單曲軸加工工藝及夾具設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：?jiǎn)吻S加工工藝及夾具設(shè)計(jì)</p><p><b>　　作者名稱： </b></p><p>　　專業(yè)班級(jí)：。。。。。。。。</p><p>　　學(xué) 號(hào)：。。。。。。。。</p><p>

2、<b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p><b>　　2012年5月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中承受沖擊載荷、傳遞動(dòng)力的重要零件，由于曲軸服役條件惡劣，因此對(duì)曲軸材質(zhì)的選擇，毛坯的加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動(dòng)平衡等

3、要求都十分嚴(yán)格，因此要制定合理的加工工藝。首先要根據(jù)要求選擇合適的毛坯，在加工過(guò)程中要選擇合理的加工設(shè)備及刀具、通用夾具、量具及測(cè)量方法，在加工工藝中要進(jìn)行加工工序設(shè)計(jì)，加工尺寸計(jì)算，零件加工要設(shè)計(jì)合理的專用夾具。伴隨著曲軸加工工藝的發(fā)展，加工方法不斷改進(jìn)，加工方法越來(lái)越先進(jìn)，所以設(shè)計(jì)合理的曲軸加工工藝和裝夾的夾具，不但可以提高加工精度，還可以提高生產(chǎn)效率，從而降低生產(chǎn)的成本，以期提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p&g

4、t;　　關(guān)鍵詞：曲軸，工藝，夾具</p><p>　　CRANK SHAFT PROCESSING TECHNOLOGY</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The crank shaft is to launch to bear pound at to carry a lotus and deliver

5、in the machine motive of importance spare parts, because of the crank shaft undergo military service a condition bad, so to crank shaft material, semi-finished product processing technology, accuracy, surface rough degre

6、e, hot processing and the surface enhance, move balance etc. request all very strict. Therefore want to draw up reasonable of process a craft, want first according to request choice reasonable of semi-fini</p><

7、;p>　　KEY WORDS: Crank shaft, Technology, Jig </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要…………………………………………………………… 1</p><p>　　前言…………………………………………………………… 5</p><p>　　一

8、 確定曲軸的加工工藝過(guò)程</p><p>　　1 曲軸的作用……………………………………………… 6 </p><p>　　2 曲軸零件及工藝特點(diǎn)…………………………………… 6</p><p>　　3 曲軸的材料和毛坯……………………………………… 6</p><p>　　4 曲軸加工工藝特點(diǎn)分析…………………………………

9、 6</p><p>　　5 單曲軸結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)……………………………………… 7</p><p>　　6 曲軸主要技術(shù)要求分析………………………………… 7</p><p>　　7 曲軸機(jī)械加工工藝過(guò)程………………………………… 8</p><p>　　二 單曲軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析及說(shuō)明</p><p>　　

10、1 單曲軸的機(jī)械加工工藝特點(diǎn)…………………………… 9 </p><p>　　2 單曲軸的機(jī)械加工工藝特點(diǎn)分析……………………… 10</p><p>　　3 單曲軸主要加工工序分析……………………………… 10</p><p><b>　　三 工藝過(guò)程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1 定位基準(zhǔn)的選擇…………

11、…………………………… 12</p><p>　　2 加工階段的劃分與工序順序的安排…………………… 12</p><p>　　3 制定工藝路線………………………………………… 13</p><p>　　四 機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定</p><p>　　1 曲軸主要加工表面的工序安排……………………………… 14</p

12、><p>　　2 機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定…………………… 14</p><p>　　3 確定工時(shí)定額………………………………………………… 15</p><p><b>　　五 夾具設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1 夾具設(shè)計(jì)應(yīng)該具備的基本要求……………………………… 16</p><p&g

13、t;　　2 連桿頸加工專用夾具計(jì)算方法……………………………… 16</p><p>　　3 專用夾具設(shè)計(jì)………………………………………………… 18</p><p>　　總結(jié)………………………………………………………………… 20</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………21</p><p>　　致謝

14、………………………………………………………………… 22</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　單曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)重要的旋轉(zhuǎn)機(jī)件，裝上連桿后，可承接活塞的上下(往復(fù))運(yùn)動(dòng)變成循環(huán)運(yùn)動(dòng)。曲軸主要有兩個(gè)重要加工部位：主軸頸和連桿頸。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個(gè)典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)

15、程就是：活塞經(jīng)過(guò)混合壓縮氣的燃爆，推動(dòng)活塞做直線運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。而曲軸加工的好壞將直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能的表現(xiàn)。</p><p>　　曲軸的材料是由碳素結(jié)構(gòu)鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個(gè)重要部位：主軸頸，連桿頸，（還有其他）。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個(gè)典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。曲軸的潤(rùn)滑主要是指與搖臂間軸瓦的潤(rùn)滑和兩頭固定點(diǎn)

16、的潤(rùn)滑． 這個(gè)一般都是壓力潤(rùn)滑的，曲軸中間會(huì)有油道和各個(gè)軸瓦相通，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以后靠機(jī)油泵提供壓力供油進(jìn)行潤(rùn)滑、降溫。發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程就是，活塞經(jīng)過(guò)混合壓縮氣的燃爆，推動(dòng)活塞做直線運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸的旋轉(zhuǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源。</p><p>　　本實(shí)用新型可將機(jī)油內(nèi)微小異物過(guò)濾掉，減少了連桿大端軸承遭受微小異物侵入的機(jī)會(huì)，并避免連桿大端軸承損壞，進(jìn)而可延長(zhǎng)曲軸結(jié)構(gòu)的使用壽

17、命。</p><p>　　一 確定曲軸的加工工藝過(guò)程</p><p><b>　　1曲軸的作用</b></p><p>　　曲軸是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零件，它與連桿配合將作用在活塞上的氣體壓力變?yōu)樾D(zhuǎn)的動(dòng)力，傳給底盤(pán)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)和其它輔助裝置。</p><p>　　曲軸在工作時(shí)，受氣體壓力，慣性力及慣性

18、力矩的作用，受力大而且受力復(fù)雜，同時(shí)，曲軸又是高速旋轉(zhuǎn)件，因此，要求曲軸具有足夠的剛度和強(qiáng)度，具有良好的承受沖擊載荷的能力，耐磨損且潤(rùn)滑良好。</p><p>　　2曲軸零件及其工藝特點(diǎn)</p><p>　　單曲軸是將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動(dòng)的零件。曲軸工作時(shí)的受力情況非常復(fù)雜。它不但受到很大的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和大小、方向都在周期性變化的彎曲應(yīng)力的作用，而且還受到振動(dòng)所產(chǎn)

19、生的附加應(yīng)力的作用。因此曲軸應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、抗疲勞強(qiáng)度及抗沖擊韌性。同時(shí)，由于曲軸工作時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度高，所以在設(shè)計(jì)曲軸時(shí)，應(yīng)使曲軸的主軸頸和連桿軸頸有足夠的耐磨性，且曲軸的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)平衡分布，以減少不平衡帶給曲軸的附加載荷。</p><p>　　曲軸的工藝特點(diǎn)主要取決于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求。作為曲軸加工，其主要問(wèn)題就是工件本身剛性差、零件技術(shù)要求高。這就需要在加工過(guò)程中采用一系列相應(yīng)的措施，以使加工后的零件符合

20、圖紙的設(shè)計(jì)要求。應(yīng)采用的措施大致有：</p><p>　　盡量減小或抵消切削力；</p><p>　　提高曲軸的支承剛性，以減小受力變形；</p><p>　　加工工藝要分階段，以減小粗加工對(duì)精加工的影響。</p><p><b>　　3曲軸的材料和毛坯</b></p><p>　　曲軸的材料一般

21、采用45鋼、45Mn2、50Mn、40Cr、35CrMo、QT60-2球墨鑄鐵等。</p><p>　　根據(jù)不同的生產(chǎn)類(lèi)型和工廠的具體條件，該曲軸為球墨鑄鐵QT60-2材料所以采用鑄造毛坯。</p><p>　　4曲軸加工的工藝特點(diǎn)分析</p><p>　　1）該零件的生產(chǎn)批量不大，因此選用中心孔定位，它是輔助基準(zhǔn)，裝夾方便，節(jié)省找正時(shí)間，又能保證位置精度。<

22、/p><p>　　2）該零件剛度較差，故粗車(chē)、精車(chē)和磨均以工序分開(kāi)。</p><p>　　5單曲軸的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)</p><p>　　圖1-1 單曲軸的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。一個(gè)主軸頸、一個(gè)連桿軸頸和一個(gè)曲柄組成了一個(gè)曲拐，曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù)(直列式發(fā)動(dòng)機(jī))。</p&g

23、t;<p>　　主軸頸是曲軸的支承部分，通過(guò)主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。主軸承的數(shù)目不僅與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)目有關(guān)，還取決于曲軸的支承方式。</p><p>　　連桿軸頸是曲軸與連桿的連接部分，在連接處用圓弧過(guò)渡，以減少應(yīng)力集中。</p><p>　　曲柄是主軸頸和連桿軸頸的連接部分，斷面為橢圓形，為了平衡慣性力，曲柄處鑄有(或緊固有)平衡重塊。平衡重塊用來(lái)平衡發(fā)動(dòng)機(jī)不平衡的離

24、心力矩，有時(shí)還用來(lái)平衡一部分往復(fù)慣性力，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。</p><p>　　6曲軸的主要技術(shù)要求分析</p><p>　　1）端面|、中心孔</p><p>　　端面和中心孔的加工一般采用車(chē)削加工或?qū)Ｓ勉娿@床上進(jìn)行銑端面鉆中心孔即可，若有熱處理變形，精加工前往往要進(jìn)行修研中心孔。由于批量大，這里采用專用夾具洗端面鉆中心孔。</p><p&

25、gt;<b>　　2）支承軸頸φ32</b></p><p>　　該單曲軸的零件支承面尺寸大小達(dá)到φ32，表面粗糙度要求達(dá)到RaO3.2，精度要求高，且要淬火，所以車(chē)削之后還要采用磨削進(jìn)行精加工。</p><p>　　3）偏心圓柱面φ40</p><p>　　偏心部位的外圓柱面尺寸要求達(dá)到φ40，表面粗糙度精度達(dá)到RaO3.2，精度要求高，且要

26、淬火，所以要先車(chē)削，然后磨削進(jìn)行精加工。由于偏心距離大，需采用專用機(jī)床進(jìn)行車(chē)削和磨削，也可用軸承套進(jìn)行裝夾，對(duì)夾具的六個(gè)自由度進(jìn)行限制，從而達(dá)到裝夾的目的。</p><p><b>　　4）鍵槽</b></p><p>　　外圓柱上的鍵槽，一般采用銑削的加工即可。</p><p>　　7曲軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程</p><p&

27、gt;<b>　　1）鍛</b></p><p>　　模鍛至毛坯要求，加工處余量單邊2.5mm。</p><p><b>　　2）銑鉆</b></p><p>　　洗端面鉆中心孔，總長(zhǎng)及兩端軸頭長(zhǎng)及尺寸。</p><p><b>　　3）熱處理</b></p>&

28、lt;p>　　調(diào)質(zhì)至230—250HBS。</p><p><b>　　4)車(chē)</b></p><p>　　半精車(chē)支撐軸勁φ32及偏心圓柱面φ40處，留余量0.3mm，車(chē)圓錐面精度至要求。</p><p><b>　　5）熱處理</b></p><p>　　局部高頻淬火至45—52HRC。&l

29、t;/p><p><b>　　6）研磨</b></p><p><b>　　修研中心孔。</b></p><p><b>　　7）銑</b></p><p>　　銑鍵槽寬度至精度要求，鍵槽尺深為支撐圓柱面4.5mm，偏心圓柱面4.5mm。然后去毛刺。</p><

30、p><b>　　8）磨</b></p><p>　　磨支承軸頸φ32和偏心圓柱面φ40至精度要求。</p><p><b>　　9）檢驗(yàn)</b></p><p><b>　　按圖樣要求檢驗(yàn)。</b></p><p>　　二 單曲軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析及說(shuō)明</p

31、><p>　　1 單曲軸的機(jī)械加工工藝特點(diǎn)</p><p>　　單曲軸具有軸的一般加工規(guī)律外，，形狀較簡(jiǎn)單，而對(duì)于剛性差及技術(shù)要求高的這些特點(diǎn)，應(yīng)采取相應(yīng)的措施，分析如下：</p><p><b>　　1）剛性差</b></p><p>　　由于本曲軸長(zhǎng)徑比較大，同時(shí)具有曲拐，因此剛性較差。曲軸在切削力及自重的作用下會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)

32、重的扭曲及彎曲變形，特別在單邊傳動(dòng)的機(jī)床上加工更為嚴(yán)重，在工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)解決以下問(wèn)題：</p><p>　　A：粗加工時(shí)由于切削余量大，切削力也較大，可用中間托架來(lái)增強(qiáng)剛性，減小變形和振動(dòng)，同時(shí)機(jī)床刀具及夾具都應(yīng)有較高的剛度。</p><p>　　B：在加工時(shí)盡量使切削力的作用相互抵消，可用前后刀架同時(shí)橫向進(jìn)給。</p><p>　　C：合理安排工位次序以減少加工變形

33、，按先粗后精的原則安排加工工序，逐步提高精度。</p><p>　　D：在有可能產(chǎn)生變形的工序后面增設(shè)校直工序。</p><p><b>　　2）技術(shù)要求高</b></p><p>　　曲軸技術(shù)要求較高，加工面多，需要保證的尺寸、形狀、位置精度較多。因而總的工藝路線較長(zhǎng)，精加工占有相當(dāng)比例。</p><p>　　加工時(shí)應(yīng)

34、要解決以下問(wèn)題：</p><p>　　A：正確分配粗加工、半精加工及精加工余量。</p><p>　　B：粗基準(zhǔn)選擇用曲軸兩端的中心孔。中心孔的加工以主軸頸外圓作為基準(zhǔn)，這樣能保證曲軸加工徑向及軸向加工余量的均勻性。</p><p>　　C：精加工時(shí)仍用中心孔作為基準(zhǔn)，但要重新修磨中心孔，避免精加工時(shí)因中心孔磨損引起加工誤差。也可一端用主軸頸定位，另一端用中心孔定位

35、以提高剛度。</p><p>　　D：曲軸軸向定位以主軸頸軸肩定位，工藝設(shè)計(jì)時(shí)定位基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一致。</p><p>　　2 單曲軸的機(jī)械加工工藝特點(diǎn)分析</p><p>　　1)該零件是單曲軸，生產(chǎn)批量不大，故選用中心孔定位，它是輔助基準(zhǔn)，裝夾方便，節(jié)省找正時(shí)間，又能保證位置精度。在曲軸毛坯制造時(shí)，選擇長(zhǎng)400mm，φ90mm的棒料作為材料開(kāi)始加工。<

36、;/p><p>　　2）在工藝工藝加工中，先以主軸頸為粗基準(zhǔn)，鉆好主軸頸的一對(duì)中心孔；然后以這一對(duì)中心孔定位，以連桿軸頸為粗基準(zhǔn)劃線，再將曲軸放到回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，加工φ32mm，這樣就保證了它們之間的位置精度。</p><p>　　3）該零件剛性較差，應(yīng)按先粗后精的原則安排加工順序，逐步提高加工精度。加工主軸頸及其他各處的外圓，這樣安排可以避免一開(kāi)始就降低工件剛度，減少受力變形，有利于提高曲軸加

37、工精度。</p><p>　　4）磨外圓工序必須提前在還保留工藝搭子中心孔時(shí)進(jìn)行，同時(shí)要注意防止已磨好的表面被碰傷。</p><p>　　3 單曲軸主要加工工序分析</p><p>　　1）銑曲軸兩端面,鉆中心孔</p><p>　　本工序在鉆銑車(chē)組合車(chē)床上完成，主要保證曲軸總長(zhǎng)及中心孔的質(zhì)量，若端面不平則中心鉆上的兩切削刃的受力不均，鉆頭可

38、能引偏而折斷，因此采用先面后孔的原則。中心孔除影響曲軸質(zhì)量分布外，它還是曲軸加工的重要基準(zhǔn)貫穿整個(gè)曲軸加工始終。因而直接影響曲軸加工精度。打中心孔在本次工藝設(shè)計(jì)中因考慮設(shè)備因素，采用找出曲軸的幾何中心代替質(zhì)量中心。打中心孔以毛坯的外表面作為基準(zhǔn)，因而毛坯外表面質(zhì)量好壞直接影響孔的位置誤差。</p><p>　　2）曲軸主軸頸的車(chē)削</p><p>　　由于曲軸年產(chǎn)量不大，主軸頸加工采用車(chē)削

39、，在剛度較強(qiáng)的普通車(chē)床上進(jìn)行。曲軸安裝在前、后頂尖上線一端用大盤(pán)夾住而另一端用頂尖頂住，用硬質(zhì)合金車(chē)幾道工序上完成主軸頸的車(chē)削。由于加工余大且不均勻，旋轉(zhuǎn)不平衡，加工時(shí)產(chǎn)生沖擊，因此工件要夾牢固。車(chē)床、刀具、夾具要有足夠的剛性。主軸頸車(chē)削順序是先精車(chē)一端主軸頸及軸肩，然后以車(chē)好的主軸頸定位。另一側(cè)用頂尖以中心孔定位。車(chē)另一端主軸頸、肩及各個(gè)軸頸，半精度及精車(chē)都按此順序進(jìn)行，逐漸提高主軸頸及其他軸頸的加工精度。</p>&l

40、t;p>　　3）曲軸偏心圓柱的車(chē)削</p><p>　　主軸頸及其它外圓車(chē)好后，以主軸頸作為加工偏心圓柱的基準(zhǔn)，采用專用的車(chē)夾具、偏心套，車(chē)削同樣在普通車(chē)床上進(jìn)行。車(chē)削偏心軸頸需要解決的是角度定位（兩連桿軸頸軸線需要控制在180度+30度或180度—30度）以及曲軸旋轉(zhuǎn)的不平衡問(wèn)題。這些都由專用夾具來(lái)保證，夾具體為一對(duì)用以定位的V型塊組成，裝在接盤(pán)上。接盤(pán)與車(chē)床過(guò)渡接盤(pán)靠中間的定位銷(xiāo)定位并連接，接盤(pán)在過(guò)渡接

41、盤(pán)上靠棱形定位銷(xiāo)可轉(zhuǎn)180度，車(chē)削軸頸。V型塊中心與車(chē)床主軸線距離一個(gè)曲軸半徑。車(chē)削過(guò)程中，一端與曲軸主軸頸定位并夾緊，另一端靠偏中心座夾緊，中心座上鉆有中心孔，中心孔偏心距同樣為一個(gè)曲軸半徑。用頂尖頂緊中心孔，這樣就能保證連桿軸頸軸線與車(chē)床主軸線一致。安裝夾具體的接盤(pán)上有平衡塊，消除曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)不平衡力矩的生。曲軸加工時(shí)由于受到離心力和兩頂尖的軸向壓緊偏心力的作用，容易發(fā)生彎曲變形，為了加強(qiáng)工件剛度，用撐桿來(lái)?yè)巫×硪粋€(gè)曲拐的開(kāi)移。車(chē)削連

42、桿軸頸時(shí)為了使切削力不致于太大，每次車(chē)削余量控制在1~1.5mm內(nèi)，同時(shí)車(chē)床旋轉(zhuǎn)不能太高，刀具采用高速鋼。</p><p><b>　　三 工藝過(guò)程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1 定位基準(zhǔn)的選擇</b></p><p><b>　　1）粗基準(zhǔn)的選擇</b></p><

43、p>　　曲軸的毛坯一般都呈彎曲狀態(tài)，為保證兩端中心孔都能在兩端面的幾何中心</p><p>　　上，粗基準(zhǔn)應(yīng)選靠近曲軸兩端的軸頸。為保證其他軸頸外圓余量均勻，在鉆中心孔后，應(yīng)對(duì)曲軸進(jìn)行校直。</p><p>　　由于大批量生產(chǎn)的曲柄毛坯的精度高，曲柄不加工，所以軸向的定位基準(zhǔn)一般選取中間主軸頸兩邊的曲柄。因?yàn)橹虚g主軸頸兩邊的曲柄處于曲軸的中間部位，用作粗基準(zhǔn)可以減少其它曲柄的位置誤差

44、。</p><p><b>　　2）精基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　曲軸和一般的軸類(lèi)零件相同，最重要的精基準(zhǔn)三中心孔。</p><p>　　曲軸軸向上的精基準(zhǔn)，一般選取曲軸一端的端面或軸頸的止推面。但在曲軸加工的過(guò)程中，定位基準(zhǔn)要經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)換。曲軸圓周方向上的精基準(zhǔn)一般選取曲軸上的定位平臺(tái)或法蘭上的定位孔。</p>&l

45、t;p>　　2加工階段的劃分與工序順序的安排</p><p>　　曲軸的主要加工部位是主軸頸和偏心圓柱，次要加工部位是法蘭盤(pán)、曲柄、斜油孔、螺孔和鍵槽等。除機(jī)械加工外還有軸頸淬火、磁探傷、動(dòng)平衡等。在加工過(guò)程中還要安排校直、檢驗(yàn)、清洗等工序。</p><p><b>　　1）加工階段的劃分</b></p><p>　　曲軸的機(jī)械加工工藝過(guò)

46、程大致可分為：加工基準(zhǔn)面——粗加工主軸頸和偏心圓柱——加工斜油孔等次要表面——主軸頸和連桿軸頸的熱處理——精加工主軸頸和偏心圓柱——加工鍵槽和兩端孔等——?jiǎng)悠胶狻庹庸ぶ鬏S頸和偏心圓柱。</p><p>　　曲軸的主軸頸和偏心圓柱的技術(shù)要求都很?chē)?yán)格，所以各軸頸表面加工一般安排為：粗車(chē)——精車(chē)——粗磨——精磨——超精加工。</p><p>　　對(duì)于單曲軸進(jìn)行粗加工時(shí)，以中間主軸頸為輔助定

47、位基準(zhǔn)，所以先粗加工和半精加工中間主軸頸，然后再加工其他主軸頸。而連桿軸頸的粗、精加工，一般都要以曲軸兩端主軸頸定位，所以連桿的粗精加工都安排在主軸頸加工之后進(jìn)行的。</p><p><b>　　2）工序安排</b></p><p>　　斜油孔的進(jìn)出口都安排在曲軸的軸頸上，所以在軸頸淬火之前加工。鉆</p><p>　　斜油孔時(shí)，用加工過(guò)的軸頸

48、定位，可以保證其位置精度。</p><p>　　主軸頸是偏心圓柱的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，所以，主軸頸與偏心圓柱的車(chē)削（銑削）和磨削，一般都是先加工主軸頸再加工偏心圓柱。</p><p>　　在精磨主軸頸的過(guò)程中，先精磨主軸頸，再精磨其他軸頸。</p><p>　　在最后檢查后，以曲軸兩端的主軸頸為測(cè)量基準(zhǔn)，測(cè)量其他軸頸的徑向跳動(dòng)。鋼曲軸在加工的過(guò)程中，軸頸產(chǎn)生跳動(dòng)的原因之一是，

49、曲軸經(jīng)加工后應(yīng)力重新分布，從而造成變形，所以在曲軸的第一主軸頸精磨之后，應(yīng)緊接著安排齒輪軸、皮帶輪軸頸的精磨工序，在主軸頸精磨工序之后，應(yīng)緊接著安排油封軸頸的精磨工序，以免內(nèi)應(yīng)力重新分布，造成過(guò)大的影響。同時(shí)為了避免曲軸剛度降低造成這些軸頸磨削后徑向跳動(dòng)增大，其他主軸頸的精磨應(yīng)該放在這些軸頸的精磨之后。校直對(duì)曲軸的疲勞強(qiáng)度有著不利的影響，在制定曲軸的加工工藝過(guò)程中，應(yīng)盡量減少曲軸的校直的次數(shù)。為了保證余量均勻、減少變形的影響，在關(guān)鍵工序

50、上，如第四主軸頸加工前、淬火后、動(dòng)平衡去重后仍需安排校直。</p><p>　　曲軸各軸頸的表面粗糙度要求較高，所以把各軸頸的超精密加工放在最后。如果在超精密加工后再安排其他工序，則有可能破壞已加工好的軸頸表面。</p><p><b>　　3制定工藝路線</b></p><p>　　制定曲軸工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)使曲軸的幾何形狀、尺寸精度及位

51、置精度等技術(shù)要求得到合理保證，在大批量的生產(chǎn)情況下，可以考慮采用專用機(jī)床和專用夾具等，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率，除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素，以降低生產(chǎn)成本。</p><p>　　由于曲軸在加工過(guò)程中塑性變形大，因此為了保證余量均勻、減少變形的影響，應(yīng)該在關(guān)鍵工序上安排一些校直工序，而方案一中只有一次校直。斜油孔口在淬火時(shí)由于受熱不均勻很容易發(fā)裂，因此必須在熱處理前對(duì)其進(jìn)行壓堵處理，而方案一也忽略了這一點(diǎn)。方

52、案二對(duì)方案一中的問(wèn)題作了一些較大改進(jìn)，但如果仔細(xì)分析其在工序安排上仍然存在問(wèn)題，如連桿軸頸的粗、精銑最好安排在相鄰兩道工序中以減少工件的搬運(yùn)，在一臺(tái)機(jī)器上進(jìn)行加工完畢，提高生產(chǎn)效率。</p><p>　　四 機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定</p><p>　　1曲軸主要加工表面的工序安排</p><p>　　曲軸的主要加工表面為主軸頸、連桿軸頸、各外圓；次要加

53、工表面為兩端面、鍵槽。此外，還有還有檢驗(yàn)、清洗、去毛刺等工序。</p><p>　　連桿各主要表面的工序安排如下：</p><p>　　1）主軸頸：粗車(chē)、精車(chē)、磨削；</p><p>　　2）偏心圓柱：粗車(chē)、精車(chē)、磨削；</p><p>　　3）φ32mm外圓：粗車(chē)、精車(chē)、磨削；</p><p>　　4）φ40mm外圓

54、：粗車(chē)、精車(chē)、磨削;</p><p>　　2機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定</p><p>　　1）主軸頸工序尺寸及公差的確定</p><p>　　表4-1:曲軸主軸頸的工序及公差</p><p>　　2）偏心圓柱工序尺寸及公差的確定</p><p>　　表4-2:曲軸偏心圓柱的工序及公差</p>&

55、lt;p><b>　　3確定工時(shí)定額</b></p><p>　　工序 1 ：粗車(chē)偏心圓柱至φ40.80-0.084。選用機(jī)床：CA6140臥式車(chē)床。</p><p>　　1) 被吃刀量：取=1mm，</p><p>　　2) 進(jìn)給量f：取 =0.1mm r 。</p><p>　　3) 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速

56、: 取n=600r/min</p><p>　　4) 切削速度：取n=81.6/min</p><p>　　5) 計(jì)算切削工時(shí)：被切削層長(zhǎng)度=3×22=66mm</p><p>　　工序 2 ：精車(chē)偏心圓柱至φ400-0.033。選用機(jī)床：CA6140臥式車(chē)床</p><p>　　1) 被吃刀量：取=0.65mm，</p>

57、;<p>　　2) 進(jìn)給量f：取f=0.3mm/r</p><p>　　3) 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速: 取n=800r/min</p><p>　　4) 切削速度：102.5m /min</p><p>　　5) 計(jì)算切削工時(shí)：被切削層長(zhǎng)度=3×32=96mm</p><p><b>　　五 夾具設(shè)計(jì)</b>

58、;</p><p>　　1夾具設(shè)計(jì)應(yīng)該具備的基本要求</p><p><b>　　1） 足夠的精度</b></p><p>　　由于工件的定位是通過(guò)定位副的接觸（或配合）實(shí)現(xiàn)的。定位元件工作表面的精度直接影響工件的定位精度，因此定位元件工作表面應(yīng)有足夠的精度，以保證加工精度要求。 如4-M12X1.25-5H有位置度要求，必須保證各鉆套的位置精

59、度要求。</p><p>　　2） 足夠的強(qiáng)度和剛度</p><p>　　底面定位不僅限制工件的自由度，還有支承工件、承受夾緊力和切削力的作用。因此還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，以免使用中變形和損壞。 </p><p><b>　　3）有較高的耐磨性</b></p><p>　　工件的裝卸會(huì)磨損定位元件工件表面，導(dǎo)致定位元件工

60、件表面精度下降，引起定位精度的下降。當(dāng)定位精度下降至不能保證加工精度時(shí)則應(yīng)更換定位元件。為延長(zhǎng)定位元件更換周期，提高夾具使用壽命，定位元件工作表面應(yīng)有較高的耐磨性。</p><p><b>　　4） 良好的工藝性</b></p><p>　　定位元件的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、合理、便于加工、裝配和更換。</p><p>　　2 連桿頸加工專用夾具計(jì)算方

61、法</p><p>　　車(chē)削時(shí)，先把工件車(chē)到需要的直徑和長(zhǎng)度，并把兩個(gè)端面車(chē)平。然后在三爪卡盤(pán)的一個(gè)或兩個(gè)卡爪上墊上適當(dāng)形狀和厚度的墊片，就可以車(chē)削偏心部分了。 墊片的形狀和厚度，可以根據(jù)偏心距的大小不同來(lái)選擇。由于墊片的形狀不同，所以墊片厚度尺寸的計(jì)算方法也有所不同。</p><p>　　1）方形墊片厚度的計(jì)算</p><p>　　車(chē)削偏心距較?。╡ ≤5～6mm

62、）的偏心工件，可以用方形墊片如圖3-1。</p><p>　　圖5-1 方形墊片示圖</p><p>　　其墊片厚度可用下面近似公式計(jì)算：</p><p>　　式中：X—墊片厚度（mm） </p><p>　　e—偏心工件的偏心距（mm） </p><p>　　d—偏心工件卡爪夾住部分的直徑（mm）。 </p&g

63、t;<p>　　2） 扇形墊片厚度的計(jì)算</p><p>　　在車(chē)削偏心距較大（e>6mm）的工件時(shí)，可以應(yīng)用扇形墊片如圖3-2。 </p><p>　　圖5-2 扇形墊片示圖</p><p>　　扇形墊片的厚度可用下面的近似的公式計(jì)算：</p><p><b>　　X墊片的厚度</b></p&

64、gt;<p><b>　　d偏心工件的偏心距</b></p><p><b>　　e爪夾部分的直徑</b></p><p>　　零件圖中可知 d＝32、e＝26</p><p><b>　　X＝42.86</b></p><p><b>　　3）墊片厚度

65、的修正</b></p><p>　　由于通過(guò)計(jì)算得出的墊片厚度只是個(gè)近似值，而三爪卡盤(pán)卡爪精度、墊片材料的硬度和強(qiáng)度等因素也影響著偏心距；而且在實(shí)際操作中，使用按計(jì)算厚度的墊片加工偏心零件，往往大于所需要的偏心距，這就需要用試驗(yàn)的方法修正墊片厚度。一般是根據(jù)計(jì)算的墊片厚度先車(chē)削一個(gè)偏心工件，接著檢驗(yàn)這個(gè)工件的偏心距，測(cè)出偏心誤差值并適當(dāng)修正墊片厚度，直到加工出偏心距合格的零件為止。 </p>

66、;<p><b>　　3專用夾具設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1）問(wèn)題的提出</b></p><p>　　利用本夾具主要是鉆曲下底面，在后道工序中需在曲柄下底面上鉆孔，因此，對(duì)曲柄下底面有平行度要求，在本夾具設(shè)計(jì)中，其定位基面是曲軸兩端Φ70m6主軸頸圓柱面，即定位基準(zhǔn)為主軸線，故足以滿足其對(duì)主軸的平行度要求，因此本道工

67、序的加工，主要是應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)的生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而精度則不是主要問(wèn)題。</p><p><b>　　2）確定設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　本道工序?yàn)殂@曲柄下底面四配通孔，參考文獻(xiàn)[13]曲柄下底面對(duì)曲軸的主軸線有位置精度的要求，按照基準(zhǔn)重合原則，并考慮目前曲軸兩端Φ70m6(mm)主軸頸已經(jīng)精加工，則定位基面選擇為曲軸兩端Φ70m6(mm)主軸頸圓柱

68、面，本道工序夾具選用普通通用夾具結(jié)構(gòu)即可。經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師協(xié)商，采用V型塊結(jié)構(gòu)。</p><p>　　通過(guò)查閱資料，并與指導(dǎo)老師協(xié)商，確定以下兩種設(shè)計(jì)方案：</p><p>　　方案一：工件用兩個(gè)V型塊，一個(gè)中間浮動(dòng)型塊及左型塊的端面定位，采用型塊與螺釘連接夾緊工件。</p><p>　　方案二：工件用兩個(gè)V型塊、兩個(gè)中間定位螺栓及及左V型塊后端面定位。采用兩個(gè)鉸鏈壓

69、板（半圓弧形）夾緊工件，在兩個(gè)壓板中間部位固定一個(gè)鉆模板，考慮到產(chǎn)品為大批量生產(chǎn)，選用可換式鉆套可以克服固定式鉆套磨損后無(wú)法更換的特點(diǎn)。</p><p>　　方案比較：方案一用一個(gè)中間浮動(dòng)型塊，來(lái)限制曲軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，其定位精度高 ，但使得夾具的總體高度增加，降低了夾具的剛度和穩(wěn)定性。方案二用兩個(gè)中間定位螺柱限制其一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。由于此道工序加工精度要求不是很高，因此定位方案足可以滿足其加工要求，并以總體上降

70、低了夾具的高度，增加了剛度。另外方案一用螺釘和V型塊聯(lián)結(jié)夾緊工件，看起來(lái)比較繁雜又剛度不夠。而方案二，采用兩個(gè)鉸鏈壓板夾緊工件看起來(lái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單又緊湊。</p><p>　　結(jié)合以上分析，并與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定采用方案二的夾具結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　3）計(jì)算夾緊力</b></p><p>　　由于主切削力是向下，加緊力也是向下的，主切削

71、力起著幫助夾緊工件的作用，所以當(dāng)其它的切削力均較小時(shí)，通常不必計(jì)算，僅需較小的夾緊力來(lái)防止工件在加工時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)即可。</p><p>　　由于采用了鉸鏈壓板，用M20的螺栓完全能夠滿足要求。但從夾具的剛度和整體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性考慮，這里選用M22的螺栓。</p><p><b>　　4） 定位精度分析</b></p><p>　　基面10m

72、m的尺寸，是在一次裝夾下完成，其尺寸為自由尺寸，加工要求不是很高。根據(jù)零件圖上的要求，及對(duì)端面的垂直度又要求，定位精度與浮動(dòng)的偏移量為±0.056mm ，故能夠滿足加工要求。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　本次課題單曲軸的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)，作為一名機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的學(xué)生，本次課題是對(duì)大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的最好檢驗(yàn)。又對(duì)任何制

73、造業(yè)來(lái)說(shuō)，制造工藝的基本要求主要是兩個(gè)方面：一是質(zhì)量要達(dá)到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求；二是生產(chǎn)時(shí)消耗的物質(zhì)和勞動(dòng)量最少。在達(dá)到這兩項(xiàng)要求的情況下，才能使產(chǎn)品的質(zhì)量可靠，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益好。對(duì)大量生產(chǎn)的生產(chǎn)制造業(yè)來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)基本要求尤為重要。在好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的前提下，零部件的質(zhì)量和可靠性就取決于工藝工作的好壞。當(dāng)然，目前國(guó)際上還有更加先進(jìn)的曲軸加工工藝和機(jī)床設(shè)備，只鉆一對(duì)質(zhì)量中心孔，類(lèi)似這樣的新技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的加工還處于研究階段，從經(jīng)濟(jì)效益

74、和加工難度上考慮這是顯而易見(jiàn)的。但是對(duì)于新技術(shù)、新工藝的追求是不會(huì)止步的，這就需要我們當(dāng)代的青年和科技工作者的不斷努力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]楊可楨 程光蘊(yùn).機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2007</p><p>　　[2]周光萬(wàn).機(jī)械制造工藝學(xué)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2

75、007</p><p>　　[3]張伯奮 鄭飛.理論力學(xué)[M].成都：重慶大學(xué)出版社，2002 </p><p>　　[4]白云 周蓓蓓.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2002</p><p>　　[5]吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：高等教育出版社,1999. </p><p>　　[6]鄧文英.金屬工藝學(xué) 下冊(cè)[M

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78、lt;/p><p>　　[14]單輝祖.材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2002 </p><p>　　[15]朱派龍.機(jī)械制造工藝裝備[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　我本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，得到了zz老師的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)，使得本設(shè)計(jì)得以順

79、利完成，飽含著老師的汗水和心血。感謝我的指導(dǎo)老師張老師，在整個(gè)過(guò)程中他給了我很大的幫助。他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。同時(shí)感謝所有任課老師三年來(lái)對(duì)