单拐曲轴的机械加工工艺规程及夹具设计毕业论文设计.docx
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单拐曲轴的机械加工工艺规程及夹具设计毕业论文设计
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毕业设计
设计题目：
单拐曲轴的机械加工工艺规程及夹具设计
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本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
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5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
3）其它
目 录
第一部分 工艺设计说明书1
1.零件图工艺性分析1
2.毛坯选择1
3．机加工工艺路线确定2
4.工序尺寸及其公差确定9
5.设备及其工艺装备确定12
6．切削用量及工时定额确定12
第二部分 第12号工序夹具设计说明书16
1.工序尺寸精度分析16
2.定位方案确定16
3.定位元件确定16
4.定位误差分析计算17
5.夹紧方案及元件确定17
6.夹具总装草图18
第三部分 第6号工序刀具设计说明书18
1.工序尺寸精度分析18
2.刀具类型确定18
3.刀具设计参数确定18
4.刀具工作草图19
第四部分 第23号工序量具设计说明书20
1.工序尺寸精度分析20
2.量具类型确定20
3.极限量具尺寸公差确定20
4.极限量具尺寸公差带图20
5.极限量具结构设计21
第五部分 毕业设计体会22
参考文献23
第一部分 工艺设计说明书
1.零件图工艺性分析
1.1零件结构功用分析
曲轴是将直线运动转变成旋转运动，或将旋转运动转变为直线运动的零件。
它是往复式发动机、压缩机、剪切机与冲压机械的重要零件。
曲轴的结构与一般轴不同，它有主轴颈、连杆轴颈、主轴颈和连杆轴颈之间的连接板组成。
1.2零件技术条件分析
1）主轴颈、连杆轴颈本身精度：
主轴颈φ110
尺寸公差等级IT6，表面粗糙度Ra为1.25μm，连杆轴颈φ110
尺寸公差等级为IT7，表面粗糙度Ra为0.63μm，轴颈长度公差等级为IT13，圆柱度误差0.015，连杆轴竟的圆柱度误差0.015。
2）位置精度，主轴颈与连杆轴颈的平行度φ0.02，主轴颈的同轴度误差为φ0.02。
1.3零件结构工艺性分析
曲轴的结构与一般轴不同，它有主轴颈、连杆轴颈、主轴颈和连杆轴颈之间的连接板组成，其LD=818110=7.44＜12，钢性差，易变形，形状复杂，它的工作特点是在变动和冲击载荷下工作，对曲轴的基本要求是高强度、高韧性、高耐磨性和回转平稳性，因而安排曲轴加工过程应考虑到这些特点。
2.毛坯选择
2.1毛坯类型
曲轴工作时要承受很大的转矩及变形的弯曲硬力，容易产生扭振、折断及轴颈磨损，要求材料应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性，所以要求用球墨铸铁QT600-2
曲轴的毛坯：
此零件属中批生产，固采用铸造毛坯。
2.2毛坯余量确定
由书机械加工工艺设计资料表1.2-10查得毛坯加工余量为5，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得为
1.4.
2.3毛坯－零件合图草图
3．机加工工艺路线确定
3.1加工方法分析确定
该零件是单拐曲轴。
中批量生产。
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连杆轴颈的位置精度，连杆轴颈与主轴颈的中心距为120不能直接在轴端面上钻中心孔，加工连杆时，可利用以加工过的主轴颈定位，安装到专用的偏心卡盘分度夹具中使连杆轴颈的轴线与转动轴线重合。
3.2加工顺序的安排
此零件是单拐曲轴，刚性差、易变形，中批量生产。
故选用中心孔定位，它是辅助基准，装夹方便节省找正时间，又能保证连杆轴颈的位置精度。
先以主轴颈为粗基准连杆轴颈作支撑铣两端面，粗打中心孔。
该零件的刚性差，应按先粗后精的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度，主轴颈与连杆轴颈的加工顺序：
先粗加工主轴颈再半精加工主轴颈，然后粗加工连杆轴颈，再磨主轴颈，再磨连杆轴颈。
3.3定位基准选择
先以主轴颈为基准铣曲轴两端面并打中心孔，再以两顶尖定位方式粗加工主轴颈，再半精加工主轴颈，再以偏心卡盘分度夹具夹住主轴颈加工连杆轴颈，再磨主轴颈，最后磨连杆轴颈。
3.4加工阶段的划分说明
加工阶段分为：
粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段。
3.5主要机加工工序简图
1、铸铸造、清理
2、热处理正火
3、锯式样
4、铣曲轴两端面并从两面钻中心孔
5、粗车主轴颈右端
6、粗车主轴颈左端
7、半精车主轴颈右端
8、半精车主轴颈左端
9、粗车连杆轴颈，切第一、二侧板
10、粗铣连杆上、下及前、后端
11、在第一侧板上钻油孔，在主轴颈左端钻油孔
12、扩孔φ32
13、在油孔中攻螺纹4-M24、M12，并倒角
14、在主轴颈右端粗铣键槽
15、校直
16、热处理：
淬火
17、去毛刺（在所有侧面去除机械加工所留下的毛刺）
18、清洗吹净
在乳化液中清洗曲轴，重点清洗顶尖孔和油孔，保证没有铁削、油污和其他赃物，清洗时间不少于3min，清洗的同时通入压缩空气以提高清洗效果，清洗后用压缩空气吹净零件，并用擦布擦净中心孔表面。
19、检验
20、修正中心孔
21、磨主轴颈右端并倒角
22、磨主轴颈左端并倒角
23、磨连杆轴颈，第一、二侧板，并倒角
24、磨连杆上、下端及前、后端并倒角
25、去毛刺吹净
在所有油道孔口处抛光棱边，在键槽、主轴颈及连杆轴颈上去毛刺，仔细吹净曲轴油孔中的切削和油污。
26、检验
27、动平衡
曲轴的动平衡量每端不大于120g.cmn=600rmin
28、去除不平衡量
29、校直
30、终检
4.工序尺寸及其公差确定
φ110
工艺路线
基本尺寸
工序余量
工序精度
工序尺寸
铸
115
1.4
φ115
1.4
粗车
112.4
2.6
0.140
φ112.4
半精车
110.4
2
0.054
φ110.4
磨
110
0.4
0.022
φ110
φ110
工艺路线
基本尺寸
工序余量
工序精度
工序尺寸
铸
115
1.4
φ115
1.4
粗车
110.4
4.6
0.087
φ110.4
磨
110
0.4
0.035
φ110
φ105
工艺路线
基本尺寸
工序余量
工序精度
工序尺寸
铸
110
1.4
φ110
1.4
粗车
107.4
2.6
0.87
φ107.4
半精车
105.4
2
0.35
φ105.4
磨
105
0.4
0.16
φ105
140
工艺路线
基本尺寸
工序余量
工序精度
工序尺寸
铸
145
1.4
φ145
1.4
粗车
142.5
4.5
0.1
φ140.5
磨
140
0.5
0.016
φ140
94
工艺路线
工序余量
工序尺寸
铸
89
粗车
2.6
91.6
半精车
2
93.6
磨
0.4
94
103
工艺路线
工序余量
工序尺寸
铸
98
粗车
2.6
100.4
半精车
2
102.4
磨
0.4
103
164
工艺路线
基本尺寸
工序余量
工序精度
工序尺寸
铸
159
1.4
φ159
1.4
粗车
163.5
4.5
0.63
φ163.5
磨
164
0.5
0.53
φ164
270
工艺路线
工序余量
工序尺寸
铸
275
粗铣
4.5
270.5
磨
0.5
270
28
工艺路线
基本尺寸
工序余量
工序精度
工序尺寸
粗铣
27.7
0.13
27.7
磨
28
0.3
0.052
28
10
工艺路线
工序余量
工序尺寸
粗铣
9.7
磨
0.3
10
180
工艺路线
工序余量
工序尺寸
粗铣
179.7
磨
0.3
180
18
工艺路线
工序余量
工序尺寸
粗铣
18.3
磨
0.3
18
410
工艺路线
工序余量
工序尺寸
铸
415
粗车
2.2
412.8
半精车
2
410.8
磨
0.8
410
5.设备及其工艺装备确定
所用的设备有：
卧式双面中心钻床、CA6140、特种多刀车床、立式铣床、摇臂钻床、攻螺纹机床、液压床、辊道、清洗机、检验台、外圆磨床、动平衡机。
夹具有：
顶尖、V形块、偏心卡盘分度夹具。
钻直孔专用夹具、钻斜孔专用夹具。
刀具有：
90度车刀、R3圆弧车刀、铣刀、φ10、φ20钻头、砂轮、切断刀。
量具有：
千分尺、游标卡尺、专用卡规。
6．切削用量及工时定额确定
（1）铣曲轴两端面并从两面钻中心孔时：
（T1=T辅T2=T机T3=T工T4=T休）
切削用量：
ap=5
由表7.3-5得：
f=0.5mmr
由表7.3-11得v=16mmin
则n=318x1622=231.3=232rmm
工时定额：
由表7.4-1得钻中心孔时机动时间为：
lf=2dxcotkr=222xcot120=18.7
T2=lw+lffxn=26.66+18.70.5x232=0.4min
由表3.3-1得：
装夹工件时间为1.1min
由表3.3-2得：
松开卸下工件时间为0.76min，
由表3.3-3得：
操作机床时间为：
0.02+0.04+0.03+0.09+0.08+0.02+0.01+0.02+0.03+0.06+0.04+0.04+0.03=0.51min
由表3.3-4得：
测量工件时间为：
0.1+0.14=0.24min
T1=0.76+1.1+0.51+0.24=2.61min
由表3.3-33得布置工作地、休息和生理时间分别为：
T3=53min、T4=15min
T基=lznfap=26.66x5232x0.5x5=0.3min
则T总=T1+T2+T3+T4+T基=69.31min
（2）粗车主轴颈右端时：
切削用量：
（车刀刀杆尺寸BXH取25X25）ap=2.6，由表5.3-1得f=1.3，由表5.3-20查得v=59mmin，则n=318vd=318x59112.4=166.9=167rmin
工时定额：
由表3.3-1得：
装夹工件时间为1.1min
由表3.3-2得：
松开卸下工件时间为0.76min，
由表3.3-3得：
操作机床时间为：
0.02+0.04+0.03+0.09+0.08+0.02+0.01+0.02+0.03+0.06+0.04+0.04+0.03=0.51min
由表3.3-4得：
测量工件时间为：
0.1+0.14=0.24min
T1=0.76+1.1+0.51+0.24=2.61min
由表5.4-1得机动时间为：
T2=0.07+0.06+0.04+0.03=0.2min
由表3.3-33得布置工作地、休息和生理时间分别为：
T3=53min、T4=15min
T基=lznfap=412.8x5167x1.3x2.6=3.7min
则T总=T1+T2+T基+53+15=77.51
（3）粗车主轴颈左端时：
切削用量：
ap=2.6
由表5.3-1得：
f=1.3mmr
由表5.3-20得：
v=59mmin
则n=318vd=318x59112.4=166.9=167rmin
工时定额：
（同上）T1=2.61minT2=0.2minT3=53minT4=15min
T基=91.6x5167x1.3x2.6=0.81min
T总=T1+T2+T3+T3+T基=74.62min
（4）半精车主轴颈右端时：
切削用量：
（刀尖圆弧半径取0.5）ap=2
由表5.3-2得f=0.1mmr
由表5.3-20得v=120mmin
则n=318vd=318x120110.4=346rmin
工时定额：
（同上）T1=2.61minT2=0.2minT3=56minT4=15min
T基=lznfap=410.8x5346x0.1x2=29.7min
T总=T1+T2+T3+T4+T基=103.5min
（5）半精车主轴颈左端时：
切削用量：
ap=2
由表5.3-2得f=0.1mmr
由表5.3-20得v=120mmin
则n=318vd=318x120110.4=346rmin
工时定额：
（同上）T1=2.61minT2=0.2minT3=56minT4=15min
T基=93.6x5346x0.1x2=6.8min
T总=80.61min
（6）粗车连杆轴颈，切第一、二侧板
切削用量：
ap=4.6
由表5.3-1得f=1.2mmr
由表5.3-20得v=48mmin
则n=318vd=318x48110.4=139rmin
工时定额：
由表3.3-21得装夹工件时间为0.6min
由表3.3-23得操作时间为0.02+0.02+0.05+0.05+0.01=0.15min
由表3.3-24得测量工件时间为0.14min
T1=0.6+0.4+0.15+0.14=1.29minT2=0.2minT3=56minT4=15min
T基=lznfap=163.5x5139x1.2x4.6=1.1min
T总=73.6min
（7）粗铣连杆上、下端及前、后端：
切削用量：
ap=4.5
由表6.3-2得f=0.25mmr
由表6.3-21的硬质合金铣刀铣削灰铸铁时v=120mmin
则n=318vd=318x120270.5=142rmin
工时定额：
由表6.4-1得T2=lw+l1+l2vf=313+10+100.25x142=9.4min
由表3.3-7得操作时间为：
0.83min
由表3.3-8得测量工件时间为：
0.14min
T1=2.27minT3=51minT4=15min
T基=lznfap=313x5142x0.25x4.5=9.8min
T总=87.5min
（8）在第一侧板钻油孔，在主轴颈左淀钻油孔：
切削用量：
ap=230由表7.3-1得f=0.5mmr由表7.3-11得v=16mmin
则n=318vd=318x1620=254.4rmin
工时定额：
当钻φ20深230油孔时：
T2=lw+lf+ltfn=230+17+00.5x254.4=1.9min
（lf=dm2cotkr=202cot120=17）T基=230x20254.4x0.5x230=0.16min
当钻φ20深160油孔时：
由表7.4-1得T2=lw+lf+ltfn=160+17+00.5x254.4=1.4min
（lf=dm2cotkr=202cot120=17）T基=160x20254.4x0.5x0.6=0.16min
当钻φ10深200油孔时:
T2=lw+lf+ltfn=200+8.5+00.5X254.4=1.7min
（lf=dm2cotkr=102cot120=8.5）T基=200x10254.4x0.5x200=0.08min
由表3.3-9得装夹工件时间为0.17min
由表3.3-10得松卸工件时间为0.15min
由表3.3-11得操作时间为0.4min
由表3.3-12得测量工件时间为0.04min
T1=0.76minT3=47minT4=15min
T总=68.07min
（9）在主轴颈右端粗铣键槽：
切削用量：
ap=9.7由表6.3-2得f=0.3mmr由表6.3-11得v=49mmin
则n=318vd=318x49105=149rmin
工时定额：
由表6.4-1得T2=（t+lw）vf2+（lw-d0）vf
=（10+179.7）49x9.7+（179.7-105）（49x0.3）5.5min
由表3.3-5得装夹工件时间为0.11min由表3.3-6得松卸工件时间为0.1min
由表3.3-7得操作时间为0.68min由表3.3-8得测量工件时间为0.18min
T1=1.07minT3=51minT4=15min
T基=lznfap=179.7x10149x0.3x9.7=4.2min
T总=76.8min
（10）磨削主轴颈右端并倒角：
切削用量：
ap=0.4由表10.2-2得f=0.4mmrv=22mmin
n=318vd=318x22110=64rmin
工时定额：
由表3.3-13得装夹和松卸工件时间为：
0.19min0.10min
由表3.3-15得操作时间为0.37min由表3.3-16得测量工件时间为0.08min
T1=0.74minT基=403x0.464x0.5x0.4=13minT3=60minT4=15min
T总=88.74min
（11）磨削主轴颈左端并倒角：
切削用量：
ap=0.4由表10.2-2得f=0.4mmrv=22mmin
则n=318vd=64rmin
工时定额：
由表3.3-13得装夹和松卸时间为0.19min0.10min
由表3.3-15得操作时间为0.37min由表3.3-16得测量工件时间为0.08min
T1=0.74minT3=60minT4=15minT基=94x0.464x0.5x0.4=3min
T总=78.74min
（12）磨削连杆轴颈第一、二侧板并倒角
切削用量：
ap=0.4由表10.2-2得f=0.4mmrv=22mmin
则n=318vd=64rmin
工时定额：
由表3.3-13得装夹和松卸时间为0.09min0.08min
由表3.3-15得操作时间为0.39min由表3.3-16得测量工件时间为0.08min
T1=0.64minT3=60minT4=15minT基=164x0.464x0.5x0.4=5.2min
T总=82.9min
（13）磨削连杆上、下端并倒角：
切削用量：
ap=0.5由表10.2-2得f=0.5mmrv=22mmin
则n=318vd=318X22270=26rmin
工时定额：
由表3.3-13得装夹和松卸时间为0.19min0.10min
由表3.3-15得操作时间为0.41min由表3.3-16得测量工件时间为0.08min
T1=0.78minT3=60minT4=15minT基=270x0.526x0.6x0.5=17.3min
T总=93.1min
（14）扩孔φ32
切削用量：
ap=45由表7.3-2得f=1mmr由表7.3-12得v=20.9mmin
则n=318vd=318X20.932=208rmin
工时定额：
由表7.4-1得T2=iw+lf+ltfn=（45+10.2）（1x208）=0.3min
【lf=（dm-dw）2cotkr=（32-202cot120=10.2）】
由表3.3-9得装夹工件时间为0.17min由表3.3-10的松卸工件时间为0.15min
由表3.3-11得操作机床时间为0.42min由表3.3-12得测量工件时间为0.05min
T1=0.79minT3=47minT4=15minT基=45x32208x1x45=0.16min
T总=63.25min
第二部分 第12号工序夹具设计说明书
1.工序尺寸精度分析
由工序图可知此工序的加工精度要求不高，具体加工要求如下：
钻4-φ22孔，深度为7，无其它技术要求，该工序在摇臂钻床上加工，零件属中批量生产。
2.定位方案确定
根据该工件的加工要求可知该工序必须限制工件四个自由度，即x移动、z移动、x转动、y转动，但为了方便的控制刀具的走刀位置，还应限制y移动、z转动两个自由度，因而工件的六个自由度都被限制，由分析可知要使定位基准与设计基准重合。
选主轴颈中心线和侧板平面为定位基准。
（见工序图）
3.定位元件确定
1、选择定位元件：
由于本工序的定位面是主轴颈中心线和侧板平面，所以夹具上相应的定位元件选为两个V形块和一个平面。
（注：
定位基准选择及受力分析见工序图）
2、确定定位元件尺寸、极限偏差和定位元件间位置尺寸及其极限偏差、定位元件尺寸：
由图可知此工序的加工精度要求不高，所以两固定V形块的尺寸由机床夹具设计手册P284图2-1-26得：
（如图）
T=H+0.707D-0.5N=170+0.707X110-0.5X85=170+77.77-42.5=205.3mm
V形块的宽度根据工件的实际情况可选为60mm。
根据工件的实际情况，底版的长度选为454mm，宽度为188m
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