《汽车发动机三拐曲轴的机械加工工艺及夹具设计》12000字（论文）

目录第1章绪论1.1曲轴工艺设计主要内容本文的毕业设计内容为汽车发动机曲轴的加工工艺设计，包括加工机床的选用、专用夹具的制定。在对曲轴进行技术分析的同时，还要对其进行工艺规范的设计，最后制定出正确的夹具，并进行专业的设计。再画出产品的零件图；并对其结构和工艺进行了深入的分析；确定毛料的类型及加工工艺；制定零部件的全部加工流程；在各个工艺过程中，选择加工部件和设备；确定每个工艺的工艺精度和工艺尺寸大小；对每一工艺过程中的工时定额进行计算；完成加工工艺过程卡、机械加工工序卡等工艺卡的填写。发动机的曲轴部件必须大量生产，以满足社会需求。因此，这一次的设计还需要进一步的完善和优化，既要提高生产效率，又要保证产品的精确度。因此，在进行加工时，必须先确定好工艺路线，然后再进行精确的定位，并根据具体的条件调整和改进。这里我们要确定的是先对主要部件进行处理，然后将其处理的部件进行粗细处理，再进行表面处理，然后再进行小孔的工艺设计。在加工工艺中，夹具是一个不可或缺的辅助工具，它直接关系到工件的加工精度、效率、生产成本等诸多方面。因此，专业的夹具设计非常重要。1.2国内外研究现状我国现在的制造技术大多都是依赖外国进口，自己自主研发的技术成果很难形成完整的产业，着不仅是历史的原因，还有很多其他主要原因也导致了中国制造业的落后，清朝时长期闭关锁国，在世界工业化时期没有跟上脚步，鸦片战争后被动工业化，轻重工业的比例分配不均，分布发展不合理，重工业基础差，没有自己的技术，长期依靠西方的技术，建国后的一五计划才给国家打了些基一点础，但十年文革期间几乎没重工业方面的发展，这就导致第三次重工业技术革命的错过，就与发达国家在重工业方面拉开了差距。还应该指出的是，人民对高科技技术，制造技术行业关注度不高，虽然我国已经开始注重对机械工程的发展，但在整个中国社会的经济中，地位依然不高。所以大家希望能建立起一个科学健康的发展体系。目前，国内外都有着相当成熟的软件，其中包括计算机辅助产品设计（CAD），这些已在国外普遍使用开来，还有与其相对应的计算机辅助工程分析（CAE），也在被所有国家普遍使用。再处理工艺方上，目前的自动化水平普遍较高，其中的加工中心（CNC技术），自动导向车（AGV）已得到了广泛的应用。在世界范围内，美等发达国家占据了大部分的市场，他们在多年的经验中，已经形成了一个可以直接使用的加工方法，然后通过计算机进行3D仿真，让曲轴的性能得到进一步的改善，从而在一开始的时候，就完成了曲轴的设计。在加工工艺上，国外拥有世界上最先进的数控设备，它们的加工精度和生产效率都很高。这让他们在世界范围内占有很大的市场。因为我国机械加工方面对比一些国外国家还有着非常大的落后，但目前国内加工设计曲轴厂家还是较繁多，但整体规模都比较小，其拥有的设备都比较老，这就使得其加工产品质量对比国外加工技术水平差别较大，差距明显，使得其加工产品还自我满足不了。但是近年来我国对先进技术的研究推进和对其他国家先进技术的吸收，使得总体水平还是有着很大的提升。在近期的十年里，西方国家不断探索一系列机械制造系统，发挥其技术优势，在自动化方面运用各种新概念，为之后持续发展寻找出路。而机械的自动化，智能化是不可避免的，是未来发展的主要方向，对于零件精度，零件合格率的要求促使自动化快速发展，不仅仅从根本上节约了人力成本，也使数控机床也做到了质量与精度的统一发展，我们应该吸收西方优秀技术，创新发展自己的机械加工技术，提高我国的机械化程度，提高各方面加工速度，节约人力成本，所以推动我们国家机械化设备的未来化和可实现化，是我们国家发展的必须之路。第2章曲轴零件图的结构分析2.1零件的结构分析2.1.1零件的功用这次的课题是关于汽车发动机的一个曲轴部件，该部件位于发动机的连杆上，当发动机运转时，曲轴会转动，连杆和连杆之间的连接会产生一个循环的、复杂的循环负载。它的主要功能是把连杆上的径向力转化为围绕它自身的轴转动的力矩，然后通过其它的变换设备把它转化为电力输出到车辆或者其它设备。2.1.2零件的结构特点分析曲轴通常包括轴颈、轴颈、曲柄、（平衡块）等部件。一个主轴颈，一个连杆的轴颈，一个曲柄，一个曲柄，一个曲轴可以有几个曲拐。在此基础上，采用了一种新型的结构，即曲轴的支承件是以轴颈为中心，并以主轴承支承在曲轴箱内。它的支承数量和支承形式也与发动机上的汽缸数量有关。连杆的轴颈是连杆与连杆的连接处，为了减小应力集中，还必须采用圆弧进行过渡。曲柄是连杆轴颈与连杆轴颈的连接部，在曲柄上装有一个平衡重块，以平衡惯量。平衡块用于平衡离心力的失衡，有时也可以通过惯性力来平衡部分的往复运动，从而使曲轴的转动更加顺畅。图2.1发动机曲轴零件三维图2.1.3主要加工表面及其技术要求1.在曲轴零件的加工和制造中，其主要技术指标是轴颈和连杆轴颈。其主轴左端面加工公差及精度等级为IT6，主轴右端面公差及精度等级为IT7，三个拐轴颈的公差及精度等级IT6，其表面粗糙度Ra值为3.2～0.8μm。所以，加工过程中的轴颈和连杆轴颈是整个曲轴的主要加工工序。2.2计算生产纲领，确定生产类型根据设计需求中可看出：该产品年产量可设定为Q=100000（台/年），n=1（件/台），设其备品率a%为10%，机械加工废品率β%为1%，现制定该曲轴零件的机械加工工艺规程。年度计划：(2.1)所得到的曲轴的年产量为111000件，现在已知该产品为中等规模机械产品，根据《机械制造工艺设计手册》中的生产方式和生产计划，可以看出它是一种大规模生产。2.3零件毛坯的选择2.3.1零件的材料曲轴零件中的大部分是轴类零件，它的成形比较复杂，因为它在工作时会受到很大的扭转应力，易磨损，易断裂，因此对它的强度、耐磨性、抗冲击韧性都有很高的要求。而常用的QT600-2材料，其强度高，切削性能好，生产成本低，生产周期短。另外，由于曲轴外形尺寸大、外形复杂，并且是大批量生产，所以可以采用模锻工艺。2.3.2零件的毛坯及其制造三拐曲轴零件的外形要比普通曲轴零件复杂，所以在锻模时要尽可能接近已成型的零件，这样可以提高加工精度。第3章机械加工工艺规程设计3.1三拐曲轴零件示意图图3.1三拐曲轴零件示意图3.2曲轴的机械加工工艺分析1)本产品为三拐曲轴，其外形复杂，对加工表面有较高的要求，因此，采用中心孔作为定位基准，便于安装，可节约调校时间，并可确保三个连杆轴颈的精确定位。但由于轴两端的轴颈分别是φ55mm和φ50mm，而三处连杆轴颈中心距分布在φ70mm的圆周上，所以不能在轴端面上直接钻三对中央孔。因此，在制作曲轴毛坯时，预先铸造两端φ105mm的工艺搭子，使其在加工过程中形成四对中心孔，从而使其定位。2）在工艺搭子的端面上钻四对中孔，首先用两个主轴颈作为粗度基准，钻出一对中心孔；然后用这对中孔进行定位，用连杆轴颈作为粗参考，把曲轴放在旋转工作台上，加工φ70mm、圆周120°均布的三个连杆轴颈的中心孔，这样就保证了它们之间的位置精度的准确。3）由于工件的刚度不高，应按先粗后精的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度。关于主轴颈和连杆轴颈的加工顺序是，先粗加工主轴颈，在半精加工主颈轴，然后粗加工连杆轴颈，再半精加工连杆轴径，然后再加工各处的外圆，之后再磨主轴颈，连杆轴径。按上述次序进行加工，既能避免零件的刚性下降，又能减小应力的变形，又能有效地改善曲轴的加工精度。3.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定表3.2曲轴Φ55mm主颈轴的工序及公差工序名称工序余量经济精度工序尺寸及公差铸造Φ60±1粗车3.2mmIT11Φ56.80-0.13精车1.3mmIT8Φ55.50-0.033磨削0.5mmIT6Φ55表3.3曲轴Φ50mm连杆轴颈的工序及公差工序名称工序余量经济精度工序尺寸及公差铸造Φ54±1粗车2.2mmIT10Φ51.80-0.084精车1.3mmIT8Φ50.50-0.033磨削0.5mmIT8Φ50表3.4曲轴φ530-0.12mm外圆的工序及公差工序名称工序余量经济精度工序尺寸及公差铸造Φ58±1粗车3.5mmIT11Φ54.50-0.13精车2mmIT8Φ52.50-0.033磨削0.5mmIT11Φ520-0.12表3.5曲轴φ20-00.021mm外圆的工序及公差工序名称工序余量经济精度工序尺寸及公差铸造Φ56±1粗车3.5mmIT11Φ52.50-0.13精车2mmIT8Φ50.50-0.033磨削0.5mmIT7Φ50-00.0213.4制定工艺路线工艺路线方案：表3.6三拐曲轴机械加工工艺过程卡工序号工序名称工序内容工艺装备10铸铸造（左端φ55mm处铸造尺寸为φ75mm）20清砂清砂30热处理人工时效处理40清砂细清砂50涂漆非加工表面涂红色防锈漆60划线按毛坯外形找正，照顾各加工面，划外形尺寸线70铣经两轴径部分定位压紧分别铣两个端面保证总长尺寸520mm，钻左端中心孔B4X55W（端铣）80粗车夹右端外圆，找正两轴径外圆。顶左端中心孔，车两轴径处，其中1：20一端（右端）尺寸为φ55mm，另一端（左端）尺寸为φ70mm（工艺尺寸）CW616390粗车倒头装夹工件左端φ70mm处，中心架夹带锥一端φ55mm轴径上，钻右端中心孔B4，粗车锥度一端各部尺寸，留加工余量5mmCW6163100划线在右端φ70mm轴径上划键槽线深5mm、宽12mm、长75mm（工艺用键槽）110铣以两φ55mm定位装夹工件铣键槽5mm×12mm×75mmX52K120粗车采用专用工装装夹工件粗车曲轴三个拐径及拐径两个侧面，（可进行三等分分度）留加工余量5mmCW6163130精车精车曲轴三个拐径及拐径两个侧面，留磨量0.8mm~1mmCW6163140精车夹工件左端，顶右端中心孔，车工件右端各部尺寸，留加工余量0.8~1mm，车1：20锥度留加工余量1mmCW6163150精车倒头，采用两顶尖装夹工件，车左端尺寸φ55mm至φ55mm，倒角R5CW6163160检验检查曲轴偏心距170磨以两中心孔定位装夹工件，磨拐径三处至图样尺寸φ50mm，靠磨拐径两侧及圆角R5M8240180磨以两中心孔定位装夹工件，磨轴径两处φ55mm至图样尺寸磨φ50mm至图样尺寸M1432A190磨夹工件左端，中心架夹右端φ55mm处找正，磨1：20锥度至图样尺寸M1432A200划线划12mm×6mm键槽210铣以两轴径定位装夹工件铣12mm×6mm键槽220钳修锉飞刺230检验磁粉探伤240检验按图样检验工件各部尺寸精度3.5三拐曲轴机械加工工序安排表3.6三拐曲轴机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程综合卡片产品名称零件名称材料发动机曲轴曲轴序号工序名称技术条件及检查要求工序简图设备1铸造按曲轴铸造工艺进行2热处理正火3铣两端面总长为520mm铣床4车两端工艺搭子外圆直径φ55mm车床5钻主轴颈中心孔车床6钻连杆轴颈中心孔正对连杆中心7检验8粗车三个连杆轴颈留余量2.6mm车床9精车三个连杆轴颈留余量0.5mm车床10车工艺搭子两端面车床11粗车各处外圆留余量2mm车床12精车各处外圆留余量0.5mm车床13检验14磨削连杆轴颈外圆Φ55-0.020-0.053mm外圆磨床15磨削两主轴颈Φ55+0.021+0.008mm外圆磨床16磨削φ55-00.12mm外圆外圆磨床17磨削φ50-00.021mm外圆外圆磨床18检验19车掉两端工艺搭子长度为480mm以上车床20车两端面表面粗糙度Ra=10车床21铣键槽铣床22倒角为1mm车床23去毛刺24最后检验3.6主要工序的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定三拐曲轴零件材料选用QT600—2钢，具有229~302HB的硬度，毛坯重量约为42kg，生产类型为大批量生产，所以采用毛坯磨锻。3.6.1加工两端中心上的外圆表面由于这些曲轴加工表面的粗糙度要求较高，它们的表面粗糙度有Ra1.6µm和Ra3.2µm，根据工序要求，轴径Φ55mm还要研磨。粗车：参照《机械加工工艺手册》可知，其余量规定为2.5-5mm，现取2.5mm。精车：参照《机械加工工艺手册》可知，其余量规定为1mm粗磨：参照《机械加工工艺手册》可知，其余量规定为0.5-0.6mm，现取0.5mm。研磨：参照《机械加工工艺手册》可知，其余量规定为0.008-0.015mm现取0.1mm。轴径Φ55mm，锻造毛坯的基本尺寸分别为：55+（2.5+1+0.5）*2=63mm,55+（2.5+1+0.5+0.01）*2=63.02mm。根据《机械加工工艺手册》可知,锻件尺寸公差为1-2mm，现取1mm。对轴径Φ55mm有：毛坯的名义尺寸为：55+（2.5+1+0.5）*2=63mm毛坯最小尺寸为：63-1=62mm毛坯最大尺寸为：63+1=64mm精车后尺寸为：55+0.5*2=56mm粗磨后尺寸与零件图尺寸相同，即Φ55mm3.4.2铣1：10圆锥处键槽由于加工技术的要求，对于端面的精度要求不高，粗糙度为Ra3.2µm,因此需要采用粗精铣刀，此时2Z=3mm的间隙即可达到加工要求，一般的铣床可以用特殊的刀具进行加工3.4.3车磨拐径为Φ55mm由于表面的粗糙度要求较高，它们的表面粗糙度都是Ra1.6µm，根据工序要求，拐径Φ55mm加工分粗、精车，还有粗、研磨。粗车：参照《机械加工工艺手册》可知，其余量规定为，现取2.5mm。精车：参照《机械加工工艺手册》可知，其余量规定为。粗磨：参照《机械加工工艺手册》可知，其余量规定为1.5~2.0mm，现取0.5mm。研磨：参照《机械加工工艺手册》可知，其余量规定为，现取。拐径Φ55mm锻造毛坯的基本尺寸为：55+（2.5+1+0.5+0.01）*2=63.02mm。根据《机械加工工艺手册》表中可知,铸件尺寸公差等级选用-1~2，取锻件尺寸公差为，对轴径Ø55mm有：毛坯的名义尺寸为：55+（2.5+1+0.5+0.01）*2=63.02mm；毛坯最小尺寸为：63.02mm-1mm=62.02mm;毛坯最大尺寸为：63.02mm+1mm=64.02mm;精车后尺寸为：55+0.5+0.01=55.51mm；研磨后尺寸与零件图尺寸相同，即Φ55mm。 第4章夹具设计 机床加工过程系统由机床、工件、刀具和夹具三部分构成。机床夹具是一种用于固定工件的设备，它的功能是将工件与机床或刀具保持一定的位置，同时保持该部位不变。机床的夹具质量对工件加工面的定位精度有很大的影响。因此，在设备设计中，机床夹具的设计是一个非常关键的工作。在进行夹具设计前，通常需要对下列数据进行收集和分析：熟悉零件的零件结构：了解零件的功能，形状，结构特点，材料和毛坯的制作，分析尺寸精度，加工表面粗糙度，形状和位置精度。对加工工业的工艺和工艺的顺序、工艺方法和工艺要求进行了详尽的分析，掌握加工余量和切削用量。在夹具的设计中，还要从夹具的设计角度，对夹具的可靠性、夹具结构的复杂性、工件安装的方便、作业的安全进行深入的分析。了解所用的机床的主要规格、性能特点、机床的运动状况、功率和刚度等，并说明在机床上的安装装置的结构和装配尺寸。掌握刀具结构，尺寸，操作和夹具的装配方法。了解产品的年度产出量，每批产品的生产效率，从而决定每次装夹的工件数，选择相应的夹具机构，并确定其自动化水平。4.1机床夹具的分类、基本组成和功用根据应用领域，机床工装可以分为五大类：一般工装、特种工装、一般可调工装、多工装、多工装、多工装、多工装、多工装、工装、工装工装。机床工装的基本构成，按功能大致可分为：定位用于确定工件在固定器中的适当位置的原始或设备；用于引导工具或用于调节工具与工件的位置的工具导向原件或设备；用于夹持所述元件的夹持元件或设备；用于在机床上确定工件的适当位置和与该机床相连的连接的原始连接；夹具，用于将每一夹具和设备连接成一体，并将夹具固定到机器上；6）分度装置、防错装置等其它部件和装置。机床夹具的功能通常是：工艺品质的保障；生产效率和费用的下降；拓宽加工设备的加工范围，实现一台设备的多功能；协调各个工作阶段的工作时间，使其能够进行连续的生产；5）降低工人的劳动强度，确保安全生产等。4.2普通夹具装夹偏心曲轴方法4.2.1夹具为三爪卡盘对于具有短、多、偏心率低、精度要求低的偏心零件，可以将衬垫置于夹具的一个夹爪上，从而使工件产生偏心，从而实现对偏心的曲轴零件的加工。在此基础上，垫圈厚度的计算公式如下：χ=1/2(4.1)式中：D——工件直径(mm)e——工件偏心距(mm)χ——垫片厚度(mm)则夹具装夹方法如图所示：图4.1用三爪卡盘装夹4.2.2夹具为四爪卡盘对具有较小、较短、形状较复杂的偏心部件，采用四爪卡盘进行车削。工件的夹具和车削方法如下：(1)先在工件上画出偏心轴，然后再安装、校正、车削四爪卡钳。(2)将薄铜片装入工件，夹紧后，尾座末端接近工件，调整夹头位置，使其与偏心中心对齐，然后松开尾座。(3)调整刻痕至对准工件的外圆边素线，转动90º以校正其它的边素线。然后，对偏心圆进行校正，使之符合机床主轴轴线。校正偏心圆校正侧素线图4.2用四爪卡盘装夹4.2.3用两顶尖车削偏心工件该夹具适用于加工具有长轴偏心的工件，在加工前先在中心中心的中心孔和中心中心孔，然后进行中心孔的加工。图4.3用两顶尖车削偏心工件4.3专用夹具的设计思路轴有其基本的加工规则，但其工艺特征是：外形复杂、刚度低、技术含量高，针对这些特点应采取相应的措施，分析如下：1）外形的复杂性由于曲柄轴颈与连杆轴颈不在同一轴线上，对偏心度有一定的要求，对两个轴的定位度有很高的要求，而且主轴颈与连杆轴颈之间存在一个很大的平衡块，所以在工艺设计中要解决的问题是：设计加工连杆轴颈的偏心装置，使连杆轴颈与机床的主轴重合，把要加工的偏心零件的轴对准到与车床主轴轴重合的地方，并注意轴之间的平整度和偏心度的准确性。2）刚度不足由于该曲柄的长颈直径较大，且带有曲弯，故其刚度较低。由于受切削力和自重的影响，曲轴会发生较大的扭转和弯曲，尤其是在单侧驱动的机床上。在工艺设计中应解决以下问题：（1）在粗加工过程中，由于切削裕量大，切削力大，可以采用中间支架，以提高工件的刚度、减少变形、振动，并使刀具和夹具具有很高的刚度。（2）在加工过程中，尽可能地消除切割力的影响，可以采用前、后两种方式进行横向进料。。（3）合理安排工位顺序，使加工变形最小化，并按照先粗后细的原则，逐步提高加工精度。（4）在可能发生变形的过程之后增加校正步骤。3）高技术含量由于曲轴工艺复杂，加工面多，对尺寸、形状、位置的保证精度要求较高。因此，整体工艺路线较长，精加工占很大比重。在处理过程中要注意的是：A：粗加工、半精加工和精加工的合理分配。B：在曲柄的两个端部中间孔进行粗细的选择。中心孔的加工是以轴颈的外圆为参考，从而保证了曲轴的加工半径和轴向加工的公差。C：在精加工时，仍然以中心孔为参考，但要对中心孔进行再修，以防止在精加工过程中由于中心孔的磨损而造成加工误差。为了增加刚性，还可以在一端安装一个主轴颈，在另一端安装一个中心孔。D：用轴颈轴肩来定位曲轴的轴向位置，在工艺设计中，位置参考应该尽可能地与设计参考相符。综合以上分析，考虑到曲轴连杆轴颈卡具的典型和特殊性，为解决其在曲轴轴颈中出现的偏心问题，进行了初步的研究。该夹具可用于汽车偏心的轴颈。在这种情况下，每根连杆轴线的相位差需要在一定范围内，对夹具的分度装置的精确度要求很高，而且对夹具的定位、定位精度也很高。由于连杆的轴颈侧边对端面跳跃的要求很高，且同时满足了加工表面的磨削加工，因此需要对夹具进行合理的定位、夹紧，以减小夹具的位置和夹持误差。因为在同一轴心线上，仅能对曲轴轴颈进行车削，因此，在完成了第一个轴颈后，必须对工件进行回转，这样，要把被车削的曲轴轴颈与车床的中心线保持一致，才能对第二个偏心轴颈进行切削。通过对上述问题的分析，认为该夹具的设计有其特殊性，对各个部件的要求也比较高，因此，在进行设计时应仔细考虑，并进行全面的测量，尽量减小由夹具引起的加工误差和影响精度的因素。在确保加工质量的同时，要注意提高生产率、降低成本、减少工人的劳动强度。4.4铣曲拐端面夹具设计4.4.1设计要求该夹具主要用于三转曲轴的端面加工。从该工艺的工艺简图中可以看出。在铣削端面时，左、右端面的尺寸要求520mm，端面的要求是Rz12.5。此工艺只处理端表面。所以，在该工艺过程中，要注意的是如何提高劳动生产率、减少劳动强度。同时，要确保加工的尺寸和表面质量。4.4.2定位基准的选择在进行端面铣削时，左、右端的轴未经过加工，采用了两个

V形块。所以，选择了两个轴线的中轴线作为工件的定位参考。采用两个V形块作为定位底面，可以限制工件的四个自由度，并设置一个隔板，以限制一个自由度。该固定装置的固定部件为：该固定部件为隔板和两个V形块。4.4.3定位元件的设计由于该工艺采用了两个V型块和一个定位销作为定位参考，因此，对应的定位元件应该是两个V型块。所以，在进行定位部件的设计时，重点是V型模块的设计。从机床工装设计手册中得知：从所述工件的直径D=55mm可以看出，所述V型块具有以下的构造尺寸：表4.4V形块的结构尺寸V形块结构如下：图4.5V形块图4.4.4铣削力与夹紧力计算从《机械加工工艺手册》中可以找到：《机械加工工艺手册》中的铣削力公式如下：式中:切除单位体积的切屑所需压力（）；切削深度（mm）；工件速度（m/min）；砂轮速度（m/s）；轴向进给量（mm）；砂轮宽度（mm）；查表可得:带入得：通过对表格的分析，可以得到铣削水平分力，垂直分力，轴向分力和圆周分力之比：夹持机构可分为力源机构、中间传动机构和夹持机构，其中中间传动机构与夹持机是一体的。力源是动力夹具，由螺钉夹持使压盘运动。实现了夹紧和对中的功能。由于法向切削力有左右两夹具体承受，因此在计算所需夹紧力时只需考虑切向力。液动夹紧装置液动夹持装置用压缩空气作动力源对夹持机构进行夹持。常见的圆柱体结构有两种：活塞型和薄膜型。活塞式汽缸按汽缸的装夹形式分为三大类：固定式、摆动式、回转式。按工作方式分为单向动作和双向动作，使用最多的是双作用式固定式汽缸。液压夹持机构的结构及工作原理与液动夹持机构基本一致，但其工作介质为压力油。与气动夹持机构相比，采用液压夹持机构，其优势在于：①传力大，夹持机构相对较小；②液压油不受压、夹持稳定、工作稳定、③低噪音。其缺点是需要安装专用的水力控制系统，其适用范围受到一定的限制。在夹具的不利条件下，应按力学平衡原理设计其夹持力。最后，用安全系数实际要求的夹持力乘以保证夹持的可靠性。液压缸参数的初步确定：在此，液压缸的设计压力P1=3MPa，为了适应工作，采用单杆型，并在快进时差速连接，液压缸的无杆腔和有杆腔的等值面积A1=2A2。为了避免工件在切割后突然向前冲，需要在液压缸内维持一定的反压力，将其暂时设定为0.5MPa，同时考虑油缸的机械效率。式液压油缸的平衡方程式：故液压缸无杆腔的有效面积：直径：则液压缸有效面积为：缸体壁厚为：则液压缸的外径：从计算结果可以看出，所需要的夹持力并不大，因此，采用液压缸夹持机构，以保证其结构简单、操作方便。在夹紧过程中，由于在定位时产生的圆周处的位置偏差；当夹具被定位到工件的内孔端面上时，也会产生位置误差，导致原表面接触变为点接触，导致工件在定位时出现位置偏差。4.4.5对刀块和塞尺的设计由于该工艺为三转曲柄的端面铣削，故采用了直角对刀片。图中显示了GB2243-80直角刀的构造及大小如图所示：图4.6直角对刀块结构图塞尺选用平塞尺，其结构如图所示：图4.7平塞尺结构图塞尺尺寸为：表4.8塞尺尺寸公称尺寸H允差dC3-0.0060.25夹具的具体设计，主要是针对部件的外形和将以上所述的主要部件连接在一起。在完成了这些关键部件的设计后，就可以绘制出该夹具的设计总成图。4.5铣曲轴键槽专用夹具设计目的是提高工人的工作效率，确保产品的质量，减少工人的劳动强度。在工件的加工中，必须要有专门的夹具。该夹具主要用于对曲柄的键槽进行铣削加工。从该工艺的工艺简图中可以看出。所以，在该工艺过程中，要注意的是如何提高劳动生产率、减少劳动强度。同时，要确保加工的尺寸和表面质量。4.5.1定位基准的选择在进行端面铣削工艺时，左右两侧的轴加工成型，就要用两个V形块进行定位。所以，选择了两个轴线的中轴线作为工件的定位参考。采用两个V形块体作为定位基面，可以限制工件的四个自由度，而支撑盘则是一个自由的位置。在该固定装置上，定位件为：支撑板，两个V形块。4.5.2定位元件的设计该工艺选择了两个V型块体和支撑板作为定位参考，因此对应的固定部件应该是两个V型块。所以，在进行定位部件的设计时，重点是V型模块的设计。从机床工装设计手册中得知：从所述工件的直径D=55mm可以看出，所述V型块具有以下的构造尺寸：表4-9V形块的结构尺寸V形块结构如下：图4.10V形块图4.5.3铣削力与夹紧力计算从《机械加工工艺手册》中可以找到：《机械加工工艺手册》中的铣削力公式如下：查表可得：代入得：=通过对表格的分析，得到了铣削水平分力、垂直分力和轴向分力对圆周分力的比值：双铣刀在同一时间铣削水平分力：计算出的理论夹紧力F再乘以安全系数k既为实际所需夹紧力：4.5.4对刀块和塞尺设计由于该工艺为完成曲柄弯曲端面的铣削，故采用了直角对刀片。GB2243-80直角对刀的构造及大小如图所示：图4-11直角对刀块图塞尺选用平塞尺，其结构如图所示：图4.12平塞尺结构图塞尺尺寸为：表4-8塞尺尺寸公称尺寸H允差dC3-0.0060.25初步判断，可采用液压缸加紧装置，其有两种压紧法，如下图4-6与4-7所示：图4.13铣曲轴键槽装配图一图4.14铣曲轴键槽装配图二第一种方法，如左边所示，使用两种液压夹持，在平面右边，使用一个油缸，通过一根长导杆实现同步定位，经过认真的对比，如果选择了第二种方法，由于在处理过程中会造成一端夹持，而另一端则是漂浮的情况，所以，经过对比和分析，最终选定了前者，由两个液压缸分别夹持，以确保夹持的需要。4.6确定夹具体结构和总体结构关于夹具特定设计的基本需求：(1)准确度和稳定性应当得到维持在夹具特殊的表面上，例如安装接触部位、安装面上的刀片夹紧装置有特殊的、充分的精确度、定位精确、夹具体，夹具体应使用浇铸、时效、退火等方法。(2)必须有充分的强度和硬度确保在加工时，不会因为夹持力、切割力等外力而产生变形或振动。(3)构造的方式和用法应当很好对大型工件的外形、复杂的结构、对各面的定位精度都有很高的要求，因此在结构加工时要特别注意，要对加工时的工件、夹具进行加工，便于维护。在满足功能需求（刚性、强度）的情况下，应使其体积减小，重量减轻，结构应简单。(4)应该易于清除铁屑若不及时清理，刀具温度会影响夹具的定位精度，同时，由于铁屑的抛射，会影响到线圈的定位精度，影响定位精度，严重的还会造成故障。这样，在该工艺中铁屑不多，可以适当增大定位机构与夹持面的间距增大：在切割时，会产生较大的间隙，通常应该在夹具上方。(5)安装必须牢固可靠夹具安装在全部的夹具安装面和对应的表面上。夹具安装于重力中心时，夹具应该尽量放低，支承区域要大，这样才能保证安装的稳定性和可靠性。夹具的底部一般是空心的，可以确定具体的夹具结构，并画出夹具的版图。如图所示的固定装置。在加工时，夹具要受到很大的压力，会引起震动，而夹具的形状，则取决于夹具的结构、夹具和连接，所以，夹具必须具有足够的强度和刚性。切削时产生的一些碎屑会落到夹具上，积聚过多会影响到工件的定位和夹持，因此，在夹具设计时，一定要考虑到有利于切削的结构。另外，夹点工艺具有结构简单、操作方便、安装方便等特点，在设计时也要加以考虑。切削时产生的一些切屑会落到夹具上，切削积聚过多会对工件的定位和夹持造成一定的影响，因此，在夹具设计时，一定要将铁屑排出。结论在设计汽车发动机曲轴加工工艺与夹具设计的过程当中，我根据自己所学的专业知识，结合最近收集到的资料，完成了这一次的毕业设计的要求。在指导老师王老师的帮协助下，我