四缸柴油机曲轴机械加工工艺及夹具设计含12张CAD图.zip

XXXXXXX 设计设计(XX)中期报告中期报告题目：柴油机曲轴工艺设计题目：柴油机曲轴工艺设计系 别 专 业 班 级 姓 名 学 号 导 师 20XX 年 4 月1 设计（论文）的进展状况1 设计（论文）的进展状况本文设计已完成一下内容：（1）对于在开题答辩中，指导老师对我总设计草图进行指导和改进，开题报告中提出的相关问题，我修改了不足的地方，并通过了指导老师的检查；顺利完成了开题报告的内容和格式。（2）根据结构布置的相关规定、规范和原则，完成了四缸曲轴的毛坯图、曲轴的工序卡设计、和曲轴的K面四孔钻铰夹具装配图设计与主轴端铣键槽夹具装配图设计，如图1-1（a）、（b）（c）所示。图 1-1 （a）四缸曲轴的毛坯图（b）曲轴的 K 面四孔钻铰夹具装配图（c）主轴端铣键槽夹具装配图（3）完成了外文翻译工作。2 存在的问题及解决措施2 存在的问题及解决措施存在的问题：在本文设计里涉及到许多机械加工领域的知识，对非标准件的选用和结构设计，但在综合考虑曲轴加工的工艺过程中的使用性和经济性方面还缺少经验。在查阅大量相关机械加工手持和导师引导的基础上，乃有些地方设计的还不够合理或者加工困难等不足。解决措施：查阅大量的相关资料，咨询有机械加工经验人士，从中吸取别人的设计优点，继续努力完善，优化设计，精益求精等。3 后期的工作安排3 后期的工作安排对曲轴加工工序不足之处进行优化，对曲轴加工夹具的结构和部分零件的优化，认真改进中期设计报告中存在的问题及不足，比如曲轴加工夹具的设计在现实使用中不够方便，会对曲轴加工的效率影响很大等问题。第 6-7 周（2017.3.17-3.22）：完成柴油机曲轴加工工序卡全部的编写。第 8-15 周（2017.3.23-2017.5.25）：完成柴油机曲轴加工的工装夹具总装配图及零件图，并撰写毕业设计论文，准备毕业答辩。指导教师签字：年 月 日 年 04 月题目：题目：柴油机曲轴加工工艺及夹具设计学生姓名：指导教师：学科专业：学科类别：XX 设计（设计（XX）题目：柴油机题目：柴油机曲轴加工工艺加工工艺及夹具设计及夹具设计系 别 专 业 班 级 姓 名 学 号 导 师 20XX 年 04 月-3-柴油机曲轴加工工艺与夹具设计柴油机曲轴加工工艺与夹具设计摘要摘要本文主要介绍了 7A 柴油机曲轴工艺设计及其中两道工序的夹具设计。本文作者是在保证产品质量、提高生产率、降低成本、充分利用现有生产条件、保证工人具有良好而安全劳动条件的前提下进行设计的。在工艺设计中，作者结合实际进行理论设计，对曲轴传统生产工艺进行了改进，优化了工艺过程和工艺装备，使曲轴的生产加工更经济、合理。在夹具设计部分，作者在收集加工所用机床、刀具及辅助工具等有关资料后，对工件材料、结构特点、技术要求及工艺分析的基础上，按照夹具设计步骤设计出符合曲轴生产工艺及夹具制造要求的夹具。关键词：关键词：柴油机 曲轴工艺夹具柴油机曲轴工艺设计及夹具设计-4-AbstractThis text introduce 7A diesel engine crankshaft technological design and two of them jig of process design mainly.The author of this text is guaranteeing product quality,boost productivity,lower costs,utilize existing working condition,guaranteeing worker to have good work prerequisite of terms to design.In technological design,the author combine carrying on theory design,improve the traditional production technology of the crankshaft actually,optimize craft course and craft equip,enable economy rational even more of production and processing of the crankshaft.Designing in the jig,the author collect the relevant materials,such as lathe,cutter and handling tool，etc.At the foundation of the analyse of work piece material,specification requirement and craft,and make jig of request according to jig measure design and cankshaft production technology and jig.Keywords:Diesel engine CrankshaftTechnologyJig-5-目目 录录Abstract.4Abstract.40 绪论.70 绪论.71 柴油机曲轴工艺设计.91 柴油机曲轴工艺设计.91.1 分析零件图.91.1.1 零件的作用.91.1.2 零件的工艺分析.91.2 确定生产类型.91.3 确定毛坯.91.3.1 确定毛坯种类.91.3.2 确定铸件余量及形状.91.3.3 画铸件零件综合图（见曲轴零件毛坯图）.101.4 机械加工工艺过程设计.101.4.1 选择表面加工方法.101.4.2 确定工艺过程方案.101.5 选择加工设备与工艺装备.121.5.1 选择机床.121.5.2 选择夹具.121.5.3 选择刀具.121.5.4 选择量具.131.6 确定工序尺寸.131.7 确定切削用量及时间定额.151.7.1 工序 070（粗车长头）切削用量及时间定额.151.7.2 工序 130（钻孔14.2）切削用量及时间定额.181.7.3 工序 240（铣 K 面）切削用量及时间定额.201.8 填写工艺规程卡.212 柴油机曲轴第一套夹具设计.222 柴油机曲轴第一套夹具设计.222.1 明确设计任务、收集分析原始资料.222.1.1 加工工件的零件图（见曲轴零件毛坯图）.222.1.2 设计任务书（见表 3）.222.1.3 工序简图（见图 1）.22柴油机曲轴工艺设计及夹具设计-6-2.1.4 分析原始资料.222.2 确定夹具的结构方案.232.2.1 根据六点定位规则确定工件的定位方式.232.2.2 选择定位元件，设计定位装置.232.2.3 分析计算定位误差.232.2.4 确定工件的夹紧装置.252.3 绘制夹具结构草图.262.3.1 拟订夹具总装图的尺寸、公差与配合以及技术要求.262.3.2 绘制夹具总装图.263 柴油机曲轴第二套夹具设计.273 柴油机曲轴第二套夹具设计.273.1 明确设计任务、收集分析原始资料.273.1.1 加工工件的零件图（见曲轴零件毛坯图）.273.1.2 设计任务书（见表 4）.273.1.3 工序简图（见图 2）.273.1.4 分析原始资料.273.2 确定夹具的结构方案.283.3 夹具定位误差分析.283.4 拟订夹具总装图的尺寸、公差与配合及技术要求.283.4.1 尺寸、公差与配合.283.4.2 制订技术条件.283.5 绘制夹具总装图.294 结论.304 结论.30致 谢.31致 谢.31参考文献.32参考文献.32-7-0 绪论绪论本次毕业设计是关于 7A 柴油机曲轴的工艺设计及其中两道工序的夹具设计。曲轴是柴油机中的关键零件之一，其材质大体分为两类：一是钢锻曲轴，二是球墨铸铁曲轴。由于采用铸造方法可获得较为理想的结构形状,从而减轻质量，且机加工余量随铸造工艺水平的提高而减小。球铁的切削性能良好，并和钢制曲轴一样可以进行各种热处理和表面强化处理，来提高曲轴的抗疲劳强度和耐磨性。而且球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，应力集中也没有钢制曲轴来的敏感。所以球墨铸铁曲轴在国内外得到广泛采用。本次设计中曲轴的材质为球铁。从目前整体水平来看,毛坯的铸造工艺存在生产效率低，工艺装备落后，毛坯机械性能不稳定、精度低、废品率高等问题。从以下几个工艺环节采取措施对提高曲轴质量具有普遍意义。熔炼 国内外一致认为,高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球铁的关键所在。为获得高温低硫磷的纯净铁水，可用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。球化处理 孕育处理 冲天炉熔化球铁原铁水,对铜钼合金球铁采用二次孕育。这对于防止孕育衰退，改善石墨形态，细化石墨及保证高强度球铁机械性能具有重要作用。合金化配合好铜和钼的比例对形成珠光体组织十分有利,可提高球铁的强度,而且铜和钼还可大大降低球铁件对壁厚的敏感性。造型工艺气流冲击造型工艺优于粘土砂造型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量的特点,这对于多拐曲轴尤为重要。浇注冷却工艺采用立浇立冷，斜浇斜冷、斜浇反斜冷三种浇注方式较为理想,其中后一种最好。斜浇反斜冷的优点是：型腔排气充分，铁水充型平稳，浇注系统撇渣效果好，冒口对铸件的补缩效果好，适应大批量流水线生产。目前，国内大部分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。曲轴的关键技术项目仍与国外相差 12 个数量级。国外的机加工工艺大致可归纳为如下几个特点。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应和回收处理。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。轴颈的粗加工一般采用数控铣削或车拉工艺。工序质量可达到国内粗磨后的水平，且切削变形小、效率高。铣削和车拉是曲轴粗加工的发展方向。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。油孔的加工采用鼓轮钻床和自动线，柴油机曲轴工艺设计及夹具设计-8-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。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。动平衡一般采用 CNC 控制的综合平衡机，测量、修正一次完成。检验一般在生产线上配备 MARPOSS 或 HOMWORK 综合检测机，实现在线检测，对曲轴的几乎所有机加工项目均可一次完成检测、显示和打印。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。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，使圆角处产生最佳的残余压应力，提高了曲轴的疲劳强度。曲轴热处理的关键技术是表面强化处理。一般均正火处理，为表面处理作好组织准备。表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺，少数厂家还引进了圆角淬火技术和设备。球铁曲轴具有诸多优点，国内外广泛采用。但整体水平与国外还有相当差距，除生产规模小、管理落后外，主要差距仍是制造工艺的落后。借鉴国外的先进技术和工艺方法是提高我国曲轴制造水平的捷径。制定工艺规程的思路是：收集和熟悉制定工艺规程的有关资料图样，进行零件的结构工艺性；确定毛坯的类型及制造方法；选择定位基准；拟定工艺路线；确定各工序的工序余量、工序尺寸及其公差；确定各工序的设备，刀具、夹具、量具和辅助工具；确定各工序的切削用量及时间定额；确定主要工序的技术要求及检验方法；进行技术经济分析，选择最佳方案；编制工艺文件。机械制造技术的新发展包括计算机辅助工艺规程设计和计算机辅助制造。计算机辅助制造是指通过计算机直接或间接地与企业中的物质资源和人力资源交换信息，实现计算机对制造过程各环节的管理、控制和操作。柔性制造系统工作内容有：生产工程分析和设计；生产计划调度；工作站和设备的运行控制；工程监测和质量保证；物资供应与财会管理。计算机集成制造系统包括计算机辅助设计、计算机辅助工艺规程、计算机辅助制造、计算机辅助质量管理和自动存取等。夹具设计的思路是：明确设计任务，收集设计资料；拟订夹具的结构方案、绘制结构草图；绘制夹具总装图。绘制夹具总装图的顺序和方法：用双点化线或红色笔绘出工件的轮廓外形和主要表面，并用网纹线表示出加工余量；视工件轮廓为透明体，分别绘出定位、导向、夹紧及其他元件或装置，最后绘制夹具体，形成一个夹具整体；标注尺寸、公差与配合和技术要求；对零件进行编号，填写零件明细栏和标题栏；绘制夹具零件图。计算机辅助绘制夹具装配图：1、通常采用“菜单”的形式，对夹具元件图形进行编目和检索。2、夹具装配图由若干夹具元件图形拼接而成。在微机上开发的系统中可采用以下几种方法进行图形消隐：按配合形式-9-分别存图；利用图形软件的一些基本命令作消隐处理；参数化建库的消隐处理。1 柴油机曲轴工艺设计柴油机曲轴工艺设计1.1 分析零件图分析零件图1.1.1 零件的作用零件的作用曲轴是柴油机的一个主要零件。曲轴主要用于作往复运动的机械中。1.1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析曲轴图样的视图、尺寸、公差和技术要求齐全、正确；零件选用材料为 QT800-2，该材料具有较高的强度、韧性和塑性，切削性能良好；结构工艺性比较好。根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。1.2 确定生产类型确定生产类型已知零件的年生产纲领为 120000 件，零件质量 3.76kg，由机械制造工艺及设备设计指导手册 表 152 可确定其生产类型为大量生产。故初步确定工艺安排的基本倾向为：加工设备以自动化和专用设备为主，通用设备为辅；机床按流水线或自动线排列；采用高效专用夹具；广泛采用专用夹具；广泛采用专用量具、量仪和自动检验装置。这样生产效率高。1.3 确定毛坯确定毛坯1.3.1 确定毛坯种类确定毛坯种类根据零件材料确定毛坯为铸件。并依其结构形状、尺寸大小和生产类型，毛坯的铸造方法选用金属模机械砂型铸造。根据机械制造工艺及设备设计指导手册表155 铸件尺寸公差等级采用 CT9 级。1.3.2 确定铸件余量及形状确定铸件余量及形状根据机械制造工艺及设备设计指导手册表 157，取加工余量为 MA-G 级。查机械制造工艺及设备设计指导手册表 158 确定各表面的铸件机械加工余量。对于金属模机械砂型铸造，根据机械制造工艺及设备设计指导手册 表 159铸件最小孔的直径，故本零件上的孔不铸出。柴油机曲轴工艺设计及夹具设计-10-1.3.3 画铸件零件综合图（见曲轴零件毛坯图）画铸件零件综合图（见曲轴零件毛坯图）1.4 机械加工工艺过程设计机械加工工艺过程设计1.4.1 选择表面加工方法选择表面加工方法根据各表面加工要求和各种加工方法所能达到的经济精度，查机械制造工艺及设备设计指导手册 表 1532表 1534 选择零件主要表面（依次为从长头到短头）的加工方法与方案如下：M36X2 螺纹：粗车（IT12）精车（IT6）割槽33X4.8（IT11）车螺纹 M36X2。1：8 圆锥面：粗车（IT12）半精车（IT10）铣键槽 12N9（IT8）磨削（IT6）。45 圆柱面：粗车（IT12）半精车（IT10）磨削（IT6）抛光（IT5）。50 圆柱面：粗车（IT12）半精车（IT10）割槽47X2.2粗磨（IT7）精磨（IT6）。60 圆柱面：粗车（IT12）半精车（IT10）。K 面：铣（IT9）钻孔 48（IT12）铰孔 48（IT9）钻孔 2M10（IT12）攻丝 2-M10。45 连杆颈圆柱面：粗车（IT12）半精车（IT10）粗磨（IT7）精磨（IT6）抛光（IT5）。14.2 斜孔：钻（IT12）。5 斜油孔：钻（IT12）抛光（IT8）。60 圆柱面：粗车（IT12）半精车（IT10）。50 圆柱面：粗车（IT12）半精车（IT10）粗磨（IT7）精磨（IT6）。40 圆柱面：粗车（IT12）半精车（IT10）割槽38.5X3（IT10）铣键槽5N9（IT8）粗磨（IT7）精磨（IT6）。19 孔：钻孔18.5（IT12）铰孔19（IT8）。M6 螺纹：钻孔 25（IT12）攻丝 2-M6。1.4.2 确定工艺过程方案确定工艺过程方案（1）拟定方案 由于各表面加工方法已基本确定，现按照“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”、“基准先行”的原则，初步拟定两种工艺过程方案，见表 1。表 1 工艺过程方案方案方案工序号工序内容工序号工序内容-11-毛坯毛坯010按铸件要求检验010批量毛坯抽检020热处理020铣两端面030批量毛坯抽检030钻中心孔 B5040铣两端面040检测曲轴硬度方案方案工序号工序内容工序号工序内容050钻中心孔 B5050粗车短头，依次为40h6，50k6，60060检测曲轴硬度060粗车长头，依次为 M36X2，1：8 圆锥面，45h9，50m6,60070粗车短头，依次为40h6，50k6，60070精车短头，依次为40h6，50k6，60080粗车长头，依次为 M36X2，1：8 圆锥面，45h9，50m6,60080精车长头，依次为 M36X2，1：8 圆锥面，45h9，50m6,60090车开档，粗车连杆颈45090割 槽 38.5X3,割 槽 33X4.8,割槽47X2.2100精车短头，依次为40h6，50k6，60,割 槽 38.5X3100车开档110精车长头，依次为 M36X2，1：8 圆锥面，45h9，50m6,60,割槽33X4.8,割槽47X2.2110粗、精车连杆颈45120精车连杆颈45120钻孔14.2130钻孔14.2130钻斜油孔5140钻斜油孔5140钻孔18.5，铰孔19150钻孔18.5，铰孔19150修正中心孔160修正中心孔160粗磨两端主轴颈50170按工艺要求进行中间检验170粗磨连杆颈45180粗磨两端主轴颈50180铣键槽 5N9190粗磨连杆颈45190铣键槽 12N9200铣键槽 5N9200铣 K 面210铣键槽 12N9210钻铰 48220铣 K 面220钻攻 2M10230钻铰 48230钻攻 2M6240钻攻 2M10240精磨主轴颈50k6，50m6，磨45h9250钻攻 2M6250精磨连杆颈45260精磨主轴颈50k6，50m6，260磨 1：8 圆锥面柴油机曲轴工艺设计及夹具设计-12-磨45h9270精磨连杆颈45270车螺纹 M36X2280磨40h6280油孔5 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 M36X2300探伤方案方案工序号工序内容工序号工序内容310油孔5 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 方案的优点在于基本遵循粗精加工划分阶段的原则。方案的不足之处是加工过程中的检验太少，不利于控制曲轴的加工质量。根据以上分析，确定方案为曲轴零件加工的工艺路线。1.5 选择加工设备与工艺装备选择加工设备与工艺装备1.5.1 选择机床选择机床考虑到大量生产，尽量选用高效机床。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。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。其余表面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。1.5.2 选择夹具选择夹具考虑到大量生产，均采用专用夹具。1.5.3 选择刀具选择刀具 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。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-13-铣刀。在磨床上加工的工序，磨主轴颈选用砂轮 P600X63X305，C46K2B35，其外径为600mm，厚度为 63mm，内径为 305mm；磨连杆颈选用砂轮 P600X25X305，C46K2B35，其外径为 600mm，厚度为 25mm，内径为 305mm。在钻床上加工的工序，均选用麻花钻和机用丝锥。1.5.4 选择量具选择量具工序 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40h6mm 至025.08.41mm。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1U=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，U3，故应乘孔深修正系数 k1f=0.915，则f=（0.370.45）X0.915mm/r=0.340.41mm/r 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，d。=14.2mm，钻头强度允许的进给量 f=1.0mm/r。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，d。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较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为 f=0.340.41mm/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 d。=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=vtkv=13X1.0X1.0X0.85X1.0m/min=11.1m/minn=1000v/(d。)=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，比较这两种方案：第一方案 f=0.28mm/r,n=272r/min nf=2720.28mm/min=76.16mm/min第二方案 f=0.36mm/r,n=195r/min nf=1950.28mm/min=70.2mm/min因为第一方案 nf 的乘积较大，基本工时较少，故第一方案较好。这时Vc=12m/min;f=0.28mm/r。（3）计算基本工时柴油机曲轴工艺设计及夹具设计-20-nfLtm （12）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，则 L=47+6mm=53mm，故tm=0.70min1.7.3 工序工序 240（铣（铣 K 面）切削用量及时间定额面）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p4mm 时，圆盘铣刀直径 d。为80mm，a 为 60mm。但已知铣削宽度 ae为 70mm，故应根据铣削宽度 ae49mm，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，故选择r=60，r=30，r=5，。=8（假定cmax0.08mm）,。=10,s=10，。1=5。（2）选择切削用量1）决定铣削深p 由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则p=h=3mm2)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=0.200.30mm/z取fz=0.30mm/z3）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=kMv ksv=0.576故 Vc=14.5m/min n=58r/min根据 X62W 型铣床说明书选择n=60r/min,Vfc=235mm/min-21-因此实际切削速度和每齿进给量为vc=d。n/1000=3.14*80*60/1000m/min=15m/minfzc=Vfc/n z=235/(60*12)mm/z=0.33mm/z（3）计算基本工时fmvLt （13）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，则 L=40+17mm=57mm，故tm=0.32min其余工序切削用量及基本时间见工序卡片。1.8 填写工艺规程卡填写工艺规程卡机械加工工艺卡片（见附件 1）柴油机曲轴工艺设计及夹具设计-22-2 柴油机曲轴第一套夹具设计柴油机曲轴第一套夹具设计2.1 明确设计任务、收集分析原始资料明确设计任务、收集分析原始资料2.1.1 加工工件的零件图（见曲轴零件毛坯图）加工工件的零件图（见曲轴零件毛坯图）2.1.2 设计任务书（见表设计任务书（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12.1.3 工序简图（见图工序简图（见图 1）图 1 工序卡片 230本夹具设计的是第 230 道工序钻、铰8 孔的钻床夹具。本工序加工要求如下：保证工序图所示尺寸 32、520.20、18；-23-相对 K 面的垂直度为 0.03mm；相对三轴颈共面的位置度为 0.05。2.1.4 分析原始资料分析原始资料 主要从以下几方面分析：工件的轮廓尺寸小，刚性好，结构简单。工件在夹具上装夹方便，且定位夹紧元件较好布置。本工序所使用的机床为 Z5125 立钻，刀具为通用标准刀具。本工序是在工件其他表面半精加工后进行加工的，所以工件获得比较精确的定位基面。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，降低设计与制造成本，获得良好的经济效益。2.2 确定夹具的结构方案确定夹具的结构方案2.2.1 根据六点定位规则确定工件的定位方式根据六点定位规则确定工件的定位方式由工序简图可知，该工序限制了工件六个自由度。现根据加工要求来分析其必须限制的自由度数目及其基准选择的合理性。为保证工序尺寸 32mm、520.20mm、18mm，应限制工件 6 个自由度。定位基准为两主轴颈、45 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，其定位基准为连杆颈。由以上分析可知，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自由度、使用的定位基准相同。2.2.2 选择定位元件，设计定位装置选择定位元件，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 R180A1102支承钉根据 GB/T222691 设计。柴油机曲轴工艺设计及夹具设计-24-2.2.3 分析计算定位误差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。造成定位误差的原因是定位基准与工序基准不重合以及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B=ni 1icos （2-1）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，若不计 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。Y=)2/sin(2ad （2-2）式中，d工件定位基准的直径公差。/2V 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=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=0.044mmddd-25-(3)误差的合成由于B=0左端D=Y=0.019mm右端D=Y=0.044mm而 Tc=0.5mmD左1/3TcD右1/3Tc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。2.2.4 确定工件的夹紧装置确定工件的夹紧装置(1)确定夹具类型 由工序简图可知，本工序所加工的四孔，位于同一平面内，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。根据金属切削用量手册查知Fx=9.81CFx d0ZF fyFkF （2-3）已知 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=809.2N(3)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可由下图压板受力分析图求得。F=2)21(LLLF （2-4）式中，夹紧机构效率,取=0.9;柴油机曲轴工艺设计及夹具设计-26-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=6426KN2.3 绘制夹具结构草图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。2.3.1 拟订夹具总装图的尺寸、公差与配合以及技术要求拟订夹具总装图的尺寸、公差与配合以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表面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 夹具轮廓尺寸长宽高=395mm140mm220mm 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。夹具内部的配合尺寸这部分的主要配合尺寸有10H7/r6(2)制订技术条件 主要包括以下几个方面：两 V 形块 V 形表面待装配时进行调整加工；配打 V 形块与夹具体、钻模板与夹具体定位用销钉；加工前调整垫圈，使支承钉 5 对工件定位；钻套与衬套配合16F7/m6，衬套与钻模板配合24H7/r6。2.3.2 绘制夹具总装图绘制夹具总装图步骤如下 根据工件在几个视图上的投影关系,分别画出其轮廓线；布置定位元件；布置夹紧机构；安排联接元件、设计夹具体、并完成夹具总装图；标注总图尺寸、公差与配合、技术要求。-27-3 柴油机曲轴第二套夹具设计柴油机曲轴第二套夹具设计3.1 明确设计任务、收集分析原始资料明确设计任务、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）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13.1.3 工序简图（见图工序简图（见图 2）图 2 工序卡片 210本夹具设计的是第 210 道工序铣 12N9 键槽至 12，深 6 的铣床夹具。本工序加工要求如下：柴油机曲轴工艺设计及夹具设计-28-保证工序图所示尺寸槽至 12mm，深 6mm；键槽长度 32mm。3.1.4 分析原始资料分析原始资料 主要从以下几方面分析：工件的轮廓尺寸小，刚性好，结构简单。工件在夹具上装夹方便，且定位夹紧元件较好布置。本工序所使用的机床万能铣床 X62W，刀具为键槽铣刀 B09，。本工序是在曲轴后轴颈键槽加工完之后，所以工件获得比较精确的定位基面。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，降低设计与制造成本，获得良好的经济效益。3.2 确定夹具的结构方案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基本相同，由于设计说明书篇幅所限，这里就不再重述。这里主要确定引导元件的结构类型和主要尺寸。轴颈加持结构，由 夹具零部件 国家标准 GB/T226391、GB/T26591 来选取。主要尺寸如下：加持内径为45r6mm。3.3 夹具定位误差分析夹具定位误差分析由于定位方式、夹紧方式和上面所设计夹具的定位方式、夹紧方式基本相同，经计算该夹具定位方案是可行的。3.4 拟订夹具总装图的尺寸、公差与配合及技术要求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表面的形位公差要求和其他一些特殊技术说明。3.4.1 尺寸、公差与配合尺寸、公差与配合 夹具轮廓尺寸长宽高=450mm130mm88mm 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。夹具内部的配合尺寸-29-这部分的主要配合尺寸有45r6。3.4.2 制订技术条件制订技术条件 主要包括以下几个方面：两定位块定位表面待装配时进行调整加工；配打定位块与夹具体；加工前调整固定螺钉，使扶持块对工件定位。3.5 绘制夹具总装图绘制夹具总装图步骤如下 根据工件在几个视图上的投影关系,分别画出其轮廓线；布置定位元件；布置夹紧机构；安排联接元件、设计夹具体、并完成夹具总装图；标注总图尺寸、公差与配合、技术要求。柴油机曲轴工艺设计及夹具设计-30-4 结论结论为期两个半月的毕业设计即将结束，回顾整个过程，我觉得受益匪浅。毕业设计是应用所学基础理论，专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。通过这次毕业设计巩固、扩大和强化了自己所学到的理论知识与技能，提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力，学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书，并在设计中培养自己理论联系实际，严肃认真的工作作风和独立工作能力，为毕业后从事技术工作打下了良好的基础。我是在保证产品质量、提高生产率、降低成本、并充分利用现有生产条件保证工人具有良好而安全的劳动条件的前提下，进行工艺设计和夹具设计的。由于自己能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正。-31-致致 谢谢为期两个半月的毕业设计结束了,这是毕业之前最后一次、也是最为复杂的一次综合设计。这次毕业设计能顺利完成，首先，感谢母校多年来的辛勤培育。其次，要衷心地感谢我的指导老师！从毕业设计开始直到结束，无论是在学习、工作还是生活中，都得到了老师无微不至的关怀和精心的指导！也正是老师以其深厚专业的知识、丰富的实践经验为本课题的设计提供了有效的指导和理论依据，才能是本课题得以圆满结束和论文顺利完成。本课题从选题、设计到编写完稿，都得到老师的热情指导，在此向我的老师表示我深切的谢意！。对于在毕业设计期间给予过我帮助的同学和朋友在此也深表感谢。柴油机曲轴工艺设计及夹具设计-32-参考文献参考文献1李云.机械制造工艺及设备设计指导手册.机械工业出版社，19962薛源顺.机床夹具设计.机械工业出版社，20003 李益民.机械制造工艺设计简明手册.机械工艺出版社，19934上海标准化协会.机械精度设计手册.中国标准出版社，19905袁长良.机械制造工艺装备设计手册.中国计量出版社，19896王之煦.简明机械设计手册.机械工业出版社，19977朱龙根.简明机械零件设计手册.机械工业出版社，19978上海市金属切削技术协会.金属切削手册.上海科学技术出版社，19829孔德淳.化学热处理.航空工业出版社，199210艾兴.金属切削用量手册.机械工业出版社，199611李益民.机械制造工艺设计简明手册.机械工艺出版社，199412刘佩茹.数控机床加工大型曲轴方案J.现代零部件,2014,01:51-5313张世昌等.机械制造技术基础M.高等教育出版社，200714乔栋钢.柴油机发展趋势及其润滑要求.润滑油，2002 年 1 期15先进柴油机曲轴的制造技术J.重发科技.2008 年 1 期16王海文.柴油机曲轴的制造技术J.汽车与配件.2008 年 5 期17张世昌等.机械制造技术基础M.高等教育出版社，200718乔栋钢.柴油机发展趋势及其润滑要求.润滑油，2002 年 1 期19先进柴油机曲轴的制造技术J.重发科技.2008 年 1 期20王海文.柴油机曲轴的制造技术J.汽车与配件.2008 年 5 期21王虹,王顺江.首台数控重型曲轴铣车复合加工机床研究J.制造技术与机床,2014,02:86-8722王玉强,张盼.曲轴变形的分析与控制J.工程机械文摘,2014,01:81-83.23张进生.机械制造工艺与夹具设计指导书M.北京：机械工业出版社，1995-33-24Manufacturing engineering and technology M Serope Kalpakjian Addison-Wesley Publishing Company 199525Managing the design-Manufacturing process John E.Ettlie,Henry W.Stell MeGraw-Hill,Inc.1990 26H.Wason Ultra Lean BurnThe Future for High Efficency Low Emission Enginss.Proc.of4th APISCEU.Bangkok,Thailand,Dec.8-11,1997