三拐曲轴的课程设计毕业设计.docx
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三拐曲轴的课程设计毕业设计
机械加工工艺规程设计
设计题目
设计如下图所示的三拐曲轴的机械加工工艺规程
设计内容
（1）零件设计图-材料：
2张
（2）机械加工工艺规程卡片：
1套
（3）课程设计说明书:
1份
班级
设计者
指导老师
20年月日
三拐曲轴零件示意图
1.三拐曲轴零件的工艺分析：
1.三拐曲轴的作用：
三拐曲轴是发动机或泵体上实现直线往复运动与旋转运动相互转化的重要部件，曲轴在工作时，受力复杂，同时，又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。
2.零件图样分析：
l）φ55
mm两轴径同轴度公差为φ0.03mm。
2）1:
20锥度部分对A-B轴心线同轴度公差为φ0.03mm。
3）三个拐径分别对A-B轴心线平行度公差为φ0.03mm。
4）热处理，人工时效处理227~270HBS。
5）曲轴材料为QT600-3。
3.零件工艺特点：
三拐曲轴除了具有轴的一般加工规律外，也有它的工艺特点，主要包括形状复杂，刚性差及技术要求高，针对这些特点应采取相应的措施，分析如下：
1）、形状复杂曲轴主轴颈与连杆轴颈不在同一轴上线，偏心距有一定的尺寸要求，并且两轴有较高的位置度要求，同时主轴颈与连杆轴颈间有较大的平衡块，因此在工艺设计中应解决以下几点问题：
a.设计加工连杆轴颈的专用夹具。
b.为消除加工时的不平衡力的产生，设计夹具时应精确设计平衡重。
2）、刚性差：
因本曲轴长径比较大，同时具有曲拐，因此刚性较差。
曲轴在切削力及自重的作用下会产生严重的扭曲及弯曲变形，特别在单边传动的机床上加工更为严重，在工艺设计中应解决以下问题：
（1）：
粗加工时由于切削余量大，切削力也较大，可用中间托架来增强刚性，减小变形和振动，同时机床刀具及夹具都应有较高的刚度。
（2）：
在加工时尽量使切削力的作用相互抵消，可用前后刀架同时横向进给。
（3）：
合理安排工位次序以减少加工变形，按先粗后精的原则安排加工工序，逐步提高精度。
（4）：
在有可能产生变形的工序后面增设校直工序
3）、技术要求高：
曲轴技术要求较高，加工面多，需要保证的尺寸、形状、位置精度较多。
因而总的工艺路线较长，精加工占有相当比例。
加工时应要解决以下问题：
A：
正确分配粗加工、半精加工及精加工余量。
B：
粗基准选择用曲轴两端的中心孔。
中心孔的加工以主轴颈外圆作为基准，这样能保证曲轴加工径向及轴向加工余量的均匀性。
C：
精加工时仍用中心孔作为基准，但要重新修磨中心孔，避免精加工时因中心孔磨损引起加工误差。
也可一端用主轴颈定位，另一端用中心孔定位以提高刚度。
D：
曲轴轴向定位以主轴颈轴肩定位，工艺设计时定位基准应尽量与设计基准一致。
2.三拐曲轴的机械加工工艺过程：
该工件为三拐曲轴，其形状复杂，加工技术要求较高。
为加工三拐径，应制做专用工装，（通常工厂称为分度转夹具），其要求为，能够均分三等份（曲轴三拐径偏心距为60
mm），并要保证回转平衡。
根据曲轴的结构特点及机械加工的要求，加工顺序大致可归纳为：
铣两端面；和钻中心孔；粗、精车三连杆轴颈；粗、精车各处外圆；精磨连杆轴颈、主轴颈等。
3.三拐曲轴的机械加工工艺路线：
曲轴的尺寸精度、加工表面形状精度以及位置精度的要求都很高，但刚性比较差，容易产生变形，这就给曲轴的机械加工带来了很多困难，必须予以充分的重视。
曲轴的机械加工工艺特点分析:
1.该零件是三拐小型曲轴，生产批量不大，故选用中心孔定位，它是辅助基准，装夹方便，节省找正时间，又能保证三处连杆轴颈的位置精度。
2.该零件刚性较差，应按先粗后精的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度。
对于主轴颈与连杆轴颈的加工顺序是，工件加工时应将粗、精车分开，先加工三个连杆轴颈，然后再加工主轴颈及其他各处的外圆，这样安排可以避免一开始就降低工件刚度，减少受力变形，有利于提高曲轴加工精度。
必要时也可以将粗、精磨分开。
在工艺设计中，首先磨主轴颈然后磨连杆轴颈。
中间主轴颈磨好后才能磨其余轴颈，磨主轴颈和连杆轴颈的安装方法基本上与车轴颈相同，磨主轴颈是以中心孔定位，在外圆磨床上进行，磨连杆轴颈则以经过精磨的两端主轴颈定位，以保证与主轴颈的轴线距离及平行度要求，磨连杆轴颈是在曲轴磨床上进行的。
由于轴颈宽度不大，采用横向进给磨削法，生产率较高，磨轮的外形需仔细地修整，因为直接影响轴颈与圆角的形状，磨削余量根据车削后的精度而定，粗磨余量值每边0.2~0.3mm，精磨余量控制在0.1~0.15mm内。
3.为了更好地使用回转分度夹具加工曲轴的三个拐径，在铸造工序上有意加大曲轴左端轴径尺寸，留出工艺键槽的加工余量。
4.所有轴径及轴径线上的各部尺寸的加工均以两中心孔为定位基准，所以同轴度均由设备来保证。
如需要检查两轴径同轴度，可以用一对标准的V形块支撑两个φ55
mm铀径，用百分表测量。
5.工件1:
20锥度的检查采用专用环规塞规检查。
6.曲轴偏距的检测方法：
如图2—17，将等高
7.三个拐径120°均布的检查，可参看图1，用一对标准V形块（V形块安放在标准平台上），支撑工件两端轴径φ55
mm，然后调整两端便支撑处轴径的轴心线与平台平行。
图1三拐曲轴120°等分检测示意图
用高度尺测量尺寸AA，使拐径中心和轴径中心连接在水平面夹角为30°，通过计算算出拐径角度误差。
AA尺寸的计算方法：
AA=BB-
=BB-
+
式中AA——标准30°位置拐径计算的理论值（各辆径、拐径尺寸均为实测值）（mm）；
BB——支承轴径外圆实际高度（mm）；
De——曲轴轴径实际尺寸（mm）；
D——曲轴拐径实际尺寸（mm）；
E——偏心距（mm）。
按计算出AA尺寸调整好一侧拐径位置之后，测量与之相对应的拐径高度值B，若B值与AA值相等，即等分合格；若B值与AA值不相等，这时应计算出拐径中心和轴径中心连线与水平面的夹角θ：
sinθ=
（见图1）
m=
n=B-（BB-
）=B-BB+
m=
-（B-BB+
）=
-B+BB-
sinθ=（
-B+BB-
）/E
式中θ——拐径中心和支承轴中心连线与水平面的夹角；
B——实际测量尺寸；
m、n——为计算θ值而给出的中间变量。
△θ=30°-θ
如果△θ为负值，则此拐径与标准30°位置拐径夹角小于120°，反之夹角大于120°。
9.拐径轴线对轴径的轴线平行度误差，可在图1的基础上测出拐径外圆最高点处最长距离的两点差值（距离稍远些），即为两轴线的平行度误差，三个拐径分别测量即可。
4.技术要求及其机械加工工艺过程卡：
三拐曲轴零件简图如图2所示。
锻件要符合JB/T5000.8-1998标准;超声波探伤符合GB/T6402-5991!
级标准;材料应符合JB/T6396-1992标准。
图2三拐曲轴零件示意图
表3三拐曲轴的机械加工工艺过程卡
工序号
工序名称
工序内容
工艺装备
1
铸
铸造（左端φ55mm处铸造尺寸为φ75mm）
2
清砂
清砂
3
热处理
人工时效处理
4
清砂
细清砂
5
涂漆
非加工表面涂红色防锈漆
6
划线
按毛坯外形找正，照顾各加工面，划外形尺寸线
7
铣
经两轴径部分定位压紧分别铣两个端面保证总长尺寸520mm，钻左端中心孔B4
X62W
（端铣）
8
粗车
夹右端外圆，找正两轴径外圆。
顶左端中心孔，车两轴径处，其中1：
20一端（右端）尺寸为φ62mm，另一端（左端）尺寸为φ70mm（工艺尺寸）
CW6163
9
粗车
倒头装夹工件左端φ70mm处，中心架夹带锥一端φ62mm轴径上，钻右端中心孔B4，粗车锥度一端各部尺寸，留加工余量5mm（其中φ70mm车至图样尺寸）
CW6163
10
划线
在左端φ70mm轴径上划键槽线深5mm、宽10mm、长35mm（工艺用键槽），注意与靠φ70mm最近的拐在同一平面内
11
铣
以两φ70mm定位装夹工件铣键槽5mm×10mm×35mm
X52K
12
粗车
采用专用工装装病例工件粗车曲轴三个拐径及拐径两个侧面，（专用工装为转夹具，可进行三等分分度）留加工余量5mm
12
13
精车
采用专用工装装夹工件精车曲轴三个拐径及拐径两个侧面，留磨量0.8mm~1mm
CW6163
14
精车
夹工件左端，顶右端中心孔，车工件右端各部尺寸，留加工余量0.8~1mm，车1：
20锥度留加工余量1mm
CW6163
15
精车
倒头，采用两顶尖装夹工件，车左端尺寸φ55
mm至φ55
mm，倒角R5
CW6163
16
检验
检查曲轴偏心距
17
磨
以两中心孔定位装夹工件（专用工装），磨拐径三处至图样尺寸φ55
mm，靠磨拐径两侧及圆角R5
M8240
18
磨
以两中心孔定位装夹工件，磨轴径两处φ55
mm至图样尺寸磨φ50
mm至图样尺寸
M1432A
19
磨
夹工件左端，中心架夹右端φ55
mm处，找正，磨1：
20锥度至图样尺寸
M1432A
锥度环规铜皮
20
划线
划12
mm×6mm键槽
21
铣
以两轴径定位装夹工件铣12
mm×6mm键槽
X52K
22
钳
修锉飞刺
23
检验
磁粉探伤
24
检验
按图样检验工件各部尺寸精度
25
入库
涂油入库
5.工艺方案
冶炼→精炼→铸坯→电渣重熔→热送→加热→锻造→锻后退火→探伤→划线→交货
1.制作特殊工具
2.制作空间立体的120的角度尺。
3.制作半圆及三角。
4.曲轴主要加工表面的工序安排曲轴的主要加工表面为主轴颈、连杆轴颈、各外圆；次要加工表面为两端面、键槽。
此外，还有还有检验、清洗、去毛刺等工序。
5.三拐曲轴锻造工序步骤
1）根据三拐曲轴零件图样计算出三拐曲轴的锻造重量、再选择合适的钢锭重量。
2）将钢锭加热到1200-1220°C
3）钢锭采用两次镦粗来保证三拐曲轴的内部质量。
4）锻造需要3-4火次,最后一火锻造温度控制1160-1180°C
5）将钢锭锻造至直径980mm,以第二拐为中心将坯料分成三份,再用半圆压印和三角压刻。
注意压刻深度,以免造成小尺现象。
6）用特殊工具将第二拐锻出,再旋转120°用特殊角度尺分别将一拐和三拐锻造成型,再将两端轴径归圆锻造至工艺尺寸。
7）锻后再热处理
6.确定工时定额：
车工加工工时计算参考
准备时间（分）
1、一般：
15-40分钟（包括接受任务，领取图纸，熟悉加工方法，调整机床，装卸刀具清理工作地，擦拭润滑机床借还工具换三爪，四爪，花盘胎具校量具首件检查。
）
2、中等：
30-60分钟（除一般内容外增加装卸中心架，跟刀架，尾座调稍，刃磨复杂形状刀具。
）
3、复杂：
40-120分钟（除一般和中等内容外，增加装调弯板，平衡铁以及特殊复杂的准备。
）
切削速度V_c=πdn/1000n=（1000V_c）/πd
n-转速（r/min）d-工件毛坯直径（mm）V_c-线速度（m/min）
吃刀量a_pa_p=（D-d）/2（mm）
进给量ff=L/n（mm）
说白了，就是走刀，按照你得经历过操作工或者知道毛坯大小，应该用多少进给f,转数，知道工艺路线，操作人员水平，设备性能，简单举例，走刀时间就是加工总长度/进给/转数，等于时间，这是基本加工工时，还有辅助工时，准备结束工时，一句话两句话说不清楚，建议你多搜索一下基本的计算方法再下载工时定额手册。
看看标准的，国家出台的计算工时。
同时一定要下车间结合实际。
机加工的工时定额一般有三种方法确定：
1、经验法：
根据以往的经验确定机加工的工时，这实际上是以前经验的总结，比如某工件某道工序加工以前一直是开2小时，也基本没有异议，那么现在也确定是2小时。
2、实测法：
某工件某道工序以前没有加工过，那么让一个水平中等、效率中等的操作工做，他做的工时×1.1就是这个工件这道工序的加工工时，这实际上是通过实测确定工时。
3、计算法：
某工件某道工序有几个工步，每个工步是多少时间，加起来就是工时。
例如：
车床车一个外圆，表面粗糙度Ra是3.2，加工余量是5毫米，那么一般要通过以下工步才能完成：
粗车、半精车、精车、车两端面、倒角。
根据不同的材料、工况确定转速、进刀量、然后通过计算得出。
另外，各工序每批次都有一个准备工时，一般30件为一个单位（具体要根据本单位的情况确定），每单位准备工时为0.5小时。
7.
粗车三个连杆轴颈
1）被吃刀量：
取=1mm，2）进给量f：
取。
3）机床主轴转速:
取n=600r/min4）切削速度：
5）计算切削工时：
精车三个连杆轴颈：
1）被吃刀量：
取=0.65mm，2）进给量f：
取f=0.3mm/r3）机床主轴转速:
取n=800r/min4）切削速度：
5）计算切削工时：
确定加工余量的确定：
参考下表
7.心得体会：
在本设计的开题论证、课题研究、说明书写作等整个过程中，得到了导师的亲切关怀和精心指导，他对本设计的构思、框架和理论运用给予了我许多深入的指导，使得设计得以顺利完成。
其中导师的汗水和心血。
导师敏锐的学术思想、严谨踏实的治学态度、渊博的学识、精益求精的工作作风、诲人不倦的育人精神，将永远铭记在我的心中，使我终生受益。
在此谨向老师表示衷心的感谢和崇高的敬意。
感谢所有任课老师几年来对我的培养。
在这个文化底蕴深厚、安详宁静的校园，塑造了我积极、乐观、淡定的人生态度，刻画了我永远留恋的青春记忆，让我在这个即将离别的时候，如此不舍。
在此，我要向诸位老师说声感谢。
同时也要感谢我的同学和朋友们，我将永远记得你们伴我走过的每一个有欢笑有泪水的日子，是你们的关心和帮助，让我感受到了团队的温暖。
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