【正文】 1 學 科 門 類 ： 工學 單位代碼 ： ３２０２２ 畢業(yè)設計說明書 R180 柴油機 曲軸 工藝設計及夾具設計 學生姓名 徐 萍 所學專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 99 機制（ 3）班 學 號 B99Q0024 指導教師 鹽城工學院機械工程系 二○○三年六月 Ｒ１８０柴油機曲軸工藝設計及夾具設計 2 目 錄 摘要 1 Abstract 2 0 引言 1 1 R180 柴油機曲軸工藝設計 3 分析零件圖 3 確定生產類型 3 確定毛坯 3 機械加工工藝過程設計 3 選擇加工設備與工藝裝備 6 確定工序尺寸 7 確定切削用量及時間定額 9 填寫工藝規(guī)程卡 15 2 R180 柴油機曲軸第一套夾具設計 16 明確設計任務、收集分析原始資料 16 確定夾具的結構方案 17 繪制夾具結構草圖 19 3 R180 柴油機曲軸第二套夾具設計 21 明確設計任務、收集分析原始資料 21 確定夾具的結構方案 22 夾具定位誤差分析 22 擬訂夾具總裝圖的尺寸、公差與配合及技術要求 22 繪制夾具總裝圖 23 4 結論 24 致謝 25 參考文獻 26 附件清單 27 3 摘 要 本文主要介紹了 R180 柴油機曲軸工藝設計及其中兩道工序的夾具設計。本文作者是在保證產品質量、提高生產率、降低成本、充分利用現有生產條件、保證工人具有良好而安全勞動條件的前提下進行設計的。在工藝設計中，作者結合實際進行理論設計，對曲軸傳統(tǒng)生產工藝進行了改進，優(yōu)化了工藝過程和工藝裝備，使曲軸的生產加工更經濟、合理。在夾具設計部分，作者在收集加工所用機床、刀具及輔助工具等有關資料后，對工件材料、結構特點、技術要求及工藝分析的 基礎上，按照夾具設計步驟設計出符合曲軸生產工藝及夾具制造要求的夾具 。 關鍵詞 ：柴油機 曲軸 工藝 夾具 Ｒ１８０柴油機曲軸工藝設計及夾具設計 4 Abstract This text introduce R180 diesel engine crankshaft technological design and two of them jig of process design mainly. The author of this text is guaranteeing product quality, boost productivity, lower costs, utilize existing working condition, guaranteeing worker to have good work prerequisite of terms to design . In technological design, the author bine carrying on theory design, improve the traditional production technology of the crankshaft actually, optimize craft course and craft equip, enable economy rational even more of production and processing of the crankshaft. Designing in the jig , the author collect the relevant materials, such as lathe, cutter and handling tool， etc. At the foundation of the analyse of work piece material, specification requirement and craft, and make jig of request according to jig measure design and cankshaft production technology and jig. Keywords : Diesel engine Crankshaft Technology Jig 5 0 引言 本次畢業(yè)設計是關于 R180 柴油機曲軸的工藝設計及其中兩道工序的夾具設計。 曲軸是柴油機中的關鍵零件之一，其材質大體分為兩類：一是鋼鍛曲軸，二是球墨鑄鐵曲軸。由于采用鑄造方法可獲得較為理想的結構形狀 ,從而減輕質量，且機加工余量隨鑄造工藝水平的提高而減小。球鐵的切削性能良好，并和鋼制曲軸一樣可以進行各種熱處理和表面強化處理，來提高曲軸的抗疲勞強度和耐磨性。而且球鐵中的內摩擦所耗功比鋼大，減小了工作時的扭轉振動的振幅和應力，應力集中也沒有鋼制曲軸來的敏感。所以球墨鑄鐵曲軸在國內外得到廣泛采 用。本次設計中曲軸的材質為球鐵。 從目前整體水平來看 , 毛坯的鑄造工藝存在生產效率低，工藝裝備落后，毛坯機械性能不穩(wěn)定、精度低、廢品率高等問題。從以下幾個工藝環(huán)節(jié)采取措施對提高曲軸質量具有普遍意義。①熔煉 國內外一致認為 ,高溫低硫純凈鐵水的獲得是生產高質量球鐵的關鍵所在。為獲得高溫低硫磷的純凈鐵水，可用沖天爐熔化鐵水，經爐外脫硫，然后在感應電爐中升溫并調整成分。②球化處理 ③孕育處理 沖天爐熔化球鐵原鐵水 ,對銅鉬合金球鐵采用二次孕育。這對于防止孕育衰退，改善石墨形態(tài)，細化石墨及保證高強度球鐵機械性能具 有重要作用。④合金化 配合好銅和鉬的比例對形成珠光體組織十分有利 ,可提高球鐵的強度 ,而且銅和鉬還可大大降低球鐵件對壁厚的敏感性。 ⑤造型工藝 氣流沖擊造型工藝優(yōu)于粘土砂造型工藝，可獲得高精度的曲軸鑄件，該工藝制作的砂型具有無反彈變形量的特點 ,這對于多拐曲軸尤為重要。⑥澆注冷卻工藝 采用立澆 — 立冷，斜澆 — 斜冷、斜澆 — 反斜冷三種澆注方式較為理想 ,其中后一種最好。斜澆 — 反斜冷的優(yōu)點是：型腔排氣充分，鐵水充型平穩(wěn)，澆注系統(tǒng)撇渣效果好，冒口對鑄件的補縮效果好，適應大批量流水線生產。 目前，國內大部分專業(yè)廠家普遍采用普 通機床和專用組合機床組成的流水線生產，生產效率、自動化程度較低。曲軸的關鍵技術項目仍與國外相差 1～ 2個數量級。國外的機加工工藝大致可歸納為如下幾個特點。①廣泛采用數控技術和自動線，生產線一般由幾段獨立的自動化生產單元組成，具有很高的靈活性和適應性。采用龍門式自動上下料，集放式機動滾道傳輸，切削液分粗加工與精加工兩段集中供應和回收處理。②曲軸的主要加工工序基準中心孔，一般采用質量定心加工方式，這樣在靜平衡時，加工量很少。③軸頸的粗加工一般采用數控銑削或車拉工藝。工序質量可達到國內粗磨后的水平，且切削變形小、效 率高。銑削和車拉是曲軸粗加工的發(fā)展方向。④國外的曲軸磨床均采用 CNC 控制技術，具有自動進給、自動修正砂輪、自動補償和自動分度功能，使曲軸的磨削精度和效率顯著提高。⑤油孔的加工采用鼓輪鉆床和自動線，近幾年隨著槍鉆技術的應用，油孔的加工大多已采用槍鉆自動線鉆孔 — 修緣 — 拋Ｒ１８０柴油機曲軸工藝設計及夾具設計 6 光。⑥曲軸的拋光采用 CNC 控制的砂帶拋光機，所有軸頸一次拋光只需 20多秒，粗糙度可達 以下，大大減小了發(fā)動機的磨合期。⑦動平衡一般采用 CNC 控制的綜合平衡機，測量、修正一次完成。⑧檢驗一般在生產線上配備 MARPOSS 或 HOMWORK綜合檢 測機，實現在線檢測，對曲軸的幾乎所有機加工項目均可一次完成檢測、顯示和打印。⑨曲軸的清洗采用專用精洗機定點定位清洗，保證了曲軸清潔度要求。⑩廣泛采用了軸頸過渡圓角滾壓技術。專用圓角滾壓機自動控制，對所有軸頸圓角進行一次滾壓，而且滾壓力和滾壓角度可自動調節(jié)，使圓角處產生最佳的殘余壓應力，提高了曲軸的疲勞強度。 曲軸熱處理的關鍵技術是表面強化處理。一般均正火處理，為表面處理作好組織準備。表面強化處理一般采用感應淬火或氮化工藝，少數廠家還引進了圓角淬火技術和設備。 球鐵曲軸具有諸多優(yōu)點，國內外廣泛采用。但整體水平 與國外還有相當差距，除生產規(guī)模小、管理落后外，主要差距仍是制造工藝的落后。借鑒國外的先進技術和工藝方法是提高我國曲軸制造水平的捷徑。 制定工藝規(guī)程的思路是：①收集和熟悉制定工藝規(guī)程的有關資料圖樣，進行零件的結構工藝性；②確定毛坯的類型及制造方法；③選擇定位基準；④擬定工藝路線；⑤確定各工序的工序余量、工序尺寸及其公差；⑥確定各工序的設備，刀具、夾具、量具和輔助工具；⑦確定各工序的切削用量及時間定額；⑧確定主要工序的技術要求及檢驗方法；⑨進行技術經濟分析，選擇最佳方案；⑩編制工藝文件。 機械制造技術的新發(fā)展包 括計算機輔助工藝規(guī)程設計和計算機輔助制造。計算機輔助制造是指通過計算機直接或間接地與企業(yè)中的物質資源和人力資源交換信息，實現計算機對制造過程各環(huán)節(jié)的管理、控制和操作。柔性制造系統(tǒng)工作內容有：①生產工程分析和設計；②生產計劃調度；③工作站和設備的運行控制；④工程監(jiān)測和質量保證；⑤物資供應與財會管理。計算機集成制造系統(tǒng)包括計算機輔助設計、計算機輔助工藝規(guī)程、計算機輔助制造、計算機輔助質量管理和自動存取等。 夾具設計的思路是：①明確設計任務，收集設計資料；②擬訂夾具的結構方案、繪制結構草圖；③繪制夾具總裝圖。繪制 夾具總裝圖的順序和方法：①用雙點化線或紅色筆繪出工件的輪廓外形和主要表面，并用網紋線表示出加工余量；②視工件輪廓為透明體，分別繪出定位、導向、夾緊及其他元件或裝置，最后繪制夾具體，形成一個夾具整體；③標注尺寸、公差與配合和技術要求；④對零件進行編號，填寫零件明細欄和標題欄；⑤繪制夾具零件圖。計算機輔助繪制夾具裝配圖： 通常采用“菜單”的形式，對夾具元件圖形進行編目和檢索。 夾具裝配圖由若干夾具元件圖形拼接而成。在微機上開發(fā)的系統(tǒng)中可采用以下幾種方法進行圖形消隱：①按配合形式分別存圖；②利用圖形軟件的一些 基本命令作消隱處理；③參數化建庫的消隱處理。 7 1 R180 柴油機曲軸工藝設計 分析零件圖 零件的作用 曲軸是柴油機的一個主要零件。曲軸主要用于作往復運動的機械中。 零件的工藝分析 曲軸圖樣的視圖、尺寸、公差和技術要求齊全、正確