曲轴毕业设计大学毕业论文.doc
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1、毕业设计报告(论文)报告(论文)题目:空压机之曲轴机加工工艺 及工装设计 作者所在系部: 机械工程系 作者所在专业: 机械设计制造及其自动化 作者所在班级: 作 者 姓 名 : 作 者 学 号 : 完 成 时 间 : 2 11日 目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪论1第2章 曲轴零件的分析22.1 空压机曲轴的作用22.2 空压机曲轴的结构特点22.3 空压机曲轴的工艺分析22.3.1 与主轴颈同轴的加工表面22.3.2 与曲拐同轴的加工表面22.3.3 交叉油孔2第3章 工艺规程设计33.1 确定毛坯的制造形式33.2 基准的选择33.2.1 粗基准的选择33.2.2 精基准的选择
2、33.3 曲轴表面加工方法的确定33.4 制订工艺路线43.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定73.5.1 确定机械加工余量73.5.2 确定毛坯尺寸83.5.3 确定工序尺寸83.7 确定切削用量及基本工时11第4章 专用夹具设计354.1 加工曲拐轴颈上直油孔夹具设计354.1.1 定位基准的选择354.1.2 切削力与夹紧力的计算354.1.3 定位元件及动力装置确定364.1.4 钻套及夹具体的设计374.2 铣削曲轴短端半圆键槽夹具的设计384.2.1 定位基准的选择384.2.2 定位元件的设计384.2.3 铣削力与夹紧力的计算394.2.4 对刀块和塞尺的设计404.2
3、.5 夹具体设计41第5章 结 论42致 谢43参考文献44 摘 要此次毕业设计任务是对康明斯空气压缩机曲轴零件的机械加工工艺、夹具的设计,在曲轴零件的加工工艺过程中轴与轴中心线之间要有位置要求, 以毛坯轴两端定位先加工两中心孔,以两端中心孔定位再粗、精加工各轴的表面,然后以粗、精后的两轴径定位采用专用夹具加工斜油孔、钻两个和粗、精磨各轴段,然后铣半圆键槽,最后滚螺纹。在夹具的设计过程中,主要以V形块和支承板来定位,靠直压板和弹簧来夹紧。钻拐径两孔应采用长型快换钻套,在钻连杆轴径倾斜的孔时采用平面倾斜的夹具体,夹具设计要方便、简单。关键词 曲轴,加工工艺,夹具设计。I北华航天工业学院毕业设计A
4、BSTRACTThe task is to design graduate Cummins air compressor parts of the crankshaft machining process, fixture design, in parts of the crankshaft axis machining process with the center axis between a location request, to rough-axis positioning at both ends of first Two-processing centre to centre a
5、t both ends of re-positioning rough, finishing the surface of the shaft, and then to crude, refined after the two shaft positioning fixture used for processing oblique hole, and two drilling rough, the axis Jingmo Paragraph, and then half keyway milling, the final roller screw. Fixture in the design
6、 process, mainly in V-shaped blocks and plates to support positioning, and spring clips straight on to clamp. Drill two holes Shui Drive should be used for long-quick sets of drilling in the drill hole inclined shaft connecting rod used in the plane tilted specific folder, to facilitate the fixture
7、design, simple.Key words crank, processing craft, jig design.II北华航天工业学院毕业设计第1章 绪论夹具结构设计在加深我们对课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题能力的培养方面发挥着极其重要的作用。选择曲轴的夹具设计能很好的综合考查我们大学四年来所学的知识。本次所选设计内容主要包括:工艺路线的确定,夹具方案的优选,各种图纸的绘制,设计说明书的编写等。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法,是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益,生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种
8、工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现,因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。利用更好的夹具可以保证加工质量,机床夹具的首要任务是保证加工精度,特别是保证被加工工件是加工面与定位面以及被加工表面相互之间的位置精度。提高生产率,降低成本,使用夹具后可以减少划线、找正等辅助时间,且易于实现多工位加工。扩大机床工艺范围,在机床上使用夹具可使加工变得方便,并可扩大机床工艺范围。减轻工人劳动强度,保证生产安全。为了让夹具有更好的发展,夹具行业应加强产、学、研协作的力度,加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐,创建夹具专业技术网站,充分利用现代信息和网络技术,与时局进
9、地创新和发展夹具技术。 45北华航天工业学院毕业设计第2章 曲轴零件的分析2.1 空压机曲轴的作用 空压机曲轴是活塞式压缩机中接受电动机以扭矩形式输入的动力、并将旋转运动变为直线运动的一个重要零件,它在工作过程中将承受周期性的、复杂的交变载荷。曲轴常用材料有优质碳素结构钢和球墨铸铁等,因此曲轴毛坯也就有锻造曲轴和铸造曲轴两大类。在本设计当中,曲轴采用锻造毛坯。2.2 空压机曲轴的结构特点从结构上看,空压机曲轴具有如下特点:整个曲轴是由主轴颈、与连杆大头配合的曲拐,联结主轴和曲拐的平衡铁组成。主轴上有与轴承、皮带轮、轴承盖等相配合的几个部分。此外,为了保证连杆大头瓦与曲拐之间通油润滑,在曲轴上要
10、求钻出细长的交叉油孔。2.3 空压机曲轴的工艺分析从机械加工工艺上看,曲轴属于轴类零件,主要是外圆表面的加工。但由于曲轴呈拐状,曲柄销与主轴颈偏离了一定的距离,不在同一轴心线上,形状较复杂,因此,曲轴零件的机械加工过程又有一定的难度。空压机曲轴共有三组彼此相关的加工表面:2.3.1 与主轴颈同轴的加工表面包括:倒角、过渡圆角、圆锥面以及各段轴径不同的外圆表面,另外,在曲轴小端还有一个半圆键槽。2.3.2 与曲拐同轴的加工表面主要包括曲拐外圆表面、两侧面以及过渡圆角表面。2.3.3 交叉油孔包括两个的直油孔和连接这两个油孔的一个的斜油孔。北华航天工业学院毕业设计第3章 工艺规程设计3.1 确定毛
11、坯的制造形式曲轴材料为45钢,此零件在工作过程中同时存在交变载荷和冲击性载荷,工作环境较差,为使零件的金属纤维尽量不被切断,保证零件工作的可靠性,曲轴零件的毛坯选用锻件。空压机曲轴年产量为2000件,已经达到了中批量生产,而且零件的尺寸并不很大,因此曲轴毛坯采用模锻成型制造形式。3.2 基准的选择基准是用来确定工件上几何要素之间的几何关系所依据的那些点、线、面。基准可分为:设计基准、工艺基准、定位基准、工序基准、测量基准和装配基准等。这里要选择的是定位基准。零件在加工过程中,定位基准的选择不仅对保证加工精度和确定加工顺序有很大影响,而且对工装夹具的设计与制造影响也很大。由于定位基准是由零件上的
12、具体表面体现,因此,定位基准的选择实际上是定位基面的选择。3.2.1 粗基准的选择用没有经过切削加工的表面作为定位基准称为粗基准。对于待加工零件而言,尽可能选择不加工表面作为粗基准;而对有若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。对于曲轴零件,选择和的未加工外圆表面以及小端平衡铁内侧面作为粗基准来加工曲轴零件。3.2.2 精基准的选择精基准的选择应有利于保证加工精度,并使零件装夹方便。在选择时,主要应考虑基准重合、基准统一等问题。当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算。对于曲轴零件,选择两端中心孔以及两端已加工外圆表面作为精基准。3.3 曲轴表
13、面加工方法的确定曲轴零件的加工面有外圆、端面、小孔、半圆键槽和外螺纹表面。参考简明机械加工工艺手册确定各表面加工方法如下:1)螺纹表面:中顶径公差等级为级,查表,取该螺纹表面的加工方法为:滚丝轮滚压螺纹;2)圆锥表面:公差等级未注,表面粗糙度为,查表,选该表面加工方法为:粗车半精车磨削;3)外圆表面:公差等级未注,表面粗糙度为,查表,选该表面加工方法为:粗车半精车;4)外圆表面:公差等级未注,表面粗糙度为,查表,选该表面加工方法为:粗车半精车;5)外圆表面:公差等级为级,表面粗糙度为,查表,选该表面加工方法为:粗车半精车磨削;6)外圆表面:公差等级未注,表面粗糙度为,查表,选该表面的加工方法为
14、:粗车;7)外圆表面:该表面不是零件的工作表面,尺寸和表面质量要求不高,直接采用毛坯表面,不进行加工;8)外圆表面:公差等级为级,表面粗糙度为,查表,选该表面的加工方法为:粗车;9)外圆表面:公差等级为级,表面粗糙度为,查表,选该表面加工方法为:粗车半精车磨削抛光;10)外圆表面:公差等级为级,表面粗糙度为,查表,选该表面加工方法为:粗车半精车磨削抛光;11)外圆表面:公差等级为级,表面粗糙度为,查表,选该表面加工方法为:粗车半精车磨削;12)两端中心孔:查表有关内容,确定中心孔的加工方法为:钻中心孔修磨中心孔;13)两端面:公差等级未注,表面粗糙度为,查表,选该表面的加工方法为:粗铣;14)
15、各轴段过渡圆角:表面粗糙度有、三种。根据各轴段的加工方法确定;15)交叉润滑油孔:尺寸分别为、,孔的内表面粗糙度为,精度要求不高,查表,选用钻模钻孔的方法;16)各轴段倒角:根据各轴段的加工方法确定。3.4 制订工艺路线经查阅相关资料可知:空压机曲轴的加工路线一般是先铣端面定总长,然后钻中心孔、再加工主轴颈、曲拐轴颈,最后钻润滑油孔。按照先加工基准面以及先粗后精的原则,空压机曲轴的工艺路线有如下两套方案:方案一:工序一 铣两端面定总长工序二 钻两端中心孔工序三 车曲轴短端工序四 车曲轴长端工序五 车曲轴平衡铁工序六 车曲拐工序七 钻斜油孔工序八 钻主轴颈上直油孔工序九 钻曲拐上直油孔工序十 热
16、处理,高频淬火工序十一 修研两端中心孔工序十二 磨曲轴短端外圆表面工序十三 磨曲轴长端外圆表面工序十四 磨曲轴长端圆锥表面工序十五 磨曲拐工序十六 铣半圆键槽工序十七 重要表面抛光工序十八 车槽(螺纹退刀槽)工序十九 滚螺纹工序二十 磁力探伤后退磁工序二十一 终检方案二:工序一 铣两端面定总长工序二 钻两端中心孔工序三 车曲轴短端工序四 车曲轴长端工序五 车曲轴平衡铁工序六 车曲拐工序七 钻斜油孔工序八 钻主轴颈上直油孔工序九 钻曲拐上直油孔工序十 油孔口倒角工序十一 热处理,高频淬火工序十二 修研两端中心孔工序十三 磨曲轴短端外圆表面工序十四 精车101端面工序十五 磨曲轴长端外圆表面工序十
17、六 磨曲轴长端圆锥表面工序十七 磨曲拐工序十八 铣半圆键槽工序十九 重要表面抛光工序二十 车槽(螺纹退刀槽)工序二十一 滚螺纹工序二十二 去毛刺工序二十三 磁力探伤后退磁工序二十四 终检比较上述两套方案可以发现:方案一完全按照曲轴加工的一般方法安排工艺路线,但在细节上做得不够好。比如曲轴短端101端面,虽然在加工短端时已经加工出来,但若不进一步精车,尺寸精度和表面粗糙度不能够很好的保证。方案二不仅弥补了上述的不足,还在整套工艺路线的最后安排了钳工去毛刺,这样有效防止了油孔与螺纹等处毛刺的产生。通过研究零件图纸,对照方案二,还可以发现车槽工序安排在了磨长端外圆表面之后,这样的安排有可能导致已经加
18、工完成的外圆表面受损,从而影响外圆表面质量。因此,将方案二中的工序二十放到工序十五之前。这样,就更能保证零件的尺寸精度和表面质量。另外,为防止废品的产生,在热处理之前添加检验工序。综上所述,确定的工艺路线方案如下:工序一 铣两端面定总长工序二 钻两端中心孔工序三 车曲轴短端工序四 车曲轴长端工序五 车曲轴平衡铁工序六 车曲拐工序七 钻斜油孔工序八 钻主轴颈上直油孔工序九 钻曲拐上直油孔工序十 油孔口倒角工序十一 检验工序十二 热处理,高频淬火工序十三 修研两端中心孔工序十四 磨曲轴短端外圆表面工序十五 精车101端面工序十六 车槽(螺纹退刀槽)工序十七 磨曲轴长端外圆表面工序十八 磨曲轴长端圆
19、锥表面工序十九 磨曲拐工序二十 铣半圆键槽工序二十一 重要表面抛光工序二十二 滚螺纹工序二十三 去毛刺工序二十四 磁力探伤后退磁工序二十五 终检3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定3.5.1 确定机械加工余量钢质模锻件的机械加工余量按JB3835-85确定。(1)锻件质量的计算零件质量估计: 根据零件的估算质量,估算锻件质量为。(2)锻件加工精度的确定在加工过程中,曲轴长端和短端外圆表面均有磨削加工工序,因此,曲轴各外圆加工表面为磨削加工精度。(3)锻件形状复杂系数的确定其中,。假设锻件的最大直径为84mm,长为266mm,则: 所以,。查简明机械加工工艺手册第282页内容,可确定锻
20、件形状复杂系数为,属较复杂级别。(4)锻件机械加工总余量的确定根据锻件质量以及和,查简明机械加工工艺手册表,可得该锻件直径方向为,水平方向也是,即该锻件各外径的单面加工余量为,各轴向尺寸的单面余量也是。3.5.2 确定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于表面粗糙度为的表面,对于的表面,余量要适当增大。由简明机械加工工艺手册表相关内容,确定毛坯尺寸如表所示。表 曲轴毛坯尺寸零件尺寸(mm)单面加工余量(mm)锻件尺寸(mm)该表面不加工该段两端面不加工3.5.3 确定工序尺寸(1)确定曲轴径向的工序尺寸曲轴外圆表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已经查出本零件各外圆表面的总加工余量,应将总余
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