柴油机曲轴及其夹具设计.doc

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计柴油机曲轴机械加工工艺及其夹具设计THE DIESEL ENGINE CRANKSHAGTS PROCESSING TECHNOLOGY AND THE FIXTURE DESIGGN学生姓名：陈 卓学 号：200941914304年级专业及班级：2009级机械设计制造及其 自动化（3）班指导老师及职称：董亮 副教授学 部：理工学部湖南长沙提交日期：2013年5月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成

2、果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名：年 月 日目 录摘 要1关键词11 前言21.1 设计的主要内容21.2 国内外的研究现状22 柴油机曲轴工艺设计32.1 分析零件图32.1.1 零件的作用32.1.2 零件的工艺分析32.2 确定生产类型3 2.3 确定毛坯32.3.1 确定毛坯的种类32.3.2 确定铸件余量

3、及形状32.3.3 画铸件零件综合图32.4 机械加工工艺过程设计32.4.1 选择表面加工方法42.4.2 确定工艺过程方案5 2.5 选择加工设备与工艺装备62.5.1 选择机床62.5.2 选择夹具62.5.3 选择刀具62.5.4 选择量具72.6 确定工序尺寸72.7 确定切削用量及时间定额92.7.1 工序070（粗车长头）切削用量及时间定额92.7.2 工序130（钻孔14.2）切削用量及时间定额122.7.3 工序240（铣K面）切削用量及时间定额143 R180柴油机曲轴第一套夹具设计153.1 明确设计任务、收集分析原始资料15 3.1.1 加工工件的零件图153.1.2

4、设计任务书153.1.3 工序简图163.1.4 分析原始资料16 3.2 确定夹具的结构方案163.2.1 根据六点定位规则确定工件的定位方式163.2.2 选择定位元件，设计定位装置163.2.3 分析计算定位误差163.2.4 确定工件的夹紧装置17 3.3 绘制夹具结构草图183.3.1 拟订夹具总装图的尺寸、公差与配合以及技术要求183.3.2 绘制夹具总装配图194 R180柴油机曲轴第二套夹具设计19 4.1 明确设计任务、收集分析原始资料204.1.1 加工工件的零件图204.1.2 设计任务书204.1.3 工序简图204.1.4 分析原始资料20 4.2 确定夹具的结构方案

5、20 4.3 夹具定位误差分析21 4.4 拟订夹具总装图的尺寸、公差与配合及技术要求214.4.1 尺寸、公差与配合214.4.2 制订技术要求21 4.5 绘制夹具总装图215结论22参考文献22致谢23附录23【精品文档】第 23 页柴油机曲轴机械加工工艺及夹具设计学 生：陈 卓指导老师：董 亮（湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128）摘 要：曲轴是柴油发动机的重要零件。它的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动，将作用在活塞的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和柴油发动机各辅助系统进行工作。本设计是根据被加工R180柴油机曲轴的技术要求，进行机械工艺规程设计，然后运用夹具设计的基

6、本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计。主要工作有：绘制产品零件图，了解零件的结构特点和技术要求；根据生产类型和所在企业的生产条件，对零件进行结构分析和工艺分析；确定毛坯的种类及制造方法；拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备和工艺设备，确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定额；填写机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片等工艺卡片；设计指定的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图。关键词：机械制造;加工工艺;曲轴;夹具The Diesel Engine Crankshafts Processing Technology and theFixture Des

7、ignAuthor:Chen ZhuoTutor:Dong Liang(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract:Crankshaft is a very important parts of diesel engine. Is action is change the to and fro straight-line motion of the piston into rotary motion and change the gas press

8、ure on the piston into torque, that is used to drive executive body and accessory system of the diesel engine. This design is on the basis of technical requirement of the R180 diesel engine crankshaft to design the technological procedure. And then use the fundamental and method of the fixture desig

9、n to fix the fixture design programme and complete the structural of the fixture. The main work is: Parts drawing, understand the characteristic of structure and technical requirement; Accroding to the types of manufacturing and the plant conditions of the company we will analyse the structure and c

10、raft of the crankshaft; Fix the type and manufacturing method of the roughcast; Fix the processing technic of the crankshft,select device and equipment fix the machining allowance and working procedure size and count the cutting specifications and time allowance.; Fix the Processing technological pr

11、ocess card and Machine-finishing operation card; Design the special fixture and plan the assembling drawing and main parts drawing.Key words: Machine manufacture, Processing craft, Crankshaft, fixture1 前言制造业生产的是具有直接使用价值的产品，而这些产品与社会的生产活动和人民生活息息相关。当今制造业不仅是科学发展和技术发明转换为现实规模生产力的关键环节，并已成为为人类提供生活所需物质财富和精神财

12、富的重要基础。良好的居住环境，充分的能源供给，便捷的交通和通信设施，丰富多彩的应刷出版、广播影视和网络媒体，优良的医疗保健手段，可靠的国家和社会安全以及抵抗自然灾害的能力等，均需要制造业的支持。21.1 设计的主要内容柴油发动机曲轴机械加工工艺规程与夹具设计（生产纲领：大批量生产）。掌握工业规程设计的基本要求，设计工艺规程内容及步骤，制作机械加工工艺过程卡片，机械加工工序卡片。掌握专用机床夹具设计的基本要求，设计主轴箱零件加工2个主要工序的专用机床夹具，掌握夹具设计的程序与内容，绘制夹具总图和主要零件图，编写夹具设计使用说明书。1.2 国内外的研究现状伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产

13、得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。曲轴在发动机中是承受载荷传递动力的重要零部件，也是发动机五大零部件中最难以保证加工质量的零部件，其性能、水平直接影响整机的性能水平及可靠性。因此，各工业发达国家十分重视曲轴的生产，不断改进其材质及加工手段， 以提高其性能水平，满足发动机行业的需要。近几年来， 国内曲轴加工发展十分迅速。尤其是大功率柴油机曲轴。先进的加工工艺加工出的曲轴质量好、效率高且稳定，伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有

14、很大的发展。2 柴油机曲轴工艺设计2.1 分析零件图2.1.1 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。2.1.2 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。2.2 确定生产类型已知零件的年生产纲领为大批量生产，所以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

15、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。2.3 确定毛坯2.3.1 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。2.3.2 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。2.3.3 画铸件零件综合图（

16、见曲轴零件毛坯图）2.4 机械加工工艺过程设计2.4.1 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

17、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）。M

18、6螺纹：钻孔25（IT12）攻丝2-M6。2.4.2 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Table 1 Process plan 方案 方案工序号工序内容工序号工序内容毛坯毛坯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M

19、36X2，1：8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, 60 续表1 方案 方案工序号工序内容工序号工序内容090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

20、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粗磨两端主轴颈50180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4526

21、0精磨主轴颈50k6，50m6，磨45h9260磨1：8圆锥面270精磨连杆颈45270车螺纹M36X2280磨40h6280油孔5抛光 续表1 方案 方案工序号工序内容工序号工序内容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

22、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。2.5 选择加工设备与工艺装备2.5.1 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。2.5.2 选择夹具考虑到大量生产，均采用专用夹具。2.5.3 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

23、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。2.5.4 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mm。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=0.029mm。查互换性技术测量应用手册表5.1-2，选

24、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Z512

25、5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

26、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 （7）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=0.70min2.7.3 工序240（铣K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