活塞式空压机部件加工工艺研发-曲轴加工夹具设计

1、活塞式空压机部件加工工艺研发-曲轴加工夹具设计空压机曲轴加工工艺及夹具设计摘 要本设计为对空压机曲轴的机械加工工艺及夹具设计,曲轴是空压机上最难以加工的零件之一，本设计为单拐曲轴，在曲轴类型中结构较为简单，机械加工难度较低，曲轴毛坯由锻造加工而成，接着通过车削、铣削、钻削、铰等工序完成，粗基准为通过夹紧最左右端的轴颈定位的主轴颈中心线，精基准为通过定位销连接左右端面中心孔定位的主轴颈中心线，两个夹角为120的斜油孔采用平面倾斜的专用钻床夹具，本设计夹具设计有钻床夹具（加工轴颈及曲柄臂内油孔）及专用车曲拐床夹具，钻床夹具主要以A型定位销，B型双孔支撑板，90工作角度的Z轴V形块，以六角头螺栓配合

2、六角螺母夹紧。夹具设计要尽量方便、简单。关键词：曲轴；连杆轴颈；加工工艺；切削；夹具设计The processing technology of air compressor crankshaft and grip designAbstractThe design for the air compressor crankshaft machining technology and fixture design, the crankshaft is one of the most difficult to machining parts air compressor machine, the d

3、esign for the single-throw crankshaft, in the crankshaft type structure is relatively simple, low machining difficulty, crankshaft blank by forging, then by turning, milling, drilling, reaming process completed, such as crude benchmark for clamping the journal positioning at about the center line of

4、 the main journal and fine benchmark about by locating pin connection end center hole location of the center line of the main journal, two Angle is 120 inclined oil hole plane tilted use special drill jig, This design jig design has drilling machine jig (processing shaft neck and crank arm inside oi

5、l hole) and special vehicle crank bed jig, drilling machine jig mainly by A type positioning pin, B type double hole support plate, 90 working Angle of z-axis v-shaped block, with hexagonal head bolts with hexagonal nut clamping. Fixture design should be as convenient and simple as possible.Keywords

6、: The crankshaft；Connecting rod journal；Processing technology；Cutting；Fixture design 目 录1 前言11.1本设计的目的、意义及应达到的技术要求11.2本设计在国内外的发展概况及存在的问题11.2.1活塞式空压机的行业发展现状11.2.2我国活塞式空压机的行业存在的问题11.2.3活塞式空压机的行业市场前景21.3 本设计应解决的主要问题22曲轴零件分析32.1曲轴零件的作用32.2曲轴零件的工艺分析32.2.1材料分析32.2.2结构分析32.2.3确定零件加工内容42.2.4明确零件加工要求52.3确定零件

7、的生产纲领，确定生产类型53工艺规程设计73.1确定毛坯的制造方式73.2确定毛坯的尺寸73.3基面的选择73.3.1粗基准的选择83.3.2精基准的选择83.4制定工艺路线83.4.1加工阶段的划分93.4.2工序的集中和分散93.4.3工序顺序的安排93.4.4工艺过程卡片103.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定133.5.1车削工件分析133.5.2钻削工件分析173.5.3铣削工件分析204专用夹具设计224.1曲轴钻床夹具设计224.1.1定位基准的选择224.1.2定位元件的设计234.1.3夹紧元件及动力装置确定254.1.4钻削力的计算与夹紧力的分析284.1.5钻床夹

8、具误差分析284.2曲轴车床夹具设计294.2.1定位元件的设计304.2.2夹紧元件及动力装置确定344.2.3车削力的计算与夹紧力的分析354.2.4车床夹具误差分析36参考文献38谢 辞391 前言曲轴是空压机上一重要旋转机件，与连杆连接，可承受活塞的往复式运动形成循环运动。主轴颈和连杆轴颈为曲轴最主要加工部位。主轴颈安装在空压机外壳上，连杆轴颈与连杆大头孔相连，本设计单曲拐曲轴，只有单一一个连杆轴颈，连杆轴颈与两个连杆相连，连杆小头孔则通过活塞销与活塞相连，成一个典型的曲柄滑块机构。本设计曲轴的结构包括有：主轴颈、连杆轴颈（曲柄销）、曲柄臂、输出端轴颈、伸臂端轴颈，曲轴平衡重。为减小曲

9、轴质量及运动时所产生的离心力，曲轴轴颈往往作成中空的。在轴颈表面上开有油孔，用以润滑轴颈表面。为减少应力集中，曲轴平衡重的作用是平衡旋转离心力及其力矩。1.1本设计的目的、意义及应达到的技术要求曲轴是空压机中最重要的部件之一。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力、往复惯性力的共同作用，曲轴应有承受弯曲扭转载荷的作用。所以要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。曲轴破坏失效的统计分析显示，差不多百分之八十是由弯曲疲劳产生的。因此，曲轴结构强度研究的重点有弯曲疲劳强度。应特别注意强化应力集中部位，设法缓和应力集中现象，设计曲铀时，要使其各摩擦表面光滑耐磨。曲轴的刚

10、度亦很重要，如果曲轴出现抗拉强度，弯曲刚度不足的问题，将会大大恶化活塞、连杆及轴承等重要零部件的工作条件，整个曲柄滑块机构的可靠性，如果曲轴扭转刚度不足则可能在工作转速范围内产生强烈的扭转振动产生噪音，甚至出现曲轴断裂。1.2本设计在国内外的发展概况及存在的问题1.2.1活塞式空压机的行业发展现状目前我国广泛应用到的空压机主要是活塞式空压机和螺杆式空压机，其中较为常见的活塞式空压机是小排量中低压活塞式空压机。中国空气压缩机经历了起步、成长两大阶段，目前已进入稳定发展阶段。随着空气压缩机行业的迅速发展，空气压缩机市场集中度逐步提高，逐渐形成了一批领先企业，例如：西安杨帆机电设备有限公司、武汉艾克

11、尔机电设备有限公司、威姆西科压缩机有限公司等，这些领先企业通过行业整合不断提高自身竟争力，提高自身知名度及影响力。目前我国已发布多项支持空压机国产化的政策。1.2.2我国活塞式空压机的行业存在的问题我国压缩机行业发展迅猛亦存在一些大大小小的问题。目前我国空气压缩机市场仍然是外资企业占有市场大部分份额。外企与我国企业较为薄弱的空压机生产技术水平相比在中高端产品市场占据较大优势，我国企业规模小且分布分散，在技术方面我国企业缺少高端技术，低水平产能比重过大过剩。面临这些问题和激烈的市场竞争，空气压缩机企业应加大力量调整企业生产结构、促进产业产品升级；同时企业要大力加快技术研发，提升公司高职待遇，留住

12、本国高校高学位人才，不断创新，提高市场竞争力。1.2.3活塞式空压机的行业市场前景根据当代高新技术的发展局势，空压机行业可发展空间依然广大，可提升可创新方面较多，依照我国空压机行业当下的发展状况推测在未来我国空压机行业将呈现出新的发展态势。行业集中度会逐步提高，企业规模逐渐扩大，研发技术不断提高，涌出新一批高端技术人才，气体压缩机产业开始逐步向布局合理的新局面发展。在企业利益竟争中一些小企业不可避免的会被淘汰，而优秀企业将不断做大。我国是世界上主要的空气压缩机生产基地，近年来，受益于国民经济的快速发展，我国的空气压缩机行业也取得了较大发展。综合国力不断提升，科学创新及机械制造作为一个国家的硬实

13、力将会被着重关注，行业产能、产销规模呈现波动上升态势。1.3 本设计应解决的主要问题1） 车削、铣削不同零件部分时各工序的合理排序2） 切削余量的选定，与切削进给量、切削速度等切削要素的计算3） 车床夹具、钻床夹具中定位元件及夹紧元件的选用4） 夹具安装及切削定位时如何最大化的降低误差，提高精度222曲轴零件分析 2.1曲轴零件的作用活塞式空压机曲轴是活塞式空压机中通过联轴器接受电动机扭矩形式动力，进行旋转运动，并将旋转运动转变为直线运动的一个重要零件。曲轴位于空压机连杆处，其旋转运动带动连杆使活塞产生往复运动，它在工作过程中会承受周期性、复杂的交变载荷，其主要作用是向连杆传递转矩。输出端用平

14、键100 -0.35与联轴器相连接受电机转矩形式的力。2.2曲轴零件的工艺分析2.2.1材料分析由于曲轴的特性要求，曲轴需要使用高优质的材料一般选用45号中碳钢或40Cr等中碳合金钢或球墨铸铁模锻而成。本设计曲轴由45号钢锻造而成。45号钢强度较高，塑性和韧性尚佳，综合力学性能比较好，使用广泛。在锻造成型后对轴颈表面进行热处理还能够消除应力集中，提高曲轴的疲劳强度。2.2.2结构分析该曲轴由45号钢锻造而成，只有唯一一个曲拐，在曲拐上设有两根与曲轴相配合的连杆，且伸臂端上设有平键与带扇叶的飞轮连接，并使用连轴器与电机相连以接收转距形式的输入动力，主轴颈内和连杆轴颈内钻有轴向和径向油孔，工作时油

15、溅入油孔以润滑曲拐颈等部位。曲轴外形结构尺寸的设定：假设曲轴垂直向上时承受最大活塞力，则：P=Fm cos452=0.707182522580 N连杆轴颈直径：D=(4.65.6)P (式2.1)=5.62580 29 mm 取30mm主轴颈直径：D1=（11.1）D (式2.2) =1.130 =33 mm 取34mm曲柄臂厚度：T=（0.60.7）D (式2.3) =0.730 =21 mm 取24mm 曲柄臂宽度：H=（1.21.6）D (式2.4) =1.430 =42 mm 曲柄臂连杆轴颈伸臂端轴颈输出端轴颈主轴颈主轴颈图2.1 曲轴零件图2.2.3确定零件加工内容据图纸需加工表面有

16、：1） 尺寸为34+0.020 -0.003的两个主轴颈2） 尺寸为30-0.005 -0.015的连杆轴颈3） 尺寸为32-0.004 -0.014的伸臂端轴颈，宽100 -0.35的键槽4） 尺寸为30-0.002 -0.012的输出端轴颈，宽100 -0.35的键槽5） 36的油孔及左右中心孔10+0.040 0，以及连杆轴颈圆柱外表面的26的斜油孔6） 两处长42、宽24、高74曲柄臂的外表面，及曲轴左右两端面7） 6M8-7H系列的螺纹孔2.2.4明确零件加工要求根据零件图纸中曲轴各部分结构的精度等级、形位公差、粗糙度、尺寸公差等要求进行分析，得到加工要求有：1） 尺寸为34+0.0

17、20 -0.003的两个主轴颈，尺寸公差要求IT7级，表面粗糙度Ra1.6m，形位公差与左端主轴颈基准C的同轴度为0.02，圆跳动为0.015，圆柱度为0.012） 尺寸为30-0.005 -0.015的连杆轴颈，尺寸公差要求IT6级，表面粗糙度Ra0.8m，形位公差与左端主轴颈基准C的平行度为0.02，与基准D的圆跳动为0.015，圆柱度为0.01，加工时应该注意回转平衡3） 尺寸为32-0.004 -0.014的曲轴伸臂端，尺寸公差要求IT7级，表面粗糙度Ra1.6m，形位公差与左端主轴颈基准C的同轴度为0.02，圆跳动为0.015。宽100 -0.35的键槽，其粗糙度要求一般，为Ra3.

18、2m，形位公差要求与基准C的对称度为0.0254） 尺寸为30-0.002 -0.012的曲轴输出端，尺寸公差要求IT7级，表面粗糙度Ra1.6m，形位公差要求与基准C的同轴度为0.02，圆跳动为0.015。宽100 -0.35的键槽，其粗糙度要求一般，为Ra3.2m，形位公差要求与基准C的对称度为0.0255） 油孔6及左右端中心孔10+0.040 0及各类加工平面只需标准基本尺寸，尺寸公差要求不高，表面粗糙度要求亦不高，为Ra12.5m6）两处长42、宽24、高74曲柄臂的外表面，曲轴左右两端面及曲柄臂左右端面的粗糙度要求不高，为Ra25m,曲柄臂的底面及前后侧面为Ra6.3m7) 6M8

19、-7H系列的螺纹孔，尺寸精度要求较高，公差要求为IT7级8）加工后应该清除油孔内的一切杂物9）材料为45号钢2.3确定零件的生产纲领，确定生产类型根据零件图查表得，空气压缩机曲轴为轻型零件，根据产品生产要求可将其确定为大批量生产。大批量生产具有产品产量大、重复性高、精确度高、对工程师技术水平要求低、成本低的特点。经常采用专用设备和专用工艺装备，例如专用夹具，专用高精度测量设备等。3工艺规程设计3.1确定毛坯的制造方式曲轴毛坯分为锻造曲轴和铸造曲轴两大类，毛胚材料为45号钢，钢材本就是最好的锻造材料，所以本设计易采用锻造毛坯。本设计曲轴尺寸偏小形状较简洁，因属大批量生产适合锻造类型采用模锻，模锻

20、是指金属坯料在具有一定形状的锻造镗体内受压变形从未获得的锻件，锻件表面粗糙，但经过锻造加工后能改善金属的力学性能和内部组织结构，锻造加工可以保证金属纤维的连续性，同时保障零件具有良好的力学性能和更长的使用寿命。锻造完成后毛坯应该先进行正火处理以改善材料组织，提高毛胚的材料机楲性能，消除內应力。粗加工后还应进行回火或人工时效，为了能够优先稳定产品形状及尺寸，消除曲轴的内应力保证产品在后续精加工的精度。3.2确定毛坯的尺寸毛坯尺寸详见毛坯图，主轴颈、连杆轴颈等轴颈的加工余量均为4.5mm，采用粗车、半精车、精车三次加工完成，曲轴左右端面加工余量为3mm粗车一次完成，曲柄臂上下端面及前后端面加工余量

21、均为4mm，采用粗铣一次加工完成，曲柄臂左右端面不进行铣削，直接锻造而成。根据初步设定的加工余量设定毛坯尺寸，锻造毛坯较为粗糙，所以加工时第一步粗车、粗铣还应对工件尺寸进行大致测量，避免毛坯报废。 图3.1 曲轴毛坯图3.3基面的选择基面的选取工作尤为重要，良好的粗基准精基准选定可以提高零件整体水平，亦保证保证加工精度要求，减少零件定位不精确对后续数控编程机床切削的影响。3.3.1粗基准的选择锻造后的曲轴毛坯呈弯曲状态，为保证两端中心孔位置都在两端面的几何中心上，粗基准可以选择靠近曲轴两端的轴颈，即左端主轴颈和右端连接联轴器的输出端轴颈，在钻左右端中心孔10+0.040 0mm后，应对曲轴整体

22、进行校直，以保证其他轴颈余量均匀。由于毛胚采用大批量生产，曲柄毛坯的精度高，又因为曲柄左右两端面的加工方式较困难，决定曲柄左右端面4274不加工，所以轴向的定位粗基准可以选用连杆轴颈两边的曲柄臂，按照这一原则我们的粗基准选择为曲柄臂或者左端主轴颈和右端输出轴颈，根据我们曲轴钻床夹具的设计我们的粗基准选为左端主轴颈43mm和右端输出轴颈39mm更合适（图中左端主轴颈用黑色粗线标出）。3.3.2精基准的选择曲轴最重要的精基准为轴颈轴向上的中心轴，曲轴轴向上的精基准一般选曲轴最左侧或最右侧端面。在不同机床加工过程中曲轴的定位基准会产生多次更变，所以曲轴圆周方向上的精基准一般选取曲轴上的定位平台上的中

23、心孔定位，按照这一原则我们选取曲轴的左右端中心孔10+0.040 0mm作为精基准（图中用左右端中心孔用蓝色粗线标出）。精基准粗基准 图3.2 曲轴毛坯图3.4制定工艺路线3.4.1加工阶段的划分本零件空压机曲轴属于异形轴类零件，加工精度和加工质量要求较高，可将加工阶段分为粗加工，半精加工、精加工三个阶段。曲轴的主要加工部位是主轴颈和连杆轴颈，次要加工部位是斜油孔、曲轴左右端面、曲柄臂、键槽、油孔、左右端面中心孔等。除机械加工外还有正火、回火、时效处理等。在加工过程中还要适当间插安排校直、检验、清洗等工序，以减小毛刺对零件加工的影响。在粗加工阶段，首先将精基准备好，也就是先将曲轴左右端面中心孔

24、10+0.040 0mm、平衡块凸台加工出来，目的是让后续的工序能够采用精基准定位加工。曲轴主轴颈以及连杆轴颈的技术要求都十分严格，所以各轴颈及连杆轴颈表面加工一般安排为粗车、半精车、精车三步加工。都以曲轴两端主轴颈来定位，所以连杆的加工都会安排在主轴颈粗加工之后进行的。为减少加工时长，减少拆装用时，让工序更集中，将粗铣主轴颈及伸臂端轴颈、输出端轴颈后，将进行连杆轴颈的粗车、半精车、精车三道工序连接在一起，主轴内轴向油孔和斜油孔遵循先面后空原则，在最后进行。3.4.2工序的集中和分散本设计为大批量生产，工序较多易采用工序集中原则。可以采用高效的专用设备以及专用夹具来提高生产率,例如专用斜油孔钻

25、床夹具，专用曲拐车床夹具，运用工序集中原则使工件的装夹次数最大限度的减少，来缩短辅助用时，也利于保证各加工表面之间的位置精度。减少工序间运输量，缩短生产周期。工序集中还有减少设备数量，减少工序数目，缩短工艺路线，简化生产计划等的优点。3.4.3工序顺序的安排1)遵循“基准先行”原则，加工阶段先加工曲轴左右端中心孔10+0.040 0，以得到精基准。2)遵循“先粗后精”原则。3)遵循“先主后次”原则，优先加工主要外圆表面（即主轴颈、连杆轴颈外圆柱面），再加工曲柄端面及左右端面。4)遵循“先面后孔”原则，优先加工各平面，圆柱面后，再加工键槽，轴颈轴向内油孔、斜油孔、螺纹。3.4.4工艺过程卡片表3

26、.1 机械加工工艺过程卡片(工厂)工厂）机械加工工艺过程卡片产品型号零件型号产品名称曲轴零件名称共 1 页第 1 页材料牌号毛坯种类锻件毛坯外形尺寸数量备注工序号工序名称工序内容设备加工位置图解1锻造模锻成型2热处理正火处理，目的是改善材料组织，提高材料的机械性能，消除内应力工业电炉3粗铣铣曲柄臂前后平面2474（4处）厚度至42mm，加工余量4mmX61324粗铣铣曲柄臂上下平面2442（4处）厚度至74mm，加工余量4mmX61325钻钻左右端中心孔10Z525卧式6钻钻平衡重螺纹孔6.8mm8mm，攻6M8-7H螺纹Z525卧式7粗车车曲轴左右端面275mm至269mm，粗车主轴颈43m

27、m至37+0.25 0mm，伸臂端轴颈41mm至35+0.25 0mm，输出端轴颈39mm至33+0.25 0mm，保证曲轴总长269mm，车曲柄臂上端面曲面104C620-18粗车粗车连杆轴颈39mm至33+0.25 0mmC620-1专用车拐夹具9热处理进行人工时效处理，消除内应力，保证加工精度振动时效设备10半精车车连杆轴颈至31+0.10 0mmC620-1专用车拐夹具11精车精车曲拐轴颈至30-0.005 -0.015mmC620-1专用车拐夹具12半精车车左端主轴颈至35+0.10 0mm，伸臂端至33+0.10 0mm，输出端至31+0.10 0mmC620-113精车精车左端主

28、轴颈至34+0.020 +0.003mm，伸臂端至32-0.004 -0.014mm，输出端至30-0.002 -0.012mmC620-114粗铣铣键槽100 -0.03532mm，键槽100 -0.03536mm，加工余量4mmX5030A15半精铣铣键槽100 -0.03532mm，键槽100 -0.03536mm加工余量1mmX5030A16钻钻内油孔6mm68mm，6mm50mm，6mm27mmZ525卧式17铰铰内油孔6mm68mm，6mm50mm，6mm27mmZ525卧式18钻钻连杆轴颈斜油孔26mmZ525卧式专用斜油孔夹具19铰铰连杆轴颈斜油孔26mmZ525卧式专用斜油孔

29、夹具20钳工倒角，去毛刺、清洗、检验台虎钳 锉刀 砂轮.设计（日期）审核（日期）标准化（日期）会签(日期)标记处数更 改文件号签字日期标记处数更 改文件号签字日期3.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定3.5.1车削工件分析工件材料：45号钢，含碳量0.45%，抗拉强度Rm=600MPa，屈服强度Reh=355MPa锻件，（注：下方车削计算引用表均引自切削用量简明手册）1、主轴颈坯件43mm，车削后34mm，加工长度24，粗糙度Ra为1.6m，工件模锻而造，加工余量达6mm，分粗车、半精车、精车三次走刀。2、 连杆轴颈坯件39mm，车削后30mm，加工长度54，粗糙度Ra为0.8m，工件模

30、锻而造，加工余量达6mm，分粗车、半精车、精车三次走刀。3、伸臂端坯件41mm，车削后32mm，加工长度48，粗糙度Ra为1.6m，工件模锻而造，加工余量达6mm，、分粗车、半精车、精车三次走刀。4、输出端坯件39mm，车削后30mm，加工长度50，粗糙度Ra为1.6m，工件模锻而造，加工余量达6mm，、分粗车、半精车、精车三次走刀。 5、曲轴左右两端面L=275mm，车断刀车断后L=269mm，粗糙度Ra为12.5m，工件模锻而造，加工余量达3mm，加工要求低，所以只需要粗车。表3.2 车削加工余量、工序尺寸以及精度等级和粗糙度加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度Ra主轴颈粗车

31、3IT1237+0.25 012.5半精车1IT1035+0.10 06.3精车0.5IT734+0.020 -0.0031.6连杆轴颈粗车3IT1233+0.25 012.5半精车1IT831+0.10 03.2精车0.5IT630-0.005 -0.0150.8伸臂端粗车3IT1235+0.25 012.5半精车1IT1033+0.10 06.3精车0.5IT732-0.004 -0.0141.6输出端粗车3IT1233+0.25 012.5半精车1IT1031+0.10 06.3精车0.5IT730-0.002 -0.0121.6曲轴左右端面粗车3IT1226912.51、粗车1）刀具的

32、选择选直头外圆车刀2）查切削用量简明手册表1-1，选刀杆尺寸BH=1625,刀片厚度4.5。3）查表1-2,粗车锻件毛坯，刀具材料选YT5号硬质合金。4）车刀形状，查表1-3，选平面带倒棱角前刀面，可以知道其中kr=60，ao=15，s=-5，=0.8mm，01=-10，o=8，by1=0.4mm，kr=15。5）切削深度ap 因粗加工余量仅为3mm可一刀走完，所以ap=（43-37）2mm=（39-33）2mm=（41-35）2mm=（39-33）2mm=3mm6) 进给量，查表1-4，在粗车钢件、刀杆尺寸1625，ap=3mm，工件直径d=3040时： =0.30.4mm/r 选取 =0.

33、3mm/r7) 车刀磨钝标准及寿命，查表1-9，车刀后刀面最大磨损量1.2mm，车刀寿命T=60min8) 切削速度vo 查表1-10，YG3号硬质合金钢车刀加工时抗拉强度Rm=600MPa，切削深度ap =3,进给量 =0.3mm/r,vo =160m/min，根据切削速度修正系数求得转速n=260r/min。9) 车床功率，查表1-24，当抗拉强度Rm=600MPa，切削深度ap =3,进给量 =0.38mm/r,切削速度vo =160m/min时，实际切削功率Pv=4.1kw10） 基本工时 tm=L/nf 其中L=l+y+,l主轴颈=24mm，l连杆轴颈=54mm，l伸臂端=48mm，

34、l输出端=50mm，根据表削深度ap =3时，入切量和超切量y+=3.8mm，得出L主轴颈=切削用量简明手册中表1-26,主偏角kr=60，切27.8mm，L连杆轴颈=57.8mm，L伸臂端=51.8mm，L输出端=53.8mm，已知转速n=260r/min， =0.3mm/r则有tm主轴颈=0.36min，tm连杆轴颈=0.74min，tm伸臂端=0.66min，tm输出端=0.69min。2、 半精车1）查表可知半精车车刀形状、刀杆尺寸、刀片厚度与粗车相同。半精车的刀片选YG15硬质合金钢。2）车刀形状，查表1-3，选择平面带倒棱角前刀面，kr=45，01=-10，kr=10，ao=15，

35、o=8，by1=0.4mm，s=0，=0.8mm。3）确定切削深度ap 半精加工余量为1mm，所以ap=（37-35）2mm=（33-31）2mm=（35-33）2mm=（33-31）2mm=1mm4）进给量 半精加工进给量主要受表面粗糙度的限制，查表1-6，粗糙度为Ra6.3m，=0.8mm，切削速度vo 大于50m/min（预计）时， =0.30.5mm/r根据本设计自身选 =0.4mm/r5)车刀磨钝标准及寿命，查表1-9，车刀后刀面最大磨损量取0.8mm，车刀寿命T=60min6)切削速度vo 查1-10，YG3号硬质合金钢车刀加工时抗拉强度Rm=600MPa，切削深度ap =1,进给

36、量 =0.4mm/r,切削速度vo =170m/min，根据切削速度修正系数求求得转速n=400r/min。7)车床功率 查表1-24，当抗拉强度Rm=600MPa，切削深度ap =1,进给量 =0.4mm/r,切削速度vo =170m/min时，实际切削功率Pv=2.8kw8)确定基本工时tm=L/nf其中L=l+y+,l主轴颈=24mm，l连杆轴颈=54mm，l伸臂端=48mm，l输出端=50mm，查表1-26,kr=45ap =1时，入切量和超切量y+=2.0mm，得出L主轴颈=26mm，L连杆轴颈=56mm，L伸臂端=50mm，L输出端=52mm，已知转速n=400r/min， =0.

37、4mm/r则有tm主轴颈=0.16min，tm连杆轴颈=0.35min，tm伸臂端=0.31min，tm输出端=0.32min。3、精车1）查表可得精车的车刀形状、刀杆尺寸还有刀片厚度都与粗车相同。精车的刀片牌号选YG30硬质合金钢。2）车刀的几何形状，查表1-3，选平面带倒棱角前刀面，kr=30，kr=5，ao=15，o=8，s=5，=0.6mm，01=-10，by1=0.4mm。3）确定切削深度ap 精加工余量为0.5mm，所以ap=（35-34）2mm=（31-30）2mm=（33-33）2mm=（31-30）2mm=0.5mm4）确定进给量 根据切削用量简明手册中表1-8，当刀具宽度4

38、.5mm，加工直径小于45mm时， =0.040.09mm/r根据本设计自身选 =0.06mm/r5)车刀磨钝标准及寿命，查表1-9，车刀后刀面最大磨损量取0.6mm，车刀寿命T=60min6)切削速度vo ，查表1-10，当用YG3号硬质合金钢车刀加工时抗拉强度Rm=600MPa，切削深度ap =0.5,进给量 =0.06mm/r,切削速度vo =250m/min7)车床功率，查表1-24，当抗拉强度Rm=600MPa，切削深度ap =0.5,进给量 =0.06mm/r,切削速度vo =250m/min时，实际切削功率Pv=2.8kw，根据切削速度修正系数求求得转速n=750r/min。8)

39、确定基本工时tm=L/nf其中L=l+y+,l主轴颈=24mm，l连杆轴颈=54mm，l伸臂端=48mm，l输出端=50mm，根据表切削用量简明手册中表1-26,主偏角kr=30，切削深度ap =0.5时，入切量和超切量y+=2.8mm，得出L主轴颈=26.8mm，L连杆轴颈=56.8mm，L伸臂端=50.8mm，L输出端=52.8mm，已知转速n=750r/min， =0.06mm/r则有tm主轴颈=0.60min，tm连杆轴颈=1.26min，tm伸臂端=1.13min，tm输出端=1.17min。3.5.2钻削工件分析工件材料：45号钢，含碳量0.45%，抗拉强度Rm=600MPa，屈服

40、强度Reh=355MPa锻件（注：下方车削计算引用表均为切削用量简明手册）1、 主轴颈内油孔6mm，加工长度27，粗糙度Ra=1.6m，精度等级IT8，加工要求低，可钻孔、铰孔两次完成。2、曲柄臂内油孔6mm，加工长度50，粗糙度Ra=1.6m，精度等级IT8，加工要求低，可分为钻孔、铰孔两次完成。3、连杆轴颈内油孔6mm，加工长度68，粗糙度Ra=1.6m，精度等级IT8，加工要求低，可钻孔、铰孔两次完成。4、斜油孔6mm，加工长度15，粗糙度Ra=1.6m，精度等级IT8，加工要求低，可钻孔、铰孔两次完成。5、左右端面扩孔10mm，加工长度18，粗糙度Ra=6.3m，加工精度等级IT12，

41、加工要求低，所以一次走刀完成。表3.3 钻削加工余量、工序尺寸以及精度等级和粗糙度加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度Ra主轴颈内油孔钻孔5IT125.512.5铰孔1IT861.6曲柄臂内油孔钻孔5IT125.512.5铰孔1IT861.6连杆轴颈内油孔钻孔5IT125.512.5铰孔1IT861.6斜油孔钻孔5IT125.512.5铰孔1IT861.6左右端面扩孔扩孔10IT11106.31、钻孔 选Z525型卧式钻床1）钻头高速钢麻花钻，直径d1=5mm，钻头几何形状查表2-1及2-2，=30，2=118，21=70，a0=18，=40，b=1mm，l=2mm。2） 进给量

42、按加工要求决定进给量，据表2-7，精度要求H12,抗拉强度Rm=600800MPa,直径d1=5mm,进给量=0.140.18mm/r按钻头强度决定进给量，据表2-8，当Rm=600MPa,d1=5mm,钻头强度允许进给量=0.38mm/r根据本设计选进给量=0.18mm/r3） 钻头磨钝标准及寿命据表2-12，d1=5mm,钻头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命T=15min4） 切削速度据表2-14，Rm=600MPa的45钢的加工性属5类，据切削用量简明手册2-13，属5类时，=0.18mm/r，d1=5mm，vt=17m/min切削的修正系数为：kty=1.0，kcv=1.0,kiv=

43、0.85,klv=1.0,有：v=vtkv=171.01.00.851.0m/min=14.4m/minn=1000v/d=100014.4/5=916r/min5） 检验机床扭矩及功率据切削用量简明手册中表2-20，当0.21mm/r，d111.1mm，Mt=10.94N.m。扭矩的修正系数均为1.0，故Mo=10.94N.m，据切削用量简明手册中表2-23,当抗拉强度为Rm=570680MPa，d1=5mm，0.21mm/r，v=17m/min时，P=1.0KW6） 计算基本工时 tm=L/n已知L=l+y+，切入量及超切量由切削用量简明手册中表2-29查得y+=2.5mm，因：l1=27

44、，l2=50，l3=68，l4=15，有：L1=29.5，L2=52.5，L3=70.5，L4=17.5。tm1=29.5/9160.180.18min, tm2=52.5/9160.180.32min,tm3=70.5/9160.180.43min, tm4=17.5/9160.180.11min2、铰孔 选用Z525型卧式钻床1）选择铰刀高速钢铰刀，直径d1=6mm，钻头几何形状查表2-6，得=0，r0=0，ai=10，a0=8，kr=45。2)进给量按零件加工要求决定进给量，据表2-11，已知加工精度要求为H12,抗拉强度Rm=600800MPa,直径d1=6mm,进给量=0.40.9m

45、m/r选进给量=0.5mm/r3)铰刀磨钝标准及寿命据表2-12，直径d1=6mm,铰刀后刀面最大磨损量取0.4mm，寿命T=25min4)切削速度据表2-24，抗拉强度为Rm=600MPa的45钢的加工性属5类，据表2-13，加工性属5类时，=0.5mm/r，d1=5mm，vt=7m/min切削的修正系数为：kty=1.0，kcv=1.0,kiv=0.85,klv=1.0,有：v=vtkv=71.01.00.851.0m/min=6m/minn=1000v/d=10006/5382r/min5）检验机床扭矩及功率据切削用量简明手册中表2-20，当0.51mm/r，d111.1mm，Mt=22

46、.07N.m。扭矩的修正系数均为1.0，故Mo=22.07N.m，据切削用量简明手册中表2-23,当抗拉强度为Rm=570680MPa，d1=6mm，0.51mm/r，v=7m/min时，P1.0KW6）计算基本工时 tm=L/n已知L=l+y+，切入量及超切量由切削用量简明手册中表2-29查得y+=2.5mm，因：l1=27，l2=50，l3=68，l4=15，有：L1=29.5，L2=52.5，L3=70.5，L4=17.5。tm1=29.5/3820.50.15min, tm2=52.5/3820.50.27min,tm3=70.5/3820.50.37min, tm4=17.5/382

47、0.50.09min3.5.3铣削工件分析工件材料：45号钢，含碳量0.45%，抗拉强度Rm=600MPa，屈服强度Reh=355MPa锻件（注：下方车削计算引用表均为切削用量简明手册）1、 粗铣曲柄臂前后平面，长74mm，宽24mm，加工余量为4，粗糙度Ra=6.3m，精度等级IT10，厚度尺寸保证42+0.024 +0.0082、粗铣曲柄臂前后平面，长42mm，宽24mm，加工余量为4，粗糙度Ra=6.3m，精度等级IT10，厚度尺寸保证74+0.024 +0.0083、铣键槽100 -0.03532mm，粗糙度Ra=6.3m，加工余量5mm，粗糙度Ra=3.2m，精度等级IT8，加工要求

48、低，分为粗铣、半精铣两次完成4、铣键槽100 -0.03536mm，粗糙度Ra=6.3m，加工余量5mm，粗糙度Ra=3.2m，精度等级IT8，加工要求低，分为粗铣、半精铣两次完成表3.4 铣削加工余量、工序尺寸以及精度等级和粗糙度加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度Ra曲柄臂前后平面粗铣4IT10426.3曲柄臂上下端面粗铣4IT10746.3键槽100 -0.03532mm粗铣4IT10286.3半精铣1IT8273.2铣键槽100 -0.03536mm粗铣4IT10266.3半精铣1IT8253.24专用夹具设计4.1曲轴钻床夹具设计使用到该钻床夹具来钻削的工艺，示意图如下

49、：图4.1 钻、铰轴向油孔示意图图4.2 钻平衡重螺纹孔示意图图4.3 曲轴钻床夹具装配三维图4.1.1定位基准的选择定位基准的选取对加工后零件的表面位置及精度和各部位相对位置精度都有很大的联系，其中主轴颈与连杆轴颈中心轴的平行度和间距尤为重要，所以在设计中应加强对定位基准的重视程度，实际上工件在机床上的定位分为工件在夹具上的定位、夹具在机床上的定位两个部分。根据心轴类夹具设计基准遵守基准重合原则，在夹具设计中，基准的设定应为主轴颈的中心线，等于使设计的夹具选择以主轴颈为定位面的，这样做夹具具有夹紧可靠、结构简单、增力比大、通用性好等优点。当采用多定位元件进行定位是，应主要防止过定位。4.1.

50、2定位元件的设计根据现代夹具设计手册第246页V形块的规格尺寸表选Z轴立式V形块，V形块为常用的90度V形块，根据右端主轴颈直径尺寸D=34mm，确定整个V形块的规格尺寸，V形块通过销钉定位与夹具底座的位置，用黄色M10内六角圆柱螺钉锁紧在夹具底座上，V形块与曲轴的右端主轴颈接触，V形块的作用是限制曲轴的X轴移动，Z轴移动，X轴旋转，Z轴旋转四个自由度。内六角圆柱螺钉销钉图4.4 V形块装配二维图图4.5 V形块二维图 根据现代夹具设计手册第279页支撑板的规格尺寸表选B型支撑板，根据曲柄臂端面2474mm来选定L=60mm，B=16mm的B型双孔位支撑板，个数为2，支撑板通过黄色M6内六角圆

51、柱螺钉锁紧在夹具底座上，定位曲轴的曲柄臂端面2474mm水平，支撑板的作用是限制Y轴旋转，X轴旋转，Z轴移动三个自由度。图4.6 支撑板装配三维图图4.7 支撑板二维图根据现代夹具设计手册第226页固定式定位销的规格尺寸表选A型定位销，根据曲轴左右端扩孔直径尺寸D=10mm，确定整个定位销的规格尺寸，定位销与白色定位销支架过度配合，白色定位销支架通过黄色M8内六角圆柱螺钉锁紧在夹具底座上，定位销与右端中心孔10+0.040 0采用间隙配合，定位销在本设计中的作用限制曲轴的Y轴移动5个自由度。定位销支架图4.8 定位销装配二维图定位销 图4.9 定位销二维图4.1.3夹紧元件及动力装置确定根据现

52、代夹具设计手册第307页直压板的规格尺寸表，又根据曲轴的形状结构，选取直压板配合定位的B型支撑板夹紧曲轴，确定直压板的规格尺寸，压板两端与曲柄臂端面2474mm接触;图4.10 直压板二维图根据现代夹具设计手册第218页螺栓的规格尺寸表，选择六角头螺栓，确定六角头螺栓的规格尺寸，螺栓用于连接螺母及夹具底座；图4.11 六角头螺栓二维图根据现代夹具设计手册第222页垫圈的规格尺寸表，选择A级平垫圈，根据六角头螺栓六角螺母的螺纹大径确定平垫圈的规格尺寸，垫圈位于六角螺母和直压板之间起保护作用；图4.12 平垫圈二维图根据现代夹具设计手册第221页螺母的规格尺寸表，选择六角螺母，根据六角头螺栓的螺纹大径为M10