曲軸加工工藝及雙面鉆削階梯孔夾具設(shè)計

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螀膂芃蟻蝿芄蒈薇袈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿螈裊羈薅蚄襖肀莇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄腿蝕羈肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈羈肁膅螇羈膃蒁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螄肄膀蕆蝕肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁蠆膄羋蕆蚈芇薄螆蚇羆莇螞蚆肈薂薈蚆膁蒞蒄螅芃膈螃螄羃莃蠆螃肅膆蚅螂芇莁薁螁羇芄蕆螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇袈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿螈裊羈薅蚄襖肀莇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄腿蝕羈肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈羈肁膅螇羈膃蒁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螄肄膀蕆蝕肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁蠆膄羋蕆蚈芇薄螆蚇羆莇螞蚆肈薂薈蚆膁蒞蒄螅芃膈螃螄羃莃蠆螃肅膆蚅螂芇莁薁螁羇芄蕆螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇袈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿螈裊羈薅蚄襖肀莇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄腿蝕羈肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈羈肁膅螇羈膃蒁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螄肄膀蕆蝕肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁蠆膄羋蕆蚈芇薄螆蚇羆莇螞蚆肈薂薈蚆膁蒞蒄螅芃膈螃螄羃莃蠆螃肅膆蚅螂芇莁薁螁羇芄蕆螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇袈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿螈裊羈薅蚄襖肀莇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄腿蝕羈肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈羈肁膅螇羈膃蒁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螄肄膀蕆蝕肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁蠆膄羋蕆蚈芇薄螆蚇羆莇螞蚆肈薂薈蚆膁蒞蒄螅芃膈螃螄羃莃蠆螃肅膆蚅螂芇莁薁螁羇芄蕆螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇袈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿螈裊羈薅蚄襖肀莇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄腿蝕羈肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈羈肁膅螇羈膃蒁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螄肄膀蕆蝕肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁蠆膄羋蕆蚈芇薄螆蚇羆莇螞蚆肈薂薈蚆膁蒞蒄螅芃膈螃螄羃莃蠆螃肅膆蚅螂芇莁薁螁羇芄蕆螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇袈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿螈裊羈薅蚄襖肀莇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄腿蝕羈肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈羈肁膅螇羈膃蒁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螄肄膀蕆蝕肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁蠆膄羋蕆蚈芇薄螆蚇羆莇螞蚆肈薂薈蚆膁蒞蒄螅芃膈螃螄羃莃蠆螃肅膆蚅螂芇莁薁螁羇芄蕆螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇袈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿螈裊羈薅蚄襖肀莇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄腿蝕羈肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈羈肁膅螇羈膃蒁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螄肄膀蕆蝕肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁蠆膄羋蕆蚈芇薄螆蚇羆莇螞蚆肈薂薈蚆膁蒞蒄螅芃膈螃螄羃莃蠆螃肅膆蚅螂芇莁薁螁羇芄蕆螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇袈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿螈裊羈薅蚄襖肀莇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄腿蝕羈肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈羈肁膅螇羈膃蒁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螄肄膀蕆蝕肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁蠆膄羋蕆蚈芇薄螆蚇羆莇螞蚆肈薂薈蚆膁蒞蒄螅芃膈螃螄羃莃蠆螃肅膆蚅螂芇莁薁螁羇芄蕆螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇袈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿螈裊羈薅蚄襖肀莇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄腿蝕羈肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈羈肁膅螇羈膃蒁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螄肄膀蕆蝕肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁蠆膄羋蕆蚈芇薄螆蚇羆莇螞蚆肈薂薈蚆膁蒞蒄螅芃膈螃螄羃莃蠆螃肅膆蚅螂芇莁薁螁羇芄蕆螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇袈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿螈裊羈薅蚄襖肀莇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄腿蝕羈肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈羈肁膅螇羈膃蒁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螄肄膀蕆蝕肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁蠆膄羋蕆蚈芇薄螆蚇羆莇螞蚆肈薂薈蚆膁蒞蒄螅芃膈螃螄羃莃蠆螃肅膆蚅螂芇莁薁螁羇芄蕆螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇袈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿螈裊羈薅蚄襖肀莇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄腿蝕羈肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈羈肁膅螇羈膃蒁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螄肄膀蕆蝕肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁蠆膄羋蕆蚈芇薄螆蚇羆莇螞蚆肈薂薈蚆膁蒞蒄螅芃膈螃螄羃莃蠆螃肅膆蚅螂芇莁薁螁羇芄蕆螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇袈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿螈裊羈薅蚄襖肀莇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄腿蝕羈肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈羈肁膅螇羈膃蒁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螄肄膀蕆蝕肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁蠆膄羋蕆蚈芇薄螆蚇羆莇螞蚆肈薂薈蚆膁蒞蒄螅芃膈螃螄羃莃蠆螃肅膆蚅螂芇莁薁螁羇芄蕆螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇袈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿螈裊羈薅蚄襖肀莇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄腿蝕羈肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈羈肁膅螇羈膃蒁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螄肄膀蕆蝕肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁蠆膄羋蕆蚈芇薄螆蚇羆莇螞蚆肈薂薈蚆膁蒞蒄螅芃膈螃螄羃莃蠆螃肅膆蚅螂芇莁薁螁羇芄蕆螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇袈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿螈裊羈薅蚄襖肀莇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄腿蝕羈肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈羈肁膅螇羈膃蒁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螄肄膀蕆蝕肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁蠆膄羋蕆蚈芇薄螆蚇羆莇螞蚆肈薂薈蚆膁蒞蒄螅芃膈螃螄羃莃蠆螃肅膆蚅螂芇莁薁螁羇芄蕆螀聿蒀螅螀膂芃蟻蝿芄蒈薇袈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿螈裊羈薅蚄襖肀莇薀襖膂薃蒆袃芅莆螄袂羄腿蝕羈肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈羈肁膅螇羈膃蒁蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈節(jié)螄肄膀蕆蝕肅節(jié)芀薅肂羂蒅蒁蠆膄羋蕆蚈芇薄螆蚇羆莇螞蚆肈薂薈蚆膁蒞蒄螅芃膈螃螄羃莃蠆螃 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）（_08_屆）設(shè)計（論文）題目 曲軸加工工藝及雙面鉆削階梯孔夾具設(shè)計 系 部 機(jī)械與電子工程系 班 級 08機(jī)制一班 學(xué) 生 姓 名 徐濤濤 指 導(dǎo) 教 師 楊麗 二零一零 年 六 月 十 日摘 要:隨著社會的快速向前發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，人們對汽車的性能的需求也越來越高。其中汽車的動力性、安全性和排放性能己成為人們關(guān)心的主要內(nèi)容。除了擁有先進(jìn)的設(shè)計結(jié)構(gòu)外，汽車各個零部件的加工質(zhì)量也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。作為汽車的核心部件，發(fā)動機(jī)的零部件的加工質(zhì)量是整個汽車加工的基礎(chǔ)。曲軸是內(nèi)燃機(jī)的主要零部件之一，負(fù)責(zé)將活塞往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動，承受著復(fù)雜的交變應(yīng)力，直接影響著內(nèi)燃機(jī)的壽命，而設(shè)計的先進(jìn)性和加工工藝的合理性是提高曲軸壽命、保證內(nèi)燃機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保證。本文針對常州柴油機(jī)廠S195型柴油機(jī)曲軸加工工藝的設(shè)計，對曲軸加工中較為重要的工序進(jìn)行了研究，并完成雙面鉆削階梯孔夾具的設(shè)計。設(shè)計說明書1份，外文資料及翻譯各一份。在這次畢業(yè)設(shè)計過程中，我受到了唐建新老師的悉心指導(dǎo)，感到受益頗多，在此表示感謝！關(guān)鍵詞: 曲軸 工藝 設(shè)計 夾具Abstract：With the quick forward development of society,the livings tandard of people is constantly raised, and the requirement to the various capabilities of automobile of people is also more and more higher.Among them motive force and safe nature of automobile and emission capability have become the major content that people are concerned about.Except possesses the design structure of first-in, the process quality of each parts of automobile is also giving play to the most importance effect.As the main parts of automobile,the p rocess quality of the parts of engine is the foundation of whole automobile process.Crankshaft is one of the main parts of intenralc ombustione ngine,which is in charge of converting position back and forth movement into rotating movment ,undergoing complicated interaction stress,afecting the life of internal combustion engine drictly,the advanced design and the resonable manufacturing process technology are most important surport to improve the life of crankshaft and keep the engine in normal position. This dissertation takes the design of manufacturing process of S195 series crankshaft of the Factory Changzhou Diesel Engine for example,doing sone reserch on the most important processes of Crankshaft processing, and completed the design of the fixture on drilling hole. The graduate design drawings, including five (one of which CAD drawings), machining process cards 1, machining processes card five, design brochures 1, information and foreign language translation, and an. The graduation in the design process, I was a teachers careful guidance of HE Qing, is quite a lot of benefit, and expressed thanks for this!Keywords: crankshaft; design; process; fixture目 錄1 緒論41.1 選題背景及課題來源41.2 本課題研究設(shè)計內(nèi)容42 零件分析52.1 曲軸類零件分析52.2 曲軸零件的結(jié)構(gòu)特點62.3 曲軸的技術(shù)要求72.4 曲軸的加工要求72.5 零件加工過程中特點與難度分析73 曲軸工藝規(guī)程制定93.1 S19505006曲軸材料及毛坯的選擇93.2 生產(chǎn)類型及其工藝特點93.3 定位基準(zhǔn)的選擇103.4 工藝規(guī)程的擬訂和主要工序123.5 加工余量、切削用量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定173.6 主要工序切削用量194 鉆階梯孔夾具設(shè)計224.1. 組合機(jī)床專用夾具的特點224.2 工件定位方法及定位元件224.3 被加工零件工序圖244.4 鉆階梯孔夾具的定位支承系統(tǒng)254.5 夾緊機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的確定274.6 繪制夾具裝配圖28參 考 文 獻(xiàn)32致謝：331 緒論1.1 選題背景及課題來源以信息技術(shù)為代表的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對裝備制造業(yè)提出了更高、更新的要求， 更加突出了機(jī)械裝備制造業(yè)作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化載體在推動整個社會技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級中不可替代的基礎(chǔ)作用。作為國民經(jīng)濟(jì)增長和技術(shù)升級的原動力，機(jī)械工業(yè)將伴隨高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而共同進(jìn)步，并充分體現(xiàn)先進(jìn)制造技術(shù)向只能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、精密化、綠色化合全球化方向發(fā)展的總趨勢和時代特征。詳細(xì)表現(xiàn)為:1、 地位 “ 基礎(chǔ)化”, 2、 產(chǎn)品高技術(shù)化, 3、 服務(wù)個性化,4、 經(jīng)營規(guī)?；?。如果沒有汽車，我們現(xiàn)在的生活簡直無法想象，無怪乎有人說:汽車是改變世界的機(jī)器。汽車工業(yè)的歷史，是不斷發(fā)展技術(shù)、擴(kuò)大生產(chǎn)、推動社會前進(jìn)的歷史，同時又要克服其自身發(fā)展帶來的環(huán)境污染，人身安全等問題.1997年12月世界各國進(jìn)一步提出排放的廢氣量要低于4990年的排除量的7-9%，這就要求積極推進(jìn)提高發(fā)動機(jī)的燃燒率，減輕車身行駛時的阻力、減輕車身質(zhì)量等技術(shù)的實用化。發(fā)動機(jī)是汽車最主要的組成部分之一，它的性能好壞直接決定汽車的行駛性能，故有汽車的心臟之稱。發(fā)動機(jī)零件要求精度高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而曲軸是發(fā)動機(jī)的主要零件之一，形狀復(fù)雜、剛性差、技術(shù)要求高，因此，如何選擇材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊合理以及如何加工出合格的曲軸，顯得尤為重要。本文針對常柴S195系列柴油機(jī)的曲軸加工工藝的設(shè)計，對曲軸加工中較為關(guān)鍵的幾個方面做了一些研究和探索，并應(yīng)用于實際中，不但保證了新產(chǎn)品的試制成功，也提高了原有產(chǎn)品的質(zhì)量。1.2 本課題研究設(shè)計內(nèi)容 曲軸作為柴油機(jī)的一個重要零部件，國內(nèi)、外對其研究開發(fā)都很重視。歐美汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，經(jīng)過多年的積累，對曲軸的結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了可套用的經(jīng)驗公式，一般經(jīng)過計算機(jī)三維設(shè)計，再通過計算機(jī)模型模擬測試系統(tǒng)對曲軸的各項強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行分析，使曲軸在初期達(dá)到完美的設(shè)計。而國內(nèi)在設(shè)計分析手段上比較落后，只能后期通過實驗和測試來加以修正。在加工工藝方面，國內(nèi)、外基本相同，不同的是采用的設(shè)備，國外大多采用了先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備為主，而國內(nèi)大多以手動設(shè)備為主，精度差，效率較低。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(jìn)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，達(dá)到少投入，大收益。本課題所研究的內(nèi)容(1)確定科學(xué)合理的加工工藝方案;(2)確定夾具的總體設(shè)計方案;(3)對各關(guān)鍵部件進(jìn)行理論設(shè)計;(4)完成夾緊系統(tǒng)的設(shè)計及分析。2 零件分析及設(shè)計任務(wù)2.1 曲軸類零件分析曲軸在柴油機(jī)中是承受載荷和傳遞動力的重要部件，也是柴油機(jī)五大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(jī)的性能水平和可靠性。因此，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家十分重視曲軸的生產(chǎn)，不斷改進(jìn)其材質(zhì)和加工手段，以提高其性能水平，滿足柴油機(jī)行業(yè)的需要。近幾年來，我國曲軸加工發(fā)展十分迅速，尤其是大功率柴油機(jī)曲軸。本次設(shè)計給出的零件是常州材油機(jī)廠生產(chǎn)的S-195曲軸零件，曲軸是發(fā)動機(jī)中承受沖擊載荷、傳遞動力的重要零件，在發(fā)動機(jī)五大件中最難以保證加工質(zhì)量。曲軸是軸類零件中加工難度較大的一種零件，曲軸零件形狀很規(guī)則，曲軸主要用來支承傳動零件，傳遞運(yùn)動和扭矩，主要特點是：首先在外力作用下帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，曲折部分的連桿軸頸上的連桿傳動至筒缸內(nèi)活塞，壓縮高壓油點燃，然后油燃燒后的高壓帶動連桿繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。這樣一來，曲軸既由開始的主運(yùn)動轉(zhuǎn)變成被動轉(zhuǎn)動將轉(zhuǎn)動傳遞出去。再通過其他轉(zhuǎn)動帶動工件運(yùn)動。由此可見，曲軸是內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部的重要零件，是內(nèi)燃機(jī)與工作機(jī)之間主要的連接件，這便使得零件的加工難度和要求增高。曲軸是柴油機(jī)中價格最貴的重要零件。其成本大致占整機(jī)成本的1/10。曲軸承受著由缸內(nèi)氣體作用力、往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力引起的周期性變化的彎曲和扭轉(zhuǎn)負(fù)荷。一般情況下，曲軸最常見的損壞原因是彎曲疲勞。歸納起來對曲軸設(shè)計要求有以下幾個方面曲軸的設(shè)計要求：1. 足夠的疲勞強(qiáng)度，設(shè)計時特別要設(shè)法緩和應(yīng)力集中現(xiàn)象，盡可能加強(qiáng)彎曲疲勞強(qiáng)度較弱的曲臂部分，選用適當(dāng)材料或采用必要的強(qiáng)化工藝措施。2. 盡可能大的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，以保證活塞連桿組和個軸承的可靠工作，避免產(chǎn)生嚴(yán)重的扭振、縱振和橫振。為了提高彎曲剛度，最好是增加軸頸的直徑，盡量爭取較大的軸頸重疊度和減小跨度。為了提高扭轉(zhuǎn)剛度，也需加粗軸頸和減小曲軸的總長。但是由于曲柄銷直徑的加大不僅受到活塞拆裝的限制，而且會因轉(zhuǎn)動慣量的增加導(dǎo)致扭振固有頻率降低，對扭振不利，因此應(yīng)該主要加粗主軸頸，并盡量將曲柄銷作成空心的。同樣的道理，應(yīng)盡量減小平衡塊的重量和消除曲柄臂的肩部。3. 應(yīng)保證主軸承和曲柄銷軸承有足夠的承壓面積和可靠的潤滑，軸頸具有良好的耐磨性。為此要在曲軸及軸承材料的選擇、制造工藝、降低軸承負(fù)荷及合理設(shè)計潤滑油道等方面給與保證。4. 盡可能采用普通材料，如碳素鋼或球墨鑄鐵，以降低制造成本，采用高合金鋼材料，對應(yīng)力集中比較敏感，表面粗糙度要好，否則疲勞強(qiáng)度會下降，過渡區(qū)應(yīng)應(yīng)力不能集中。由上面可以看出曲軸設(shè)計時應(yīng)首先考慮曲軸的疲勞強(qiáng)度，其次是曲軸尺寸的問題，現(xiàn)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，加工精度的提高，新材料的研制使曲軸工藝更加的完善，曲軸加工的前景將是非常美好的。2.2 曲軸零件的結(jié)構(gòu)特點 此次畢業(yè)設(shè)計的課題是：曲軸工藝及雙面鉆削階梯孔夾具設(shè)計。采用的是江蘇常州柴油機(jī)廠生產(chǎn)的S195型柴油機(jī)發(fā)動機(jī)用曲軸。曲軸的工作情況決定了曲軸的結(jié)構(gòu)特點。軸類零件的功用為支承傳動零件，傳遞扭矩和承受載荷以及保證裝在軸上的工件（刀具）具有一定的回轉(zhuǎn)精度。曲軸在軸類零件分類中屬于異行軸，是發(fā)動機(jī)上的一個重要零件，承受由活塞通過連桿傳來的力，并將活塞的往復(fù)運(yùn)動通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動，將發(fā)動機(jī)所做的功傳遞出去。曲軸在工作時所承受的是很大的扭轉(zhuǎn)力矩以及大小和方向都變化的彎曲力。本次畢業(yè)設(shè)計給出的零件是常州柴油機(jī)廠生產(chǎn)的曲軸零件，如圖1所示。其材料為球墨鑄鐵（QT60-2），零件為鑄件。汽車，拖拉機(jī)用的發(fā)動機(jī)和固定式高速發(fā)動機(jī)的曲軸常用整體式模鍛件，而重型和低速發(fā)動機(jī)的曲軸常用組合式的模鍛件。整體式曲軸具有強(qiáng)度高、剛性好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，但是組合式曲軸毛坯制造和機(jī)械加工比整體式的簡單。S195-05006型曲軸有左、右二個主軸頸和一個連桿軸頸，其外形結(jié)構(gòu)是曲軸類零件中比較簡單的一種。它的工作過程是：在外力作用下使曲軸旋轉(zhuǎn)，通過連桿軸頸上連桿將運(yùn)動傳遞到缸筒內(nèi)的活塞，從而壓縮缸內(nèi)的高壓油并將油點燃，燃燒的高壓油將自身的內(nèi)能轉(zhuǎn)換為動能推動活塞運(yùn)動，運(yùn)動又傳到連桿再通過連桿帶動連桿軸頸，這樣曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。 圖1 曲軸零件圖2.3 曲軸的技術(shù)要求（1）鑄件應(yīng)該經(jīng)過正火處理，硬度為HB240-290。（2）未注圓角半徑為3毫米。（3）不加工面不應(yīng)有毛刺、裂縫、結(jié)疤、夾渣等缺陷，并應(yīng)清理清潔。（4）所有加工表面應(yīng)光潔、不得有裂縫、壓痕、毛刺、氣孔、凹痕以及非金屬夾渣物、在磨光表面上不得有刻痕和黑點。（5）用錐形規(guī)涂色檢查錐面，密合面應(yīng)不少于70。（6）仔細(xì)清除油道及其他的金屬屑，臟物及其他雜物并清洗吸干。（7）中心孔必須保持完好。（8）精加工后，應(yīng)經(jīng)磁力探傷并退磁。（9）70d、60d三處軸頸硬度HRC40-48，淬深1.5-4.5mm，軸頸圓角處允許不淬火，但在距離軸頸端面10mm內(nèi)均勻過渡。（10）油塞允許采用直螺紋M241.5。2.4 曲軸的加工要求 該零件的加工要求很高，加工面的數(shù)量多而且種類繁多。有車外圓、端面、銑鍵槽、攻絲、擴(kuò)孔、磨外圓、打中心孔、車倒角、鉆油孔、車外螺紋等。加工類型、位置精度、形狀精度、尺寸精度要求很高。如鉆斜油孔2-6，孔中心線與連桿軸心線上一點的連線的位置公差為2，孔口倒角為2.545，粗糙度為6.3，拋光后達(dá)到0.8，其余各表面質(zhì)量要求各不相同，粗糙度由12.5-0.4各不相同，跨度很大。2.5 零件加工過程中特點與難度分析在曲軸加工過程中，圓角面很多表面質(zhì)量要求各不相同，由于曲軸零件不是很規(guī)則，故較多采用仿形車床和組合機(jī)床?，F(xiàn)以加工油塞孔中的擴(kuò)油塞為例：油塞孔中的枕頭座直徑為25，而螺紋孔的直徑為24非常接近，且枕頭座孔的內(nèi)端與70主軸頸外圓面距離很小，加工時易產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故加工此部位比較困難。主要存在以下原因：（1）加工時易產(chǎn)生干涉（2）切削排除困難（3）加工時保持，較高的穩(wěn)定性針對上述困難，需要在加工時采取相 應(yīng)的措施。如在臥式組合機(jī)床上加工，采用專用夾具等等。又如加工2-6的斜油孔：孔的直徑僅為6mm，孔徑已經(jīng)比較小，且與水平面的傾斜角為61，而且孔長達(dá)到98 mm。需采用多級進(jìn) 圖2 加工示意圖給方式加工，以免產(chǎn)生刀具折斷，或排屑困難，加工困難體現(xiàn)如下： （1）切屑排除困難 零件示意圖（2）需采用多級進(jìn)給（3）加工時定位精度要求較高，對刀具的性能亦有較高的要求。針對上述加工困難，在加工時采用了相應(yīng)措施。如在專用機(jī)床上進(jìn)行加工，采用了專業(yè)夾具及導(dǎo)向裝置。再如加工連桿軸頸表面時，我采用了成形刀具一次性加工完畢，但由于主軸的回轉(zhuǎn)中心與連桿軸頸的回轉(zhuǎn)中心不在同一條線上。所以在設(shè)計夾具時要使夾具體的回轉(zhuǎn)中心與連桿軸頸的回轉(zhuǎn)中心重合，以便加工順利進(jìn)行，否則只能加工連桿軸頸的一側(cè)，而不能達(dá)到加工雙面要求。2.6 零件的設(shè)計任務(wù)設(shè)計題目：曲軸加工工藝及雙面鉆削階梯孔夾具設(shè)計(1) 繪制零件圖(2) 擬訂曲軸機(jī)械加工工藝規(guī)程(3) 鉆階梯孔工序圖(4) 專用夾具裝配圖(5) 夾具體零件圖(6) 其他零部件圖(7) 說明書一份3 曲軸工藝規(guī)程制定3.1 S19505006曲軸材料及毛坯的選擇曲軸的毛坯材料為球墨鑄鐵：QT60-2（GB1348-78），采用IT2級的缺口敏感性等優(yōu)點，而且成本低，正適合曲軸這樣承受變載荷、受力復(fù)雜、力學(xué)性能要求高的零件，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。確定毛坯的種類的幾種只方法：毛坯是鑄件，采用金屬模機(jī)器砂型鑄造，形狀比較復(fù)雜，半精度等級IT10。其特點；生產(chǎn)率比手工制造砂型高幾倍至幾十倍，設(shè)備復(fù)雜，對工人的技術(shù)要求低，適于制造中小型鑄件。在選擇毛坯時，從以下幾個方面來考慮：1、 零件材料的工藝特性以及零件對材料組織和性能的要求：2、 零件的結(jié)構(gòu)形狀和外形尺寸3、 生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小4、 現(xiàn)場的生產(chǎn)條件其具體要求要具體對待，確定最佳的方法。3.2 生產(chǎn)類型及其工藝特點零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)： N = Qn(1+a)(1+b)式中 N 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，件/年； Q 產(chǎn)品的年產(chǎn)量，臺/年； n 每臺產(chǎn)品中包含零件的數(shù)量； a 該零件備件的百分率，%； b 該零件廢品的百分率，%；劃分生產(chǎn)類型時，既要根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，同時還要考慮零件的體積，質(zhì)量等因素。值得一提的是生產(chǎn)類型將直接影響工藝過程的內(nèi)容和生產(chǎn)的組織形式，并在一定程度上對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計也起著重要的作用。 S195型柴油機(jī)用曲軸的產(chǎn)量為10000件/年，屬大批量生產(chǎn)類型，其工藝特性是廣泛采用專用機(jī)床、專用夾具及專用刀具、量具，機(jī)床按工藝路線合理有序地排列，組織生產(chǎn)；該曲軸在工藝設(shè)計上廣泛采用了組合機(jī)床進(jìn)行加工的方式，工藝特性更加合理，大大減少了工人的勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)率。3.3 定位基準(zhǔn)的選擇3.3.1 工件定位的基本原理定位的目的是使工件在夾具中相對于機(jī)床，刀具占有確定的正確位置，并且應(yīng)用夾具定位元件，還能使同一批工件在夾具中的加工位置一致性好。一個物體在三維空間中可能具有的運(yùn)動，稱之為自由度。在OXYZ坐標(biāo)系中，物體可以有沿X，Y，Z軸的移動及繞X，Y，Z軸的轉(zhuǎn)動，共有六個獨立的運(yùn)動，即有六個自由度。所謂工件的定位，就是采取適當(dāng)?shù)募s束措施，來消除工件的六個自由度，以實現(xiàn)工件的定位。工件定位原理工件定位，就是要使工件在夾具中占據(jù)某個確定的正確加工位置。工件定位可歸納為以下三點：1一個工件在空間有六個不定度；2運(yùn)用各種定位元件限制工件某一方向上的不定度，工件在該方向上的位置就確定了。3通過多個定位元件的組合，限制一定數(shù)目的不定度，才可滿足該工序的加工精度要求。六點定位原理是采用六個按一定規(guī)則布置的約束點，限制工件的六個自由度，使工件實現(xiàn)完全定位。基準(zhǔn)的概念：用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面?；鶞?zhǔn)的分類設(shè)計基準(zhǔn)：設(shè)計規(guī)定表面位置的依據(jù)。具體地說，在零件圖上設(shè)計基準(zhǔn)就是一個點、線、面，用它來標(biāo)定其它點、線、面的位置。工藝基準(zhǔn)：在加工和裝配過程中所用的依據(jù)工藝基準(zhǔn)的組成：工序基準(zhǔn)：在工序圖上標(biāo)出的加工表面的尺寸和它的位置尺寸稱為工序尺寸，而標(biāo)注加工表面位置的基準(zhǔn)稱工序基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)：加工時使工件在機(jī)床或夾具上占有正確位置所采用的基準(zhǔn)?；蚴构ぜ谝蟮玫降墓ば虺叽绶较蛏系奈恢玫玫焦潭ā６攘炕鶞?zhǔn)：檢驗時用來確定被測量零件在量具上位置的表面。裝配基準(zhǔn)：裝配時用來確定零件或部件在機(jī)器上位置的表面。3.3.2 工件定位基準(zhǔn)選擇定位基準(zhǔn)選擇得正確與否是關(guān)系到工藝路線和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理的主要因素之一，并將影響到工件的加工精度，生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本。因此，定位基準(zhǔn)的選擇是指定工藝規(guī)程的主要內(nèi)容之一。選擇定位基準(zhǔn)主要是為了保證零件加工表面之間以及加工表面與未加工表面之間的相互位置精度，所以定位基準(zhǔn)的選擇從相互位置精度要求的表面間去找。定位基準(zhǔn)分為精基準(zhǔn)、粗基準(zhǔn)和輔助基準(zhǔn)。曲軸在最初的加工工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)，即粗基準(zhǔn)。在后續(xù)工序中，則使自己加工表面作為精定位基準(zhǔn)，在指定工藝規(guī)程時，總是先考慮選擇合適的粗基準(zhǔn)，把精基準(zhǔn)加工出來。另外，為了使工件便于裝夾和易于獲得所需加工精度，可在某一部位作輔助基準(zhǔn)用以定位。下面就從曲軸的整個加工工藝過程的全局出發(fā)，再分析曲軸的結(jié)構(gòu)特點、實際基準(zhǔn)和技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)粗基準(zhǔn)的選擇原則，來確定合理的定位基準(zhǔn)。(1) 粗基準(zhǔn)的選擇原則1選擇要求加工余量小而均勻的重要表面為粗基準(zhǔn)，以保證表面有足夠而均勻的加工余量。2某些表面不需要加工，則應(yīng)選擇其中與加工表面有相互位置精度要求的表面為粗基準(zhǔn)。3選擇比較平整、光滑、有足夠大的面積的表面為粗基準(zhǔn)，不允許有澆口，冒口的殘跡和飛邊，以確保安全、可靠、誤差小。粗基準(zhǔn)在一般情況下只允許在第一道工序中使用一次，盡量避免重復(fù)使用。根據(jù)以上原則選出曲軸加工的粗基準(zhǔn)：銑兩端面鉆中心孔選兩主軸頸為粗基準(zhǔn)；粗車扇形面、短軸端、長軸端、粗磨主軸頸、粗磨連桿軸頸，定位基準(zhǔn)選為中心孔。(2) 精基準(zhǔn)的選擇原則選擇精基準(zhǔn)時主要考慮應(yīng)保證加工精度并使工件裝夾得方便、準(zhǔn)確、可靠，應(yīng)遵循以下幾個原則：1. 基準(zhǔn)重合的原則。盡量選擇工序基準(zhǔn)（或設(shè)計基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)。2. 基準(zhǔn)不變的原則。盡可能使各個工序的定位基準(zhǔn)相同，基準(zhǔn)不變可使各個工序所用的夾具統(tǒng)一，從而減少了設(shè)計和制造夾具的時間和費用，加速了生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，降低了生產(chǎn)成本，多數(shù)表面用同一組定位基準(zhǔn)進(jìn)行 加工，避免因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換過多帶來的誤差，有利于保證起相互位置精度；由于基準(zhǔn)不變就有可能在一次裝夾中加工許多表面，使各個表面之間達(dá)到很高的位置精度，又可避免由于多次裝夾帶來的裝夾誤差和減少多次裝載工件的輔助時間，有利于提高生產(chǎn)率。3. 互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的原則。當(dāng)兩個表面相互位置精度要求較高時，則兩個表面互為基準(zhǔn)反復(fù)加工，可以不斷提高定位基準(zhǔn)的精度，保證兩個表面之間相互位置精度。4. 自為基準(zhǔn)的原則。當(dāng)精加工或光整加工要求余量而均勻時，可選擇加工表面本身為精基準(zhǔn)，以保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。5. 應(yīng)能使工件裝夾穩(wěn)定可靠，夾具簡單。一般常采用面積大、精度高和粗糙度較低的表面為精基準(zhǔn)。考慮了以上原則，再結(jié)合具體方法、因素后選擇基準(zhǔn)，選擇時要考慮下列因素：1. 應(yīng)能獲得經(jīng)濟(jì)加工精度的加工方法。2. 選擇加工方法要能保證加工表面的幾何形狀和相互位置精度要求。3. 所選加工方法要與工件材料的加工性能相適應(yīng)。4. 所選加工方法要與本廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件相適應(yīng)。因此，具體的選擇如下：兩端面：粗銑兩主軸頸：粗車精車粗磨精磨拋光連桿軸頸：粗銑粗磨精磨拋光扇形面：粗車3.4 工藝規(guī)程的擬訂和主要工序 零件加工的工藝規(guī)程就是一系列不同工序的綜合。由于生產(chǎn)規(guī)模和具體情況的不同，對同一零件的加工工序可能有很多的方案。應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體條件采用其中最完善和最經(jīng)濟(jì)的一種方案。工藝規(guī)程選擇要考慮的基本因素如下。（1）生產(chǎn)規(guī)模是決定生產(chǎn)類型的主要因素，即設(shè)備、用具、機(jī)械化、自動化程度等。（2）制造零件所用的坯料或型材的形狀、尺寸和精度。（3）零件材料性質(zhì)。（4）零件制造的精度，包括尺寸公差、形位公差以及零件圖上所指定的要求。（5）零件表面粗糙度。（6）特殊限制條件，如：工廠設(shè)備和用具條件。（7）編制的加工規(guī)程要在生產(chǎn)規(guī)模與生產(chǎn)條件下達(dá)到最經(jīng)濟(jì)與安全的效果。3.4.1 各表面的加工方法的選擇零件加工的規(guī)程就是一系列不同工序的綜合，工序規(guī)程要根據(jù)下列基本因素來選擇：1. 生產(chǎn)規(guī)模是決定生產(chǎn)類型的主要因素，亦即是設(shè)備、刀具、機(jī)械化與自動化程度等的選擇依據(jù)。2. 制造零件所用的坯料或是型材的形狀、尺寸和精度，它是選擇加工總余量和加工過程中頭幾道工序的決定因素。根據(jù)以上問題的分析和結(jié)合實際的生產(chǎn)情況，擬訂出工藝規(guī)程。3. 零件材料的性質(zhì)（如硬度、可加工性、熱處理性等），它是決定熱處理工序和選用設(shè)備及切削用量的依據(jù)。4. 零件的表面粗糙度是決定表面精加工工序的類別和次數(shù)的重要因素。5. 編制規(guī)程要在既定生產(chǎn)規(guī)模與生產(chǎn)條件下達(dá)到最終經(jīng)濟(jì)與安全的效果。 3.4.2 設(shè)備的選擇各表面加工方法確定以后，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)床以滿足各表面的加工要求。機(jī)床設(shè)備的選擇除考慮現(xiàn)有生產(chǎn)條件外，還要考慮以下四個方面：1. 機(jī)床工作區(qū)域的尺寸應(yīng)當(dāng)與零件的外輪廓尺寸相適應(yīng)，也就是根據(jù)零件的外輪廓尺寸來選擇機(jī)床的形式和規(guī)格，以便充分發(fā)揮的使用性能。2. 機(jī)床的精度應(yīng)該與工件要求的加工精度相適應(yīng)。機(jī)床精度過低，不能滿足工件加工精度的要求：過高，則是一種浪費。3. 機(jī)床的功率、剛度和工作參數(shù)應(yīng)該與最合理的切削用量相適應(yīng)。粗加工時選擇有足夠功率和足夠剛度的機(jī)床，以免切削深度和進(jìn)給量的選用受限制：精加工時選擇有足夠剛度和足夠轉(zhuǎn)速范圍的機(jī)床，以保證零件的加工精度和粗糙度。4. 機(jī)床生產(chǎn)率應(yīng)該對工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。對于大批生產(chǎn)。宜采用高效率機(jī)床、專用機(jī)床和半自動機(jī)床。 在曲軸的機(jī)加工過程中。由于是大批量生產(chǎn)，故采用了組合機(jī)床、高效率的機(jī)床及專用機(jī)床和半自動機(jī)床。為了便于組織生產(chǎn)、安排計劃和均衡機(jī)床的負(fù)荷，常將工藝過程劃分為若干個工序，按照工序劃分為時的兩個不同的原則，即是工序的集中和工序的分散。在制定工藝規(guī)程時，車曲軸的長短軸及扇形面時就采用工序集中的原則將粗精集中在一起，先粗后精，按次序加工，在加工其他的工序時，考慮到曲軸的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和設(shè)備等具體生產(chǎn)條件后，采用工序分散的原則來加工，這樣使所需的設(shè)備和工藝裝備結(jié)構(gòu)簡單化，調(diào)整容易，操作簡單，且專用性很強(qiáng)。因此，采用了一些比較常用的但效率較高的機(jī)床來生產(chǎn)，夾具的設(shè)計也較簡單且專用性強(qiáng)。根據(jù)以上問題繁榮分析和結(jié)合實際的生產(chǎn)情況，擬定出工藝規(guī)程。3.4.3 曲軸加工工藝規(guī)程的擬定工藝規(guī)程：具體生產(chǎn)條件下說明并規(guī)定工藝過程的書面文件。工藝規(guī)程的作用指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件；設(shè)計加工過程使用的刀、夾、量具和其它工藝裝備的根據(jù)，是改進(jìn)生產(chǎn)、進(jìn)步機(jī)械化自動化，及新建擴(kuò)建的根據(jù)；生產(chǎn)組織管理工作、計劃工作的根據(jù)；便于積累、交流、推廣行之有效的生產(chǎn)經(jīng)驗。工藝規(guī)程加工階段的劃分粗加工階段：切除大部分加工余量，如何獲得高生產(chǎn)率，加工精度低，表面粗糙度值大。半精加工階段：使主要表面消除粗加工留下的誤差，達(dá)到一定的精度及精加工余量，為精加工做準(zhǔn)備，并完成一些次要表面如鉆孔、銑鍵槽等加工。精加工階段：使各主要表面達(dá)到圖紙要求。光整加工階段：對于精度要求很高的表面（IT6以上，Ra0.2以上），采用此加工，不用于糾正幾何形狀和相互位置誤差。劃分加工階段原因：保證加工質(zhì)量；合理利用設(shè)備；合理安排熱處理 ；便于發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷。 擬定工藝路線的出發(fā)點是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到保證。工藝路線的擬定一般需要做兩方面的工作：一是根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定加工工序和工藝內(nèi)容，根據(jù)工序的集中和分散程度劃分工藝；二是選擇工藝基準(zhǔn)，即主要選擇定位基準(zhǔn)和檢驗基準(zhǔn)。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能機(jī)床、組合機(jī)床和專用夾具，并盡量采用工序集中的原則，減少安裝的次數(shù)來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)盡量考慮經(jīng)濟(jì)精度以便使生產(chǎn)成本盡量下降，根據(jù)以上原則，擬定的工藝路線如下：010 鑄 鑄造020 熱 正火至HB240-290030 銑，鉆 銑兩端面，鉆中心孔 臥式雙面組合銑床 專用夾具，鑲齒套式面銑刀，中心孔鉆頭040車 車外圓,車螺紋 C7632 專用夾具，硬質(zhì)合金外圓車刀，端面車刀050車 粗車扇形面（外圓及側(cè)面） C7632 專用夾具，硬質(zhì)合金外圓車刀，端面車刀060車 粗車連桿軸頸 C7632 專用夾具，硬質(zhì)合金外圓車刀，端面車刀070鉆 修正中心孔 雙面鉆床 中心孔鉆頭080車 粗車短軸端 C7632 專用夾具，硬質(zhì)合金外圓車刀，端面車刀090鉆 鉆斜油孔 組合機(jī)床 專用夾具，6深孔鉆頭100鉆 鉆連桿軸頸4油孔 組合機(jī)床 專用夾具，4直柄長麻花鉆110鉆 鉆2-25階梯孔 組合機(jī)床 專用夾具，組合鉆頭120車 精車各外圓 C7632 專用夾具，硬質(zhì)合金外圓車刀，端面車刀130車 精車連桿軸頸 C7632 專用夾具，硬質(zhì)合金外圓 車刀，端面車刀140攻 攻絲2-G1/2螺紋 組合機(jī)床 專用夾具，管螺紋螺母絲錐 150磨 磨50軸頸, 70主軸軸頸M1412 專用夾具160磨 磨錐面1：20 M1412 專用夾具170熱處理 時效處理,去內(nèi)應(yīng)力 180修 修整中心孔 臺式鉆床 專用夾具190磨 精磨錐面1：20,至圖紙要求 M1412 專用夾具200磨 磨小頭軸頸28.6 M1412 專用夾具210磨 精磨主軸軸頸70 M1412 專用夾具220磨 精磨連桿軸頸65 M1412 專用夾具230銑 銑兩鍵槽 X5020B 專用夾具 （1）銑左端鍵槽 （2）銑錐面上的鍵槽240鉆 平衡并去除不平衡質(zhì)量 Z515 專用夾具 麻花鉆頭250拋光 拋光主軸軸頸及連桿軸頸 曲軸拋光機(jī)260檢 檢驗 探傷 退磁3.4.4 曲軸加工工藝過程工序卡工藝過程：在生產(chǎn)過程中，凡是改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品和半成品的過程。 工藝過程工序卡是工藝過程中的一個工序，使用圖片的形式描述加工內(nèi)容和過程。 圖3 鉆階梯孔工序圖 圖4 攻階梯孔螺紋