曲軸的工藝設計及相關夾具設計

《曲軸的工藝設計及相關夾具設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《曲軸的工藝設計及相關夾具設計（34頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

本科畢業(yè)設計(論文) 題目： 曲軸的工藝設計及相關夾具設計 院 系： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 號： 姓 名： 指導教師： 2016年3月 摘要 本篇畢業(yè)設計曲軸的工藝設計及相關夾具設計，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夾緊，夾緊可靠。因此生產效率較高。能夠滿足設計要求。 文章的重點在于對曲軸零件的工藝性和力學性能分析，對加工工藝進行合理分析，選擇確定合理的毛坯、加工方式、高效設計、省力的夾具，經過實踐證明，最終加工出合格的曲軸零件。 關鍵詞：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 2零件結構工藝分析 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)程設計 6 3.1 曲軸加工定位基準的選擇 7 3.1.1 粗基準的選擇 8 3.1.2 精基準的選擇 9 3.2 曲軸加工主要工序安排 10 3.3 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11 3.4 選擇加工設備及刀、量具 13 4 確定切削用量及基本工時 13 4.1 切削用量及基本工時的計算2.4 選擇加工設備及刀、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時間定額計算及生產安排 24 5 曲軸銑鍵槽夾具設計 25 5.1銑鍵槽夾具設計 26 5.2定位基準的選擇 28 5.3切削力的計算與夾緊力分析 28 5.4定位誤差的分析 30 5.5夾具設計簡要操作說明 31 結 論 32 參考文獻 33 致 謝 34 III 1 緒論 機床夾具是生產技術準備工作中一項重要組成部分，為了適應現(xiàn)代機械工業(yè)的上述生產特點，機床夾具發(fā)展方向主要表現(xiàn)為： 標準化：完善的標準化，不僅指現(xiàn)有夾具零部件（包括毛坯及半成品）的標準，而且應有各種類型夾具結構的標準。后者如通用可調夾具標準；組合夾具標準；自動線夾具標準等，并在上述兩種標準化的基礎上，對專用夾具零部件，通用可調夾具零部件及組合夾具零部件等，實行統(tǒng)一的標準化，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，做成一個獨立單元，使夾具的設計、制造和裝配工作簡化，這也是夾具標準化的一個發(fā)展方向。作為發(fā)展趨勢，有些國家不僅有上述各種夾具標準，而且有制造標準零部件和各類標準夾具的專業(yè)工廠，使原來單件生產的夾具，轉變?yōu)閷I(yè)化批量生產，有利于縮短生產周期和降低成本。 可調化、組合化：當前機床夾具結構發(fā)展的兩個主要方面，一是要把專門用于某一特點工序的專用夾具，擴大其應用范圍，使能用于同一類型零件的加工，并實現(xiàn)快速調整；二是改變專用夾具在產品稍有修改或改變就報廢的現(xiàn)象，使夾具能重復利用，實行組合化的原則，用少數元件能滿足多種需要。 精密化：隨著機械產品加工精度日益提高，高精度機床大量涌現(xiàn)，勢必要求機床夾具也相應越來越精密。 高效自動化：為了改善勞動條件，實現(xiàn)文明生產，提高生產效率，降低加工成本，不僅大批量生產有此要求，對多品種、小批量生產同樣可考慮采用合適的高效自動化夾具，使獲得良好的經濟效益。 2 零件結構工藝分析 本文首先對曲軸的零件進行分析，通過對曲軸進行的研究和分析，描述了它的毛坯制造形式、機械加工余量、基準選擇、工序尺寸和毛坯尺寸的確定，以及切削用量和工時的計算等相關內容。為了提高勞動生產率，與指導老協(xié)商后，感覺用夾具比較合適。隨著科學技術的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術不斷涌現(xiàn)，機械制造工藝正向著高質量、高生產率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復雜的零件加工的生產率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術的迅速發(fā)展，極大地推動了機械加工工藝的進步，使工藝過程的自動化達到了一個新的階段。 “工欲善其事，必先利其器?！? 工具是人類文明進步的標志。自20世紀末期以來，現(xiàn)代制造技術與機械制造工藝自動化都有了長足的發(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。機床夾具對零件加工的質量、生產率和產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)設計中，根據課題所給的零件圖、技術要求，通過查閱相關資料和書籍，了解和掌握了的機械加工工藝和編程的一般方法和步驟，并運用這些方法和步驟進行了夾具設計。整個設計得指導思想“簡便、效率高、非常經濟”。 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)動機上面的零件，保證活塞的正常運行。故曲軸零件的加工精度和表面光潔度直接影響著傳動的精度和效率，可以說，一個加工精度高的曲軸與加工精度的低的曲軸相比，其傳動效果很明顯。 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板的上下、左右表面以及內孔都需要進行加工。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：即先加工曲軸上的基準平面，以基準平，然后再加工孔系，曲軸的加工這個原則。 2.2.2 加工方案選擇： 曲軸孔系加工方案，。除了從，也要適當考慮經濟因素。依據零件圖我們確定曲軸的加工工藝及加工路線，我們應該在鏜磨床上進行加工比較合適。 3 工藝規(guī)程的設計 3.1 曲軸加工定位基準的選擇 3.1.1 粗基準的選擇： 粗基準選擇毛坯的圓柱面。 3.1.2 精基準的選擇： 精基準選擇的外圓柱面。 3.2 曲軸加工主要工序安排 本次設計的零件是曲軸的加工工藝，根據先面后孔原則，本次先以內孔定位加工曲軸零件的各個面，然后再是孔。后續(xù)工序安排應當遵則。先粗加面，再粗加工孔。對于曲軸，需要精加面。按上述原則亦應工孔系，但在實際生產中互垂直。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 270 動平衡 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 270 動平衡 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 270 動平衡 280 去除不平衡量 290 校直 300 終檢 通慮，零件的技術要求及可能采取的加工手段之后，就會發(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 270 動平衡 280 去除不平衡量 290 校直 300 終檢 3.3 機械加工余量、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，結構比較復雜，因此我們采用QT-60-2鑄鐵作為毛坯的制作形式，從而提高勞動生產率，降低成本。 (2)確定毛坯的加工余量 根據毛坯制造方法采用的型材造型，查取《機械制造工藝設計簡明手冊》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，生產類型為大批量生產，采用鑄造毛坯。 3.4 選擇加工設備及刀、量具 由圖樣分析，該圖樣需要車削外圓，車螺紋，鉆孔，在這里我們在車輪廓時選用外圓車刀，螺紋刀，擴孔鉆，鉸刀。而鉆削加工時我們可以選用麻花鉆頭，量具可選用0--150mm為75-100mm的測量游標卡尺，外徑千分尺，游標深度卡尺等。 4 確定切削用量及基本工時 4.1切削用量及基本工時的計算 工序10，20,30無切削加工，無需計算 工序40. 曲軸兩端面鉆中心孔 1） 確定背吃刀量。根據相關標注，確定背吃刀量ap的數值如下： 2）確定進給量。根據查《切削用量簡明手冊》得，刀桿尺寸為，以及工件直徑為時 按CA6140車床說明書選擇 根據CA6140車床說明書，其進給機構允許的進給力。 當鋼的強度，，，，（預計）時，進給力為。 3）確定切削速度 當用硬質合金車刀加工鋼料，，，切削速度 4）選擇車刀磨鈍標準以及刀具壽命 根據查《切削用量簡明手冊》得，車刀后刀面最大磨損量取為1.4mm，因為車刀的材料為硬質合金，所以車刀的壽命T=60min。 5）確定車削速度和每分鐘進給量 根據《切削用量簡明手冊》表1.27與1.28中公式計算：=8.88m/min； 根據一下公式，可得： = 工序50 粗車主軸頸右端外圓 本工序為粗車主軸頸右端外圓的工序，我們選擇機床：普通車床 CA6140，功率P=13kw； 刀具：選用高速鋼外圓車刀， 查 《機械制造工藝設計簡明手冊》3.1—39，刀具數據如下：d=16 1)車削進寬度的選擇 根據實際工況，我們通過《機械制造工藝設計簡明手冊》3.1—27可知 1—2 這里取1.5 2)選擇進給量 經過查表可知：0.23 3)選擇車削的速度 經查表可知 所以： 4)計算切削時間 查《機械制造工藝、金屬切削機床設計指導》表1.4—15 可知： 所以， 5)計算車削力 根據實際工況，我們通過《機械制造工藝設計簡明手冊》有 ： 式中： 所以， 6)校核機床功率 查《切削用量簡明手冊》表3.28有 所以，機床的功率足夠； 工序60 粗車主軸頸左端外圓并倒角 本工序為粗車主軸頸左端外圓的工序，所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。我們選擇機床：普通車床 CA6140，功率P=11kw； 刀具：選用高速鋼外圓車刀， 查 《機械制造工藝設計簡明手冊》3.1—39，刀具數據如下：d=16 1)車削進寬度的選擇 根據實際工況，我們通過《機械制造工藝設計簡明手冊》3.1—27可知 1—2 這里取1.5 2)選擇進給量 經過查表可知：0.23 3)選擇車削的速度 經查表可知 所以： 4)計算切削時間 查《機械制造工藝、金屬切削機床設計指導》表1.4—15 可知： 所以， 5)計算車削力 根據實際工況，我們通過《機械制造工藝設計簡明手冊》有 ： 式中： 所以， 6)校核機床功率 查《切削用量簡明手冊》表3.28有 所以，機床的功率足夠； 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的計算方法完全一樣，在此不一一計算。 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。工序為粗加工，根據加工工藝要求，可以在一個工序里面完成這個工序，所以有： 2）確定進給量。根據查《切削用量簡明手冊》得，刀桿尺寸為，以及工件直徑為時 按CA6140車床說明書選擇 進給量根據機床的強度有直接關系，所有在某種程度下面，需要進行校核。 根據CK6140車床說明書，其進給機構允許的進給力。 當鋼的強度，，，，（預計）時，進給力為。 切削時的修正系數為，，故實際進給力為 由于切削時的進給力小于車床進給機構允許的進給力，故選的進給量可用。 3）確定切削速度 當用硬質合金車刀加工鋼料，，，切削速度 4）選擇車刀磨鈍標準以及刀具壽命 根據查《切削用量簡明手冊》得，車刀后刀面最大磨損量取為1.4mm，因為車刀的材料為硬質合金，所以車刀的壽命T=60min。 5）確定車削速度和每分鐘進給量 根據《切削用量簡明手冊》表1.27與1.28中公式計算： =8.88m/min； 根據一下公式，可得： = 工序90 鉆機床：立式鉆床Z525 刀具：根據參照參考文獻[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 切削深度： 進給量：根據相關資料，查[3]表2.4～38，取。 切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～41，取。 機床主軸轉速： ， 按照參考文獻[3]表3.1～31，取 所以實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 走刀次數為1 機動時間： 工序100 鉆 機床：臺式鉆床Z525 刀具：根據參照參考文獻[3]表4.3～9，選硬質合金錐柄麻花鉆頭 切削深度： =2/4 根據相關資料，查[3]表查得：進給量,切削速度。 機床主軸轉速： ， 按照參考文獻[3]表3.1～31，取。 實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取。 加工基本時間： 工序130 鉆2-油孔 鉆φ3油孔 機床：臺式鉆床Z525 刀具：根據參照參考文獻[3]表4.3～9，選硬質合金錐柄麻花鉆頭 切削深度： =2/4 根據相關資料，查[3]表查得：進給量,切削速度。 機床主軸轉速： ， 按照參考文獻[3]表3.1～31，取。 實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取。 加工基本時間： 工序140 銑2-6X6鍵槽 已知曲軸的材料為QT-60-2，在這里，根據加工工藝，選擇機床：普通銑床X5032 刀具：根據參照參考文獻[3]表4.3～9，選硬質合金鍵槽銑刀。 切削深度： =2/4 根據相關資料，查[3]表查得：進給量,切削速度。 機床主軸轉速： ， 按照參考文獻[3]表3.1～31，取。 實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取。 加工基本時間： 工序150 銑5X37.5鍵槽 已知曲軸的材料為QT-60-2，在這里，根據加工工藝，選擇機床：普通銑床X5032 刀具：根據參照參考文獻[3]表4.3～9，選硬質合鍵槽銑刀。 切削深度： =2/4 根據相關資料，查[3]表查得：進給量,切削速度。 機床主軸轉速： ， 按照參考文獻[3]表3.1～31，取。 實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取。 加工基本時間： 工序160 粗銑、精銑連桿上、下及前、后端 （1）、銑削寬度的選擇 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表3.1—27可知： 粗銑：3—8 這里取3 （2）、銑削每齒進給量的選擇 查《機械制造工藝設計手冊》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《機械制造工藝設計手冊》表3—30可知： V = 0.4—0.6 m/s 這時取0.5m/s = 30m/min 查《機械制造工藝設計實用手冊》表11—51 取 由于是粗銑，故整個銑刀盤不必銑過整個工件 查《機械制造工藝、金屬切削機床設計指導》表1.4—15 可知： 所以， 查《機械制造工藝設計手冊》表3—25有 ： 式中： 所以， 4.2 時間定額計算及生產安排 假設該零件年產量為10萬件。設每天的產量為420件。 根據相關標準，當零件的加工批量為中小批量的時候，時間定額的計算公式為： （大量生產時） 故，相對于大批量生產，其計算公式如下： 其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時間） —輔助時間。 —一些除了加工工件以外時間的總和。 工序：粗、精銑結合面 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.43，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48， 單間時間定額： 因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時， 即能滿足生產要求。 （1）、銑削寬度的選擇 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表3.1—27有 半精銑— 這里取 （2）、銑削每齒給量的選擇 查《機械制造工藝設計手冊》表3—28有 （3）、銑削深度的選擇 查《機械制造工藝設計手冊》表3—29有 （4）、銑削速度的選擇 查《機械制造工藝設計手冊》表3—30有 所以： （5） 計算切削時間 查《機械制造工藝、金屬切削機床設計指導》表1.4—15 可知： 所以， （6）計算銑削力 查《機械制造工藝設計手冊》表3—25有 ： 式中： 所以， 工序：粗銑平面 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48， 單間時間定額： 因此布置一臺機床即能滿足生產要求。 工序：銑端面 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48， 單間時間定額： 因此布置一臺機床即能滿足生產要求。 （1）、銑削寬度的選擇 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表3.1—27有 半精銑— 這里取 （2）、銑削每齒給量的選擇 查《機械制造工藝設計手冊》表3—28有 （3）、銑削深度的選擇 查《機械制造工藝設計手冊》表3—29有 （4）、銑削速度的選擇 查《機械制造工藝設計手冊》表3—30有 所以： （5） 計算切削時間 查《機械制造工藝、金屬切削機床設計指導》表1.4—15 可知： 所以， （6）計算銑削力 查《機械制造工藝設計手冊》表3—25有 ： 式中： 所以， 26 5 曲軸銑鍵槽夾具設計 在給定的零件中，對本步加工的定位需要基準孔和平面保證垂直度，定位要求比較高。因此，本步的重點應在保證垂直度上。還應考慮如何提高生產率。從對工件的結構形狀分析，若工件以底面放置在夾具底板上，定位夾緊都比較可靠，也容易實現(xiàn)，待夾緊后就能滿足加工要求。 本次設計的銑鍵槽夾具為以曲軸主軸頸左、右端外圓面為定位基準，銑5X35.5鍵槽，方案：做一定位夾具底板和工作臺連接，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，從而方便進行了鍵槽的銑削加工。 5.1定位基準的選擇 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。根據基準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即粗、精銑兩側表面工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。定位基準采用的是加工后的曲軸主軸頸左、右端外圓面。 5.2切削力的計算與夾緊力分析 刀具材料：（硬質合金銑刀） 刀具有關幾何參數： 由參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表1-2-9 可得銑削切削力的計算公式： 式（4.1） 查參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表得： 對于灰鑄鐵： 式（4.2） 取 ， 即 所以 由參考文獻[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： 根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值。即： 式（4.4） 安全系數K可按下式計算： 式（4.5） 式中：為各種因素的安全系數，見《機床夾具設計手冊》表可得： 所以 式（4.6） 式（4.7） 式（4.8） 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用壓板夾緊機構。 單個壓板夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算： 式（4.9） 式中參數由參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》可查得： 其中： 夾緊力： 易得： 經過比較實際夾緊力遠遠大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機構工作是可靠的。 5.3定位誤差分析 氣壓機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際的生產之中，正確的計算出工件在這套夾具中的定位誤差是設計夾具時必須認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算是在主要的定位元件(V形塊)重新生成以后立即進行定位誤差的計算。這樣可以避免如下情況的出現(xiàn)：在整個夾具設計完成后進行夾具定位誤差的計算，如果定位誤差不合適則可能需要重新設計整個的夾具，避免了人力、物力的更大浪費。 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V形塊定位可以限制工件的4個自由度。v形塊結構簡單，制造方便，定位可靠，是以外圓定位的加工工序中經常選用的定位元件。 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有關，在本課題中選用的V形塊為90角。按照工序基準的不同，常見的V形塊定位誤差計算有六種情況(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，這六種定位方式的定位誤差計算公式中已包含了基準不重誤差和基準位移誤差。 根據本課題的設計鍵槽深度和定位誤差要求，當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。故本文工序基準選擇的是工件的下素線。 5.4夾具設計操作及簡要說明 如前所述，應該注意提高生產率，該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較方便、可靠。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，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節(jié)環(huán)節(jié)。以便隨時根據情況進行調整。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 論 在最近的一段時間的畢業(yè)設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度，本次設計的題目是曲軸的工藝設計及相關夾具設計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最后，發(fā)自內心地感謝我的老師和同學們的幫助，因為有了大家的幫助和支持，我才能夠順利地完成這次的畢業(yè)論文，最后，向大家表示深深的感謝和祝福。 參考文獻 [1] 劉德榮．組合夾具結構簡圖的初步探討．組合夾具，1982. (1) [2] 孫已德．機床夾具圖冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1984：20-23。 [3] 貴州工學院機械制造工藝教研室，．機床夾具結構圖冊[M]．貴陽：貴州任命出版社，1983：42-50。 [4] 劉友才．機床夾具設計[Ｍ] ．北京：機械工業(yè)出版社，1992 。 [5] 孟少龍．機械加工工藝手冊第1卷[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1991。 [6] 《金屬機械加工工藝人員手冊》修訂組．金屬機械加工工藝人員手冊[M]．上海：上?？茖W技術出版社，1979。 [7] 李洪．機械加工工藝師手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1990。 [8] 馬賢智．機械加工余量與公差手冊[M]．北京：中國標準出版社，1994。 [9] 上海金屬切削技術協(xié)會．金屬切削手冊[M]．上海：上?？茖W技術出版社，1984。 III 43 致 謝 時間如流水，經過幾個月的努力和付出，我的論文總算完成了！感謝您這四年對我們的諄諄教導，您不僅在學習學業(yè)上給我以精心的指導，同時還在思想給我以無微不至的關懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成?？齐A段的學業(yè)同時，也學到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標。知道自己想要什么，知道以后的人生目標是什么，通過這幾年的學習，讓我知道了我們親愛的導師嚴謹求實的治學態(tài)度，以及認真對待每個同學畢設的工作態(tài)度和務實的行為規(guī)范。也讓我懂得了對待任何事情都需要仔細，認真，不能有絲毫的馬虎。經過近半年努力的設計與計算，通過查找了各類的夾具，編程手冊論文終于可以完成了，我感到很開心，也很激動，因為這是我知識的積累。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為我自己已經盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學三年來對所學知識的應用和體現(xiàn)。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是從周圍的老師和同學們身上潛移默化的學到了許多有用的知識。 III