毕业设计说明书

1、河南机电高等专科学校毕业设计说明书目 录绪论1第1章 零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析2第2章 确定毛坯、绘制毛坯零件合图42.1 选择毛坯42.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量42.3.绘制曲轴锻造毛坯零件合图6第3章 工艺规程设计73.1定位基准的选择73.2确定工艺路线73.3选择加工设备及刀具、夹具、量具133.4确定工序尺寸163.5确定切削用量及时间定额19第4章 夹具设计224.1设计方案224.2计算夹紧力224.3定位精度分析234.4夹具使用说明24结论25致谢26参考文献27附录28绪 论本毕业设计课题是ZH1105柴油机曲轴的加工工艺规程和工装

2、设计，曲轴是各种传动机构的主要零件之一，应用范围很广，特别是在发动机中承受着大的负载，它在内燃机中的作用是将活塞的往复运动变成回转运动，因此曲轴不但承受着周期性的弯曲力矩和扭转力矩，同时受到扭转震动的附加应力的作用。这样就使曲轴的受力情况非常复杂。此外，发动机的转速不断的提高，平均有效的压力不断的增加，发动机日益强化来提高功率，各轴颈要在很高的比压下高速转动，所以要求曲轴有很高的强度、刚度、耐磨性、耐疲劳性及冲击韧性。曲轴常用强度很高的材料制成，轴颈需要热处理来提高耐磨性，在曲轴上截面突变的部位应尽量避免应力集中，否则曲轴在工作中就有可能发生断裂。曲轴的主轴颈和连杆轴颈要有很高的尺寸精度、位置

3、精度、形状精度及表面粗糙度，轴颈表面的硬度要高，为了不影响各缸的配气相位，对各曲拐中心线的偏移和装正时齿轮键槽中心线的偏移也有一定的技术要求。 制定工艺规程的思路是：收集和熟悉制定工艺规程的有关资料图样；进行零件的结构工艺性分析；确定毛坯的类型及制造方法；选择定位基准；拟定工艺路线；确定各工序的工序余量、工序尺寸及其公差；确定各工序的设备，刀具、夹具、量具和辅助工具；确定各工序的切削用量及时间定额；确定主要工序的技术要求及检验方法；进行技术经济分析，选择最佳方案；编制工艺文件。夹具设计的思路是：明确设计任务，收集设计资料；拟订夹具的结构方案、绘制结构草图；绘制夹具总装图。 最后希望通过这次毕业

4、设计，能够基本上掌握零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等,并学会使用和查阅各种设计资料、手册、和CAD软件的使用。 第1章 零件的分析1.1 零件的作用题目所给定的零件是ZH1105柴油机曲轴，曲轴是曲柄连杆机构中最重要的工作强度最高的零件之一。它的功用是将连杆传来的力转变为扭矩，并带动柴油机的传动机构做旋转运动。曲轴由曲轴前端、主轴颈、曲柄臂、连杆轴颈和曲轴后端五个部分组成。曲轴在工作过程中主要承受周期性、复杂的交变载荷。如所附零件图所示，连杆的大端通过剖分式滑动轴承(轴瓦)，安装在68g10(mm)的连杆轴颈中，连杆小头整体套装在活塞中的活塞销中。曲轴两端70m6(m

5、m)的主轴颈用来安装轴承，将曲轴支承在发动机箱体中。70m6(mm)的主轴颈外侧的环形槽内嵌放弹性挡圈，可实现主轴承的轴向定位。主轴右侧的锥形轴安装齿轮或皮带轮，将发动机产生的转矩传递给工作机构，实现动力输出。左侧30s7(mm)的轴颈上安装正时齿轮，驱动正时齿轮箱中的各种正时齿轮，实现发动机的配气正时，燃油供给正时，并驱动润滑系统、冷却系统，完成发动机正常工作时需要的各种辅助功能，其轴颈30s7(mm)环形槽内放置弹性挡圈，实现正时齿轮的轴向定位，右端的主传动齿轮或皮带轮用M44X2-6H螺母压装在50h10的锥形轴上，同样也可以实现轴向定位，曲柄下端4个M12×1.2-5H螺纹孔

6、，用来安装一对平衡块,实现曲轴高速回转时所必需的动平衡要求。M33×1.5的螺纹孔用来安放油堵，实现连杆轴颈处滑动轴承的润滑。同样主轴颈70m6(mm)上的斜油孔内，也需安放油堵，才能形成封闭的油滑油路，可靠的实现曲轴高速旋转时，连杆滑动轴承所需要的润滑，圆柱螺纹M15用来联结润滑系统的供油。 1.2 零件的工艺分析 由ZH1105柴油机曲轴的零件图可知，它有许多外表面需要加工，此外各表面上还需要加工一系列的螺纹孔、油孔及键槽。因此可将其分为两组加工表面，它们之间有一定的位置要求，现分析如下：1.2.1 以连杆轴颈68为中心的加工表面 这一组加工表面包括:拐径68mm加工及其倒圆角，

7、两个4的油孔，两个油孔孔口倒角、钻连杆轴颈内的30mm空腔、扩孔34mm、攻螺纹孔孔M33×1.5-7H。1.2.2以轴径70m6为中心的加工表面 这一组的加工表面包括：1：10锥面上的键槽、30s7圆柱面上的键槽、深100mm的M15螺纹底孔及M15深12mm的螺纹孔、宽1.3mm长27mm的槽、右端面特M44×2-6h螺纹、5孔、6斜油孔及孔口倒角、4M12×1.25-5H螺纹孔、各轴的外圆表面及倒圆角和倒角、主轴颈端面、曲臂定位面开档。这组加工表面有一定的位置要求，主要是：键槽12mm×28mm与主轴颈中心线的对称度公差为0.04、键槽8mm

8、15;10mm与主轴颈中心线的对称度公差是0.03、1：10锥面轴心线对CD轴心线的圆跳动公差为0.035、90mm端面对C-D轴心线的端面圆跳动为0.02、左主轴颈70m6的中心线与D轴心线的同轴度公差为0.025、4-M12×12.5-5H螺纹孔的中心线对G面的垂直度公差为0.08，与C,F的位置度误差为0.4、曲臂两侧面对A基准面的平行度误差为100mm不大于0.1mm、底面对A基准面的垂直度误差为100mm不大于0.15mm。这两组加工表面之间有一定的位置要求:曲轴拐径68g6轴心线与CD轴心线的平行度公差为0.015mm。由参考文献1中有关面与孔加工的经济精度及机床能达到的

9、位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性是可行的。 第2章 确定毛坯、绘制毛坯零件合图2.1 选择毛坯由于该曲轴在工作过程中要承受周期性的复杂的交变载荷，为增强曲轴的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。该曲轴的轮廓尺寸不大。又由题目已知零件的生产纲领为6000件年，其生产类型为大批生产。为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻方法锻造毛坯。2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量2.2.1公差等级 由曲轴的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级F级。2.2.2锻件重量 初步估计机械加工前毛坯的重量为12Kg。2.2.3锻件形状复杂系数 对曲轴零件图进行分析，可大致确定锻

10、件外廓包容体的长度，宽度和高度，即l=345mm,b=105mm,h=135mm.计算出该曲轴的形状复杂系数 S=mtmn=12（lbh）=12Kg（345mm×105mm×135mm×7.85×10-6Kgmm3）=1238.4=0.31由于0.31介于0.16和0.32之间，故该曲轴的形状复杂系数属S3级。 2.2.4锻件材质系数 由于曲轴材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故材质系数属M1级。2.2.5确定毛坯的热处理方式钢制曲轴毛坯经锻造后应安排正火，以消除残余应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善

11、加工性能。 2.2.6零件表面粗糙度 由零件图可知，曲轴的主轴颈表面粗糙度为0.8，连杆轴颈的表面粗糙度为0.4，小于1.6m,其余各加工表面的粗糙度均大于等于1.6m 。根据上述诸因素，由参考文献1可查表确定锻件的尺寸公差和机械加工余量。所得结果如表2-1所示。表2-1 曲轴锻件毛坯尺寸公差及机械加工余量锻件重量Kg包容体重量Kg形状复杂系数材质系数公 差等 级1238.4S3M1普通级项目机械加工余量mm尺寸公差mm25轴段2.5（表4-21）（表1-10）30轴段2.5（表4-21）（表1-10）主轴颈703.0 (表4-21)（表1-10）宽度1002.5 (表4-21) (表1-10

12、)高度2.5 (表4-21) (表1-8)连杆轴颈683.0 (表4-21) (表1-10)曲轴后端锥柄部分2.5 (表4-21) (表1-10)长度3372.5 (表4-21) (表1-8)连杆轴颈及曲柄臂总长度1092.5 (表4-21) (表1-8)主轴颈、连杆轴颈及曲轴柄臂总长度1902.5 (表4-21) (表1-8)曲轴后端M44轴段2.5 (表4-21) (表1-10)连杆轴颈长度402.5 (表4-21) (表1-8 )2.3.绘制曲轴锻造毛坯零件合图2.3.1确定圆角半径 锻件的外圆角半径按参考文献1的表5-12确定，内圆角半径按表5-13确定。曲轴的各部分的t/H>1

13、，台阶高度大都在1625mm之间。为简化起见，本锻件按各部分的t/H>1,以台阶高度H=1625mm进行确定。结果为外圆角半径R=3mm，内圆角半径R=5mm，以上所取的圆角半径能保证各表面的加工余量。2.3.2确定拔模斜度 根据参考文献2表5-11，取拔模斜度。2.3.3确定分模面 根据曲轴的形位特点选择零件宽度方向上的对称平面为分模面，属于平直分模型。 根据表1所得结果及其它参数，绘制毛坯零件合图如附图2所示。第3章 工艺规程设计从机械加工工艺看，曲轴属于轴类零件，主要是外圆表面的加工，但由于曲轴呈拐状，连杆轴颈与主轴颈偏离了一定的距离，不在同一轴心线上，形状较复杂。3.1定位基准的

14、选择3.1.1精基准的选择1.主轴颈加工精基准的选择 加工曲轴的主轴颈以及与主轴颈同旋转轴心线的其它配合部分和曲柄外圆弧面、外端面时，同轴类零件外圆表面加工一样，采用辅助精基准中心孔。用中心孔作为精基准，符合“基准统一”的原则，从而可以保证一次安装中加工的各表面的同轴度或垂直度。两主轴颈的轴心连线是两键槽的设计基准，故在加工两键槽时选用两主轴颈轴心线为精基准，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的对称度要求；先以两中心孔为精基准加工两主轴颈外圆表面，再以两主轴颈轴心连线为精基准对中心孔进行研磨修正，实现了“互为基准”，可以获得均匀的加工余量及较高的相互位置精度。 2.加工连杆轴颈时

15、，精基准的选择由于偏心距较大，连杆轴颈的轴心线在主轴颈外圆的端面之外，需借助于专用偏心夹具来定位。使用偏心夹具，工件两端装在夹具开口孔中，在平板上找正曲柄销轴心线同顶针孔同轴(角向定位)后夹紧，然后以夹具上的顶针孔在机床上定位加工。这时曲轴的连杆轴颈对主轴颈的偏心距，以及轴心线间的平行度是靠附加精基准顶针孔在偏心夹具上的加工精度来保证的。3.1.2粗基准的选择选择两主轴颈的毛坯外圆及连杆轴颈开档为粗基准，可以保证两端面的切削量相等和中心孔与两主轴颈轴心线的同轴度。3.2确定工艺路线3.2.1加工方法的选择根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：主轴颈及连杆轴

16、颈：粗车半精车粗磨精磨；与主轴颈同回转轴线的其它外圆表面：粗车半精车精车；曲臂定位面：粗车半精车粗磨；连杆轴颈开档：粗铣；键槽：铣；曲轴侧面及底面：粗铣精铣；轴上各槽：粗车半精车;4-M12×1.25-5H配重螺纹孔：钻孔扩孔铰孔攻螺纹;6斜油孔：钻孔；2-4油孔：钻孔扩孔锪倒角；M15油孔：钻孔扩孔攻螺纹；M33×1.5-7H油孔：钻孔扩孔锪孔攻螺纹；5油孔：钻孔；特M442-6h螺柱：粗车精车；3.2.2加工阶段的划分曲轴的主要加工表面是主轴颈和曲柄销的外圆柱表面，其次是曲柄平面，再则是各润滑油孔和紧固螺孔。该曲轴加工质量较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工和精加工

17、几个阶段。由于曲轴的结构形状复杂，为了避免由于主要表面粗精加工交叉，使某主要表面精加工后所获得的精度，因下道工序粗加工后的变形而遭到破坏，通常都希望各主要表面的加工严格划分为不同的加工阶段。即主轴颈，曲柄销和曲柄都完成了粗加工后，再分别进行半精加工，最后对主轴颈和连杆轴颈精加工。在粗加工阶段，首先将精基准(两中心孔)准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其它加工表面的精度要求；然后对各外圆表面及端面进行粗加工、半精加工，在精加工阶段完成对25、30、M44、1：10锥面的精车加工及连杆轴颈和主轴颈及曲臂定位面的磨削加工。余量较大精度要求稍高的次要表面，如曲柄两侧面最好同主要表面一样划分

18、为不同的加工阶段，将大部分余量在粗加工阶段切除。铣键槽工序的安排有两种不同的方案。一种是把铣键槽工序安排在外圆表面车削之后，磨削之前。另一种方案是外圆磨削后再铣键槽。由于键槽对轴心线的相互位置精度要求较高，宜采取第二方案：外圆磨削后再铣键槽。 油孔、螺孔加工工序的安排也有两种可供选择的方案。一个方案是：将油孔、螺孔的加工安排在主要表面的半精加工和精加工之间。另一方案是安排在主要表面精加工之后，工艺过程的末尾。为了避免由于主要表面加工不合格，工件报废而带来的次要表面加工工时不必要的损失，宜于将油孔、螺孔的加工安排在主要表面精加工后，工艺过程的末尾。 3.2.3工序顺序的安排1.机加工工序（1）遵

19、循“基准先行”的原则，首先加工精基准中心孔；（2）遵循“先粗后精”的原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；（3）遵循“先主后次”的原则，先加工主要表面，再加工次要表面；（4）遵循“先面后孔”的原则，先加工各表面，再加工各油孔、螺孔、键槽和轴上各槽。2.热处理工序模锻成形后切边，然后进行正火，正火温度为840860以改善切削加工性；精加工之前安排调质处理，调质硬度为HB207302 以改善材料的综合力学性能，获得均匀细致的索氏体组织，为表面淬火作组织准备。为了提高曲轴的主轴颈及连杆轴颈的耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力，在轴颈精加工磨削之前进行局部的表面淬火，以提高表面的硬度。表面淬火方法

20、可采用火焰表面淬火或高频表面淬火。3.检验工序的安排检验包括加工阶段的精度检验和无损检验。在曲轴粗加工和半精加工完成后，应对主要表面的工序间尺寸进行检验。为了及早发现缺陷，避免大量工时不必要的浪费，主要表面精加工之前，须进行超声波探伤。整个零件加工终了，应进行磁粉探伤以检查有无裂纹等缺陷，保证曲轴的质量要求;此外，还要进行动平衡检验。3.2.4确定工艺路线综合考虑以上各因素，初步拟定加工工艺路线如下表 表3-1 初步加工工艺路线工序号 工序内容锻造；正火；10铣两端面，钻中心孔；20粗车、半精车25、30外圆表面及左主轴颈端面和左曲臂定位面；30粗车、半精车M44外圆表面及主轴颈端面和右曲臂定

21、位面；40粗车、半精车1：10锥面；50粗铣底面；60粗铣曲轴一侧面；70粗铣曲轴另一侧面；80铣连杆轴颈开档；90超声波探伤；100工序间检查；110调质处理；120精车25、30外圆表面，端面倒角；130精车M44外圆表面，端面倒角；140粗车、半精车各槽；150精车1：10圆锥面；160精铣曲轴的一侧面；170精铣曲轴的另一侧面；180精铣两底平面及倒角；190主轴颈及连杆轴颈高频淬火；200粗磨主轴颈；210粗磨连杆轴颈；220精磨主轴颈及圆角R5；230精磨连杆轴颈及圆角R45；240铣两键槽；250钻扩铰攻4-M12×1.25-5H配重螺纹孔；260钻M15底孔，孔深10

22、0，攻M15螺纹，深12；270钻34孔，钻扩M33螺纹底孔，攻M33螺纹；280钻6斜油孔，孔口倒角；290钻5孔；300钻扩2-4孔，孔口倒钝；310粗车、精车特M44×2-6h螺纹；320抛光；330磁粉探伤主轴颈及连杆轴颈；340去毛刺、锐边，修油孔；350动平衡检查；360检验；370入库上述方案基本遵循了工艺路线拟定的一般原则，但某些工序有些问题还值得进一步讨论：如铣曲轴侧面的时候，采用通用机床需要消耗的工时较长，且两侧面相对与A基准的平行度也难以得到保证；另外考虑到该零件为大批大量生产，故改为采用组合铣床，同时对两侧面进行铣削加工，这样工序60和工序70可以合为一道工序

23、，工序160和工序170也可合为一道工序。考虑到轴在加工和热处理的过程中会产生拉毛、变形、氧化皮等现象及主轴颈与连杆轴颈的轴心线之间的位置度要求较高，故在磨削主轴颈及连杆轴颈之前还应该对中心孔进行研磨修正，从而提高中心孔质量，减小其对工件造成的圆度和位置度误差。由于表面淬火后的硬度较高，不利于钻削加工，故应将6斜油孔及24油孔的加工安排在淬火之前完成。另外，一些工序的先后顺序也安排的不太合理，需要调整一下。修改后的工艺路线如下表 表3-2 修改后工艺路线工序号工序内容锻造；正火；10铣两端面，钻中心孔；20粗车、半精车25、30、左主轴颈外圆表面及左主轴颈端面和左曲臂定位面；30粗车、半精车M

24、44、右主轴颈外圆表面及主轴颈端面和右曲臂定位面；40粗车、半精车各槽；50粗车、半精车1：10锥面；60铣连杆轴颈开档；70粗车、半精车连杆轴颈；80粗铣底面；90粗铣曲轴两侧面；100超声波探伤；110工序间检查；120调质处理；130精车25、30外圆表面及左主轴颈端面，端面倒角1×45°；140精车M44外圆表面及右主轴颈端面，端面倒角1×45°；150精车1：10圆锥面；160钻6斜油孔，孔口倒角1×45°；170钻扩2-4通孔，孔口倒角2.5×45°；180研磨中心孔；190主轴颈及连杆轴颈高频淬火；2

25、00粗磨主轴颈；210粗磨连杆轴颈；220精铣曲轴的两侧面；230精铣底平面；240铣倒角3×45°；250精磨主轴颈及圆角R5；260精磨连杆轴颈及圆角R45；270铣两键槽；280钻扩铰攻4-M12×1.25-5H配重螺纹孔；290钻M15底孔，孔深100，攻M15螺纹，深12300钻34孔，钻扩M33螺纹底孔，攻M33螺纹；310钻5孔；320粗车、精车特M44×2-6h螺纹；330抛光；340磁粉探伤主轴颈及连杆轴颈；350去毛刺、锐边，修油孔；360动平衡检查；370检验；380入库3.3 选择加工设备及刀具、夹具、量具由于生产类型为大批大量生

26、产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。另外，考虑到一些工序内需要加工的表面比较复杂，为了缩短换刀及调整时间，在这些工序采用了数控机床。3.3.1选择机床 根据不同的工序选择机床。1.工序10为铣端面及钻中心孔，从加工要求及尺寸大小考虑，选用铣端面打中心孔机床，这样可以在一次装夹中完成上述加工要求，能大大提高生产率。查参考文献2表10.117，选用Z8210A型铣端面打中心孔机床，机床主轴功率为5.5KW。2.工序20、30、50、60、130、140、150、160需要完

27、成对多个外圆表面及端面的粗车、半精车及精车，还有一些倒角的加工。故选用普通卧式车床CA6140(参考文献1表555)，主轴功率为7.5KW。3.工序40是对轴上宽为、宽为、宽为4的槽的粗车及半精车加工，也选用普通卧式车床CA6140。4.工序70为铣连杆轴颈开档，选用卧式万能铣床X60W（参考文献1表574），主电动机功率为2.8KW。5.工序80和工序240是对曲轴底面的粗铣和精铣加工，考虑到工件装夹方便准确和尺寸大小，选用立式升降台铣床X52K较合适（参考文献1表571），主电动机功率为7.5KW。6.工序90和工序230是对曲轴两侧面及粗铣及精铣加工，考虑到加工表面较多，且这些表面对A基

28、准还有一定的平行度要求，故选用卧式组合铣床，可以同时加工两个侧面。7.工序170是钻6斜油孔，工序310是钻5孔，采用Z525型立式钻床（参考文献1表564），主电动机功率是2.8KW。8.工序180是钻扩24通孔及孔口倒钝，为了方便对孔口的倒钝，选用Z3025型摇臂钻床（参考文献1表561），最大进给力是7848N，主轴最大转矩为196.2N.m，主轴电动机的功率为2.2KW。9.工序210和工序250是对主轴颈的粗磨及精磨加工，从加工要求及工件尺寸大小考虑，选用M1450A型万能外圆磨床（参考文献2表13.32），主电动机功率为7.5KW。10.工序220和工序260是对连杆轴颈的粗磨和精

29、磨加工，采用曲轴专用磨床MQ8260。11.工序270是用键槽铣刀铣两键槽，采用X52K立式铣床即可。12.工序280为钻扩铰攻4-M12×1.25-5H配重螺纹孔，采用Z3025型摇臂钻床。13.工序290是钻M15底孔，孔深100，攻M15螺纹，深12，工序300是钻34孔，钻扩M33螺纹底孔，攻M33螺纹。这两个孔的中心线与主轴颈的轴心线平行，考虑到工件定位装夹方便准确，采用卧式镗床T68（参考文献2表11.1-1），主电动机功率为5.5KW。14.工序320为粗车、精车特M44×2-6h螺纹，又参考文献1表5-58可知，选用CA6140型卧式车床即可。3.3.2选择

30、夹具本零件除工序20、30、40、50、60、130、140、150、160、210、260可使用通用夹具顶尖及拨盘外，其余工序均需要使用专用夹具。3.3.3刀具的选择1.在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金整体式焊接车刀，加工钢质零件采用YT类硬质合金。切槽时宜选用高速钢槽刀，车外螺纹时宜采用高速钢螺纹车刀，车外圆时选用90°外圆车刀，车断面时采用断面车刀，车倒角采用45°车刀。2.铣端面时，按参考文献1表5103选用镶齿套式面铣刀，零件要求铣削深度为2.5mm，按表598，铣刀直径应小于等于80mm。因此所选铣刀：铣刀直径D=80mm，宽L=36mm，齿数Z=10。铣

31、宽为12P9的键槽时选用宽为12mm的键槽铣刀，刀具长度L=65mm。铣底面时采连杆轴颈开档时选用高速钢错齿三面刃铣刀，铣刀直径D=160mm。铣键槽时按参考文献2表9.24选用直柄键槽铣刀铣键槽8P9时选用直径为8mm的铣刀，长度L=50m用镶齿套式面铣刀，为了一次走刀铣完，选择刀具直径为D=160mm。铣两侧面时选用直径为D= 160mm，齿数Z=24的错齿三面刃铣刀。3.钻中心孔时又参考文献1表591选用中心钻A2.5/6.3（GB/T6078.11998），长L=45mm。工序170为钻6斜油孔，由表584选用直径为6mm的莫氏锥柄麻花钻，孔口倒角1×45°时选用直

32、径为16mm的90°直柄锥面锪钻。工序180钻扩2-4通孔，孔口倒角2.5×45°。钻孔时由参考文献2表10.26选用直径为3mm的锥柄麻花钻长L=114mm；扩孔时由表10.236选用直径为4mm的直柄扩孔钻；孔口倒角时由表10.242选用直径为8mm的120°的直柄锥面锪钻。工序280为钻扩铰攻4-M12×1.25-5H配重螺纹孔，钻孔时根据参考文献1表584选用直径为11mm的锥柄麻花钻，扩孔时由表586选用直径为10.5mm的锥柄扩孔复合钻，铰孔时选用直径为10.7mm的锥柄机用铰刀，攻螺纹时选用M12的锥柄机用丝锥。工序290为钻M1

33、5底孔，孔深100mm，孔口倒角，攻M15螺纹，深12mm。钻孔时由参考文献1表584选用直径为13mm的莫氏锥柄麻花钻，长L=182mm，扩孔时由表586选用直径为13.5mm的锥柄扩孔钻，长L=182mm，倒角时根据表588选用直径为40mm的90°锥柄锥面锪钻，长L=150mm，攻螺纹时根据参考文献2表16.25选用代号为M15的细柄机用丝锥，长L=95mm。工序300是钻34孔，钻扩M33螺纹底孔，攻M33螺纹。钻34孔时选用直径为34mm的锥柄麻花钻，钻M33螺纹底孔时选用直径为30mm的莫氏锥柄麻花钻，扩M33螺纹底孔时选用直径为31.5mm的莫氏锥柄扩孔钻，攻M33螺纹

34、时选用M33的锥柄机用丝锥。工序310为钻5孔，由参考文献1表584选用直径为5mm的莫氏锥柄麻花钻，长L=133mm。3.3.4选择量具 本零件属于大批生产,一般均采用通用量具。选择量具的方法有两种:一是按计量器具的不确定度选择;二是按计量器具的测量方法极限误差选择。选择时,采用其中的一种方法即可。1.选择外圆加工面量具: 外圆加工面量选用分度值为0.02的游标卡尺。2. 加工内孔的量具内孔的加工包括5mm、6mm、30mm的油孔及M33×1.5、M12×1.25的螺纹内孔、Rp1/4圆拄螺纹内孔，采用分度值为0.02mm，测量范围为0150mm的游标卡尺.螺纹的测量分别

35、采用M33×1.5、M12×1.2、Rp1/4的螺纹塞规。3. 加工轴向尺寸选用量具轴向尺寸精度要求都不太高，尺寸公差的大小都在0.20mm以上，采用分度值为0.02mm,测量范围为0150mm的游标卡尺即可。4. 加工槽用的量具 加工8×18mm的键槽 公差等级为IT9级，槽深为4mm。使用分度值为0.002mm，测量范围为0150的游标卡尺即可。加工12×40的键槽,槽宽公差等级为IT9级，选用分度值为0.02mm, 测量范围为0150mm游标卡尺。3.4 确定工序尺寸3.4.1确定圆柱面的工序尺寸圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关，前面已经

36、确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量）。应将毛坯余量分为各工序的加工余量，然后由后往前计算工序尺寸，中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件的各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、精度等级及表面粗糙度见表3-3. 表3-3圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、精度等级和表面粗糙度加工表面加工内容加工余量工序尺寸及公差精度等级表面粗糙度Ra(m)粗车12.5半精车3.2精车1.6粗车12.5半精车3.2精车1.6粗车12.5半精车3.2粗磨1.6精磨0.8粗车12.5半精车3.2粗磨1.6精磨0.4粗车12.5半精车3.2精车1.6粗车12.5半精车3.2精车1.6粗车12.5半精

37、车3.2粗车12.5半精车6.3粗车12.5半精车6.33.4.2 确定孔及键槽工序尺寸 表3-4孔及键槽的工序加工余量、工序尺寸及公差、精度等级和表面粗糙度加工表面加工内容加工余量精度等级表面粗糙度Ra(m)M15×1.5钻孔13IT1212.5扩孔0.5IT116.3攻螺纹1.5钻孔6IT12钻孔5IT124M12×1.25-5H钻孔10IT1212.5扩孔0.5IT116.3铰孔0.2IT83.2攻螺纹1.3M33×1.5-7H钻孔30扩孔1.5IT1212.5攻螺纹1.5IT116.3钻孔342-钻孔3扩孔1IT1212.5中心孔钻孔6.3IT116.38

38、P9键槽铣4IT116.312P9键槽铣5.75IT116.33.4.3轴向工序尺寸本零件轴向尺寸的加工，主要是在数控车床CA6140上完成的。根据零件所要求的尺寸精度，利用尺寸工艺链的原理，计算出在工序60与工序80中的轴向尺寸. 工序20、30中各主要圆柱面精车的轴向工序尺寸如下图3-1所示：图3-1 圆柱面精车轴向工序尺寸 工序130、140、150中各主要圆柱面粗车的轴向工序尺寸如图3-2所示图3-2 圆柱面粗车轴向工序尺寸3.5确定切削用量及时间定额3.5.1粗车70主轴颈 1选择外圆车刀：根据参考文献4由于车床的中心高为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸B×H=16m

39、m×25mm，刀片厚度为4.5mm。根据参考文献4表1.2，可选择YG6牌号硬质合金。车刀几何形状（见表1.3），选择平面带倒棱前刀面， 2.选择切削用量： （1） 确定背吃刀量ap 由于粗加工余量仅为1.55mm，可在一次走刀内切完，故 （2）确定进给量 根据参考文献4表1.6，在粗车锻钢、表面粗糙度时： （3） 选择车刀磨钝标准及寿命 根据参考文献4表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命。（4） 确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。根据参考文献4表1.27 式中,=故 按CA6140车床说明书，选择，这时最后决定的车削用量为：，3.计算基本工时：式中，

40、根据参考文献4表1.26，车削时的入切量及超切量，则，故 3.5.2粗车60，选择R3成形车刀（1）确定背吃刀量由于粗加工余量仅为1.95mm，可在一次走刀内切完，故（2）确定进给量根据参考文献4表1.6，在粗车锻钢、表面粗糙度时（3）选择车刀磨钝标准及寿命，根据参考文献4表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1.0mm，车刀寿命。（4）确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。根据参考文献4表1.27 式中= 故按CA6140车床说明书，选择，这时。最后决定的车削用量为：（5）计算基本工时： 式中，根据参考文献4表1.26，车削时的入切量及超切量，则=6+3.6mm=9.6mm，

41、故=0.05min。3.5.3 工序230的切削用量及时间定额本工序为精铣底平面，所选刀具为镶齿套式面铣刀，刀具直径为160mm，长为40mm，齿数Z=16。机床亦选用X52K型立式铣床。1.确定每齿进给量本工序需要保证的表面粗糙度为，根据表5144，每转进给量，现取，则2.选择铣刀磨钝标准及耐用度根据表5148，铣刀刀齿后端面最大磨损量为0.5mm，耐用度T=180min（参考文献1表5149）。3.确定切削速度和工作台每分钟进给量按表217中公式计算 式中， ，。则 = 根据X52K型立式铣床主轴转速表（参考文献1表572），选。则实际的切削速度 , 工作台每分钟进给量为，由表573，取，

42、则实际的每齿进给量为 。（3）计算基本工时： 其余工序切削用量及基本时间见工序卡片。第4章 夹具设计本夹具是工序230用镶齿盘式面铣刀精铣底平面的专用夹具，在X52K立式升降台铣床上加工曲轴的底面，一次走刀完成。4.1设计方案本道工序为铣削曲轴曲柄下底面， 曲柄下底面对曲轴的主轴线有位置精度的要求，按照基准重合原则，并考虑目前曲轴两端70m6(mm)主轴颈已经精加工，则定位基面选择为曲轴两端70m6(mm)主轴颈圆柱面，本道工序夹具选用普通通用夹具结构即可，采用V型块结构。 通过查阅资料，确定以下两种设计方案：方案一：工件用两个V型块，一个中间浮动型块及左型块的端面定位，采用型块与螺钉连接夹紧

43、工件。方案二：工件用两个V型块、两个中间定位螺栓及及左V型块后端面定位。采用两个铰链压板（半圆弧形）夹紧工件。方案比较：方案一用一个中间浮动型块，来限制曲轴的一个转动自由度，其定位精度高 ，但使得夹具的总体高度增加，降低了夹具的刚度和稳定性。方案二用两个中间定位螺柱限制其一个转动自由度。由于此道工序加工精度要求不是很高，因此定位方案足可以满足其加工要求，并以总体上降低了夹具的高度，增加了刚度。另外方案一用螺钉和V型块联结夹紧工件，看起来比较繁杂又刚度不够。而方案二，采用两个铰链压板夹紧工件看起来结构简单又紧凑。结合以上分析，决定采用方案二的夹具结构。4.2 计算夹紧力刀具32mm，ae=50m

44、m，af=0.15mm,do=32mm,ap=45,Z=5。 修正系数： 所以 。因为夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力F之间的 关系F夹=KF，式中K为安全系数，当夹紧力与切削力方向相反时，K=3,所以 由于采用了铰链压板，其受力如图4-1所示: 图4-1考虑强度: 。用M18的螺栓完全能够满足要求。4.3定位精度分析本道工序需要保证的工序尺寸为曲轴底面到主轴颈轴心线的距离为。曲轴以两个主轴颈安装在双V形块中，即工件以外圆在V形块上定位，进行本道工序时，主轴颈的尺寸为。计算定位误差如下：基准位移误差由于工件外圆直径的制造误差而产生的基准位移误差为： 基准不重合误差本工序

45、的工序基准为外圆中心，定位基准为V形块检验心轴中心，基准重合， 故 因为，所以尺寸可以保证。4.3.1选择定位元件，设计定位装置根据已确定的定位基面结构形式，确定定位元件的类型和结构尺寸。（1）选择定位元件根据以上分析，本工序限制了工件6个自由度，定位基准为两主轴颈、连杆颈和主轴颈轴肩。相应夹具上的定位元件为在两主轴颈处选V型块定位，连杆颈处选支承钉定位。（2）确定定位元件尺寸及配合偏差V型块的设计参照工件尺寸设计，具体尺寸详见夹具零件图支承钉根据GB/T222691设计。4.4夹具使用说明安装曲轴时，松开长方头螺钉，翻开压板，放下工件，使两主轴颈处于V形块中，连杆轴颈与定位销接触，然后合上压板，再逆向