1、本科毕业论文（20 届）单拐曲轴机械加工工艺及工艺装备设计所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 单拐曲轴机械加工工艺及工艺装备设计 1课题意义及目标单拐曲轴作为轴类零件，其主要加工表面是外圆及端面，其结构相对简单，加工时间少，加工成本较低，但零件的加工精度要求较高。通过本次毕业设计学生应该深入了解单拐曲轴零件的结构、造型及工艺等方面的内容，综合运用所学过的基础理论知识，编制单拐曲轴零件的机械加工工
2、艺规程、工艺装备设计及绘制工艺装备结构图等内容，为学生在毕业后从事机械方面工作打好基础。 2主要任务（1）编制单拐曲轴零件机械加工工艺规程；（2）单拐曲轴的机械加工工艺装备设计；（3）绘制工艺装备结构图；（4）编写设计说明书。3主要参考资料1 刘德荣，组合夹具结构简图的初步探讨J. 组合夹具，1982. (1)。2 孙已德，机床夹具图册M，北京：机械工业出版社，1984：20-23。3 刘友才，机床夹具设计M ，北京：机械工业出版社，1992 。4进度安排设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期1 查阅文献，完成开题报告。 2014.12.10 至 2014.12.302 确定曲轴加工工艺方案。
3、 2014.12.31 至 2015.03.313 绘制工艺装备结构图。 2015.04.01 至 2015.05.104 编写设计说明书。 2015.05.11 至 2015.05.315 提交及修改设计说明书，答辩。 2015.06.01 至 2015.06.20审核人： 年 月 日I单拐曲轴机械加工工艺及工艺装备设计摘 要：通过对单拐曲轴零件几何形状、尺寸精度及位置精度等进行分析，制定其机械加工工艺规程，同时为了正确的保证加工表面相对其它表面的尺寸和位置精度，通过对定位、夹紧等装置的慎重选择，设计了单拐曲轴的专用夹具。本设计力求正确、简单、实用关键词：单拐曲轴, 加工工艺,专用夹具Sin
4、gle throw crankshaft machining technology and process equipment designAbstract :Through a single throw crankshaft part geometry, dimensional accuracy and position accuracy analysis, preparation of its machining process planning, and in order to ensure the proper processing of the surface relative to
5、 the other surface size and position accuracy by the positioning, clamping and other devices carefully selected, designed a special jig cane crankshaft. The design seeks to correct, simple and practical.Keywords: crankshaft; machining processing; special fixtureII目 录1 绪论 .12 零件的工艺分析 .22.1 零件工艺分析 .22
6、.2 零件的功用分析 .22.2.1 轴类零件的功用 .22.2.2 轴类零件的主要技术要求 .22.2.3 轴类零件的材料、毛坯及热处理 .33 毛坯尺寸、工序尺寸及机械加工余量的确定 .53.1 工序尺寸及公差确定 .53.2 设备及工艺装备的确定 .83.3 切削用量及工时定额确定 .84 零件工艺规程设计 .164.1 确定毛坯的制造形式 .164.2 加工方法分析及确定 .164.3 加工顺序的安排 .164.4 定位基准的选择 .164.4.1 选择定位基准的方法 .164.4.2 轴类零件的定位基准与装夹方法 .194.5 拟定零件加工的工艺路线 .205 钻 4-22 孔专用夹
7、具设计 .255.1 夹具设计 .255.1.1 定位基准的选择 .255.1.2 定位方案的确定 .255.1.3 定位元件的选用 .255.1.4 切削力及夹紧力计算 .265.1.5 钻套、连接元件及钻模板设计 .275.1.6 夹具体的设计 .285.1.7 夹具精度分析 .28III5.1.8 夹具设计及操作的简要说明 .296 车曲轴颈专用夹具设计 .306.1 夹具设计 .306.1.1 选择定位基准 .306.1.2 确定定位元件 .306.1.3 夹紧装置的设计要求 .316.1.4 夹具体的设计 .316.1.5 夹具精度分析 .326.1.6 夹具设计及操作的简要说明 .
8、32毕业设计总结 .33参考文献 .34致谢 .3611 绪论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
9、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
10、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机床的驱动及工件夹紧问题，综合所学的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
11、。因而具有十分重要的意义。22 零件的工艺分析2.1 零件工艺分析1） 主轴颈、连杆轴颈本身精度：主轴颈 110+0.025 +0.003 尺寸公差等级 IT6，表面粗糙度 Ra 为 1.25m，连杆轴颈 110-0.036 -0.071 尺寸公差等级为 IT7，表面粗糙度 Ra 为 0.63m，轴颈长度公差等级为 IT13，圆柱度误差 0.015，连杆轴颈的圆柱度误差 0.015。2）位置精度，主轴颈与连杆轴颈的平行度 0.02，主轴颈的同轴度误差为0.02。3）零件结构工艺性分析单拐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=
12、7.4412，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，对单拐曲轴的基本要求是高强度、高韧性、高耐磨性和回转平稳性，因而安排单拐曲轴加工过程应考虑到这些特点。2.2 零件的功用分析2.2.1 轴类零件的功用单拐曲轴属于轴类零件。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 Ld12，通常称为刚性轴，而 Ld12 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。2.2.2 轴类零件的主要技术要求轴通常是由支承轴颈支承在
13、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 。 6 153（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 IT6IT9；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 50200m。（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
14、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 1030m，高精度的为 510m。（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 3.20.8m，支承轴颈的表面粗糙度 Ra 值为 0.80.2m。（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。2.2.3 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
15、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 5058HRc，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 。14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
16、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4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。
