曲轴箱零件加工工艺设计

1、 目 录绪论 -2第1章 零件分析-31.1 零件的作用-31.2 零件的工艺分析-3第2章 工艺规程设计-42.1确定毛坯的制造形式及材料-42.2基准的选择-4第3章 制定工艺路线-5第4章 机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定-64.1轴承孔加工余量确定-64.2缸套孔机械加工余量确定-64.3侧面孔Ø56加工余量确定-64.4曲轴箱侧面加工余量确定-64.5轴承孔端面加工余量确定-64.6顶平面及底平面加工余量确定-7第5章 确定切削用量及基本工时-95.1工序I:粗精铣底面-95.2工序II：粗铣顶平面-115.3工序III：磨平面-125.4工序IV：钻铰底面孔-135.

2、5工序V：铣侧面粗铣轴承孔端-145.6工序VI：粗扩缸套孔Ø55±0.1-155.7工序VII：粗扩轴承孔Ø51+0.1-165.8工序VIII：扩侧面孔Ø56-175.9工序IX：精铣轴承孔端面保证尺寸40±0.05-175.10工序X：钻斜油孔锪平面倒角攻丝-175.11工序XI：在侧面钻孔倒角攻丝-185.12工序XII：半精镗精镗轴承孔精镗缸套座孔-195.13工序XIII：在顶面钻孔倒角攻丝-205.14工序XIV：在轴承孔端面钻孔攻丝-20第6章 工艺过程卡-21体会与感受-22参考资料-23绪 论机械制造工业是国民经济最重要的部

3、门之一，是一个国家或地区经济发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力，技术水平生活水准和国防实力。机械制造工业是制造农业机械动力机械运输机械矿山机械等机械产品的工业生产部门，也是为国民经济各部门提供冶金机械化工设备和工作母机等装备的部门。机械制造业是国民经济的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备。机械制造工艺技术是在人类生产实践中产生并不断发展的它的内容极其广泛，包括零件的毛坯制造，机械加工及热处理和产品的装配等。但是在研究工艺问题上，可归纳为质量，生产率和经济性三类。（1）保证和提高产品质量：产品

4、质量包括整台机械的装配精度使用性能使用寿命和可靠性，以及零件的加工精度和加工表面质量。（2）提高劳动生产率：提高劳动生产率的方法一是提高切削用量采用高速切削高速磨削和重磨削。二是改进工艺方法创造新工艺。（3）降低成本：要节省和合理选择原材料，研究新材料；合理使用和改进现有设备，研制新的高效设备等。对于上述三类问题要辨证地全面地进行分析。要在满足质量要求的前提下，不断提高劳动生产率和降低成本。以优质高效低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配，这样的工艺才是合理的和先进的工艺。第1章 零件分析1.1零件的作用题目所给的零件是小型40拖拉机的曲轴箱,它的主要作用是固定曲轴以及汽缸活塞与曲轴的连接.用

5、于传递运动和动力.1.2零件的工艺分析曲轴箱这个零件,从零件图上可以看出,主要是由一些面和孔所组成.其主要平面有五组,现将五组平面分述如下:1 以Ø52K7轴承孔轴线即基准A为中心的加工平面包括汽缸孔Ø56H8轴线位置度误差不超过0.05，轴承孔端面与基准A的垂直度误差不超过0.1，轴承孔端面与基准A的位置度误差不超过0.32 以Ø56H8汽缸孔轴线即基准B为中心的加工面，包括汽缸端面螺纹孔与基准B的位置度误差不超过0.3。3 以曲轴箱底面即基准C为中心的加工平面与基准C的平面度误差不大于0.025。轴承孔内圆柱面与基准C的平行度为0.05，与内表面圆柱度为0.0

6、13。4 底面四个Ø9孔相互位置度为0.5。5 斜油孔轴线与汽缸孔轴线偏转角为22.5度。 由以上分析可知，对于上述这些加工平面而言，为保证其加工精度即相互位置精度，而且考虑到生产批量比较大，我们可以借助专用夹具来进行加工，以保证它们之间的加工精度和相互位置精度，以提高劳动生产率。第2章 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式及材料考虑到轴承在运动时的偏心载荷产生的振动，为保证零件工作可靠，零件采用吸振性，稳定性较好，切削加工性好，价格也比较低廉的灰铸铁HT-33。由于生产批量较大，零件尺寸不大，结构比较复杂，因此我们采用铸造的形式，从而提高劳动生产率，降低成本。2.2基准的选择1.

7、基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择正确，可以较容易的保证加工质量，提高劳动生产率，否则将给加工带来困难或无法加工。2. 粗基准的选择： 按粗基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这个不加工面为粗基准。如果零件有若干个不加工表面时，则应以粗糙度要求最高的哪个表面为粗基准。因此，在开始加工时，我们选取底板上表面作为粗基准。3. 精基准的选择原则：应遵照尽可能减小工件的定位误差，保证工件的加工精度，同时也要考虑装夹工件的方便，夹具结构简单。选择精基准时一般应遵循下列原则：（1）基准重合原则（2）基准统一原则（3）自为基准原则（4）互为基准原则对于曲轴箱的精基准的选择，由于其结构

8、较复杂，为保证其精度，因此应尽可能遵守基准重合原则和基准统一原则，当工序基准和设计基准不重合时，要进行尺寸换算。第3章 制定工艺路线制定工艺路线的出发点应该使零件的几何形状尺寸精度及位置精度等技术性能得到妥善的保证。在生产纲领已确定为成匹生产的条件下，可以考虑采用万能性机床。配以专用夹具。并尽量使工序集中，来提高生产率。除此之外，还应考虑经济效果以便使生产成本尽量降低。工序： I 粗精铣底面II 粗铣顶面III 磨顶面IV钻铰底面孔V 铣侧面，粗铣轴承孔端面VI 粗扩缸套座孔 倒角VII粗扩轴承孔VIII 粗精扩侧面孔Ø56IX精细轴承孔端面X 钻斜油孔 锪平面 倒角 攻丝XI在侧面

9、钻孔 倒角 攻丝XII 半精镗 精镗轴承孔 精镗缸套座孔XIII 在顶面上钻孔 倒角 攻丝XIV 在轴承孔端面上钻孔 倒角 攻丝XV清洗 吹净XVI 检验第4章 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定曲轴箱材料：H715-33硬度：HB170-241毛坯重量约：3公斤生产类型： 中匹生产毛坯形式： 铸件精度等级： II级精度等级4.1轴承孔加工余量的确定：为了减少轴承孔的加工余量和节省材料。在铸造时应把孔铸出来。由于加工后的精度为Ø52K7(+0.009-0.021) ，所以按机械制造工艺设计手册（表1-49）-以下均称“手册”知，机械加工余量为3.5。由于本零件较小，所以取3mm,

10、两边为6mm.所以毛坯轴承孔铸造尺寸为Ø46，并经粗扩，半精镗，精镗加工到到各工序尺寸。其加工余量为（表1-29）粗扩Ø51mm Zz=5mm半精镗Ø51.8mm Zz=0.8mm精镗Ø52mm Zz=0.2mm4.2 缸套孔的机械加工余量的确定缸套孔同样是在铸造时应直接铸出。由于要求尺寸为Ø56H8，查手册（1-49）可知加工余量为3.5mm.同样对于本零件取3mm,Zz=6mm.所以缸套孔毛坯尺寸为Ø50。经粗扩，精镗至加工要求尺寸。各工序加工余量为表（1-29）粗扩Ø55 Zz=5mm精镗Ø56H8 Zz=1

11、mm4.3侧面孔Ø56加工余量的确定侧面孔在铸造时铸出，要求尺寸为Ø56查手册（1-49），并根据本零件尺寸，取侧面毛坯尺寸为Ø50，孔的机械加工总余量为6mm。由于此孔要求精度不高，所以经粗精扩到要求尺寸。加工尺寸及加工余量如下（表1-29）4.4曲轴箱侧面加工余量的确定零件侧面与缸套孔轴线的距离为42，查表（1-49）知机械加工总余量为2.5mm，根据本零件特点取3mm加工余量。所以缸套孔轴线与侧面距离为45mm。4.5.轴承孔端面加工余量确定由于零件要求轴承孔端面与缸套孔轴线的距离为72-0.2mm.查手册得机械加工总余量为3mm。所以轴承孔端面与缸套孔轴线

12、的距离为75mm。并由表（1-46）知偏差为0+mm。加工中粗精加工分开进行，各工序尺寸及加工余量如下（表1-28）。粗铣Ø9孔与轴承孔端面为42mm。Z=1mm。精铣Ø9孔与轴承孔端面为40+mm。Z=2mm。4.6顶平面加工余量及底平面加工余量的确定按计算确定加工余量1）铸造毛坯余量（底面）不平度+粗糙度R2=800mm（表1-13）弯=0.7um/mm（表1-14）以平面为基准的铸件P=P翘=A弯P=A弯*L=0.7*136=95.2毛坯公差T=2000um（表1-46）2）粗铣余量加工精度IT15 Ra 25 (表1-15)T=1.4mm=1400um剩余空间偏差P

13、剩=K精P毛P剩=0.06 95.2=5.7umK精为提高精度系数,由表1-22知K=0.06P毛毛坯空间偏差为95.2见前定位误差=0.5mm由图纸尺寸要求得不平度Rz=100um(表1-16)缺陷层下缺=100um（表1-15）Zmm=Rz+T缺+P+安 =800+95.2+500 =1395.23）精铣余量加工表面粗糙度按图纸要求Ra=6.3尺寸公差按图纸要求为0.5mm不平度R=25um（表1-15）所以 P=K精*P毛 =0.04*5.7 =0.23由表1-22知，K精取0.04为安装误差，取尺寸公差的即=166umZmm=100+100+5.7+166=371.7mm粗铣计算尺寸为

14、104.5+0.371*2=105.24mm将上面由手册中查得的各项收据分别填入下表，同时按“机械工艺设计手册”第4页规定的步骤，计算出这个表的各工序的极限尺寸余量，也并填入表中。加工余量计算表底面加工工序工步余量组成um计算余量Zmmum计算尺寸mm公差Tmm极限尺寸mm余量极限mmRzTP最大最小最大最小铣底面计算尺寸105-0.5铸造毛坯80095.2108.032000110108.4粗铣底面1001005.75002*1395.2105.241400106105.23.42.8精铣底面250.0231662*371.7104.55001051041.640.74同样确定顶面余量为2m

15、m.于是毛坯高度尺寸为110+1mm.第5章 确定切削用量及基本工时5.1工序I:粗精铣底面本工序用计算法1. 加工条件:铸铁HT15-33加工要求:粗精铣底面,保证尺寸108+0.5,粗糟度Ra=3.2.机床：立式铣床X52。刀具：端铣刀Ø110刀片YG8齿数6个2. 计算切削用量底面加工余量为2mm，粗铣加工余量为1.5mm，精加工余量为0.5mm都是一次走刀加工完成。所以吃刀深度分别为 a 粗P=1.5mm a 精 P=0.5mm计算进给量：af=0.3mm/z(表3-28)计算切削深度，刀具耐用度t=120(表3-27)粗铣底面时V=kv(m/min)查表（3-29）知Cv=

16、445 qv=0.2Xv=0.15 Yv=0.35 Zv=0.2mv=0 m=0.32代入上式V=kv（刀具10-18式） =98m/min=1.634m/s确定机床主轴转速n=4.738/s=283.84r/min按机床选300r/min（付表4-16-1）所以 实际切削速度V=103.62m/min=1.727m/s切削工时 T= （表7-7） L1=0.5110-+2=15mm（表7-7） L2=2mm （表7-7） L=136 由表知 所以 T2=0.28m/n=17S精铣底面：ap=0.5 af=0.3mm/z 见前切削速度：V=（刀具课本10-18式） 所以：V= =95.2m/m

17、in=1.587m/s.确定机床转速n=103.62m/min=1.727m/s切削工时同上计算的方法Fmz=fz n z=0.3*6*300=540mmL1=0.5(D-)+2=15mmL2=2mmTl=0.28min=17s5.2工序II： 粗铣顶平面加工要求：粗铣顶面，保证尺寸105.5+0.1 粗糙度Ra=6.3机床：立式铣床 X52K刀具：端面硬质合金铣刀Ø110YG-8 齿数6根据要求加工余量为2.5mm，一次加工完成所以吃刀深度为2.5mm即：ap=2.5mm走刀量 af=0.25mm/z（表3-28）计算切削速度；刀具耐用度=120min（表3-27）V=79.5m/

18、min=1.32m/s确定机床转速n=3.85r/s=231r/min根据机床所有的转速选用235r/min实际速度 V=81.16m/min=1.35m/s切削工时计算fmz=fz*z*n=0.25*6*235=352.5L1=0.5(D-)+2=0.5*(110-)+2=16.76mmL2=2mm L=75mm(表7-7)T=0.26min=15.8s检验本机功率PM=FZ*v*10-3(k.m)FZ=9.81*54.5ae1.0af0.74ap0.9d0-1。0*6=1788NV=1.35m/s所以：铣削功率P=1788*1.35*10-3=2.4千瓦，而由表4-16知X52主电机功率为

19、7.5千瓦，因此机床功率足够。检验机床进给强度由于FZ=1788N由手册P185知Ffn=0.5Fz=0.5*1788=894NFf=0.3FZ=0.3*1788=536.4NFe=0.9FZ=0.9*1788=1609.2N取机床导轨与溜板之间的摩擦系数n=0.1则机床进给机构沿横向进给方向的受力为：Ff+（Ffn+Fe）*0.1=536.4+(894+1609.2+)*0.1=780.72N而X52横向进给机构允许受的最大力为3500N，因此进给机构能正常工作5.3工序III：磨平面保证尺寸105±0.02 粗糙度Ra1.6 机床：平面磨床 M7130加工余量 0.5mm分十次进

20、给完成所以：每次进给0.05mm n=1500r/min工时计算：T=由工件大小知一次可装夹两排工件,每排有四个工件,共可装8个工件,即Z=8工件均移动长度136*4+20=564mm工件均移动宽度b=168mm。由图知K取0.1（表7-14）Zb=0.5mm V=0.3m/sf(t)=0.05mm/单行程 fB=1000r/min（表4-13）T=15.8min5.4工序IV钻铰底面孔钻Ø9孔进给量由（表3-38）知为0.5mm/r切削速度由（表3-42）知系数为0.22mm/sV=467.8r/min 对于Z35钻床选n=420r/min实际切削速度为V=0.19m/s同样钻&#

21、216;8.7孔，进给量为0.5mm/r(表3-38)同样计算出V并对照Z35钻床取n=530r/min而V=0.24m/s铰Ø9±0.02进给量1.0mm/r(表3-34)切削速度由(表3-50)知V=0.155m/s即n=326r/min对于Z35机床转速为335r/min（付表4-4-1）即v=0.16m/s工时计算T=L2=4L1=()ctgkr+2 取kr=600 L1=*ctg600+2=4.6mm L=10T=0.089min=5.3m/s同样TØ8.7=55 铰孔ap=0.15L1=20mm T=6.08s5.5工序V：铣侧面 粗铣轴承孔端面保证侧

22、面尺寸20±0.1粗糙度Ra6.3轴承孔端面加工42，粗糙度Ra6.3由图及前计算知 侧面余量为3mm. dp=3mm轴承孔端面ap=1mm对于侧面加工余量较大，因此每齿进给量为0.2mm/Z对于轴承孔端面取每齿进给量af=0.35mm/Z(表3-28)刀具用Ø110YG8硬质合金端面铣刀刀具耐用度t=120min(表3-27)V1=78m/min=1.3m/s V2=82.4m/min=1.37m/s所以n1=3.76r/s=225.8r/min同样n2=237r/min按X62所有的转速取n1=n2=235r/min实际转速 n=1.35m/s工时计算：T= 取L2=2

23、mm(表7-7)L1=0.5(110-)+2=14.6mmL1,=0.5(110-)+2=13.4mmT1=0.25minT2=0.17min5.6工序VI：粗扩缸套孔Ø55±0.1用Ø55扩孔钻（高速钢）钻孔切削速度由表3-42知为0.22mm/s.扩孔速度为钻孔速度的1/3。（表3-54）所以:扩孔速度为0.073m/s.ap扩=5mm进给量f扩=1.8f钻.f钻由（表3-38）知为1.1mm/r所以 f扩=1.98mm/r对于切削速度V=0.073m/s 所以n=25.36r/min根据机床转速选n=68r/min 实际转速v=0.19m/s工时计算：L1=

24、()ctgkr+2 kr=600所以L1=（）ctg600+2=3.4mmL=8mm L2=2mmT扩=0.1min5.7工序VII：粗扩轴承孔Ø51+0.1同上工序计算 n扩Ø51=68r/min ap=5mm f扩51=1.98mm/r工时TG=0.42min5.8工序VIII：扩侧面孔Ø56计算方法同上工序 V扩56=68r/minap56=5mm f56=1.98mm/r T56=0.098min5.9工序IX：精铣轴承孔端面保证尺寸40±0.05V= ap=2mm 由前工序知af=0.3mm/z（表2-28）用Ø110YG8硬质合金端

25、面铣刀，刀具耐用度t=120minV=78.5m/min=1.3m/sn=3.76r/s=225.8r/min根据机床 取n=235r/min实际速度v=1.35m/sT计算方法与工序VI方法相同T=0.17min5.10工序X：钻斜油孔锪平面倒角攻丝钻Ø8.5孔进给量由表3-18知为0.5mm/r用高速钢钻头切削速度由表3-42知为0.22m/sn=494.56r/min附表4-5中Z525钻床速度为n=545r/min实际速度v=0.24m/s锪平面，用平面锪钻Ø20*75 无公式近似计算n=210r/min由目录4.5-1知 ，取n=195r/min实际速度 V=0.

26、20m/s攻丝M10-6H 螺距为5mm切削用量由表3.63知切削速度为0.105m/sn=200r/min实际速度V=0.102m/s工时计算：T钻=取kr=600L1=()ctgkr+2=ctg600+2=4.5mmL2=2mm f=0.5mm/rT=0.093min攻丝时间T攻=0.034min5.11工序XI：在侧面钻孔 倒角 攻丝钻四个M6螺纹 底孔Ø5.1深12,钻Z螺纹底孔Ø11，倒角,攻M6-6H丝，。攻Z丝 ，设备Z35钻Ø5孔，进给量由（表3-38）知f=0.3mm/r高速钢钻头由表3-42知切削速度为0.22mm/s 即 n=840.76r/

27、min根据机床选n=850r/min实际切削速度为v=0.49m/s工时计算 若钻头 kr=600L1=ctg600+2=3.4mmT=0.068min对于钻Ø11孔用同上方法可算出f=0.6mm/rn=420r/min V=0.24m/s T1=0.068min攻M6丝及Z“1/4”丝，查表3-63知切削速度分别为0.081m/s 和0.2m/sn=257r/min同理n,=318.5r/min，根据机床选n分别为n5=265r/min n,=335r/min T5=0.025min,同理 T,=0.021min5.12工序XII：半精镗 精镗轴承孔 精镗缸套座孔刀具X10+65

28、YG3镗刀，半精镗至尺寸Ø52+0.009-0.029 精镗缸套座孔至Ø56+0.046,主轴转速V，转速V51=163m/s V56=176m/s按V=计算，为保证其光洁度按经验f=0.08mm ap半=0.8mm ap精=0.2mm ap56精=1.004mm.T52=0.63min T56=0.1min在精镗轴承孔时要保证尺寸105+0.02同时要保证尺寸38+0.08，此时设计基准与工序基准不重合，故要进行尺寸换算。使加工完后保证尺寸38+0.08，尺寸链如图：A0为组成环A1为增环 A2减环。所以A0=A1-A2 A2=A1-A0=105-38=67mm。为保证加工精度取38尺寸公差的1/3计算：BsA0=BsA1-BXA2 BXA2=BsA1-BXA0 =0.02-(-0.02)=0.04BXA2=BXA1-BSA2 BsA2=BXA1-BXA0 =-0.02-0.02=-0.04A2=67+0.04 即高度方向上必须保证67+0.045.13工序XIII：在顶面钻孔 倒角 攻丝钻M8螺纹底孔Ø6.7深18，倒角攻丝M8丝深12。计算方法同工序XI。钻Ø6.7孔：f=0.4mm/r n=670r/min 既V=0.23m/sT=0.09min 攻M8丝 n=265r/min 螺距 t=1.25 T=0.036mi5