曲轴机械加工工艺规程及工艺装备设计【2套夹具】【三维PROE模型】【全套含CAD图纸】

喜欢就充值下载吧，，资源目录下展示的全都有，，下载后全都有，dwg格式的为CAD图纸，有疑问咨询QQ：414951605 或1304139763 曲轴机械加工工艺规程及工艺装备设计 毕业设计（论文） 院(部) 20 届 题 目 曲轴机械加工工艺规程及工艺装备设计 课题类型 课题来源 学生姓名 学 号 专 业 班 级 指导教师 职 称 合作导师 职 称 填写日期： 2020 年 3 月 23 日 摘 要 本毕业设计的课题是曲轴零件的机械加工工艺及夹具设计。从图纸中可以清楚的知道，曲轴是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈和连杆轴径。主轴颈被安装在缸体上，连杆轴径与连杆大头孔连接，连杆小头孔与气缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。随着科学技术的迅猛发展，曲轴类零件的制作和使用过程中得到了一致好评，应用的范围一直在扩展，这种零件在机械的使用中具有良好的稳定性和操纵性。这种设计是必须要 培养自主学习以及自我创新的能力。所以这种设计是全面和实用的，涵盖广泛的知识。因此，我们不仅要关注设计中的基本概念，也需要关注生产实践。把理论和生产实践结合起来，我们才能完成好这次的设计。 这篇论文会对国内曲轴零件加工工艺夹具的历来的情况进行一个简要的概述，而且加上了曲轴零件加工工艺夹具工作的理念简述，综述国内外曲轴零件加工工艺夹具的现在的发展情况后，也综合了它的装置构造是如何设计概念。论文中，做好了曲轴零件加工工艺夹具构造与设计的方案，对该装置的参数进行设计，校对其强度，分析其运动，曲轴零件加工工艺夹具的每个机械构造和尺寸分别得到确认和完善。 关键词：曲轴，工艺，夹具 ABSTRACT The subject of this graduation project is the mechanical processing technology and jig design of the disk parts. It is clear from the drawing that the disc type is the box of the transmission type part and is usually cast into grey cast iron. It must have strong rigidity and strength to resist the vibration caused by its transmission system. It is necessary to correctly solve a series of factors such as the positioning and clamping of parts, the arrangement of process routes, and the determination of process dimensions in the processing program, and then design a dedicated fixture to ensure the quality of the parts. This kind of design must be able to cultivate the ability of independent learning and self-innovation. So this design is comprehensive and practical, covering a wide range of knowledge. Therefore, we must not only pay attention to the basic concepts in design, but also need to pay attention to production practices. Combining theory with production practice, we can complete this design. Special fixture design, first according to the processing requirements of the parts, positioning the parts through the positioning pins, clamping plates to clamp the parts, complete the relatively high-precision positioning, ensure a higher processing accuracy, through the design of the cylinder, pressure plate, guide key, Make fixtures fit more reasonably. This manual analyzes the structure and characteristics of fixtures, the positioning and clamping of fixtures, etc. In addition, it also makes necessary explanations for fixture assembly, processes, etc., as well as some necessary errors in the machining process. instruction of. Special machine tools can greatly improve efficiency, improve product quality and grade, shorten production cycle and increase market competitiveness. Key word: Bearing, Processes, Fixture III 目 录 摘 要 II ABSTRACT III 第1章 绪论 2 1.1 课题的目的及意义 2 1.2 国内外发展动态 3 1.3主要研究内容 4 第2章 零件分析 6 2.1零件详细分析图 6 2.2零件的作用 6 2.3零件加工表格面的详细技术分析 7 2.4把毛坯的余量跟形状确定 7 2.5绘制毛坯图 8 第3章 机械加工的工艺流程设计 9 3.1准确选择定位基准 9 3.2 拟订的工艺过程 9 第4章 加工设备跟工艺装备的选选取 13 4.1依照不同的工序来选择不同的机床 13 4.2如何选选取刀具，夹具以及量具 13 4.3 切削用量的计算和确定 14 第5章 钻床专用夹具设计 28 5.1确定出设计的任务跟收集并分析原始的资料 28 5.2夹具的结构以及类型 30 5.3工件定位基准的选择和自由度分析 30 5.4夹具的内部结构 32 5.5对夹具的精度进行分析 32 5.6夹紧力计算 35 5.7夹具设计及操作的简要说明 35 第6章 钻床专用夹具设计 37 6.1确定出设计的任务跟收集并分析原始的资料 37 6.2工件定位基准的选择和自由度分析 37 6.3夹具的内部结构 38 6.4夹紧力计算 38 6.5夹具设计及操作的简要说明 39 第7章 总结与展望 40 7.1总结 40 7.2展望 41 参考文献 42 致谢 44 第1章 绪论 1.1 课题的目的及意义 本课题来源于生产实践。工装夹具是工艺装备的重要组成部分，是工艺过程中最活跃的因素之一，并直接影响产品的质量、生产效率及加工成本。随着科学技术的不断进步，机械产品的数量递增，与之相适应的机床夹具得到迅猛的发展。因此研究出快捷、即能保证机械加工精度，又能满足生产需求的夹具设计，具有十分重要的意义！ 加工工艺设计是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。 材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计;另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能”。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。[5]工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，对中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。 我们这次毕业设计的课题是曲轴零件加工工艺与夹具设计，绘制曲轴零件零件图一张；绘制夹具装配图及零件图一张；对曲轴零件进行工艺分析。其中需要我们了解曲轴零件主要起到支承、固定作用。这次毕业设计与机械设计制造及其自动化有比较全面的相关的知识体系。[1]机械制造工艺与夹具是机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障。离开了它，就不能开发制造出先进的产品和保证产品质量，不能提高生产率，降低成本和缩短生产周期。加之通过毕业设计实习调研，完成该课题可对我们大学四年期间所学的知识进行一次较为全面的专业训练，可以培养我们掌握如何运用过去所学的知识去解决生产中实际问题的方法，增强从事本专业实际工作所必需的基本能力和开发研究能力，为我们以后走上工作岗位打下一个良好的基础。[3] 1.2 国内外发展动态 国外的研究现状 如图1-2所示是一种车床夹具，主要由数字控制的支承元件、定位元件和夹紧元件组成的装置，可以代替机床工作台或固定在机床工作台上，能够做出多种布局的机电程控式夹具。该夹具在空间异型薄壁零件加工、飞机蒙皮切边、复合材料零件修整与钻孔、飞机装配和激光焊接等方面得到广泛应用。西班牙某公司研制了一种TORRESTOOL夹具系统，如图1-2所示。在一个零件的设计生产中，夹具设计制造的费用占到整个过程费用的10~20%。夹具因需要一定的生产成本和准备周期，故广泛用于成批、大量生产中。[4] 图1-1 车床夹具 图2-2 TORRESTOOL夹具系统 世界上还有许多基于T型槽的夹具系统，比较著名的有：Wharton Unitool（英格兰），YCII（俄罗斯），CATIC（中国），Halder（德国）系统。基于销钉的组合夹具主要是通过基座上的定位孔实现对夹具元件精确定位和紧固作用的，主要的系统有：Bluco Technik（德国，美国），APP（德国），Qu-Co（美国），Stevens（美国），Carr Lane（美国），SAFE（美国），TJMGS（中国），CPII（俄罗斯）。 国内的研究现状 随着数控机床与加工中心在实际生产中的普遍应用，满足高适应要求的夹具在计算机集成制造系统（CIMS）与柔性制造系统（FMS）发展的形势下应运而生。国内加工设备已具有相当规模，加工在生产中已占有较大的比重并将继续扩大，而与之对应的机床夹具却并未受到足够的重视。工件的加工精度取决于夹具, 在加工工艺稳定的条件下, 利用此夹具加工零件的精度有保障。国内企业对传统工装夹具历来比较重视，但对数控机床夹具的应用却缺乏足够的认识和规划。[6] 全行业绝大多数国有企业完成了改制或民营化，大规模以上法兰盘企业中，国有企业仅剩9家，民营企业成为一支生力军，已经有几家法兰盘公司在国内外成功上市，利用资本市场资金实现企业的发展，有几家超过10亿元的法兰盘企业集团成立，兼备重组趋势显现，一批企业争相进行大规模的技术改造，添置现代化工艺装备，搬迁扩建，完成了企业脱胎换骨的改造，建造试验台架，“十一五”期间法兰盘行业开发了一大批具有自主知识产权的新产品。随着行业装备条件、技术水平的不断提高，我国法兰盘产品也在向更高层次发展。国内法兰盘行业的总体水平将大大提升，关键法兰盘技术将逐步得到突破，中国将成为优质法兰盘的生产制造和出口国。[10] 1.3主要研究内容 1、研究内容 本次设计详细分析了曲轴零件零件的工艺性，制定了一套低成本的机械加工工艺规程，包括工艺过程卡和工艺卡片的制定，计算了各道工序的工序尺寸以及加工定时，设计了主要工序的专用夹具并绘制了夹具装配图和零件图。对于这次的毕业设计，我从以下这几点做了准备： 1）分析零件图，明确零件主要的技术要求。 2）工艺审查，审查零件的结构工艺性。 3）确定毛坯的种类和制造方法 4）拟定机械加工工艺路线 5）确定满足各工序要求的机床和工艺装备 6）确定各主要工序的技术要求和检验方法 7）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差 8）确定切削用量 9）确定各工序时间定额 2、拟采用研究手段 本文针对曲轴零件零件的机械加工工艺分析及夹具设计进行研究，包括如下： (1)对曲轴零件零件进行分析，选择毛坯类型； (2)制定零件加工工艺规程，合理选择切削用量、机床及相关工艺设备； (3)完成一道主要工序的专用夹具设计。 调研和查阅资料 确定曲轴零件的加工工艺和夹具设计方案 确定曲轴零件的结构特点和工艺性分析 确定夹具设计的要求规范 曲轴零件的工艺过程 卡片编写 定位方案的确定和夹紧方案的确定 设计夹具图的草图 完成设计图纸，说明书 夹具零件图绘制 第2章 零件分析 2.1零件详细分析图 图2-1 曲轴零件详图 零件主加工面是曲轴的主轴颈、连杆轴径以及内孔、螺纹等。零件的整体表面的粗糙度要求比较高。零件半成品是具有热处理要求的铸件。为了确保装配的可靠性跟操作的准确性，零件的相关装配表面和内孔精度有很高的要求。 2.2零件的作用 曲轴是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈和连杆轴径。主轴颈被安装在缸体上，连杆轴径与连杆大头孔连接，连杆小头孔与气缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构，曲轴的润滑主要是指与连杆大头轴瓦与曲轴连杆颈的润滑和两头固定点的润滑，曲轴的旋转是发动机的动力源，也是整个机械系统的动力源，曲轴是发动机中最典型、最重要的零件之一，其功用是将活塞连杆传递的气体压力转变为转矩，作为动力而输出做工，驱动器他工作机构，并带动内燃机辅助装备工作。这类零件的形状的复杂程度一般，毛坯一般采用铸造毛坯成型。[7] 2.3零件加工表格面的详细技术分析 零件图样的主要视图、尺寸大小以及公差跟技术需要要求齐全、正确，主要的加工表格面有哪些的技术标准如下所示： 1.铸件是不许有裂纹，表面应经光整处理。 2.去除毛刺飞边，未注圆角R2-R5。 3.未注表格面粗糙度为12.5μm。 4.毛坯需经人工时效，以消除内应力。 5.曲轴主轴颈表面粗糙度要求达到0.8，尺寸为。 5.曲轴连杆轴径表面粗糙度要求达到0.8，尺寸为。 6.没有标注的公差原那么就按照GB/T4249-2009的相关要求。 7.没有标注好的形位公差是应该符合GB/T1184-1996的相关要求。 8.曲轴两端的主轴颈外圆有同轴度要求0.02。 9.曲轴主轴颈和连杆轴径外圆有圆柱度要求0.01。 10.曲轴锥形轴端外圆有径向跳动要求0.04. 从零件的详细图纸跟技术标准可以得出，普通的机床可以完成零件的加工精度标准及一般需求，对于主轴颈和连杆轴径本身精度以及位置精度比较高，则采用数控机床加工。现制定零件加工工艺流 程，合理的选择加工设备及工艺装备。为了提高零件的加工效率及尺寸的一致性，需要专用夹具来满足使用标准。 2.4把毛坯的余量跟形状确定 毛坯种类的选择主要依据的是以下几种因素： （1）设计图样规定的材料及机械性能； （2）零件的结构形状及外形尺寸； （3）零件制造经济性； （4）生产纲领； （5）现有的毛坯制造水平。 由零件图可知零件材料为QT600-2，生产批量为批量，零件结构相对复杂，所以选择铸造作为零件的毛坯制造方法。 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 2.5绘制毛坯图 毛坯图见图2-2。 图2-2 曲轴零件毛坯图 第3章 机械加工的工艺流程设计 3.1准确选择定位基准 1）选择精基准 分析曲轴零件图，零件需要加工的表面有主轴颈和连杆轴径外圆柱面以及内孔、外螺纹等，曲轴零件的主轴颈和连杆轴径的表面粗糙度和尺寸精度要去比较高，根据基准统一原则选择曲轴主轴颈为精基准来加工其他表面。 2）选择粗基准 根据分析，由于曲轴为铸造零件，考虑工件装夹等因素，粗加工之前优先加工出主轴颈两端的中心孔，粗基准选择两端中心孔。[9] 3.2 拟订的工艺过程 1．选择表格面的加工方式 通过表格面的处理标准跟让许多的加工方式能够满足经济的精度，最要紧零件的表格面的处理方式跟过程就如下面所说的： Φ40外圆：粗车（IT12）—精车（IT10）—粗磨（IT8）—精磨（IT6）。 Φ38外圆：粗车（IT12）—精车（IT10）—粗磨（IT8）—精磨（IT6）。 2．把工艺的过程方案进行确认 工艺规程拟定原则 1）首先要加工基准面 就是指零件在加工过程中，作为定位基准的表面应首先加工出来，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。称为“基准先行”。[11] 2）然后划分加工阶段 一般加工质量要求高的表面，都划分加工阶段，可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。主要是为了保证加工质量；有利于合理使用设备；便于安排热处理工序；以及便于时发现毛坯缺陷等。 3、接着先孔后面 就是指对于箱体、曲轴和连杆等零件应先加工平面后加工孔。这样就可以以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度，而且对平面上的孔的加工带来方便。 4、最后就是关于主要表面的光整加工（如研磨、珩磨、精磨等），这个应放在工艺路线最后阶段进行，以免光整加工的表面，由于工序间的转运和安装而受到损伤。[12] 零件加工时，一般不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，通常将整个工艺过程划分为以下四个加工阶段： 1、粗加工阶段 本阶段的主要作用是切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准和均匀而适当的余量。此外，应注意提高生产率。 2、半精加工阶段 本阶段的作用是为零件主要表面的精加工作好准备（达到一定的精度、粗糙度和精加工余量）并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻螺纹、铣键槽等），一般在热处理前进行。 3、精加工阶段 本阶段的作用是使零件主要表面的加工达到图样要求。此阶段切去的余量很少。 4、光整加工阶段 本阶段的作用是提高加工面的尺寸精度和表面质量，减小加工面粗糙度值，一般不用来纠正形状误差和位置误差。主要适于公差等级在IT6以上，粗糙度值Ra在0.2μm以下的表面。[13] 热处理工序的安排，应根据零件材料和热处理目的而定。 拟好方案因为各个表面的加工方式和粗精加工的标准已经确定，现在就根据“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”“基准先行”的标准。 表格3-1 工艺的流程方案一 工 序 号 工名 序称 工序内容 机床设备 工艺装备 夹 具 刀 具 量 具 01 铸造 铸坯、清理、正火、喷丸、超声波检查 02 铣钻 铣两端面、钻中心孔 XZ21.4铣钻机床 柔性组合夹具 中心钻 游标卡尺 03 车 车R66扇形外圆及端面 CA6140卧式车床 柔性组合夹具 硬质合金车刀 外径百分表 04 粗车 粗车短轴端外圆及端面 CE7120B仿形车床 柔性组合夹具 成形车刀 游标卡尺 05 粗车 粗车长轴端外圆及端面 CE7120B仿形车床 柔性组合夹具 成形车刀 游标卡尺 06 铣 铣扇形曲拐内侧面 X60专用铣床 柔性组合夹具 面铣刀 游标卡尺 07 粗车 粗车连杆轴径 CA6140卧式车床 柔性组合夹具 成形车刀 游标卡尺 08 热处理 轴径及连杆径淬火 09 精车 精车短轴端外圆及端面 CE7120B仿形车床 柔性组合夹具 成形车刀 游标卡尺 10 精车 精车长轴端外圆及端面 CE7120B仿形车床 柔性组合夹具 成形车刀 游标卡尺 11 精车 精车连杆轴径 CA6140卧式车床 柔性组合夹具 成形车刀 游标卡尺 12 钻 钻连杆轴内孔φ8、扩孔至φ15.5 Z535立式钻床 柔性组合夹具 Φ8麻花钻 游标卡尺 13 镗 镗连杆轴内孔φ16至图纸尺寸 CA6140卧式车床 柔性组合夹具 内孔镗刀 内径百分表 14 钻 钻攻右端面2-M6螺纹孔、φ18 Z535立式钻床 柔性组合夹具 麻花钻、丝攻 游标卡尺 15 钻 钻斜油孔2-φ4.5 Z515深孔钻床 柔性组合夹具 φ4.5麻花钻 游标卡尺 16 钻 钻连杆轴径油孔φ4.5 Z4002台式钻床 柔性组合夹具 φ4.5麻花钻 游标卡尺 17 铣 精铣两键槽 X62卧式铣床 柔性组合夹具 键槽铣刀 游标卡尺 18 车 车螺纹M30 CA6140卧式车床 柔性组合夹具 螺纹车刀 游标卡尺 19 粗磨 粗磨主轴径 M114W外圆磨床 柔性组合夹具 砂轮 卡规 20 磨 磨锥面 M114W外圆磨床 柔性组合夹具 砂轮 卡规 21 粗磨 粗磨连杆轴径 M114W外圆磨床 柔性组合夹具 砂轮 卡规 22 精磨 精磨主轴径 M114W外圆磨床 柔性组合夹具 砂轮 卡规 23 精磨 精磨连杆轴径 M114W外圆磨床 柔性组合夹具 砂轮 卡规 24 抛光 抛光主轴颈 B2-092抛光机床 柔性组合夹具 研磨刀具 卡规 25 抛光 抛光连杆轴径 B2-092抛光机床 柔性组合夹具 研磨刀具 卡规 26 去毛刺 去毛刺 27 终检 检验 表格3-1 工艺的流程方案二 工 序 号 工名 序称 工序内容 机床设备 工艺装备 夹 具 刀 具 量 具 01 铸造 铸坯、清理、正火、喷丸、超声波检查 02 铣钻 铣两端面、钻中心孔 XZ21.4铣钻机床 柔性组合夹具 中心钻 游标卡尺 03 车 车R66扇形外圆及端面 CA6140卧式车床 柔性组合夹具 硬质合金车刀 外径百分表 04 粗车 粗车长、短轴端外圆及端面 CE7120B仿形车床 柔性组合夹具 成形车刀 游标卡尺 05 铣 铣扇形曲拐内侧面 X60专用铣床 柔性组合夹具 面铣刀 游标卡尺 06 粗车 粗车连杆轴径 CA6140卧式车床 柔性组合夹具 成形车刀 游标卡尺 07 热处理 轴径及连杆径淬火 08 精车 精车长、短轴端外圆及端面 CE7120B仿形车床 柔性组合夹具 成形车刀 游标卡尺 09 精车 精车连杆轴径 CA6140卧式车床 柔性组合夹具 成形车刀 游标卡尺 10 钻 钻连杆轴内孔φ8、扩孔至φ15.5，镗连杆轴内孔φ16至图纸尺寸 Z535立式钻床 柔性组合夹具 Φ8麻花钻 游标卡尺 11 钻 钻攻右端面2-M6螺纹孔、φ18 Z535立式钻床 柔性组合夹具 麻花钻、丝攻 游标卡尺 12 钻 钻斜油孔2-φ4.5、钻连杆轴径油孔φ4.5 Z515深孔钻床 柔性组合夹具 φ4.5麻花钻 游标卡尺 13 铣 精铣两键槽 X62卧式铣床 柔性组合夹具 键槽铣刀 游标卡尺 14 车 车螺纹M30 CA6140卧式车床 柔性组合夹具 螺纹车刀 游标卡尺 15 粗磨 粗磨主轴径、锥面 M114W外圆磨床 柔性组合夹具 砂轮 卡规 16 粗磨 粗磨连杆轴径 M114W外圆磨床 柔性组合夹具 砂轮 卡规 17 精磨 精磨主轴径 M114W外圆磨床 柔性组合夹具 砂轮 卡规 18 精磨 精磨连杆轴径 M114W外圆磨床 柔性组合夹具 砂轮 卡规 19 抛光 抛光主轴颈 B2-092抛光机床 柔性组合夹具 研磨刀具 卡规 20 抛光 抛光连杆轴径 B2-092抛光机床 柔性组合夹具 研磨刀具 卡规 21 去毛刺 去毛刺 22 终检 检验 分析比较以上两条工艺路线，工艺路线一、二共同之处都是优先加工出定位基准，符合“基准先行”原则，不同之处在于工艺路线二工序相对集中，采用高效率专用设备和工艺设备，提高生产率，减少机床数量和生产面积，节省人力物力，工艺路线二工序相对分散，工艺路线相对较长，工艺路线二的工件装夹次数较工艺路线而少了很多，工艺路线一装备比较简单、对工人的技术水平要求不高，但是需要加工设备数量较多，加工占地面积较大，由于本次设计零件的生产纲领为大批量生产，综合考虑加工的精度以及加工的经济型，综上所述选择工艺路线一。 第4章 加工设备跟工艺装备的选选取 4.1依照不同的工序来选择不同的机床 从零件的加工精度标准跟生产率来考虑，数控机床的选选取需要满足以下几个方面。 1） 工序9、10、11是对曲轴进行精车加工，表格面的精度要求比较高，所以这个工序要采用高效率车床加工操作。 2） 工序19、20、21、22、23是对曲轴进行磨削加工，表格面的精度要求比较高，并且所加工的表面粗糙度要求比较高，所以这个工序要采用高精度磨床进行加工操作，以保证所加工外圆尺寸精度和表面粗糙度。 4.2如何选选取刀具，夹具以及量具 工 序 号 工名 序称 工序内容 机床设备 工艺装备 夹 具 刀 具 量 具 01 铸造 铸坯、清理、正火、喷丸、超声波检查 02 铣钻 铣两端面、钻中心孔 XZ21.4铣钻机床 柔性组合夹具 中心钻 游标卡尺 03 车 车R66扇形外圆及端面 CA6140卧式车床 柔性组合夹具 硬质合金车刀 外径百分表 04 粗车 粗车短轴端外圆及端面 CE7120B仿形车床 柔性组合夹具 成形车刀 游标卡尺 05 粗车 粗车长轴端外圆及端面 CE7120B仿形车床 柔性组合夹具 成形车刀 游标卡尺 06 铣 铣扇形曲拐内侧面 X60专用铣床 柔性组合夹具 面铣刀 游标卡尺 07 粗车 粗车连杆轴径 CA6140卧式车床 柔性组合夹具 成形车刀 游标卡尺 08 热处理 轴径及连杆径淬火 09 精车 精车短轴端外圆及端面 CE7120B仿形车床 柔性组合夹具 成形车刀 游标卡尺 10 精车 精车长轴端外圆及端面 CE7120B仿形车床 柔性组合夹具 成形车刀 游标卡尺 11 精车 精车连杆轴径 CA6140卧式车床 柔性组合夹具 成形车刀 游标卡尺 12 钻 钻连杆轴内孔φ8、扩孔至φ15.5 Z535立式钻床 柔性组合夹具 Φ8麻花钻 游标卡尺 13 镗 镗连杆轴内孔φ16至图纸尺寸 CA6140卧式车床 柔性组合夹具 内孔镗刀 内径百分表 14 钻 钻攻右端面2-M6螺纹孔、φ18 Z535立式钻床 柔性组合夹具 麻花钻、丝攻 游标卡尺 15 钻 钻斜油孔2-φ4.5 Z515深孔钻床 柔性组合夹具 φ4.5麻花钻 游标卡尺 16 钻 钻连杆轴径油孔φ4.5 Z4002台式钻床 柔性组合夹具 φ4.5麻花钻 游标卡尺 17 铣 精铣两键槽 X62卧式铣床 柔性组合夹具 键槽铣刀 游标卡尺 18 车 车螺纹M30 CA6140卧式车床 柔性组合夹具 螺纹车刀 游标卡尺 19 粗磨 粗磨主轴径 M114W外圆磨床 柔性组合夹具 砂轮 卡规 20 磨 磨锥面 M114W外圆磨床 柔性组合夹具 砂轮 卡规 21 粗磨 粗磨连杆轴径 M114W外圆磨床 柔性组合夹具 砂轮 卡规 22 精磨 精磨主轴径 M114W外圆磨床 柔性组合夹具 砂轮 卡规 23 精磨 精磨连杆轴径 M114W外圆磨床 柔性组合夹具 砂轮 卡规 24 抛光 抛光主轴颈 B2-092抛光机床 柔性组合夹具 研磨刀具 卡规 25 抛光 抛光连杆轴径 B2-092抛光机床 柔性组合夹具 研磨刀具 卡规 26 去毛刺 去毛刺 27 终检 检验 4.3 切削用量的计算和确定 工序010：铸坯、清理、正火、喷丸、超声波检查 工序020：铣两端面、钻中心孔 工序030：车R66扇形外圆及端面 ： ：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取 ：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取 ：，取 ： ： ： ： 1 ： 工序040：粗车短轴端外圆及端面 ： ：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取 ：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取 ：，取 ： ： ： ： 1 ： 工序050：粗车长轴端外圆及端面 ： ：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取 ：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取 ：，取 ： ： ： ： 1 ： 工序060：铣扇形曲拐内侧面 机床：X60专用铣床 刀具：YT15 75º 端面铣刀D=250mm Z=5 铣削深度： =1.5mm 每齿进给量：根据《机械加工工艺师手册》表30-13，取 铣削速度：参照《机械加工工艺师手册》表30-23，取， 机床主轴转速： 式（2-1） 取=100, =100代入公式（2-1）得： 根据《机械加工工艺师手册》表11-4，取 实际铣削速度： 工作台每分进给量： 式（2-2） 取=，，=代入公式（2-2）得： 取 根据《机械加工工艺手册》 被切削层长度：由毛坯尺寸可知l=40 刀具切入长度：=7 刀具切出长度： 走刀次数为1 机动时间： 式（2-3） 取l=40, =7 , 代入公式（2-3）得： =(40+7+2)/120=0.41min 工序070：粗车连杆轴径 工序080：轴径及连杆径淬火 工序090：精车短轴端外圆及端面 .： ：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取 ：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取 ：，取 ： ： ： ： 1 ： 工序10：精车长轴端外圆及端面 工序11：精车连杆轴径 工序12：钻连杆轴内孔φ8、扩孔至φ15.5 钻孔φ8mm 机床：Z535立式钻床 刀具：麻花钻d=8mm ap=8/2=4mm 进给量：查《机械加工工艺手册》，其取值范围为，取 切削速度：查《机械加工工艺手册》取 机床主轴转速：，取 实际切削速度： 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1 机动时间： 工序13：镗连杆轴内孔φ16至图纸尺寸 ： ：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取 ：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取 ：，取 ： ： ： ： 1 ： 工序014：钻攻右端面2-M6螺纹孔、φ18 工序15：钻斜油孔2-φ4.5 工序16：钻连杆轴径油孔φ4.5 工序17：铣两键槽 工序18：车螺纹M30 工序19：粗磨主轴径 机床：外圆磨床M114W 刀具：GZ60ZR2AP300X40X121砂轮 磨削时的切削余量： 根据《机械加工工艺手册》查的ap=0.25mm(分二次磨削),n砂轮=2200 ，故砂轮的线速度为; 根据机床选取主轴转速=450r/min： d0=(40+55+85)/3=60mm 实际磨削速度： 计算机动时间; 其中：L---磨轮的行程长度，Zb----单面加工余量， K---局部修磨系数，n---工件转速fa----轴向进给量，frd----单行程的磨削深度 fa=0.0092, frd=0.6B=0.6x40=24mm 故本工序的机动时间 工序20：磨锥面 工序21：粗磨连杆轴径 工序22：精磨主轴径 工序23：精磨连杆轴径 工序24：抛光主轴颈 工序25：抛光连杆轴径 工序26：去毛刺 工序27：检验 第5章 钻床专用夹具设计 5.1确定出设计的任务跟收集并分析原始的资料 1）加工工件的详细零件图 2）零件的流程序卡 3）生产的纲领（设计的任务，详细见表格5-1） 工件的名称 曲轴零件 夹具的类型 专用的夹具 材料 QT600-2 生产的类型 大批量的生产 毛坯类型 铸件 同时安装的夹工件数 1个 表格5-1 生产的纲领 1）按照零件的加工工艺要求，合理的选择装夹方式，使其空间6各自由度都得到限制，确保定位装夹可靠，但也要避免过定位。 2）选选取定位的元件，并设计出相应的定位装置 首先我们需要确定主要的定位基面的尺寸大小很内部结构好怎样更好的帮助定位基准，按照生产的要求以及岁尺寸精度的要求，来确定好定位原件的内部结构跟尺寸的精度要求。[20] （1）定位的原理为：六点定位原理 （2）定位的元件就是：圆柱支撑钉、V形块 3）确定好工件的夹紧装备就能够按照下面的步骤进行操作 （1）把夹具的实际场景跟相关的作用确定：按照这个加工的工艺标准，在设计专用的夹具的时候，设计的原那么就必须要拥有定位准确以及夹紧功能好跟材料的成本低。 （2）确定好夹具的夹紧方法跟怎样夹紧： 所设计的这个夹具就是用螺母带动斜楔来完成夹紧的。螺纹夹紧机构具有易操作、结构简单紧凑且能够自锁，最重要的是能够获得较高的夹紧力，确保夹紧可靠。而且制造成本低，是目前广泛采用的夹紧机构。 （3）估算夹紧的可靠性：计算切削力跟夹紧力的大小。[19] 4）制定夹具技术条件 夹具在装夹零件时时，需要有一定的装配精度，现制定装配技术要求如下： （1）装夹零件时，需要保证零件与定位元件贴合，拧紧夹紧机构，用木槌试试敲到，再拧紧，确保装夹到位。 （2）夹具安装在机床上时，需要保证夹具的底面与机床平台紧密贴合。 在加过的时候，机床的专用夹具在工件的生产中是不可或缺的。夹具的主要功能不仅仅是对夹紧元件进行操作。更重要的是，我们有必要准确定位加工零件。夹具将不再是传统的。在工件方面，可以设计一个内部的结构精美的夹具，是能够帮助到工人，可以很大程度的把工件的生产速度提高，这样就能够在加工的夹具设计时，更好的看重是如何让工件进行最真确的定位设计，达到这种情况就可以把工件的装置正确的安装了。[18] 夹具的设计需要运用到的工序有： 工序16：钻连杆轴径油孔φ4.5 详细的工序图见图5.1 详图5-1 5.2夹具的结构以及类型 机床的专用夹具分成许多种类，一般分为下面的这几种： （1） 通用类的夹具 （2） 专用的夹具 （3） 能够调配的夹具 （4） 组合夹具 本文中包含的夹具是许多类别夹具中的特殊夹具。该夹具是用在加工中心的加工外壳T1的表格面。[14] 专用夹具是被分为以下几种类别的： （1）车床 （2）铣床 （3）钻床 （4）其他机床 特殊的夹具的最主要的功能就如下面所说： （1）确保加工表面能够准确进行的定位 （2）把劳动的生产率提高，来把生产成本降低，这样就能更好的把生产的周期缩短 （3）把机床的操控范围变大 （4）对工人的工作条件进行改善。[17] 5.3工件定位基准的选择和自由度分析 机械加工过程中,定位基准的选择合理与否决定零件质量的好坏,对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大影响，当用夹具安装工件时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。 选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则： (1) 选择重要表面为粗基准     为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择该表面为粗基准。所谓重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面，如床身的导轨面，车床主轴箱的主轴孔，都是各自的重要表面。因此，加工床身和主轴箱时，应以导轨面或主轴孔为粗基准。 (2) 选择不加工表面为粗基准 为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加工面为粗基准。如果工件上有多个不加工面，则应选其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准，以便保证要求，使外形对称等。如图2所示的工件，毛坯孔与外圆之间偏心较大，应当选择不加工的外圆为粗基准，将工件装夹在三爪自定心卡盘中，把毛坯的同轴度误差在镗孔时切除，从而保证其壁厚均匀。 (3) 选择加工余量最小的表面为粗基准 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，如果零件上每个表面都要加工，则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准，以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。 (4) 选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准 以便工件定位可靠、夹紧方便。 (5) 粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次 因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重复使用将产生较大的误差。[17] 分析曲轴零件图，零件需要加工的表面有主轴颈和连杆轴径外圆柱面以及内孔、外螺纹等，曲轴零件的主轴颈和连杆轴径的表面粗糙度和尺寸精度要去比较高，根据基准统一原则选择曲轴主轴颈为精基准来加工其他表面。由于曲轴为铸造零件，考虑工件装夹等因素，粗加工之前优先加工出主轴颈两端的中心孔，粗基准选择两端中心孔。 对上图5-1的工艺流程图进行分析，本夹具为钻床专用夹具，本夹具主要由固定V形块、圆柱支撑钉、可换钻套、钻套衬套、钻模板以及 压板等组成；该夹具的定位元件为两个活动V形块，限制工件4个自由度，分别为除了沿着V形块长度方向的移动自由度和转动自由单以外的其他4个自由度，另外两个圆柱支撑钉限制了剩余的2个自由度，工件6个自由度都被限制，为完全定位，满足加工要求；该夹具的夹紧机构采用螺旋夹紧机构，通过两个转动压板将工件夹紧在夹具中，操作简单方便，可以提供比较大的夹紧力，可以提高加工效率。 5.4夹具的内部结构 通过指导老师的认证指导跟翻阅相关的夹具设计的其他案例，设计出了图5-2看到的机床钻削的专用夹具： 图5-2 钻床夹具的总装图 5.5对夹具的精度进行分析 把钻床夹具的内部结构的整体方案确定和整个的总装详图跟相关零部件图纸设计好后，还要验算该夹具的的装夹进度，确保其能够满足使用的标准。[15] 想要满足这个钻削的工序的精度标准，被加工面在夹具定位中的位置精度至关重要。往往将δ定基、δ安装及δ加工定位影响这一精度三个因素。夹具在设计阶段，需要充分考虑三者的各自的容许误差，规定零件设计的尺寸公差，确保三者最终的总共误差不可以超过钻削的工程所能接受的最大程度。 δ定基 就是说原始的数据跟原始数据两者的错位可能会产生的原始数据（也被叫做过程数据） 尺寸跟它的尺寸的误差都是工艺的规范所确定的，夹具的设计者不可以进行零件的工艺跟工艺尺寸的确定。但是夹具设计者，可以建议工艺制定者通过修改工艺规范及标准基准，使其夹具设计时有统一的基准使用，保证基准的重合，来达到固定的基准的误差是0。 δ安装 当工件在夹具上的安装产生定位误差以及装夹的夹紧引起的误差导致了夹具在机床上安装的定位也会产生误差： （1）工件在夹具的准确定位所产生的定位误差就是定位，夹具的设计师能够使用合理的定位方式跟夹紧的方式可以减小这个误差。 （2）工件在装夹夹紧时，总需要尽量大的夹紧力，有了力就会有形变，就会造成加工面的位置相对于设计时的发生偏移，这就有了装夹误差。在大批量生产中，需要选择合理的夹紧力或者确保每次的夹紧力保持一个小范围内不变，那么这种误差就可控，基本就可以消除。 （3）机床夹具的安装误差是由于夹具在机床的安装平台上的安装误差。由于生产的不确定性，夹具需要反复更换，这就造成了夹具多次装夹的位置的不确定性。所以机床需要做固定的定位块，确保定位基准统一；夹具的安装面与机床安装平台要贴合死；那么这一安装误差可进一步降低。 [16] δ加工 是指加工设备及夹具的长期的使用，两者都或多或少的发生了形变，折旧对于原始的尺寸有一点误差。它是包含了下面的这几个因素： （1）和机床相关的误差。就比如说机床的主轴跟滑动板垂直度产生的误差。 （2）跟刀具相关的位置差距。如刀具尺寸误差及材料、刀具的磨损。 （3）定位原件的安装误差。如钻套的本身的精度及长期使用的磨损、钻模板制造及安装误差。 （4）与变形有关的误差。如机床本身的刚性、夹具的强度。 所有上述因素都是加工的表格面位置引起的误差的原因。原始尺寸中原始尺寸的总和应小于此尺寸的公差δ。必须满足以下的这个不等式 δ≥固定底座+定位+夹紧+加工+夹紧 这个公式被称为计算不等式，里面的每个符号文字是表格达最原始维度中具有最大误差的值。当然，这些错误都不会最大限度地发生。在验证计算中，分析上面的这些因素，然后按照概率法来计算总的误差，能够让它比工件的公差小。 图5-3 误差分析简图 分析该道工序简图，工件以底部平面、侧面以及外圆弧面为基准定位，主要定位基准为精基准，引起定位误差较大的因素是外圆弧定位基准面，其定位元件为V形块，计算分析过程如上图所示，基准位移误差为基准在制造过程中产生的误差，分析图3-3 得到定位误差 5.6夹紧力计算 轴向力计算公式： 其中——系数 ——指数 ——指数 ——修正系数乘积 取压板与工件之间的摩擦系数为0.4，则所需夹紧力为 计算出的理论夹紧力F再乘以安全系数k既为实际所需夹紧力 即： 取k=2 这样才能保证这个夹具能够安全的工作。 5.7夹具设计及操作的简要说明 本夹具为钻床专用夹具，本夹具主要由固定V形块、圆柱支撑钉、可换钻套、钻套衬套、钻模板以及 压板等组成；该夹具的定位元件为两个活动V形块，限制工件4个自由度，分别为除了沿着V形块长度方向的移动自由度和转动自由单以外的其他4个自由度，另外两个圆柱支撑钉限制了剩余的2个自由度，工件6个自由度都被限制，为完全定位，满足加工要求；该夹具的夹紧机构采用螺旋夹紧机构，通过两个转动压板将工件夹紧在夹具中，操作简单方便，可以提供比较大的夹紧力，可以提高加工效率。 图5-4 车床专用夹具三维示意图 第6章 钻床专用夹具设计 6.1确定出设计的任务跟收集并分析原始的资料 夹具的设计需要运用到的工序有： 工序17：铣两键槽 详细的工序图见图6.1 详图6-1 6.2工件定位基准的选择和自由度分析 对上图6-1的工艺流程图进行分析，本夹具为铣床专用夹具，本夹具主要由固定V形块、定位块、直角对刀块、支柱、定位键以及 压板等组成；该夹具的定位元件为2个活动V形块，期中2个V形块限制工件4个自由度，分别为除了沿着V形块长度方向的移动自由度和转动自由单以外的其他4个自由度，另外一个定位块限制了剩余的2个自由度，工件6个自由度都被限制，为完全定位，满足加工要求；该夹具的夹紧机构采用螺旋夹紧机构，通过两个转动压板将工件夹紧在夹具中，操作简单方便，可以提供比较大的夹紧力，可以提高加工效率。 6.3夹具的内部结构 通过指导老师的认证指导跟翻阅相关的夹具设计的其他案例，设计出了图5-2看到的机床钻削的专用夹具： 图6-2 铣床夹具的总装图 6.4夹紧力计算 查手册的铣削切削力计算公式为： = =170.4 查《机床夹具设计手册》取工件与夹具接触面之间的表面粗糙度为0.3，则能够抵消切削力的压紧力计算公式如下： 这样才能保证这个夹具能够安全的工作。 6.5夹具设计及操作的简要说明 本夹具为铣床专用夹具，本夹具主要由固定V形块、定位块、直角对刀块、支柱、定位键以及 压板等组成；该夹具的定位元件为2个活动V形块，期中2个V形块限制工件4个自由度，分别为除了沿着V形块长度方向的移动自由度和转动自由单以外的其他4个自由度，另外一个定位块限制了剩余的2个自由度，工件6个自由度都被限制，为完全定位，满足加工要求；该夹具的夹紧机构采用螺旋夹紧机构，通过两个转动压板将工件夹紧在夹具中，操作简单方便，可以提供比较大的夹紧力，可以提高加工效率。 图6-3 铣床专用夹具三维示意图 第7章 总结与展望 7.1总结 在经过一个学期的忙碌以及工作，我所做的设计也接近了尾声，我终于松了一口气，因为在此期间我遇到的困难非常的多，有时候都会把我压的喘不过气来，但是有着指导老师耐心的指导，我遇到的问题也就都能够引刃而解了。这次设计是大学最为重要的一次设计，是每个大学生是否能够合格毕业的标准，也是一个比较重要的实践教学过程。在这次设计当中，老师将我们混乱的思路慢慢理清，然后一步一个脚印的带领着我们做这个设计，在此我还是要给我们的指导老师说一声谢谢。在巩固基础的同时，也得到了许许多多的收获。 在本次毕业设计中，从一开始的手足无措到最后完成方案，我感受到了团队协作的重要性。很感激导师以及我的组员，在毕业设计的过程中悉心指导以及耐心的交流。在设计当中各个部分的设计都需要严格按照国家规定来进行，在整个过程中我深刻感受到以前从没有过的心力交瘁。这一次毕业设计对于我来说是我的一次成长，让我在即将结束的大学生活中感受到了大学所学的运用。总的来说毕业机械设计是对我们四年大学所学知识的一次总结和检验，因为我们在课堂所学的知识都是理论知识，与实际生产中的机械技术还是有很多不同之处，课堂所学知识理论基础知识，如果想要运用到实际的生产活动中还需要再加工