曲軸加工工藝及卡具設(shè)計(jì),曲軸,加工,工藝,卡具,設(shè)計(jì) 附件5 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 院 工程學(xué)院 姓 名 王光輝 指導(dǎo)教師 郭占斌 論文（設(shè)計(jì)） 題 目 曲軸加工工藝及其卡具的改進(jìn) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）前期工作小結(jié) 1.總體情況 在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和熱心幫助下，我對(duì)本次設(shè)計(jì)的基本思路已經(jīng)比較清晰，有了比較明確的設(shè)計(jì)目的，更加系統(tǒng)的了解全方位除草機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。我去書館查閱很多關(guān)于本設(shè)計(jì)的相關(guān)資料，已經(jīng)擬定出一套設(shè)計(jì)方案，說明書設(shè)計(jì)正在進(jìn)行中。 2.設(shè)計(jì)基本情況 根據(jù)曲軸加工以及曲軸卡具加工的技術(shù)要求，參照現(xiàn)有關(guān)鍵部件進(jìn)行國產(chǎn)化全面設(shè)計(jì)，我通過查閱資料和老師的指導(dǎo)，方案已經(jīng)確定，草圖已經(jīng)初步成型。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）前期工作小結(jié) 3.設(shè)計(jì)中遇到的問題 在設(shè)計(jì)過程中自然會(huì)遇到許多各個(gè)方面的問題，例如數(shù)據(jù)的計(jì)算和確定，CAXA電子圖版的具體使用和摸版模塊的選取等，由于對(duì)于CAXA的配套模塊掌握的不是很熟練，所以在制圖過程中經(jīng)常會(huì)遇到一些阻礙，不過在仔細(xì)鉆研和對(duì)老師同學(xué)們的幫助下，還是一一克服，也逐漸熟練的掌握了CAXA電子圖版。盡管對(duì)于以后的設(shè)計(jì)還會(huì)存在著這樣那樣的問題和難以處理的阻礙，但是我相信在指導(dǎo)教師的幫助和我刻苦研究下能完成設(shè)計(jì)所要求的內(nèi)容。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 2009 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期匯報(bào)表 填表日期：2009-4-25 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 學(xué)生姓名： 王光輝 學(xué) 號(hào)： 20054024161 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 設(shè)計(jì)(論文)題目： 曲軸加工工藝及其夾具的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 郭占斌 2009 年 3 月 18 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 文 獻(xiàn) 綜 述 1、改進(jìn)曲軸夾具的目的及意義 曲軸作為引擎的主要旋轉(zhuǎn)機(jī)件，裝上連桿后，可承接連桿的上下(往復(fù))運(yùn)動(dòng)變成循環(huán)(旋轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng)。 是發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)重要的機(jī)件，其材料是由碳素結(jié)構(gòu)鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個(gè)重要部位：主軸頸，連桿頸，（還有其他）。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個(gè)典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。曲軸的潤滑主要是指與搖臂間軸瓦的潤滑和兩頭固定點(diǎn)的潤滑． 這個(gè)一般都是壓力潤滑的，曲軸中間會(huì)有油道和各個(gè)軸瓦相通，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以后靠機(jī)油泵提供壓力供油進(jìn)行潤滑、降溫。發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程就是，活塞經(jīng)過混合壓縮氣的燃爆，推動(dòng)活塞做直線運(yùn)動(dòng)，并通過連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸的旋轉(zhuǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源。也是整個(gè)船的源動(dòng)力。 2、曲軸加工工藝及夾具的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 1. 20世紀(jì)70年代以前，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸粗加工采用的加工方式是多刀車床車削曲軸主軸頸和連桿軸頸。采用這種方式加工精度較低、柔性很差、工序質(zhì)量穩(wěn)定性低，且容易產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。在粗加工后一般需要進(jìn)行去應(yīng)力回火處理，釋放應(yīng)力。因此粗加工需要給后續(xù)精加工工序留較大的加工余量，以去除彎曲變形量。曲軸精加工采用的是普通磨削工藝，一般采用MQ8260曲軸磨床粗磨-半精磨-精磨-拋光。通常靠手工操作，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，廢品率較高。 2. 20世紀(jì)70年代到80年代左右，曲軸粗加工采用CNC車削、CNC外銑加工，加工狀況有所改善。精加工仍以普通磨床磨削工藝為主。 3. 20世紀(jì)80年中期又出現(xiàn)了CNC內(nèi)銑工藝，CNC內(nèi)銑加工性能指標(biāo)要高于CNC外銑加工，尤其是對(duì)于鍛鋼曲軸，內(nèi)銑更有利于斷屑。精加工工藝多采用半自動(dòng)曲軸磨床，頭架和尾座同步傳動(dòng)，加工精度有一定的提高。 圖2 雙刀盤高速外銑 4. 1985年到1990年左右開發(fā)出了曲軸車?yán)?、車－車?yán)に?圖1為雙刀盤車－車?yán)?，該工藝具有精度高、效率高等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于平衡塊側(cè)面不需要加工且軸頸有沉割槽(包括軸向沉割槽)的曲軸，加工后曲軸可直接進(jìn)行精磨，省去粗磨工序。曲軸精加工已少量采用數(shù)控磨床磨削工藝，尺寸的一致性得到改善。 5. 20世紀(jì)90年代中期又開發(fā)出CNC高速外銑(圖2為雙刀盤高速外銑)，它對(duì)平衡塊側(cè)面需要加工的曲軸，比CNC車削、CNC內(nèi)銑、車－車?yán)纳a(chǎn)效率還要高。另外，CNC車－車?yán)に嚰庸みB桿軸頸要二道工序，CNC高速外銑只要一道工序就能完成，具有以下優(yōu)點(diǎn)：切削速度高(可高達(dá)350m/min)、切削時(shí)間較短、工序循環(huán)時(shí)間較短、切削力較小、工件溫升較低、刀具壽命高、換刀次數(shù)少、加工精度更高、柔性更好。所以CNC高速外銑將是曲軸主軸頸和連桿軸頸粗加工的發(fā)展方向。精加工使用數(shù)控磨床，采用靜壓主軸、靜壓導(dǎo)軌、靜壓進(jìn)給絲杠(砂輪頭架)和線性光柵閉環(huán)控制等控制裝置，使各尺寸公差及形位公差得到可靠的保證，精加工還廣泛使用數(shù)控砂帶拋光機(jī)進(jìn)行超精加工，經(jīng)超精加工后的曲軸軸頸表面粗糙度至少提高一級(jí)精度。 20世紀(jì)90年代開發(fā)的CBN高速磨削。英國LANDIS公司生產(chǎn)的曲軸磨床，磨削速度高達(dá)120m/s，用扒皮法一次裝夾從毛坯到精磨完畢，耗時(shí)僅幾分鐘的時(shí)間。這將會(huì)出現(xiàn)以磨代替其它粗加工工藝的新局面。 6. 進(jìn)入21世紀(jì)以后，復(fù)合加工工藝已進(jìn)入曲軸制造業(yè)中。復(fù)合機(jī)床應(yīng)具有工序集成功能，多種加工集成功能。奧地利WFL公司生產(chǎn)的臥式車銑復(fù)合加工中心(圖3為M40G型)能在曲軸硬化前“一次裝夾，全部加工”，加工后的曲軸可直接轉(zhuǎn)入精加工工序；曲軸精加工方面，也出現(xiàn)了工序集成的CBN數(shù)控磨床，即一次裝夾磨削全部曲軸主軸頸和連桿軸頸(擺動(dòng)跟蹤磨削)。 圖3 M40G車銑復(fù)合加工中心 由以上演變可以看出，曲軸的加工工藝正向著高速、高效、復(fù)合化方向發(fā)展。目前較為流行的粗加工工藝是主軸頸采用車－車?yán)に嚭透咚偻忏?，連桿頸采用高速隨動(dòng)外銑，全部采用干式切削；精加工采用數(shù)控磨床加工，具有自動(dòng)進(jìn)給、自動(dòng)修正砂輪、尺寸和圓度自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)分度和兩端電子同步驅(qū)動(dòng)等功能。主軸頸和連桿頸可一次裝夾全部磨削完畢；超精加工采用數(shù)控砂帶拋光機(jī)，帶尺寸控制裝置。 參考資料 [1 ] 　曲軸設(shè)計(jì)加工新技術(shù)新工藝與企業(yè)創(chuàng)新指導(dǎo)手冊 [2 ] 　實(shí)用鋼鐵材料手冊第2版，曾正明主編，2007-05 [3 ] 現(xiàn)代鋼鐵材料及其工程應(yīng)用，孫智 倪宏昕，2007-01 [4 ] 金屬材料金相圖譜 上下冊，李炯輝 林德成，2006-07 [5 ] 常用鋼材磁特性曲線速查手冊，兵器工業(yè)無損檢測人員技術(shù)資格鑒定考核委員會(huì) 編，2003-06 [6 ] 機(jī)械基礎(chǔ)，譚敬輝 主編，2008-07 [7 ] 機(jī)械制圖手冊 第4版，作者：葉玉駒　焦永和 張彤，2008-03 [8 ] 功能材料及其應(yīng)用，作者：張?bào)K華，2008-12 [9 ]　 材料及其熱處理，作者：王先逵，2008-06 [10] 材料成形技術(shù) ，毛萍莉主編，2007-07 [11] 耐磨材料應(yīng)用手冊，作者：陳華輝，2006-08 [12] 金屬切削常用材料及熱處理手冊，作者：陳宏鈞，2006-08 [13] 實(shí)用熱處理技術(shù)及應(yīng)用，作者：馬伯龍，2009-03 [14] 材料成形裝備控制技術(shù)，作者：吳豐順，2008-09 [15] 金屬材料的冷塑性加工，作者：王先逵，2008-06，  畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑） 1、 曲軸改進(jìn)設(shè)計(jì) 根據(jù)目前我們開發(fā)的四拐曲軸情況：曲軸半徑在50-65mm之間，主軸頸直徑在70-90mm之間，擋寬（單個(gè)主軸頸軸向長度）在30mm以上，總長在752mm以下。并針對(duì)上述存在的問題，我們設(shè)計(jì)了一套夾具，使其既能加工全部四個(gè)連桿頸，又能加工所有型號(hào)的四拐曲軸。 1、 研究方法 夾具結(jié)構(gòu) 如圖所示，該夾具主要由夾具體1、壓蓋2、瓦塊3、定位座6、卡盤7等零件構(gòu)成。夾具一端與機(jī)床主軸箱連接，另一端為卡盤結(jié)構(gòu)。夾具體底部設(shè)計(jì)成平的，并開三個(gè)溝槽，其中一個(gè)溝槽用來定位，另兩個(gè)溝槽用來固定軸向定位座6。 具體加工方法 首先按工藝調(diào)整曲軸車床主軸箱，使左、右夾具體上瓦塊距離等于四拐曲軸第一、五(或二、四)主軸頸間的距離，然后擰緊主軸箱上的螺母固定，按下述方法加工： 圖（1）是加工曲軸二、三連桿頓夾具結(jié)構(gòu)示意圖。曲軸的軸向定位靠定位塊5來實(shí)現(xiàn)，圓周方向的定位靠定位塊4來完成； 圖（2）是加工曲軸一、四連桿頸夾具結(jié)構(gòu)示意圖。曲軸的軸向定位靠瓦塊側(cè)面來實(shí)現(xiàn)，圓周方向的定位靠定位塊4來完成。 1. 夾具體 2.壓蓋 3.瓦塊 4.周向定位塊 5.軸向定位塊 6.定位座 7.卡盤 圖（1） 1. 夾具體 2.壓蓋 3.瓦塊 4.周向定位塊 圖（2） 本設(shè)計(jì)首先是對(duì)四拐曲軸夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，在利用CAXA電子圖版進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析。  畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見： 1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語： 2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 7 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 論文題目 曲軸加工工藝及卡具設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱 工程學(xué)院 姓名 王光輝 專業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)一班 指導(dǎo)教師 郭占斌 課題類型 機(jī)械加工工藝 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的內(nèi)容摘要 本設(shè)計(jì)主要圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的工藝規(guī)程和專用夾具設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，其內(nèi)容包括了解曲軸結(jié)構(gòu)，確定曲軸的生產(chǎn)類型，相關(guān)的技術(shù)要求。自己選材設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的它是一種需大批量生產(chǎn)的零件。且技術(shù)要求比較高，為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量和水平，設(shè)計(jì)工作按照科學(xué)的程序進(jìn)行，分清主次，合理取舍夾具。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基本要求及工作量要求 用CAXA，CAD等之徒軟件制作曲軸加工圖以其夾具，包括在設(shè)計(jì)計(jì)算過程當(dāng)中的工藝工序卡片。其中包括： （1）零件圖 1張 A0 （2）機(jī)械加工工藝卡片 1套 A4 （3）夾具總裝圖 1張 A1 （4）畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1份 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的主要階段計(jì)劃（分前期、中期、后期） 前期：2009年4月1日-2009年4月25日查詢相關(guān)資料整理歸納開題報(bào)告。 中期：2009年4月26日-2009年5月15日著手查詢大量資料，訊息，計(jì)算數(shù)據(jù)。 后期：2009年6月整理排版說明書，打印圖紙，準(zhǔn)備答辯。 任務(wù)下發(fā)日期 2009-3-20 完成日期 2009-6-1 系主任 主管教學(xué)院長審批（簽字）： 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 I 學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 曲軸加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：王光輝 學(xué) 號(hào)：20054024161 指導(dǎo)教師：郭占斌 所在學(xué)院：工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 中 國 ·大 慶 2009 年 6 月 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 II 摘 要 本設(shè)計(jì)主要圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的工藝規(guī)程和專用夾具設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，其內(nèi)容包 括了解曲軸結(jié)構(gòu)，確定曲軸的生產(chǎn)類型，相關(guān)的技術(shù)要求。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行基 準(zhǔn)的選擇，制定了表面加工方法，劃分加工階段，根據(jù)生產(chǎn)類型確定工序的集中 和分散，合理地安排工序，編排合適的工藝路線；進(jìn)行詳細(xì)的大量計(jì)算，包括： 加工余量、工序尺寸和公差的確定、切削用量的計(jì)算及時(shí)間定額的計(jì)算。從而制 定出一套合理的機(jī)械加工工藝卡片和機(jī)械加工工序卡片。 總之，曲軸加工工藝的安排以及專用夾具的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的高難度工 作。它是一種需大批量生產(chǎn)的零件。且技術(shù)要求比較高，為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量和 水平，設(shè)計(jì)工作按照科學(xué)的程序進(jìn)行，分清主次，合理取舍。 關(guān)鍵詞：夾具；曲軸；工藝 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 III Abstract The design was studied that was focused on transmission with the shift fork of the protocols and proprietary drilling fixture design, whose contents were included that the use of blades, the blades type of production and the relevant technical requirements. On this basis, the rough was chosen, and the size of the rough was determined, and the mechanical allowances were determined. A rough map was drawn. After carefully detailed analysis of the parts map, the benchmark was chosen, the development of surface processing methods was determined, and the demarcation of the processing stages was divided. According to the production process the type of centralization and decentralization was determined, the process was reasonably arranged, and the order and orchestrates a suitable process line were set up. Then some detail was calculated, such as allowance, processes size and the determination of tolerance. The amount of calculation and the calculation of the fixed time was cut. Thus a set of reasonable card processing machinery and mechanical processes cards were drawn up. The second part of the design was the focus of this issue which was difficult, who was mainly centered on proprietary drilling fixture design, Z525-use vertical drilling, drilling screw hole design process by which a drilling fixture. Firstly fixture was designed to clear the major tasks identified by positioning components, guidance devices, clamping body fixture structure, access to the relevant national standards, painting fixture assembly. The study of the subject transmission blades was used in the transmission gearbox shift agencies. Through the design of the transmission plectrum shift gearbox bodies changed stalls, thus it changed the speed of automobile. This paper transmission plectrum design of technical rules, transmission truly achieved the change stalls and shift function, against drilling fixture design, realization of the drilling screw hole of this procedure. In short, the design of transmission plectrum was a complex task. It was the typical products in mass production. To ensure the quality of products and the level of design the work must be produced in accordance with the scientific procedure, prioritize, reasonable choice Keywords: Plectrum;machining; technical rules;manufacturing technology;fixture 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 IV 目錄 摘 要 ......................................................II ABSTRACT..................................................III 目錄 .......................................................IV 前言 ....................................................- 1 - 1.零件的工藝分析 ........................................- 2 - 2．選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖 ...................- 3 - 3．選擇加工方法，制定工藝路線 ...........................- 4 - 3.1 制定工藝路線 .......................................- 4 - 4. 軸加工工序設(shè)計(jì) ......................................- 8 - 4.1.洗兩端面 .........................................- 8 - 4.2. 鉆質(zhì)量中心孔 ......................................- 9 - 4.3.車削與主軸頸同軸的所有軸頸........................- 10 - 4.3.1.切削用量 ......................................- 10 - 4.4. 車削全部連桿軸頸 .................................- 11 - 4.4.1.切削用量 ......................................- 11 - 4.5.粗磨所有主軸頸、連桿頸、法蘭與曲軸軸頭............- 12 - 4．6.精磨所有主軸頸、連桿頸、法蘭與曲軸軸頭...........- 14 - 5.孔加工工序設(shè)計(jì) .......................................- 16 - 5.1 粗銑 M6 孔端面 .....................................- 16 - 5.1.1 切削用量 ......................................- 16 - 5.1.2.基本時(shí)間 ......................................- 17 - 5.2.精銑 M6 孔端面.....................................- 17 - 5.2.1 切削用量 ......................................- 17 - 5.2.2.基本時(shí)間 ......................................- 18 - 5.3.鉆 2-M6 底孔.......................................- 18 - 5.3.1.切削用量 ......................................- 18 - 5.4 確定攻 2-M6 螺紋的切削用量 .........................- 19 - 5.4.1.切削用量 ......................................- 19 - 5.4．2.基本時(shí)間 .....................................- 19 - 5.5 加工 Φ12.7×4.4 底孔 ..............................- 20 - 5.5.1．鉆孔 .........................................- 20 - 5.6 擴(kuò) Φ12.7MM 盲孔 ....................................- 21 - 5.6.1．盲孔 .........................................- 21 - 5.6.2.基本時(shí)間 ......................................- 21 - 6.夾具設(shè)計(jì) .............................................- 23 - 總結(jié) ...................................................- 24 - 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 V 參考文獻(xiàn) ...............................................- 26 - 致謝 ...................................................- 27 - 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 1 - 前言 本次設(shè)計(jì)題目為“發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工工藝及夾具設(shè)計(jì)” ，它運(yùn)用了機(jī)械加工設(shè)計(jì) 的基礎(chǔ)內(nèi)容，囊括了幾年來所學(xué)的理論知識(shí)，使我進(jìn)一步加深了解機(jī)械加工的工 藝方法，以及如何合理安排工藝流程，選用合理的夾具，初步做到了學(xué)以致用， 并在設(shè)計(jì)中學(xué)到了更多的機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)以及加工工藝有 了更深層次的理解和認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中承受沖擊載荷、傳遞動(dòng)力的重要零件，在發(fā)動(dòng)機(jī)五大件中最 難以保證加工質(zhì)量。由于曲軸工作條件惡劣，因此對(duì)曲軸材質(zhì)以及毛坯加工技術(shù)、 精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動(dòng)平衡等要求都十分嚴(yán)格。如果其中任 何一個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量沒有得到保證，則可嚴(yán)重影響曲軸的使用壽命和整機(jī)的可靠性。 世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家對(duì)曲軸的加工十分重視，并不斷改進(jìn)曲軸加工工藝。隨著 WTO 的加入，國內(nèi)曲軸生產(chǎn)廠家已經(jīng)意識(shí)到形勢的緊迫性，引進(jìn)了為數(shù)不少的先 進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，以期提高產(chǎn)品的整體競爭力，使得曲軸的制造技術(shù)水平有了大幅 提高，特別是近 5 年來發(fā)展更為迅猛。 目前車用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸材質(zhì)有球墨鑄鐵和鋼兩類。由于球墨鑄鐵的切削性能良 好，可獲得較理想的結(jié)構(gòu)形狀，并且和鋼質(zhì)曲軸一樣可以進(jìn)行各種熱處理和表面 強(qiáng)化處理來提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度、硬度和耐磨性。球墨鑄鐵曲軸成本只有調(diào)質(zhì) 鋼曲軸成本的 1/3 左右，所以球墨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。統(tǒng)計(jì)資料 表明，車用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸采用球墨鑄鐵材質(zhì)的比例在美國為 90%，英國為 85%，日 本為 60%，此外，德國、比利時(shí)等國家也已經(jīng)大批量采用。國內(nèi)采用球墨鑄鐵曲 軸的趨勢則更加明顯，中小型功率柴油機(jī)曲軸 85%以上采用球墨鑄鐵，功率在 160kW 以上的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸多采用鍛鋼曲軸。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 2 - 1.零件的工藝分析 Ф25mm 的圓柱內(nèi)表面，加工時(shí)要保證 Ф25 + 00.023 的 0.023 公差要求，以 及表面粗糙度 Ra1.6，表面要求較高。1.2.零件的工藝要求 連桿的支撐底板底面，粗糙度要求 Ra3.2,同時(shí)保證連桿的高度 30mm。 上端面 40×30mm,粗糙度要求 Ra3.2,同時(shí)保證與 Ф25mm 的圓柱軸線的距離 90mm；下端側(cè)面保證尺寸 17mm，粗糙度要求 Ra6.3；離 Ф25mm 的圓柱軸線 45mm 的側(cè)面粗糙度要求 Ra12.5。 上端面 2×M6，保證尺寸 10mm、20mm,沉頭錐角 120°，粗糙度要求 Ra6.3；M8 的螺紋孔，锪 Ф14×3mm 的圓柱孔，粗糙度 Ra3.2；鉆下端 Ф12.7 + 00.1 的錐孔，保證公差要求，以及中心線與 Ф25mm 的圓柱軸線的距離 60 mm 粗 糙度要求 Ra6.3。 根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及一般機(jī)床所能達(dá)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(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保 證。 依設(shè)計(jì)題目知：Ｑ＝5０００臺(tái)／年，n=1 件／臺(tái)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備產(chǎn)率 α 和廢品率 β 分別取為１０％和１％。帶入公式得該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) N＝ ＝5555 件／年零件是機(jī)床的杠桿，質(zhì)量為０.８５kg,%)1()01(0?? 查表２-１可知其屬輕型零件，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 3 - 2．選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖 該零件材料為 QT450，考慮到零件的結(jié)構(gòu)以及材料，選擇毛坯為鑄件，由于 零件年產(chǎn)量為 5555 件，屬于批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，故采用砂型機(jī) 器鑄造。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度以及節(jié)省材料上考慮，是合理的。 球墨鑄鐵，要確定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量，應(yīng)先確定如下各項(xiàng)因素。 （１）鑄件機(jī)械加工余量等級(jí)，該值由鑄件的成型方法和材料確定，成型方 法為砂型機(jī)器鑄造，材料為球墨鑄鐵，確定加工余量等級(jí)為 G。 （２）鑄件尺寸公差，毛坯鑄件的基本尺寸處于１００～１６０之間，而鑄 件的尺寸公差等級(jí)為 8～10，取為８級(jí)，根據(jù)表 2.2-1 取鑄件的尺寸公差為 １.８mm。 查表得的毛坯的加工余量等級(jí)為 G，以及鑄件的尺寸，定鑄件的機(jī)械加工余 量為 2.5mm。 根據(jù)成型零件的基本尺寸，以及確定的機(jī)械加工余量和鑄件的尺寸公差確定 毛坯的尺寸為基本尺寸加上機(jī)械加工余量，即基本尺寸加上 2.5mm。 查表得毛坯的尺寸公差等級(jí)為８級(jí)，確定尺寸公差為１.８mm。 3．選擇加工方法，制定工藝路線 本零件是帶孔的桿狀零件，孔是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，在銑削零件的三個(gè)平面以及鉆 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 4 - 孔的時(shí)侯，都應(yīng)以孔為定位基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合誤差的產(chǎn)生，在銑削底面時(shí)應(yīng) 該以不需要加工的面為粗定位基準(zhǔn)。 零件的加工面有端面，內(nèi)孔，螺紋孔，其中端面有一個(gè)大底面和二個(gè)小端面， 內(nèi)孔有 φ25mm 和 φ12.7mm 各一個(gè)孔，螺紋孔有 M6 和 M8 各一個(gè)。材料為灰鑄鐵。 以公差等級(jí)和表面粗糙度要求，參考本指南有關(guān)資料，其加工方法選擇如下。 （1）大底面據(jù)表面粗糙度 3.2，考慮加工余量的安排，選用先粗銑后半精銑的方 法加工。 （2）25mm 的孔根據(jù)表面粗糙度，選公差等級(jí)為 IT8，選用先鉆后擴(kuò)再粗鉸再精鉸 的加工方法。 （3）端面一據(jù)表面粗糙度 6.3，采用銑削的加工方法，銑一刀。 （4）12.7mm 的孔根據(jù)表 5-15 選用鉆削的加工方法。 （5）端面二根據(jù)表面粗糙度 3.2，選用先粗銑后半精銑的加工方法。 （6）M6 螺紋孔根據(jù)螺紋的加工方法，選用先鉆后倒角再攻絲的加工方法。 （7）M8 螺紋孔根據(jù)螺紋的加工方法，選用先鉆后倒角再攻絲的加工方法。 3.1 制定工藝路線 擬訂工藝路線是制訂工藝規(guī)程中最為關(guān)鍵性的一步，它于定位基準(zhǔn)面的選擇 有著密切的關(guān)系。工藝路線不但影響加工的質(zhì)量和效率，而影響到工人的勞動(dòng)強(qiáng) 度、設(shè)備投資、車間面積、生產(chǎn)成本等問題。工藝路線的主要工作是：選擇定位 基準(zhǔn)，選擇各表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定工序的集中與分散程 度等。 ⑴ 根據(jù)分析研究曲軸的零件圖，其加工方法和方案，參考《機(jī)械制造工藝學(xué)》 表 1-13 、1-14、1-15 有： ① 工件端面加工方案有 粗車——半精車——精車 粗銑——精銑 ② 曲軸頸的加工方案 粗車——半精車——粗磨——精磨——鏡面磨 粗車——半精車——粗磨——精磨——超精加工 粗車——半精車——精車——精磨——研磨 粗車——半精車——精車——精磨——拋光 ③ 錐面的加工方案 粗車——半精車——磨削 粗車——半精車——粗磨——精磨 ④ 孔的加工方案 鉆——擴(kuò)——鉸 鉆——粗拉——精拉 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 5 - 鉆——粗鉸——精鉸 ⑵ 加工階段的劃分 由于曲軸的加工質(zhì)量要求較高，把整個(gè)加工過程分為以下幾個(gè)階段： ① 粗加工階段 在這一階段中切除較大量的加工余量，獲得高的生產(chǎn)率。 ② 半精加工階段 這一階段為精加工作好準(zhǔn)備，保證一定的精加工余量，并完成幾個(gè)次要面的 加工。 ③ 精加工階段 這一階段保證各主要面達(dá)到圖紙要求的質(zhì)量。 ④ 光整加工階段 這一階段拋光精度要求很高，表面粗糙度參數(shù)值要求很小的表面。 ⑶ 工序順序的安排 ① 根據(jù)工廠生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和車間生產(chǎn)設(shè)備情況及遵循一般的加工原則：先粗后精、 先主后次、先基面后其他面、先面后孔、在曲軸的加工過程中，在加工好一些工 序后必須進(jìn)行退刀槽、倒角等工序的加工，這些工序在實(shí)際中自行安排。 ② 熱處理工序的安排 曲軸是鑄件也是加工要求較高的基準(zhǔn)件，必須消除內(nèi)應(yīng)力防止加工過程中產(chǎn) 生的變性影響加工精度，使零件報(bào)廢增多，增大消耗，同時(shí)防止產(chǎn)生裝配誤差， 所以必須在鑄件取出后加工前進(jìn)行回火處理，并檢驗(yàn)。 曲軸加工完后需進(jìn)行氮化處理，氮化處理是在加熱的情況下把活性氮原子滲 入表面層，形成硬度很高的氮化物。 因?yàn)榈幚淼臏囟群艿停?00～600℃）而且不需要經(jīng)過淬火，所以氮化的 熱處理變形很小。與滲碳相比，氮化層形成較大的壓應(yīng)力，所以氮化后的抗疲勞 強(qiáng)度極限可提高約 15～35‰氮化層還具有抗腐蝕性，可以替代鍍鋅、發(fā)藍(lán)及其他 化學(xué)鍍層。 氮化層深度只有 0.5mm 左右，由于是精磨之后的氮化最后拋光使拋光所去的 氮化層薄而均勻。 ③ 檢驗(yàn)工序的安排 由于曲軸的尺寸精度、位置精度要求很高，所以在每加工完一道工序之后都 要設(shè)計(jì)一道檢驗(yàn)工序，依保證各尺寸精度的要求、位置精度要求，最后必須安排 一道最終檢驗(yàn)，按零件圖加工技術(shù)要求進(jìn)行檢驗(yàn)。 ⑷ 加工余量的確定及工序尺寸的確定 零件在機(jī)械加工工藝過程中，各個(gè)加工表面本身的尺寸及各個(gè)加工表面相互 之間的距離尺寸和位置關(guān)系，在每一道工序中是不同的，它們隨著工藝過程的進(jìn) 行而不斷改變，一直到工藝過程結(jié)束，達(dá)到圖紙上所規(guī)定的要求。在工藝過程中， 某工序加工達(dá)到應(yīng)達(dá)到的尺寸稱為工序尺寸。工序尺寸的正確確定不僅和零件圖 上的設(shè)計(jì)尺寸有關(guān)系，還與各工序的工序余量有關(guān)系。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 6 - ① 加工余量的確定 加工余量是指在加工過程中，從被加工表面上切除的金屬層厚度。加工余量 分工序余量和加工總余量（毛坯余量）二種。相鄰兩工序的工序尺寸之差稱為工 序余量。毛坯尺寸與成品零件圖的設(shè)計(jì)尺寸之差就稱為加工總余量即毛坯余量， 其值等于各工序的工序余量總和。 由于加工表面的形狀不同，加工余量又可分為單邊余量和雙邊余量兩種。如 平面的加工余量則是單邊余量，即實(shí)際所切除的金屬層厚度。對(duì)于外圓和孔等旋 轉(zhuǎn)表面而言，加工余量是從直徑上考慮的，故稱雙邊余量。實(shí)際切除的金屬厚度 是從直徑上的加工余量的一半。 因各工序尺寸都有公差，故實(shí)際切除的金屬層厚度不等，就產(chǎn)生了工序余量 的最大值和最小值。在工藝過程中，用極值法還是用調(diào)整法計(jì)算工序余量的最大 值和最小值，它們的概念是不同的。極值法是按試切加工原理計(jì)算，調(diào)整法是按 加工過程中誤差復(fù)原的原理來計(jì)算。為了便于加工和計(jì)算，工序尺寸一般按“如 體原則” （指向工件材料體內(nèi)的方向）標(biāo)注極限偏差。對(duì)于外表面的工序尺寸取上 偏差為零，而對(duì)于內(nèi)表面的工序尺寸取下偏差為零。 極值法計(jì)算的工序最大余量偏大，工序余量偏小，使得工序余量波動(dòng)較大， 工序余量的偏差過大。所以在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程中，單件或小批量生產(chǎn)時(shí)用 極值法計(jì)算，大批量生產(chǎn)和生產(chǎn)穩(wěn)定時(shí)用調(diào)整法計(jì)算，這樣可節(jié)約材料、降低成 本。 加工總余量的大小，對(duì)零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)性均有較大的影響。 余量過大不但增加機(jī)械加工的勞動(dòng)量，也增加材料、工具、電力等的消耗從而增 加了成本，并使切削力增大而引起工件的變形較大。相反，余量過小不能保證零 件的加工質(zhì)量。確定加工余量的基本原則是在保證加工質(zhì)量的前提下盡量減小加 工余量。目前，工廠中確定加工余量的方法一般有兩種，一種是靠經(jīng)驗(yàn)缺定，但 這種方法不夠準(zhǔn)確，為了保證不出廢品，余量總是偏大，多用于單件小批生產(chǎn)。 另一種方法是查閱有關(guān)加工余量的表格來確定，這種方法應(yīng)用比較廣泛。 比較合理的方法是加工余量的分析計(jì)算法。這種方法是在了解和分析影響加 工余量基本因素的基礎(chǔ)上，加以綜合計(jì)算來確定余量的大小。 加工總余量的數(shù)值，一般與毛坯制造精度有關(guān)。同樣的毛坯制造方法，總余 量的大小又與生產(chǎn)類型有關(guān)，批量大的總余量可以小一些。由于粗加工的工序余 量的變化范圍很大，半精加工和精加工的加工余量較小，所以在一般情況下加工 總余量的分配是足夠的。 ② 工序尺寸的確定 在零件的機(jī)械加工工藝過程中，各工序的工序尺寸及工序余量在不斷地變化， 其中一些工序尺寸在零件圖上往往不標(biāo)出或不存在，需要在制定工藝過程時(shí)予以 確定。而這些不斷變化的工序尺寸之間又存在著一定的聯(lián)系，需要用工藝尺寸鏈 原理去分析它們的內(nèi)在聯(lián)系，掌握它們的變化規(guī)律，正確地計(jì)算出各工序的工藝 尺寸。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 7 - 本設(shè)計(jì)的曲軸毛坯是球墨鑄鐵鑄件，查閱《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》可 知鑄造件的毛坯厚度約 2～5mm，表面層有缺陷，其特點(diǎn)是有較高的硬度，如果刀 具的刀刃切在表面層，將使刀具加速磨損，因此刀具切入金屬的厚度應(yīng)大于表面 層的厚度，大批量生產(chǎn)類型用金屬模鑄造查得機(jī)械加工余量約為 2.5mm。 對(duì)于工序余量，可按工廠工人實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)估計(jì)平面采用單邊余量，軸、孔 采用直徑上的雙邊余量，也可查閱參照《金屬加工工藝人員手冊》或《機(jī)械制造 工藝設(shè)計(jì)手冊》 。 實(shí)際生產(chǎn)中影響工序余量的因素比較復(fù)雜，下面做幾點(diǎn)說明作為確定工序余 量的參考。 ① 上道工序的表面粗糙度（Ra） 由于尺寸測量是在表面粗糙度的高峰上進(jìn)行的，任何后續(xù)工序都應(yīng)減小表面 粗糙度，因此在加工中首先要把上工序所形成的表面粗糙度切去。 ② 上工序的表面破壞層（Da） 由于切削加工都在表面上留下一層塑性變形層，這一層金屬組織已遭破壞， 必須在本工序中予以切除。 ③ 上工序的尺寸公差（Ta） 上工序的尺寸公差愈大，則本道工序的標(biāo)稱余量愈大。本道工序應(yīng)切除上道 工序尺寸公差中包含的各種可能產(chǎn)生的誤差。在工序余量內(nèi)要包括上工序的尺寸 公差。 ④ 上工序的形狀和位置誤差（Pa） 零件上有一些形狀和位置誤差不包括在尺寸公差的范圍內(nèi)，但這些誤差又必 須在加工中加以糾正，這是就必須單獨(dú)考慮其影響。 ⑤ 本工序的裝夾誤差（ ）b? 裝夾誤差應(yīng)包含定位誤差（包括夾具本身的誤差）和夾緊誤差。由于這項(xiàng)誤 差直接影響被加工表面與切削刀具的相對(duì)位置，所以加工余量中應(yīng)包含這項(xiàng)誤差。 4. 軸加工工序設(shè)計(jì) 4.1.洗兩端面 a)工序 10 是粗精銑。 工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選用立式銑床。根據(jù) 零件外廓尺寸，精度要求，選用功率為 4.5KW 的 X51 式立式銑床即能滿足要求。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 8 - 本零件結(jié)構(gòu)不規(guī)則，不易進(jìn)行裝夾、定位，故工序 10 選擇專用夾具。 a)工序 10 銑端面一、二時(shí)，在立式銑床上加工，所以選擇端銑刀。選用鑲齒 套式面銑刀根據(jù)零件加工尺寸，所選銑刀直徑 d＝100mm，齒數(shù) Z＝10。材料選擇 硬質(zhì)合金鋼。 本零件屬成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件表面的精度要 求、尺寸和形狀特點(diǎn)，參考有關(guān)資料，選擇如下。 a)選擇加工平面所用量具。銑端面，選擇讀數(shù)值 0.02，測量范圍 0～150 游 標(biāo)卡尺。 b)選擇加工孔所用量具。Φ12.7mm 孔經(jīng)過鉆，擴(kuò)兩次加工，選擇讀數(shù)值 0.01，測量范圍 5～30 的內(nèi)徑千分尺。M8 和 6M 螺紋經(jīng)過鉆,锪孔，攻螺紋加工， 鉆,锪孔時(shí)選擇讀數(shù)值 0.01，測量范圍 5～30 的內(nèi)徑千分尺，攻螺紋時(shí)選擇螺紋 塞規(guī)進(jìn)行測量。 本工序?yàn)殂?，已知加工材料?QT450，鑄件 160Mpa,128-192HBS；機(jī)床為 X51 式立式銑床，選用鑲齒套式面銑刀,直徑 d＝100mm，齒數(shù) Z＝10,材料選擇 YG6 硬 質(zhì)合金鋼,工件裝夾在專用夾具上。 （1）確定背吃刀量 aP 本工序加工余量 aP=1.5mm。 （2）確定每齒進(jìn)給量 fz 本工序要求加工表面粗糙度為 Ra≤6.3μm，查表 3.5 取每齒進(jìn)給量 fz=0.18mm/z。 （3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命后刀面最大磨損限度為 1.5mm，查表 3.8 刀具 壽命為 180min。 （4）確定切削速度 Vc 和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 Vf。當(dāng)壽命為 180min， ，100?zd aP=1.5mm，fz=0.18mm/z 時(shí)，查表 3.16 得： Vc=98m/min，n=322r/min，Vf=490mm/min。 其修正系數(shù)為 0.1??kMfnkv.1?rfnKkrv8.0sf3.aefae v=98 1.0 1.1 0.8 1.13=97.45m/min?? ns=322 1.0 1.1 0.8 1.13=320.2r/minsn Vf=490 1.0 1.1 0.8 1.13=487.26mm/min 根據(jù) X51 立式銑床說明書。 =300r/minw Vf =480mm/min 實(shí)際切削速度為:v=94.2m/min 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 fm = f*Z* nw =540mm/min 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 9 - 查機(jī)床說明書取 fm=480mm/min。 基本時(shí)間：經(jīng)計(jì)算平面銑削長度為 40mm，入切量及超切量取 8.8mm，故銑削該 平面的基本時(shí)間為： sTi 1.6min480/).(??? 圖 4-1 銑兩端面 4.2. 鉆質(zhì)量中心孔 質(zhì)量中心孔：當(dāng)物體繞一軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果對(duì)外未表現(xiàn)出力的作用，那么這 一軸線稱為該物體的質(zhì)量中心線，再按此質(zhì)量中心線鉆出中心孔，這樣的中心孔 稱為質(zhì)量中心孔。故，質(zhì)量中心孔未主軸頸軸心。 4.3.車削與主軸頸同軸的所有軸頸 采用中心孔定位，驅(qū)動(dòng)采用第三連桿軸頸上的傳送搭子。在加工中心進(jìn)行車 削，由于曲軸車床是一類專門化的車床，用來加工發(fā)動(dòng)機(jī)，內(nèi)燃機(jī)及空氣壓縮機(jī) 曲軸的主軸頸。所以主軸頸采用車?yán)に嚭透咚偻忏姡?本零件結(jié)構(gòu)不規(guī)則，不易進(jìn)行裝夾、定位，故工序 30 選擇專用夾具。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 10 - 主軸頸采用車?yán)に嚭透咚偻忏?，為適應(yīng)曲軸加工高速化、高效率、干式切 削的需求，目前大量采用涂層刀具。 4.3.1.切削用量 已知加工材料為 QT450，鑄件 160Mpa,128-192HBS；機(jī)床為專門化車床，選用 涂層刀具。查尋后選 C630 車床，轉(zhuǎn)速 n=800(r/min) （1）確定背吃刀量 本工序加工余量 =1.5mm。papa （2）確定每齒進(jìn)給量 本工序要求加工表面粗糙度為 Ra≤6.3μm，查表 3.5zf 取每齒進(jìn)給量 =0.2mm/r。zf （3）確定切削速度 Vc 和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 。fv10nDvmc??? 計(jì)算得， 125.6m/min.?cv 切削時(shí)間為： ITMc? 計(jì)算得， = =0.1mincT1605 圖 4-2 車削主軸頸 4.4. 車削全部連桿軸頸 1，5 主軸頸定位，夾緊驅(qū)動(dòng)，止推面軸向定位，第一平衡塊側(cè)面定角向?？?模車削方式。選擇 S1-217 號(hào)曲軸連桿頸車床。 本零件結(jié)構(gòu)不規(guī)則，不易進(jìn)行裝夾、定位，故工序 40 選擇專用夾具。該夾具 是本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)制作夾具。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 11 - 4.4.1.切削用量 已知加工材料為 QT450，鑄件 160Mpa,128-192HBS；機(jī)床為專門化車床，選用 S1-217 號(hào)曲軸連桿頸車床。轉(zhuǎn)速 n=65（r/min）。 （1）確定背吃刀量 aP 本工序加工余量 aP=2.5mm。 （2）確定每齒進(jìn)給量 fz 本工序要求加工表面粗糙度為 Ra≤6.3，查表 3.5 取每齒進(jìn)給量 fz=0.2mm/r。 （3）確定切削速度 Vc 和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 Vf。10nDvmc??? 計(jì)算得， 7.14m/min?cv 切削時(shí)間為： ITMc? 計(jì)算得， =1.15mincT 圖 4-3 加工各連桿 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 12 - 4.5.粗磨所有主軸頸、連桿頸、法蘭與曲軸軸頭 近幾年來，磨床加工有很大的發(fā)展，已廣泛地應(yīng)用于機(jī)械加工行業(yè)，磨削的 機(jī)械零件有很高的精度和很細(xì)的表面粗糙度。隨著機(jī)制造的精度提高，一個(gè)國家 的磨削工藝水平，往往地反映了國家機(jī)械制造的水平。我國制造的著名磨床有 “MG1432A 型高精度萬能外圓磨床，MG7132 型高精度平面磨床，MS1312 型高速外 圓磨磨床，S7450 型大螺紋磨床，MK8532 型數(shù)控凸輪磨床等。磨床除能磨削外圓， 內(nèi)圓，平面、成型面外，還能磨削螺紋、齒輪、刀具、模具等復(fù)雜零件表面加工。 1）磨床—磨床在磨削工件時(shí)，按加工要求不同，工作臺(tái)縱向運(yùn)動(dòng)的速度必須 可以調(diào)整，能實(shí)現(xiàn)無極變速，并在換向時(shí)有一定的精度要求，磨床要具備這些條 件，磨床的縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)采用了液壓傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)在磨床的工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)及橫向 快速進(jìn)退等方面已廣泛應(yīng)用。 2）液壓傳動(dòng)工作原理—在機(jī)床上為改善液壓傳動(dòng)的性能，以滿足生產(chǎn)加工中 的各種要求，磨床工作的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是由以下四部分組成：（1）執(zhí)行部分—液 壓機(jī)（液壓缸、液壓馬達(dá)）在壓力油的推動(dòng)下，作直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即將液 體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。（3）控制部分—壓力控制閥，流量控制閥，方向控制 閥等，用以控制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)所需要的力速度方向和工作性能的要求。（4）輔助 部分—油箱濾油器，油管和油管接頭等。其作用是創(chuàng)造必要的條件以保證液壓系 統(tǒng)正常工作。機(jī)床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，砂輪架快速進(jìn) 退運(yùn)動(dòng)，砂輪架周期進(jìn)給，尾架套筒的縮回，車軌潤滑以及其它一些動(dòng)作。 3）磨削加工的特點(diǎn)及磨削過程：特點(diǎn) 1）砂輪是由磨料和結(jié)合劉粘結(jié)而成的 特殊多刃具，在砂輪表面每平方厘米面積上約有 60～1400 顆磨料，每顆磨粒相當(dāng) 于一個(gè)刀齒，磨粒是一種高硬度的非金屬晶體，它不但可磨削銅，鑄鐵等較軟的 材料，而且還可以加工各種淬火鋼的零件，高速鋼刀具和硬質(zhì)合金等硬材料以及 超硬材料。（2）砂輪具有較高的周線速長一般 35m/s 左右，砂輪在磨削時(shí)除了對(duì) 工件表面有切削作用外，還有強(qiáng)烈的擠壓和摩擦作用，在磨削區(qū)域瞬時(shí)溫度高達(dá) 1000℃左右，（3）砂輪工作面經(jīng)修正手，可形成極細(xì)微的刃口以切除工件表面極 薄的金屬層。（4）磨削加工能獲得極高的加工精度和極細(xì)的表示粗糙度，磨削精 度通常達(dá)到 IT6～I(xiàn)T7 公差等級(jí)，表示粗糙度可達(dá) Ra1.25～0.16um，如境磨削工 件表示粗糙度為 Ra0.1um 工件表光滑如境，尺寸精度和形壯精度可達(dá)到 1um 以內(nèi)， 其誤差相當(dāng)于人體頭發(fā)絲粗細(xì)的 1/70 或更小。（5）砂輪在磨削時(shí)，部分磨鈍的 磨粒在一事實(shí)上的條件下能自動(dòng)落或崩碎，從而使砂輪保持良好的磨削性能。 磨削過程—金屬磨削的實(shí)質(zhì)是工件被磨削的金屬表層，在無數(shù)磨粒瞬間的擠 壓，摩擦作用下生產(chǎn)變形，而后轉(zhuǎn)為磨屑，并形成光潔表示的過程。金屬磨屑過 程可分為：三個(gè)階段，砂輪表示的磨粒與工件材料接觸，為彈性變形成為第一階 段，磨粒繼續(xù)切入工件，工件材料進(jìn)入塑性變形的第二階段，材料晶粒發(fā)生滑移。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 13 - 使塑性變形不斷增大，當(dāng)力達(dá)到工件的強(qiáng)度極限時(shí)，被磨削層材料。產(chǎn)生擠裂， 即進(jìn)入第三階段，最后被切離。 磨削的全過程表現(xiàn)為，力和熱的作用，以磨削力一磨削時(shí)砂輪與工件間發(fā)生 切削作用和摩擦作用，在砂輪和工件上分別，作用著大、小相等方向相反的力， 這種相互作用的力稱為磨削力。（2）磨削熱—磨削時(shí)產(chǎn)生的熱量較車削，銑削大， 熱量轉(zhuǎn)入砂輪，磨悄或被切削液帶走，然而砂輪是熱的不良導(dǎo)體，因此幾乎 80% 的熱量轉(zhuǎn)入工件和磨屑，磨削區(qū)域的瞬間高溫可燒傷工件的表層，并使磨屑時(shí)特 別注意對(duì)工件的冷卻。切削液—過去又稱冷卻液，主要用來降低度磨削熱和減小 龐大磨削過程中的摩擦。切削液的主要作用是：冷卻，潤滑，清洗，防銹在切削 過程中，把切削液直接澆注在砂輪和工件接觸的地方，以達(dá)到切削液的作用保證 零件加工的質(zhì)量。 粗磨主軸頸、連桿頸與法蘭 MQ8260 磨床，轉(zhuǎn)速 n=760r/min,進(jìn)給量為 1mm/r。主頸四是加工長度尺寸的一個(gè)基準(zhǔn)，其兩側(cè)扇板的厚度應(yīng)分均勻，否則極 易使整根曲軸的軸向尺寸發(fā)生偏移，即單邊，致使曲軸各扇板厚度不一而致廢。 達(dá)到粗糙度 Ra≤1.25 粗磨連頸是一道重要工序。粗磨連頸要進(jìn)行曲軸 120°的三等分,保證中心高 尺寸。磨床首尾兩端偏心夾具的移動(dòng)會(huì)引起主連軸頸中心高的變化，應(yīng)仔細(xì)調(diào)整 至合適之處反鎖固定。此外若中心架調(diào)整不恰當(dāng)會(huì)引起曲軸變形而致中心高超差， 而砂輪進(jìn)刀太快則會(huì)引起角度偏移,甚至曲軸斷裂。同時(shí)使粗糙度 Ra≤1.25 4．6.精磨所有主軸頸、連桿頸、法蘭與曲軸軸頭 為了適應(yīng)各類零件的磨削，磨床和砂輪的品種，性能也有了進(jìn)一步的發(fā)展， 在基本型譜的基礎(chǔ)上，又生產(chǎn)出，精密型，高精度型，半自動(dòng)型及數(shù)控型等 10 個(gè) 系列，各類磨床的精度適應(yīng)性和專門化程度均有很大提高，如適于模具制造的坐 標(biāo)磨應(yīng)酬具有加工精度高使用壽命長等特點(diǎn)，近 20 年來，在我國超硬磨料，如人 造金鋼石，立方氮化硼等，已廣泛地應(yīng)用于各種高硬度材料的磨削。 要求精度高的機(jī)械零件的加工方法一般分為粗磨—半精磨—精磨—精密磨— 超精磨五個(gè)階段。磨削加工一般是屬于零件的后道工序，即零件的精加工。困此 零件的尺寸精度和相關(guān)面的位置精度以及有關(guān)表示的形狀精度和表示粗糙度，都 要在磨削中得到最后控制和保證，所以必須仔細(xì)分析和研究零件圖及技術(shù)要求， 根據(jù)對(duì)零件圖的分析研究，就可以初步確定零件的加工順序和所采用的加工方法。 例如：尺寸精度 IT6 級(jí)，表示粗糙度為 Ra0.8—0.1um 時(shí)一般只需要經(jīng)過粗磨，精 磨或粗磨，精磨或粗磨。精磨和精密磨削，尺寸精度在 IT6—IT5 表示粗糙度為 0.1um～Ra0.5 um 時(shí)，一般要經(jīng)過粗磨，半精磨，精磨，高精度磨削加工。磨削 加工所用的機(jī)床除特殊機(jī)床外，一般采作通用工藝裝備，以降低生產(chǎn)成本取得良 好的經(jīng)濟(jì)效果，成批大量生產(chǎn)時(shí)，可以根據(jù)零件的加工精度和技術(shù)要求，盡量采 用專用夾具，專用量具，以滿足高生產(chǎn)率的要求，砂輪的選擇也應(yīng)可能按照不同 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 14 - 工序的不同要求考慮，磨料，粒度，硬度，尺寸等這樣人但能保證工件的加工精 度，同時(shí)對(duì)提高生產(chǎn)率也有利。 大批量的機(jī)械零件生產(chǎn)中，零件的產(chǎn)生相當(dāng)穩(wěn)定并廣泛采用專用機(jī)床的自動(dòng) 生產(chǎn)線，生產(chǎn)率極高，整個(gè)生產(chǎn)過程按一事實(shí)上節(jié)拍自動(dòng)循環(huán)，操作工人只是在 自動(dòng)生產(chǎn)線的一端裝上毛坯，在另一端卸成品，并監(jiān)視自動(dòng)線的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就可 以了，我國已在汽車，拖拉機(jī)，軸承承等生產(chǎn)中建立了許多自動(dòng)線，現(xiàn)在的機(jī)械 制造基本特征是：多品種，中、小批生產(chǎn)占主導(dǎo)地位，工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)常地更 換，以適應(yīng)市場的競爭，目前除采用先進(jìn)高效，高速磨削，強(qiáng)力磨削外，還逐步 采用先進(jìn)的自動(dòng)或半自動(dòng)磨削，數(shù)控磨削，適應(yīng)控制磨削，和成組工藝等新技術(shù)， 達(dá)到較高的生產(chǎn)率和設(shè)備負(fù)荷率。 精磨主軸頸時(shí)應(yīng)把兩頂尖孔倒角處抹干凈,去掉砂粒、油泥,確保加工基準(zhǔn)— —中心孔的精度，必要時(shí)修研。 精磨開始前，要提前啟動(dòng)機(jī)床，使砂輪運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后,利用修整器把砂輪的 厚度和圓弧修整。修好圓弧后應(yīng)用圓弧規(guī)檢查,看圓弧是否和兩側(cè)面相切，如不相 切,要檢查表面修整器是否有偏心或其它問題,問題找出并解決后再重新修圓弧至 合格。砂輪的圓周表面要修細(xì)致,否則不能保證磨削后軸頸的粗糙度而形成螺旋紋 印。因?yàn)榍S較長，必須用中心架作為一個(gè)輔助支撐，進(jìn)入精磨后，先磨一個(gè)軸 頸至合適尺寸（留至比成型尺寸大 0.1～0.2mm） ，使支中心架有一個(gè)合適的基準(zhǔn) 面。為了使整根曲軸在加工運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的剛性和緊固性增強(qiáng)，可采用 V 型夾具來裝夾 曲軸主頸一、主頸五位置。測量時(shí)，應(yīng)千分尺和表架上的千分表結(jié)合起來使用。 另外，小頭精磨一般單獨(dú)安排一道工序。此工序主要是小頭跳動(dòng)和小頭長度 尺寸易超差。加工前應(yīng)先用百分表檢查主頸一跳動(dòng)，若超差，則應(yīng)重新修正小頭 中心孔倒角，直到跳動(dòng)合格。 最后，要是精磨過的主軸頸、連桿頸與法蘭精度達(dá)到 Ra≤0.16。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 15 - 5.孔加工工序設(shè)計(jì) 工序 60 是鉆、擴(kuò)孔,80 是鉆孔、锪孔、攻螺紋。由于加工面位置分散，表面 粗糙度數(shù)值要求不同，因而選擇 Z535 鉆床。 工序 60 鉆孔 d=12.7mm 時(shí)，選擇錐柄麻花鉆頭 d＝12mm，長度 l＝182mm，齒 數(shù) Z＝3。材料選擇高速鋼，1 號(hào)莫氏圓錐。 工序 60 鉆底孔 2-M6 時(shí)，選擇錐柄麻花鉆頭 d＝4.9mm，長度 l＝52mm，齒數(shù) Z＝3。材料選擇高速鋼，1 號(hào)莫氏圓錐。 工序 60 擴(kuò)孔 d=12.7+0.10mm 時(shí)，選擇錐柄擴(kuò)孔鉆的 d=12.7mm, 長度 l＝101mm，齒數(shù) Z＝3。材料選擇高速鋼。 工序 60 鉆 M8 底孔時(shí)，選擇直柄麻花鉆頭 d＝6.8mm，長度 l＝101mm，齒數(shù) Z＝3。材料選擇高速鋼。 工序 60 锪孔時(shí)，選擇帶導(dǎo)柱直柄平底锪鉆。直徑 d＝14mm，d1=6.6mm，長度 L＝150mm。材料選擇高速鋼。 工序 60 攻螺紋 M8 時(shí)，根據(jù)螺紋公稱直徑選擇 M8 絲錐，直徑 d＝8mm，長度 L＝72mm，螺距 P＝1.25。 工序 60 攻螺紋 M6 時(shí)，根據(jù)螺紋公稱直徑選擇 M6 絲錐，直徑 d＝6mm，長度 L＝66mm，螺距 P＝1。 工序 60 鉆 120 度的倒時(shí)，選擇直柄錐面锪鉆，直徑 d＝16mm，d1=10mm，d2=3.2mm，長度 l＝20mm，齒數(shù) Z=6。材料選擇高速鋼。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 16 - 5.1 粗銑 M6 孔端面 5.1.1 切削用量 本工序?yàn)殂姡阎庸げ牧蠟?HT200，鑄件 160Mpa,128-192HBS；機(jī)床為 X51 式立式銑床，選用鑲齒套式面銑刀,直徑 d＝100mm，齒數(shù) Z＝10,材料選擇 YG6 硬 質(zhì)合金鋼,工件裝夾在專用夾具上。 （1）確定背吃刀量 aP 本工序加工余量 aP=1.5mm。 （2）確定每齒進(jìn)給量 fz 本工序要求加工表面粗糙度為 Ra≤6.3μm，查表 3.5 取每齒進(jìn)給量 fz=0.18mm/z （3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命查表 3.7 得后刀面最大磨損限度為 1.5mm，查 表 3.8 刀具壽命為 180min。 （4）確定切削速度 Vc 和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 Vf。當(dāng)壽命為 180min， ，100?zd aP=1.5mm，fz=0.18mm/z 時(shí)，查表 3.16 得： Vc=98m/min，n=322r/min，Vf=490mm/min。 其修正系數(shù)為 0.1??kMfnkv.1?rfnKkrv8.0sf3.aefae v=98*1.0*1.1*0.8*1.13=97.45m/min ns=322*1.0*1.1*0.8*1.13=320.2r/min Vf=490*1.0*1.1*0.8*1.13=487.26mm/min 根據(jù) X51 立式銑床說明書。 由 4.2-36 選擇 nw=300r/min Vf =480mm/min 實(shí)際切削速度為:v=94.2m/min 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 fm = f*Z* nw =540mm/min 查機(jī)床說明書取 fm=480mm/min 5.1.2.基本時(shí)間 經(jīng)計(jì)算平面銑削長度為 40mm，入切量及超切量取 8.8mm，故銑削該平面的基 本時(shí)間為 sTi 1.6min480/).(??? 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 17 - 5.2.精銑 M6 孔端面 5.2.1 切削用量 本工序?yàn)殂姡阎庸げ牧蠟?HT200，鑄件 160Mpa,128-192HBS；機(jī)床為式立 式銑床，選用鑲齒套式面銑刀,直徑 d＝100mm，齒數(shù) Z＝10,材料選擇 YG6 硬質(zhì)合 金鋼,工件裝夾在專用夾具上。 （1）確定背吃刀量 aP，本工序加工余量 aP=1.0mm。 （2）確定每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 fr 本工序要求加工表面粗糙度為 Ra≤3.2μm，查表取 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 fr=0.5mm/r 即 fz=fr/10=0.05mm/z （3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命查表得后刀面最大磨損限度為 0.5mm，查表 3.8 刀具壽命為 180min。 4)確定切削速度 Vc 和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 Vf vpueyzxpmqvkafTdCvv0? 查表得：Cv=245, , , , ,2.0?vq3.v15.?v3.0vy ×1.13×1.1, , , , ,8.0?vkd10 in80T.zf2.?u0pv 計(jì)算得：Vc＝168.4m/min ns = 1000×Vc /3.14×d0=1000×168.4/3.14×100=536.3r/min 根據(jù) X51 立式銑床說明書 由 4.2-36 選擇 nw=490r/min 實(shí)際切削速度為: ×d×nw×10-3=153.9/min14.3?v 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 fm =fz×z×nw =245mm/min 查機(jī)床說明書取 fm=230mm/min 5.2.2.基本時(shí)間 MjflT21?? 經(jīng)計(jì)算平面洗削長度為 ml40 入切量及超切量取 + =8.8mm12 故銑削該平面的基本時(shí)間為 7.in3/)8.40(???Ti 以銑削過的底面和鉆削后的孔和一個(gè)支撐為定位，鉆、攻 M6 的螺紋孔。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 18 - 5.3.鉆 2-M6 底孔 本工序?yàn)殂@，已知加工材料為 HT200，鑄件；機(jī)床為 Z535 立式鉆床，工件裝 夾在專用夾具上。 5.3.1.切削用量 確定粗加工 2-M6 螺紋底孔的切削用量。所選刀具為直柄麻花鉆。 Ⅰ.確定背吃刀量 ap 鉆孔粗加工雙邊余量 4.9mm，顯然 ap＝4.9/2＝2.45mm。 Ⅱ.確定進(jìn)給量 f 根據(jù)表 2.7，在高速鋼鉆頭鉆孔時(shí)，麻花鉆直徑為 φ4.9mm,進(jìn)給量 f＝0.27～０.33mm/r，選擇進(jìn)給量為 0.3mm/r。 Ⅲ.選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度,根據(jù)表 2.12, 高速鋼鉆頭粗加工灰鑄鐵，后 刀面最大磨損限度 0. 5～0.8，取值為 0.6。φ4.9mm 高速鋼鉆頭平均壽命 T＝20min。 Ⅳ.確定切削速度 v 根據(jù)表 2-13,鉆孔時(shí)切削速度的計(jì)算公式. vyzxpmvkfaTdC0? 其中： ， ， ， ， ， ， ×1.16，而5.9?vC123.0m0?vx3.fz5.25.?v7.0vk ， ， 。d40inT42a 計(jì)算得：vc＝16.7m/min，ns = 1108 r/min 查表，取 nw =996r/min,故實(shí)際 切削速度為 V=3.14*4.9*996/1000=15.3 m/min。 5.4 確定攻 2-M6 螺紋的切削用量 5.4.1.切削用量 Ⅰ. 確定背吃刀量 ap 攻 M6 螺紋雙邊余量 1.1mm，顯然 ap＝1.1/2＝0.55mm。 Ⅱ. 確定進(jìn)給量 f 根據(jù)表，攻 2-M6 螺紋時(shí)，加工材料為灰鑄鐵，進(jìn)給量為 0.3mm/r。 Ⅲ. 確定切削速度 v 螺紋直徑 6mm，螺距 1，加工灰鑄鐵，查表得 vc＝8m/min。計(jì)算得：ns=424.6 查表，取 nw =400r/min,故實(shí)際切削速度為 V=3.14*6*400/1000=7.5 m/min。 （3）.倒 2x120 度角采用 120 度锪鉆。為縮短輔助時(shí)間，取倒角時(shí)的主軸轉(zhuǎn) 速與攻螺紋時(shí)相同：nw =400r/min 手動(dòng)進(jìn)給。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 19 - 5.4．2.基本時(shí)間 (1).確定粗加工 2-M6 螺紋底孔的基本時(shí)間。 1）鉆深為 20mm 孔的基本時(shí)間為 nnjflfLT21?? ， ， ， ， ,其ork45?)2~1(ct21?rkDl ml4D8.4?ml20 中 , , ,ml.21?l0rf/3.?i/96r? 計(jì)算得：T=0.5s 2）鉆深為 15mm 孔的基本時(shí)間為 fnlfLTj 21? ， ， ， ， ,其ork45?)2~1(ct21?rkDl ml4?D8.4ml15? 中 , , ,ml.21?l rf/3.0?in/96r 計(jì)算得：T＝4.0s。 (2).確定攻 M6 螺紋的基本時(shí)間，攻螺紋的基本時(shí)間為 ifnlflTj )(02121??? 其中 ， ， ， ，,)3~1(pl?pl)32(ml5r/3.? ，i=1.min/40r 計(jì)算得：T＝21s。 工序Ⅶ：以銑削過的底面和鉆削后的孔和一個(gè)支撐為定位，鉆、擴(kuò)直徑 12.7 的孔。 5.5 加工 φ12.7×4.4 底孔 5.5.1．鉆孔 本工序?yàn)殂@，已知加工材料為 HT200，鑄件；機(jī)床為 Z535 立式鉆床，工件裝 夾在專用夾具上。 1).確定粗加工 Φ12mm 孔的切削用量。所選刀具為直柄麻花鉆。 Ⅰ. 確定背吃刀量 ap 鉆孔粗加工雙邊余量 12mm，顯然 ap＝12/2＝6mm。 Ⅱ. 確定進(jìn)給量 f 根據(jù)表 2.7，在高速鋼鉆頭鉆孔時(shí)，麻花鉆直徑為 φ12mm, 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 20 - 進(jìn)給量 f＝0.26～０.32mm/r，選擇進(jìn)給量為 0.3mm/r。 Ⅲ. 選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度根據(jù)表 2.12, 高速鋼鉆頭粗加工灰鑄鐵，后 刀面最大磨