R180柴油機曲軸零件的工藝工裝設計,r180,柴油機,曲軸,零件,工藝,工裝,設計 畢業(yè)設計 R180柴油機曲軸零件的 工藝工裝設計 125011312 杜岳峰 機械工程系 學生姓名： 學號： 系 部： 李雅青 機械設計制造及其自動化 專 業(yè)： 指導教師： 二零一四年 六 月 誠信聲明 本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導教師的指導下獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。 本人簽名： 年 月 日 畢業(yè)設計任務書 設計題目：R180柴油機曲軸零件的工藝工裝設計 系部：機械工程系 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學號：125011312 學生：杜岳峰 指導教師（含職稱）：李雅青(副教授)專業(yè)負責人：田靜 1．設計的主要任務及目標 綜合運用所學的基礎與專業(yè)知識，分析與解決工程實際問題中R180柴油機曲軸的毛坯圖與零件圖；制定機械加工工藝規(guī)程與機械加工工序卡；設計專用夾具；繪制夾具裝配圖和零件圖；編寫說明書。 2．設計的基本要求和內(nèi)容 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點確定毛坯的形狀，同時畫出毛坯圖。 設計R180柴油機曲軸的機械加工工藝規(guī)程，包括機械加工工序卡等。 設計R180柴油機曲軸的專用夾具，包括夾具裝配圖和零件圖。 撰寫畢業(yè)設計說明書，其內(nèi)容包括曲軸零件分析、工藝規(guī)程設計和夾具設計。 3．主要參考文獻 [1] 關文達，汽車構(gòu)造（第2版）.北京：清華大學出版社，2009 [2] 袁兆成.內(nèi)燃機設計 機械工業(yè)出版社，2008.26-30? [3] 成偉華.汽車概論.重慶：重慶大學出版社，2008.12-19 [4] 凌凱.汽車原理.北京：北京郵電大學出版社.2005 4．進度安排 設計各階段名稱 起 止 日 期 1 進行調(diào)查研究，查閱資料，完成開題報告 2014.03.03~2014.03.14 2 零件分析，確定毛坯，作毛坯圖 · ’ ， 2014.03.17~2014.03.28 3 編制工藝路線 2014.03.31~2014.04.12 4 編寫工序卡 2014.04.14~2014.05.09 5 設計夾具 2014.05.12~2014.05.23 6 整理，提交，準備答辯 2014.05.26~2014.06.07 R180柴油機曲軸零件的工藝工裝設計 摘要：曲軸是發(fā)動機中承受沖擊載荷、傳遞動力的重要零件，由于曲軸服役條件惡劣，因此對曲軸材質(zhì)的選擇，毛坯的加工技術、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強化、動平衡等要求都十分嚴格，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，在加工過程中要選擇合理的加工設備及刀具、通用夾具、量具及測量方法，在加工工藝中要進行加工工序設計，加工尺寸計算，零件加工要設計合理的專用夾具。伴隨著曲軸加工工藝的發(fā)展，加工方法不斷改進，加工方法越來越先進，所以設計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)品的競爭力。 關鍵詞：曲軸，工藝，夾具 Process Equipment Design R180 diesel engine crankshaft parts Abstract：The crank shaft is to launch to bear pound at to carry a lotus and deliver 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 degree, 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-finished product, in the process of process in want to choose reasonable of process equipments and knife, tongs, quantity and measure method, want to carry to process a work preface design in process the craft, process size, time settle sum of calculation, the spare parts process to want design reasonable of appropriation tongs. Accompany with crank shaft to process a develop of craft, process a method to not only improve, process a method more and more advanced, so the crank shaft of design reasonable process a craft and pack to clip of tongs, not only can raise to process accuracy, but also can raise production efficiency, the cost for lowering produce thus with expect exaltation product of competition ability. Keywords: Crank shaft, Technology, Jig 目 錄 1 前 言 1 2 R180柴油機曲軸工藝設計 4 2.1分析零件圖 4 2.2 確定毛坯類型 4 2.3 確定毛坯 4 2.4 機械加工工藝過程設計 4 2.5 選擇加工設備與工藝裝備 8 2.6 確定工序尺寸 8 2.7 確定切屑用量及時間定額 11 2.8 填寫工藝規(guī)程卡 16 3 R180柴油機曲軸夾具設計 17 3.1 確定設計任務、收集分析原始資料 17 3.2 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 18 3.3 擬定夾具總裝圖的尺寸、公差與配合及技術要求 20 3.4 繪制夾具總裝圖 21 結(jié) 論 22 參考文獻 23 致 謝 24 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 1前言 本次畢業(yè)設計是關于R180柴油機曲軸的工藝設計及其中一道工序的夾具設計。 曲軸是柴油機中的關鍵零件之一，其材質(zhì)大體分為兩類：一是鋼鍛曲軸，二是球墨鑄鐵曲軸。由于采用鑄造方法可獲得較為理想的結(jié)構(gòu)形狀,從而減輕質(zhì)量，且機加工余量隨鑄造工藝水平的提高而減小。球鐵的切削性能良好，并和鋼制曲軸一樣可以進行各種熱處理和表面強化處理，來提高曲軸的抗疲勞強度和耐磨性。而且球鐵中的內(nèi)摩擦所耗功比鋼大，減小了工作時的扭轉(zhuǎn)振動的振幅和應力，應力集中也沒有鋼制曲軸來的敏感。所以球墨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到廣泛采用。本次設計中曲軸的材質(zhì)為球鐵。 從目前整體水平來看, 毛坯的鑄造工藝存在生產(chǎn)效率低，工藝裝備落后，毛坯機械性能不穩(wěn)定、精度低、廢品率高等問題。從以下幾個工藝環(huán)節(jié)采取措施對提高曲軸質(zhì)量具有普遍意義。①熔煉 國內(nèi)外一致認為,高溫低硫純凈鐵水的獲得是生產(chǎn)高質(zhì)量球鐵的關鍵所在。為獲得高溫低硫磷的純凈鐵水，可用沖天爐熔化鐵水，經(jīng)爐外脫硫，然后在感應電爐中升溫并調(diào)整成分。②球化處理 ③孕育處理 沖天爐熔化球鐵原鐵水,對銅鉬合金球鐵采用二次孕育。這對于防止孕育衰退，改善石墨形態(tài)，細化石墨及保證高強度球鐵機械性能具有重要作用。④合金化　配合好銅和鉬的比例對形成珠光體組織十分有利,可提高球鐵的強度,而且銅和鉬還可大大降低球鐵件對壁厚的敏感性。 ⑤造型工藝　氣流沖擊造型工藝優(yōu)于粘土砂造型工藝，可獲得高精度的曲軸鑄件，該工藝制作的砂型具有無反彈變形量的特點,這對于多拐曲軸尤為重要。⑥澆注冷卻工藝　采用立澆—立冷，斜澆—斜冷、斜澆—反斜冷三種澆注方式較為理想,其中后一種最好。斜澆—反斜冷的優(yōu)點是：型腔排氣充分，鐵水充型平穩(wěn)，澆注系統(tǒng)撇渣效果好，冒口對鑄件的補縮效果好，適應大批量流水線生產(chǎn)。 目前，國內(nèi)大部分專業(yè)廠家普遍采用普通機床和專用組合機床組成的流水線生產(chǎn)，生產(chǎn)效率、自動化程度較低。曲軸的關鍵技術項目仍與國外相差1～2個數(shù)量級。國外的機加工工藝大致可歸納為如下幾個特點。①廣泛采用數(shù)控技術和自動線，生產(chǎn)線一般由幾段獨立的自動化生產(chǎn)單元組成，具有很高的靈活性和適應性。采用龍門式自動上下料，集放式機動滾道傳輸，切削液分粗加工與精加工兩段集中供應和回收處理。②曲軸的主要加工工序基準中心孔，一般采用質(zhì)量定心加工方式，這樣在靜平衡時，加工量很少。③軸頸的粗加工一般采用數(shù)控銑削或車拉工藝。工序質(zhì)量可達到國內(nèi)粗磨后的水平，且切削變形小、效率高。銑削和車拉是曲軸粗加工的發(fā)展方向。④國外的曲軸磨床均采用CNC控制技術，具有自動進給、自動修正砂輪、自動補償和自動分度功能，使曲軸的磨削精度和效率顯著提高。⑤油孔的加工采用鼓輪鉆床和自動線，近幾年隨著槍鉆技術的應用，油孔的加工大多已采用槍鉆自動線鉆孔—修緣—拋光。⑥曲軸的拋光采用CNC控制的砂帶拋光機，所有軸頸一次拋光只需20多秒，粗糙度可達Ra0.4以下，大大減小了發(fā)動機的磨合期。⑦動平衡一般采用CNC控制的綜合平衡機，測量、修正一次完成。⑧檢驗一般在生產(chǎn)線上配備MARPOSS或HOMWORK綜合檢測機，實現(xiàn)在線檢測，對曲軸的幾乎所有機加工項目均可一次完成檢測、顯示和打印。⑨曲軸的清洗采用專用精洗機定點定位清洗，保證了曲軸清潔度要求。⑩廣泛采用了軸頸過渡圓角滾壓技術。專用圓角滾壓機自動控制，對所有軸頸圓角進行一次滾壓，而且滾壓力和滾壓角度可自動調(diào)節(jié)，使圓角處產(chǎn)生最佳的殘余壓應力，提高了曲軸的疲勞強度。 曲軸熱處理的關鍵技術是表面強化處理。一般均正火處理，為表面處理作好組織準備。表面強化處理一般采用感應淬火或氮化工藝，少數(shù)廠家還引進了圓角淬火技術和設備。 球鐵曲軸具有諸多優(yōu)點，國內(nèi)外廣泛采用。但整體水平與國外還有相當差距，除生產(chǎn)規(guī)模小、管理落后外，主要差距仍是制造工藝的落后。借鑒國外的先進技術和工藝方法是提高我國曲軸制造水平的捷徑。 制定工藝規(guī)程的思路是：①收集和熟悉制定工藝規(guī)程的有關資料圖樣，進行零件的結(jié)構(gòu)工藝性；②確定毛坯的類型及制造方法；③選擇定位基準；④擬定工藝路線；⑤確定各工序的工序余量、工序尺寸及其公差；⑥確定各工序的設備，刀具、夾具、量具和輔助工具；⑦確定各工序的切削用量及時間定額；⑧確定主要工序的技術要求及檢驗方法；⑨進行技術經(jīng)濟分析，選擇最佳方案；⑩編制工藝文件。 機械制造技術的新發(fā)展包括計算機輔助工藝規(guī)程設計和計算機輔助制造。計算機輔助制造是指通過計算機直接或間接地與企業(yè)中的物質(zhì)資源和人力資源交換信息，實現(xiàn)計算機對制造過程各環(huán)節(jié)的管理、控制和操作。柔性制造系統(tǒng)工作內(nèi)容有：①生產(chǎn)工程分析和設計；②生產(chǎn)計劃調(diào)度；③工作站和設備的運行控制；④工程監(jiān)測和質(zhì)量保證；⑤物資供應與財會管理。計算機集成制造系統(tǒng)包括計算機輔助設計、計算機輔助工藝規(guī)程、計算機輔助制造、計算機輔助質(zhì)量管理和自動存取等。 夾具設計的思路是：①明確設計任務，收集設計資料；②擬訂夾具的結(jié)構(gòu)方案、繪制結(jié)構(gòu)草圖；③繪制夾具總裝圖。繪制夾具總裝圖的順序和方法：①用雙點化線或紅色筆繪出工件的輪廓外形和主要表面，并用網(wǎng)紋線表示出加工余量；②視工件輪廓為透明體，分別繪出定位、導向、夾緊及其他元件或裝置，最后繪制夾具體，形成一個夾具整體；③標注尺寸、公差與配合和技術要求；④對零件進行編號，填寫零件明細欄和標題欄；⑤繪制夾具零件圖。計算機輔助繪制夾具裝配圖：1、通常采用“菜單”的形式，對夾具元件圖形進行編目和檢索。2、夾具裝配圖由若干夾具元件圖形拼接而成。在微機上開發(fā)的系統(tǒng)中可采用以下幾種方法進行圖形消隱：①按配合形式分別存圖；②利用圖形軟件的一些基本命令作消隱處理；③參數(shù)化建庫的消隱處理。 1 R180柴油機曲軸工藝設計 1.1 分析零件圖 1.1.1 零件的作用 曲軸是柴油機的一個主要零件。曲軸主要用于作往復運動的機械中。 1.1.2 零件的工藝分析 曲軸圖樣的視圖、尺寸、公差和技術要求齊全、正確；零件選用材料為QT800-2，該材料具有較高的強度、韌性和塑性，切削性能良好；結(jié)構(gòu)工藝性比較好。 根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及一般機床所能達到的位置精度，該零件沒有很難加工的表面，上述各表面的技術要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。 1.2 確定生產(chǎn)類型 已知零件的年生產(chǎn)綱領為120000件，零件質(zhì)量3.76kg，由《機械制造工藝及設備設計指導手冊》表15—2可 確定其生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。故初步確定工藝安排的基本傾向為：加工設備以自動化和專用設備為主，通用設備為輔；機床按流水線或自動線排列；采用高效專用夾具；廣泛采用專用夾具；廣泛采用專用量具、量儀和自動檢驗裝置。這樣生產(chǎn)效率高。 1.3 確定毛坯 1.3.1 確定毛坯種類 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。并依其結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小和生產(chǎn)類型，毛坯的鑄造方法選用金屬模機械砂型鑄造。根據(jù)《機械制造工藝及設備設計指導手冊》表15—5鑄件尺寸公差等級采用CT9級。 1.3.2 確定鑄件余量及形狀 根據(jù)《機械制造工藝及設備設計指導手冊》表15—7，取加工余量為MA-G級。查《機械制造工藝及設備設計指導手冊》表15—8確定各表面的鑄件機械加工余量。 對于金屬模機械砂型鑄造，根據(jù)《機械制造工藝及設備設計指導手冊》表15—9鑄件最小孔的直徑，故本零件上的孔不鑄出。 1.3.3 畫曲軸毛坯圖（見曲軸毛坯圖） 1.4 機械加工工藝過程設計 1.4.1 選擇表面加工方法 根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，查《機械制造工藝及設備設計指導手冊》表15—32～表15—34選擇零件主要表面（依次為從長頭到短頭）的加工方法與方案如下： M36X2螺紋：粗車（IT12）—精車（IT6）—割槽Ф33X4.8（IT11）—車螺紋M36X2。 1：8圓錐面：粗車（IT12）—半精車（IT10）—銑鍵槽12N9（IT8）—磨削（IT6）。 Ф45圓柱面：粗車（IT12）—半精車（IT10）—磨削（IT6）—拋光（IT5）。 Ф50圓柱面：粗車（IT12）—半精車（IT10）—割槽Ф47X2.2—粗磨（IT7）—精磨（IT6）。 Ф60圓柱面：粗車（IT12）—半精車（IT10）。 K面：銑（IT9）—鉆孔4—Ф8（IT12）—鉸孔4—Ф8（IT9）—鉆孔2—M10（IT12）—攻絲2-M10。 Ф45連桿頸圓柱面：粗車（IT12）—半精車（IT10）—粗磨（IT7）—精磨（IT6）—拋光（IT5）。 Ф14.2斜孔：鉆（IT12）。 Ф5斜油孔：鉆（IT12）—拋光（IT8）。 Ф60圓柱面：粗車（IT12）—半精車（IT10）。 Ф50圓柱面：粗車（IT12）—半精車（IT10）—粗磨（IT7）—精磨（IT6）。 Ф40圓柱面：粗車（IT12）—半精車（IT10）—割槽Ф38.5X3（IT10）—銑鍵槽5N9（IT8）—粗磨（IT7）—精磨（IT6）。 Ф19孔：鉆孔Ф18.5（IT12）—鉸孔Ф19（IT8）。 M6螺紋：鉆孔2—Ф5（IT12）—攻絲2-M6。 1.4.2 確定工藝過程方案 （1）擬定方案 由于各表面加工方法已基本確定，現(xiàn)按照“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”、“基準先行”的原則，初步擬定兩種工藝過程方案，見表1。 表1 工藝過程方案 方案Ⅰ 方案Ⅱ 工序號 工序內(nèi)容 工序號 工序內(nèi)容 毛坯 毛坯 010 按鑄件要求檢驗 010 批量毛坯抽檢 020 熱處理 020 銑兩端面 030 批量毛坯抽檢 030 鉆中心孔B5 續(xù)表1 工藝過程方案 方案Ⅰ 方案Ⅱ 工序號 工序內(nèi)容 工序號 工序內(nèi)容 040 銑兩端面 040 檢測曲軸硬度 050 鉆中心孔B5 050 粗車短頭，依次為Ф40h6，Ф50k6，Ф60 060 檢測曲軸硬度 060 粗車長頭，依次為M36X2，1：8圓錐面，Ф45h9，Ф50m6, Ф60 070 粗車短頭，依次為Ф40h6，Ф50k6，Ф60 070 精車短頭，依次為Ф40h6，Ф50k6，Ф60 080 粗車長頭，依次為M36X2，1：8圓錐面，Ф45h9，Ф50m6, Ф60 080 精車長頭，依次為M36X2，1：8圓錐面，Ф45h9，Ф50m6, Ф60 090 車開檔，粗車連桿頸Ф45 090 割槽Ф38.5X3,割槽Ф33X4.8,割槽Ф47X2.2 100 精車短頭，依次為Ф40h6，Ф50k6，Ф60,割槽Ф38.5X3 100 車開檔 110 精車長頭，依次為M36X2，1：8圓錐面，Ф45h9，Ф50m6, Ф60, 割槽Ф33X4.8, 割槽Ф47X2.2 110 粗、精車連桿頸Ф45 120 精車連桿頸Ф45 120 鉆孔Ф14.2 130 鉆孔Ф14.2 130 鉆斜油孔Ф5 140 鉆斜油孔Ф5 140 鉆孔Ф18.5，鉸孔Ф19 150 鉆孔Ф18.5，鉸孔Ф19 150 修正中心孔 160 修正中心孔 160 粗磨兩端主軸頸Ф50 170 按工藝要求進行中間檢驗 170 粗磨連桿頸Ф45 180 粗磨兩端主軸頸Ф50 180 銑鍵槽5N9 續(xù)表1 工藝過程方案 方案Ⅰ 方案Ⅱ 工序號 工序內(nèi)容 工序號 工序內(nèi)容 190 粗磨連桿頸Ф45 190 銑鍵槽12N9 200 銑鍵槽5N9 200 銑K面 210 銑鍵槽12N9 210 鉆鉸4—Ф8 220 銑K面 220 鉆攻2—M10 230 鉆鉸4—Ф8 230 鉆攻2—M6 240 鉆攻2—M10 240 精磨主軸頸Ф50k6，Ф50m6，磨Ф45h9 250 鉆攻2—M6 250 精磨連桿頸Ф45 260 精磨主軸頸Ф50k6，Ф50m6，磨Ф45h9 260 磨1：8圓錐面 270 精磨連桿頸Ф45 270 車螺紋M36X2 280 磨Ф40h6 280 油孔Ф5拋光 290 磨1：8圓錐面 290 在N處打廠標及檢驗標記 300 車螺紋M36X2 300 探傷 310 油孔Ф5拋光 310 清洗 320 探傷 320 氮化 330 檢驗各相關尺寸 330 拋光連桿頸、油封檔 340 在N處打廠標及檢驗標記 340 清洗、檢驗、包裝 350 清洗 360 氮化 370 按氮化工藝要求檢驗 380 拋光連桿頸、油封檔 390 清洗、檢驗、包裝 （2）方案論證 方案Ⅰ的優(yōu)點在于基本遵循粗精加工劃分階段的原則。方案Ⅱ的不足之處是加工過程中的檢驗太少，不利于控制曲軸的加工質(zhì)量。 根據(jù)以上分析，確定方案Ⅰ為曲軸零件加工的工藝路線。 1.5 選擇加工設備與工藝裝備 1.5.1 選擇機床 考慮到大量生產(chǎn)，盡量選用高效機床。 ① 工序070、080、090、100均為圓柱面的車削加工，用CJK6140數(shù)控車床加工方便且效率高。 ② 工序180、190、260、270、280、290均為圓柱面的磨削加工，用JK101數(shù)顯曲軸磨床加工方便且效率高。 ③ 其余表面加工均采用通用機床。如：C6140臥式車床、X62W萬能銑床、Z5125立式鉆床等。 1.5.2 選擇夾具 考慮到大量生產(chǎn)，均采用專用夾具。 1.5.3 選擇刀具 ① 在車床上加工的工序，均采用YG6硬質(zhì)合金外圓車刀，并盡量采用成形車刀。 ② 在銑床上加工的工序，銑平面選用YG6A硬質(zhì)合金圓盤銑刀，銑鍵槽選用鍵槽銑刀。 ③ 在磨床上加工的工序，磨主軸頸選用砂輪P600X63X305，C46K2B35，其外徑為600mm，厚度為63mm，內(nèi)徑為305mm；磨連桿頸選用砂輪P600X25X305，C46K2B35，其外徑為600mm，厚度為25mm，內(nèi)徑為305mm。 ④ 在鉆床上加工的工序，均選用麻花鉆和機用絲錐。 1.5.4 選擇量具 工序070粗加工可選通用量具?，F(xiàn)按計量器具的不確定度選擇量具。 粗車Ф40h6mm至Φmm。查《互換性技術測量應用手冊》表5.1-1知計量器具不確定度允許值=0.029mm。查《互換性技術測量應用手冊》表5.1-2，選擇分度值0.02mm的游標卡尺，其不確定度U=0.02mm，U<，可以選用。 其他工序所用量具詳見工序卡片。 1.6 確定工序尺寸 徑向各圓柱表面加工時的工藝基準與設計基準重合。前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)依據(jù)《機械制造工藝及設備設計指導手冊》第十五章有關資料確定各表面精加工、半精加工余量，由后向前推算工序尺寸，并確定其公差，見表2。 表2 各表面工序尺寸及公差 加工表面 加工內(nèi)容 加工 余量 精度 等級 工序尺寸 表面粗糙度Ra(μｍ) M36X2螺紋 鑄件 車螺紋 精車 半精車 粗車 5 0.4 1.0 3.6 CT9 IT6 IT10 IT12 0.8 6.3 12.5 1：8圓錐面 鑄件 磨削 半精車 粗車 5 0.4 1.0 3.6 CT9 IT6 IT10 IT12 0.8 6.3 12.5 Ф45油封檔 鑄件 研磨 磨削 半精車 5 0.4 1.0 CT9 IT6 IT10 0.8 0.8 6.3 Ф45油封檔 粗車 3.6 IT12 12.5 Ф50主軸頸 （長頭） 鑄件 精磨 粗磨 半精車 粗車 5 0.2 0.6 1.1 3.1 CT9 IT6 IT7 IT10 IT12 0.8 0.8 6.3 12.5 Ф60（長頭） 鑄件 半精車 粗車 5 1.1 3.9 CT9 IT10 IT12 6.3 12.5 Ф60（短頭） 鑄件 半精車 粗車 5 1.1 3.9 CT9 IT10 IT12 6.3 12.5 續(xù)表2 各表面工序尺寸及公差 加工表面 加工內(nèi)容 加工 余量 精度 等級 工序尺寸 表面粗糙度Ra(μｍ) Ф50主軸頸 （短頭） 鑄件 精磨 粗磨 半精車 粗車 5 0.2 0.6 1.1 3.1 CT9 IT6 IT7 IT10 IT12 0.8 0.8 6.3 12.5 Ф40圓柱面 鑄件 精磨 粗磨 半精車 粗車 5 0.2 0.6 1.0 3.2 CT9 IT6 IT7 IT10 IT12 0.8 0.8 6.3 12.5 Ф45連桿頸 鑄件 研磨 精磨 粗磨 半精車 粗車 5 0.2 0.6 1.0 3.2 CT9 IT5 IT6 IT7 IT10 IT12 0.4 0.8 0.8 6.3 12.5 4—Ф8孔 鉸孔 鉆孔 0.2 7.8 IT8 IT12 1.6 12.5 2—M10X1.25 攻絲 鉆孔 8.8 IT12 12.5 Ф19孔 鉸孔 鉆孔 0.5 18.5 IT8 IT12 1.6 12.5 2—M6 攻絲 鉆孔 5 IT12 12.5 Ф14.2斜孔 鉆孔 14.2 IT12 12.5 Ф5斜油孔 拋光 鉆孔 5 IT8 IT12 0.8 12.5 1.7 確定切削用量及時間定額 1.7.1 工序070（粗車長頭）切削用量及時間定額 本工序選用CJK6140數(shù)控車床，撥盤、頂尖裝夾，分三個工步：工步1為車Ф40h6，工步2為車Ф50k6主軸頸，工步3為車Ф60。加工后表面粗糙度為Ra≤12.5μｍ。 (1) 工步1粗車Ф40h6 1）選擇刀具 ① 選擇外圓車刀。 ② 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于車床的中心高為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸BXH=16mmX25mm，刀片厚度為4.5mm。 ③ 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.2，可選擇YG6牌號硬質(zhì)合金。 ④ 車刀幾何形狀（見表1.3），選擇平面帶倒棱前刀面，κr=60°，κr′=10°，α。=6°，γ。=12°，λs= —10°，γε=0.8mm， =—10°，=0.4mm。 2）選擇切削用量 ① 確定切削深度αp 由于粗加工余量僅為1.6mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故 αp=（45—41.8）/2mm=1.6mm ② 確定進給量f 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.6，在粗車鑄鐵、表面粗糙度Ra=12.5μm時 f=0.25～0.40mm/r 按CJK6140數(shù)控車床說明書選擇 f=0.36mm/r ③ 選擇車刀磨鈍標準及壽命 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1.0mm，車刀壽命T=60min。 ④ 確定切削速度Vc 切削速度Vc可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27 (1—1) 式中= 故Vc=69.6m/min n=492r/min 按CJK6140數(shù)控車床說明書，選擇n=500r/min，這時Vc=110m/min。 最后決定的車削用量為 αp=1.6mm，f=0.36mm/r，n=500r/min，Vc=110m/min。 3）計算基本工時 （1—2） 式中L=l+y+△，l=12mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量y+△=2.1mm，則L=12+2.1mm=14.1mm，故 tm=0.08min (2) 工步2粗車Ф50k6主軸頸 1）選擇刀具 ① 選擇外圓車刀。 ② 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于車床的中心高為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸BXH=16mmX25mm，刀片厚度為4.5mm。 ③ 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.2，可選擇YG6牌號硬質(zhì)合金。 ④ 車刀幾何形狀（見表1.3），選擇平面帶倒棱前刀面，κr=60°，κr′=10°，α。=6°，γ。=12°，λs= —10°，rε=0.8mm，=—10°，=0.4mm。 2）選擇切削用量 ① 確定切削深度αp 由于粗加工余量僅為1.55mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故 αp=（55—51.9）/2mm=1.55mm ② 確定進給量f 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.6，在粗車鑄鐵、表面粗糙度Ra=12.5μm時 f=0.25～0.40mm/r ③ 選擇車刀磨鈍標準及壽命 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1.0mm，車刀壽命T=60min。 ④ 確定切削速度Vc 切削速度Vc可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27 （1—1） 式中= 故Vc=69.9m/min n=405r/min 按CJK6140數(shù)控車床說明書，選擇n=500r/min，這時Vc=86m/min。 最后決定的車削用量為 αp=1.55mm，f=0.36mm/r，n=500r/min，Vc=86m/min。 3）計算基本工時 (1—2) 式中L=l+y+△，l=21mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量y+△=2.1mm，則L=21+2.1mm=23.1mm，故 tm=0.13min (3) 工步3粗車Ф60 1）選擇刀具 選擇R3成形車刀。 2）選擇切削用量 ① 確定切削深度αp 由于粗加工余量僅為1.95mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故 αp=（65—61.1）/2mm=1.95mm ② 確定進給量f 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.6，在粗車鑄鐵、表面粗糙度Ra=12.5μm時 f=0.25～0.40mm/r ③ 選擇車刀磨鈍標準及壽命 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1.0mm，車刀壽命T=60min。 ④ 確定切削速度Vc 切削速度Vc可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27 （1—1） 式中= 故Vc=59.7m/min n=271r/min 按CJK6140數(shù)控車床說明書，選擇n=500r/min，這時Vc=110m/min。 最后決定的車削用量為 αp=1.95mm，f=0.36mm/r，n=500r/min，Vc=110m/min。 3）計算基本工時 （1—2） 式中L=l+y+△，l=6mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量y+△=3.6mm，則L=6+3.6mm=9.6mm，故 tm=0.05min 1.7.2 工序130（鉆孔Ф14.2）切削用量及時間定額 本工序選用Z5125立式鉆床，專用夾具裝夾。 （1）選擇刀具 選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑d。=14.2mm。 鉆頭幾何形狀為：雙錐修磨橫刃，β=30°，2φ=118°，2φ1=70°，bε=3.5mm，α。=12°，ψ=55°，b=2mm，l=4mm。 （2）選擇切削用量 1）決定進給量f ① 按加工要求決定進給量：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.7，當加工要求為H12～H13精度，鑄鐵的硬度大于200HBS，d。=14.2mm時，f=0.37～0.45mm/r。 由于l/d=47/14.2=3.3>3，故應乘孔深修正系數(shù)k1f=0.915，則 f=（0.37～0.45）X0.915mm/r=0.34～0.41mm/r ② 按鉆頭強度決定進給量：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.8，當灰鑄鐵硬度大于213HBS，d。=14.2mm，鉆頭強度允許的進給量f=1.0mm/r。 ③ 按機床進給機構(gòu)強度決定進給量：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.9，當灰鑄鐵硬度大于210HBS，d?！?4.5mm，機床進給機構(gòu)允許的軸向力為8830N時，進給量為0.81mm/r。 從以上三個進給量比較可以看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為f=0.34～0.41mm/r。根據(jù)Z5125鉆床說明書，選擇f=0.36mm/r。 2）決定鉆頭磨鈍標準及壽命 由《切削用量簡明手冊》表2.12，當d。=14.2mm時，鉆頭后刀面最大磨損量取為0.8mm，壽命T=60min。 3）決定切削速度 由《切削用量簡明手冊》表2.15，當f=0.36mm/r時，Vt=13m/min。 切削速度的修正系數(shù)為：kTv=1.0，kcv=1.0，klv=0.85，ktv=1.0，故 v=vt·kv=13X1.0X1.0X0.85X1.0m/min=11.1m/minп n=1000v/(пd。)=248.8r/min 根據(jù)Z5125鉆床說明書，可考慮選擇n=272r/min,但因所選轉(zhuǎn)數(shù)較計算轉(zhuǎn)數(shù)為高，會使刀具壽命下降，故可將進給量降低一級，即取f=0.28mm/r；也可選擇較低一級轉(zhuǎn)數(shù)n=195r/min,仍用f=0.36mm/r，比較這兩種方案： 第一方案 f=0.28mm/r,n=272r/min nf=272×0.28mm/min=76.16mm/min 第二方案 f=0.36mm/r,n=195r/min nf=195×0.28mm/min=70.2mm/min 因為第一方案nf的乘積較大，基本工時較少，故第一方案較好。這時Vc=12m/min;f=0.28mm/r。 （3）計算基本工時 （1—2） 式中L=l+y+△，l=47mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.29，入切量及超切量y+△=6mm，則L=47+6mm=53mm，故 tm=0.70min 1.7.3 工序240（銑K面）切削用量及時間定額 （1）選擇刀具 1）根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.2，選擇YG6A硬質(zhì)合金刀片。 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.1，銑削深度αp≤4mm時，圓盤銑刀直徑d。為80mm，a為60mm。但已知銑削寬度ae為70mm，故應根據(jù)銑削寬度ae≤49mm，選擇d。=80mm。由于采用標準硬質(zhì)合金圓盤銑刀，故齒數(shù)z=12（表3.12）。 2）銑刀幾何形狀（表3.2）；由于鑄鐵硬度大于200HBS，故選擇κr=60°， κrε=30°，κr′=5°，α。=8°（假定αcmax>0.08mm）, α?！?10°, λs= —10°， γ。1=—5°。 （2）選擇切削用量 1）決定銑削深αp 由于加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)切完，則 αp=h=3mm 2)決定每齒進給量fz 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.3，當使用YG6A，銑床功率為4.5KW時， fz=0.20～0.30mm/z 取 fz=0.30mm/z 3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.8，由于銑刀直徑d。=80mm，故刀具壽命T=180min（表3.8）。 4）決定切削速度Vc和每分鐘進給量Vf 切削速度Vc可根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.27中的公式計算，也可直接由表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.27的公式進行計算。 各修正系數(shù)為：kMv=0.72，ksv=0.8 (見表1.28) kv= kMv ksv=0.576 故 Vc=14.5m/min n=58r/min 根據(jù)X62W型銑床說明書選擇 n=60r/min,Vfc=235mm/min 因此實際切削速度和每齒進給量為 vc=πd。n/1000=3.14*80*60/1000m/min=15m/min fzc=Vfc/n z=235/(60*12)mm/z=0.33mm/z （3）計算基本工時 （1—3） 式中L=l+y+△，l=40mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.25，入切量及超切量y+△=17mm，則L=40+17mm=57mm，故 tm=0.32min 其余工序切削用量及基本時間見工序卡片。 1.8 填寫工藝規(guī)程卡 1.8.1 機械加工工藝過程卡片（見附件1） 1.8.2 機械加工工序卡片（見附件2） 2 R180柴油機曲軸夾具設計 2.1 明確設計任務、收集分析原始資料 2.1.1 加工工件的零件圖（見曲軸零件圖） 2.1.2 設計任務書（見表4） 表4 設計任務書 工件名稱 曲軸 夾具類型 鉆床夾具 材 料 QT800-2 生產(chǎn)類型 大量生產(chǎn) 機床型號 Z5125 同時裝夾工件數(shù) 1 2.1.3 工序簡圖（見圖2） 圖2 工序卡片130 本夾具設計的是第130道工序鉆Φ14.2孔的鉆床夾具。本工序加工要求如下： ① 保證工序圖所示尺寸45； ② 斜角3°。 2.1.4 分析原始資料 主要從以下幾方面分析： ① 工件的輪廓尺寸小，剛性好，結(jié)構(gòu)簡單。工件在夾具上裝夾方便，且定位夾緊元件較好布置。 ② 本工序所使用的機床為Z5125立鉆，刀具為通用標準刀具。 ③ 本工序是在工件其他表面半精加工后進行加工的，所以工件獲得比較精確的定位基面。 ④ 生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。 所以應在保證工件加工精度要求和適當提高生產(chǎn)率的前提下，盡可能地簡化夾具結(jié)構(gòu)，以縮短夾具設計與制造周期，降低設計與制造成本，獲得良好的經(jīng)濟效益。 2.2 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 2.2.1 根據(jù)六點定位規(guī)則確定工件的定位方式 由工序簡圖可知，該工序限制了工件六個自由度?，F(xiàn)根據(jù)加工要求來分析其必須限制的自由度數(shù)目及其基準選擇的合理性。 為保證工序尺寸45mm，應限制工件6個自由度。定位基準為長頭Ф50外圓，連桿頸及其側(cè)面。 由以上分析可知，根據(jù)工件加工要求分析工件應限制的自由度、采用的定位基準與工序簡圖所限制的自由度、使用的定位基準相同。 2.2.2 選擇定位元件，設計定位裝置 根據(jù)已確定的定位基面結(jié)構(gòu)形式，確定定位元件的類型和結(jié)構(gòu)尺寸。 (1) 選擇定位元件 根據(jù)以上分析，本工序限制了工件6個自由度，定位基準為長頭Ф50外圓，連桿頸及其側(cè)面。相應夾具上的定位元件為在兩主軸頸處的兩個定位快，連桿頸處選支承桿與支承釘定位。 (2) 確定定位元件尺寸及配合偏差 定位塊的尺寸詳見夾具零件圖R180—A08—05與R180—A08—07。 支承桿的尺寸詳見夾具零件圖R180—A08—01。 支承釘?shù)某叽缭斠妸A具零件圖R180—A08—02。 2.2.3 分析計算定位誤差 通過定位誤差分析，判斷所設計的定位裝置是否合理。 造成定位誤差的原因是定位基準與工序基準不重合以及定位基準的位移誤差兩個方面。 (1) 基準不重合誤差 由于定位基準與工序基準不重合而造成的定位誤差，稱為基準不重合誤差。 尺寸450.03mm的定位誤差 B=icos （2-1） 式中，I—定位基準與工序基準間尺寸鏈組成環(huán)的公差。 —i方向與加工尺寸方向間的夾角。 由于用定位塊定位加工孔，即=900 所以 B=0 即基準不重合誤差為0。 (2) 基準位移誤差 由于定位基準的誤差或定位支承的誤差而造成的定位基準位移，即工件實際位置對確定位置的理想要素的誤差，這種誤差稱為基準位移誤差。 在本道工序中，若不計定位塊的誤差而僅有工件基準面的圓度誤差時，其工件的定位中心會發(fā)生偏移，產(chǎn)生基準位移誤差Y。 Y= （2-2） 式中，—工件定位基準的直徑公差。 α/2—定位塊的半角 定位塊的對中性好，即其沿x向的位移誤差為零。 本次設計的定位塊的α=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=0.044mm (3) 誤差的合成 由于B=0 左端∶D=Y=0.019mm 右端∶D=Y =0.044mm 而Tc=0.5mm D左<1/3Tc D右<1/3Tc 因此該方案能滿足位置尺寸450.03mm的要求。 2.2.4 確定工件的夾緊裝置 (1) 確定夾具類型 鉆套結(jié)構(gòu)，由《夾具零部件》國家標準GB/T2263—91、GB/T265—91來選取。主要尺寸如下： 鉆套內(nèi)徑為Φ14.2F8mm 鉆套外徑為Φ20m6mm (2) 計算切削力與夾緊力 工件在加工時受到軸向力的作用。 根據(jù)《金屬切削用量手冊》查知 （2-3） 已知d。=7.8mm，取f=0.1mm/r，其余各參數(shù)值可由《金屬切削用量手冊》查出，代入上式得 Fx=809.2N (3) 設計夾緊裝置 本設計所設計的夾緊機構(gòu)如圖∶ 圖示的夾緊機構(gòu),能產(chǎn)生的夾緊力F′可由下圖壓板受力分析圖求得。 F′= （2-4） 式中，—夾緊機構(gòu)效率,取=0.9 ; F″—螺栓的許用夾緊力(N) 選取L1=L2，由《機床夾具設計》表3-8查得：當螺桿螺紋公稱直徑d=10mm時，F(xiàn)″=3570N 所以，F(xiàn)′=2F″=235700.9=6426KN 2.3 擬訂夾具總裝圖的尺寸、公差與配合及技術要求 這里包括夾具總圖的主要尺寸和技術要求。主要尺寸指決定夾具精度和使用的那些尺寸,主要技術條件通常是指夾具上某些表面的形位公差要求和其他一些特殊技術說明。 2.3.1 尺寸、公差與配合 ① 夾具輪廓尺寸 長寬高=240mm100mm255mm ② 工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸 兩定位塊要保證一定的同軸度要求。 ③ 夾具內(nèi)部的配合尺寸 這部分的主要配合尺寸有Ф20m6。 2.3.2 制訂技術條件 主要包括以下幾個方面： ① 兩定位塊定位表面待裝配時進行調(diào)整加工； ② 配打定位塊與夾具體、鉆模板與夾具體定位用銷釘； ③ 加工前調(diào)整墊圈，使支承釘5對工件定位。 2.4 繪制夾具總裝圖 步驟如下∶ ① 根據(jù)工件在幾個視圖上的投影關系,分別畫出其輪廓線； ② 布置定位元件； ③ 布置夾緊機構(gòu)； ④ 安排聯(lián)接元件、設計夾具體、并完成夾具總裝圖； ⑤ 標注總圖尺寸、公差與配合、技術要求。 結(jié) 論 一個學期的畢業(yè)設計即將結(jié)束，回顧整個過程，我覺得受益匪淺。 畢業(yè)設計是應用所學基礎理論，專業(yè)知識與技能去分析和解決生產(chǎn)實際問題的一次綜合訓練。通過這次畢業(yè)設計鞏固、擴大和強化了自己所學到的理論知識與技能，提高自己設計計算、制圖、編寫技術文件的能力，學會正確使用技術資料、標準、手冊等工具書，并在設計中培養(yǎng)自己理論聯(lián)系實際，嚴肅認真的工作作風和獨立工作能力，為畢業(yè)后從事技術工作打下了良好的基礎。 我是在保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本、并充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件保證工人具有良好而安全的勞動條件的前提下，進行工藝設計和夾具設計的。 由于自己能力所限，設計中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學們批評指正。 參考文獻 [1] 吉林大學汽車工程系.汽車構(gòu)造[M].北京：人民交通出版社，2006.2-6，40,73-80 [2] 關文達，汽車構(gòu)造（第2版）.北京：清華大學出版社，2009 [3] 袁兆成.內(nèi)燃機設計 機械工業(yè)出版社，2008.26-30 [4] 趙麗英.內(nèi)燃機曲柄連桿機構(gòu)動力學研究.碩士學位論文.天津：天津大學出版社，2004 [5] 王曉云.曲柄連桿機構(gòu)動力學分析與設計系統(tǒng)研究.碩士學位論文.西安：西安建筑科技大學出版社，2006 [6] 束永平，夏長高.汽車發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)動力學分析.東華大學學報，2005,31（6）：27-30 [7] 成偉華.汽車概論.重慶：重慶大學出版社，2008.12-19 [8] 凌凱.汽車原理.北京：北京郵電大學出版社.2005 [9] 韓鳳麟.汽車發(fā)動機連桿發(fā)展趨向.MC現(xiàn)代汽車零部件，2006，6:48-54 [10] 房志軍. 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