(yīng)有較高的強度、疲勞強度和耐磨性。對于材料的選擇有一定的要求：一般曲軸為35、40、45鋼或球墨鑄鐵QT600-2；對于高速、重載曲軸，可采用35CrMoAl、42Mn2V等材料。該零件材料為QT800-2，考慮該工件形狀比擬復(fù)雜，因此應(yīng)該選用鑄件，以最大限度減少金屬切屑量，保證高效率低消耗。由零件圖可知，該曲軸為球墨鑄鐵，牌號為QT800-2，鑄造，查《機械加工簡明手冊》表1.3-1知，CT9級，MA-G級，采用殼模鑄造。又由CT9級，MA-G級和曲軸根本尺寸查《機械加工簡明手冊》表2.2-4知其加工余量如下表2-1表2-1曲軸鑄件毛坯各段尺寸公差以及加工余量工程曲軸前端主軸頸連桿軸頸全部曲柄法蘭端公差等級CT99999加工面尺寸40705784105鑄件尺寸公差3.63.63.63.63.6機械加工余量等級GGGGG加工余量2.52.5332.5毛坯根本尺寸457563901101.3.1曲軸材料曲軸一般分為球墨鑄鐵曲軸,曲軸鍛鋼曲軸。球墨鑄鐵曲軸一般使用QT700-2，QT800-2，QT900-2等等。鍛鋼曲軸材料常用的45、35CrMo、40Cr、40MnB、42CrMo和非調(diào)質(zhì)鋼如C38+N2、48MnV等。其中非調(diào)質(zhì)鋼以其卓越的性能、低廉的本錢廣受贊譽。在曲軸上的應(yīng)用已被正式納入標準,成為鍛鋼曲軸的開展趨勢。非調(diào)質(zhì)鋼是在碳鋼的根底上添加一些微量合金元素，基體顯微組織和析出相的強化決定其力學(xué)性能的好壞。這種鋼在熱軋、鍛造、正火狀態(tài)時的力學(xué)性能能夠到達一般調(diào)質(zhì)狀態(tài)的力學(xué)性能水平。因此,可節(jié)省了鋼的調(diào)質(zhì)處理過程,不僅縮短生產(chǎn)周期,還節(jié)約能源。1.3.2曲軸加工曲軸鍛造工藝過程：下料——加熱——輥鍛〔如需要〕——預(yù)成型——終鍛——切邊——扭拐〔局部曲軸〕——校正。選擇在中頻電感應(yīng)連續(xù)加熱爐內(nèi)不斷進行加熱，直到坯料溫度在1150±50℃,與傳統(tǒng)加熱油相比,不僅簡化了操作,也解決了加熱溫度不穩(wěn)定,鋼坯加熱不均勻,導(dǎo)致過熱,過燒的、材料散熱高消耗和不利于環(huán)境保護的問題。扭拐是將連桿軸頸不在一個平面內(nèi)的曲軸終鍛在一個平面上，切邊后在扭拐機上根據(jù)需要將連桿頸繞主軸頸中心線扭轉(zhuǎn)到要求的角度，通常是90°或120°。增加扭拐工序解決了終鍛模具分模復(fù)雜、型腔深、鍛造工藝性差、毛坯缺肉等問題，并提高生產(chǎn)效率。曲軸毛坯熱處理是決定曲軸機械性能的關(guān)鍵工序，正火、淬火、回火機組在熱處理工序逐漸取代箱式爐，得到越來越廣泛的應(yīng)用，使熱處理加熱溫度穩(wěn)定，保證材料的機械性能和金相指標，并大大地提高生產(chǎn)效率。曲軸屬于細長類零件，加工過程中以兩端中心孔做為主要定位基準。質(zhì)量定心機是使用平衡原理，采用計算機測控系統(tǒng),確定曲軸中心軸,并在這個軸的軸線加工中心孔的設(shè)備。質(zhì)量定心機可有效的減小曲軸加工后的初始不平衡量，從而提高最后平衡精度和生產(chǎn)效率。不平衡量小，平衡校正時在平衡配重塊上只需要去掉少量質(zhì)量，從而保證曲軸在結(jié)構(gòu)設(shè)計上的質(zhì)量補償。幾何中心孔會存在由于鍛造毛坯外輪廓偏差和熱處理，軸頸彎曲造成的質(zhì)量中心線與幾何中心線不重合而產(chǎn)生平衡量偏差的問題，用質(zhì)量定心機鉆中心孔替代幾何中心孔能有效解決這些問題。加工過程,因為質(zhì)量中心與幾何中心線不重合,在旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下會引起振動，造成損壞設(shè)備降低了加工精度的問題。精磨軸頸加工方法是數(shù)控磨床加工，有利于主軸、連桿軸頸尺寸精度、外表粗糙度、圓角尺寸精度以及相應(yīng)的形位公差得到保證。數(shù)控磨床加工曲軸能到達精度見表4。加工過程中，需要消除粗加工工序中產(chǎn)生的應(yīng)力，來保證曲軸成品的形位公差。通常是采取的方法是在精加工前進行去應(yīng)力回火處理?；鼗疬^程的加熱溫度應(yīng)低于毛坯熱處理溫度30℃—60℃。主軸頸、連桿軸頸的拋光采用砂帶拋光機拋光，使軸頸外表粗糙度到達Ra=0.25，提高了曲軸主軸頸、連桿軸頸外表精度。先進加工工藝制成質(zhì)量好、效率高、穩(wěn)定的曲軸，隨著汽車工業(yè)的開展,我國的發(fā)動機曲軸生產(chǎn)取得很大的進步，已經(jīng)有相當數(shù)量的規(guī)模，不管設(shè)計水平，或產(chǎn)品品種、質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方法大大開展。1.4論文結(jié)構(gòu)第一局部：分析、繪制零件圖—確定加工工藝和方案—計算切削用量及時間—填寫工藝規(guī)程卡片。第二局部：確定第一套夾具結(jié)構(gòu)—確定結(jié)構(gòu)方案—繪制夾具裝配圖—第二套夾具。2曲軸零件的機械加工工藝設(shè)計2.1分析零件2.1.1零件的作用曲軸是發(fā)動機上的一個重要的旋轉(zhuǎn)機件，裝上連桿后，承接活塞的上下(往復(fù))運動變成循環(huán)運動。2.1.2零件的工藝分析零件選用材料為QT800-2，因為該材料具有較高的強度、韌性和塑性以及切削性能良好的優(yōu)點；且結(jié)構(gòu)工藝性比擬好。從各加工方法的經(jīng)濟精度及一般機床所能到達的位置精度角度考慮，由于該零件沒有很難加工的外表，各外表的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。2.2確定生產(chǎn)類型零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件，零件質(zhì)量3.35kg。由《機械制造工藝與機床夾具》表1—3可確定其生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。初步確定工藝安排的根本確定為：采用高生產(chǎn)率專用機床及自動機床，按流水線形式排列；采用高生產(chǎn)率夾具、高生產(chǎn)率刀具和量具、還有自動檢驗裝置。這樣可以保證高效率生產(chǎn)。2.3確定毛坯2.3.1確定毛坯種類根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。因為毛坯精度要求高，生產(chǎn)批量很大，所以毛坯的鑄造方法選用金屬模機械砂型鑄造。2.3.2確定鑄件加工余量根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-3，球墨鑄鐵用砂型機器造型成批鑄造，公差等級是8-10,故鑄件尺寸公差等級采用CT9級。根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-5，取加工余量為MA-G級；再對應(yīng)確定各加工余量。2.3.3繪制曲軸零件毛坯圖圖2-1曲軸零件毛坯圖2.4機械加工工藝過程設(shè)計2.4.1選擇定位基準在曲軸加工工藝中，曲軸基準中心孔加工的是否精確合理直接影響曲軸后續(xù)其它工序的加工。本設(shè)計中，首先以兩主軸頸及短頭扇形外側(cè)定位鉆中心孔，再以中心孔定位分別粗精車長短頭。2.4.2選擇外表加工方法根據(jù)各外表加工要求以及各種加工方法的經(jīng)濟精度，由《機械制造工藝與機床夾具》表1—9～表1—14選擇零件〔依次為從長頭到短頭〕的加工方案與進度如下：〔1〕M33X2螺紋：粗車〔IT12〕—精車〔IT7〕—割槽Ф31X3〔IT11〕—車螺紋M33X2?！?〕1：8圓錐面：粗車〔IT12〕—半精車〔IT10〕—銑鍵槽12N9〔IT8〕—磨削〔IT6〕?！?〕Ф40圓柱面：粗車〔IT12〕—半精車〔IT10〕—磨削〔IT6〕—拋光〔IT5〕?！?〕Ф45圓柱面：粗車〔IT12〕—半精車〔IT10〕—割槽Ф43X2—粗磨〔IT7〕—精磨〔IT6〕?！?〕Ф55圓柱面：粗車〔IT12〕—半精車〔IT10〕?！?〕K面：銑〔IT9〕—鉆孔4—Ф8〔IT12〕—鉸孔4—Ф8〔IT9〕—鉆孔2—M10〔IT12〕—攻絲2-M10?！?〕Ф45連桿頸圓柱面：粗車〔IT12〕—半精車〔IT10〕—粗磨〔IT7〕—精磨〔IT6〕—拋光〔IT5〕?！?〕Ф14.2斜孔：鉆〔IT12〕?！?〕Ф55圓柱面：粗車〔IT12〕—半精車〔IT10〕?！?0〕Ф46圓柱面：粗車〔IT12〕—半精車〔IT10〕—粗磨〔IT7〕—精磨〔IT6〕?！?1〕Ф36圓柱面：粗車〔IT12〕—半精車〔IT10〕—割槽Ф34X3〔IT10〕—銑鍵槽5N9〔IT8〕—粗磨〔IT7〕—精磨〔IT6〕?！?2〕Ф16孔：鉆孔Ф14〔IT12〕—鉸孔Ф16〔IT8〕?！?3〕M6螺紋：鉆孔2—Ф5〔IT12〕—攻絲2-M6。2.4.3確定工藝過程方案工序的集中與分散該曲軸的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，且工序較多。因此選用工序集中原那么安排曲軸的加工工序。采用高效專用設(shè)備及工藝裝備，以提高生產(chǎn)率，工序裝夾的次數(shù)少，易于保證外表間位置精度，還能減少工序間運輸量，縮短生產(chǎn)周期。一、工序順序的安排1.機械加工工序的安排=1\*GB3①遵循“基面先行”原那么，先加工精基準-銑第8曲柄外側(cè)面。=2\*GB3②遵循“先粗后精”原那么，先進行粗加工工序，后安排精加工工序。=3\*GB3③遵循“先主后次”原那么，先加工主要外表。各段主軸和曲柄斷面，直徑，后加工次要外表-法蘭面等。=4\*GB3④遵循“先面后孔”原那么，先加工各平面，最后進行螺紋孔的加工。2.熱處理工序的安排由于毛坯為鑄件，壁厚不均勻，在加熱冷卻及相變過中。會產(chǎn)生效應(yīng)力和組織應(yīng)力，應(yīng)采用回火消除這種應(yīng)力，毛坯在出廠前已經(jīng)過相應(yīng)熱處理，在此工藝路線中將省略。在精磨加工前，為提高球墨鑄鐵的外表機械性能和磨削精度，應(yīng)安排淬火工藝，本加工采用電熱淬火。淬火后，為消除淬火帶來的剩余應(yīng)力。應(yīng)安排回火處理。1、擬定方案由于各外表加工方法已根本確定，現(xiàn)按照工藝順序安排原那么：先粗后精、先主后次、先面后孔、基準先行，初步擬定兩種工藝過程方案，見表1。表1工藝過程方案方案Ⅰ方案Ⅱ工序號工序內(nèi)容工序號工序內(nèi)容毛坯毛坯010按鑄件要求檢驗010批量毛坯抽檢020熱處理020銑端面〔兩個〕030批量毛坯抽檢030鉆中心孔B5040銑端面〔兩個〕040檢測曲軸硬度050鉆中心孔B5050粗車短頭，依次為Ф36h6，Ф46k6，Ф55060檢測曲軸硬度060粗車長頭，依次為M33X2，1：8圓錐面，Ф40h9，Ф45m6,Ф55070粗車短頭，依次為Ф36h6，Ф46k6，Ф55070精車短頭，依次為Ф36h6，Ф46k6，Ф55080粗車長頭，依次為M33X2，1：8圓錐面，Ф40h9，Ф45m6,Ф55080精車長頭，依次為M33X2，1：8圓錐面，Ф40h9，Ф45m6,Ф55續(xù)表1：090車開檔，粗車連桿頸Ф45090割槽Ф34X2,割槽Ф31X3,割槽Ф43X2100精車短頭，依次為Ф36h6，Ф46k6，Ф55,割槽Ф34X2100車開檔110精車長頭，依次為M33X2，1：8圓錐面，Ф40h9，Ф45m6,Ф55,割槽Ф31X3,割槽Ф43X2110粗、精車連桿頸Ф45120精車連桿頸Ф45120鉆孔Ф14.2130鉆孔Ф14.2130鉆斜油孔Ф5140鉆斜油孔Ф5140鉆孔Ф14，鉸孔Ф16150鉆孔Ф14，鉸孔Ф16150修正中心孔160修正中心孔160粗磨兩端主軸頸Ф45170按工藝要求進行中間檢驗170粗磨連桿頸Ф45180粗磨兩端主軸頸Ф45180銑鍵槽5N9190粗磨連桿頸Ф45190銑鍵槽12N9200銑鍵槽5N9200銑K面210銑鍵槽12N9210鉆鉸4—Ф8220銑K面220鉆攻2—M10230鉆鉸4—Ф8230鉆攻2—M6240鉆攻2—M10240精磨主軸頸Ф45k6，Ф45m6，磨Ф45h9250鉆攻2—M6250精磨連桿頸Ф45260精磨主軸頸Ф45k6，Ф45m6，磨Ф40h9260磨1：8圓錐面270精磨連桿頸Ф45270車螺紋M33X2280磨Ф36h6280油孔Ф5拋光290磨1：8圓錐面290在N處打廠標及檢驗標記300車螺紋M33X2300探傷310油孔Ф5拋光310清洗320探傷320氮化330檢驗各相關(guān)尺寸330拋光連桿頸、油封檔340在N處打廠標及檢驗標記340清洗、檢驗、包裝350清洗360氮化370按氮化工藝要求檢驗380拋光連桿頸、油封檔390清洗、檢驗、包裝2.方案論證相比方案Ⅱ檢驗過程太少，不利于曲軸質(zhì)量的控制的缺乏之處，方案Ⅰ的優(yōu)點在于根本遵循粗精加工劃分階段的原那么。根據(jù)以上分析，確定方案Ⅰ為曲軸零件加工的工藝路線。2.5選擇加工設(shè)備與工藝裝備2.5.1選擇機床考慮到大量生產(chǎn)，盡量選用高效機床?！?〕工序070、080、090、100均為圓柱面的車削加工，用CJK6140數(shù)控車床加工方便且效率高?！?〕工序180、190、260、270、280、290均為圓柱面的磨削加工，用JK101數(shù)顯曲軸磨床加工方便且效率高?！?〕其余外表加工均采用通用機床。如：C6140臥式車床、X62W萬能銑床、Z5125立式鉆床等。2.5.2選擇夾具夾具的定義夾具是用以裝夾工件的裝置。機械制造過程中廣泛地使用各種夾具，包括機床夾具、裝配夾具、焊接夾具、熱處理夾具、檢驗夾具等。機床夾具用于切削加工。在切削加工中，用以固定加工對象，使之定位。機床、夾具、刀具、工件在加工時組成加工系統(tǒng)，工件實現(xiàn)定位和夾緊。夾具的作用保證加工精度；減少安裝工件的輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率；改善勞動條件，減少勞動量和勞動強度；降低加工本錢，擴大機床的使用范圍；保證平安生產(chǎn)等。3、夾具的分類機床夾具一般按適用對象、使用特點、使用機床和動力源分類。具體說來，有：1〕通用夾具：用以加工兩種或兩種以上工件的同一夾具。特點：能較好地適應(yīng)加工工序和加工對象的變換，一般結(jié)構(gòu)均已定型，尺寸、規(guī)格系列化。2〕專用夾具：專為某一工件的某一工序而設(shè)計的夾具。我們設(shè)計的鉆模夾具就是專用夾具的一種。3〕可調(diào)夾具：通過調(diào)整或更換個別零、部件，能適用多種工件加工的夾具。特點：夾具的使用對象在設(shè)計前并不非常確定，通用性范圍大。4〕成組夾具：根據(jù)成組技術(shù)原理設(shè)計的用于成組加工的夾具。設(shè)計成組夾具的前提是成組工藝。特點：只需對個別定位和夾緊組件進行調(diào)整或更換，即可用于加工成組內(nèi)的所有零件。5〕組合夾具：由可循環(huán)使用的標準夾具零、部件組裝成易于聯(lián)接和拆卸的夾具。6〕隨行夾具：用以裝夾工件，并由工件輸送帶送至自動線各工位的裝置。4、進行夾具設(shè)計的意義夾具是機械制造廠里使用的一種工藝裝備。對工件進行機械加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于刀具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工之前，先要對其進行夾具設(shè)計?？紤]到大量生產(chǎn)，均采用專用夾具。2.5.3選擇刀具〔1〕在車床上加工的工序，均采用YG6硬質(zhì)合金外圓車刀，并盡量采用成形車刀?！?〕在銑床上加工的工序，銑平面選用YG6A硬質(zhì)合金圓盤銑刀，銑鍵槽選用鍵槽銑刀。〔3〕在磨床上加工的工序，磨主軸頸選用砂輪P600×63×305，C46K2B35，其外徑為600mm，厚度為63mm，內(nèi)徑為305mm；磨連桿頸選用砂輪P600×25×305，C46K2B35，其外徑為600mm，厚度為25mm，內(nèi)徑為305mm?！?〕在鉆床上加工的工序，均選用麻花鉆和機用絲錐。2.5.4選擇量具工序070粗加工可選通用量具。現(xiàn)按計量器具的不確定度選擇量具。粗車Ф36h6mm至Φmm。查《互換性技術(shù)測量應(yīng)用手冊》表5.1-1知計量器具不確定度允許值=0.029mm。查《互換性技術(shù)測量應(yīng)用手冊》表5.1-2，選擇分度值0.02mm的游標卡尺，其不確定度U=0.02mm，U<，可以選用。其他工序所用量具詳見工序卡片。2.6確定工序尺寸徑向各圓柱外表加工時的工藝基準與設(shè)計基準重合。前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)依據(jù)《機械制造工藝與機床夾具》第二章有關(guān)資料確定各外表精加工、半精加工余量，由后向前推算工序尺寸，并確定其公差，見表2。表2各外表工序尺寸及公差加工外表加工內(nèi)容加工余量精度等級工序尺寸外表粗糙度Ra(μｍ)M33X2螺紋鑄件粗車半精車精車53.61.00.4CT9IT12IT10IT6Ф38±1.0—12.56.30.81：8圓錐面鑄件粗車半精車磨削53.61.00.4CT9IT12IT10IT6——12.56.30.8Ф45油封檔鑄件粗車半精車磨削研磨53.61.00.4CT9IT12IT10IT6Ф50±1.0—12.56.30.80.8續(xù)表1：Ф45主軸頸〔長頭〕鑄件粗車半精車粗磨精磨53.11.10.60.2CT9IT12IT10IT7IT6Ф50±1.0—12.56.30.80.8Ф55〔長頭〕鑄件粗車半精車53.91.1CT9IT12IT10Ф60±1.1—12.56.3Ф55〔短頭〕鑄件粗車半精車53.91.1CT9IT12IT10Ф60±1.1—12.56.3Ф36圓柱面鑄件粗車半精車粗磨精磨53.21.00.60.2CT9IT12IT10IT7IT6Ф41±1.0—12.56.30.80.84—Ф8孔鉆孔鉸孔7.80.2IT12IT8Ф7.812.51.62—M10X1.25攻絲鉆孔—8—IT12—Ф8—12.5Ф16孔鉆孔鉸孔142IT12IT8Ф1412.51.6續(xù)表2：2—M6攻絲鉆孔—5—IT12—Ф5—12.5Ф14.2斜孔鉆孔14.2IT12Ф14.212.5Ф5斜油孔鉆孔拋光5—IT12IT8Ф5—12.50.82.7確定切削用量及時間定額2.7.1工序070〔粗車長頭〕切削用量及時間定額本工序分三個工步：工步1為車Ф40h6，工步2為車Ф45k6主軸頸，工步3為車Ф55。加工后外表粗糙度為Ra≤12.5μｍ，選用CJK6140數(shù)控車床，撥盤、頂尖裝夾。工步1粗車Ф40h6〔1〕選擇刀具①選擇外圓車刀。②根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于車床的中心高為200mm〔表1.30〕，應(yīng)選刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm。③根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.2，可選擇YG6牌號硬質(zhì)合金。④車刀幾何形狀〔見表1.3〕，選擇平面帶倒棱前刀面，κr=60°，κr′=10°，α。=6°，γ。=12°，λs=—10°，γε=0.8mm，=—10°，=0.4mm〔2〕選擇切削用量①確定切削深度αp由于粗加工余量僅為1.6mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故αp=〔45—41.8〕/2mm=1.6mm。②確定進給量f根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.6，在粗車鑄鐵、外表粗糙度Ra=12.5μm時f=0.25～0.40mm/r。按CJK6140數(shù)控車床說明書選擇f=0.36mm/r.③選擇車刀磨鈍標準及壽命根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1.0mm，車刀壽命T=60min。④確定切削速度Vc：切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27(2-1)式中=故Vc=69.6m/minn=492r/min按CJK6140數(shù)控車床說明書，選擇n=500r/min，這時Vc=110m/min。最后決定的車削用量為：αp=1.6mm，f=0.36mm/r，n=500r/min，Vc=110m/min。〔3〕計算根本工時〔2-1〕式中L=l+y+△，l=12mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量y+△=2.1mm，那么L=12+2.1mm=14.1mm，故tm=0.08min2.工步2粗車Ф45k6主軸頸〔1〕選擇刀具①選擇外圓車刀。②根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于車床的中心高為200mm〔表1.30〕，應(yīng)選刀桿尺寸BXH=16mmX25mm，刀片厚度為4.5mm。③根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.2，可選擇YG6牌號硬質(zhì)合金。④車刀幾何形狀〔見表1.3〕，選擇平面帶倒棱前刀面，κr=60°，κr′=10°，α。=6°，γ。=12°，λs=—10°，rε=0.8mm，=—10°，=0.4mm。〔2〕選擇切削用量①確定切削深度αp由于粗加工余量僅為1.55mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故αp=〔55—51.9〕/2mm=1.55mm。②確定進給量f根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.6，在粗車鑄鐵、外表粗糙度Ra=12.5μm時f=0.25～0.40mm/r。③選擇車刀磨鈍標準及壽命根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1.0mm，車刀壽命T=60min。④確定切削速度Vc：切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27〔2-1〕式中=故Vc=69.9m/minn=405r/min按CJK6140數(shù)控車床說明書，選擇n=500r/min，這時Vc=86m/min。最后決定的車削用量為αp=1.55mm，f=0.36mm/r，n=500r/min，Vc=86m/min?！?〕計算根本工時(2-2)式中L=l+y+△，l=21mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量y+△=2.1mm，那么L=21+2.1mm=23.1mm，故tm=0.13min3.工步3粗車Ф55〔1〕選擇刀具選擇R3成形車刀?！?〕選擇切削用量①確定切削深度αp由于粗加工余量僅為1.95mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故αp=〔65—61.1〕/2mm=1.95mm。②確定進給量f根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.6，在粗車鑄鐵、外表粗糙度Ra=12.5μm時f=0.25～0.40mm/r。③選擇車刀磨鈍標準及壽命根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1.0mm，車刀壽命T=60min。④確定切削速度Vc切削速度Vc可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27〔2-1〕式中=故Vc=59.7m/minn=271r/min按CJK6140數(shù)控車床說明書，選擇n=500r/min，這時Vc=110m/min。最后決定的車削用量為：αp=1.95mm，f=0.36mm/r，n=500r/min，Vc=110m/min?！?〕計算根本工時〔2-2〕式中L=l+y+△，l=6mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量y+△=3.6mm，那么L=6+3.6mm=9.6mm，故tm=0.05min2.7.2工序130〔鉆孔Ф14.2〕切削用量及時間定額本工序選用Z5125立式鉆床，專用夾具裝夾。1.選擇刀具選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑d。=14.2mm。鉆頭幾何形狀為：雙錐修磨橫刃，β=30°，2φ=118°，2φ1=70°，bε=3.5mm，α。=12°，ψ=55°，b=2mm，l=4mm。2.選擇切削用量〔1〕決定進給量f①按加工要求決定進給量：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.7，當加工要求為H12～H13精度，鑄鐵的硬度大于200HBS，d。=14.2mm時，f=0.37～0.45mm/r。由于l/d=47/14.2=3.3>3，故應(yīng)乘孔深修正系數(shù)k1f=0.915，那么f=〔0.37～0.45〕×0.915mm/r=0.34～0.41mm/r②按鉆頭強度決定進給量：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.8，當灰鑄鐵硬度大于213HBS，d0=14.2mm，鉆頭強度允許的進給量f=1.0mm/r。③按機床進給機構(gòu)強度決定進給量：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.9，當灰鑄鐵硬度大于210HBS，d0≤14.5mm，機床進給機構(gòu)允許的軸向力為8830N時，進給量為0.81mm/r。從以上三個進給量比擬可以看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為f=0.34～0.41mm/r。根據(jù)Z5125鉆床說明書，選擇f=0.36mm/r。〔2〕決定鉆頭磨鈍標準及壽命由《切削用量簡明手冊》表2.12，當d0=14.2mm時，鉆頭后刀面最大磨損量取為0.8mm，壽命T=60min。3.決定切削速度由《切削用量簡明手冊》表2.15，當f=0.36mm/r時，Vt=13m/min。切削速度的修正系數(shù)為：kTv=1.0，kcv=1.0，klv=0.85，ktv=1.0，故v=vt·kv=13×1.0×1.0×0.85×1.0m/min=11.1m/minпn=1000v/(пd。)=248.8r/min根據(jù)Z5125鉆床說明書，可考慮選擇n=272r/min,但因所選轉(zhuǎn)數(shù)較計算轉(zhuǎn)數(shù)為高，會使刀具壽命下降，故可將進給量降低一級，即取f=0.28mm/r；也可選擇較低一級轉(zhuǎn)數(shù)n=195r/min,仍用f=0.36mm/r，比擬這兩種方案：第一方案f=0.28mm/r,n=272r/minnf=272×0.28mm/min=76.16mm/min第二方案f=0.36mm/r,n=195r/minnf=195×0.28mm/min=70.2mm/min因為第一方案nf的乘積較大，根本工時較少，故第一方案較好。這時Vc=12m/min;f=0.28mm/r。4.計算根本工時〔2-2〕式中L=l+y+△，l=47mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.29，入切量及超切量y+△=6mm，那么L=47+6mm=53mm，故tm=0.70min工序240〔銑K面〕切削用量及時間定額1.選擇刀具〔1〕根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.2，選擇YG6A硬質(zhì)合金刀片。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.1，銑削深度αp≤4mm時，圓盤銑刀直徑d。為80mm，a為60mm。但銑削寬度ae為70mm，故應(yīng)根據(jù)銑削寬度ae≤49mm，選擇d。=80mm。由于采用標準硬質(zhì)合金圓盤銑刀，故齒數(shù)z=12〔表3.12〕。〔2〕銑刀幾何形狀〔表3.2〕；由于鑄鐵硬度大于200HBS，應(yīng)選擇κr=60°，10°，γ。1=-5°。2.選擇切削用量〔1〕決定銑削深αp由于加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)切完，那么αp=h=3mm〔2)決定每齒進給量fz根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.3，當使用YG6A，銑床功率為4.5KW時，fz=0.20～0.30mm/z，取fz=0.30mm/z〔3〕選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.8，由于銑刀直徑d。=80mm，故刀具壽命T=180min〔表3.8〕?！?〕決定切削速度Vc和每分鐘進給量Vf切削速度Vc可根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.27中的公式計算，也可直接由表中查出。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.27的公式進行計算。各修正系數(shù)為：kMv=0.72，ksv=0.8(見表1.28)kv=kMvksv=0.576故Vc=14.5m/minn=58r/min根據(jù)X62W型銑床說明書選擇n=60r/min,Vfc=235mm/min因此實際切削速度和每齒進給量為vc=πd。n/1000=3.14×80×60/1000m/min=15m/minfzc=Vfc/nz=235/(60×12)mm/z=0.33mm/z3.計算根本工時〔2-3〕式中L=l+y+△，l=40mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.25，入切量及超切量y+△=17mm，那么L=40+17mm=57mm，故=0.32min其余工序切削用量及根本時間見工序卡片。2.8填寫工藝規(guī)程卡2.8.1機械加工工藝過程卡片〔見附件1〕2.8.2機械加工工序卡片〔見附件2〕3曲軸零件第一套夾具設(shè)計3.1明確設(shè)計任務(wù)、收集分析原始資料3.1.1加工工件的零件圖〔見曲軸零件毛坯圖〕3.1.2設(shè)計任務(wù)書〔見表3〕表3設(shè)計任務(wù)書一工件名稱曲軸夾具類型鉆床夾具材料QT800-2生產(chǎn)類型大量生產(chǎn)機床型號Z5125同時裝夾工件數(shù)1工序簡圖〔見圖3-1〕圖3-1工序卡片230本夾具設(shè)計的是第230道工序鉆、鉸Φ8孔的鉆床夾具。本工序加工要求如下：①保證工序圖所示尺寸32、52±0.20、14；②相對K面的垂直度為0.03mm；③相對三軸頸共面的位置度為0.05。3.1.4分析原始資料主要從以下幾方面分析：①工件具有較小的輪廓尺寸，良好的剛性，簡單的結(jié)構(gòu)。在夾具上裝夾方便，且定位夾緊元件較容易布置。②本工序所使用的機床為Z5125立鉆，刀具采用通用標準刀具。③本工序加工之前，工件其他外表已經(jīng)進行過半精加工，所以工件獲得比擬精確的定位基面。④生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。所以應(yīng)在保證工件加工精度要求和適當提高生產(chǎn)率的前提下，盡量地簡化夾具結(jié)構(gòu)，以減少夾具設(shè)計與制造周期，降低設(shè)計與制造本錢。3.2確定夾具的結(jié)構(gòu)方案3.2.1根據(jù)六點定位規(guī)那么確定工件的定位方式由工序簡圖可知，本工序限制了六個自由度。為保證工序尺寸32mm、520.20mm、14mm，應(yīng)限制工件6個自由度。定位基準為兩主軸頸、Φ45連桿頸外圓和主軸頸軸肩。為了保證相對K面的垂直度，需限制工件Y方向旋轉(zhuǎn)自由度，其以連桿頸為定位基準。通過以上分析可看出，根據(jù)工件加工要求分析工件應(yīng)限制的自由度、采用的定位基準與工序簡圖所限制的相同。3.2.2選擇定位元件，設(shè)計定位裝置根據(jù)已確定的定位基面結(jié)構(gòu)形式，確定定位元件的類型和結(jié)構(gòu)尺寸。1.選擇定位元件根據(jù)以上分析，本工序限制了工件6個自由度，定位基準為兩主軸頸、連桿頸和主軸頸軸肩。相應(yīng)夾具上的定位元件為在兩主軸頸處選V型塊定位，連桿頸處選支承釘定位。2.確定定位元件尺寸及配合偏差V型塊的設(shè)計參照工件尺寸設(shè)計，具體尺寸詳見夾具零件圖R180-A11-02。支承釘根據(jù)GB/T2226—91設(shè)計。3.2.3分析計算定位誤差通過定位誤差分析，判斷所設(shè)計的定位裝置是否合理。造成定位誤差的因素有定位基準與工序基準不重合和定位基準的位移誤差兩個方面。1.基準不重合誤差由于定位基準與工序基準不重合而造成的定位誤差，稱為基準不重合誤差。尺寸520.20mm的定位誤差〔3-1〕式中，I—定位基準與工序基準間尺寸鏈組成環(huán)的公差?！猧方向與加工尺寸方向間的夾角。由于用V型塊定位加工孔，即=900所以B=0即基準不重合誤差為0。2.基準位移誤差由于定位基準的誤差或定位支承的誤差而造成的定位基準位移，即工件實際位置對確定位置的理想要素的誤差，這種誤差稱為基準位移誤差。在本道工序中，假設(shè)不計V形塊的誤差而僅有工件基準面的圓度誤差時，其工件的定位中心會發(fā)生偏移，產(chǎn)生基準位移誤差Y?！?-2〕式中，—工件定位基準的直徑公差。α/2—V形塊的半角V形塊的對中性好，即其沿x向的位移誤差為零。本次設(shè)計的V形塊的α=1050所以：Y=0.630左端：=0.03mm代入上式，Y=0.019mm右端：=0.07mm代入上式，Y=0.044mm3.誤差的合成由于B=0左端∶D=Y=0.019mm右端∶D=Y=0.044mm而Tc=0.5mm因此該方案能滿足位置尺寸520.20mm的要求。相對K面垂直度的定位誤差計算同上。B=0,Y=0即D=0所以，此方案能滿足加工要求。3.2.4確定工件的夾緊裝置1.確定夾具類型本工序所加工的四孔，考慮都在同一平面內(nèi)，孔徑不大，輪廓尺寸小及生產(chǎn)批量大等原因，采用鉆模。2.計算切削力與夾緊力工件在加工時受到軸向力的作用。根據(jù)《切削用量簡明手冊》查知〔3-3〕d。=7.8mm，取f=0.1mm/r，其余各參數(shù)值可由《金屬切削用量手冊》查出，代入上式得Fx=809.2N3.設(shè)計夾緊裝置本設(shè)計所設(shè)計的夾緊機構(gòu)如圖∶圖示的夾緊機構(gòu),能產(chǎn)生的夾緊力F′可由下列圖壓板受力分析圖求得。〔3-4〕式中，—夾緊機構(gòu)效率,取=0.9;F″—螺栓的許用夾緊力(N)選取L1=L2，由《機床夾具設(shè)計》表3-8查得：當螺桿螺紋公稱直徑d=10mm時，F(xiàn)″=3570N。所以，F(xiàn)′=2F″=235700.9=6426KN3.3繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖上述得到的夾具結(jié)構(gòu)總體設(shè)計，按照相關(guān)資料繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖。3.3.1擬訂夾具總裝圖的尺寸、公差與配合以及技術(shù)要求擬定夾具總圖的主要尺寸和技術(shù)要求。主要尺寸指決定夾具精度和使用的那些尺寸,主要技術(shù)條件通常是指夾具上某些外表的形位公差要求和其他一些特殊技術(shù)說明。1.尺寸、公差與配合〔1〕夾具輪廓尺寸長寬高=195mm140mm220mm〔2〕工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸兩V形塊要保證一定的同軸度要求?！?〕夾具內(nèi)部的配合尺寸這局部的主要配合尺寸有Ф10H7/r62.制訂技術(shù)條件主要包括以下幾個方面：〔1〕兩V形塊V形外表待裝配時進行調(diào)整加工；〔2〕配打V形塊與夾具體、鉆模板與夾具體定位用銷釘；〔3〕加工前調(diào)整墊圈，使支承釘5對工件定位；〔4〕鉆套與襯套配合Ф16F7/m6，襯套與鉆模板配合Ф24H7/r6。3.3.2繪制夾具總裝圖步驟如下∶1.根據(jù)工件在幾個視圖上的投影關(guān)系,分別畫出其輪廓線；2.布置定位元件；3.布置夾緊機構(gòu)；4.安排聯(lián)接元件、設(shè)計夾具體、并完成夾具總裝圖；5.標注總圖尺寸、公差與配合、技術(shù)要求。4曲軸零件第二套夾具設(shè)計4.1明確設(shè)計任務(wù)、收集分析原始資料4.1.1加工工件的零件圖〔見曲軸零件毛坯圖〕4.1.2設(shè)計任務(wù)書〔見表4〕表4設(shè)計任務(wù)書工件名稱曲軸夾具類型鉆床夾具材料QT800-2生產(chǎn)類型大量生產(chǎn)機床型號Z5125同時裝夾工件數(shù)14.1.3工序簡圖〔見圖4-1〕圖4-1工序卡片130本夾具設(shè)計的是第130道工序鉆Φ14.2孔的鉆床夾具。本工序加工要求如下：①保證工序圖所示尺寸45；②斜角3°。4.1.4分析原始資料主要從以下幾方面分析：①工件具有較小的輪廓尺寸，良好的剛性，簡單的結(jié)構(gòu)。在夾具上裝夾方便，且定位夾緊元件較容易布置。②本工序所使用的機床為Z5125立鉆，刀具為通用標準刀具。③本工序加工之前，工件其他外表已經(jīng)進行過半精加工，所以工件獲得比擬精確的定位基面。④生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。所以應(yīng)在保證工件加工精度要求和適當提高生產(chǎn)率的前提下，盡可能地簡化夾具結(jié)構(gòu)，以縮短夾具設(shè)計與制造周期，降低設(shè)計與制造本錢。4.2確定夾具的結(jié)構(gòu)方案此道工序的定位、夾緊方式和上面設(shè)計的夾具根本相同。這里主要確定引導(dǎo)元件的結(jié)構(gòu)類型和主要尺寸。鉆套結(jié)構(gòu)，由《夾具零部件》國家標準GB/T2263—91、GB/T265—91來選取。主要尺寸如下：鉆套內(nèi)徑為Φ14.2F8mm；鉆套外徑為Φ20m6mm。4.3夾具定位誤差分析定位方式、夾緊方式和第一套夾具所設(shè)計的定位方式、夾緊方式根本相同，經(jīng)計算該夾具定位方案是可行的。4.4擬訂夾具總裝圖的尺寸、公差與配合及技術(shù)要求這里包括夾具總圖的主要尺寸和技術(shù)要求。主要尺寸指決定夾具精度和使用的那些尺寸,主要技術(shù)條件通常是指夾具上某些外表的形位公差要求和其他一些特殊技術(shù)說明。4.4.1尺寸、公差與配合1.夾具輪廓尺寸長寬高=240mm100mm255mm2.工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸兩定位塊要保證一定的同軸度要求。3.夾具內(nèi)部的配合尺寸這局部的主要配合尺寸有Ф20m6。4.4.2制訂技術(shù)條件主要包括以下幾個方面：1.兩定位塊定位外表待裝配時進行調(diào)整加工；2.配打定位塊與夾具體、鉆模板與夾具體定位用銷釘；3.加工前調(diào)整墊圈，使支承釘5對工件定位。4.5繪制夾具總裝圖步驟如下∶1