R180柴油機(jī)曲軸的工藝分析及夾具設(shè)計(jì)（帶CAD圖紙）
R180柴油機(jī)曲軸的工藝分析及夾具設(shè)計(jì)（帶CAD圖紙）,r180,柴油機(jī),曲軸,工藝,分析,夾具,設(shè)計(jì),cad,圖紙
中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） I 摘 要 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì) R180 柴油機(jī)曲軸零件的機(jī)械加工工藝及夾具的設(shè)計(jì),在曲軸零 件的加工工藝過(guò)程中軸與軸中心線之間要有位置要求。本文是在保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生 產(chǎn)率、降低成本、充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件、保證工人具有良好而安全勞動(dòng)條件的前提下 進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在工藝設(shè)計(jì)中，作者結(jié)合實(shí)際進(jìn)行理論設(shè)計(jì)，對(duì)曲軸傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了 改進(jìn)，優(yōu)化了工藝過(guò)程和工藝裝備，使曲軸的生產(chǎn)加工更經(jīng)濟(jì)、合理。在夾具設(shè)計(jì)部分， 作者在收集加工所用機(jī)床、刀具及輔助工具等有關(guān)資料后，對(duì)工件材料、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技 術(shù)要求及工藝分析的基礎(chǔ)上，按照夾具設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)出符合曲軸生產(chǎn)工藝及夾具制造要 求的夾具。 關(guān)鍵詞： 曲軸工藝夾具 柴油機(jī) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） II Abstract The graduation design task is to design the mechanical processing technology and fixture parts of R180 diesel engine crankshaft, between the machining process of crankshaft axis and axis parts center line of position requirements. This paper is to ensure product quality, increase productivity, reduce the cost, make full use of the existing conditions of production, ensure worker having good and safe working conditions for design. In the process of design, combined with the practical theoretical design of crankshaft, improve the traditional production technology, optimizing the process and equipment, the production processing crankshaft more economical, reasonable. In the fixture design of the part, the author used in collection and processing machine tool, cutting tool and auxiliary tools and other relevant data, on the basis of the workpiece material, structure characteristics, technical requirements and process analysis, fixture design steps in design with a crankshaft production process and fixture manufacturing requirements of the fixture. Keywords: diesel engine crankshaft fixture 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） III 目 錄 摘 要 ...............................................................................................................................................................................I ABSTRACT..................................................................................................................................................................II 目 錄 ..........................................................................................................................................................................III 1 緒論 ............................................................................................................................................................................1 2 R180 柴油機(jī)曲軸工藝設(shè)計(jì) ........................................................................................................................................4 1.1 分析零件圖 ..........................................................................................................................................................4 1.1.1 零件的材料和作用 ......................................................................................................................................4 1.1.2 零件加工的工藝特點(diǎn) ..................................................................................................................................4 1.2 確定生產(chǎn)類型 ......................................................................................................................................................4 1.3 尺寸公差等級(jí) ......................................................................................................................................................5 1.4 技術(shù)要求 ..............................................................................................................................................................5 1.5 確定毛坯 ..............................................................................................................................................................6 1.5.1 確定毛坯種類 ..............................................................................................................................................6 1.5.2 確定鑄件余量及形狀 ..................................................................................................................................6 3 機(jī)械加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì) ............................................................................................................................................7 3.1 選擇表面加工方法 ..............................................................................................................................................7 3.2 確定工藝過(guò)程方案 ..............................................................................................................................................7 3.3 選擇加工設(shè)備與工藝裝備 ..................................................................................................................................9 3.3.1 選擇機(jī)床 ......................................................................................................................................................9 3.3.2 選擇夾具 .......................................................................................................................................................9 3.3.3 選擇刀具 ....................................................................................................................................................10 3.3.4 選擇量具 ....................................................................................................................................................10 3.4 確定工序尺寸 ....................................................................................................................................................10 3.5 確定切削用量及時(shí)間定額 ................................................................................................................................13 3.5.1 工序 070（粗車長(zhǎng)頭）切削用量及時(shí)間定額 .........................................................................................13 3.5.2 工序 130（鉆孔 14.2）切削用量及時(shí)間定額 .....................................................................................16 3.5.3 工序 240（銑 K 面）切削用量及時(shí)間定額 ............................................................................................17 4 R180 柴油機(jī)曲軸第一套夾具設(shè)計(jì) ..........................................................................................................................19 4.1 明確設(shè)計(jì)任務(wù)、收集分析原始資料 ................................................................................................................19 4.1.1 加工工件的零件圖 ....................................................................................................................................19 4.1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)書 ................................................................................................................................................19 4.1.3 工序簡(jiǎn)圖（見圖 4-2） ..............................................................................................................................20 4.1.4 分析原始資料 .............................................................................................................................................20 4.2 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 ........................................................................................................................................21 4.2.1 確定工件的定位方式 .................................................................................................................................21 4.2.2 選擇定位元件，設(shè)計(jì)定位裝置 .................................................................................................................21 4.2.3 分析計(jì)算定位誤差 ....................................................................................................................................21 4.2.4 確定工件的夾緊裝置 ................................................................................................................................23 4.3 繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖 ............................................................................................................................................24 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） IV 4.3.1 擬訂夾具總裝圖的尺寸、公差與配合以及技術(shù)要求 ............................................................................24 4.3.2 繪制夾具總裝圖 ........................................................................................................................................24 5 鉆夾具設(shè)計(jì) ..............................................................................................................................................................26 5.1 明確設(shè)計(jì)任務(wù)、收集分析原始資料 ................................................................................................................26 5.1.1 加工工件的零件圖 .....................................................................................................................................26 5.1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)書 ................................................................................................................................................26 5.1.3 工序簡(jiǎn)圖 .....................................................................................................................................................26 5.1.4 分析原始資料 ............................................................................................................................................27 5.2 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 ........................................................................................................................................27 5.3 夾具定位誤差分析 ............................................................................................................................................27 5.4 技術(shù)要求 ............................................................................................................................................................27 5.4.1 尺寸、公差與配合 .....................................................................................................................................28 5.4.2 制訂技術(shù)條件 ............................................................................................................................................28 5.5 繪制夾具總裝圖 ................................................................................................................................................28 結(jié) 論 ............................................................................................................................................................................29 致 謝 ..........................................................................................................................................................................30 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................................................................31 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 1 緒論 曲軸是將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動(dòng)的零件。曲 軸工作時(shí)的受力情況非常復(fù)雜。它不但受到很大的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和大小、方向都在周期 性變化的彎曲應(yīng)力的作用，而且還受到振動(dòng)所產(chǎn)生的附加應(yīng)力的作用。因此曲軸應(yīng) 具有足夠的強(qiáng)度、剛度、抗疲勞強(qiáng)度及抗沖擊韌性。同時(shí)，由于曲軸工作時(shí)的旋轉(zhuǎn) 速度高，所以在設(shè)計(jì)曲軸時(shí)，應(yīng)使曲軸的主軸頸和連桿軸頸有足夠的耐磨性，且曲 軸的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)平衡分布，以減少不平衡帶給曲軸的附加載荷。 曲軸的工藝特點(diǎn)主要取決于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求。作為曲軸加工，其主要問(wèn)題 就是工件本身剛性差、零件技術(shù)要求高。這就需要在加工過(guò)程中采用一系列相應(yīng)的 措施，以使加工后的零件符合圖紙的設(shè)計(jì)要求。應(yīng)采用的措施大致有： 1）盡量減小或抵消切削力； 2）提高曲軸的支承剛性，以減小受力變形； 3）加工工藝要分階段，以減小粗加工對(duì)精加工的影響。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是關(guān)于 R180 柴油機(jī)曲軸的工藝設(shè)計(jì)及其中兩道工序的夾具設(shè)計(jì)。 曲軸是柴油機(jī)中的關(guān)鍵零件之一，其材質(zhì)大體分為兩類：一是鋼鍛曲軸，二是 球墨鑄鐵曲軸。由于采用鑄造方法可獲得較為理想的結(jié)構(gòu)形狀,從而減輕質(zhì)量，且機(jī) 加工余量隨鑄造工藝水平的提高而減小。球鐵的切削性能良好，并和鋼制曲軸一樣 可以進(jìn)行各種熱處理和表面強(qiáng)化處理，來(lái)提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度和耐磨性。而且球 鐵中的內(nèi)摩擦所耗功比鋼大，減小了工作時(shí)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的振幅和應(yīng)力，應(yīng)力集中也 沒有鋼制曲軸來(lái)的敏感。所以球墨鑄鐵曲軸在國(guó)內(nèi)外得到廣泛采用。本次設(shè)計(jì)中曲 軸的材質(zhì)為球鐵。 從目前整體水平來(lái)看, 毛坯的鑄造工藝存在生產(chǎn)效率低，工藝裝備落后，毛坯 機(jī)械性能不穩(wěn)定、精度低、廢品率高等問(wèn)題。從以下幾個(gè)工藝環(huán)節(jié)采取措施對(duì)提高 曲軸質(zhì)量具有普遍意義。熔煉 國(guó)內(nèi)外一致認(rèn)為,高溫低硫純凈鐵水的獲得是生產(chǎn) 高質(zhì)量球鐵的關(guān)鍵所在。為獲得高溫低硫磷的純凈鐵水，可用沖天爐熔化鐵水，經(jīng) 爐外脫硫，然后在感應(yīng)電爐中升溫并調(diào)整成分。球化處理 孕育處理 沖天爐 熔化球鐵原鐵水,對(duì)銅鉬合金球鐵采用二次孕育。這對(duì)于防止孕育衰退，改善石墨形 態(tài)，細(xì)化石墨及保證高強(qiáng)度球鐵機(jī)械性能具有重要作用。合金化配合好銅和鉬 的比例對(duì)形成珠光體組織十分有利,可提高球鐵的強(qiáng)度,而且銅和鉬還可大大降低球 鐵件對(duì)壁厚的敏感性。 造型工藝氣流沖擊造型工藝優(yōu)于粘土砂造型工藝，可獲 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 得高精度的曲軸鑄件，該工藝制作的砂型具有無(wú)反彈變形量的特點(diǎn),這對(duì)于多拐曲軸 尤為重要。澆注冷卻工藝采用立澆立冷，斜澆斜冷、斜澆反斜冷三種澆 注方式較為理想,其中后一種最好。斜澆反斜冷的優(yōu)點(diǎn)是：型腔排氣充分，鐵水充 型平穩(wěn)，澆注系統(tǒng)撇渣效果好，冒口對(duì)鑄件的補(bǔ)縮效果好，適應(yīng)大批量流水線生產(chǎn)。 目前，國(guó)內(nèi)大部分專業(yè)廠家普遍采用普通機(jī)床和專用組合機(jī)床組成的流水線生 產(chǎn)，生產(chǎn)效率、自動(dòng)化程度較低。曲軸的關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目仍與國(guó)外相差 12 個(gè)數(shù)量級(jí)。 國(guó)外的機(jī)加工工藝大致可歸納為如下幾個(gè)特點(diǎn)。廣泛采用數(shù)控技術(shù)和自動(dòng)線，生 產(chǎn)線一般由幾段獨(dú)立的自動(dòng)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(dòng)上下料，集放式機(jī)動(dòng)滾道傳輸，切削液分粗加工與精加工兩段集中供應(yīng)和 回收處理。曲軸的主要加工工序基準(zhǔn)中心孔，一般采用質(zhì)量定心加工方式，這樣 在靜平衡時(shí)，加工量很少。軸頸的粗加工一般采用數(shù)控銑削或車?yán)に?。工序質(zhì) 量可達(dá)到國(guó)內(nèi)粗磨后的水平，且切削變形小、效率高。銑削和車?yán)乔S粗加工的 發(fā)展方向。國(guó)外的曲軸磨床均采用 CNC 控制技術(shù)，具有自動(dòng)進(jìn)給、自動(dòng)修正砂輪、 自動(dòng)補(bǔ)償和自動(dòng)分度功能，使曲軸的磨削精度和效率顯著提高。油孔的加工采用 鼓輪鉆床和自動(dòng)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(dòng) 線鉆孔修緣拋光。曲軸的拋光采用 CNC 控制的砂帶拋光機(jī)，所有軸頸一次拋 光只需 20 多秒，粗糙度可達(dá) Ra0.4 以下，大大減小了發(fā)動(dòng)機(jī)的磨合期。動(dòng)平衡一 般采用 CNC 控制的綜合平衡機(jī)，測(cè)量、修正一次完成。檢驗(yàn)一般在生產(chǎn)線上配備 MARPOSS 或 HOMWORK 綜合檢測(cè)機(jī)，實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，對(duì)曲軸的幾乎所有機(jī)加工項(xiàng)目均 可一次完成檢測(cè)、顯示和打印。曲軸的清洗采用專用精洗機(jī)定點(diǎn)定位清洗，保證 了曲軸清潔度要求。廣泛采用了軸頸過(guò)渡圓角滾壓技術(shù)。專用圓角滾壓機(jī)自動(dòng)控 制，對(duì)所有軸頸圓角進(jìn)行一次滾壓，而且滾壓力和滾壓角度可自動(dòng)調(diào)節(jié)，使圓角處 產(chǎn)生最佳的殘余壓應(yīng)力，提高了曲軸的疲勞強(qiáng)度。 曲軸熱處理的關(guān)鍵技術(shù)是表面強(qiáng)化處理。一般均正火處理，為表面處理作好組 織準(zhǔn)備。表面強(qiáng)化處理一般采用感應(yīng)淬火或氮化工藝，少數(shù)廠家還引進(jìn)了圓角淬火 技術(shù)和設(shè)備。 球鐵曲軸具有諸多優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外廣泛采用。但整體水平與國(guó)外還有相當(dāng)差距， 除生產(chǎn)規(guī)模小、管理落后外，主要差距仍是制造工藝的落后。借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù) 和工藝方法是提高我國(guó)曲軸制造水平的捷徑。 制定工藝規(guī)程的思路是：收集和熟悉制定工藝規(guī)程的有關(guān)資料圖樣，進(jìn)行零 件的結(jié)構(gòu)工藝性；確定毛坯的類型及制造方法；選擇定位基準(zhǔn)；擬定工藝路 線；確定各工序的工序余量、工序尺寸及其公差；確定各工序的設(shè)備，刀具、 夾具、量具和輔助工具；確定各工序的切削用量及時(shí)間定額；確定主要工序的 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法；進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選擇最佳方案；編制工藝文件。 機(jī)械制造技術(shù)的新發(fā)展包括計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造。計(jì)算 機(jī)輔助制造是指通過(guò)計(jì)算機(jī)直接或間接地與企業(yè)中的物質(zhì)資源和人力資源交換信息， 實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)制造過(guò)程各環(huán)節(jié)的管理、控制和操作。柔性制造系統(tǒng)工作內(nèi)容有： 生產(chǎn)工程分析和設(shè)計(jì)；生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度；工作站和設(shè)備的運(yùn)行控制；工程監(jiān)測(cè) 和質(zhì)量保證；物資供應(yīng)與財(cái)會(huì)管理。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、 計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程、計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理和自動(dòng)存取等。 夾具設(shè)計(jì)的思路是：明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集設(shè)計(jì)資料；擬訂夾具的結(jié)構(gòu)方案、 繪制結(jié)構(gòu)草圖；繪制夾具總裝圖。繪制夾具總裝圖的順序和方法：用雙點(diǎn)化線 或紅色筆繪出工件的輪廓外形和主要表面，并用網(wǎng)紋線表示出加工余量；視工件 輪廓為透明體，分別繪出定位、導(dǎo)向、夾緊及其他元件或裝置，最后繪制夾具體， 形成一個(gè)夾具整體；標(biāo)注尺寸、公差與配合和技術(shù)要求；對(duì)零件進(jìn)行編號(hào)，填 寫零件明細(xì)欄和標(biāo)題欄；繪制夾具零件圖。計(jì)算機(jī)輔助繪制夾具裝配圖：1、通常 采用“菜單”的形式，對(duì)夾具元件圖形進(jìn)行編目和檢索。2、夾具裝配圖由若干夾具 元件圖形拼接而成。在微機(jī)上開發(fā)的系統(tǒng)中可采用以下幾種方法進(jìn)行圖形消隱： 按配合形式分別存圖；利用圖形軟件的一些基本命令作消隱處理；參數(shù)化建庫(kù) 的消隱處理。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 2 R180 柴油機(jī)曲軸工藝設(shè)計(jì) 1.1 分析零件圖 1.1.1 零件的材料和作用 曲軸的材料一般采用 45 鋼、45Mn2、50Mn、40Cr、35CrMo、QT60-2 球墨鑄鐵等。 根據(jù)不同的生產(chǎn)類型和工廠的具體條件，該曲軸為球墨鑄鐵 QT60-2 材料所以采 用鑄造毛坯。 曲軸是柴油機(jī)的一個(gè)主要零件。曲軸主要用于作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械中。 1.1.2 零件加工的工藝特點(diǎn) 1）該零件的生產(chǎn)批量不大，因此選用中心孔定位，它是輔助基準(zhǔn)，裝夾方便， 節(jié)省找正時(shí)間，又能保證位置精度。 2）該零件剛度較差，故粗車、精車和磨均以工序分開。 曲軸圖樣的視圖、尺寸、公差和技術(shù)要求齊全、正確；零件選用材料為 QT800- 2，該材料具有較高的強(qiáng)度、韌性和塑性，切削性能良好；結(jié)構(gòu)工藝性比較好。 根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及一般機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，該零件沒有很難 加工的表面，上述各表面的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。 1.2 確定生產(chǎn)類型 已知零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)為 120000 件，零件質(zhì)量 3.76kg，由機(jī)械制造工藝及 設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)表 152 可確定其生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。故初步確定工藝安排 的基本傾向?yàn)椋杭庸ぴO(shè)備以自動(dòng)化和專用設(shè)備為主，通用設(shè)備為輔；機(jī)床按流水線 或自動(dòng)線排列；采用高效專用夾具；廣泛采用專用夾具；廣泛采用專用量具、量?jī)x 和自動(dòng)檢驗(yàn)裝置。這樣生產(chǎn)效率高。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 1.3 尺寸公差等級(jí) 尺寸 公差等級(jí) 尺寸 公差等級(jí)0.2531m IT6 -0.2748mIT9-.607 IT7 1.IT9-.24 IT10 +0.28IT5+0.531 IT12 1.4 技術(shù)要求 項(xiàng)目 說(shuō)明AB 兩處 的外圓柱面的軸線，必須位于直徑為+0.2531m 公差值 0.02，且與 A、B 公共基準(zhǔn)軸線同軸的圓柱面內(nèi)-0.3 兩處 的外圓柱面必須位于半徑差為公差值+0.253 0.02 的兩同軸圓柱面之間 外圓軸線必須位于直徑為公差值 0.02，且-0.3671m 平行于 A、B 公共基準(zhǔn)軸線的圓柱面內(nèi) 鍵槽 的中心平面必須位于距離為公差值 0.05 的-0.2748 兩平行面之間，該兩平面對(duì)稱配置在通過(guò)基準(zhǔn)軸線的輔助平 面兩側(cè) 圓錐面對(duì)兩處 的外圓柱面的軸線的徑跳公+0.2531m 差 0.03 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 1.5 確定毛坯 1.5.1 確定毛坯種類 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。并依其結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小和生產(chǎn)類型，毛坯 的鑄造方法選用金屬模機(jī)械砂型鑄造。根據(jù)機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè) 表 155 鑄件尺寸公差等級(jí)采用 CT9 級(jí)。 1.5.2 確定鑄件余量及形狀 根據(jù)機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)表 157，取加工余量為 MA-G 級(jí)。 查機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)表 158 確定各表面的鑄件機(jī)械加工余量。 對(duì)于金屬模機(jī)械砂型鑄造，根據(jù)機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)表 15 9 鑄件最小孔的直徑，故本零件上的孔不鑄出。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 3 機(jī)械加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 3.1 選擇表面加工方法 根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，查機(jī)械制造工藝 及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)表 1532表 1534 選擇零件主要表面（依次為從長(zhǎng)頭到 短頭）的加工方法與方案如下： M36X2 螺紋：粗車（IT12）精車（IT6）割槽 33X4.8（IT11）車螺紋 M36X2。 1：8 圓錐面：粗車（IT12）半精車（IT10）銑鍵槽 12N9（IT8）磨削 （IT6） 。 45 圓柱面：粗車（IT12）半精車（IT10）磨削（IT6）拋光（IT5） 。 50 圓柱面：粗車（IT12）半精車（IT10）割槽 47X2.2粗磨（IT7） 精磨（IT6） 。 60 圓柱面：粗車（IT12）半精車（IT10） 。 K 面：銑（IT9）鉆孔 48（IT12）鉸孔 48（IT9）鉆孔 2 M10（IT12）攻絲 2-M10。 45 連桿頸圓柱面：粗車（IT12）半精車（IT10）粗磨（IT7）精磨 （IT6）拋光（IT5） 。 14.2 斜孔：鉆（IT12） 。 5 斜油孔：鉆（IT12）拋光（IT8） 。 60 圓柱面：粗車（IT12）半精車（IT10） 。 50 圓柱面：粗車（IT12）半精車（IT10）粗磨（IT7）精磨（IT6） 。 40 圓柱面：粗車（IT12）半精車（IT10）割槽 38.5X3（IT10）銑鍵 槽 5N9（IT8）粗磨（IT7）精磨（IT6） 。 19 孔：鉆孔 18.5（IT12）鉸孔 19（IT8） 。 M6 螺紋：鉆孔 25（IT12）攻絲 2-M6。 3.2 確定工藝過(guò)程方案 （1）擬定方案 由于各表面加工方法已基本確定，現(xiàn)按照“先粗后精” 、 “先主后次” 、 “先面后 孔” 、 “基準(zhǔn)先行”的原則，初步擬定兩種工藝過(guò)程方案，見表 1。 表 1 工藝過(guò)程方案 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 方案 方案 工序號(hào) 工序內(nèi)容 工序號(hào) 工序內(nèi)容 毛坯 毛坯 010 按鑄件要求檢驗(yàn) 010 批量毛坯抽檢 020 熱處理 020 銑兩端面 030 批量毛坯抽檢 030 鉆中心孔 B5 040 銑兩端面 040 檢測(cè)曲軸硬度 方案 方案 工序號(hào) 工序內(nèi)容 工序號(hào) 工序內(nèi)容 050 鉆中心孔 B5 050 粗車短頭，依次為 40h6，50k6，60 060 檢測(cè)曲軸硬度 060 粗車長(zhǎng)頭，依次為 M36X2，1：8 圓錐面， 45h9，50m6, 60 070 粗車短頭，依次為 40h6，50k6，60 070 精車短頭，依次為 40h6，50k6，60 080 粗車長(zhǎng)頭，依次為 M36X2，1：8 圓錐面， 45h9，50m6, 60 080 精車長(zhǎng)頭，依次為 M36X2，1：8 圓錐面， 45h9，50m6, 60 090 車開檔，粗車連桿頸 45 090 割槽 38.5X3,割槽 33X4.8,割槽 47X2.2 100 精車短頭，依次為 40h6，50k6，60,割 槽 38.5X3 100 車開檔 110 精車長(zhǎng)頭，依次為 M36X2，1：8 圓錐面， 45h9，50m6, 60, 割槽 33X4.8, 割槽 47X2.2 110 粗、精車連桿頸 45 120 精車連桿頸 45 120 鉆孔 14.2 130 鉆孔 14.2 130 鉆斜油孔 5 140 鉆斜油孔 5 140 鉆孔 18.5，鉸孔 19 150 鉆孔 18.5，鉸孔 19 150 修正中心孔 160 修正中心孔 160 粗磨兩端主軸頸 50 170 按工藝要求進(jìn)行中間檢驗(yàn) 170 粗磨連桿頸 45 180 粗磨兩端主軸頸 50 180 銑鍵槽 5N9 190 粗磨連桿頸 45 190 銑鍵槽 12N9 200 銑鍵槽 5N9 200 銑 K 面 210 銑鍵槽 12N9 210 鉆鉸 48 220 銑 K 面 220 鉆攻 2M10 230 鉆鉸 48 230 鉆攻 2M6 240 鉆攻 2M10 240 精磨主軸頸 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 50k6，50m6，磨 45h9 250 鉆攻 2M6 250 精磨連桿頸 45 260 精磨主軸頸 50k6，50m6，磨 45h9 260 磨 1：8 圓錐面 270 精磨連桿頸 45 270 車螺紋 M36X2 280 磨 40h6 280 油孔 5 拋光 290 磨 1：8 圓錐面 290 在 N 處打廠標(biāo)及檢驗(yàn)標(biāo)記 300 車螺紋 M36X2 300 探傷 方案 方案 工序號(hào) 工序內(nèi)容 工序號(hào) 工序內(nèi)容 310 油孔 5 拋光 310 清洗 320 探傷 320 氮化 330 檢驗(yàn)各相關(guān)尺寸 330 拋光連桿頸、油封檔 340 在 N 處打廠標(biāo)及檢驗(yàn)標(biāo)記 340 清洗、檢驗(yàn)、包裝 350 清洗 360 氮化 370 按氮化工藝要求檢驗(yàn) 380 拋光連桿頸、油封檔 390 清洗、檢驗(yàn)、包裝 （2）方案論證 方案的優(yōu)點(diǎn)在于基本遵循粗精加工劃分階段的原則。方案的不足之處是加 工過(guò)程中的檢驗(yàn)太少，不利于控制曲軸的加工質(zhì)量。 根據(jù)以上分析，確定方案為曲軸零件加工的工藝路線。 3.3 選擇加工設(shè)備與工藝裝備 3.3.1 選擇機(jī)床 考慮到大量生產(chǎn)，盡量選用高效機(jī)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。 其余表面加工均采用通用機(jī)床。如：C6140 臥式車床、X62W 萬(wàn)能銑床、 Z5125 立式鉆床等。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 3.3.2 選擇夾具 考慮到大量生產(chǎn)，均采用專用夾具。 3.3.3 選擇刀具 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。 在磨床上加工的工序，磨主軸頸選用砂輪 P600X63X305，C46K2B35，其外徑 為 600mm，厚度為 63mm，內(nèi)徑為 305mm；磨連桿頸選用砂輪 P600X25X305，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(jī)用絲錐。 3.3.4 選擇量具 工序 070 粗加工可選通用量具?，F(xiàn)按計(jì)量器具的不確定度選擇量具。 粗車 40h6mm 至 mm。查互換性技術(shù)測(cè)量應(yīng)用手冊(cè)表 5.1-1 知計(jì)025.841 量器具不確定度允許值 =0.029mm。查互換性技術(shù)測(cè)量應(yīng)用手冊(cè)表 5.1-2，選U 擇分度值 0.02mm 的游標(biāo)卡尺，其不確定度 U=0.02mm，U3，故應(yīng)乘孔深修正系數(shù) k1f=0.915，則 f=（0.370.45）X0.915mm/r=0.340.41mm/r 按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量：根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.8，當(dāng)灰鑄鐵硬度 大于 213HBS，d。=14.2mm，鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量 f=1.0mm/r。 按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量：根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.9，當(dāng)灰 鑄鐵硬度大于 210HBS，d。14.5mm，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為 8830N 時(shí)，進(jìn) 給量為 0.81mm/r。 從以上三個(gè)進(jìn)給量比較可以看出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為 f=0.340.41mm/r。根據(jù) Z5125 鉆床說(shuō)明書，選擇 f=0.36mm/r。 2）決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.12，當(dāng) d。=14.2mm 時(shí)，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 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.15，當(dāng) f=0.36mm/r 時(shí)，Vt=13m/min。 切削速度的修正系數(shù)為：k Tv=1.0，k cv=1.0，k lv=0.85，k tv=1.0，故 v=vtkv=13X1.0X1.0X0.85X1.0m/min=11.1m/min n=1000v/(d。)=248.8r/min 根據(jù) Z5125 鉆床說(shuō)明書，可考慮選擇 n=272r/min,但因所選轉(zhuǎn)數(shù)較計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)為高， 會(huì)使刀具壽命下降，故可將進(jìn)給量降低一級(jí)，即取 f=0.28mm/r；也可選擇較低一級(jí) 轉(zhuǎn)數(shù) n=195r/min,仍用 f=0.36mm/r，比較這兩種方案： 第一方案 f=0.28mm/r,n=272r/min nf=2720.28mm/min=76.16mm/min 第二方案 f=0.36mm/r,n=195r/min nf=1950.28mm/min=70.2mm/min 因?yàn)榈谝环桨?nf 的乘積較大，基本工時(shí)較少，故第一方案較好。這時(shí) Vc=12m/min;f=0.28mm/r。 （3）計(jì)算基本工時(shí) （12）nfLtm 式中 L=l+y+，l=47mm，根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2.29，入切量及超切量 y+=6mm，則 L=47+6mm=53mm，故 tm=0.70min 3.5.3 工序 240（銑 K 面）切削用量及時(shí)間定額 （1）選擇刀具 1）根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 1.2，選擇 YG6A 硬質(zhì)合金刀片。 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.1，銑削深度 p4mm 時(shí)，圓盤銑刀直徑 d。 為 80mm，a 為 60mm。但已知銑削寬度 ae為 70mm，故應(yīng)根據(jù)銑削寬度 ae49mm，選 擇 d。=80mm。由于采用標(biāo)準(zhǔn)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，故選擇 r=60， r =30， r =5， 。 =8（ 假 定 cmax0.08mm） , 。 =10, s= 10， 。 1=5。 （2）選擇切削用量 1）決定銑削深 p 由于加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)切完，則 p=h=3mm 2)決定每齒進(jìn)給量 fz 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.3，當(dāng)使用 YG6A，銑床 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 18 功率為 4.5KW 時(shí)， fz=0.200.30mm/z 取 fz=0.30mm/z 3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.8，由于銑 刀直徑 d。=80mm，故刀具壽命 T=180min（表 3.8） 。 4）決定切削速度 Vc 和每分鐘進(jìn)給量 Vf 切削速度 Vc 可根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手 冊(cè)表 3.27 中的公式計(jì)算，也可直接由表中查出。 根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.27 的公式進(jìn)行計(jì)算。 各修正系數(shù)為：k Mv=0.72，ksv=0.8 (見表 1.28) kv= kMv ksv=0.576 故 Vc=14.5m/min n=58r/min 根據(jù) X62W 型銑床說(shuō)明書選擇 n=60r/min,Vfc=235mm/min 因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為 vc=d。n/1000=3.14*80*60/1000m/min=15m/min fzc=Vfc/n z=235/(60*12)mm/z=0.33mm/z （3）計(jì)算基本工時(shí) （13）fmvLt 式中 L=l+y+，l=40mm，根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表 3.25，入切量及超切量 y+=17mm，則 L=40+17mm=57mm，故 tm=0.32min 其余工序切削用量及基本時(shí)間見工序卡片。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 4 R180 柴油機(jī)曲軸第一套夾具設(shè)計(jì) 4.1 明確設(shè)計(jì)任務(wù)、收集分析原始資料 4.1.1 加工工件的零件圖 零件圖如圖 4-1 所示 圖 4-1 曲軸零件圖 4.1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)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(jī)床型號(hào) Z5125 同時(shí)裝夾工件數(shù) 1 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 20 4.1.3 工序簡(jiǎn)圖（見圖 4-2） 圖 4-2 工序卡片 230 本夾具設(shè)計(jì)的是第 230 道工序鉆、鉸 8 孔的鉆床夾具。本工序加工要求如下： 保證工序圖所示尺寸 32、520.20、18； 相對(duì) K 面的垂直度為 0.03mm； 相對(duì)三軸頸共面的位置度為 0.05。 4.1.4 分析原始資料 主要從以下幾方面分析： 工件的輪廓尺寸小，剛性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。工件在夾具上裝夾方便，且定位夾 緊元件較好布置。 本工序所使用的機(jī)床為 Z5125 立鉆，刀具為通用標(biāo)準(zhǔn)刀具。 本工序是在工件其他表面半精加工后進(jìn)行加工的，所以工件獲得比較精確的 定位基面。 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(dāng)提高生產(chǎn)率的前提下，盡可能地簡(jiǎn)化夾 具結(jié)構(gòu)，以縮短夾具設(shè)計(jì)與制造周期，降低設(shè)計(jì)與制造成本，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 XXXX 屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 4.2 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 4.2.1 確定工件的定位方式 由工序簡(jiǎn)圖可知，該工序限制了工件六個(gè)自由度。現(xiàn)根據(jù)加工要求來(lái)分析其必 須限制的自由度數(shù)目及其基準(zhǔn)選擇的合理性。 為保證工序尺寸 32mm、52 0.20mm、18mm，應(yīng)限制工件 6 個(gè)自由度。定位基準(zhǔn) 為兩主軸頸、45 連桿頸外圓和主軸頸軸肩。 為了保證相對(duì) K 面的垂直度，需限制工件 Y 方向旋轉(zhuǎn)自由度，其
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