曲軸機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計【2套夾具】【三維PROE模型】【全套含CAD圖紙】

喜歡就充值下載吧，，資源目錄下展示的全都有，，下載后全都有，dwg格式的為CAD圖紙，有疑問咨詢QQ：414951605 或1304139763 曲軸機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計 畢業(yè)設計（論文） 院(部) 20 屆 題 目 曲軸機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計 課題類型 課題來源 學生姓名 學 號 專 業(yè) 班 級 指導教師 職 稱 合作導師 職 稱 填寫日期： 2020 年 3 月 23 日 摘 要 本畢業(yè)設計的課題是曲軸零件的機械加工工藝及夾具設計。從圖紙中可以清楚的知道，曲軸是發(fā)動機上的一個重要的機件，其材料是由碳素鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個重要部位：主軸頸和連桿軸徑。主軸頸被安裝在缸體上，連桿軸徑與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與氣缸活塞連接，是一個典型的曲柄滑塊機構。隨著科學技術的迅猛發(fā)展，曲軸類零件的制作和使用過程中得到了一致好評，應用的范圍一直在擴展，這種零件在機械的使用中具有良好的穩(wěn)定性和操縱性。這種設計是必須要 培養(yǎng)自主學習以及自我創(chuàng)新的能力。所以這種設計是全面和實用的，涵蓋廣泛的知識。因此，我們不僅要關注設計中的基本概念，也需要關注生產實踐。把理論和生產實踐結合起來，我們才能完成好這次的設計。 這篇論文會對國內曲軸零件加工工藝夾具的歷來的情況進行一個簡要的概述，而且加上了曲軸零件加工工藝夾具工作的理念簡述，綜述國內外曲軸零件加工工藝夾具的現(xiàn)在的發(fā)展情況后，也綜合了它的裝置構造是如何設計概念。論文中，做好了曲軸零件加工工藝夾具構造與設計的方案，對該裝置的參數(shù)進行設計，校對其強度，分析其運動，曲軸零件加工工藝夾具的每個機械構造和尺寸分別得到確認和完善。 關鍵詞：曲軸，工藝，夾具 ABSTRACT The subject of this graduation project is the mechanical processing technology and jig design of the disk parts. It is clear from the drawing that the disc type is the box of the transmission type part and is usually cast into grey cast iron. It must have strong rigidity and strength to resist the vibration caused by its transmission system. It is necessary to correctly solve a series of factors such as the positioning and clamping of parts, the arrangement of process routes, and the determination of process dimensions in the processing program, and then design a dedicated fixture to ensure the quality of the parts. This kind of design must be able to cultivate the ability of independent learning and self-innovation. So this design is comprehensive and practical, covering a wide range of knowledge. Therefore, we must not only pay attention to the basic concepts in design, but also need to pay attention to production practices. Combining theory with production practice, we can complete this design. Special fixture design, first according to the processing requirements of the parts, positioning the parts through the positioning pins, clamping plates to clamp the parts, complete the relatively high-precision positioning, ensure a higher processing accuracy, through the design of the cylinder, pressure plate, guide key, Make fixtures fit more reasonably. This manual analyzes the structure and characteristics of fixtures, the positioning and clamping of fixtures, etc. In addition, it also makes necessary explanations for fixture assembly, processes, etc., as well as some necessary errors in the machining process. instruction of. Special machine tools can greatly improve efficiency, improve product quality and grade, shorten production cycle and increase market competitiveness. Key word: Bearing, Processes, Fixture III 目 錄 摘 要 II ABSTRACT III 第1章 緒論 2 1.1 課題的目的及意義 2 1.2 國內外發(fā)展動態(tài) 3 1.3主要研究內容 4 第2章 零件分析 6 2.1零件詳細分析圖 6 2.2零件的作用 6 2.3零件加工表格面的詳細技術分析 7 2.4把毛坯的余量跟形狀確定 7 2.5繪制毛坯圖 8 第3章 機械加工的工藝流程設計 9 3.1準確選擇定位基準 9 3.2 擬訂的工藝過程 9 第4章 加工設備跟工藝裝備的選選取 13 4.1依照不同的工序來選擇不同的機床 13 4.2如何選選取刀具，夾具以及量具 13 4.3 切削用量的計算和確定 14 第5章 鉆床專用夾具設計 28 5.1確定出設計的任務跟收集并分析原始的資料 28 5.2夾具的結構以及類型 30 5.3工件定位基準的選擇和自由度分析 30 5.4夾具的內部結構 32 5.5對夾具的精度進行分析 32 5.6夾緊力計算 35 5.7夾具設計及操作的簡要說明 35 第6章 鉆床專用夾具設計 37 6.1確定出設計的任務跟收集并分析原始的資料 37 6.2工件定位基準的選擇和自由度分析 37 6.3夾具的內部結構 38 6.4夾緊力計算 38 6.5夾具設計及操作的簡要說明 39 第7章 總結與展望 40 7.1總結 40 7.2展望 41 參考文獻 42 致謝 44 第1章 緒論 1.1 課題的目的及意義 本課題來源于生產實踐。工裝夾具是工藝裝備的重要組成部分，是工藝過程中最活躍的因素之一，并直接影響產品的質量、生產效率及加工成本。隨著科學技術的不斷進步，機械產品的數(shù)量遞增，與之相適應的機床夾具得到迅猛的發(fā)展。因此研究出快捷、即能保證機械加工精度，又能滿足生產需求的夾具設計，具有十分重要的意義！ 加工工藝設計是對所學專業(yè)知識的一次鞏固，是在進行社會實踐之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是理論聯(lián)系實際的訓練。機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設計和使用是促進生產發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業(yè)生產的不斷發(fā)展,機床夾具的改進和創(chuàng)造已成為廣大機械工人和技術人員在技術革新中的一項重要任務。 材料、結構、工藝是產品設計的物質技術基礎，一方面，技術制約著設計;另一方面，技術也推動著設計。從設計美學的觀點看，技術不僅僅是物質基礎還具有其本身的“功能”作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結構形式和適當?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實用，美觀，經(jīng)濟的產品，即在產品中發(fā)揮技術潛在的“功能”。技術是產品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產品帶來新的結構，新的形態(tài)和新的造型風格。材料，加工工藝，結構，產品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。[5]工業(yè)的迅速發(fā)展，對產品的品種和生產率提出了愈來愈高的要求，使多品種，對中小批生產作為機械生產的主流，為了適應機械生產的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。 我們這次畢業(yè)設計的課題是曲軸零件加工工藝與夾具設計，繪制曲軸零件零件圖一張；繪制夾具裝配圖及零件圖一張；對曲軸零件進行工藝分析。其中需要我們了解曲軸零件主要起到支承、固定作用。這次畢業(yè)設計與機械設計制造及其自動化有比較全面的相關的知識體系。[1]機械制造工藝與夾具是機械制造業(yè)的基礎，是生產高科技產品的保障。離開了它，就不能開發(fā)制造出先進的產品和保證產品質量，不能提高生產率，降低成本和縮短生產周期。加之通過畢業(yè)設計實習調研，完成該課題可對我們大學四年期間所學的知識進行一次較為全面的專業(yè)訓練，可以培養(yǎng)我們掌握如何運用過去所學的知識去解決生產中實際問題的方法，增強從事本專業(yè)實際工作所必需的基本能力和開發(fā)研究能力，為我們以后走上工作崗位打下一個良好的基礎。[3] 1.2 國內外發(fā)展動態(tài) 國外的研究現(xiàn)狀 如圖1-2所示是一種車床夾具，主要由數(shù)字控制的支承元件、定位元件和夾緊元件組成的裝置，可以代替機床工作臺或固定在機床工作臺上，能夠做出多種布局的機電程控式夾具。該夾具在空間異型薄壁零件加工、飛機蒙皮切邊、復合材料零件修整與鉆孔、飛機裝配和激光焊接等方面得到廣泛應用。西班牙某公司研制了一種TORRESTOOL夾具系統(tǒng)，如圖1-2所示。在一個零件的設計生產中，夾具設計制造的費用占到整個過程費用的10~20%。夾具因需要一定的生產成本和準備周期，故廣泛用于成批、大量生產中。[4] 圖1-1 車床夾具 圖2-2 TORRESTOOL夾具系統(tǒng) 世界上還有許多基于T型槽的夾具系統(tǒng)，比較著名的有：Wharton Unitool（英格蘭），YCII（俄羅斯），CATIC（中國），Halder（德國）系統(tǒng)?；阡N釘?shù)慕M合夾具主要是通過基座上的定位孔實現(xiàn)對夾具元件精確定位和緊固作用的，主要的系統(tǒng)有：Bluco Technik（德國，美國），APP（德國），Qu-Co（美國），Stevens（美國），Carr Lane（美國），SAFE（美國），TJMGS（中國），CPII（俄羅斯）。 國內的研究現(xiàn)狀 隨著數(shù)控機床與加工中心在實際生產中的普遍應用，滿足高適應要求的夾具在計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）與柔性制造系統(tǒng)（FMS）發(fā)展的形勢下應運而生。國內加工設備已具有相當規(guī)模，加工在生產中已占有較大的比重并將繼續(xù)擴大，而與之對應的機床夾具卻并未受到足夠的重視。工件的加工精度取決于夾具, 在加工工藝穩(wěn)定的條件下, 利用此夾具加工零件的精度有保障。國內企業(yè)對傳統(tǒng)工裝夾具歷來比較重視，但對數(shù)控機床夾具的應用卻缺乏足夠的認識和規(guī)劃。[6] 全行業(yè)絕大多數(shù)國有企業(yè)完成了改制或民營化，大規(guī)模以上法蘭盤企業(yè)中，國有企業(yè)僅剩9家，民營企業(yè)成為一支生力軍，已經(jīng)有幾家法蘭盤公司在國內外成功上市，利用資本市場資金實現(xiàn)企業(yè)的發(fā)展，有幾家超過10億元的法蘭盤企業(yè)集團成立，兼?zhèn)渲亟M趨勢顯現(xiàn)，一批企業(yè)爭相進行大規(guī)模的技術改造，添置現(xiàn)代化工藝裝備，搬遷擴建，完成了企業(yè)脫胎換骨的改造，建造試驗臺架，“十一五”期間法蘭盤行業(yè)開發(fā)了一大批具有自主知識產權的新產品。隨著行業(yè)裝備條件、技術水平的不斷提高，我國法蘭盤產品也在向更高層次發(fā)展。國內法蘭盤行業(yè)的總體水平將大大提升，關鍵法蘭盤技術將逐步得到突破，中國將成為優(yōu)質法蘭盤的生產制造和出口國。[10] 1.3主要研究內容 1、研究內容 本次設計詳細分析了曲軸零件零件的工藝性，制定了一套低成本的機械加工工藝規(guī)程，包括工藝過程卡和工藝卡片的制定，計算了各道工序的工序尺寸以及加工定時，設計了主要工序的專用夾具并繪制了夾具裝配圖和零件圖。對于這次的畢業(yè)設計，我從以下這幾點做了準備： 1）分析零件圖，明確零件主要的技術要求。 2）工藝審查，審查零件的結構工藝性。 3）確定毛坯的種類和制造方法 4）擬定機械加工工藝路線 5）確定滿足各工序要求的機床和工藝裝備 6）確定各主要工序的技術要求和檢驗方法 7）確定各工序的加工余量，計算工序尺寸和公差 8）確定切削用量 9）確定各工序時間定額 2、擬采用研究手段 本文針對曲軸零件零件的機械加工工藝分析及夾具設計進行研究，包括如下： (1)對曲軸零件零件進行分析，選擇毛坯類型； (2)制定零件加工工藝規(guī)程，合理選擇切削用量、機床及相關工藝設備； (3)完成一道主要工序的專用夾具設計。 調研和查閱資料 確定曲軸零件的加工工藝和夾具設計方案 確定曲軸零件的結構特點和工藝性分析 確定夾具設計的要求規(guī)范 曲軸零件的工藝過程 卡片編寫 定位方案的確定和夾緊方案的確定 設計夾具圖的草圖 完成設計圖紙，說明書 夾具零件圖繪制 第2章 零件分析 2.1零件詳細分析圖 圖2-1 曲軸零件詳圖 零件主加工面是曲軸的主軸頸、連桿軸徑以及內孔、螺紋等。零件的整體表面的粗糙度要求比較高。零件半成品是具有熱處理要求的鑄件。為了確保裝配的可靠性跟操作的準確性，零件的相關裝配表面和內孔精度有很高的要求。 2.2零件的作用 曲軸是發(fā)動機上的一個重要的機件，其材料是由碳素鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個重要部位：主軸頸和連桿軸徑。主軸頸被安裝在缸體上，連桿軸徑與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與氣缸活塞連接，是一個典型的曲柄滑塊機構，曲軸的潤滑主要是指與連桿大頭軸瓦與曲軸連桿頸的潤滑和兩頭固定點的潤滑，曲軸的旋轉是發(fā)動機的動力源，也是整個機械系統(tǒng)的動力源，曲軸是發(fā)動機中最典型、最重要的零件之一，其功用是將活塞連桿傳遞的氣體壓力轉變?yōu)檗D矩，作為動力而輸出做工，驅動器他工作機構，并帶動內燃機輔助裝備工作。這類零件的形狀的復雜程度一般，毛坯一般采用鑄造毛坯成型。[7] 2.3零件加工表格面的詳細技術分析 零件圖樣的主要視圖、尺寸大小以及公差跟技術需要要求齊全、正確，主要的加工表格面有哪些的技術標準如下所示： 1.鑄件是不許有裂紋，表面應經(jīng)光整處理。 2.去除毛刺飛邊，未注圓角R2-R5。 3.未注表格面粗糙度為12.5μm。 4.毛坯需經(jīng)人工時效，以消除內應力。 5.曲軸主軸頸表面粗糙度要求達到0.8，尺寸為。 5.曲軸連桿軸徑表面粗糙度要求達到0.8，尺寸為。 6.沒有標注的公差原那么就按照GB/T4249-2009的相關要求。 7.沒有標注好的形位公差是應該符合GB/T1184-1996的相關要求。 8.曲軸兩端的主軸頸外圓有同軸度要求0.02。 9.曲軸主軸頸和連桿軸徑外圓有圓柱度要求0.01。 10.曲軸錐形軸端外圓有徑向跳動要求0.04. 從零件的詳細圖紙跟技術標準可以得出，普通的機床可以完成零件的加工精度標準及一般需求，對于主軸頸和連桿軸徑本身精度以及位置精度比較高，則采用數(shù)控機床加工。現(xiàn)制定零件加工工藝流 程，合理的選擇加工設備及工藝裝備。為了提高零件的加工效率及尺寸的一致性，需要專用夾具來滿足使用標準。 2.4把毛坯的余量跟形狀確定 毛坯種類的選擇主要依據(jù)的是以下幾種因素： （1）設計圖樣規(guī)定的材料及機械性能； （2）零件的結構形狀及外形尺寸； （3）零件制造經(jīng)濟性； （4）生產綱領； （5）現(xiàn)有的毛坯制造水平。 由零件圖可知零件材料為QT600-2，生產批量為批量，零件結構相對復雜，所以選擇鑄造作為零件的毛坯制造方法。 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 2.5繪制毛坯圖 毛坯圖見圖2-2。 圖2-2 曲軸零件毛坯圖 第3章 機械加工的工藝流程設計 3.1準確選擇定位基準 1）選擇精基準 分析曲軸零件圖，零件需要加工的表面有主軸頸和連桿軸徑外圓柱面以及內孔、外螺紋等，曲軸零件的主軸頸和連桿軸徑的表面粗糙度和尺寸精度要去比較高，根據(jù)基準統(tǒng)一原則選擇曲軸主軸頸為精基準來加工其他表面。 2）選擇粗基準 根據(jù)分析，由于曲軸為鑄造零件，考慮工件裝夾等因素，粗加工之前優(yōu)先加工出主軸頸兩端的中心孔，粗基準選擇兩端中心孔。[9] 3.2 擬訂的工藝過程 1．選擇表格面的加工方式 通過表格面的處理標準跟讓許多的加工方式能夠滿足經(jīng)濟的精度，最要緊零件的表格面的處理方式跟過程就如下面所說的： Φ40外圓：粗車（IT12）—精車（IT10）—粗磨（IT8）—精磨（IT6）。 Φ38外圓：粗車（IT12）—精車（IT10）—粗磨（IT8）—精磨（IT6）。 2．把工藝的過程方案進行確認 工藝規(guī)程擬定原則 1）首先要加工基準面 就是指零件在加工過程中，作為定位基準的表面應首先加工出來，以便盡快為后續(xù)工序的加工提供精基準。稱為“基準先行”。[11] 2）然后劃分加工階段 一般加工質量要求高的表面，都劃分加工階段，可分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。主要是為了保證加工質量；有利于合理使用設備；便于安排熱處理工序；以及便于時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷等。 3、接著先孔后面 就是指對于箱體、曲軸和連桿等零件應先加工平面后加工孔。這樣就可以以平面定位加工孔，保證平面和孔的位置精度，而且對平面上的孔的加工帶來方便。 4、最后就是關于主要表面的光整加工（如研磨、珩磨、精磨等），這個應放在工藝路線最后階段進行，以免光整加工的表面，由于工序間的轉運和安裝而受到損傷。[12] 零件加工時，一般不是依次加工完各個表面，而是將各表面的粗、精加工分開進行，為此，通常將整個工藝過程劃分為以下四個加工階段： 1、粗加工階段 本階段的主要作用是切去大部分加工余量，為半精加工提供定位基準和均勻而適當?shù)挠嗔?。此外，應注意提高生產率。 2、半精加工階段 本階段的作用是為零件主要表面的精加工作好準備（達到一定的精度、粗糙度和精加工余量）并完成一些次要表面的加工（如鉆孔、攻螺紋、銑鍵槽等），一般在熱處理前進行。 3、精加工階段 本階段的作用是使零件主要表面的加工達到圖樣要求。此階段切去的余量很少。 4、光整加工階段 本階段的作用是提高加工面的尺寸精度和表面質量，減小加工面粗糙度值，一般不用來糾正形狀誤差和位置誤差。主要適于公差等級在IT6以上，粗糙度值Ra在0.2μm以下的表面。[13] 熱處理工序的安排，應根據(jù)零件材料和熱處理目的而定。 擬好方案因為各個表面的加工方式和粗精加工的標準已經(jīng)確定，現(xiàn)在就根據(jù)“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”“基準先行”的標準。 表格3-1 工藝的流程方案一 工 序 號 工名 序稱 工序內容 機床設備 工藝裝備 夾 具 刀 具 量 具 01 鑄造 鑄坯、清理、正火、噴丸、超聲波檢查 02 銑鉆 銑兩端面、鉆中心孔 XZ21.4銑鉆機床 柔性組合夾具 中心鉆 游標卡尺 03 車 車R66扇形外圓及端面 CA6140臥式車床 柔性組合夾具 硬質合金車刀 外徑百分表 04 粗車 粗車短軸端外圓及端面 CE7120B仿形車床 柔性組合夾具 成形車刀 游標卡尺 05 粗車 粗車長軸端外圓及端面 CE7120B仿形車床 柔性組合夾具 成形車刀 游標卡尺 06 銑 銑扇形曲拐內側面 X60專用銑床 柔性組合夾具 面銑刀 游標卡尺 07 粗車 粗車連桿軸徑 CA6140臥式車床 柔性組合夾具 成形車刀 游標卡尺 08 熱處理 軸徑及連桿徑淬火 09 精車 精車短軸端外圓及端面 CE7120B仿形車床 柔性組合夾具 成形車刀 游標卡尺 10 精車 精車長軸端外圓及端面 CE7120B仿形車床 柔性組合夾具 成形車刀 游標卡尺 11 精車 精車連桿軸徑 CA6140臥式車床 柔性組合夾具 成形車刀 游標卡尺 12 鉆 鉆連桿軸內孔φ8、擴孔至φ15.5 Z535立式鉆床 柔性組合夾具 Φ8麻花鉆 游標卡尺 13 鏜 鏜連桿軸內孔φ16至圖紙尺寸 CA6140臥式車床 柔性組合夾具 內孔鏜刀 內徑百分表 14 鉆 鉆攻右端面2-M6螺紋孔、φ18 Z535立式鉆床 柔性組合夾具 麻花鉆、絲攻 游標卡尺 15 鉆 鉆斜油孔2-φ4.5 Z515深孔鉆床 柔性組合夾具 φ4.5麻花鉆 游標卡尺 16 鉆 鉆連桿軸徑油孔φ4.5 Z4002臺式鉆床 柔性組合夾具 φ4.5麻花鉆 游標卡尺 17 銑 精銑兩鍵槽 X62臥式銑床 柔性組合夾具 鍵槽銑刀 游標卡尺 18 車 車螺紋M30 CA6140臥式車床 柔性組合夾具 螺紋車刀 游標卡尺 19 粗磨 粗磨主軸徑 M114W外圓磨床 柔性組合夾具 砂輪 卡規(guī) 20 磨 磨錐面 M114W外圓磨床 柔性組合夾具 砂輪 卡規(guī) 21 粗磨 粗磨連桿軸徑 M114W外圓磨床 柔性組合夾具 砂輪 卡規(guī) 22 精磨 精磨主軸徑 M114W外圓磨床 柔性組合夾具 砂輪 卡規(guī) 23 精磨 精磨連桿軸徑 M114W外圓磨床 柔性組合夾具 砂輪 卡規(guī) 24 拋光 拋光主軸頸 B2-092拋光機床 柔性組合夾具 研磨刀具 卡規(guī) 25 拋光 拋光連桿軸徑 B2-092拋光機床 柔性組合夾具 研磨刀具 卡規(guī) 26 去毛刺 去毛刺 27 終檢 檢驗 表格3-1 工藝的流程方案二 工 序 號 工名 序稱 工序內容 機床設備 工藝裝備 夾 具 刀 具 量 具 01 鑄造 鑄坯、清理、正火、噴丸、超聲波檢查 02 銑鉆 銑兩端面、鉆中心孔 XZ21.4銑鉆機床 柔性組合夾具 中心鉆 游標卡尺 03 車 車R66扇形外圓及端面 CA6140臥式車床 柔性組合夾具 硬質合金車刀 外徑百分表 04 粗車 粗車長、短軸端外圓及端面 CE7120B仿形車床 柔性組合夾具 成形車刀 游標卡尺 05 銑 銑扇形曲拐內側面 X60專用銑床 柔性組合夾具 面銑刀 游標卡尺 06 粗車 粗車連桿軸徑 CA6140臥式車床 柔性組合夾具 成形車刀 游標卡尺 07 熱處理 軸徑及連桿徑淬火 08 精車 精車長、短軸端外圓及端面 CE7120B仿形車床 柔性組合夾具 成形車刀 游標卡尺 09 精車 精車連桿軸徑 CA6140臥式車床 柔性組合夾具 成形車刀 游標卡尺 10 鉆 鉆連桿軸內孔φ8、擴孔至φ15.5，鏜連桿軸內孔φ16至圖紙尺寸 Z535立式鉆床 柔性組合夾具 Φ8麻花鉆 游標卡尺 11 鉆 鉆攻右端面2-M6螺紋孔、φ18 Z535立式鉆床 柔性組合夾具 麻花鉆、絲攻 游標卡尺 12 鉆 鉆斜油孔2-φ4.5、鉆連桿軸徑油孔φ4.5 Z515深孔鉆床 柔性組合夾具 φ4.5麻花鉆 游標卡尺 13 銑 精銑兩鍵槽 X62臥式銑床 柔性組合夾具 鍵槽銑刀 游標卡尺 14 車 車螺紋M30 CA6140臥式車床 柔性組合夾具 螺紋車刀 游標卡尺 15 粗磨 粗磨主軸徑、錐面 M114W外圓磨床 柔性組合夾具 砂輪 卡規(guī) 16 粗磨 粗磨連桿軸徑 M114W外圓磨床 柔性組合夾具 砂輪 卡規(guī) 17 精磨 精磨主軸徑 M114W外圓磨床 柔性組合夾具 砂輪 卡規(guī) 18 精磨 精磨連桿軸徑 M114W外圓磨床 柔性組合夾具 砂輪 卡規(guī) 19 拋光 拋光主軸頸 B2-092拋光機床 柔性組合夾具 研磨刀具 卡規(guī) 20 拋光 拋光連桿軸徑 B2-092拋光機床 柔性組合夾具 研磨刀具 卡規(guī) 21 去毛刺 去毛刺 22 終檢 檢驗 分析比較以上兩條工藝路線，工藝路線一、二共同之處都是優(yōu)先加工出定位基準，符合“基準先行”原則，不同之處在于工藝路線二工序相對集中，采用高效率專用設備和工藝設備，提高生產率，減少機床數(shù)量和生產面積，節(jié)省人力物力，工藝路線二工序相對分散，工藝路線相對較長，工藝路線二的工件裝夾次數(shù)較工藝路線而少了很多，工藝路線一裝備比較簡單、對工人的技術水平要求不高，但是需要加工設備數(shù)量較多，加工占地面積較大，由于本次設計零件的生產綱領為大批量生產，綜合考慮加工的精度以及加工的經(jīng)濟型，綜上所述選擇工藝路線一。 第4章 加工設備跟工藝裝備的選選取 4.1依照不同的工序來選擇不同的機床 從零件的加工精度標準跟生產率來考慮，數(shù)控機床的選選取需要滿足以下幾個方面。 1） 工序9、10、11是對曲軸進行精車加工，表格面的精度要求比較高，所以這個工序要采用高效率車床加工操作。 2） 工序19、20、21、22、23是對曲軸進行磨削加工，表格面的精度要求比較高，并且所加工的表面粗糙度要求比較高，所以這個工序要采用高精度磨床進行加工操作，以保證所加工外圓尺寸精度和表面粗糙度。 4.2如何選選取刀具，夾具以及量具 工 序 號 工名 序稱 工序內容 機床設備 工藝裝備 夾 具 刀 具 量 具 01 鑄造 鑄坯、清理、正火、噴丸、超聲波檢查 02 銑鉆 銑兩端面、鉆中心孔 XZ21.4銑鉆機床 柔性組合夾具 中心鉆 游標卡尺 03 車 車R66扇形外圓及端面 CA6140臥式車床 柔性組合夾具 硬質合金車刀 外徑百分表 04 粗車 粗車短軸端外圓及端面 CE7120B仿形車床 柔性組合夾具 成形車刀 游標卡尺 05 粗車 粗車長軸端外圓及端面 CE7120B仿形車床 柔性組合夾具 成形車刀 游標卡尺 06 銑 銑扇形曲拐內側面 X60專用銑床 柔性組合夾具 面銑刀 游標卡尺 07 粗車 粗車連桿軸徑 CA6140臥式車床 柔性組合夾具 成形車刀 游標卡尺 08 熱處理 軸徑及連桿徑淬火 09 精車 精車短軸端外圓及端面 CE7120B仿形車床 柔性組合夾具 成形車刀 游標卡尺 10 精車 精車長軸端外圓及端面 CE7120B仿形車床 柔性組合夾具 成形車刀 游標卡尺 11 精車 精車連桿軸徑 CA6140臥式車床 柔性組合夾具 成形車刀 游標卡尺 12 鉆 鉆連桿軸內孔φ8、擴孔至φ15.5 Z535立式鉆床 柔性組合夾具 Φ8麻花鉆 游標卡尺 13 鏜 鏜連桿軸內孔φ16至圖紙尺寸 CA6140臥式車床 柔性組合夾具 內孔鏜刀 內徑百分表 14 鉆 鉆攻右端面2-M6螺紋孔、φ18 Z535立式鉆床 柔性組合夾具 麻花鉆、絲攻 游標卡尺 15 鉆 鉆斜油孔2-φ4.5 Z515深孔鉆床 柔性組合夾具 φ4.5麻花鉆 游標卡尺 16 鉆 鉆連桿軸徑油孔φ4.5 Z4002臺式鉆床 柔性組合夾具 φ4.5麻花鉆 游標卡尺 17 銑 精銑兩鍵槽 X62臥式銑床 柔性組合夾具 鍵槽銑刀 游標卡尺 18 車 車螺紋M30 CA6140臥式車床 柔性組合夾具 螺紋車刀 游標卡尺 19 粗磨 粗磨主軸徑 M114W外圓磨床 柔性組合夾具 砂輪 卡規(guī) 20 磨 磨錐面 M114W外圓磨床 柔性組合夾具 砂輪 卡規(guī) 21 粗磨 粗磨連桿軸徑 M114W外圓磨床 柔性組合夾具 砂輪 卡規(guī) 22 精磨 精磨主軸徑 M114W外圓磨床 柔性組合夾具 砂輪 卡規(guī) 23 精磨 精磨連桿軸徑 M114W外圓磨床 柔性組合夾具 砂輪 卡規(guī) 24 拋光 拋光主軸頸 B2-092拋光機床 柔性組合夾具 研磨刀具 卡規(guī) 25 拋光 拋光連桿軸徑 B2-092拋光機床 柔性組合夾具 研磨刀具 卡規(guī) 26 去毛刺 去毛刺 27 終檢 檢驗 4.3 切削用量的計算和確定 工序010：鑄坯、清理、正火、噴丸、超聲波檢查 工序020：銑兩端面、鉆中心孔 工序030：車R66扇形外圓及端面 ： ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-39，取 ：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-41，取 ：，取 ： ： ： ： 1 ： 工序040：粗車短軸端外圓及端面 ： ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-39，取 ：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-41，取 ：，取 ： ： ： ： 1 ： 工序050：粗車長軸端外圓及端面 ： ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-39，取 ：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-41，取 ：，取 ： ： ： ： 1 ： 工序060：銑扇形曲拐內側面 機床：X60專用銑床 刀具：YT15 75o 端面銑刀D=250mm Z=5 銑削深度： =1.5mm 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表30-13，取 銑削速度：參照《機械加工工藝師手冊》表30-23，取， 機床主軸轉速： 式（2-1） 取=100, =100代入公式（2-1）得： 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表11-4，取 實際銑削速度： 工作臺每分進給量： 式（2-2） 取=，，=代入公式（2-2）得： 取 根據(jù)《機械加工工藝手冊》 被切削層長度：由毛坯尺寸可知l=40 刀具切入長度：=7 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 式（2-3） 取l=40, =7 , 代入公式（2-3）得： =(40+7+2)/120=0.41min 工序070：粗車連桿軸徑 工序080：軸徑及連桿徑淬火 工序090：精車短軸端外圓及端面 .： ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-39，取 ：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-41，取 ：，取 ： ： ： ： 1 ： 工序10：精車長軸端外圓及端面 工序11：精車連桿軸徑 工序12：鉆連桿軸內孔φ8、擴孔至φ15.5 鉆孔φ8mm 機床：Z535立式鉆床 刀具：麻花鉆d=8mm ap=8/2=4mm 進給量：查《機械加工工藝手冊》，其取值范圍為，取 切削速度：查《機械加工工藝手冊》取 機床主軸轉速：，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工序13：鏜連桿軸內孔φ16至圖紙尺寸 ： ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-39，取 ：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-41，取 ：，取 ： ： ： ： 1 ： 工序014：鉆攻右端面2-M6螺紋孔、φ18 工序15：鉆斜油孔2-φ4.5 工序16：鉆連桿軸徑油孔φ4.5 工序17：銑兩鍵槽 工序18：車螺紋M30 工序19：粗磨主軸徑 機床：外圓磨床M114W 刀具：GZ60ZR2AP300X40X121砂輪 磨削時的切削余量： 根據(jù)《機械加工工藝手冊》查的ap=0.25mm(分二次磨削),n砂輪=2200 ，故砂輪的線速度為; 根據(jù)機床選取主軸轉速=450r/min： d0=(40+55+85)/3=60mm 實際磨削速度： 計算機動時間; 其中：L---磨輪的行程長度，Zb----單面加工余量， K---局部修磨系數(shù)，n---工件轉速fa----軸向進給量，frd----單行程的磨削深度 fa=0.0092, frd=0.6B=0.6x40=24mm 故本工序的機動時間 工序20：磨錐面 工序21：粗磨連桿軸徑 工序22：精磨主軸徑 工序23：精磨連桿軸徑 工序24：拋光主軸頸 工序25：拋光連桿軸徑 工序26：去毛刺 工序27：檢驗 第5章 鉆床專用夾具設計 5.1確定出設計的任務跟收集并分析原始的資料 1）加工工件的詳細零件圖 2）零件的流程序卡 3）生產的綱領（設計的任務，詳細見表格5-1） 工件的名稱 曲軸零件 夾具的類型 專用的夾具 材料 QT600-2 生產的類型 大批量的生產 毛坯類型 鑄件 同時安裝的夾工件數(shù) 1個 表格5-1 生產的綱領 1）按照零件的加工工藝要求，合理的選擇裝夾方式，使其空間6各自由度都得到限制，確保定位裝夾可靠，但也要避免過定位。 2）選選取定位的元件，并設計出相應的定位裝置 首先我們需要確定主要的定位基面的尺寸大小很內部結構好怎樣更好的幫助定位基準，按照生產的要求以及歲尺寸精度的要求，來確定好定位原件的內部結構跟尺寸的精度要求。[20] （1）定位的原理為：六點定位原理 （2）定位的元件就是：圓柱支撐釘、V形塊 3）確定好工件的夾緊裝備就能夠按照下面的步驟進行操作 （1）把夾具的實際場景跟相關的作用確定：按照這個加工的工藝標準，在設計專用的夾具的時候，設計的原那么就必須要擁有定位準確以及夾緊功能好跟材料的成本低。 （2）確定好夾具的夾緊方法跟怎樣夾緊： 所設計的這個夾具就是用螺母帶動斜楔來完成夾緊的。螺紋夾緊機構具有易操作、結構簡單緊湊且能夠自鎖，最重要的是能夠獲得較高的夾緊力，確保夾緊可靠。而且制造成本低，是目前廣泛采用的夾緊機構。 （3）估算夾緊的可靠性：計算切削力跟夾緊力的大小。[19] 4）制定夾具技術條件 夾具在裝夾零件時時，需要有一定的裝配精度，現(xiàn)制定裝配技術要求如下： （1）裝夾零件時，需要保證零件與定位元件貼合，擰緊夾緊機構，用木槌試試敲到，再擰緊，確保裝夾到位。 （2）夾具安裝在機床上時，需要保證夾具的底面與機床平臺緊密貼合。 在加過的時候，機床的專用夾具在工件的生產中是不可或缺的。夾具的主要功能不僅僅是對夾緊元件進行操作。更重要的是，我們有必要準確定位加工零件。夾具將不再是傳統(tǒng)的。在工件方面，可以設計一個內部的結構精美的夾具，是能夠幫助到工人，可以很大程度的把工件的生產速度提高，這樣就能夠在加工的夾具設計時，更好的看重是如何讓工件進行最真確的定位設計，達到這種情況就可以把工件的裝置正確的安裝了。[18] 夾具的設計需要運用到的工序有： 工序16：鉆連桿軸徑油孔φ4.5 詳細的工序圖見圖5.1 詳圖5-1 5.2夾具的結構以及類型 機床的專用夾具分成許多種類，一般分為下面的這幾種： （1） 通用類的夾具 （2） 專用的夾具 （3） 能夠調配的夾具 （4） 組合夾具 本文中包含的夾具是許多類別夾具中的特殊夾具。該夾具是用在加工中心的加工外殼T1的表格面。[14] 專用夾具是被分為以下幾種類別的： （1）車床 （2）銑床 （3）鉆床 （4）其他機床 特殊的夾具的最主要的功能就如下面所說： （1）確保加工表面能夠準確進行的定位 （2）把勞動的生產率提高，來把生產成本降低，這樣就能更好的把生產的周期縮短 （3）把機床的操控范圍變大 （4）對工人的工作條件進行改善。[17] 5.3工件定位基準的選擇和自由度分析 機械加工過程中,定位基準的選擇合理與否決定零件質量的好壞,對能否保證零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及對零件各表面間的加工順序安排都有很大影響，當用夾具安裝工件時，定位基準的選擇還會影響到夾具結構的復雜程度。因此，定位基準的選擇是一個很重要的工藝問題。 選擇粗基準時，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的位置符合圖樣要求，并特別注意要盡快獲得精基面。具體選擇時應考慮下列原則： (1)?選擇重要表面為粗基準???? 為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應選擇該表面為粗基準。所謂重要表面一般是工件上加工精度以及表面質量要求較高的表面，如床身的導軌面，車床主軸箱的主軸孔，都是各自的重要表面。因此，加工床身和主軸箱時，應以導軌面或主軸孔為粗基準。 (2) 選擇不加工表面為粗基準 為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般應選擇不加工面為粗基準。如果工件上有多個不加工面，則應選其中與加工面位置要求較高的不加工面為粗基準，以便保證要求，使外形對稱等。如圖2所示的工件，毛坯孔與外圓之間偏心較大，應當選擇不加工的外圓為粗基準，將工件裝夾在三爪自定心卡盤中，把毛坯的同軸度誤差在鏜孔時切除，從而保證其壁厚均勻。 (3) 選擇加工余量最小的表面為粗基準 在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，如果零件上每個表面都要加工，則應選擇其中加工余量最小的表面為粗基準，以避免該表面在加工時因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件廢品。 (4) 選擇較為平整光潔、加工面積較大的表面為粗基準 以便工件定位可靠、夾緊方便。 (5) 粗基準在同一尺寸方向上只能使用一次 因為粗基準本身都是未經(jīng)機械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重復使用將產生較大的誤差。[17] 分析曲軸零件圖，零件需要加工的表面有主軸頸和連桿軸徑外圓柱面以及內孔、外螺紋等，曲軸零件的主軸頸和連桿軸徑的表面粗糙度和尺寸精度要去比較高，根據(jù)基準統(tǒng)一原則選擇曲軸主軸頸為精基準來加工其他表面。由于曲軸為鑄造零件，考慮工件裝夾等因素，粗加工之前優(yōu)先加工出主軸頸兩端的中心孔，粗基準選擇兩端中心孔。 對上圖5-1的工藝流程圖進行分析，本夾具為鉆床專用夾具，本夾具主要由固定V形塊、圓柱支撐釘、可換鉆套、鉆套襯套、鉆模板以及 壓板等組成；該夾具的定位元件為兩個活動V形塊，限制工件4個自由度，分別為除了沿著V形塊長度方向的移動自由度和轉動自由單以外的其他4個自由度，另外兩個圓柱支撐釘限制了剩余的2個自由度，工件6個自由度都被限制，為完全定位，滿足加工要求；該夾具的夾緊機構采用螺旋夾緊機構，通過兩個轉動壓板將工件夾緊在夾具中，操作簡單方便，可以提供比較大的夾緊力，可以提高加工效率。 5.4夾具的內部結構 通過指導老師的認證指導跟翻閱相關的夾具設計的其他案例，設計出了圖5-2看到的機床鉆削的專用夾具： 圖5-2 鉆床夾具的總裝圖 5.5對夾具的精度進行分析 把鉆床夾具的內部結構的整體方案確定和整個的總裝詳圖跟相關零部件圖紙設計好后，還要驗算該夾具的的裝夾進度，確保其能夠滿足使用的標準。[15] 想要滿足這個鉆削的工序的精度標準，被加工面在夾具定位中的位置精度至關重要。往往將δ定基、δ安裝及δ加工定位影響這一精度三個因素。夾具在設計階段，需要充分考慮三者的各自的容許誤差，規(guī)定零件設計的尺寸公差，確保三者最終的總共誤差不可以超過鉆削的工程所能接受的最大程度。 δ定基 就是說原始的數(shù)據(jù)跟原始數(shù)據(jù)兩者的錯位可能會產生的原始數(shù)據(jù)（也被叫做過程數(shù)據(jù)） 尺寸跟它的尺寸的誤差都是工藝的規(guī)范所確定的，夾具的設計者不可以進行零件的工藝跟工藝尺寸的確定。但是夾具設計者，可以建議工藝制定者通過修改工藝規(guī)范及標準基準，使其夾具設計時有統(tǒng)一的基準使用，保證基準的重合，來達到固定的基準的誤差是0。 δ安裝 當工件在夾具上的安裝產生定位誤差以及裝夾的夾緊引起的誤差導致了夾具在機床上安裝的定位也會產生誤差： （1）工件在夾具的準確定位所產生的定位誤差就是定位，夾具的設計師能夠使用合理的定位方式跟夾緊的方式可以減小這個誤差。 （2）工件在裝夾夾緊時，總需要盡量大的夾緊力，有了力就會有形變，就會造成加工面的位置相對于設計時的發(fā)生偏移，這就有了裝夾誤差。在大批量生產中，需要選擇合理的夾緊力或者確保每次的夾緊力保持一個小范圍內不變，那么這種誤差就可控，基本就可以消除。 （3）機床夾具的安裝誤差是由于夾具在機床的安裝平臺上的安裝誤差。由于生產的不確定性，夾具需要反復更換，這就造成了夾具多次裝夾的位置的不確定性。所以機床需要做固定的定位塊，確保定位基準統(tǒng)一；夾具的安裝面與機床安裝平臺要貼合死；那么這一安裝誤差可進一步降低。 [16] δ加工 是指加工設備及夾具的長期的使用，兩者都或多或少的發(fā)生了形變，折舊對于原始的尺寸有一點誤差。它是包含了下面的這幾個因素： （1）和機床相關的誤差。就比如說機床的主軸跟滑動板垂直度產生的誤差。 （2）跟刀具相關的位置差距。如刀具尺寸誤差及材料、刀具的磨損。 （3）定位原件的安裝誤差。如鉆套的本身的精度及長期使用的磨損、鉆模板制造及安裝誤差。 （4）與變形有關的誤差。如機床本身的剛性、夾具的強度。 所有上述因素都是加工的表格面位置引起的誤差的原因。原始尺寸中原始尺寸的總和應小于此尺寸的公差δ。必須滿足以下的這個不等式 δ≥固定底座+定位+夾緊+加工+夾緊 這個公式被稱為計算不等式，里面的每個符號文字是表格達最原始維度中具有最大誤差的值。當然，這些錯誤都不會最大限度地發(fā)生。在驗證計算中，分析上面的這些因素，然后按照概率法來計算總的誤差，能夠讓它比工件的公差小。 圖5-3 誤差分析簡圖 分析該道工序簡圖，工件以底部平面、側面以及外圓弧面為基準定位，主要定位基準為精基準，引起定位誤差較大的因素是外圓弧定位基準面，其定位元件為V形塊，計算分析過程如上圖所示，基準位移誤差為基準在制造過程中產生的誤差，分析圖3-3 得到定位誤差 5.6夾緊力計算 軸向力計算公式： 其中——系數(shù) ——指數(shù) ——指數(shù) ——修正系數(shù)乘積 取壓板與工件之間的摩擦系數(shù)為0.4，則所需夾緊力為 計算出的理論夾緊力F再乘以安全系數(shù)k既為實際所需夾緊力 即： 取k=2 這樣才能保證這個夾具能夠安全的工作。 5.7夾具設計及操作的簡要說明 本夾具為鉆床專用夾具，本夾具主要由固定V形塊、圓柱支撐釘、可換鉆套、鉆套襯套、鉆模板以及 壓板等組成；該夾具的定位元件為兩個活動V形塊，限制工件4個自由度，分別為除了沿著V形塊長度方向的移動自由度和轉動自由單以外的其他4個自由度，另外兩個圓柱支撐釘限制了剩余的2個自由度，工件6個自由度都被限制，為完全定位，滿足加工要求；該夾具的夾緊機構采用螺旋夾緊機構，通過兩個轉動壓板將工件夾緊在夾具中，操作簡單方便，可以提供比較大的夾緊力，可以提高加工效率。 圖5-4 車床專用夾具三維示意圖 第6章 鉆床專用夾具設計 6.1確定出設計的任務跟收集并分析原始的資料 夾具的設計需要運用到的工序有： 工序17：銑兩鍵槽 詳細的工序圖見圖6.1 詳圖6-1 6.2工件定位基準的選擇和自由度分析 對上圖6-1的工藝流程圖進行分析，本夾具為銑床專用夾具，本夾具主要由固定V形塊、定位塊、直角對刀塊、支柱、定位鍵以及 壓板等組成；該夾具的定位元件為2個活動V形塊，期中2個V形塊限制工件4個自由度，分別為除了沿著V形塊長度方向的移動自由度和轉動自由單以外的其他4個自由度，另外一個定位塊限制了剩余的2個自由度，工件6個自由度都被限制，為完全定位，滿足加工要求；該夾具的夾緊機構采用螺旋夾緊機構，通過兩個轉動壓板將工件夾緊在夾具中，操作簡單方便，可以提供比較大的夾緊力，可以提高加工效率。 6.3夾具的內部結構 通過指導老師的認證指導跟翻閱相關的夾具設計的其他案例，設計出了圖5-2看到的機床鉆削的專用夾具： 圖6-2 銑床夾具的總裝圖 6.4夾緊力計算 查手冊的銑削切削力計算公式為： = =170.4 查《機床夾具設計手冊》取工件與夾具接觸面之間的表面粗糙度為0.3，則能夠抵消切削力的壓緊力計算公式如下： 這樣才能保證這個夾具能夠安全的工作。 6.5夾具設計及操作的簡要說明 本夾具為銑床專用夾具，本夾具主要由固定V形塊、定位塊、直角對刀塊、支柱、定位鍵以及 壓板等組成；該夾具的定位元件為2個活動V形塊，期中2個V形塊限制工件4個自由度，分別為除了沿著V形塊長度方向的移動自由度和轉動自由單以外的其他4個自由度，另外一個定位塊限制了剩余的2個自由度，工件6個自由度都被限制，為完全定位，滿足加工要求；該夾具的夾緊機構采用螺旋夾緊機構，通過兩個轉動壓板將工件夾緊在夾具中，操作簡單方便，可以提供比較大的夾緊力，可以提高加工效率。 圖6-3 銑床專用夾具三維示意圖 第7章 總結與展望 7.1總結 在經(jīng)過一個學期的忙碌以及工作，我所做的設計也接近了尾聲，我終于松了一口氣，因為在此期間我遇到的困難非常的多，有時候都會把我壓的喘不過氣來，但是有著指導老師耐心的指導，我遇到的問題也就都能夠引刃而解了。這次設計是大學最為重要的一次設計，是每個大學生是否能夠合格畢業(yè)的標準，也是一個比較重要的實踐教學過程。在這次設計當中，老師將我們混亂的思路慢慢理清，然后一步一個腳印的帶領著我們做這個設計，在此我還是要給我們的指導老師說一聲謝謝。在鞏固基礎的同時，也得到了許許多多的收獲。 在本次畢業(yè)設計中，從一開始的手足無措到最后完成方案，我感受到了團隊協(xié)作的重要性。很感激導師以及我的組員，在畢業(yè)設計的過程中悉心指導以及耐心的交流。在設計當中各個部分的設計都需要嚴格按照國家規(guī)定來進行，在整個過程中我深刻感受到以前從沒有過的心力交瘁。這一次畢業(yè)設計對于我來說是我的一次成長，讓我在即將結束的大學生活中感受到了大學所學的運用。總的來說畢業(yè)機械設計是對我們四年大學所學知識的一次總結和檢驗，因為我們在課堂所學的知識都是理論知識，與實際生產中的機械技術還是有很多不同之處，課堂所學知識理論基礎知識，如果想要運用到實際的生產活動中還需要再加工