曲轴箱加工工艺及钻夹具设计-钻孔M24-6H夹具【漏斗形】【含图纸+文档全套】

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[10] 李志乔．铣削加工速查手册[M]．北京：机械工业出版社，2012. 指导教师_____________ 2010年 1 月 18 日 专 业 系 审 核 意 见 符合毕业设计立题要求，同意立题。 系主任__________ 2010年 1 月 18 日 说明：毕业设计任务书由指导教师根据课题的具体情况填写，经专业系审核并由系主任签字后生效。此任务书在毕业设计开始前一周内填写并发给学生。 __2014届毕业设计（论文）开题报告 题 目 曲轴箱加工工艺及钻夹具设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 杜露 班 级 10东机制1W 指导教师 施晓芳 设计地点 江苏理工学院 起止日期 2014年2月18日～2014年6月10日 2014 年 3月 1 日 毕业设计（论文）开题报告 一、课题的意义目的 二、任务分析 三、设计方案 方案一： 方案二： 综合上述两种方案，区别在于 方案一： 方案二： 四、预期成果 五、进度安排 六．参考文献 [1] 李益民．机械制造工艺设计简明手册[M]．北京：机械工业出版社，1998. [2] 艾兴．切削用量简明手册[M]．北京：机械工业出版社，1993. [3] 刘文剑．夹具工程师手册[M]．黑龙江：黑龙江科学技术出版社，1987. [4] 王章忠．机械工程材料[M]．北京：机械工业出版社，2001. [5] 高化．机床夹具设计[M]．西安：交通大学出版社，2001. [6] 施晓芳．数控加工工艺[M]．北京：电子工业出版社，2011. [7] 王启平．机床夹具设计[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999. [8] 葛志琪．简明机械零件设计手册[M]．北京：机械工业出版社，2001. [9] 王先逵．机械加工工艺手册[M]．北京：机械工业出版社，2007. [10] 李志乔．铣削加工速查手册[M]．北京：机械工业出版社，2012. 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计（论文）结果的预测）。 指导教师__________ 2010年 3 月 4 日 系（教研室）意见： 课题的深广度和工作量符合毕业设计要求，同意开题。 主任：__________ 2010年 3 月 5 日 注：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，经导师签署意见及所在系（教研室）审核后生效。 __2014届毕业设计（论文）开题报告 题 目 曲轴箱加工工艺及钻夹具设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 杜露 班 级 10东机制1W 指导教师 施晓芳 设计地点 江苏理工学院 起止日期 2014年2月18日～2014年6月10日 2014 年 3月 1 日 毕业设计（论文）开题报告 一、课题的意义目的 为了综合训练我们的综合设计能力，使理论与实际相结合，融会贯通所学知识，我们毕业设计小组，运用了曲轴箱，对其加工过程的工艺、每道过程的工艺，每道工序的工装夹具进行设计。本次设计要求解决实际的工程问题，在设计过程中，不仅巩固了相关的专业知识，还将提高查阅设计手册及图册的能力，并熟悉相关的国家标准，锻炼独立解决问题的能力，提高应用绘图软件绘制工程图的制图熟练度等。最重要的是能让我们将学到的理论知识运用到实践中，提高实践能力，使我们的设计更具是实用性，能为社会发展献一分微薄之力。本次设计还让我们更多的接触社会，了解社会的发展态势和国内外的现状，为以后的发展明确方向。 二、任务分析 通过对轴箱结构的分析，了解曲轴箱加工的特点，设计一套有关曲轴箱的钻孔夹具。综合训练自己整体设计能力，同时学习机械加工的特点与工业要求，为毕业出去工作奠定基础。通过对机床夹具总体设计的过程，深入生产实际调查研究，了解工件的工艺过程、本工序的加工要求、工件已加工面及待加工面的情况、基准面选择的情况、可以选用的机床设备及切削用量等；了解工件的年产量和使用夹具急缓的要求，以决定夹具结构的复杂程度，了解该厂有关制造与使用夹具的情况，如有哪些通用的零件、部件可供选用，适当节省设计时间。 三、设计方案 方案一：采用压板用螺栓联接，利用汽缸夹紧，这种夹紧方式夹紧力可靠，辅助时间短，工人劳动强度小，但是成本高。 方案二：采用压板，用螺栓、螺母联接，利用手动夹紧，这种夹紧方式夹紧力小，但成本低。 综合上述两种方案，区别在于本次设计零件为小批量生产，要求成本低，且在加工过程中夹紧力要求不高，因此夹具夹紧方案选用方案一，利用汽缸夹紧，这种夹紧方式夹紧力可靠，辅助时间短。采用一面两销，限制六个自由度。 四、预期成果 通过对零件图的分析，设定年生产量小批，据此进行工艺分析及设计，并设计一套钻夹具。 1. 完成曲轴箱零件的零件图、毛坯图； 2. 编写曲轴箱零件的加工工艺； 3. 绘制曲轴箱零件的加工工艺卡及工序卡； 4. 设计一套钻夹具； 5. 绘制夹具装备图，夹具非标准件图若干张； 6. 完成毕业设计说明书一套。 五、进度安排 2013年11月 选定研究课题，查找资料 2013年12月 写开题报告 2014年1月 完善整体设计 2014年2月 撰写论文、绘制CAD图 2014年3月 论文中期检查 2014年5月 论文总答辩 六．参考文献 [1] 李益民．机械制造工艺设计简明手册[M]．北京：机械工业出版社，1998. [2] 艾兴．切削用量简明手册[M]．北京：机械工业出版社，1993. [3] 刘文剑．夹具工程师手册[M]．黑龙江：黑龙江科学技术出版社，1987. [4] 王章忠．机械工程材料[M]．北京：机械工业出版社，2001. [5] 高化．机床夹具设计[M]．西安：交通大学出版社，2001. [6] 施晓芳．数控加工工艺[M]．北京：电子工业出版社，2011. [7] 王启平．机床夹具设计[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999. [8] 葛志琪．简明机械零件设计手册[M]．北京：机械工业出版社，2001. [9] 王先逵．机械加工工艺手册[M]．北京：机械工业出版社，2007. [10] 李志乔．铣削加工速查手册[M]．北京：机械工业出版社，2012. 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计（论文）结果的预测）。 指导教师__________ 2010年 3 月 4 日 系（教研室）意见： 课题的深广度和工作量符合毕业设计要求，同意开题。 主任：__________ 2010年 3 月 5 日 注：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，经导师签署意见及所在系（教研室）审核后生效。 大连理工大学网络教育学院毕业论文（设计）模板 机械工程学院 毕业设计论文(说明书) 曲轴箱加工工艺及钻夹具设计 说明书 学生姓名 学院名称 专业名称 指导教师 2014年 3月 20日 31 曲轴箱零件加工工艺及钻孔夹具设计说明书 摘 要 本次设计课题是曲轴箱零件的机械加工工艺及夹具设计，内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。 关键词： 工序；工艺规程；夹具 Abstract This design topic is the machining process and fixture design contents of crankshaft box related to mechanical manufacturing process and fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measurement and other aspects of knowledge. Enable producing the target in process of production (raw materials, the blank , state of quality and quantity on part become always ) take place direct course of change ask craft course, if the blank is made, machining, heat treatment , assemble etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it confirm every erector location and worker step that process need this of process to want, the locomotive of processing , this process , and the entering the giving amount of the lathe, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and measuring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic time of this process , auxiliary time and service time of place of working finally. Keyword: The Process；Process Specification；Fixture 目 录 摘 要 2 Abstract 3 引 言 5 1 绪论 6 2 工艺设计 7 2.1机械加工工艺过程基本知识 7 2.2机械加工工艺设计的内容 7 2.3 题目来源 8 2.5工艺过程设计 10 2.6工艺路线的拟定 11 2.7切削计算过程 13 3 钻孔夹具设计 23 3.1夹具的基本知识 23 3.2定位原理及方案分析 24 3.3 定位基准的选择 26 3.4定位元件选择 26 3.5 夹紧元件的选择 26 3.6夹紧力的计算 27 3.7 夹具设计及操作的简要说明 28 总 结 29 致 谢 30 参考文献 31 引 言 曲轴箱的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 1 绪论 本次课题针对曲轴箱零件的加工进行了相关探索，设计出一种切实可行的工艺流程及工艺装备。在产品的加工过程中，工件在夹具内的定位和夹紧显得尤为重要，夹具是涵盖了从加工到组装的几乎所有操作过程的一种装夹设备。由于大量的加工操作需要装夹，夹具设计在制造系统中就变得非常重要，它直接影响加工质量，生产率和制造成本。本文通过分析曲轴箱零件的结构特点和加工要求，指定了二套较合理的夹具设计，从而为保证该零件的加工精度提供了一种经济实用的工艺装备，具有一定的实用价值。 箱体零件是机械加工方法中应用最为广泛的机械零件之一，曲轴箱是组成机械的重要零件，并承受切削力，因此它必须有足够的刚度和稳定性，有较大的安装基面和必要的加强筋，以防止加工中受力时产生振动和变形。 2 工艺设计 制订工艺的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定出工艺过程。 2.1机械加工工艺过程基本知识 在产品的生产过程中，与原材料变为成品有直接关系的过程称为工艺工程。例如：铸造、锻造、焊接和零件的机械加工等。在工艺过程中，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状，尺寸和性能使之变为成品的工艺过程，称为机械加工工艺过程。机械加工工艺过程是由若干个顺次工序组成的，通过这些不同的工序把毛坯加工成合格的零件。 机械加工工艺规程主要有机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片两种基本形式。机械加工工艺过程卡是以工序为单位简要说明零件加工过程的一种工艺文件。一般适用于单件小批生产。（零件加工的流向） 2.2机械加工工艺设计的内容 制定合理的零件加工工艺过程首先要掌握目前有可供选用的加工方法，并能够针对零件的具体要求较合理的选用。其次，还必须解决各表面的加工顺序和热处理如何安排的问题。零件的加工过程，就是零件表面经加工获得符合要求的零件表面的过程。零件表面的类型和要求不同，采用的加工方法也不一样。主要有车削、钻削、铣削、刨削、磨削等五大类加工方法。此外还有镗削、拉削、光整、特种加工等。零件加工需要遵循的原则是粗、精加工分开，零件的加工一般不是在一台机床上用一种工艺方法就可完成，往往需要几种加工方法互相配合，经过一定的工艺过程才能逐步地完成零件表面的加工。若一种表面可采用不同的加工方法进行加工的话，那么就生产的具体条件而言，其中必有一种加工方法是最合适的。 2.3 题目来源 零件如图1所示： 图1：曲轴箱零件图 曲轴箱是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较大，结构形状比较复杂，箱体类零件是箱体类零部件装配时的基础零件，它的作用是容纳和支承其内的所有零部件，并保证它们相互间的正确位置，使彼此之间能协调地运转和工作。因而，箱体类零件的精度对箱体内零部件的装配精度有决定性影响。它的质量，将直接影响着整机的使用性能、工作精度和寿命。 零件的材料为HT200，硬度适中，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，拨动叉的位置要求： 两侧面：表面粗糙度要求为Ra3.2μm， 对称度0.15。 2-M12孔：表面粗糙度要求为Ra6.3μm，对称度0.16。 Φ36孔：表面粗糙度要求为Ra1.6μm，同心度0.16。 Φ33孔：表面粗糙度要求为Ra1.6μm，对称度0.1，垂直度0.15，平行度0.04。零件总体特点是一个典型的铸造类零件。 4）确定毛坯、画毛坯 在仔细分析了零件的基础上，选择零件的加工方法，首先从毛坯开始，在毛坯的选择上，既要考虑工艺性，又要考虑到经济性，综合两项因素进行毛坯的选择。毛坯的选择对零件工业过程的经济性有很大影响，工序数量，材料消耗加工工时等都取决于所选择的毛坯，但要提高毛坯的质量往往会使毛坯制造困难，需要复杂的工艺和昂贵的设备，增加了毛坯的成本，这两者是矛盾的。因此毛坯的种类和制造方法的选择要根据毛坯的类型和具体的生产条件决定。同时应该主要到，充分使用新工艺、新技术、新材料的可能性，以便降低零件生产总成本提高质量。 毛坯的类型有：铸件、锻件、型材、焊接件、压制件、冲压件等，由于本零件是中批生产，则优先考虑锻件和铸件，虽然成本高，但提高了生产率，零件材料为HT200。零件在机床运行过程中所受冲击不大，结构又比较简单，在考虑零件的力学性能，形状大小等因素后，选择铸件。现画零件毛坯图2如下： 图2：曲轴箱毛坯图 铸件采用机器造型，精度等级选8级，查《金属机械加工工艺人员手册》表12-2和12-3得，浇注顶面、余量为5mm。 2.5工艺过程设计 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法进行。 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。因此确定工艺路线方案如下： 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 0 铸造 铸造毛坯 10 热处理 热处理 20 铣面 粗精铣两侧面，保证尺寸135 30 铣面 粗精铣Φ62内圆端面，保证尺寸180 40 钻孔 钻孔4-Φ11通孔 50 钻孔 钻孔2-M12 60 钻孔 钻孔M10，锪孔Φ18深1 70 钻孔 钻孔6-M8 80 钻孔 钻孔6-M6 90 钻孔 钻孔M24 100 镗孔 粗精镗孔Φ62 110 镗孔 粗精镗孔Φ33，粗精镗孔Φ36 120 攻丝 攻丝2-M12，攻丝M10，攻丝6-M8，攻丝6-M6 130 攻丝 攻丝M24X2-6H 140 检查 检查入库 2.6工艺路线的拟定 在拟定工艺路线时，必须同时确定各工序所采用的机床，刀具，辅助设备及工艺装备，切削用量的选择和生产节拍的符合设计。机床和工装的选择应尽量做到合理，经济，使之与被加工零件的生产类型，加工精度和零件的形状尺寸相适应。 一）机床的选择（见《金属机械加工工艺人员手册》P522） 1 机床的加工规格范围应与零件的外部形状，尺寸相适应。 2 机床的精度应与工序要求的加工精度相适应 3 机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应。大批量生产尽量选用生产率高的专用机床，组合机床或自动机床。 4 机床的选择应与现有条件相适应。做到尽量发挥现有设备的作用，并尽量做到设备负荷平衡。 按照加工过程中每道工序的有效功率，选择工序Ⅰ、工序Ⅱ的加工机床为：X52K型铣床。 工序Ⅲ、工序Ⅳ、工序Ⅴ的加工机床为：Z3050立式钻床。 二）刀具的选择（《金属机械加工工艺人员手册》P802） 刀具的选择也包括刀具的类型，构造和材料的选择，主要应根据加工方法、工序应达到的加工精度、粗糙度、工件的材料形状、生产率和经济性等因素加以考虑，原则上尽量采用标准刀具，必要时采用各种高生产率的专用刀具。 本工艺中铣削的工序都采用YG类硬质合金刀具。YG类硬质合金刀具的韧性较好，但切削韧性材料时耐磨性和耐热性较差。所以，目前YG类硬质合金适用于加工铸铁、青铜等脆性材料。常用牌号有：YG3、YG6、YG8等，其中数字表示Go的含量。 孔加工中刀具的选择主要根据被加工孔的直径大小来选择。 三）夹具的选择（《金属机械加工工艺人员手册》P630） 正确设计和使用夹具，对保证加工质量和提高生产效率、扩大机床使用范围既减轻劳动强度都有重要意义。同时，使用夹具还有助于工人掌握复杂或精密零件的加工质量及解决较为复杂的工艺问题等。具体情况见后面的夹具设计部分。 四）量具的选择 1 量具的选择应做到量具的精度应与零件的加工精度相适应。 2 量具的量程应与被测零件的尺寸大小相适应。 3 量具的类型应与被测表面的性质（孔或外圆尺寸还是形状位置值）、生产类型、生产方式相适应。 4 按量具的极限尺寸选择量仪时应保证：T*K T—被测尺寸的公差值（mm） K—测量精度系数 —测量工具和测量方法的极限误差 测量精度系数如表2-5-1所示： 被测尺寸的精度等级 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 K 0.325 0.30 0.275 0.25 0.20 表2-5-1：测量精度系数 五）切削用量的确定 正确的选择切削用量，对保证零件的加工精度、提高生产率、降低刀具的损耗以及降低工艺成本都有很大的意义。切削用量的选择与下列因素有关： 1生产率 2加工质量（主要指表面光洁度） 3切削力所引起的机床―夹具―工件―刀具工艺系统的弹性变形 4工艺系统的振动 5刀具的耐用度，v越大，耐用度越低 选用原则： a. 先尽量选取大的ap值 b. 其次尽量取大的s值 c. 最后取合适的v值 （一）切深ap的选择 一般平面的加工分为粗加工—半精加工—精加工的切深一般等于它的加工余量，而粗加工在留有精加工余量外，应尽量取较大的切深，以一次加工切削其加工余量的为最佳。在本次设计中所有的切深均等于其加工余量，其走刀次数也因而全部为一次走刀。 （二）进给量s的确定 在切深确定后，其进给量s应尽量取大值，但应保证两个基本要求： a. 因切削力所引起的工艺系统的弹性变形不至于使工件的加工尺寸超出公差范围。 b. 表面光洁度要求 粗加工时，主要是工艺系统变形限制s，而光洁度的要求不高； 精加工时，光洁度要求限制s，而工艺系统变形是次要的，s可根据切深ap、光洁度要求，加工方法从工艺人员手册中查出。 （三）切削速度v的选择 切削速度v的选择根据能最大发挥刀具的切削性能（不使刀具磨损太快），尽可能发挥机床的性能（机床的功率）。并且可以很好地保证加工质量（主要是加工表面的粗糙度要求）和降低加工成本（从提高生产率和减小刀具损耗的角度考虑）。 一般的加工方法，如钻、扩、铰、铣、镗的切削用量均可以从手册中查出其范围，再由具体的加工环境，加工方法等确定其具体数值。而大量生产中所应用的流水线的切削用量的选择则有其自身的特点： 1．比普通机床的切削用量约低30％，以减少换刀时间，和机床调整次数， 一般取刀具的耐用度为： 硬质合金铣刀 200分 钻头 300分 扩孔钻 60分 铰刀 70分 镗刀 60分 丝锥 90分 2. 在服从机床本身某一参数下（多数为每分进给量，因组合专用机床的动力头的运动为一定的），兼顾同时工作的不同刀具的合理要求，如孔的一般加工为钻、扩、铰，钻孔的v较高，而扩、铰的略低，但由于机床动力头的运动是一定的，因而可以适当降低钻头的v，而扩、铰的可以适当增加，以求得最高的生产率。 3. 切削用量的选择应使每道工序的时间与流水线节拍相等或小于流水线节拍，并使各道工序的时间定额相接近。 2.7切削计算过程 工序20 粗铣两侧面 机床：铣床 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： 齿数 （1）粗铣 铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81，取 机床主轴转速： ， 式（2.1） 实际铣削速度： 式（2.2） 进给量： 式（2.3） 工作台每分进给量： ：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81, 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： 式（2.4） 取 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 式（2.5） （2）精铣两侧面 铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81，取 机床主轴转速，由式（2.1）有： ， 实际铣削速度，由式（2.2）有： 进给量，由式（2.3）有： 工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时 刀具切出长度：取 走刀次数为1。 机动时间，由式（2.5）有： 工序30 ：粗铣Φ62内圆端面 机床：铣床 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： 齿数 （1）粗铣 铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81，取 机床主轴转速： ， 式（2.1） 实际铣削速度： 式（2.2） 进给量： 式（2.3） 工作台每分进给量： ：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81, 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： 式（2.4） 取 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 式（2.5） （2）精铣Φ62内圆端面 铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81，取 机床主轴转速，由式（2.1）有： ， 实际铣削速度，由式（2.2）有： 进给量，由式（2.3）有： 工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时 刀具切出长度：取 走刀次数为1。 机动时间，由式（2.5）有： 工序40 钻孔4-Φ11 切削深度： 根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表查得：进给量,切削速度， 机床主轴转速，由式（2.1）有： ，取 实际切削速度，由式（2.2）有： 被切削层长度： 刀具切入长度，由式（2.8）有： 刀具切出长度： 取 加工基本时间，由式（2.5）有： 工序50，钻孔2-M12 切削深度： 根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表查得：进给量,切削速度， 机床主轴转速，由式（2.1）有： ，取 实际切削速度，由式（2.2）有： 被切削层长度： 刀具切入长度，由式（2.8）有： 刀具切出长度： 取 加工基本时间，由式（2.5）有： 工序60，钻孔M10 切削深度： 根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表查得：进给量,切削速度， 机床主轴转速，由式（2.1）有： ，取 实际切削速度，由式（2.2）有： 被切削层长度： 刀具切入长度，由式（2.8）有： 刀具切出长度： 取 加工基本时间，由式（2.5）有： 工序70，钻孔6-M8 切削深度： 根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表查得：进给量,切削速度， 机床主轴转速，由式（2.1）有： ，取 实际切削速度，由式（2.2）有： 被切削层长度： 刀具切入长度，由式（2.8）有： 刀具切出长度： 取 加工基本时间，由式（2.5）有： 工序80，钻孔6-M6 切削深度： 根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表查得：进给量,切削速度， 机床主轴转速，由式（2.1）有： ，取 实际切削速度，由式（2.2）有： 被切削层长度： 刀具切入长度，由式（2.8）有： 刀具切出长度： 取 加工基本时间，由式（2.5）有： 工序90，钻孔M24 参考切削用量简明手册，取钻孔的进给量为=0.3mm/r,Vc=22m/min。 由此计算出转速为n===304.6r/min。 按机床实际转速取n=320r/min。 则实际切削速度为： Vc===72.22m/min。 验证扭矩及功率： =9.81×42.7×23×0.3×1=3677.24N =9.81×0.021×23×0.3×1=41.6N.M P=×Vc=3677.24×72.22/60×1000=4.4kw 由实用机械加工工艺手册查得的主轴最大扭矩为200N.M主电动机功率为7.5kw,故能满足加工要求。 被切削层长度： 刀具切入长度，由式（2.8）有： 刀具切出长度： 取 加工基本时间，由式（2.5）有： 工序100，工位101粗镗孔Φ62 粗镗至Φ55.1mm： 背吃刀量的确定 ap =3.45mm 进给量的确定 查切削用量简明手册表1.4取f=0.75mm/r 镗削速度的确定 查切削用量简明手册表1.11取v =63m/min 则镗削转速 n=1000v/3.14d =1000*63/(3.14*52.6) =382r/min 查机械制造工艺设计简明手册表4.2-8取主轴转速460r/min 则实际镗削速度v=3.14*460*52.6/1000=76m/min 基本时间tj的计算: 按kr=15°,查机械制造工艺设计简明手册表6.2-1中镗削基本时间计算公式为 tj =Li/fn =(l+l1+l2+l3)/fn 式中l1=ap/tgkr+(2~3)=15.4mm 加工到台阶L2=0查机械制造工艺设计简明手册表6.2-2 l3=5 tj =(14+15.4+0+5)/(0.75*460)=0.10min 工序100，工位102半精镗至Φ57.3mm： 背吃刀量的确定 ap =1.1mm 进给量的确定 查切削用量简明手册表1.4取f=0.75mm/r 镗削速度的确定 查切削用量简明手册表1.11取v =71m/min 则镗削转速 n=1000v/3.14d =1000*71/(3.14*53.7) =421r/min 查机械制造工艺设计简明手册表4.2-8取主轴转速460r/min 则实际镗削速度v=3.14*460*53.7/1000=77.6m/min 基本时间tj的计算: 按kr=15°,查机械制造工艺设计简明手册表6.2-1中镗削基本时间计算公式为 tj =Li/fn =(l+l1+l2+l3)/fn 式中l1=ap/tgkr+(2~3)=6.6 mm 加工到台阶L2=0查机械制造工艺设计简明手册表6.2-2 取l3=5 tj =(14+6.6+0+5)/(0.75*460)=0.08min 工序100，工位103 精镗至62mm： 背吃刀量的确定 ap =0.3mm 进给量的确定 查切削用量简明手册表1.4取f=0.75mm/r 镗削速度的确定 查切削用量简明手册表1.11取v =80m/min 则镗削转速 n=1000v/3.14d =1000*80/(3.14*54) =472r/min 查机械制造工艺设计简明手册表4.2-8取主轴转速480r/min 则实际钻削速度v=3.14*480*54/1000=81.4m/min 基本时间tj的计算: 按kr=15°,查机械制造工艺设计简明手册表6.2-1中镗削基本时间计算公式为 tj =Li/fn =(l+l1+l2+l3)/fn 式中l1=ap/tgkr+(2~3)=3.7 mm 查机械制造工艺设计简明手册表6.2-2 取l3=5 tj =(14+3.7+0+5)/(0.75*480)=0.07min 3 钻孔夹具设计 3.1夹具的基本知识 夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。夹具的设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。工艺人员在编制零件的工艺规程时，便会提出相应的夹具设计任务书，经有关负责人批准后下达给夹具设计人员。夹具设计人员根据任务书提出的任务进行夹具结构设计。现将夹具结构设计的规范化程序具体分述如下。 1．明确设计要求，认真调查研究，收集设计资料 （1）仔细研究零件工作图、毛坯图及其技术条件。 （2）了解零件的生产纲领、投产批量以及生产组织等有关信息。 （3）了解工件的工艺规程和本工序的具体技术要求，了解工件的定位、夹紧方案，了解本工序的加工余量和切削用量的选择。 （4）了解所使用量具的精度等级、刀具和辅助工具等的型号、规格。 （5）了解本企业制造和使用夹具的生产条件和技术现状。 （6）了解所使用机床的主要技术参数、性能、规格、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸等。 （7）准备好设计夹具用的各种标准、工艺规定、典型夹具图册和有关夹具的设计指导资料等。 （8）收集国内外有关设计、制造同类型夹具的资料，吸取其中先进而又能结合本企业实际情况的合理部分。 2．确定夹具的结构方案 　在广泛收集和研究有关资料的基础上，着手拟定夹具的结构方案，主要包括： 　（1）根据工艺的定位原理，确定工件的定位方式，选择定位元件。 （2）确定工件的夹紧方案和设计夹紧机构。 （3）确定夹具的其它组成部分，如分度装置、对刀块或引导元件、微调机构等。 （4）协调各元件、装置的布局，确定夹具体的总体结构和尺寸。 　在确定方案的过程中，会有各种方案供选择，但应从保证精度和降低成本的角度出发，选择一个与生产纲领相适应的最佳方案。 3．夹具精度校核 在夹具设计中，当结构方案拟定之后，应该对夹具的方案进行精度分析和估算；在夹具总图设计完成后，还应该根据夹具有关元件的配合性质及技术要求，再进行一次复核。这是确保产品加工质量而必须进行的误差分析。 4．绘制夹具零件工作图 夹具总图绘制完毕后，对夹具上的非标准件要绘制零件工作图，并规定相应在的技术要求。零件工作图应严格遵照所规定的比例绘制。视图、投影应完整，尺寸要标注齐全，所标注的公差及技术条件应符合总图要求，加工精度及表面光洁度应选择合理。 在夹具设计图纸全部完毕后，还有待于精心制造和实践和使用来验证设计的科学性。经试用后，有时还可能要对原设计作必要的修改。因此，要获得一项完善的优秀的夹具设计，设计人员通常应参与夹具的制造、装配，鉴定和使用的全过程。 5．设计质量评估 夹具设计质量评估，就是对夹具的磨损公差的大小和过程误差的留量这两项指标进行考核，以确保夹具的加工质量稳定和使用寿命。 虽然各类机床夹具的结构有所不同但按照主要功能加以分析，机床夹具的基本组成部分是定位元件，夹紧装置和夹具体三个部分，这也好似夹具体的主要内容。 3.2定位原理及方案分析 为了提高生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用铣面夹具。首先考虑夹具结构的总体方案，夹具结构方案经常是参考生产中已有结构加以改造，以适合本工序的加工要求。也往往需要把几个夹具中采用的结构或机构综合成自己需要的夹具。夹具总体结构也会有几个方案，同样需要从保证工序加工精度、结构简单、操作方便、满足该零件批量生产的生产效率等四个方面，从中选用较优的结构。 由于各类机床自身的工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按照所使用的机床不同，夹具可分为：车夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 本次设计的曲轴箱零件工序一的加工在钻床上完成，因此，本次夹具设计的任务是一个钻床夹具的设计。本次设计零件曲轴箱要求成本低，且在加工过程夹紧力要求不高。 定位分析比较： 方案1：采用压板用螺栓联接，利用汽缸夹紧，这种夹紧方式夹紧力可靠，辅助时间短，工人劳动强度小，但是成本高。 方案2：采用压板，用螺栓、螺母联接，利用手动夹紧，这种夹紧方式夹紧力小，但成本低。 本次设计零件要求成本低，且在加工过程中夹紧力要求不高，因此夹具夹紧方案选用方案一，利用汽缸夹紧，这种夹紧方式夹紧力可靠，辅助时间短。才用一面两销，限制六个自由度。 夹具是装夹工件的母体，所以，夹具制造要有相对较高的精度，夹具设计中，应首先选用典型的夹紧机构。在满足要求的前提下，选用的标准件越多越好，夹具越简单越好。首先，基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保障，生产得到保证，生产率得到提高。本夹具设计时以前道铸造工序成型后的表面作为粗基准，再以加工好的面作为基准加工另外一个面。夹具是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的，它是用于实现被加工零件的准确定位、夹压、刀具的导向，以及装卸工件时的限位等作用的。 由于支承元件直接与被加工零件相接触，因此其尺寸、结构、精度和布置都直接影响被加工零件的精度，其设计应注意以下问题： （1） 合理布置定位支承元件，力求使其组成较大的定位支承平面，最好使夹紧力的位置对准定位支承元件，当受工件结构限制不能实现时，也应使定位支承元件尽量接近压紧力的作用线，并应使夹压力的各力中心处于定位支承平面内。 （2） 提高刚度，减小定位支承系统的变形，应力求使定位元件（定位销）不受力。 （3） 提高定位支承系统的精度及其元件的耐磨性，一边长期保持夹具的定位精度。 可靠的排出定位支承部件的切屑，使切屑不堵塞和粘附在支承定位系统上，对保证定位的准确性和工作可靠性有很大的影响。因此设计时应尽可能不使切屑落到定位支承系统上，当切屑有可能落在其上，必须采取有效的排屑和清理措施。 夹具体是夹具的最大和最复杂的元件，而且也是承受符合最大的元件。在它上面安装定位元件、夹紧元件，对刀元件和导向元件，及其它的一切元件和机构并通过它将夹具安装在机床上。工件的加工精度与夹具体本身的精度有很大关系，而且在加工过程中产生的切削力，惯性力等及工件的自重作用在夹具体上，都可能影响工件的加工精度。因此，设计夹具体应考虑以下问题： 1) 有适当的精度和尺寸稳定性，特别是位置精度直接影响工件在加工过程中产生的误差。 2) 夹具体要有足够的强度和刚度，使夹具体能承受在加工过程中产生的作用力而不止变形和发生振动。 3) 夹具体的机构要紧凑形状要简单，同时要有足够的空间位置，保证夹具的其它元件和机构安装方便，更换易损元件容易以及装卸工件方便。 4) 夹具体的结构工艺性要好以便于制造，并注意消除内应力避免变形。 5) 夹具体的中心要低，安装在机床上能稳固和安全，为了安装后得到稳定，底面的中部一般都挖空，同时应根据机床连接部分的机构形状来确定夹具体连接部分的形状和结构。 6) 在满足刚度和强度的前提下，夹具体应尽量轻，不重要的部位，可以挖空以减轻重量，便于装卸。 7) 夹具体采用铸造件，由于铸造可得到各种复杂的外形，刚性好还能吸振，但需进行时效处理以消除内应力。 3.3 定位基准的选择 第一道工序，采用精基准。由毛坯零件图可知，底面的精度较高，采用底面作为第一定位基准面，然后以结合面为第二基准面。 3.4定位元件选择 定位元件的选择有4条原则： （1） 定位元件要有较高的精度； （2） 定位元件要有较高的耐磨性； （3） 定位元件要有足够的刚度和硬度； （4） 定位元件要有良好的工艺性。 对于本工序而言，定位销可设计为固定销，这样定位方便稳定，装置不复杂，直接将定位销打入孔中即可，当定位销时间长了有磨损时，可以直接换掉即可。 3.5 夹紧元件的选择 选择夹紧元件主要有3条原则： 1）夹紧元件结构要简单，制造要容易，体积小，重量轻，并且要有足够的强度； 2）夹紧动作迅速，操作方便，使用安全，有足够的夹紧行程和装卸工作的空间； 3）夹紧力要适当。 对于本道工序而言，夹紧力要求比较大大，而定位面的面积比较大，为了保证夹紧可靠，夹紧机构采用了气缸夹紧机构。 3.6夹紧力的计算 气动杠杆夹紧机构是一种利用杠杆作用原理（当动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积时，杠杆平衡。杠杆平衡时杠杆处于静止状态或者匀速转动状态。这就是杠杆的工作原理），使原始力转变为夹紧力的夹紧机构。 杠杆夹紧机构夹紧动作迅速，可起到增力作用，但自锁能力较差，受振动时易松开，所以常用气压或液压作夹紧力源或与其它夹紧元件组成复合夹紧机构。 （《切削用量简明手册》表3.28） 其中：， mm ，mm， mm， ， mm (在加工面上测的近似值) , mm, , , 所以 N 水平分力：N 垂直分力：N 在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数。 其中：为基本安全系数1.5； 为加工性质系数1.1；       为刀具钝化系数1.1； 为断续切削系数1.1； 所以， N 选用气缸—杠杆夹紧机构。则扩力比。 为克服水平切削力，实际夹紧力N应为 所以， 其中及为夹具定位面及夹具面上的摩擦系数，==0.5。则 N 气缸选用Φ25mm。当压缩空气单位压力MPa时，气缸推力为N。由于已知杠杆机构的扩力比，故由气缸生产的实际夹紧力为 N 此时N气已大于所需要的1435.5N的夹紧力，故本夹具可安全工作。 3.7 夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此应先着眼于机动夹紧而不采用手动加紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的夹具就选择了气动夹紧方式。本工序因为是粗加工，毛坯材料又是铸件，切削力不是很大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这样将使整个夹具过于庞大。因此，首先降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是选择一种比较理想的杠杆夹紧机构；三是在可能情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.4MPa增至0.6MPa），以增加气缸推力。结果本夹具总的感觉还是比较紧凑，可以满足要求。 总 结 随着现代机械工业的发展，机床的种类越来越繁多，机床的功能越来越多，为了适应当今机械生产中的特殊要求，专用夹具的应用也越来越广泛。之所以选择曲轴箱机械加工工艺及夹具设计作为我的设计题目，是因为我发现以前的设计虽然不少，但是有很多不足之处，比如对一些有特殊要求的工件也不能进行批量生产。基于这个前提，我选择了钻孔的专用夹具设计。通过本次设计的专用夹具既可以满足特殊的加工要求又节省了时间、减少了劳动力。 本文对曲轴箱的机械加工工艺及夹具进行了设计，设计的工程综合了大学里所学的知识，是理论与实际相结合的一个成果。制定了一套切实可行的一套工艺流程和设计了一套较为合理的夹具。 致 谢 本次设计是在老师的悉心指导和帮助下完成的，我的机械工艺知识有限，在设计中常常碰到问题，是老师不厌其烦的指导，不断的点拨迷津，提供相关资料，才使设计顺利完成。老师的耐心讲解，使我如沐春风，不仅如此，老师严谨的治学态度和高尚的敬业情操深深打动了我，在此，我向老师表示最真诚的感谢。同时，感谢同班同学的支持和帮助，使我更好的完成了毕业设计。 这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。 这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参考文献 [1]丁儒琳，陈家彬.汽车厂实习教程.哈尔滨工业大学出版社,92-101. 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