【正文】 0 引言本次畢業(yè)設(shè)計是關(guān)于R180柴油機曲軸的工藝設(shè)計及其中兩道工序的夾具設(shè)計。曲軸是柴油機中的關(guān)鍵零件之一，其材質(zhì)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(jié)構(gòu)形狀,從而減輕質(zhì)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(nèi)摩擦所耗功比鋼大，減小了工作時的扭轉(zhuǎn)振動的振幅和應(yīng)力，應(yīng)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(nèi)外得到廣泛采用。本次設(shè)計中曲軸的材質(zhì)為球鐵。從目前整體水平來看, 毛坯的鑄造工藝存在生產(chǎn)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(zhì)量具有普遍意義。①熔煉 國內(nèi)外一致認為,高溫低硫純凈鐵水的獲得是生產(chǎn)高質(zhì)量球鐵的關(guān)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(jīng)爐外脫硫，然后在感應(yīng)電爐中升溫并調(diào)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(yīng)大批量流水線生產(chǎn)。目前，國內(nèi)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(chǎn)，生產(chǎn)效率、自動化程度較低。曲軸的關(guān)鍵技術(shù)項目仍與國外相差1～2個數(shù)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(shù)控技術(shù)和自動線，生產(chǎn)線一般由幾段獨立的自動化生產(chǎn)單元組成，具有很高的靈活性和適應(yīng)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(yīng)和回收處理。②曲軸的主要加工工序基準(zhǔn)中心孔，一般采用質(zhì)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(shù)控銑削或車拉工藝。工序質(zhì)量可達到國內(nèi)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(shù)，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(shù)的應(yīng)用，油孔的加工大多已采用槍鉆自動線鉆孔—修緣—拋光。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，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(chǎn)線上配備MARPOSS或HOMWORK綜合檢測機，實現(xiàn)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(shù)。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(diào)節(jié)，使圓角處產(chǎn)生最佳的殘余壓應(yīng)力，提高了曲軸的疲勞強度。曲軸熱處理的關(guān)鍵技術(shù)是表面強化處理。一般均正火處理，為表面處理作好組織準(zhǔn)備。表面強化處理一般采用感應(yīng)淬火或氮化工藝，少數(shù)廠家還引進了圓角淬火技術(shù)和設(shè)備。球鐵曲軸具有諸多優(yōu)點，國內(nèi)外廣泛采用。但整體水平與國外還有相當(dāng)差距，除生產(chǎn)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(shù)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(guān)資料圖樣，進行零件的結(jié)構(gòu)工藝性；②確定毛坯的類型及制造方法；③選擇定位基準(zhǔn)；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(shè)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(shù)要求及檢驗方法；⑨進行技術(shù)經(jīng)濟分析，選擇最佳方案；⑩編制工藝文件。機械制造技術(shù)的新發(fā)展包括計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)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(zhì)資源和人力資源交換信息，實現(xiàn)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(nèi)容有：①生產(chǎn)工程分析和設(shè)計；②生產(chǎn)計劃調(diào)度；③工作站和設(shè)備的運行控制；④工程監(jiān)測和質(zhì)量保證；⑤物資供應(yīng)與財會管理。計算機集成制造系統(tǒng)包括計算機輔助設(shè)計、計算機輔助工藝規(guī)程、計算機輔助制造、計算機輔助質(zhì)量管理和自動存取等。夾具設(shè)計的思路是：①明確設(shè)計任務(wù)，收集設(shè)計資料；②擬訂夾具的結(jié)構(gòu)方案、繪制結(jié)構(gòu)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(wǎng)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(dǎo)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(biāo)注尺寸、公差與配合和技術(shù)要求；④對零件進行編號，填寫零件明細欄和標(biāo)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(shù)化建庫的消隱處理。 1 R180柴油機曲軸工藝設(shè)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(fù)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(shù)要求齊全、正確；零件選用材料為QT8002，該材料具有較高的強度、韌性和塑性，切削性能良好；結(jié)構(gòu)工藝性比較好。根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及一般機床所能達到的位置精度，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。 確定生產(chǎn)類型已知零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)為120000件，由《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊》表15—2可確定其生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。故初步確定工藝安排的基本傾向為：加工設(shè)備以自動化和專用設(shè)備為主，通用設(shè)備為輔；機床按流水線或自動線排列；采用高效專用夾具；廣泛采用專用夾具；廣泛采用專用量具、量儀和自動檢驗裝置。這樣生產(chǎn)效率高。 確定毛坯 確定毛坯種類根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。并依其結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小和生產(chǎn)類型，毛坯的鑄造方法選用金屬模機械砂型鑄造。根據(jù)《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊》表15—5鑄件尺寸公差等級采用CT9級。 確定鑄件余量及形狀根據(jù)《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊》表15—7，取加工余量為MAG級。查《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊》表15—8確定各表面的鑄件機械加工余量。對于金屬模機械砂型鑄造，根據(jù)《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊》表15—9鑄件最小孔的直徑，故本零件上的孔不鑄出。 畫鑄件—零件綜合圖（見曲軸零件毛坯圖） 機械加工工藝過程設(shè)計 選擇表面加工方法根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，查《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊》表15—32～表15—34選擇零件主要表面（依次為從長頭到短頭）的加工方法與方案如下：M36X2螺紋：粗車（IT12）—精車（IT6）—（IT11）—車螺紋M36X2。1：8圓錐面：粗車（IT12）—半精車（IT10）—銑鍵槽12N9（IT8）—磨削（IT6）。Ф45圓柱面：粗車（IT12）—半精車（IT10）—磨削（IT6）—拋光（IT5）。Ф50圓柱面：粗車（IT12）—半精車（IT10）