【正文】 規(guī)則 。 進行夾具設(shè)計的意義 夾具是機械制造廠里使用的一種 工藝裝備 。 我們設(shè)計的鉆模夾具就是專用夾具的一種。機床夾具用 于切削加工。 =80mm，故刀具壽命 T=180min。 α 。 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，銑削深度α p≤ 4mm 時，圓盤銑刀直徑 d。 切削速度的修正系數(shù)為： kTv=， kcv=， klv=， ktv=，故： v=vt178。 =，鉆頭強度允許的進給量 f=。 2φ 1=70176。 2）選擇切削用量 ① 確定切削深度α p 由于粗加工余量僅為 ，可在一次走刀內(nèi)切完，故： α p=（ 65— ） /2mm= ② 確定進給量 f 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，在粗銑鑄鐵、表面粗糙度 Ra= m時： f=～ ③ 選擇銑刀磨鈍標準及壽命 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，銑刀后刀面最大磨損量取為 ，車刀壽命 T=60min。λ s= — 10176。 ② 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，由于銑床的中心高為 200mm（表 ）， 17 故選刀桿尺寸 BXH=16mmX25mm，刀片厚度為 。λ s= — 10176。 ② 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，由于銑床的中心高為 200mm（表 ），故選刀桿尺寸 BXH=16mmX25mm，刀片厚度為 。 ??? 0 ?? Ф 60 鑄件 半精車 粗車 5 CT9 IT10 IT12 Ф 65177。 ⑷ 按“入體原則”以單向偏差方式標注工序尺寸，并可作適當(dāng)調(diào)整。 ③ 清洗和去毛刺： 為便于后續(xù)工序的準確定位，消除切屑對后工序表面質(zhì)量的影響，在重要加工工序和檢驗前都應(yīng)該清洗和去毛刺。 ④ 遵循 “ 先面后孔 ” 原則，先加工各平面，最后進行螺紋孔的加工。 ⑷ 超精加工階段 ； 拋光加工。 ⑵ 粗基準的選擇 選擇粗基準時應(yīng)遵循下列原則： ① 余量均勻原則； ② 保證加工表面位置正確的原則； ③ 粗基準只能有效使用一次的原則； ④ 粗基準平整光潔定位可靠的原則。 ⑴ 精基準的選擇 選擇精基準時應(yīng)遵循下列原則： ① 基準重合原則； ② 基準統(tǒng)一原則； ③ 自為基準原則； ④ 互為基準原則； ⑤ 便于裝夾原則。 本設(shè)計中各連桿軸頸的軸心線應(yīng)與主軸頸中心線在同一平面內(nèi)，位置公差為。 曲軸的結(jié)構(gòu)與技術(shù)要求 曲軸的結(jié)構(gòu) 根據(jù)上述的使用要求及結(jié)構(gòu)特點，可以看出曲軸是一個形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)細長、多曲拐、剛性極差、技術(shù)要求高的異形軸類零件。 現(xiàn)在加工 曲軸粗加工比較流行的工藝是：主軸頸采用車拉工藝和高速外銑，連桿頸采用高速外銑，而且傾向于高速隨動外銑，全部采用干式切削。第一機油緩沖室系連接于第二機油緩沖室，第二油路連接于第二機油緩沖室。曲軸的潤滑主要是指與搖臂間軸瓦的潤滑和兩頭固定點的潤滑． 這個一般都是壓力潤滑的，曲軸中 間會有油道和各個軸瓦相通，發(fā)動機運轉(zhuǎn)以后靠 機油泵 提供壓力供油進行潤滑、降溫。又由于曲軸的材料為高強度合金鋼，難于加工和斷屑，而且曲軸主軸頸和連桿軸頸幾何形狀復(fù)雜，因此作為發(fā)動機五大零件之一的曲軸，其加工難度、加工工藝復(fù)雜程度在發(fā)動機各零部件中都首屈一指，它的結(jié)構(gòu)參數(shù)和加工工藝水平直接影響著整機的尺寸和重量，以及發(fā)動機的可靠性和壽命。近幾年來，國內(nèi)曲軸加工發(fā)展十分迅速。 目前，世界各國的發(fā)動機生產(chǎn)企業(yè)對曲軸加工都十分重視，都在不斷更新曲軸加工設(shè)備．改進加工工藝，以提高曲軸加工質(zhì)量，延長使用壽命。其中任何一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量對曲軸的壽命和整機的可靠性都具有很大的影響。隨著我國加入 WTO，內(nèi)燃機零部件行業(yè)將面臨更加激 烈的市場競爭，也將迎來新的發(fā)展機遇。 1 第 1章 緒 論 設(shè)計的意義和目的 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和市場需求的變化及競爭加劇，傳統(tǒng)的制造技術(shù)發(fā)展到了一個嶄新的階段；隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，汽車已經(jīng)走進了我們的日常生活，漸漸成為一種普通消費品；隨著 市場對汽車需要量的增加和制造技術(shù)的發(fā)展，到了本世紀初，小作坊的生產(chǎn)方式已經(jīng)不能滿足需要，而各種新的制造工藝和新式高效機床的出現(xiàn)，使汽車和發(fā)動機的制造技術(shù)出現(xiàn)了飛躍。 我國曲軸專業(yè)生產(chǎn)廠家不是很多，且整體規(guī)模小、專業(yè)化程度低、企業(yè)設(shè)備陳舊、產(chǎn)品設(shè)計和工藝落后、性能壽命和可靠性差、品種雜亂和“三化”程度低， 2 這些都影響了整機適應(yīng)國內(nèi)及國際市場的能力。由于曲軸工況條件惡劣，因此對曲軸的材質(zhì)、毛坯加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強化、動平衡等要求都十分嚴格。我們只有充分了解國內(nèi)外內(nèi)燃機曲軸制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，及時改進和提高曲軸制造技術(shù)水準，才能制造出具有世界一流水平的內(nèi)燃機曲軸，以實力參與市場競爭。因此，各工業(yè)發(fā)達國家十分重視曲軸生產(chǎn)，不 斷改進其材質(zhì)及加工手段，以提高其性能水平，滿足發(fā)動機行業(yè)的需要。曲軸是發(fā)動機中用于傳遞動力的核心零件，由于工況條件惡劣，且承受復(fù)雜的沖擊載荷，因此對曲軸的材質(zhì)、 NI 精度、表面質(zhì)量、動平衡等的要求都十分嚴格。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，是一個典型的曲柄滑塊機構(gòu)。曲軸銷具有第一機 油緩沖室、第二機油緩沖室以及第二油路。精加工普遍采用 MQ8260 等普通曲軸磨床進行粗磨、半精磨、精磨、拋光，通?？咳斯げ僮鳎庸べ|(zhì)量不穩(wěn)，尺寸一致性差。 6 圖 曲軸鍛件的三維模型 圖 曲軸零件圖 多拐曲軸是多個曲柄連桿機構(gòu)的組合，主軸頸和連桿軸頸不在同一條在線，各連桿軸頸間應(yīng)有一定的角度位置要求，曲軸在各個連桿軸頸處形成了多個開檔，因此曲軸設(shè)計時應(yīng)根據(jù)這些特點，正確確定其結(jié)構(gòu)及尺寸、位置、形狀精度，滿足曲軸使用性能要求。20 176。定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，再確定粗基準。 法蘭上鉆，擴定位孔，螺栓孔以法蘭圓盤中心為基準。 ⑶ 精加工階段 ； 精磨各主軸頸曲柄和連桿軸頸，鏜孔。各段主軸和曲柄斷面，直徑，后加工次要表面 法蘭面等。 ② 檢驗工序：同樣由于工序較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的原因，為控制廢品率，安排多處檢驗，本規(guī)程竟檢驗安排在第 5， 7， 13， 26， 44， 51 工序。 ⑶ 除終加工工序外，根據(jù)各工序的加工方法及其經(jīng)濟加工精度，確定其工序公差和表面粗糙度。 ??? ??? 0 ?? 0 ?? Ф 60 鑄件 半精銑 粗銑 5 CT9 IT10 IT12 Ф 65177。 (1) 工步 1 粗銑Ф 40h6 1）選擇刀具 ① 選擇外圓車刀。 =12176。 3）計算基本工時： nfLtm? （ 1— 2） 式中 L=l+y+△， l=12mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，銑削時的入切量及超切量 y+△ =，則 L=12+=，故由公式 (12)得： tm= (2) 工步 2 粗銑Ф 50k6 主軸頸 1）選擇刀具 ① 選擇外圓銑刀。 =12176。 3）計算基本工時 nfLtm? (1— 2) 式中 L=l+y+△， l=21mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，銑削時的入切量及超切量 y+△ =，則 L=21+=，故由公式 (12)得： tm= (3) 工步 3 粗車Ф 60 18 1）選擇刀具 選擇 R3 成形車刀。 2φ =118176。 由于 l/d=47/=3，故應(yīng)乘孔深修正系數(shù) k1f=，則： f=（ ～ ） ～ ② 按鉆頭強度決定進給量：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，當(dāng)灰鑄鐵硬度大于 213HBS， d。 3）決定切削速度 由《切削用量簡明手冊》表 ，當(dāng) f=， Vt=13m/min。 （ 3）計算基本工時 nfLtm? （ 1— 2） 20 式中 L=l+y+△， l=47mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，入切量及超切量 y+△ =6mm，則 L=47+6mm=53mm，故由公式 (12)得： tm= （ 1）選擇刀具 1）根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，選擇 YG6A 硬質(zhì)合金刀片。κ r′ =5176。 （ 2）選擇切削用量 1）決定銑削深α p 由于加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)切完，則： α p=h=3mm 2)決定每齒進給量 fz 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，當(dāng)使用 YG6A，銑床功率為 ： fz=～ ?。? fz=3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，由于銑刀直徑 d。機械制造過程中廣泛地使用各種夾具，包括機床夾具、裝配夾具、焊接夾具、熱處理夾具、檢驗夾具等。 2） 專用夾具： 專為某一工件的某一工序而設(shè)計的夾具。 6） 隨行夾具： 用以裝夾工件，并由工件輸送帶送至自動線各工位的 裝置。如果零件定位 內(nèi) 孔孔口倒角 較 小或 無 倒角， 則 必 須 清根；如果零件定位孔孔口倒角 較 大或孔口是空位， 則 不需要清根，而且交界 處 可以 倒為圓 角 R 。當(dāng)然 ，此螺孔直 徑應(yīng) 小于 夾 具體孔。為保證夾具體不產(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體應(yīng)該有足夠的強度和剛度。 5）在機床上安裝穩(wěn)定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上相應(yīng)表面的接觸或配合實現(xiàn)的。 3）鍛造夾具體 它適用于形狀簡單、尺寸不大、要求強度和剛度大的場合。 鉆 套 類 型的 選擇 ： 鉆 套和 鉆 模板是 鉆 床 夾 具的特殊原件。 對 于加工精度要求高的孔或者是被加工孔中 心較 小且其 鉆頭剛 度 較 差 時 ， 則應(yīng) 取 較 大值，反之取 較 小值。鉆套和導(dǎo)套孔就以刀具導(dǎo)向部分尺寸為依據(jù)確定其尺寸。 當(dāng)然這兩個 部分，它的定位是有 區(qū)別 的。在底座上、曲 軸 旁安 裝 一 個 支座。而角度的 檢驗 ， 則 需用一 個 角度量具。 V 型塊要與滑板進行連接這樣左右 2 個 V 型塊與夾板都連接在一起并且配合 V 型塊夾板就能完成對曲軸的定位和支撐， 因此在 V 型塊上要設(shè)計2 個定位銷進行定位同時設(shè)計 4 個孔利用螺栓將 V 型塊與滑板連接在一起。此外由于 V型塊以及定位凹槽都要固定在滑板上，因此在滑板上要鉆出 6 個定位孔及 12 個螺栓孔，用來與 V型塊和定位凹槽進行配合固定。 30 圖 底座 設(shè)計的原則 首先要保 證夾 具 設(shè)計 的合理性；第二，要保 證 曲 軸 的全方位定位，以避免在加工 過 程中所 產(chǎn) 生 的誤 差 來 提高油路孔的精度。鉆套內(nèi)孔基本尺寸 d 應(yīng)是所用刀具的最大極限尺寸；鉆套與刀具是間隙配合，一般應(yīng)根據(jù)被加工孔的尺寸精度和選用刀具確定鉆套內(nèi)孔 d 的公差。 3）液壓缸的設(shè)計計算 要保證滑板以及上面夾具和曲軸能夠沿著滑軌向上移動，由于滑板與底座之間存在摩擦，并且滑板與夾具及曲軸有自身的重力，與水平面存在著 25176。 — 油缸 它是液壓傳動的執(zhí)行機構(gòu)又稱液壓機，其作用是將液能變?yōu)闄C械能的轉(zhuǎn)換裝置，這 種裝置有兩種。對液壓系統(tǒng)中的任何一段管道或管件要求都能自由拆 裝，也必須按照其工藝過程和技術(shù)要求進行。 螺紋 式連接結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，但在高壓大負載下需備有螺母放松裝置。它的缺點是一些機件承受不平衡徑向力，磨損嚴重，泄露大，工作壓力的提高受到限制。液控單向閥分為普通型和卸荷型兩類。 6)濾油器 在液壓系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)內(nèi)的形成或系統(tǒng)外的侵入，液壓油中難免會存在這樣或那樣的污染物，這些污染物的顆粒不僅會加速液壓元件的磨損，而且會堵塞閥件的小孔，卡住閥芯，劃傷密封件，使液壓閥失靈，系統(tǒng)產(chǎn)生故障。 8)油箱 油箱的主要功用是儲存油液，同時箱體還具有散熱、沉淀污物、析出油液中滲入的空氣以及作為安裝平臺等作用。浮拄式為多級伸縮式油缸，一般有 2～ 5 個伸縮節(jié)， 35 其結(jié)構(gòu)緊湊，并具有短而粗、伸縮長度大、使用油壓高（可達 35MPa） ， 易于安裝布置等優(yōu)點 。 1)油箱容積 V的選擇 一般要求油箱容積 V 不得小于全部工作油缸工作容積 V? 的三倍， 選擇 AB4001/0060BN23ES/V 油箱。 所 以應(yīng)在保證工件加工精度要求和適當(dāng)提高生產(chǎn)率的前提下，盡可能地簡化夾具結(jié)構(gòu)，以縮短夾具設(shè)計與制造周期，降低設(shè)計與制造成本，獲得良好的經(jīng)濟效益。 (1)選擇定位元件 根據(jù)以上分析，本工序限制了工件 6個自由度，定位基準為兩主軸頸、連桿頸和主軸頸軸肩。 由于用 V型塊定位加工孔，即 ? =900 所以： ? B=0 即基準不重合誤差為 0。 (2)計算切削力與夾緊力 工件在加工時受到軸向力的作用。 (1)尺寸、公差與配合 a)夾具輪廓尺寸 長 ?寬 ?高 =593mm?362mm?348mm b)工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸 兩 V 形塊要保證一定的同軸度要求。 加工工藝方面，通過分析曲軸零件圖，確定了零件的生產(chǎn)類型和加工余量，了解了曲軸的詳細加工過程、技術(shù)要求