曲軸的工藝設(shè)計(jì)及相關(guān)夾具設(shè)計(jì)

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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目： 曲軸的工藝設(shè)計(jì)及相關(guān)夾具設(shè)計(jì) 院 系： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 2016年3月 摘要 本篇畢業(yè)設(shè)計(jì)曲軸的工藝設(shè)計(jì)及相關(guān)夾具設(shè)計(jì)，曲軸零件的主要加工表面是主軸頸外圓及連桿體上下，左右表面，油孔，以及螺紋孔和鍵槽的加工。一般來說，保證平面的加工精度與保證軸系的加工精度相比，保證平面的加工精度比較容易。鍵槽加工都是選用專用銑床夾具，夾緊方式一般選用手動(dòng)夾緊，夾緊可靠。因此生產(chǎn)效率較高。能夠滿足設(shè)計(jì)要求。 文章的重點(diǎn)在于對(duì)曲軸零件的工藝性和力學(xué)性能分析，對(duì)加工工藝進(jìn)行合理分析，選擇確定合理的毛坯、加工方式、高效設(shè)計(jì)、省力的夾具，經(jīng)過實(shí)踐證明，最終加工出合格的曲軸零件。 關(guān)鍵詞：曲軸加工表面,銑槽夾具,夾具 III ABSTRACT keyway fixture based on. Crankshaft parts of the main surface is on the main shaft neck of the outer circle of the connecting rod and the body, left and right surface, oil hole, and screw hole and keyway processing. In general, to ensure the accuracy of the machining process and the accuracy of the system to ensure that the accuracy of the plane is relatively easy to ensure the accuracy of the plane. Keyseating is the special milling fixture, the clamping way generally manual clamping, clamping reliable. So the production efficiency is higher. Be able to meet the design requirements. The emphasis of this paper is to analyze the process and mechanical properties of the air compressor crankshaft, and to select the reasonable blank, processing method, high efficiency design and saving fixture. The innovation of this paper lies in keyway milling fixture 3D assembly drawings and part drawings drawn by using UG software, its main characteristic is 3D modeling, the fixture assembly sequence and visual effects are clear. Key words: keyway;right surface;milling fixture III 目 錄 摘要 I Abstract II 1緒論 1 2零件結(jié)構(gòu)工藝分析 1 2.1 零件的分析 1 2.1.1 零件的作用 2 2.1.2 零件的工藝分析 3 2.2 曲軸加工的加工順序和加工方案的選擇 3 2.2.1 孔和平面的加工順序 5 2.2.2 加工方案選擇 5 3工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 6 3.1 曲軸加工定位基準(zhǔn)的選擇 7 3.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇 8 3.1.2 精基準(zhǔn)的選擇 9 3.2 曲軸加工主要工序安排 10 3.3 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11 3.4 選擇加工設(shè)備及刀、量具 13 4 確定切削用量及基本工時(shí) 13 4.1 切削用量及基本工時(shí)的計(jì)算2.4 選擇加工設(shè)備及刀、量具 13 工序10車曲軸兩端面鉆中心孔 14 工序20 粗車主軸頸右端外圓 15 工序30 粗車主軸頸左端外圓并倒角 16 工序40 半精車主軸頸右端外圓至尺寸 17 工序50 半精車、精車主軸頸左端至尺寸 18 工序60 鉆 18 III 工序70 鉆 18 工序80 鉆 19 工序90 鉆深20盲孔 20 工序100鉆2-油孔 20 工序110銑2-6X6鍵槽 21 工序120銑5X37.5鍵槽 21 工序130粗銑、精銑連桿上、下及前、后端 22 工序140磨削主軸頸右端 23 工序150磨削主軸頸左端 24 4.2時(shí)間定額計(jì)算及生產(chǎn)安排 24 5 曲軸銑鍵槽夾具設(shè)計(jì) 25 5.1銑鍵槽夾具設(shè)計(jì) 26 5.2定位基準(zhǔn)的選擇 28 5.3切削力的計(jì)算與夾緊力分析 28 5.4定位誤差的分析 30 5.5夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要操作說明 31 結(jié) 論 32 參考文獻(xiàn) 33 致 謝 34 III 1 緒論 機(jī)床夾具是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作中一項(xiàng)重要組成部分，為了適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的上述生產(chǎn)特點(diǎn)，機(jī)床夾具發(fā)展方向主要表現(xiàn)為： 標(biāo)準(zhǔn)化：完善的標(biāo)準(zhǔn)化，不僅指現(xiàn)有夾具零部件（包括毛坯及半成品）的標(biāo)準(zhǔn)，而且應(yīng)有各種類型夾具結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)。后者如通用可調(diào)夾具標(biāo)準(zhǔn)；組合夾具標(biāo)準(zhǔn)；自動(dòng)線夾具標(biāo)準(zhǔn)等，并在上述兩種標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，對(duì)專用夾具零部件，通用可調(diào)夾具零部件及組合夾具零部件等，實(shí)行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化，以便使有一部分零部件，能在各類夾具上通用。另外把一些夾具部件、組件，做成一個(gè)獨(dú)立單元，使夾具的設(shè)計(jì)、制造和裝配工作簡(jiǎn)化，這也是夾具標(biāo)準(zhǔn)化的一個(gè)發(fā)展方向。作為發(fā)展趨勢(shì)，有些國(guó)家不僅有上述各種夾具標(biāo)準(zhǔn)，而且有制造標(biāo)準(zhǔn)零部件和各類標(biāo)準(zhǔn)夾具的專業(yè)工廠，使原來單件生產(chǎn)的夾具，轉(zhuǎn)變?yōu)閷I(yè)化批量生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)周期和降低成本。 可調(diào)化、組合化：當(dāng)前機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)發(fā)展的兩個(gè)主要方面，一是要把專門用于某一特點(diǎn)工序的專用夾具，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，使能用于同一類型零件的加工，并實(shí)現(xiàn)快速調(diào)整；二是改變專用夾具在產(chǎn)品稍有修改或改變就報(bào)廢的現(xiàn)象，使夾具能重復(fù)利用，實(shí)行組合化的原則，用少數(shù)元件能滿足多種需要。 精密化：隨著機(jī)械產(chǎn)品加工精度日益提高，高精度機(jī)床大量涌現(xiàn)，勢(shì)必要求機(jī)床夾具也相應(yīng)越來越精密。 高效自動(dòng)化：為了改善勞動(dòng)條件，實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低加工成本，不僅大批量生產(chǎn)有此要求，對(duì)多品種、小批量生產(chǎn)同樣可考慮采用合適的高效自動(dòng)化夾具，使獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 2 零件結(jié)構(gòu)工藝分析 本文首先對(duì)曲軸的零件進(jìn)行分析，通過對(duì)曲軸進(jìn)行的研究和分析，描述了它的毛坯制造形式、機(jī)械加工余量、基準(zhǔn)選擇、工序尺寸和毛坯尺寸的確定，以及切削用量和工時(shí)的計(jì)算等相關(guān)內(nèi)容。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，與指導(dǎo)老協(xié)商后，感覺用夾具比較合適。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機(jī)械制造工藝正向著高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機(jī)械能、切削力進(jìn)行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機(jī)床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復(fù)雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地推動(dòng)了機(jī)械加工工藝的進(jìn)步，使工藝過程的自動(dòng)化達(dá)到了一個(gè)新的階段。 “工欲善其事，必先利其器?！? 工具是人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝自動(dòng)化都有了長(zhǎng)足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機(jī)床夾具對(duì)零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，根據(jù)課題所給的零件圖、技術(shù)要求，通過查閱相關(guān)資料和書籍，了解和掌握了的機(jī)械加工工藝和編程的一般方法和步驟，并運(yùn)用這些方法和步驟進(jìn)行了夾具設(shè)計(jì)。整個(gè)設(shè)計(jì)得指導(dǎo)思想“簡(jiǎn)便、效率高、非常經(jīng)濟(jì)”。 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用： 題目給出的零件是曲軸。曲軸主要是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上面的零件，保證活塞的正常運(yùn)行。故曲軸零件的加工精度和表面光潔度直接影響著傳動(dòng)的精度和效率，可以說，一個(gè)加工精度高的曲軸與加工精度的低的曲軸相比，其傳動(dòng)效果很明顯。 圖1 曲軸 2.1.2 零件的工藝分析： 由曲軸零件圖可知，曲軸的左右軸頸表面以及中間的連桿側(cè)板的上下、左右表面以及內(nèi)孔都需要進(jìn)行加工。此外各表面列螺紋孔。因此加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下： （1）以主視圖為主要加工表面的加工面。這組加工表面包括主軸頸左端外圓面的加工，以及右端的外圓面的加工，它們的表面粗糙度要求為Ra1.6。6X6鍵槽的銑削加工，2-油孔的加工，其表面粗糙度均為。 （2）以俯視圖為主要加工面的加工表面。這一組加工表面包括4-M6螺紋孔的加工，盲孔的加工，5X35.5鍵槽的銑削加工，其表面粗糙度為。 （3）以左視圖為主要加工表面的加工面，這組加工表面包括3-M4螺紋孔的加工，盲孔的鉆削加工，以及中心孔的加工，其表面粗糙度均為。 2.2 曲軸加工的加工順序和加工方案的選擇 由以上分析可知。該曲軸零件的主要加工表面是主軸頸外圓面以及連桿上下、左右表面。因此，對(duì)于曲軸來說，加工過程中的主要問題是保證主軸頸外圓面的同軸度，處理好孔和平面。 2.2.1 孔和平面的加工順序： 曲軸類零件的加工應(yīng)：即先加工曲軸上的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平，然后再加工孔系，曲軸的加工這個(gè)原則。 2.2.2 加工方案選擇： 曲軸孔系加工方案，。除了從，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。依據(jù)零件圖我們確定曲軸的加工工藝及加工路線，我們應(yīng)該在鏜磨床上進(jìn)行加工比較合適。 3 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 3.1 曲軸加工定位基準(zhǔn)的選擇 3.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇： 粗基準(zhǔn)選擇毛坯的圓柱面。 3.1.2 精基準(zhǔn)的選擇： 精基準(zhǔn)選擇的外圓柱面。 3.2 曲軸加工主要工序安排 本次設(shè)計(jì)的零件是曲軸的加工工藝，根據(jù)先面后孔原則，本次先以內(nèi)孔定位加工曲軸零件的各個(gè)面，然后再是孔。后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵則。先粗加面，再粗加工孔。對(duì)于曲軸，需要精加面。按上述原則亦應(yīng)工孔系，但在實(shí)際生產(chǎn)中互垂直。加工工后，將工件清凈。清洗后用壓凈。保證零件于。 根據(jù)以上，確定曲軸加工工藝路線如下： 工藝路線一： 10 鑄 鑄造，清理 20 熱處理 正火 30 鋸式樣 40 車曲軸兩端面鉆中心孔 50 粗車主軸頸右端外圓 60 粗車主軸頸左端外圓并倒角 70 半精車主軸頸右端外圓至尺寸 80 半精車、精車主軸頸左端至尺寸 90 鉆 100 鉆 110 鉆 120 鉆深20盲孔 130 鉆2-油孔 140 銑2-6X6鍵槽 150 銑5X37.5鍵槽 160 粗銑、精銑連桿上、下及前、后端 170 校直 180 淬火 190 去毛刺 200 清理并吹凈 210 檢驗(yàn)以上加工尺寸 220 修正中心孔 230 磨削主軸頸右端 240 磨削主軸頸左端 250 去毛刺吹凈 260 檢驗(yàn) 270 動(dòng)平衡 280 去除不平衡量 290 校直 300 終檢 工藝路線二： 10 鑄 鑄造，清理 20 熱處理 正火 30 鋸式樣 40 車曲軸兩端面鉆中心孔 50 粗車主軸頸右端外圓 60 粗車主軸頸左端外圓并倒角 70 半精車主軸頸右端外圓至尺寸 80 半精車、精車主軸頸左端至尺寸 90 銑2-6X6鍵槽 100 銑5X37.5鍵槽 110 鉆 120 鉆 130 鉆 140 鉆深20盲孔 150 鉆2-油孔 160 粗銑、精銑連桿上、下及前、后端 170 校直 180 淬火 190 去毛刺 200 清理并吹凈 210 檢驗(yàn)以上加工尺寸 220 修正中心孔 230 磨削主軸頸右端 240 磨削主軸頸左端 250 去毛刺吹凈 260 檢驗(yàn) 270 動(dòng)平衡 280 去除不平衡量 290 校直 300 終檢 工藝路線三： 10 鑄 鑄造，清理 20 熱處理 正火 30 鋸式樣 40 車曲軸兩端面鉆中心孔 50 粗車主軸頸右端外圓 60 粗車主軸頸左端外圓并倒角 70 半精車主軸頸右端外圓至尺寸 80 半精車、精車主軸頸左端至尺寸 90 銑2-6X6鍵槽 100 銑5X37.5鍵槽 110 粗銑、精銑連桿上、下及前、后端 120 鉆 130 鉆 140 鉆 150 鉆深20盲孔 160 鉆2-油孔 170 校直 180 淬火 190 去毛刺 200 清理并吹凈 210 檢驗(yàn)以上加工尺寸 220 修正中心孔 230 磨削主軸頸右端 240 磨削主軸頸左端 250 去毛刺吹凈 260 檢驗(yàn) 270 動(dòng)平衡 280 去除不平衡量 290 校直 300 終檢 通慮，零件的技術(shù)要求及可能采取的加工手段之后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)仍有問題，由于主軸頸左端以及右端外圓面粗糙度達(dá)不到要求， 綜合選擇方案一： 10 鑄 鑄造，清理 20 熱處理 正火 30 鋸式樣 40 車曲軸兩端面鉆中心孔 50 粗車主軸頸右端外圓 60 粗車主軸頸左端外圓并倒角 70 半精車主軸頸右端外圓至尺寸 80 半精車、精車主軸頸左端至尺寸 90 鉆 100 鉆 110 鉆 120 鉆深20盲孔 130 鉆2-油孔 140 銑2-6X6鍵槽 150 銑5X37.5鍵槽 160 粗銑、精銑連桿上、下及前、后端 170 校直 180 淬火 190 去毛刺 200 清理并吹凈 210 檢驗(yàn)以上加工尺寸 220 修正中心孔 230 磨削主軸頸右端 240 磨削主軸頸左端 250 去毛刺吹凈 260 檢驗(yàn) 270 動(dòng)平衡 280 去除不平衡量 290 校直 300 終檢 3.3 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 (1)毛坯種類的選擇 由于零件尺寸不大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此我們采用QT-60-2鑄鐵作為毛坯的制作形式，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本。 (2)確定毛坯的加工余量 根據(jù)毛坯制造方法采用的型材造型，查取《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-5，“曲軸”零件材料采用灰鑄鐵制造。材料為QT-60-2，硬度HB為170—241，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 3.4 選擇加工設(shè)備及刀、量具 由圖樣分析，該圖樣需要車削外圓，車螺紋，鉆孔，在這里我們?cè)谲囕喞獣r(shí)選用外圓車刀，螺紋刀，擴(kuò)孔鉆，鉸刀。而鉆削加工時(shí)我們可以選用麻花鉆頭，量具可選用0--150mm為75-100mm的測(cè)量游標(biāo)卡尺，外徑千分尺，游標(biāo)深度卡尺等。 4 確定切削用量及基本工時(shí) 4.1切削用量及基本工時(shí)的計(jì)算 工序10，20,30無切削加工，無需計(jì)算 工序40. 曲軸兩端面鉆中心孔 1） 確定背吃刀量。根據(jù)相關(guān)標(biāo)注，確定背吃刀量ap的數(shù)值如下： 2）確定進(jìn)給量。根據(jù)查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》得，刀桿尺寸為，以及工件直徑為時(shí) 按CA6140車床說明書選擇 根據(jù)CA6140車床說明書，其進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力。 當(dāng)鋼的強(qiáng)度，，，，（預(yù)計(jì)）時(shí)，進(jìn)給力為。 3）確定切削速度 當(dāng)用硬質(zhì)合金車刀加工鋼料，，，切削速度 4）選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)以及刀具壽命 根據(jù)查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》得，車刀后刀面最大磨損量取為1.4mm，因?yàn)檐嚨兜牟牧蠟橛操|(zhì)合金，所以車刀的壽命T=60min。 5）確定車削速度和每分鐘進(jìn)給量 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.27與1.28中公式計(jì)算：=8.88m/min； 根據(jù)一下公式，可得： = 工序50 粗車主軸頸右端外圓 本工序?yàn)榇周囍鬏S頸右端外圓的工序，我們選擇機(jī)床：普通車床 CA6140，功率P=13kw； 刀具：選用高速鋼外圓車刀， 查 《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》3.1—39，刀具數(shù)據(jù)如下：d=16 1)車削進(jìn)寬度的選擇 根據(jù)實(shí)際工況，我們通過《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》3.1—27可知 1—2 這里取1.5 2)選擇進(jìn)給量 經(jīng)過查表可知：0.23 3)選擇車削的速度 經(jīng)查表可知 所以： 4)計(jì)算切削時(shí)間 查《機(jī)械制造工藝、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表1.4—15 可知： 所以， 5)計(jì)算車削力 根據(jù)實(shí)際工況，我們通過《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》有 ： 式中： 所以， 6)校核機(jī)床功率 查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.28有 所以，機(jī)床的功率足夠； 工序60 粗車主軸頸左端外圓并倒角 本工序?yàn)榇周囍鬏S頸左端外圓的工序，所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。我們選擇機(jī)床：普通車床 CA6140，功率P=11kw； 刀具：選用高速鋼外圓車刀， 查 《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》3.1—39，刀具數(shù)據(jù)如下：d=16 1)車削進(jìn)寬度的選擇 根據(jù)實(shí)際工況，我們通過《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》3.1—27可知 1—2 這里取1.5 2)選擇進(jìn)給量 經(jīng)過查表可知：0.23 3)選擇車削的速度 經(jīng)查表可知 所以： 4)計(jì)算切削時(shí)間 查《機(jī)械制造工藝、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表1.4—15 可知： 所以， 5)計(jì)算車削力 根據(jù)實(shí)際工況，我們通過《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》有 ： 式中： 所以， 6)校核機(jī)床功率 查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.28有 所以，機(jī)床的功率足夠； 70 半精車主軸頸右端外圓至尺寸 半精車的外圓 該工序與工序20的計(jì)算方法完全一樣，在此不一一計(jì)算。 80 半精車、精車主軸頸左端至尺寸 已知加工材料為QT-60-2，有外皮，機(jī)床為CA6140型普通車床，工件裝卡在專用車床夾具中。 1）確定背吃刀量。工序?yàn)榇旨庸?，根?jù)加工工藝要求，可以在一個(gè)工序里面完成這個(gè)工序，所以有： 2）確定進(jìn)給量。根據(jù)查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》得，刀桿尺寸為，以及工件直徑為時(shí) 按CA6140車床說明書選擇 進(jìn)給量根據(jù)機(jī)床的強(qiáng)度有直接關(guān)系，所有在某種程度下面，需要進(jìn)行校核。 根據(jù)CK6140車床說明書，其進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力。 當(dāng)鋼的強(qiáng)度，，，，（預(yù)計(jì)）時(shí)，進(jìn)給力為。 切削時(shí)的修正系數(shù)為，，故實(shí)際進(jìn)給力為 由于切削時(shí)的進(jìn)給力小于車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故選的進(jìn)給量可用。 3）確定切削速度 當(dāng)用硬質(zhì)合金車刀加工鋼料，，，切削速度 4）選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)以及刀具壽命 根據(jù)查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》得，車刀后刀面最大磨損量取為1.4mm，因?yàn)檐嚨兜牟牧蠟橛操|(zhì)合金，所以車刀的壽命T=60min。 5）確定車削速度和每分鐘進(jìn)給量 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.27與1.28中公式計(jì)算： =8.88m/min； 根據(jù)一下公式，可得： = 工序90 鉆機(jī)床：立式鉆床Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 切削深度： 進(jìn)給量：根據(jù)相關(guān)資料，查[3]表2.4～38，取。 切削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4～41，取。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～31，取 所以實(shí)際切削速度： 切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度： 刀具切入長(zhǎng)度： 刀具切出長(zhǎng)度： 取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 工序100 鉆 機(jī)床：臺(tái)式鉆床Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭 切削深度： =2/4 根據(jù)相關(guān)資料，查[3]表查得：進(jìn)給量,切削速度。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～31，取。 實(shí)際切削速度： 切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度： 刀具切入長(zhǎng)度： 刀具切出長(zhǎng)度： 取。 加工基本時(shí)間： 工序130 鉆2-油孔 鉆φ3油孔 機(jī)床：臺(tái)式鉆床Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭 切削深度： =2/4 根據(jù)相關(guān)資料，查[3]表查得：進(jìn)給量,切削速度。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～31，取。 實(shí)際切削速度： 切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度： 刀具切入長(zhǎng)度： 刀具切出長(zhǎng)度： 取。 加工基本時(shí)間： 工序140 銑2-6X6鍵槽 已知曲軸的材料為QT-60-2，在這里，根據(jù)加工工藝，選擇機(jī)床：普通銑床X5032 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9，選硬質(zhì)合金鍵槽銑刀。 切削深度： =2/4 根據(jù)相關(guān)資料，查[3]表查得：進(jìn)給量,切削速度。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～31，取。 實(shí)際切削速度： 切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度： 刀具切入長(zhǎng)度： 刀具切出長(zhǎng)度： 取。 加工基本時(shí)間： 工序150 銑5X37.5鍵槽 已知曲軸的材料為QT-60-2，在這里，根據(jù)加工工藝，選擇機(jī)床：普通銑床X5032 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9，選硬質(zhì)合鍵槽銑刀。 切削深度： =2/4 根據(jù)相關(guān)資料，查[3]表查得：進(jìn)給量,切削速度。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～31，取。 實(shí)際切削速度： 切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度： 刀具切入長(zhǎng)度： 刀具切出長(zhǎng)度： 取。 加工基本時(shí)間： 工序160 粗銑、精銑連桿上、下及前、后端 （1）、銑削寬度的選擇 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.1—27可知： 粗銑：3—8 這里取3 （2）、銑削每齒進(jìn)給量的選擇 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—28 3—29可知： 0.1—0.3 這里取0.2 1 （3）、銑削速度的選擇 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—30可知： V = 0.4—0.6 m/s 這時(shí)取0.5m/s = 30m/min 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表11—51 取 由于是粗銑，故整個(gè)銑刀盤不必銑過整個(gè)工件 查《機(jī)械制造工藝、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表1.4—15 可知： 所以， 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—25有 ： 式中： 所以， 4.2 時(shí)間定額計(jì)算及生產(chǎn)安排 假設(shè)該零件年產(chǎn)量為10萬件。設(shè)每天的產(chǎn)量為420件。 根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)零件的加工批量為中小批量的時(shí)候，時(shí)間定額的計(jì)算公式為： （大量生產(chǎn)時(shí)） 故，相對(duì)于大批量生產(chǎn)，其計(jì)算公式如下： 其中： —單件時(shí)間定額 —基本時(shí)間（機(jī)動(dòng)時(shí)間） —輔助時(shí)間。 —一些除了加工工件以外時(shí)間的總和。 工序：粗、精銑結(jié)合面 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.43，取工步輔助時(shí)間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為。則 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.48， 單間時(shí)間定額： 因此應(yīng)布置兩臺(tái)機(jī)床同時(shí)完成本工序的加工。當(dāng)布置兩臺(tái)機(jī)床時(shí)， 即能滿足生產(chǎn)要求。 （1）、銑削寬度的選擇 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.1—27有 半精銑— 這里取 （2）、銑削每齒給量的選擇 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—28有 （3）、銑削深度的選擇 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—29有 （4）、銑削速度的選擇 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—30有 所以： （5） 計(jì)算切削時(shí)間 查《機(jī)械制造工藝、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表1.4—15 可知： 所以， （6）計(jì)算銑削力 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—25有 ： 式中： 所以， 工序：粗銑平面 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.45，取工步輔助時(shí)間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為。則 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.48， 單間時(shí)間定額： 因此布置一臺(tái)機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。 工序：銑端面 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.45，取工步輔助時(shí)間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為。則 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.48， 單間時(shí)間定額： 因此布置一臺(tái)機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。 （1）、銑削寬度的選擇 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.1—27有 半精銑— 這里取 （2）、銑削每齒給量的選擇 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—28有 （3）、銑削深度的選擇 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—29有 （4）、銑削速度的選擇 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—30有 所以： （5） 計(jì)算切削時(shí)間 查《機(jī)械制造工藝、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表1.4—15 可知： 所以， （6）計(jì)算銑削力 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—25有 ： 式中： 所以， 26 5 曲軸銑鍵槽夾具設(shè)計(jì) 在給定的零件中，對(duì)本步加工的定位需要基準(zhǔn)孔和平面保證垂直度，定位要求比較高。因此，本步的重點(diǎn)應(yīng)在保證垂直度上。還應(yīng)考慮如何提高生產(chǎn)率。從對(duì)工件的結(jié)構(gòu)形狀分析，若工件以底面放置在夾具底板上，定位夾緊都比較可靠，也容易實(shí)現(xiàn)，待夾緊后就能滿足加工要求。 本次設(shè)計(jì)的銑鍵槽夾具為以曲軸主軸頸左、右端外圓面為定位基準(zhǔn)，銑5X35.5鍵槽，方案：做一定位夾具底板和工作臺(tái)連接，然后將曲軸放置在上面，通過固定壓板固定工件底面五處，這樣就很好地限制住了工件的自由度，從而方便進(jìn)行了鍵槽的銑削加工。 5.1定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，工藝孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應(yīng)與頂面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑兩側(cè)表面工序的定位基準(zhǔn)，以及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)采用的是加工后的曲軸主軸頸左、右端外圓面。 5.2切削力的計(jì)算與夾緊力分析 刀具材料：（硬質(zhì)合金銑刀） 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-9 可得銑削切削力的計(jì)算公式： 式（4.1） 查參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表得： 對(duì)于灰鑄鐵： 式（4.2） 取 ， 即 所以 由參考文獻(xiàn)[17]《金屬切削刀具》表1-2可得： 垂直切削力 ：（鏜削） 式（4.3） 背向力： 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： 式（4.4） 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算： 式（4.5） 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表可得： 所以 式（4.6） 式（4.7） 式（4.8） 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用壓板夾緊機(jī)構(gòu)。 單個(gè)壓板夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算： 式（4.9） 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查得： 其中： 夾緊力： 易得： 經(jīng)過比較實(shí)際夾緊力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。 5.3定位誤差分析 氣壓機(jī)曲軸鍵槽夾具定位誤差的大小直接決定著這套夾具是否能夠用于實(shí)際的生產(chǎn)之中，正確的計(jì)算出工件在這套夾具中的定位誤差是設(shè)計(jì)夾具時(shí)必須認(rèn)真考慮的重要問題之一。 夾具的定位誤差由夾具中的定位元件所決定，因此，在本課題中定位誤差的計(jì)算是在主要的定位元件(V形塊)重新生成以后立即進(jìn)行定位誤差的計(jì)算。這樣可以避免如下情況的出現(xiàn)：在整個(gè)夾具設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行夾具定位誤差的計(jì)算，如果定位誤差不合適則可能需要重新設(shè)計(jì)整個(gè)的夾具，避免了人力、物力的更大浪費(fèi)。 V形塊適用于以外圓作為主要定位面的工件的定位，使用長(zhǎng)V形塊定位可以限制工件的4個(gè)自由度。v形塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，定位可靠，是以外圓定位的加工工序中經(jīng)常選用的定位元件。 V形塊的定位誤差主要和V形塊的形狀(V形角)、工件外圓公差和工序基準(zhǔn)有關(guān)，在本課題中選用的V形塊為90角。按照工序基準(zhǔn)的不同，常見的V形塊定位誤差計(jì)算有六種情況(下圖4.1所示)： 定位方式一 定位方式二 定位方式三 定位方式四 定位方式五 定位方式六 圖4.1 V形塊定位的六種形式示意圖 各種定位方式的定位誤差分別為(V形角均為90)： 定位方式一： 定位方式二： 定位方式三： 定位方式四： 定位方式五： 定位方式六： 以上公式中： 一一各定位方式的定位誤差； 一一作為主要定位面的外圓的公差。 以上各式中需要注意的是，由于V形塊定位的特點(diǎn)，這六種定位方式的定位誤差計(jì)算公式中已包含了基準(zhǔn)不重誤差和基準(zhǔn)位移誤差。 根據(jù)本課題的設(shè)計(jì)鍵槽深度和定位誤差要求，當(dāng)采用上述定位方式二的情況，工序尺寸由下素線注出，其定位誤差最小。故本文工序基準(zhǔn)選擇的是工件的下素線。 5.4夾具設(shè)計(jì)操作及簡(jiǎn)要說明 如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松開工件時(shí)比較方便、可靠。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。 此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，壓板頂桿和氣缸連接板采用可調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整。其銑鍵槽夾具裝配圖如下圖所示： 曲軸銑鍵槽夾具CAD裝配圖 結(jié) 論 在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本次設(shè)計(jì)的題目是曲軸的工藝設(shè)計(jì)及相關(guān)夾具設(shè)計(jì)，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最后，發(fā)自內(nèi)心地感謝我的老師和同學(xué)們的幫助，因?yàn)橛辛舜蠹业膸椭椭С郑也拍軌蝽樌赝瓿蛇@次的畢業(yè)論文，最后，向大家表示深深的感謝和祝福。 參考文獻(xiàn) [1] 劉德榮．組合夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖的初步探討．組合夾具，1982. 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