单拐曲轴工艺工装设计论文.docx

摘 要
关键词：曲轴；加工工艺；工序；专用夹具

Abstract
This paper is the design of line machining technology of the three dimension modeling and parts of Crankshaft parts. According to desire, the author designed the fixture of the work-piece. Three dimension modeling described the process of the work-piece. Then auto generated the computer program according to the modeling.
The Crankshaft components as a class of axis, its main processing surface are the plane and the cylindrical. According to the machine-finishing technological requirement, after following the first surface then the hole principle, and is clear about the hole and the plane processing divides the rough machining and the precision work stage guarantees the working accuracy. The datum choice takes the cylindrical surface by the support surface, takes the fine datum by the support two center holes, had determined in its processing's craft route and the processing needs each technological parameter.
In the designing of the fixture, selected the orientation units is the main work. And analyzed the restriction of the work-piece when the machining. Then selected the gripping components and decided the contracture of the fixture.

crankshaft; machining processing; workstage; special fixture

目 录

摘 要 III
ABSTRACT IV
目录 V
1 绪论 1
1.1本课题的研究内容和意义 1
1.2国内外的发展概况 1
1.3本课题应达到的要求 2
2 零件的造型 4
2.1 零件造型软件的介绍 4
2.2 零件造型的流程 4
3 零件的工艺分析 8
3.1 零件的工艺分析 8
3.2 零件的功用分析 8
3.2.1 轴类零件的功用 8
3.2.2 轴类零件的主要技术要求 8
3.2.3 轴类零件的材料、毛坯及热处理 9
4 零件工艺规程的设计 10
4.1 确定制造毛坯的方式 10
4.2 加工方法分析及确定 10
4.3 加工顺序的安排 10
4.4 定位基准的选择 10
4.4.1 选择定位基准的方法 10
4.4.2 轴类零件的定位基准与装夹方法 12
4.5 拟定加工零件的工艺路线 13
5 毛坯尺寸、工序尺寸和机械加工余量的确定 17
5.1 工序尺寸及公差的确定 17
5.2 设备及工艺装备的确定 20
5.3 切削用量及工时定额的确定 20
6 钻4-φ22孔专用夹具设计 26
6.1 指出加工过程中的问题 26
6.1.1 机床夹具的作用 26
6.1.2 钻床夹具的类型 26
6.1.3 钻夹具选择的原则 27
6.2 夹具的设计 27
6.2.1 定位基准的选择 27
6.2.2 定位方案的确定 28
6.2.3 定位元件的确定 28
6.2.4 切削力及夹紧力计算 28
6.2.5钻套、连接元件及钻模板的设计 29
6.2.6 夹具体的设计 30
6.2.7 夹具精度分析 30
6.2.8 夹具设计及操作的简要说明 30
7车曲轴轴颈专用夹具设计 31
7.1 问题的指出 31
7.2车夹具的选择与设计 31
7.3 夹具设计 31
7.3.1 选择定位基准 31
7.3.2 确定定位元件 31
7.3.3 夹紧装置的设计要求 32
7.3.4 夹具体的设计 32
7.3.5 夹具精度分析 33
7.3.6夹具设计及操作的简要说明 33
8 结论与展望 34
8.1结论 34
8.2不足之处及未来展望 34
毕业设计小结 35
致谢 36
参考文献 37

1 绪论
1.1本课题的研究内容和意义
机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。
机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，合理的机械加工工艺过程是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。
因而不仅要合理结合企业的生产实际来进行零件加工工艺文件的编制，而且还要根据零件的加工要求和先进的加工机床来设计先进高效的夹具。
合理的机械加工工艺文件不仅能提高一个企业的技术革新能力，而且可以较大程度地提高企业的利润，因而合理地编制零件的加工工艺文件就显得时常重要。机械加工工艺文件的合理性也会受到企业各方面因素的制约，比如企业的生产设备、工人的技术水平及夹具的设计水平等，其中较为重要的是夹具的生产和设计。夹具是机械加工系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具的设计都是十分重要的。好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。
该课题主要是为了培养我们开发、设计和创新机械产品的能力，要求我们能够结合常规机床与零件加工工艺，针对实际使用过程中存在的金属加工中所需要的三维造型、机床的驱动及工件夹紧问题，综合所学的机械三维造型、机械理论设计与方法、机械加工工艺及装备等知识，对高效、快速夹紧装置进行改进设计，从而实现金属加工机床驱动与夹紧的半自动控制。
就我个人而言，通过这次毕业设计队自己所学的理论知识进行一次综合运用，也是对四年的学习深度的一个检验。从中锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，并希望通过毕业设计能养成一种严谨、务实、求真、奋进的工作态度，不仅是对生活的一种感悟，而且为参加工作打下一个良好的基础。因而具有十分重要的意义。
1.2国内外的发展概况
夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。
在夹具设计过程中，对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题,设计人员一般都会考虑的比较周全，但是，夹具设计还经常会遇到一些小问题，这些小问题如果处理不好，也会给夹具的使用造成许多不便，甚至会影响到工件的加工精度。我们把多年来在夹具设计中遇到的一些小问题归纳如下：零件的清根问题在设计以端面和内孔定位的夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处清根问题。端面和定位外圆分为两个单独的零件时无此问题,。夹具要不要清根，应根据工件的结构而定。如果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角，则必须清根,如果零件定位孔孔口倒角较大或孔口是空位，则不需要清根，而且交界处可以倒为圆角R。端面与外圆定位时，与上述相同。让刀问题在设计圆盘类刀具(如铣刀、砂轮等)加工的夹具时，会存在让刀问题。设计这类夹具时，应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后，铣刀或砂轮的退刀位置，其位置大小应根据所使用的铣刀或砂轮的直径大小，留出超过刀具半径的尺寸位置即可。更换问题在设计加工结构相同或相似，尺寸不同的系列产品零件夹具时，为了降低生产成本,提高夹具的利用率，往往会把夹具设计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具。
由于现代加工的高速发展，对传统的夹具提出了较高要求，如快速、高效、安全等。要想达到这样的生产要求，就必须计算加工工序零件在加工过程中由于切削力、重力、惯性力等所产生的切削力及切削力矩，按照夹具设计中所确定的夹紧方式进行夹紧力的计算，为了减小夹具的具体尺寸，就需要增大夹具的定位区间，增大由夹紧力而产生的摩擦力矩、正压力及由此而产生的摩擦力，以达到夹具小巧而精用的目的。同时为了减少工人的劳动强度，提高工件的装夹效率，还需要对夹具的夹紧机构的行程进行设计，以期以最短的夹紧行程，达到最佳的夹紧效果。
研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3-4年就要更新50-80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10-20％左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；
2）能装夹一组具有相似性特征的工件；
3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；
4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；
5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；
6）提高机床夹具的标准化程度。
1.3本课题应达到的要求
通过实际调研和采集相应的设计数据、阅读相关资料相结合，首先通过对零件的三维造型，对零件的基本结构及作用有个大致的了解，在此基础上，经过对金属切削加工、金属切削机床、机械设计与理论等相关知识充分掌握后，分析零件的加工工艺，确定零件各加工表面的加工方法，进而形成零件的机械加工工艺路线。并能根据零件的加工工序要求，分析零件的定位方式、金属切削加工过程中的机床工作台驱动、工件夹紧等方面的相关数据，结合机械机构设计的相关理论知识，完成工件的有效定位及夹紧，从而使整个零件的加工工艺路线经济，工件定位方案合理，来达到产品的最优化设计。
针对实际使用过程中存在的金属加工工艺文件编制、工件夹紧及工艺参数确定及计算问题，综合所学的机械理论设计与方法、机械加工工艺文件编制及实施等方面的知识，设计出一套适合于实际的零件加工工艺路线，从而实现适合于现代加工制造业、夹紧装置的优化设计。
这次毕业设计是机械制造与自动化专业的一个十分重要的学习环节， 是对入学以来所学的机械方面的知识进行的一次全面的检查、巩固和提高。这次毕业设计是应用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。把所学的知识能够综合运用到实际零件的加工中。通过本次设计使我巩固了已学的知识，加深了印象，使自己能够运用所学的机械加工知识解决一些具体的问题。此次毕业设计涉及的知识面有夹具设计、零件安装、加工工艺、数值计算、 刀具的性能、测量技术、CAD制图、Autodesk Inventor外还涉及到金属材料、公差配合及加工设备等多方面的知识。通过这次毕业设计我发现了自己还有许多知识还没有掌握牢固。但更多的是通过这次设计使我提高、巩固、扩大了自己所学到的理论知识与技能，提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力，学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书，并在这次设计中培养了我对机械设计的独立工作能力，掌握了一定的机械加工设计方法步骤和思路为以后的学习和设计工作打下了良好的基础。同时，也使我体会到了老师平时对我们的谆谆教导、用心良苦。 由于本人水平有限，设计还有许多不足之处，希望老师给予批评和指正。

2 零件的造型
2.1 零件造型软件介绍
Autodesk Inventor软件为工程师提供了一套全面灵活的三维机械设计、仿真、工装模具、可视化和文档编制工具集，能够帮助制造商超越三维设计，体验数字样机解决方案。借助Inventor软件，工程师可以将二维AutoCAD图纸和三维数据整合到单一数字模型中，并生成最终产品的逼真图像，以便于在实际制造前，对产品的外形、结构和功能进行验证。通过基于Inventor软件的数字样机解决方案，能够以数字方式设计、可视化和仿真产品，进而提高产品质量，削减开发成本，缩短上市时间等特点。
2.2 零件造型过程
本次毕业设计的课题为单拐曲轴的工艺及工装设计，零件的二维图如图2.1所示。
图2.1 二维轮廓图

根据零件的二维图，打开造型软件，选择基准面，首先草绘出零件的对称面的平面轮廓，再通过旋转可得到曲轴主轴颈的实体图，如图2.2所示。
图2.2主轴颈旋转图

再对主轴颈与曲轴颈间连板进行拉伸，如图2.3所示。
图2.2主轴颈旋转图
对草绘出的曲轴颈进行旋转，得到曲轴颈的实体如图2.4所示。
再对主轴颈与曲轴颈间连板进行拉伸，如图2.5所示。
根据二维图，通过旋转得到如图2.6所示。

图2.3 拉伸图

图2.4 曲轴颈三维图

图2.5 拉伸图

图2.6 主轴颈实体图

根据二维图，通过拉伸得到键槽，如图2.7所示。
图2.7 拉伸键槽

使用孔工具中的打孔命令打孔，如图2.8所示。
图2.8 打孔

使用孔工具中的打孔命令打孔，如图2.9所示。
图2.9 打孔

使用孔工具中的打孔命令继续进行打孔，如图2.10所示。
图2.10 打孔

三维图完成如图2.11所示。
图2.11 三维图

3 零件的工艺分析
3.1 零件工艺分析
1） 主轴颈、连杆轴颈本身精度：
主轴颈φ110+0.025 +0.003尺寸公差等级IT6，表面粗糙度Ra为1.25μm，连杆轴颈φ110-0.036 -0.071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。
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L/D=818/110=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。
3.2 零件的功用分析
3.2.1 轴类零件的功用
曲轴属于轴类零件。
轴类零件是机器中的主要零件之一，它的主要功能是支承传动零件(齿轮、带轮、离合器等)和传递扭矩。
对于轴类零件而言，它们都是长度L大于直径d的回转体零件，若L／d≤12，通常称为刚性轴，而L／d≥12则称为挠性轴。其加工表面主要有内外圆柱面、内外圆锥面、轴肩、螺纹、花键、沟槽、键槽等组成。
3.2.2 轴类零件的主要技术要求
轴通常是由支承轴颈支承在机器的机架或箱体上，实现运动传递和动力传递的功能。支承轴颈表面的精度及其与轴上传动件配合表面的位置精度对轴的工作状态和精度有直接的影响。因此，轴类零件的技术要求通常包含以下几个方面。
（1）尺寸精度：主要指直径和长度的精度。直径精度由使用要求和配合性质确定：对主要支承轴颈，可为IT6～IT9；特别重要的轴颈可为IT5。长度精度要求一般不严格，常按未注公差尺寸加工，要求高时，可允许偏差为50～200μm。
（2）形状精度：主要是指支承轴颈的圆度、圆柱度，一般应将其控制在尺寸公差范围内，对精度要求高的轴，应在图样上标注其形状公差。
（3）位置精度：主要指装配传动件的配合轴颈相对装配轴承的支承轴颈的同轴度、圆跳动及端面对轴心线的垂直度等。普通精度的轴，配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为10～30μm，高精度的为5～10μm。
（4）表面粗糙度：是根据轴运转速度和尺寸精度等级决定的。配合轴颈的表面粗糙度Ra值为3.2～0.8μm，支承轴颈的表面粗糙度Ra值为0.8～0.2μm。
（5）其他要求：为改善轴类零件的切削加工性能或提高综合力学性能及其使用寿命，必须根据轴的材料和使用要求，规定相应的热处理要求。
3.2.3 轴类零件的材料、毛坯及热处理
轴类零件应根据不同工作条件和使用要求选择不同的材料和不同的热处理方法，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。
45钢是一般轴类零件常用的材料，经过调质可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合力学性能。40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴，这类钢经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合力学性能。轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn可制造较高精度的轴，这类钢经调质和表面高频感应加热淬火后再回火，表面硬度可达50～58HRc，并具有较高的耐疲劳性能和耐磨性。对于高转速、重载荷等条件工作的轴，可选用20CrMnTi、20Mn2B等低碳合金钢或38CrMoAl中碳渗氮钢。
轴类零件常用的毛坯是圆棒料、锻件或铸件等，对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要轴，常选用锻件；对某些大型或结构复杂的轴（如曲轴），常采用铸件。
轴类零件在机加工前、后和过程中一般均需安排一定的热处理工序。在机加工前，对毛坯进行热处理的目的主要是改善材料的切削加工性、消除毛坯制造过程中产生的内应力。如对锻造毛坯通过退火或正火处理可以使钢的晶粒细化、降低硬度、便于切削加工，同时也消除了锻造应力。对于圆棒料毛坯，通过调质处理或正火处理可以有效地改善切削加工性。在机加工过程中的热处理，主要是为了在各个加工阶段完成后，消除内应力，以利于后续加工工序保证加工精度。在终加工工序前的热处理，目的是为了达到要求的表面力学物理性能，同时也消除应力。
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。

4 零件工艺规程设计
4.1 确定毛坯的制造形式
曲轴工作时要承受很大的转矩及变形的弯曲应力，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。
4.2 加工方法分析及确定
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，所以不能直接在轴端面上钻中心孔，加工连杆时，可以用加工过的主轴颈作为定位基准，安装到专用的偏心卡盘分度夹具中，以此来让连杆轴颈的轴线与转动轴线重合，有利于零件的加工。
4.3 加工顺序的安排
此零件是单拐曲轴，刚性差且易变形，属中批量生产。故选用中心孔定位的方法，它是辅助基准，装夹方便，不但能节省找正时间，还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，打中心孔。由于该零件的刚性差，所以要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，以此为基准粗加工连杆轴颈，再磨主轴颈，最后磨连杆轴颈。
4.4 定位基准的选择
4.4.1 选择定位基准的方法
定位基准有粗基准和精基准之分。零件开始加工时，所有的面均未加工，只能以毛坯面作定位基准，这种以毛坯面为定位基准的，称为粗基准，以后的加工，必须以加工过的表面做定位基准，以加工过表面为定位基准的称精基准。
在加工中，首先使用的是粗基准，但在选样定位基准时，为了保证零件的加工精度，首先考虑的是选择精基准，精基准选定以后，再考虑合理地选择粗基准。
①精基准的选择原则
选择精基准时，重点考虑是如何减少工件的定位误差，保证工件的加工精度，同时也要考虑工件装卸方便，夹具结构简单，一般应遵循下列原则：
(1)基准重合原则所谓基准重合原则是指以设计基准作定位基准，以避免基准不重合误差。
(2)基准统一原则当零件上有许多表面需要进行多道工序加工时，尽可能在各工序的加工中选用同一组基准定位，称为基准统一原则。基准统一可较好地保证各个加工面的位置精度，同时各工序所用夹具定位方式统一，夹具结构相似，可减少夹具的设计、制造工作量。
基准统一原则在机械加工应用较为广泛，如阶梯轴的加工，大多采用顶尖孔作统一的定位基准；齿轮的加工，一般都以内孔和一端面作统一定位基准加工齿坯，齿形；箱体零件加工大多以一组平面或一面两孔作统一定位基准加工孔系和端面；在自动机床或自动线上，一般也需遵循基准统一原则。
(3)自为基准原则有些精加工工序，为了保证加工质量，要求加工余量小而均匀，采用加工面自身作定位基准，称为自为基准原则。例如在导轨磨床上磨削床身导轨时，为了保证加工余量小而均匀，采用百分表找正床身表面的方式装夹工件。
(4)互为基准原则为了使加工面获得均匀的加工余量和加工面间有较高的位置精度，可采用加工面间互为基准反复加工。例如加工精度和同轴度要求高的套筒类零件，精加工时，一般先以外圆定位磨内孔，再以内孔定位磨外圆。又如加工精密齿轮时，通常是齿面淬硬后再磨齿面及内孔。
(5)装夹方便原则所选定位基准应能使工件定位稳定，夹紧可靠，操作方便，夹具结构简单。
以上介绍了精基准选择的几项原则，每项原则只能说明一个方面的问题，理想的情况是使基准既“重合”又“统一”，同时又能使定位稳定、可靠，操作方便，夹具结构简单。但实际运用中往往出现相互矛盾的情况，这就要求从技术和经济两方面进行综合分析，抓住主要矛盾，进行合理选择。
还应该指出，工件上的定位精基准，一般应是工件上具有较高精度要求的重要工作表面，但有时为了使基准统一或定位可靠，操作方便，人为地制造一种基准面，这些表面在零件的工件中并不起作用，仅仅在加工中起定位作用，如顶尖孔、工艺搭子等。这类基准称为辅助基准。
② 粗基准的选择原则
选择粗基准时，重点考虑如何保证各个加工面都能分配到合理的加工余量，保证加工面与不加工面的位置尺寸和位置精度，同时还要为后续工序提供可靠精基准。具体选择一般应遵下列原则：
1)为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为粗基准。
2)为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为粗基准。
3)为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。
例如车床床身导轨面是重要表面，不仅精度和表面质量要求很高，而且要求导轨表面的耐磨性好，整个表面具有大体一致的物理力学性能。床身毛坯铸造时，导轨面是朝下放置的，其表面层的金属组织细微均匀，没有气孔、夹砂等缺陷。因此，导轨面粗加工时，希望加工余量均匀，这样，不仅有利于保证加工精度，同时也可能使粗加工中切去一层金属尽可能薄一些，以便留下一层组织紧密而耐磨的金属层。为了达到上述目的，在粗基准选择时，应以床身导轨面为粗基准先加工床脚平面，再以床脚面为精基准加工导轨面，这样就可以使导轨面的粗加工余量小而均匀。反之，若以床脚为粗基准先加工导轨面，由于床身毛坯的平行度误差，不得不在床身的导轨面上切去一层不均匀的较厚金属，不利于床身加工质量的保证。
以重要表面作粗基准，在重要零件的加工中得到较多的应用，例如机床主轴箱箱体的加工，通常是以主轴孔为粗基准先加工底面或顶面，再以加工好的平面为精准加工主轴孔及其他孔系，可以使精度要求高的主轴孔获得均匀的加工余量。
4)为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单，操作方便。
5)粗基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹使用同一粗基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。
4.4.2 轴类零件的定位基准与装夹方法
（1）定位基准
由轴类零件本身的结构特征决定了最常用的定位基准是两顶尖孔，因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度等这些精度要求，它们的设计基准一般都是轴的中心线，用顶尖孔作为定位基准，重复安装精度高，能够最大限度地在一次安装中加工出多个外圆和端面，这符合基准统一原则。
轴类零件粗加工时为了提高零件刚度，一般用外圆表面与顶尖孔共同作为定位基准；轴较短时，可直接用外圆表面定位。
（2）装夹方法
为保证轴类零件的加工精度，其装夹尺可能遵守基准重合和基准统一原则，其装夹方法有以下几种：
1）单用卡盘装夹外圆表面（一夹）：用外圆表面定位时可用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘夹住外圆表面。
2）卡盘和顶尖配合使用装夹零件（一夹一顶）：粗加工时，切削力较大，常采用三爪自定心卡盘夹一头，后顶尖顶另一头的装夹方法。
3）卡盘和中心架配合使用装夹零件（一夹一托）：加工轴上的轴向孔或车端面、钻中心孔时，为提高刚性，可用三爪卡盘夹住一头，中心架托住另一头的装夹方法。当外圆为粗基准时，必须先用反顶尖顶住工件左端，在毛坯两端分别车出支承中心架的一小段外圆，方可使用此装夹方法。
4）两头顶尖装夹零件（双顶）：用前后顶尖与中心孔配合定位，通过拨盘和鸡心夹带动工件旋转，此法定位精度高，但支承刚度较低，传动的力矩较小，一般多用于外圆表面的半精加工和精加工。当零件的刚度较低时，可在双顶尖之间加装中心架或跟刀架作为辅助支承以提高支承刚度。
5）当生产批量大，零件形状不规则时，可设计专用夹具装夹。
（3） 选择曲轴零件定位基准
在加工单拐曲轴时以主轴颈为基准，并打中心孔。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。
4.5 拟定零件加工的工艺路线
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
2） 加工顺序的安排
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） 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
4）单拐曲轴机械加工工艺路线初步拟定
根据以上分析，现初步拟定单拐曲轴机械加工工艺路线分别如表4-1和4-2所示。
表4-1 加工工艺路线一
工序号
工序名称
工序内容
工艺装备
1
铸造
铸造

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
以毛坯外形找正，划主要加工线，偏心距120±0.10㎜及外形加工线

7
粗铣
用V形块和辅助支承调整装夹工件后压紧，铣75㎜×140㎜平面和270㎜上、下面，留加工余量5~6㎜
X6132
8
铣
以75㎜×140㎜两平面定位加紧，按线找正铣另一侧面，留加工余量3㎜，厚度尺寸保证149㎜
X6132

9
铣
以75㎜×140㎜两平面定位加紧，按线找正铣另一侧面，留加工余量3㎜，保厚度尺寸为146+0.5 0㎜
X6132
10
检验
超声波检查
超声波检测仪
11
划线
划轴两端中心孔线，照顾各部加工余量

12
钻
工件平放在镗床工作台上，压φ110㎜两处，钻左端中心孔。
T617A

续表4-1
工序号
工序名称
工序内容
工艺装备
13
粗车
夹右端顶左端中心孔，车左端外圆φ110+0.025 +0.003 ㎜至φ1250 –0.021㎜，车右端所有轴径至φ114±0.08㎜，粗车拐径
外侧左、右端面，保证拐径外侧的对称度及尺寸为320㎜
CW6163

14
粗车
夹左端，右端上中心架车端面，去长短保证总长尺寸钻中心孔
CW6163
15
铣
以75㎜×140㎜两处平面定位压紧，在左端φ1250 –0.021㎜上铣键槽宽10㎜、深5㎜、长80㎜
X52K
16
粗车
粗车拐径φ110-0.036 –0.071 ㎜尺寸至φ115㎜，粗车拐径内侧面164+0.53 0㎜至162±0.8㎜.装夹在车拐径专用工装上
CW6163 专用车拐径工装
17
精车
精车拐径φ110.-0.036 -0.071 ㎜至φ110.8±0.1㎜，车拐径内侧面164+0.53 0㎜至尺寸要求，车倒圆R3
CW6163专用车拐工装
18
精车
夹右端φ114±0.08㎜处，顶左端中心孔，精车轴径至φ111㎜，长度尺寸至94㎜保75㎜尺寸
CW6163
19
精车
夹左端（φ110㎜处）顶右端中心孔
精车轴径至φ111㎜，长度尺寸至103㎜，其余部分车至φ106㎜，保75㎜尺寸
CW6163
20
粗磨
以两中心孔定位，磨右端轴径至φ110.6+0.05 0㎜，轴径φ105-0.24 -0.40㎜至尺寸φ105.6+0.05 0㎜
M1450B
21
粗磨
以两中心孔定位，调头装夹，磨左端轴径φ110+0.025 +0.003㎜至尺寸φ110.6+0.05 0㎜
M1450B
22
铣
精铣140+0.022 +0.008㎜两端面至图样尺寸
X6132
23
铣
铣底面75㎜×140㎜，以两侧面定位并压紧，保证距中心高80㎜，总高为270㎜
X6132
24
钻
以两轴径φ110.6+0.05 0㎜定位压紧，钻攻4×M24-7H螺纹孔
Z3050钻模
25
磨
以两端中心孔定位，磨拐径φ110-0.036 -0.071㎜至图样尺寸。模圆角R3
M8260A
26
磨
以两端中心孔定位，精磨两拐径φ110+0.025 +0.003㎜至图样尺寸，磨圆角R3，磨φ105-0.24 -0.40㎜至图样尺寸，磨圆角R3
M1432A
27
车
夹左端，顶右端中心孔，车1：10圆锥，留磨量1.5㎜
CW6180
28
磨
以两端中心孔定位，磨1:10圆锥φ105㎜长216㎜
M1432A
29
检验
磁粉探伤各轴径，拐径
探伤机
30
划线
划键槽线28-0.022 -0.074㎜×176㎜

31
铣
铣键槽，以两轴径φ110-0.036 -0.071㎜定位，采用专用工装夹具，铣键槽28-0.022 -0.074㎜×176㎜×10㎜至图样尺寸，
X5030A专用工装

续表4-1
工序号
工序名称
工序内容
工艺装备
32
钻
钻左端φ20㎜孔，孔深136㎜，扩φ32㎜，深50㎜，锪60°角
T617A
33
钻
重新装夹工件，钻φ10㎜油孔，及M42-7H底孔，M12-7H底孔，攻M24-7H，M12-7H螺纹
T617A
34
钻
钻拐径φ10㎜斜油孔，采用专用工装装夹
Z3032
35
钳
修油孔、倒角、清污垢

36
检验
检查各部尺寸

37
入库
涂油入库

表4-2 加工工艺路线二

工序号
工序名称
工序内容
工艺装备
1
铸
铸造，清理

2
热处理
正火

3
锯

4
钻中心孔
铣曲轴两端面钻中心孔
卧式双面中心钻床
5
粗车
粗车主轴颈右端
CA6140
6
粗车
粗车主轴颈左端
CA6140
7
半精车
半精车主轴颈右端
CA6140
8
半精车
半精车主轴颈左端
CA6140
9
粗车
粗车连杆轴颈切第一、二侧板
特种多刀车床
10
粗铣
粗铣连杆上、下及前、后端
X6132
11
钻孔
在第一侧板及主轴颈上钻油孔
特种两面四轴钻床
12
扩孔
扩孔φ32
特种两面四轴钻床
13
攻螺纹
在油孔上攻螺纹4-M24、M12并倒角
特种双面卧式四轴攻螺纹机床
14
铣键槽
在主轴颈右端粗铣键槽
X6132
15
校直
校直
压床
续表4-2
工序号
工序名称
工序内容
工艺装备
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
辊道上
18
清理并吹净
在乳化液中清洗顶尖和油孔保证没有赃物并吹净
清洗机上
19
检验
检验以上加工尺寸
检验台上
20
修正中心孔
修正中心孔

21
磨削
磨削主轴颈右端并倒角
M1432A
22
磨削
磨削主轴颈左端并倒角
M1432A
23
磨削
磨削连杆轴颈第一、二侧板并倒角
M1432A
24
磨削
磨削连杆上、下及前、后端并倒角
M1432A
25
去毛刺吹净
在所有孔口处抛光棱边在主轴颈、连杆轴颈上去毛刺并吹净
辊道上
26
检验
检验
检验台上
27
动平衡
曲轴动平衡量每端不大于120g.cm n=600r/min
动平衡机