曲轴零件的机械加工工艺及夹具设计

曲轴零件的机械加工工艺及夹具设计摘要:曲轴是机器的关键部件之一,主要用于往复式机械,在柴油机中与活塞连接，通过其旋转运动转换成活塞的直线运动。其材质大体分为两类：一是钢锻曲轴，二是球墨铸铁曲轴。曲轴关键技术是整个产业中占有非常重要的地位。曲轴在发动机中是非常难以加工的零件之一。在发动机中，曲轴工作需要承载巨大载荷，工作条件极其恶劣，对曲轴材质以及毛坯加工技术、精度、外表粗糙度、热处理和外表强化、动平衡等要求都十分严格。本设计结合实际进行理论分析，在保证产品质量，提高生产效率，降低生产本钱的的前提下，对曲轴零件的工艺进行优化设计。从目前的总体水平看,低下的生产率,落后的技术和设备,粗糙的机械性能导致毛坯铸造工艺存在不稳定,精度低、废品率高等等问题。球墨铸铁具有良好的切削性能，也能进行热处理和外表硬化来提高曲轴疲劳强度和耐磨性。在本次设计中曲轴的材质为球墨铸铁。本设计利用所学知识，查找资料设计可取的工艺路线，选取了加工工艺完善也比拟精密和经济的作为方案，并设计其中一到二个工序的加工夹具。夹具设计的思路如下：〔1〕根据设计任务书收集设计资料；〔2〕初步拟订夹具的结构方案、绘制零件图；〔3〕绘制夹具总装图。关键词：曲轴球墨铸铁工艺路线夹具R180dieselenginecrankshaftprocessdesignandfixturedesignABSTRACT:ThegraduationdesignisaboutR180dieselenginecrankshaftprocessdesignanditstwoprocesstofixturedesign.Crankshaftisoneofthekeypartsofdieselengine,thematerialcanbedividedintotwocategories:oneisforgedsteelcrankshaft,2itisductileironcrankshaft.Thecrankshaftkeytechnologyisoneofthemostconcernofthewholeindustry.Isenginecrankshaftunderimpactload,thepoweroftheimportantpartsoftheenginefivebigoneofthemostdifficulttoguaranteemachiningquality.Becausecrankshaftworkingconditions,materialforcrankshaftblankandprocessingtechnology,precision,surfaceroughness,heattreatmentandsurfacestrengtheningisverystrict,dynamicbalance,etc.ThisdesignbasedonAutoCAD,drawthecorrespondingpartdrawinganddesigndesirableprocessroutefindingoutinformation,andselecttheprocessingcraftismorepreciseandtheeconomyasasolution.Fixturedesigntrainofthoughtis:(1)cleardesigntask,designinformationcollection;2)toformulatethefixturestructurescheme,thestructureofthedrawingsketch;(3)mapclampassembly.Keywords：ThecrankshaftDuctileironProcessroutefixture目录TOC\o"1-3"\h\u174291前言1325241.1绪论6325241.2曲轴的概念6192161.3曲轴的制造技术6282231.3.1曲轴材料8136141.3.2曲轴加工8154521.4论文结构927062曲轴零件工艺设计10198692.1分析零件1012457零件的作用1016665零件的工艺分析10192562.2确定生产类型1038372.3确定毛坯1048572.3.1确定毛坯种类10307402.3.2确定铸件加工余量1163412.3.3绘制曲轴零件毛坯图1174482.4机械加工工艺过程设计116555选择定位基准1145002.4.2选择外表加工方法11847确定工艺过程方案12313842.5选择加工设备与工艺装备14253442.5.1选择机床15255782.5.2选择夹具1510132.5.3选择刀具162029选择量具16108642.6确定工序尺寸16265152.7确定切削用量及时间定额19292642.7.1工序070〔粗车长头〕切削用量及时间定额1915130工序130〔钻孔Ф14.2〕切削用量及时间定额2222379工序240〔铣K面〕切削用量及时间定额23187812.8填写工艺规程卡2524070机械加工工序卡片2517376机械加工工艺过程卡片25265703曲轴零件第一套夹具设计2698843.1明确设计任务、收集分析原始资料2612255加工工件的零件图2612959设计任务书2616313工序简图26178043.1.4分析原始资料2694983.2确定夹具的结构方案2725753.2.1根据六点定位规那么确定工件的定位方式2731393.2.2选择定位元件，设计定位装置27324083.2.3分析计算定位误差28225863.2.4确定工件的夹紧装置29100203.3绘制夹具结构草图3076523.3.1拟订夹具总装图的尺寸、公差与配合以及技术要求30272293.3.2绘制夹具总装图3185024曲轴零件第二套夹具设计32236924.1明确设计任务、收集分析原始资料32114834.1.1加工工件的零件图3238834.1.2设计任务书3281784.1.3工序简图3229225分析原始资料32109634.2确定夹具的结构方案33317644.3夹具定位误差分析33151094.4拟订夹具总装图的尺寸、公差与配合及技术要求3314532尺寸、公差与配合33224664.4.2制订技术条件3467234.5绘制夹具总装图341536总结351536致谢361536参考文献377698附录A机床3810384附录B夹具3927499附录C刀具4011404附录D量具401前言1.1绪论(一)、研究的目的及意义随着科学技术的迅猛开展和市场需求的变化及竞争加剧，传统的制造技术开展到了一个崭新的阶段；随着我国经济的持续高速开展，人们生活水平不断提高，汽车已经走进了我们的日常生活，渐渐成为一种普通消费品；随着市场对汽车需要量的增加和制造技术的开展，到了本世纪初，小作坊的生产方式已经不能满足需要，而各种新的制造工艺和新式高效机床的出现，使汽车和发动机的制造技术出现了飞跃。因此，人们对汽车的性能要求也在不断提高，不管是经济性、动力性，还是稳定性、平安性，甚至是排放性等各方面都要逐一考虑。这就需要传统制造技术和汽车专业技术相互结合，在满足汽车动力性的同时满足其经济性与生产效率，也就是工艺性。而要想使整车的工艺性完美，对各零件的加工也是最为重要的。曲轴是发动机中承受冲击载荷，传递动力的重要零件，在发动机五大件中最难以保证加工质量。由于曲轴工作条件恶劣，因此对曲轴工艺规程的编制、夹具的选择都要有严格的要求。如果其中任何一个环节质量没有得到保证，那么可严重影响曲轴的使用寿命和整机的可靠性，因此我们应不断改良曲轴加工工艺。我国曲轴专业生产厂家不是很多，且整体规模小、专业化程度低、企业设备陈旧、产品设计和工艺落后、性能寿命和可靠性差、品种杂乱和“三化”程度低，这些都影响了整机适应国内及国际市场的能力。随着我国参加WTO，内燃机零部件行业将面临更加剧烈的市场竞争，也将迎来新的开展机遇。我们只有充分了解国内外内燃机曲轴制造技术现状及开展趋势，及时改良和提高曲轴制造技术水准，才能制造出具有世界一流水平的内燃机曲轴，以实力参与市场竞争。本次设计题目为“曲轴零件的机械加工工艺及夹具设计”，它运用了机械加工设计的根底内容，囊括了几年来所学的理论知识，使我了解曲轴飞轮组的功用及工作条件和受力情况，及了解相关零部件的材质及加工和使用特点。并确定加工工艺方案，通过对加工工艺方案的改良及加工工艺分析，提出相应加工方案，从而到达对曲轴飞轮组在发动机运转的工况了解和原理认知，为将来设计发动机打下坚实根底。同时了解机床夹具的功用、组成和分类。以及机床夹具设计的步骤和方法，夹具总图的设计和绘制方法。曲轴是内燃机中承受冲击载荷传递动力的关键零件，也是在内燃机5大件(机体、缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴)中最难以保证加工质量的零件。由于曲轴工况条件恶劣，因此对曲轴的材质、毛坯加工技术、精度、外表粗糙度、热处理和外表强化、动平衡等要求都十分严格。其中任何一个环节的质量对曲轴的寿命和整机的可靠性都具有很大的影响。因此世界各国对曲轴的加工都十分重视，都在不断地改良曲轴加工工艺，最大可能地提高曲轴寿命。曲轴质量约占内燃机质量的10%，本钱约占整机的10%~12%，其材质大体可分2类：一类是锻钢，一类是球墨铸铁。由于球墨铸铁的切削性能良好，并可通过各种热处理和外表强化处理来提高曲轴的抗疲劳强度、硬度和耐磨性。球墨铸铁中的内摩擦所耗功比钢大，减小了工作时的扭转振动的振幅和应力，应力集中也没有钢质曲轴敏感，所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛的应用。近年来，我国内燃机曲轴专业生产厂家通过引进技术消化吸收和自行开发，总体水平有了较大的提高。但是我国距世界先进水平仍相差很远，甚至于还满足不了我国内燃机工业技术开展的要求。我们只有充分了解国内外内燃机曲轴制造技术现状及开展趋势，及时改良和提高曲轴制造技术水准，才能制造出具有世界一流水平的内燃机曲轴，以实力参与市场竞争。目前，世界各国的发动机生产企业对曲轴加工都十分重视，都在不断更新曲轴加工设备．改良加工工艺，以提高曲轴加工质量，延长使用寿命。我国的各大发动机生产厂经过多年的学习和探索，已经掌握了很多较为先进的血轴加工技术，生产效率较高，生产线中的大局部设各也已国产化。国内曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备多采用多刀车床车削曲轴主轴颈及拐颈，工序的质量稳定性差，容易产生较大的内应力，难以到达合理的加工余量。一般精加工采用MQ8260等曲轴磨床粗磨-半精磨-精磨-抛光，通常靠手工操作，加工质量不稳定。而发动机曲轴生产得到较大的开展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的开展。曲轴在发动机中是承受载荷传递动力的重要零部件，也是发动机五大零部件中最难以保证加工质量的零部件，其性能、水平直接影响整机的性能水平及可靠性。因此，各工业兴旺国家十分重视曲轴生产，不断改良其材质及加工手段，以提高其性能水平，满足发动机行业的需要。近几年来，国内曲轴加工开展十分迅速。尤其是发动机曲轴。先进的加工工艺加工出的曲轴质量好、效率高且稳定。而欧美等汽车工业兴旺的国家，经过多年的积累，。在加工工艺方面，由于国外大多采用了先进的数控设备，而国内大多以手动设备为主，精度差，这就要求我们在实际设计加工工艺的过程中充分考虑各方面的因素，在借鉴国外先进的工艺方案的同时充分考虑现有设备资源的利用和改造，到达少投入，大收益。兴旺国家的开展经验告诉我们，工业化是迈向现代化的必经之路。而制造业，特别是装备制造业是实现工业化的主力军，是实现现代化的原动力，开展制造业始终是振兴经济、实现现代化的最正确路径。曲轴是发动机中用于传递动力的核心零件，由于工况条件恶劣，且承受复杂的冲击载荷，因此对曲轴的材质、NI精度、外表质量、动平衡等的要求都十分严格。又由于曲轴的材料为高强度合金钢，难于加工和断屑，而且曲轴主轴颈和连杆轴颈几何形状复杂，因此作为发动机五大零件之一的曲轴，其加工难度、加工工艺复杂程度在发动机各零部件中都首屈一指，它的结构参数和加工工艺水平直接影响着整机的尺寸和重量，以及发动机的可靠性和寿命。世界各国的发动机生产企业对曲轴。加工都十分重视，都在不断更新曲轴加工设备．改良加工工艺，以提高曲轴加工质量，延长使用寿命。我国的各大发动机生产厂经过多年的学习和探索．已经掌握了很多较为先进的血轴加工技术，生产效率较高，生产线中的大局部设各也已国产化。但是，在一些关键工序所采用的关键工艺上，我们还是非常依赖国外的技术，需要使用国外的设备和刀具。因此，我们还需进一步研究曲轴加工工艺，尤其是要深入研究关键工艺和关键设备，这对提升曲轴乃至发动机的生产水平都是相当重要的。曲轴的材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，〔还有其他〕。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑．这个一般都是压力润滑的，曲轴中间会有油道和各个轴瓦相通，发动机运转以后靠机油泵提供压力供油进行润滑、降温。发动机工作过程就是，活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。曲轴的旋转是发动机的动力源。曲轴的结构包括轴颈、曲轴臂、曲轴销、侧盖以及连杆大端轴承。轴颈具有一第一油路。曲轴臂连接于轴颈。曲轴销设置于曲轴臂之中，并且抵接于轴颈。曲轴销具有第一机油缓冲室、第二机油缓冲室以及第二油路。第一机油缓冲室系连接于第二机油缓冲室，第二油路连接于第二机油缓冲室。侧盖设置于曲轴臂中，侧盖与曲轴销之间成形有一空间，该空间连接于第一油路与第一机油缓冲室之间。连杆大端轴承设置于曲轴臂之中，曲轴销套设于连杆大端轴承之中，第二油路连接于第二机油缓冲室与连杆大端轴承之间。本实用新型可将机油内微小异物过滤掉，减少了连杆大端轴承遭受微小异物侵入的时机，并防止连杆大端轴承损坏，进而可延长曲轴结构的使用寿命。在曲轴的机械加工中，采用新技术和提高自动化程度都不断取得进展。目前，国内较陈旧的曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备一般采用多刀车床车削曲轴主轴颈及连杆轴颈，工序质量稳定性差，容易产生较大的加工应力，难以到达合理的加工余量。精加工普遍采用MQ8260等普通曲轴磨床进行粗磨、半精磨、精磨、抛光，通常靠人工操作，加工质量不稳，尺寸一致性差。现在加工曲轴粗加工比拟流行的工艺是：主轴颈采用车拉工艺和高速外铣，连杆颈采用高速外铣，而且倾向于高速随动外铣，全部采用干式切削。在对连杆颈进行随动磨削时，曲轴以主轴颈为轴线进行旋转，并在一次装夹下磨削所有连杆颈。在磨削过程中，磨头实现往复摆动进给，跟踪着偏心回转的连杆颈进行磨削加工。曲轴是各类发动机上的一个非常重要的旋转零件，装上连杆后，可通过旋转将活塞的往复运动变成循环运动。其材质大体分为两类：一是钢锻曲轴，二是球墨铸铁曲轴。有两个重要的曲轴加工局部:主轴颈和连杆颈。主轴颈与缸体配合安装，连杆颈和连杆大头孔连接,连杆小头和活塞连接,形成一个典型的曲柄滑块机构。柴油机的工作过程是:活塞压缩空气混合燃爆后,推动活塞直线运动并通过连杆将推动力传给曲轴,曲轴将直线运动转变为旋转运动。曲轴的旋转发动机的动力源,故曲轴加工的优良程度将直接影响发动机的整体性能。由于曲轴工作需要承载巨大载荷，工作条件恶劣，而随着机械化生产逐渐成为当今主流，传统的制造工艺已经不能满足人们的需求。曲轴材质以及毛坯加工技术、精度、外表粗糙度、热处理和外表强化、动平衡等要求都十分严格。〔二〕、国内外现状从目前的整体水平来看，曲轴根本都是两种材质：一是钢锻曲轴；二是球墨铸铁曲轴。根据材质选择的不同，其生产方式也不同。为了保证生产精度，铸造方式生产的曲轴已经广泛运用于各大型机器的运行。球墨铸铁具有良好的切削性能，并且可以进行各种热处理以及外表强化处理，故球墨铸铁被广泛运用于曲轴的生产。但是，曲轴毛坯的铸造工艺生产效率低下，工艺装备参差不齐，性能不够稳定、精度低、报废率高居不下，这一系列的问题都需要优化。目前，国内大局部专业厂家普遍采用普通机床和专用组合机床组成的流水线生产，生产效率、自动化程度较低。曲轴的关键技术工程仍与国外相差1～2个数量级。国外的机加工工艺大致可归纳为如下几个特点。①广泛采用数控技术和自动线，生产线一般由几段独立的自动化生产单元组成，具有很高的灵活性和适应性。采用龙门式自动上下料，集放式机动滚道传输，切削液分粗加工与精加工两段集中供给和回收处理。②曲轴的主要加工工序基准中心孔，一般采用质量定心加工方式，这样在静平衡时，加工量很少。③轴颈的粗加工一般采用数控铣削或车拉工艺。工序质量可到达国内粗磨后的水平，且切削变形小、效率高。铣削和车拉是曲轴粗加工的开展方向。④国外的曲轴磨床均采用CNC控制技术，具有自动进给、自动修正砂轮、自动补偿和自动分度功能，使曲轴的磨削精度和效率显著提高。⑤油孔的加工采用鼓轮钻床和自动线，近几年随着枪钻技术的应用，油孔的加工大多已采用枪钻自动线钻孔—修缘—抛光。⑥曲轴的抛光采用CNC控制的砂带抛光机，所有轴颈一次抛光只需20多秒，粗糙度可达Ra0.4以下，大大减小了发动机的磨合期。⑦动平衡一般采用现在线检测，对曲轴的几乎所有机加工工程均可一次完成检测、显示和打印。⑨曲轴的清洗采用专用精洗机定点定位清洗，保证了曲轴清洁度要求。⑩广泛采用了轴颈过渡圆角滚压技术。专用圆角滚压机自动控制，对所有轴颈圆角进行一次滚压，而且滚压力和滚压角度可自动调节，使圆角处产生最正确的剩余压应力，提高了曲轴的疲劳强度。〔三〕、小结从目前的总体水平看,低下的生产率,落后的技术和设备,粗糙的机械性能导致毛坯铸造工艺存在不稳定,精度低、废品率高等等问题。通过本次毕业设计的研究，力求得出一套更加完善的加工工艺工程。相比锻钢曲轴，球墨铸铁曲轴具有良好的切削性能，也能进行热处理和外表硬化来提高曲轴疲劳强度和耐磨性。并且球墨铸铁内部的摩擦功耗比钢的大、降低了扭转振动的振幅和应力,集中应力也不像钢制曲轴那么敏感。从而球墨铸铁曲轴在国内外得到广泛采用。在本次设计中曲轴的材质为球墨铸铁。为了提高曲轴质量，我们采取了以下几个环节的措施：〔1〕熔炼；〔2〕球化处理；〔3〕孕育处理；〔4〕合金化；〔5〕造型工艺；〔6〕浇注冷却工艺。1.2曲轴的概念曲轴是各类发动机上的一个非常重要的旋转零件，装上连杆后，可通过旋转将活塞的往复运动变成循环运动。其材质大体分为两类：一是钢锻曲轴，二是球墨铸铁曲轴。有两个重要的曲轴加工局部:主轴颈和连杆颈。主轴颈与缸体配合安装，连杆颈和连杆大头孔连接,连杆小头和活塞连接,形成一个典型的曲柄滑块机构。柴油机的工作过程是:活塞压缩空气混合燃爆后,推动活塞直线运动并通过连杆将推动力传给曲轴,曲轴将直线运动转变为旋转运动。曲轴的旋转发动机的动力源,故曲轴加工的优良程度将直接影响发动机的整体性能。曲轴的结构包括轴颈、曲轴臂、曲轴销、侧盖以及连杆大端轴承。轴颈具有一第一油路。曲轴臂与轴颈相连接。曲轴销嵌于曲轴臂之中，并与轴颈直接连接。曲轴销具有第一、第二机油缓冲室以及第二油路。第一、第二机油缓冲室相连接，第二油路连接于第二机油缓冲室。侧盖设置于曲轴臂中，侧盖与曲轴销之间成形有一空间，该空间连接于第一油路与第一机油缓冲室之间。连杆大端轴承设置于曲轴臂之中，曲轴销套设于连杆大端轴承之中，第二油路连接于第二机油缓冲室与连杆大端轴承之间。1.3曲轴零件的制造技术随着工业技术的开展,柴油机曲轴生产也得到了相当大的开展,目前已经有相当数量的规模,无论是从设计层面,或产品品种、质量、生产规模、生产方法有快速的开展。曲轴在柴油机中承受负载和动力传递，是发动机的重要零部件之一，也是是最困难的五个部件之一，加工质量的好坏,直接影响整体性能水平的性能水平和可靠性。因此，各工业兴旺国家十分重视曲轴的生产，不断改良其材质及加工手段，以提高其性能水平，满足发动机行业的需要。近几年来，国内曲轴加工得到了迅速开展。尤其是大功率柴油机曲轴。曲轴是将直线运动变成旋转运动，或将旋转运动变成直线运动的零件。它是往复式发动机、压缩机、剪切机与冲压机械的重要零件。曲轴工作时要承受很大的扭应力及大小和方向都在不断变化的弯曲应力的作用，因此曲轴应具有足够的强度和支承刚性。曲轴工作时的旋转速度很高，曲轴的轴颈和连杆轴颈需要足够的耐磨性，且曲轴的质量分布应当平衡，以防因不平衡而产生离心力使曲轴承受附加载荷。为了保证曲轴的正常工作，对曲轴规定了严格的技术要求。其主要技术要求如下：主轴颈和连杆轴颈的尺寸精度通常为IT6~IT7，同轴度允许偏差0.015mm，外表粗糙度值为0.2~0.4um。轴颈长度公差等级IT9~IT10。轴颈的形状公差，如圆度、圆柱度控制在尺寸公差之内。本次设计圆柱度公差为0.005。位置精度，包括主轴颈与连杆轴颈的平行度：一般为100mm之内不大于0.02mm；曲轴各主轴颈的同轴度：小型高速曲轴为0.025mm，中大型低速轴为0.03～0.08mm；各连杆轴颈的位置度不大于±20°。本设计中各连杆轴颈的轴心线应与主轴颈中心线在同一平面内，位置公差为0.2。曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力，容易产生扭振、折断及轴颈磨损，因此要求所用材料应有较高的强度、疲劳强度和耐磨性。对于材料的选择有一定的要求：一般曲轴为35、40、45钢或球墨铸铁QT600-2；对于高速、重载曲轴，可采用35CrMoAl、42Mn2V等材料。该零件材料为QT800-2，考虑该工件形状比拟复杂，因此应该选用铸件，以最大限度减少金属切屑量，保证高效率低消耗。由零件图可知，该曲轴为球墨铸铁，牌号为QT800-2，铸造，查《机械加工简明手册》表1.3-1知，CT9级，MA-G级，采用壳模铸造。又由CT9级，MA-G级和曲轴根本尺寸查《机械加工简明手册》表2.2-4知其加工余量如下表2-1表2-1曲轴铸件毛坯各段尺寸公差以及加工余量工程曲轴前端主轴颈连杆轴颈全部曲柄法兰端公差等级CT99999加工面尺寸40705784105铸件尺寸公差3.63.63.63.63.6机械加工余量等级GGGGG加工余量2.52.5332.5毛坯根本尺寸457563901101.3.1曲轴材料曲轴一般分为球墨铸铁曲轴,曲轴锻钢曲轴。球墨铸铁曲轴一般使用QT700-2，QT800-2，QT900-2等等。锻钢曲轴材料常用的45、35CrMo、40Cr、40MnB、42CrMo和非调质钢如C38+N2、48MnV等。其中非调质钢以其卓越的性能、低廉的本钱广受赞誉。在曲轴上的应用已被正式纳入标准,成为锻钢曲轴的开展趋势。非调质钢是在碳钢的根底上添加一些微量合金元素，基体显微组织和析出相的强化决定其力学性能的好坏。这种钢在热轧、锻造、正火状态时的力学性能能够到达一般调质状态的力学性能水平。因此,可节省了钢的调质处理过程,不仅缩短生产周期,还节约能源。1.3.2曲轴加工曲轴锻造工艺过程：下料——加热——辊锻〔如需要〕——预成型——终锻——切边——扭拐〔局部曲轴〕——校正。选择在中频电感应连续加热炉内不断进行加热，直到坯料温度在1150±50℃,与传统加热油相比,不仅简化了操作,也解决了加热温度不稳定,钢坯加热不均匀,导致过热,过烧的、材料散热高消耗和不利于环境保护的问题。扭拐是将连杆轴颈不在一个平面内的曲轴终锻在一个平面上，切边后在扭拐机上根据需要将连杆颈绕主轴颈中心线扭转到要求的角度，通常是90°或120°。增加扭拐工序解决了终锻模具分模复杂、型腔深、锻造工艺性差、毛坯缺肉等问题，并提高生产效率。曲轴毛坯热处理是决定曲轴机械性能的关键工序，正火、淬火、回火机组在热处理工序逐渐取代箱式炉，得到越来越广泛的应用，使热处理加热温度稳定，保证材料的机械性能和金相指标，并大大地提高生产效率。曲轴属于细长类零件，加工过程中以两端中心孔做为主要定位基准。质量定心机是使用平衡原理，采用计算机测控系统,确定曲轴中心轴,并在这个轴的轴线加工中心孔的设备。质量定心机可有效的减小曲轴加工后的初始不平衡量，从而提高最后平衡精度和生产效率。不平衡量小，平衡校正时在平衡配重块上只需要去掉少量质量，从而保证曲轴在结构设计上的质量补偿。几何中心孔会存在由于锻造毛坯外轮廓偏差和热处理，轴颈弯曲造成的质量中心线与几何中心线不重合而产生平衡量偏差的问题，用质量定心机钻中心孔替代几何中心孔能有效解决这些问题。加工过程,因为质量中心与几何中心线不重合,在旋转产生的离心力作用下会引起振动，造成损坏设备降低了加工精度的问题。精磨轴颈加工方法是数控磨床加工，有利于主轴、连杆轴颈尺寸精度、外表粗糙度、圆角尺寸精度以及相应的形位公差得到保证。数控磨床加工曲轴能到达精度见表4。加工过程中，需要消除粗加工工序中产生的应力，来保证曲轴成品的形位公差。通常是采取的方法是在精加工前进行去应力回火处理。回火过程的加热温度应低于毛坯热处理温度30℃—60℃。主轴颈、连杆轴颈的抛光采用砂带抛光机抛光，使轴颈外表粗糙度到达Ra=0.25，提高了曲轴主轴颈、连杆轴颈外表精度。先进加工工艺制成质量好、效率高、稳定的曲轴，随着汽车工业的开展,我国的发动机曲轴生产取得很大的进步，已经有相当数量的规模，不管设计水平，或产品品种、质量、生产规模、生产方法大大开展。1.4论文结构第一局部：分析、绘制零件图—确定加工工艺和方案—计算切削用量及时间—填写工艺规程卡片。第二局部：确定第一套夹具结构—确定结构方案—绘制夹具装配图—第二套夹具。2曲轴零件的机械加工工艺设计2.1分析零件2.1.1零件的作用曲轴是发动机上的一个重要的旋转机件，装上连杆后，承接活塞的上下(往复)运动变成循环运动。2.1.2零件的工艺分析零件选用材料为QT800-2，因为该材料具有较高的强度、韧性和塑性以及切削性能良好的优点；且结构工艺性比拟好。从各加工方法的经济精度及一般机床所能到达的位置精度角度考虑，由于该零件没有很难加工的外表，各外表的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。2.2确定生产类型零件的年生产纲领为5000件，零件质量3.35kg。由《机械制造工艺与机床夹具》表1—3可确定其生产类型为大量生产。初步确定工艺安排的根本确定为：采用高生产率专用机床及自动机床，按流水线形式排列；采用高生产率夹具、高生产率刀具和量具、还有自动检验装置。这样可以保证高效率生产。2.3确定毛坯2.3.1确定毛坯种类根据零件材料确定毛坯为铸件。因为毛坯精度要求高，生产批量很大，所以毛坯的铸造方法选用金属模机械砂型铸造。2.3.2确定铸件加工余量根据《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-3，球墨铸铁用砂型机器造型成批铸造，公差等级是8-10,故铸件尺寸公差等级采用CT9级。根据《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-5，取加工余量为MA-G级；再对应确定各加工余量。2.3.3绘制曲轴零件毛坯图图2-1曲轴零件毛坯图2.4机械加工工艺过程设计2.4.1选择定位基准在曲轴加工工艺中，曲轴基准中心孔加工的是否精确合理直接影响曲轴后续其它工序的加工。本设计中，首先以两主轴颈及短头扇形外侧定位钻中心孔，再以中心孔定位分别粗精车长短头。2.4.2选择外表加工方法根据各外表加工要求以及各种加工方法的经济精度，由《机械制造工艺与机床夹具》表1—9～表1—14选择零件〔依次为从长头到短头〕的加工方案与进度如下：〔1〕M33X2螺纹：粗车〔IT12〕—精车〔IT7〕—割槽Ф31X3〔IT11〕—车螺纹M33X2。〔2〕1：8圆锥面：粗车〔IT12〕—半精车〔IT10〕—铣键槽12N9〔IT8〕—磨削〔IT6〕。〔3〕Ф40圆柱面：粗车〔IT12〕—半精车〔IT10〕—磨削〔IT6〕—抛光〔IT5〕。〔4〕Ф45圆柱面：粗车〔IT12〕—半精车〔IT10〕—割槽Ф43X2—粗磨〔IT7〕—精磨〔IT6〕。〔5〕Ф55圆柱面：粗车〔IT12〕—半精车〔IT10〕。〔6〕K面：铣〔IT9〕—钻孔4—Ф8〔IT12〕—铰孔4—Ф8〔IT9〕—钻孔2—M10〔IT12〕—攻丝2-M10。〔7〕Ф45连杆颈圆柱面：粗车〔IT12〕—半精车〔IT10〕—粗磨〔IT7〕—精磨〔IT6〕—抛光〔IT5〕。〔8〕Ф14.2斜孔：钻〔IT12〕。〔9〕Ф55圆柱面：粗车〔IT12〕—半精车〔IT10〕。〔10〕Ф46圆柱面：粗车〔IT12〕—半精车〔IT10〕—粗磨〔IT7〕—精磨〔IT6〕。〔11〕Ф36圆柱面：粗车〔IT12〕—半精车〔IT10〕—割槽Ф34X3〔IT10〕—铣键槽5N9〔IT8〕—粗磨〔IT7〕—精磨〔IT6〕。〔12〕Ф16孔：钻孔Ф14〔IT12〕—铰孔Ф16〔IT8〕。〔13〕M6螺纹：钻孔2—Ф5〔IT12〕—攻丝2-M6。2.4.3确定工艺过程方案工序的集中与分散该曲轴的生产类型为大批生产，且工序较多。因此选用工序集中原那么安排曲轴的加工工序。采用高效专用设备及工艺装备，以提高生产率，工序装夹的次数少，易于保证外表间位置精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期。一、工序顺序的安排1.机械加工工序的安排=1\*GB3①遵循“基面先行”原那么，先加工精基准-铣第8曲柄外侧面。=2\*GB3②遵循“先粗后精”原那么，先进行粗加工工序，后安排精加工工序。=3\*GB3③遵循“先主后次”原那么，先加工主要外表。各段主轴和曲柄断面，直径，后加工次要外表-法兰面等。=4\*GB3④遵循“先面后孔”原那么，先加工各平面，最后进行螺纹孔的加工。2.热处理工序的安排由于毛坯为铸件，壁厚不均匀，在加热冷却及相变过中。会产生效应力和组织应力，应采用回火消除这种应力，毛坯在出厂前已经过相应热处理，在此工艺路线中将省略。在精磨加工前，为提高球墨铸铁的外表机械性能和磨削精度，应安排淬火工艺，本加工采用电热淬火。淬火后，为消除淬火带来的剩余应力。应安排回火处理。1、拟定方案由于各外表加工方法已根本确定，现按照工艺顺序安排原那么：先粗后精、先主后次、先面后孔、基准先行，初步拟定两种工艺过程方案，见表1。表1工艺过程方案方案Ⅰ方案Ⅱ工序号工序内容工序号工序内容毛坯毛坯010按铸件要求检验010批量毛坯抽检020热处理020铣端面〔两个〕030批量毛坯抽检030钻中心孔B5040铣端面〔两个〕040检测曲轴硬度050钻中心孔B5050粗车短头，依次为Ф36h6，Ф46k6，Ф55060检测曲轴硬度060粗车长头，依次为M33X2，1：8圆锥面，Ф40h9，Ф45m6,Ф55070粗车短头，依次为Ф36h6，Ф46k6，Ф55070精车短头，依次为Ф36h6，Ф46k6，Ф55080粗车长头，依次为M33X2，1：8圆锥面，Ф40h9，Ф45m6,Ф55080精车长头，依次为M33X2，1：8圆锥面，Ф40h9，Ф45m6,Ф55续表1：090车开档，粗车连杆颈Ф45090割槽Ф34X2,割槽Ф31X3,割槽Ф43X2100精车短头，依次为Ф36h6，Ф46k6，Ф55,割槽Ф34X2100车开档110精车长头，依次为M33X2，1：8圆锥面，Ф40h9，Ф45m6,Ф55,割槽Ф31X3,割槽Ф43X2110粗、精车连杆颈Ф45120精车连杆颈Ф45120钻孔Ф14.2130钻孔Ф14.2130钻斜油孔Ф5140钻斜油孔Ф5140钻孔Ф14，铰孔Ф16150钻孔Ф14，铰孔Ф16150修正中心孔160修正中心孔160粗磨两端主轴颈Ф45170按工艺要求进行中间检验170粗磨连杆颈Ф45180粗磨两端主轴颈Ф45180铣键槽5N9190粗磨连杆颈Ф45190铣键槽12N9200铣键槽5N9200铣K面210铣键槽12N9210钻铰4—Ф8220铣K面220钻攻2—M10230钻铰4—Ф8230钻攻2—M6240钻攻2—M10240精磨主轴颈Ф45k6，Ф45m6，磨Ф45h9250钻攻2—M6250精磨连杆颈Ф45260精磨主轴颈Ф45k6，Ф45m6，磨Ф40h9260磨1：8圆锥面270精磨连杆颈Ф45270车螺纹M33X2280磨Ф36h6280油孔Ф5抛光290磨1：8圆锥面290在N处打厂标及检验标记300车螺纹M33X2300探伤310油孔Ф5抛光310清洗320探伤320氮化330检验各相关尺寸330抛光连杆颈、油封档340在N处打厂标及检验标记340清洗、检验、包装350清洗360氮化370按氮化工艺要求检验380抛光连杆颈、油封档390清洗、检验、包装2.方案论证相比方案Ⅱ检验过程太少，不利于曲轴质量的控制的缺乏之处，方案Ⅰ的优点在于根本遵循粗精加工划分阶段的原那么。根据以上分析，确定方案Ⅰ为曲轴零件加工的工艺路线。2.5选择加工设备与工艺装备2.5.1选择机床考虑到大量生产，尽量选用高效机床。〔1〕工序070、080、090、100均为圆柱面的车削加工，用CJK6140数控车床加工方便且效率高。〔2〕工序180、190、260、270、280、290均为圆柱面的磨削加工，用JK101数显曲轴磨床加工方便且效率高。〔3〕其余外表加工均采用通用机床。如：C6140卧式车床、X62W万能铣床、Z5125立式钻床等。2.5.2选择夹具夹具的定义夹具是用以装夹工件的装置。机械制造过程中广泛地使用各种夹具，包括机床夹具、装配夹具、焊接夹具、热处理夹具、检验夹具等。机床夹具用于切削加工。在切削加工中，用以固定加工对象，使之定位。机床、夹具、刀具、工件在加工时组成加工系统，工件实现定位和夹紧。夹具的作用保证加工精度；减少安装工件的辅助时间，提高劳动生产率；改善劳动条件，减少劳动量和劳动强度；降低加工本钱，扩大机床的使用范围；保证平安生产等。3、夹具的分类机床夹具一般按适用对象、使用特点、使用机床和动力源分类。具体说来，有：1〕通用夹具：用以加工两种或两种以上工件的同一夹具。特点：能较好地适应加工工序和加工对象的变换，一般结构均已定型，尺寸、规格系列化。2〕专用夹具：专为某一工件的某一工序而设计的夹具。我们设计的钻模夹具就是专用夹具的一种。3〕可调夹具：通过调整或更换个别零、部件，能适用多种工件加工的夹具。特点：夹具的使用对象在设计前并不非常确定，通用性范围大。4〕成组夹具：根据成组技术原理设计的用于成组加工的夹具。设计成组夹具的前提是成组工艺。特点：只需对个别定位和夹紧组件进行调整或更换，即可用于加工成组内的所有零件。5〕组合夹具：由可循环使用的标准夹具零、部件组装成易于联接和拆卸的夹具。6〕随行夹具：用以装夹工件，并由工件输送带送至自动线各工位的装置。4、进行夹具设计的意义夹具是机械制造厂里使用的一种工艺装备。对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此，在进行机械加工之前，先要对其进行夹具设计。考虑到大量生产，均采用专用夹具。2.5.3选择刀具〔1〕在车床上加工的工序，均采用YG6硬质合金外圆车刀，并尽量采用成形车刀。〔2〕在铣床上加工的工序，铣平面选用YG6A硬质合金圆盘铣刀，铣键槽选用键槽铣刀。〔3〕在磨床上加工的工序，磨主轴颈选用砂轮P600×63×305，C46K2B35，其外径为600mm，厚度为63mm，内径为305mm；磨连杆颈选用砂轮P600×25×305，C46K2B35，其外径为600mm，厚度为25mm，内径为305mm。〔4〕在钻床上加工的工序，均选用麻花钻和机用丝锥。2.5.4选择量具工序070粗加工可选通用量具。现按计量器具的不确定度选择量具。粗车Ф36h6mm至Φmm。查《互换性技术测量应用手册》表5.1-1知计量器具不确定度允许值=0.029mm。查《互换性技术测量应用手册》表5.1-2，选择分度值0.02mm的游标卡尺，其不确定度U=0.02mm，U<，可以选用。其他工序所用量具详见工序卡片。2.6确定工序尺寸径向各圆柱外表加工时的工艺基准与设计基准重合。前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现依据《机械制造工艺与机床夹具》第二章有关资料确定各外表精加工、半精加工余量，由后向前推算工序尺寸，并确定其公差，见表2。表2各外表工序尺寸及公差加工外表加工内容加工余量精度等级工序尺寸外表粗糙度Ra(µｍ)M33X2螺纹铸件粗车半精车精车53.61.00.4CT9IT12IT10IT6Ф38±1.0—12.56.30.81：8圆锥面铸件粗车半精车磨削53.61.00.4CT9IT12IT10IT6——12.56.30.8Ф45油封档铸件粗车半精车磨削研磨53.61.00.4CT9IT12IT10IT6Ф50±1.0—12.56.30.80.8续表1：Ф45主轴颈〔长头〕铸件粗车半精车粗磨精磨53.11.10.60.2CT9IT12IT10IT7IT6Ф50±1.0—12.56.30.80.8Ф55〔长头〕铸件粗车半精车53.91.1CT9IT12IT10Ф60±1.1—12.56.3Ф55〔短头〕铸件粗车半精车53.91.1CT9IT12IT10Ф60±1.1—12.56.3Ф36圆柱面铸件粗车半精车粗磨精磨53.21.00.60.2CT9IT12IT10IT7IT6Ф41±1.0—12.56.30.80.84—Ф8孔钻孔铰孔7.80.2IT12IT8Ф7.812.51.62—M10X1.25攻丝钻孔—8—IT12—Ф8—12.5Ф16孔钻孔铰孔142IT12IT8Ф1412.51.6续表2：2—M6攻丝钻孔—5—IT12—Ф5—12.5Ф14.2斜孔钻孔14.2IT12Ф14.212.5Ф5斜油孔钻孔抛光5—IT12IT8Ф5—12.50.82.7确定切削用量及时间定额2.7.1工序070〔粗车长头〕切削用量及时间定额本工序分三个工步：工步1为车Ф40h6，工步2为车Ф45k6主轴颈，工步3为车Ф55。加工后外表粗糙度为Ra≤12.5µｍ，选用CJK6140数控车床，拨盘、顶尖装夹。工步1粗车Ф40h6〔1〕选择刀具①选择外圆车刀。②根据《切削用量简明手册》表1.1，由于车床的中心高为200mm〔表1.30〕，应选刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm。③根据《切削用量简明手册》表1.2，可选择YG6牌号硬质合金。④车刀几何形状〔见表1.3〕，选择平面带倒棱前刀面，κr=60°，κr′=10°，α。=6°，γ。=12°，λs=—10°，γε=0.8mm，=—10°，=0.4mm〔2〕选择切削用量①确定切削深度αp由于粗加工余量仅为1.6mm，可在一次走刀内切完，故αp=〔45—41.8〕/2mm=1.6mm。②确定进给量f根据《切削用量简明手册》表1.6，在粗车铸铁、外表粗糙度Ra=12.5μm时f=0.25～0.40mm/r。按CJK6140数控车床说明书选择f=0.36mm/r.③选择车刀磨钝标准及寿命根据《切削用量简明手册》表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1.0mm，车刀寿命T=60min。④确定切削速度Vc：切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。根据《切削用量简明手册》表1.27(2-1)式中=故Vc=69.6m/minn=492r/min按CJK6140数控车床说明书，选择n=500r/min，这时Vc=110m/min。最后决定的车削用量为：αp=1.6mm，f=0.36mm/r，n=500r/min，Vc=110m/min。〔3〕计算根本工时〔2-1〕式中L=l+y+△，l=12mm，根据《切削用量简明手册》表1.26，车削时的入切量及超切量y+△=2.1mm，那么L=12+2.1mm=14.1mm，故tm=0.08min2.工步2粗车Ф45k6主轴颈〔1〕选择刀具①选择外圆车刀。②根据《切削用量简明手册》表1.1，由于车床的中心高为200mm〔表1.30〕，应选刀杆尺寸BXH=16mmX25mm，刀片厚度为4.5mm。③根据《切削用量简明手册》表1.2，可选择YG6牌号硬质合金。④车刀几何形状〔见表1.3〕，选择平面带倒棱前刀面，κr=60°，κr′=10°，α。=6°，γ。=12°，λs=—10°，rε=0.8mm，=—10°，=0.4mm。〔2〕选择切削用量①确定切削深度αp由于粗加工余量仅为1.55mm，可在一次走刀内切完，故αp=〔55—51.9〕/2mm=1.55mm。②确定进给量f根据《切削用量简明手册》表1.6，在粗车铸铁、外表粗糙度Ra=12.5μm时f=0.25～0.40mm/r。③选择车刀磨钝标准及寿命根据《切削用量简明手册》表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1.0mm，车刀寿命T=60min。④确定切削速度Vc：切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。根据《切削用量简明手册》表1.27〔2-1〕式中=故Vc=69.9m/minn=405r/min按CJK6140数控车床说明书，选择n=500r/min，这时Vc=86m/min。最后决定的车削用量为αp=1.55mm，f=0.36mm/r，n=500r/min，Vc=86m/min。〔3〕计算根本工时(2-2)式中L=l+y+△，l=21mm，根据《切削用量简明手册》表1.26，车削时的入切量及超切量y+△=2.1mm，那么L=21+2.1mm=23.1mm，故tm=0.13min3.工步3粗车Ф55〔1〕选择刀具选择R3成形车刀。〔2〕选择切削用量①确定切削深度αp由于粗加工余量仅为1.95mm，可在一次走刀内切完，故αp=〔65—61.1〕/2mm=1.95mm。②确定进给量f根据《切削用量简明手册》表1.6，在粗车铸铁、外表粗糙度Ra=12.5μm时f=0.25～0.40mm/r。③选择车刀磨钝标准及寿命根据《切削用量简明手册》表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1.0mm，车刀寿命T=60min。④确定切削速度Vc切削速度Vc可根据公式计算，也可直接由表中查出。根据《切削用量简明手册》表1.27〔2-1〕式中=故Vc=59.7m/minn=271r/min按CJK6140数控车床说明书，选择n=500r/min，这时Vc=110m/min。最后决定的车削用量为：αp=1.95mm，f=0.36mm/r，n=500r/min，Vc=110m/min。〔3〕计算根本工时〔2-2〕式中L=l+y+△，l=6mm，根据《切削用量简明手册》表1.26，车削时的入切量及超切量y+△=3.6mm，那么L=6+3.6mm=9.6mm，故tm=0.05min2.7.2工序130〔钻孔Ф14.2〕切削用量及时间定额本工序选用Z5125立式钻床，专用夹具装夹。1.选择刀具选择高速钢麻花钻头，其直径d。=14.2mm。钻头几何形状为：双锥修磨横刃，β=30°，2φ=118°，2φ1=70°，bε=3.5mm，α。=12°，ψ=55°，b=2mm，l=4mm。2.选择切削用量〔1〕决定进给量f①按加工要求决定进给量：根据《切削用量简明手册》表2.7，当加工要求为H12～H13精度，铸铁的硬度大于200HBS，d。=14.2mm时，f=0.37～0.45mm/r。由于l/d=47/14.2=3.3>3，故应乘孔深修正系数k1f=0.915，那么f=〔0.37～0.45〕×0.915mm/r=0.34～0.41mm/r②按钻头强度决定进给量：根据《切削用量简明手册》表2.8，当灰铸铁硬度大于213HBS，d0=14.2mm，钻头强度允许的进给量f=1.0mm/r。③按机床进给机构强度决定进给量：根据《切削用量简明手册》表2.9，当灰铸铁硬度大于210HBS，d0≤14.5mm，机床进给机构允许的轴向力为8830N时，进给量为0.81mm/r。从以上三个进给量比拟可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.34～0.41mm/r。根据Z5125钻床说明书，选择f=0.36mm/r。〔2〕决定钻头磨钝标准及寿命由《切削用量简明手册》表2.12，当d0=14.2mm时，钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm，寿命T=60min。3.决定切削速度由《切削用量简明手册》表2.15，当f=0.36mm/r时，Vt=13m/min。切削速度的修正系数为：kTv=1.0，kcv=1.0，klv=0.85，ktv=1.0，故v=vt·kv=13×1.0×1.0×0.85×1.0m/min=11.1m/minпn=1000v/(пd。)=248.8r/min根据Z5125钻床说明书，可考虑选择n=272r/min,但因所选转数较计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.28mm/r；也可选择较低一级转数n=195r/min,仍用f=0.36mm/r，比拟这两种方案：第一方案f=0.28mm/r,n=272r/minnf=272×0.28mm/min=76.16mm/min第二方案f=0.36mm/r,n=195r/minnf=195×0.28mm/min=70.2mm/min因为第一方案nf的乘积较大，根本工时较少，故第一方案较好。这时Vc=12m/min;f=0.28mm/r。4.计算根本工时〔2-2〕式中L=l+y+△，l=47mm，根据《切削用量简明手册》表2.29，入切量及超切量y+△=6mm，那么L=47+6mm=53mm，故tm=0.70min工序240〔铣K面〕切削用量及时间定额1.选择刀具〔1〕根据《切削用量简明手册》表1.2，选择YG6A硬质合金刀片。根据《切削用量简明手册》表3.1，铣削深度αp≤4mm时，圆盘铣刀直径d。为80mm，a为60mm。但铣削宽度ae为70mm，故应根据铣削宽度ae≤49mm，选择d。=80mm。由于采用标准硬质合金圆盘铣刀，故齿数z=12〔表3.12〕。〔2〕铣刀几何形状〔表3.2〕；由于铸铁硬度大于200HBS，应选择κr=60°，10°，γ。1=-5°。2.选择切削用量〔1〕决定铣削深αp由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，那么αp=h=3mm〔2)决定每齿进给量fz根据《切削用量简明手册》表3.3，当使用YG6A，铣床功率为4.5KW时，fz=0.20～0.30mm/z，取fz=0.30mm/z〔3〕选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据《切削用量简明手册》表3.8，由于铣刀直径d。=80mm，故刀具寿命T=180min〔表3.8〕。〔4〕决定切削速度Vc和每分钟进给量Vf切削速度Vc可根据《切削用量简明手册》表3.27中的公式计算，也可直接由表中查出。根据《切削用量简明手册》表3.27的公式进行计算。各修正系数为：kMv=0.72，ksv=0.8(见表1.28)kv=kMvksv=0.576故Vc=14.5m/minn=58r/min根据X62W型铣床说明书选择n=60r/min,Vfc=235mm/min因此实际切削速度和每齿进给量为vc=πd。n/1000=3.14×80×60/1000m/min=15m/minfzc=Vfc/nz=235/(60×12)mm/z=0.33mm/z3.计算根本工时〔2-3〕式中L=l+y+△，l=40mm，根据《切削用量简明手册》表3.25，入切量及超切量y+△=17mm，那么L=40+17mm=57mm，故=0.32min其余工序切削用量及根本时间见工序卡片。2.8填写工艺规程卡2.8.1机械加工工艺过程卡片〔见附件1〕2.8.2机械加工工序卡片〔见附件2〕3曲轴零件第一套夹具设计3.1明确设计任务、收集分析原始资料3.1.1加工工件的零件图〔见曲轴零件毛坯图〕3.1.2设计任务书〔见表3〕表3设计任务书一工件名称曲轴夹具类型钻床夹具材料QT800-2生产类型大量生产机床型号Z5125同时装夹工件数1工序简图〔见图3-1〕图3-1工序卡片230本夹具设计的是第230道工序钻、铰Φ8孔的钻床夹具。本工序加工要求如下：①保证工序图所示尺寸32、52±0.20、14；②相对K面的垂直度为0.03mm；③相对三轴颈共面的位置度为0.05。3.1.4分析原始资料主要从以下几方面分析：①工件具有较小的轮廓尺寸，良好的刚性，简单的结构。在夹具上装夹方便，且定位夹紧元件较容易布置。②本工序所使用的机床为Z5125立钻，刀具采用通用标准刀具。③本工序加工之前，工件其他外表已经进行过半精加工，所以工件获得比拟精确的定位基面。④生产类型为大量生产。所以应在保证工件加工精度要求和适当提高生产率的前提下，尽量地简化夹具结构，以减少夹具设计与制造周期，降低设计与制造本钱。3.2确定夹具的结构方案3.2.1根据六点定位规那么确定工件的定位方式由工序简图可知，本工序限制了六个自由度。为保证工序尺寸32mm、520.20mm、14mm，应限制工件6个自由度。定位基准为两主轴颈、Φ45连杆颈外圆和主轴颈轴肩。为了保证相对K面的垂直度，需限制工件Y方向旋转自由度，其以连杆颈为定位基准。通过以上分析可看出，根据工件加工要求分析工件应限制的自由度、采用的定位基准与工序简图所限制的相同。3.2.2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R180-A11-02。支承钉根据GB/T2226—91设计。3.2.3分析计算定位误差通过定位误差分析，判断所设计的定位装置是否合理。造成定位误差的因素有定位基准与工序基准不重合和定位基准的位移误差两个方面。1.基准不重合误差由于定位基准与工序基准不重合而造成的定位误差，称为基准不重合误差。尺寸520.20mm的定位误差〔3-1〕式中，I—定位基准与工序基准间尺寸链组成环的公差。—i方向与加工尺寸方向间的夹角。由于用V型块定位加工孔，即=900所以B=0即基准不重合误差为0。2.基准位移误差由于定位基准的误差或定位支承的误差而造成的定位基准位移，即工件实际位置对确定位置的理想要素的误差，这种误差称为基准位移误差。在本道工序中，假设不计V形块的误差而仅有工件基准面的圆度误差时，其工件的定位中心会发生偏移，产生基准位移误差Y。〔3-2〕式中，—工件定位基准的直径公差。α/2—V形块的半角V形块的对中性好，即其沿x向的位移误差为零。本次设计的V形块的α=1050所以：Y=0.630左端：=0.03mm代入上式，Y=0.019mm右端：=0.07mm代入上式，Y=0.044mm3.误差的合成由于B=0左端∶D=Y=0.019mm右端∶D=Y=0.044mm而Tc=0.5mm因此该方案能满足位置尺寸520.20mm的要求。相对K面垂直度的定位误差计算同上。B=0,Y=0即D=0所以，此方案能满足加工要求。3.2.4确定工件的夹紧装置1.确定夹具类型本工序所加工的四孔，考虑都在同一平面内，孔径不大，轮廓尺寸小及生产批量大等原因，采用钻模。2.计算切削力与夹紧力工件在加工时受到轴向力的作用。根据《切削用量简明手册》查知〔3-3〕d。=7.8mm，取f=0.1mm/r，其余各参数值可由《金属切削用量手册》查出，代入上式得Fx=809.2N3.设计夹紧装置本设计所设计的夹紧机构如图∶图示的夹紧机构,能产生的夹紧力F′可由下列图压板受力分析图求得。〔3-4〕式中，—夹紧机构效率,取=0.9;F″—螺栓的许用夹紧力(N)选取L1=L2，由《机床夹具设计》表3-8查得：当螺杆螺纹公称直径d=10mm时，F″=3570N。所以，F′=2F″=235700.9=6426KN3.3绘制夹具结构草图上述得到的夹具结构总体设计，按照相关资料绘制夹具结构草图。3.3.1拟订夹具总装图的尺寸、公差与配合以及技术要求拟定夹具总图的主要尺寸和技术要求。主要尺寸指决定夹具精度和使用的那些尺寸,主要技术条件通常是指夹具上某些外表的形位公差要求和其他一些特殊技术说明。1.尺寸、公差与配合〔1〕夹具轮廓尺寸长宽高=195mm140mm220mm〔2〕工件与定位元件间的联系尺寸两V形块要保证一定的同轴度要求。〔3〕夹具内部的配合尺寸这局部的主要配合尺寸有Ф10H7/r62.制订技术条件主要包括以下几个方面：〔1〕两V形块V形外表待装配时进行调整加工；〔2〕配打V形块与夹具体、钻模板与夹具体定位用销钉；〔3〕加工前调整垫圈，使支承钉5对工件定位；〔4〕钻套与衬套配合Ф16F7/m6，衬套与钻模板配合Ф24H7/r6。3.3.2绘制夹具总装图步骤如下∶1.根据工件在几个视图上的投影关系,分别画出其轮廓线；2.布置定位元件；3.布置夹紧机构；4.安排联接元件、设计夹具体、并完成夹具总装图；5.标注总图尺寸、公差与配合、技术要求。4曲轴零件第二套夹具设计4.1明确设计任务、收集分析原始资料4.1.1加工工件的零件图〔见曲轴零件毛坯图〕4.1.2设计任务书〔见表4〕表4设计任务书工件名称曲轴夹具类型钻床夹具材料QT800-2生产类型大量生产机床型号Z5125同时装夹工件数14.1.3工序简图〔见图4-1〕图4-1工序卡片130本夹具设计的是第130道工序钻Φ14.2孔的钻床夹具。本工序加工要求如下：①保证工序图所示尺寸45；②斜角3°。4.1.4分析原始资料主要从以下几方面分析：①工件具有较小的轮廓尺寸，良好的刚性，简单的结构。在夹具上装夹方便，且定位夹紧元件较容易布置。②本工序所使用的机床为Z5125立钻，刀具为通用标准刀具。③本工序加工之前，工件其他外表已经进行过半精加工，所以工件获得比拟精确的定位基面。④生产类型为大量生产。所以应在保证工件加工精度要求和适当提高生产率的前提下，尽可能地简化夹具结构，以缩短夹具设计与制造周期，降低设计与制造本钱。4.2确定夹具的结构方案此道工序的定位、夹紧方式和上面设计的夹具根本相同。这里主要确定引导元件的结构类型和主要尺寸。钻套结构，由《夹具零部件》国家标准GB/T2263—91、GB/T265—91来选取。主要尺寸如下：钻套内径为Φ14.2F8mm；钻套外径为Φ20m6mm。4.3夹具定位误差分析定位方式、夹紧方式和第一套夹具所设计的定位方式、夹紧方式根本相同，经计算该夹具定位方案是可行的。4.4拟订夹具总装图的尺寸、公差与配合及技术要求这里包括夹具总图的主要尺寸和技术要求。主要尺寸指决定夹具精度和使用的那些尺寸,主要技术条件通常是指夹具上某些外表的形位公差要求和其他一些特殊技术说明。4.4.1尺寸、公差与配合1.夹具轮廓尺寸长宽高=240mm100mm255mm2.工件与定位元件间的联系尺寸两定位块要保证一定的同轴度要求。3.夹具内部的配合尺寸这局部的主要配合尺寸有Ф20m6。4.4.2制订技术条件主要包括以下几个方面：1.两定位块定位外表待装配时进行调整加工；2.配打定位块与夹具体、钻模板与夹具体定位用销钉；3.加工前调整垫圈，使支承钉5对工件定位。4.5绘制夹具总装图步骤如下∶1