【正文】 作。因而，箱體類零件的精度對箱體內(nèi)零部件的裝配精度有決定性影響。它的質(zhì)量，將直接影響著整機(jī)的使用性能、工作精度和壽命。 本課題所涉及的曲軸箱零件是一種典型的、相對復(fù)雜的、加工技術(shù)要求較高的箱體類零件。曲軸箱箱蓋、箱體主要加工部分是分割面、軸承孔、缸孔、通孔和螺孔。其中軸承孔及箱蓋上缸孔要在箱蓋、箱體合箱后再進(jìn)行鏜孔及銑削端面的加工。其結(jié)構(gòu)有多種孔、 面，而且要求都相對較高。 通過對曲軸箱結(jié)構(gòu)的分析，了解曲軸箱加工的特點(diǎn)，通過對機(jī)床夾具總體設(shè)計的過程，深入生產(chǎn)實(shí)際調(diào)查研究，了解工件的工藝過程、本工序的加工要求、工件已加工面及待加工面的情況、基準(zhǔn)面選擇的情況、可以選用的機(jī)床設(shè)備及切削用量等。在設(shè)計過程中，不僅可以鞏固相關(guān)的專業(yè)知識，還將提高查閱設(shè)計手冊及圖冊的能力，并熟悉相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，鍛煉獨(dú)立解決問題的能力，提高應(yīng)用繪圖軟件繪制工程圖的 熟練度等?？梢杂行У貙⒋髮W(xué)所學(xué)的各方面知識加以運(yùn)用，為以后畢業(yè)就業(yè)，從事制造業(yè)行業(yè)方面的工作，打好基礎(chǔ)。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 曲軸箱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 2 1 曲軸箱結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)分析 曲軸箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1）孔徑精度：孔徑的尺寸精度和幾何精度形狀精度會影響軸的回轉(zhuǎn)精度和軸承的壽命。其中曲軸箱合箱后對軸承孔與兩側(cè)缸孔精度要求較高，為 IT7 級。 2）孔與孔的位置精度：同一軸線上各孔的同軸度誤差和孔的端面對軸線的垂直度誤差，會影響主軸的徑向跳動和軸向竄動，同時也使溫度增加，并加劇軸承磨損。一般同軸線上各孔的同軸度約為最小孔徑尺寸公差的一半。其中曲軸箱全箱后對兩個Φ ? mm 軸承孔的同軸度公差為Φ 。 3）主要平面的精度：箱體零件 上的裝配基面通常即是設(shè)計基準(zhǔn)又是工藝基準(zhǔn)，其平面度誤差直接影響主軸與床身聯(lián)接時的接觸剛度，加工時還會影響軸孔的加工精度，因此這些平面必須本身平直，彼此相互垂直或平行。其中曲軸箱合箱后對箱蓋分割面與箱體分割面的對稱度要求為 。 4）孔與平面的位置精度：箱體零件一般都要規(guī)定主要軸承孔和安裝基面的平行度要求，它們決定了主要傳動軸和機(jī)器上裝配基準(zhǔn)面之間的相互位置及精度。其中箱蓋、箱體軸承孔的軸心線對分割面的對稱度公差為 。 5）表面粗糙度：重要孔和主要表面的粗糙度會影響聯(lián)接面的配合性質(zhì)和接觸剛度 ，所以要求較嚴(yán)格，其中曲軸箱箱體與箱蓋的分割面的粗糙度要求達(dá)到 . 曲軸箱圖樣分析 1）箱蓋、箱體分割面的平面度公差為 。 2）軸承孔由箱蓋、箱體兩部分組成，其尺寸Φ ? mm的分割面位置，對上、下兩個半圓孔有對稱度要求，其對稱度公差為 。 3）兩個Φ ? mm 軸承孔的同軸度公差為Φ 。 4）Φ 140mm 端面對Φ ? mm孔軸心線的垂直度公差為 。 5）箱蓋上部 2 Φ ? mm 孔端面對其軸心線的垂直度公差為 ，對Φ ? mm軸承孔軸心線平行度公差為 。 生產(chǎn)綱領(lǐng)的確定 生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計劃。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)還包括一定的備品和廢品數(shù)量。計劃期為一年的生產(chǎn)綱領(lǐng)稱為年生產(chǎn)綱領(lǐng)，按下式計算： 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 曲軸箱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 3 N=Qn(1+α )(1+β ) 式中 N零件的年產(chǎn)量，單位為件 /年； Q產(chǎn)品年產(chǎn)量，單位為臺 /年； n每臺產(chǎn)品中該零件數(shù)量，單位為件 /臺； α 備品百分率； β 廢品百分率。 已經(jīng)該減速箱年產(chǎn)量 Q=1200 臺 /年，備品率α =5%，廢品率β =3% 即 N=Qn(1+α )(1+β ) =1200（ 1+5%）（ 1+3%） =1297 件 /年 確定毛壞的制造形式 查《機(jī)械制造工藝學(xué)》 P7表得，重型零件（ 30kg 以上）年產(chǎn)量＞ 1000 件 /年，為大批量生產(chǎn)。采用金屬模機(jī)器造型，毛坯的精度較高，毛坯加工余量可適當(dāng)減少。 材料的選擇 由于曲軸箱的形狀相對比較復(fù)雜，而且它只是用來起連接 作用和支撐作用，查閱《機(jī)械加工工藝手冊》表 ，考慮到灰鑄鐵容易成形，切削性能、強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性均較好且價格低廉，而且一般箱體零件的材料大都采用鑄鐵，故選用牌號為 HT200 的灰鑄鐵。 表 11 HT200 的力學(xué)性能 牌號 抗壓強(qiáng)度 /MPa 抗剪強(qiáng)度 /MPa 彈性模量 /GPa 疲勞極限 /MPa HT200 588～ 785 243 78～ 108 88～ 108 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 擬定箱體加工工藝路線 4 2 擬定箱體加工工藝路線 定位基準(zhǔn)的選擇原則 精基準(zhǔn)的選擇 大批量生產(chǎn)的曲軸箱，通常以底平面（或分割面）和兩定 位銷孔為精基準(zhǔn)。這種定位方式很簡單地限制了工件六個自由度，定位穩(wěn)定可靠；在一次安裝下，可以加工除定位面以外的所有五個面上的孔或平面，也可以作為從粗加工到精加工的大部分工序的定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，此外，這種定位方式夾緊方便，工件的夾緊變形小；易于實(shí)現(xiàn)自動定位和自動夾緊，且不存在基準(zhǔn)不重合誤差。 粗基準(zhǔn)的選擇 加工曲軸箱箱體或箱蓋底平面時，取要加工的面得對稱面為粗基準(zhǔn)，符合工作表面間相互位置要求原則。這樣可以保證對合面加工后凸緣的厚薄較為均勻，減少箱體合裝時對合面的變形。 切削用量的選 擇原則 粗加工時切削用量的選擇 粗加工時加工精度與表面粗糙度要求不高，毛坯余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時，要盡可能保證較高的單位時間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。 （ 1）切削深度的選擇 粗加工時切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應(yīng)當(dāng)盡量將粗加工余量一次切除。只有當(dāng)總加工余量太大，一次切不完時，才考慮幾次走刀。 （ 2）進(jìn)給量的選擇 粗加工時限制進(jìn)給量提高的因素主 要是切削力。因此，進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)工藝 系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度來確定。選擇進(jìn)給量時應(yīng)考慮到機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度好的情況下，可選用大一些的進(jìn)給量；在剛性和強(qiáng)度較差的情況下，應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn)給量。 （ 3）切削速度的選擇 粗加工時，切削速度主要受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制。切削深度、進(jìn) 給量和切削速度三者決定了切削速率，在確定切削速度時必須考慮到機(jī)床的許用功率。如超過了機(jī)床的許用功率，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。 精加工時切削用量的選擇 精加工時加工精度和表面質(zhì) 量要求較高，加工余量要小且均勻。因此，選擇精加工的切削用量時應(yīng)先考慮如何保證質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 擬定箱體加工工藝路線 5 （ 1）切削深度的選擇 精加工時的切削深度應(yīng)根據(jù)加工留下的余量確定。通常希望精加工余量不要 留得太大，否則，當(dāng)吃刀深度較大時，切削力增加較顯著，影響加工質(zhì)量。 （ 2）進(jìn)給量的選擇 精加工時限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度。進(jìn)給量增大時，雖有利于斷屑，但殘留面積高度增大，切削力上升，表面質(zhì)量下降。 （ 3）切削速度的選擇 切削速度提高時，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。一般 選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。只有當(dāng)切削速度受到工藝條件限制而不能提高時，才選用低速，以避開積屑瘤產(chǎn)生的范圍。 曲軸箱的機(jī)械加工工藝過程分析 1）曲軸箱箱蓋，箱體主要加工部分是分割面、軸承孔、缸孔、通孔和螺孔，其中軸承孔及箱蓋上缸孔要在箱蓋、箱體合箱后再進(jìn)行鏜孔及刮削端面的加工，以保證兩軸承孔同軸度、端面與軸承孔軸心線的垂直度、缸孔端面與軸承孔軸心線的平行度要求等 。 2）曲軸箱在加工前，要進(jìn)行人工時效處理，以消除鑄件內(nèi)應(yīng)力。加工時應(yīng)注意夾緊位置，夾緊力大小及輔助支承的 合理使用主，防止零件的變形。 3）箱蓋、箱體分割面上的 12Φ 16mm 孔的加工，采用同一鉆模，均按外形找正，這樣可保證孔的位置精度要求。 4）曲軸箱箱蓋、箱體不具互換性，所以每裝配一套必須鉆、鉸定位銷，做標(biāo)記和編號。 曲軸箱加工工藝路線的確定 曲軸箱的主要加工表面為上、下兩平面和兩分割面，較重要的加工表面為曲軸箱箱體和箱蓋的結(jié)合面，以及合箱后的軸承孔，次要加工表面為聯(lián)接孔、螺紋孔、箱體和箱蓋的上下平面等。 曲軸箱的機(jī)械加工路線是圍繞著主要表面的加工來安排的。曲軸箱的加工路線按可分為三個階段： 第一階段 為曲軸箱箱蓋的加工； 第二階段為曲軸箱箱體的加工； 第三階段為曲軸箱合箱后的加工。 第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準(zhǔn)備精基準(zhǔn)；第二階段主要是加工除精基準(zhǔn)以外的其它表面，為合箱做準(zhǔn)備的螺孔和結(jié)合面的粗加工等；第三階段則主要是最終保證曲軸箱各項(xiàng)技術(shù)要求的加工，包括合箱后軸承孔、缸孔的精加工。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 毛坯尺寸、機(jī)械加工余量和工序尺寸的 確定 6 3 毛坯尺寸、機(jī)械加工余量和工序尺寸的確定 曲軸箱箱體： 毛坯的外廓尺寸 考慮其加工外廓尺寸為 690 300 260mm，表面粗糙度要求 zR 為 m? ，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表 — 24 及表 — 26，公差等級 IT8— 10級，取 8級，鑄件機(jī)械加工余量等級取 F級。由于加工時是以加工表面的對稱平面為基準(zhǔn)，同時加工兩面，故為雙邊余量。 主要平面加工的工序尺寸及加工余量 為了保證加工后工件的尺寸，由《機(jī)械加工工藝手冊》表 — 23 與表 —25 得切削灰鑄鐵時，毛坯的高度余量為： 工序 6的底面粗銑余量為 。 工序 7的分割面粗銑余量為 +精銑余量 1mm+留磨余量 ，總 5mm 余量 工序 8的底面 精銑余量為工序 6的保留余量 1mm。 工序 12分割面磨削后達(dá)到要求尺寸 260mm 即毛坯的高度為： 260+=。 表 31 箱體主要平面加工余量表 工序名稱 工序余量 工序所能達(dá)到的精度等級 表面粗糙度 工序尺寸 工序尺寸及其上下偏差 磨分割面 IT7（? ） 260mm 260? 銑底面 IT8（? ） ? 精銑分割面 IT8（? ） ? 粗銑分割面 IT12（? ） ? 粗銑底面 IT12（? ） 266mm 266? 毛坯面 2? 25 2? 主要孔加工的工序尺寸及加工余量 工序 9：鉆 4Φ 18mm 孔，锪 4Φ 40mm 凸臺 由于是底孔，精度要求不高，故直接采用相同直徑的麻花鉆進(jìn)行加工，孔加工好后，采用莫氏錐柄平底锪鉆進(jìn)行锪凸臺平面。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 毛坯尺寸、機(jī)械加工余量和工序尺寸的 確定 7 工序 10： 12Φ 16mm 孔，锪 12Φ 32mm 凸臺 由于是聯(lián)接孔，精度要求不高，故直接采用相同直徑的麻花鉆進(jìn)行加工，孔加工 好后，采用莫氏錐柄平底锪鉆進(jìn)行锪凸臺平面。 工序 11：鉆、攻 3M6mm 螺紋孔 由于是攻螺紋孔，由《機(jī)械加工工藝手冊》表 查得，先用Φ 5mm 的麻花鉆進(jìn)行通孔的加工，而后再用 M8mm 的絲錐進(jìn)行攻螺紋。 曲軸箱合箱 主要平面加工的工序尺寸及加工余量 工序 8：以底面定位，裝夾工件，銑箱蓋上斜面 50mm 160mm 箱蓋上斜面粗糙度為 zR 為 ，可一次銑削得到，余量《機(jī)械加工工藝手冊》表 為 。 主要孔加工的工序 尺寸及加工余量 工序 5：粗鏜Φ 100 ? mm 軸承孔，為保證加工尺寸，留精鏜余量 ，粗鏜余量為 ，精鏜余量為 ，不，總余量為 10mm。 工序 7：分別鏜兩側(cè)Φ 100 ? mm 缸孔 粗鏜余量為 ，精鏜余量為 ，總余量為 10mm。 工序 9：鉆、攻箱蓋缸孔端面上 6M8mm 螺紋孔 由于是攻螺紋孔，由《機(jī)械加工工藝手冊》表 查得，先用Φ 5mm 的麻花鉆進(jìn)行通孔的加工，而后再用 M8mm 的絲錐進(jìn)行攻螺紋孔。 工序 10：鉆、攻軸承孔端面上 6M8mm 螺紋孔 由于是攻螺紋孔，由《機(jī)械加工工藝手冊》表 查得，先用Φ 5mm 的麻花鉆進(jìn)行通孔的加工，而后再用 M8mm 的絲錐進(jìn)行螺紋。 表 32 曲軸箱合箱后軸承孔及兩側(cè)缸孔加工余量表 工序名稱 工序余量 工序所能達(dá)到的精度等級 工序尺寸 工序尺寸及上下偏差 精鏜孔 IT7（? ） 100 100? mm 粗鏜孔 IT9（? ） ? mm 毛坯孔 2? 90 90 2? 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 確定切削參數(shù)和工時定額的計算 8 4 確定切削參數(shù)和工時定額的計算 工時定額是在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時間