毕业设计(论文)柴油机连杆加工工艺设计说明书

毕业设计(论文)柴油机连杆加工工艺设计说明书（精选6篇）

毕业设计(论文)柴油机连杆加工工艺设计说明书 第1篇

毕业设计（论文）柴油机连杆加工工艺设计说明书

毕业设计论文任务书

专业 机械设计制造及其自动化 班级 机械051 姓名 下发日期 200-3-10 题目 12V180C柴油机加工工艺设计

艺设计

要 内 容 及 要

求 设计内容首先仔细分析所要加工零件的结构技术要求生产纲领等内容从而制定一套该零件的加工工艺规程认真分析该加工工艺规程的优点进而绘制出各个主要工序的工序卡片设计主要工序的机床夹具分析计算定位误差设计机床夹具的主要零件

要求根据给定的12V180系列柴油机零件图制定出符合加工技术要求的加工工艺工艺规程并对所制定的加工工艺规程进行可行性和优化性比较从而制定出较好的加工工艺设计重要工序的工艺装备要求的图纸量折合为零号图后不少于四张设计说明书不少于三万字

度

主要技术参数 进 主

专题

12V180柴油机加工工及 完 成 日 期

3月30日至4月10日2周 根据设计任务书要求查阅资料完成外文翻译工作

4月13日至4月24日2周 绘制连杆零件图熟悉连杆的结构初步确定连杆的加工工艺过程

4月27日至5月8日2周确定连杆机械加工工艺过程设计部分工序的工艺过程

5月11日至5月22日2周了解机床夹具设计的基本原则绘制重要工序夹具简图

5月25日至5月29日 1周 绘制重要工序的夹具图 6月1日至6月12日2周 编写设计说明书 6月15日至6月21日1周 修改整理资料打印资料 6月22日至6月23日2天 答辩

任签字 日 期 指导教师签字 日 期

导 教 师 评 语

教学院长签字 日 期 教研室主

指

指导教师 年 月 日 指 定 论 文 评 阅 人 评 语

评阅人

年 月 日

定 成

绩 指导教师给定 成绩 30 评阅人给定 成绩 30 答辩成绩 40 总 评 答辩委员会主席 签字

答 辩 委 员 会 评 语 评

连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件例如在往复活塞式动力机械和压缩机中用连杆来连接活塞与曲柄连杆多为钢件其主体部分的截面多为圆形或工字形两端有孔孔内装有青铜衬套或滚针轴承供装入轴销而构成铰接连杆是汽车发动机中的重要零件它连接着活塞和曲轴其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率连杆在工作中除承受燃烧室燃气产生的压力外还要承受纵向和横向的惯性力因此连杆在一个复杂的应力状态下工作它既受交变的拉压应力又受弯曲应力连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能又要求具有足够的钢性和韧性连杆是柴油机的主要传动件之一本文主要论述了连杆的加工工艺及其部分工序夹具设计确定加工的生产纲领及生产类型确定的毛坯材料及尺寸确定毛坯加工余量设计加工工艺确定部分重要工序所用的工艺装备和设备计算部分重要工序的切削用量和基本时间设计重要工序所用的夹具连杆的尺寸精度形状精度以及位置精度的要求都很高而连杆的工作环境恶劣刚性比较差容易产生变形因此在安排工艺过程时就需要把各主要表面的粗精加工工序分开逐步减少加工余量切削力及内应力的作用并修正加工后的变形才能最后达到零件的技术要求

关键词 连杆变形加工工艺夹具设计Abstract At both ends of linkage with the active and passive components in order to convey movement and the hinged edge of the bar For example in reciprocating piston compressor and power machinery to connect the piston with connecting rod and crank Connecting rod for steel parts the main part of the cross section for the round or shaped both ends have a hole or holes with needle bearing bronze bushing for the pin into and constitute a hinged axis Linkage is an important automotive engine parts it is connected to the piston and the crankshaft its role is to the reciprocating piston movement into rotary movement of the crankshaft and the role of the force in the piston to the crankshaft to the output power Link at work in addition to gas produced by the combustion chamber under pressure also have to face the vertical and horizontal inertia force Therefore the connecting rod in a complex work under the stress state It is subject to alternating stress of tension and compression but also by the bending stress Link the main form of fatigue damage and excessive deformation Usually the site of fatigue fracture in the connecting rod on the three regions of high stress Requirements of the working conditions of connecting rod connecting rod has higher strength and fatigue performance also requires adequate and toughness of steelThe connecting rod is one of the main driving medium of diesel engine this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod The precision of size the precision of profile and the precision of position of the connecting rod is demanded highly and the rigidity of the connecting rod is not enough easy to deform so arranging the craft course need to separate the each main and superficial thick finish machining process Reduce the function of processing the surplus cutting force and internal stress progressively revise the deformation after processing can reach the specification requirement for the part finally Keyword Connecting rod Deformination Working environment Processing technology Design of clamping device 目录 摘要 I Abstract II 目录 III 第1章 绪论 1 11机车柴油机简介 1 com 柴油机概述 com油机简介 2 12连杆简介及连杆加工工艺分析 4 com作用 4 com械加工工艺技术关键分析 4 com要研究内容 第2章 连杆加工工艺规程 21机械加工工艺规程简介 6 com工工艺规程的作用 6 com工工艺规程的制定程序 6 22计算产品生产纲领确定生产类型 6 23审查零件图样工艺性 24选择毛坯 7 25工艺过程设计 8 com准的选择 8 com段的划分与工序顺序的安排 10 com艺路线 11 26 确定毛坯加工余量及毛坯尺寸 13 com算连杆机械加工余量的方法 13 com 设计毛坯图 27 部分重要工序设计 15 com分重要工序介绍 com分重要工序工序尺寸 16 com削用量及基本时间 17 第3章 夹具设计 28 31机床夹具的分类基本组成及功能 28 31 1机床夹具的分类 28 com具的基本组成 28 com用夹具的主要功能 28 com用夹具设计的基本要求 29 32 12V180C 系列柴油机连杆铣剖分面夹具设计 com指出 29 com 夹具设计 30 33 12V180C系列柴油机连杆镗大小头孔夹具设计29

com 问题的指出 com 夹具设计 32 结论 34 参考文献 35 致谢 36 附件1 37 附件2 62

第1章 绪论 11机车柴油机简介 com 柴油机概述

柴油机是一种动力机械它以柴油为燃料将柴油燃烧而产生的热能转化为机械能柴油机广泛应用在工农业交通运输国防及人民日常生活中柴油机的型式很多一般可按下述几种方式分类

①按工作方式二冲程四冲程 ②按汽缸数单缸多缸

③按汽缸直径95105135 mm 等

柴油的特点是自燃温度低所以柴油发动机无需要火花塞之类的点火装置它采用压缩空气的办法提高空气温度使空气温度超过柴油的自燃测试这时再喷入柴油柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧从性能上说国内传统柴油机一直给人以体积笨重振动噪声大以及排放污染严重的印象因此国产轿车基本都采用汽油发动机然而近年来国外知名车商开始将一些最新的柴油机技术引入到中国大大改善了国人对柴油机的偏见譬如一汽大众刚刚推出宝来TDI柴油发动机其环保性动力性以及平顺性都不逊于汽油机同时又具有柴油机特有的巨大扭力和超低油耗市场前景十分看好

2柴油机结构及工作原理

结构柴油机由燃烧室组件动力传递组件机体和主轴承配气机构燃油系统和调速器润滑系统冷却系统起动系统构成

工作原理柴油机工作时一般分为吸气压缩爆发排气等步骤开始时活塞从上止点下行到下止点将新鲜空气吸入气缸然后从下止点上行到上止点将吸入的气体压缩使其压力及温度升高当接近上止点时气体温度已超过柴油燃点此时由喷油嘴将柴油喷入迅速燃烧高温高压燃气推动活塞下行做功之后活塞再次从下止点上行将废气排出气缸完成一个循环活塞往复不停地工作带动连杆使曲轴转动就从曲轴上把动能传输出来1机车柴油机概述

机车柴油机locomotive diesel engine是指用于内燃机车内燃车组或内燃动车的柴油机机车柴油机具有高功率强化柴油机的典型特征一般为四冲程V型机以12缸16缸最为普遍也有直列式6810缸的柴油机的宽度和高度受铁路机车车辆限界标准的限制机车的允许轴重对柴油机重量也有一定的限制现代机车柴油机不断提高增压度见内燃机增压同时加大气缸排量大功率柴油机的单机功率已达5000千瓦平均有效压力为13～20兆帕燃料消耗率为200～225克千瓦²时柴油机的附件如冷却水散热器风扇和空气滤清器等均布置在机车厢内机油滤清器机油换热器一般也布置在机车厢内柴油机几乎都采用电起动方式只有个别的采用空气起动调速系统大多采用液压全速调速器并装有超速停机油压保护和超温卸载等自动安全保护装置

2对机车柴油机的性能要求

机车在铁路上运行时线路状况不时变化又需要按计划时间运行因而要求机车柴油机的转速和功率在相当宽的范围内变化从运行工况的时间比例来看部分负荷约占50％空转占40％左右而标定工况的使用时间很少铁路分布地区广泛列车运行时的自然环境条件也在改变这就要求柴油机具有广泛的适应能力

对机车柴油机的性能要求是不仅在标定工况下而且更重要的是在部分负荷和空转时燃油和机油的消耗量小经济性应与机车牵引特性相适应有一个经济性最好的最低空载稳定转速性能指标随环境条件的变化小噪声低排气烟尘和有害成分少冷机或热机均能连续可靠起动一般在5℃气温时起动时间不超过10秒

2机车柴油机在中国的发展历程

柴油机发明后屡经研究试图将柴油机用于铁路牵引1913年瑞典最先制造了以55千瓦 75马力 柴油机为动力的第一台电力传动内燃动车但在1950年以前铁路车辆的牵引动力主要仍是蒸汽机车50年代内燃机车因有较好的能源利用率可以改善列车牵引经济性而获得了广泛的应用并逐步取代了蒸汽机车到80年代初世界上内燃机车已占机车总数的23 中国于1958年自行制造内燃机车 长辛店机车车辆厂制成了国产第一台内燃机车---建设型直流电力传动调车内燃机车机车装有2台B2-300型柴油机总装车功率为2³300马力最高速度80kmh该机车基本上是按从匈牙利进口的ND1型内燃机车仿造试制的

1969年1970年和1977年四方厂戚墅堰厂和资阳内燃机车厂以下简称资阳厂先后制造了6台4500马力等级的东方红4型货运液力传动内燃机车机车装用2台16V200ZL型柴油机最高速度100kmh 1970年四方厂开始生产援助坦-赞铁路和越南等国的装用12V180ZJ型柴油机的1000马力的DFH1345型和2000马力的DFH2型液力传动内燃机车总数达163台这是最早走出国门的国产内燃机车本文所研究就是12V180ZJ型柴油机气缸盖的加工工艺过程

1999年8月戚墅堰厂和浦镇车辆厂合作制成了M9T双M编组的新曙光号电力传动双层内燃车组媒介动力车机车装用1台12V280ZJ型柴油机车组总功率为2³3750马力席位1140个最高速度180kmh试验时达到1904kmh其他工厂的内燃动车也正在试制开发当中 内燃动车组的发展不仅提高了铁路在国内运输市场的竞争能力还提高了在国际市场上的竞争能力也为21世纪初叶我国铁路客运提供了新的运输工具

3机车柴油机发展方向

机车柴油机发展重点是在机车车辆限界和机车轴重允许的条件下不断提高功率一个重要的趋势是采用低压缩比与二级增压相配合的方法提高功率提高可靠性和耐久性以延长柴油机寿命提高经济性特别是改善部分负荷过渡工况和空转时的经济性应用电子技术实现运行工况优化和故障自动监控降低噪声和减少排气中的有害成分防止污染改善机车用柴油机增压器的跟随性等

内燃机车可靠性与可维修性设计也是国外大功率内燃机车的一个发展方向经验表明大功率交流传动内燃机车无故障运行能力要比传统的直流传动内燃机车大４０％左右可靠性提高除通过结构方面的改进外一个显著的特点是叫可靠性技术的应用提高内燃机车可靠性问题不只是通过对薄弱零件改进来解决而且要将可靠性技术贯穿于内燃机车设计试验制造使用维修和管理等各个环节中形成一个系统工程在设计中除采用概率统计方法把影响应力和强度的各因素视为随机变量运用可靠性理论保证所设计的零部件具有规定的可靠度外还要进行可靠性规划与设计主要包括建立可靠性模型将系统可靠性指标分配给各级组成部分进行可靠性分配根据设计方案进行可靠性预测按照设计方案进行故障模式影响及危害性分析ＦＭＥＣＡ及故障树分析ＦＴＡ等找出影响可靠性安全性的关键部件及薄弱环节国产第４代内燃机车应具有可靠性维修性及模块化设计

图1-1活塞连杆组

连杆是将活塞的往复运动转变成曲轴旋转运动的中间构件

连杆由连杆小头杆身连杆大头三部分组成连杆小头承受着活塞组产生的往复惯性力杆身承受着气缸内燃机气压力所产生的压应力以及往复惯性力产生的拉应力由制造误差产生的杆身断面偏移也会在杆身上形成附加弯曲应力连杆大头承受着往复惯性力和不包括连杆盖在内的连杆离心惯性力

对连杆的基本要求是

1连杆小头应具有足够的强度和刚度并使连杆小头轴承比压控制在合理范围内

2杆身应具有足够的疲劳强度尽可能小的质量良好的锻造工艺性 3连杆大头应具有足够的刚度以减小运转时的变形防止轴承热熔接连焊轴承应具有足够的承载面积

4连杆螺栓应具有足够的疲劳强度和一定的超转速工作能力

本论文主要研究大内容主要有 确定加工的生产纲领及生产类型

确定的毛坯材料及尺寸确定毛坯加工余量 设计加工工艺

确定部分重要工序所用的工艺装备和设备 计算部分重要工序的切削用量和基本时间 设计重要工序所用的夹具 第2章 连杆加工工艺规程 21机械加工工艺规程简介 com工工艺规程的作用

1机械加工工艺规程是组织车间生产的主要技术文件机械加工工艺规程是车间中一切从事生产的人员都要严格认真贯彻执行的工艺技术文件按照它组织生产就能做到个工序科学的衔接实现优质高产和低消耗

2机械加工工艺规程是生产准备和计划调度的主要依据有了机械加工工艺规程在产品投入生产之前就可以根据它进行一系列的准备工作如原材料和毛坯的供应机床的调整专用工艺装备如专用夹具刀具和量具的设计制造生产作业计划的编排劳动力的组织以及生产成本的核算等有了机械加工工艺规程就可以制所生产产品的进度计划和相应的调度计划使生产均衡顺利的进行

3机械加工工艺规程是新建或扩建工厂车间的基本技术文件在新建或扩建工厂车间时只有根据机械加工工艺规程和生产纲领才能准确确定生产所需机床的种类和数量工厂和车间的面积机床的平面布置生产工人的工种等级数量以及个辅助部门的安排等

制定机械加工工艺规程的原始资料主要是产品图样生产纲领生产类型现场加工设备及生产条件等设计机械加工工艺规程的程序一般为

1分析加工零件的工艺性主要包括审查零件结构的工艺性及了解零件的各项技术要求分析产品的装配图和零件的工作图熟悉该产品的用途性能及工作条件明确被加工零件在产品中的位置和作用等

2熟悉和确定毛坯 3拟定加工工艺路线 4工序设计 5 编制工艺文件

180C柴油机的该产品年产量为150台设其备品率为10机械加工废品率为1现制定该活塞的机械加工工艺规程

N Qn 1αβ 150 1101 166件年

连杆的年产量为166件现已知该产品属于轻型机械根据《机械制造工艺设计简明手册》表11-2生产类型与生产纲领的关系可确定其生产类型为中批生产

零件图样的视图正确完整尺寸公差及技术要求齐全 24选择毛坯

连杆在工作中承受多向交变载荷的作用要求具有很高的强度因此连杆材料一般采用高强度碳钢和合金钢如45钢55钢40Cr40CrMnB等近年来也有采用球墨铸铁的粉末冶金零件的尺寸精度高材料损耗少成本低随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用使粉末冶金件的密度和强度大为提高因此采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造方法

连杆毛坯制造方法的选择主要根据生产类型材料的工艺性可塑性可锻性及零件对材料的组织性能要求零件的形状及其外形尺寸毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法根据生产纲领为大量生产连杆多用模锻制造毛坯连杆模锻形式有两种一种是体和盖分开锻造另一种是将体和盖锻成体整体锻造的毛坯需要在以后的机械加工过程中将其切开为保证切开后粗镗孔余量的均匀最好将整体连杆大头孔锻成椭圆形相对于分体锻造而言整体锻造存在所需锻造设备动力大和金属纤维被切断等问题但由于整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少锻造工时少模具少等优点故用得越来越多成为连杆毛坯的一种主要形式总之毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成本降低性能提高

目前我国有些生产连杆的工厂采用了连杆辊锻工艺图1-2为连杆辊锻示意图．毛坯加热后通过上锻辊模具2和下锻辊模具4的型槽毛坏产生塑性变形从而得到所需要的形状用辊锻法生产的连杆锻件在表面质量内部金属组织金属纤维方向以及机械强度等方面都可达到模锻水平并且设备简单劳动条件好生产率较高便于实现机械化自动化适于在大批大量生产中应用辊锻需经多次逐渐成形

图连杆辊锻示意图

图给出了连杆的锻造工艺过程将棒料在炉中加热至1140～1200C0先在辊锻机上通过四个型槽进行辊锻制坯见图然后在锻压机上进行预锻和终锻再在压床上冲连杆大头孔并切除飞边见图锻好后的连杆毛坯需经调质处理使之得到细致均匀的回火索氏体组织以改善性能减少毛坯内应力为了提高毛坯精度连杆的毛坯尚需进行热校正

连杆必须经过外观缺陷内部探伤毛坯尺寸及质量等的全面检查方能进入机械加工生产线

辊锻制坯

在连杆机械加工工艺过程中大部分工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作为主要基面并用大头处指定一侧的外表面作为另一基面这是由于端面的面积大定位比较稳定用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距这样就使各工序中的定位基准统一起来减少了定位误差具体的办法是如图15所示在安装工件时注意将成套编号标记的一面不

图连杆的定位方向

与夹具的定位元件接触在设计夹具时亦作相应的考虑在精镗小头孔及精镗小头衬套孔时也用小头孔及衬套孔作为基面这时将定位销做成活动的称假销当连杆用小头孔及衬套孔定位夹紧后再从小头孔中抽出假销进行加工 为了不断改善基面的精度基面的加工与主要表面的加工要适当配合即在粗加工大小头孔前粗磨端面在精镗大小头孔前精磨端面

由于用小头孔和大头孔外侧面作基面所以这些表面的加工安排得比较早在小头孔作为定位基面前的加工工序是钻孔扩孔和铰孔这些工序对于铰后的孔与端面的垂直度不易保证有时会影响到后续工序的加工精度

在第一道工序中工件的各个表面都是毛坯表面定位和夹紧的条件都较差而加工余量和切削力都较大如果再遇上工件本身的刚性差则对加

工精度会有很大影响因此第一道工序的定位和夹紧方法的选择对于整个工艺过程的加工精度常有深远的影响连杆的加工就是如此在连杆加工工艺路线中在精加工主要表面开始前先粗铣两个端面其中粗磨端面又是以毛坯端面定位因此粗铣就是关键工序在粗铣中工件如何定位呢一个方法是以毛坯端面定位在侧面和端部夹紧粗铣一个端面后翻身以铣好的面定位铣另一个毛坯面但是由于毛坯面不平整连杆的刚性差定位夹紧时工件可能变形粗铣后端面似乎平整了一放松工件又恢复变形影响后续工序的定位精度另一方面是以连杆的大头外形及连杆身的对称面定位这种定位方法使工件在夹紧时的变形较小同时可以铣工件的端面使一部分切削力互相抵消易于得到平面度较好的平面同时由于是以对称面定位毛坯在加工后的外形偏差也比较小

com段的划分与工序顺序的安排

连杆的主要加工部位是大小头端面大小头孔次要加工部位是各种螺纹孔及倒角除机械加工外还有调质处理划螺纹孔线探伤等另外在机械加工过程后还安排了钳工倒角去毛刺并对连杆进行喷丸处理为连杆的组装做好准备

加工阶段的划分 连杆机械加工工艺过程

连杆的机械加工工艺过程大致可以分为加工基准面粗钻铣大小头平面及大小头孔调质处理半精钻铣大小头平面及大小头孔分离连杆和连杆盖精铣基准面并进行磨削钻铰锪各种孔精钻铣大小头平面及小头孔和大头轴瓦研磨重要孔的支撑面钳工倒角去毛刺探伤后钳工清洗组装

连杆的大小头平面及大小头孔的技术要求都很严格所以对于这些端面安排了粗铣半精铣精车铣对于180C柴油机连杆进行粗加工时以大小头两端面作为精基准所以先粗加工大小头端面然后再加工其他各主要表面各种孔的加工集中在连杆与连杆盖连接处所以将各种孔加工完之后再精铣大小头端面以保证重要加工表面不被破坏或划伤

连杆盖机械加工工艺过程

连杆盖的机械加工工艺过程大致可以分为半精铣对接面划孔线车孔精铣对接面钻铰各孔磨螺钉面修正圆角钳工组装划瓦槽铣瓦槽钳工组装

对于连杆盖进行粗加工时以连杆盖一侧的一端面作为粗基准然后以对接端面作为精基准加工其他的重要表面

二工序安排

在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度

1连杆本身的刚度比较低在外力切削力夹紧力的作用下容易变形

2连杆是模锻件孔的加工余量大切削时将产生较大的残余内应力并引起内应力重新分布

因此在安排工艺进程时就要把各主要表面的粗精加工工序分开即把粗加工安排在前半精加工安排在中间精加工安排在后面这是由于粗加工工序的切削余量大因此切削力夹紧力必然大加工后容易产生变形粗精加工分开后粗加工产生的变形可以在半精加工中修正半精加工中产生的变形可以在精加工中修正这样逐步减少加工余量切削力及内应力的作用逐步修正加工后的变形就能最后达到零件的技术条件

各主要表面的工序安排如下 1两端面粗铣精铣粗磨精磨

2小头孔钻孔扩孔铰孔精镗压入衬套后再精镗 3大头孔扩孔粗镗半精镗精镗金刚镗珩磨

一些次要表面的加工则视需要和可能安排在工艺过程的中间或后面 制定工艺路线即工序设计其主要内容包括机床与工艺装备的选择加工余量的确定工序尺寸的确定切削用量的确定时间定额的确定等在此先确定工艺路线再在后面详细论述机床与工艺装备的选择加工余量的确定工序尺寸的确定切削用量的确定时间定额的确定等内容

制定柴油机加工工艺路线的出发点应当是使其能够合理保证气缸盖的几何形状尺寸精度及位置精度等技术要求在小批量生产的生产纲领下可以考虑广泛采用技术水平较高的数控机床及加工中心并尽量使工序集中来提高生产率除此之外还应当综合考虑零件特点和技术要求工艺设备与装备的具体使用条件及经济因素等可初步确定其加工工艺路线为

制定180C柴油机连杆工艺路线的出发点应当使连杆的几何形状尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证在中批生产的生产条件下可以考虑采用通用夹具和部分专用夹具等并尽量使工序集中来提高生产率除此之外还应当考虑经济因素以降低生产成本 因此经过综合考虑最终确定180C柴油机连杆加工工艺过程如下表2-1连杆盖的加工工艺过程如下表2-2 表2-1 180C柴油机连杆加工工艺过程 序号 工序名称 定位基准

面

面 铣一步大平面及小平面 大小头平铣二步小头平面

大小头平2 铣二步大平面 大小头平面钻小头孔66

大小头平面 铣小头孔至695上偏差01 大铣另一侧面188±

9小头平面铣工艺面94±01 大小头孔

01 基面和一侧面粗镗大头孔134 基面和一侧面以及小头孔 铣工字型副板

铣落刀槽14两侧 基面和一侧面精铣外形 基面和一侧面精铣盖顶面及螺钉面 锯开 精铣一14 半精铣对接面钻扩铰各孔攻丝

步大平面 基面和一侧面精铣另一大平面及小平面 基面和一侧面半精镗大小孔 基面和铣R25R5818 精铣另一小头平面 基面和一侧面

一侧面以及大小头孔 基面和一侧面 铣两面肋 基面和一侧面 铣R75 基面和一侧面 车1795下偏差-02车185 侧面 24 车大端156165及148 25 磨两平面 基面和一铣瓦槽 基

3026 精镗大小头孔 基面和一侧面以及大小头孔 钻2-6油孔

面和一侧面以及小头孔 铣小孔倒角 铣7°斜

配重

钢质锻模件的机械加工余量按JB3835-85确定根据估算的锻件质量加工精度及锻件形状复杂系数由《机械制造工艺简明手册》表22-25可查得除孔以外各内外表面的加工余量孔的加工余量由《机械制造工艺简明手册》表22-24查得表中余量值为单面余量

1锻件质量 根据零件成品质量估算锻件质量为1352kg 2加工精度 零件表面均为精加工和磨削加工精度 3机械加工余量 用查表法确定机械加工余量 根据《机械加工工艺手册》第一卷 表3225 表3226 表3227平面加工的工序余量mm 平面加工的工序余量mm 单面加工方法 单面余量 经济精度 工序尺寸 表面粗糙度

125

粗铣 IT12 69

125

精铣

毛

坯

06 IT10 678 32 08 粗磨 03 IT8 672 16

精磨 01 IT7 67 则连杆两端面总的加工余量为

A总

A粗铣A精铣A粗磨A精磨2 150603012 mm 2连杆铸造出来的总的厚度为H 67 72mm 一确定毛坯尺寸公差

连杆的锻件质量1352kg形状复杂系数S242CrMoA中合金元素含量大于30按《机械制造工艺设计简明手册》表22-11锻件的材质系数为M2采取平直分模线锻件为精密精度等级则毛坯的公差可从《机械制造工艺设计简明手册》表22-1422-17查得

连杆毛坯的尺寸公差如表2-2毛坯的同轴度误差允许值为12mm残留飞边为12mm 毛坯图表2-连杆锻件尺寸公差mm 零件尺寸 单面加工余量 锻件尺寸 偏差

Φ137 15 Φ134 1795 425

188

Φ77

Φ66 70 1 72

1 65

com分重要工序介绍

一连杆两端面的加工

采用粗铣精铣粗磨精磨四道工序并将精磨工序安排在精加工大小头孔之前以便改善基面的平面度提高孔的加工精度粗磨在转盘磨床上使用砂瓦拼成的砂轮端面磨削这种方法的生产率较高精磨在M7130型平面磨床上用砂轮的周边磨削这种办法的生产率低一些但精度较高

连杆大小头孔的加工

连杆大小头孔的加工是连杆机械加工的重要工序它的加工精度对连杆质量有较大的影响

小头孔是定位基面在用作定位基面之前它经过了钻扩铰三道工序钻时以小头孔外形定位这样可以保证加工后的孔与外圆的同轴度误差较小

小头孔在钻扩铰后在金刚镗床上与大头孔同时精镗达到IT6级公差等级然后压入衬套再以衬套内孔定位精镗大头孔由于衬套的内孔与外圆存在同轴度误差这种定位方法有可能使精镗后的衬套孔与大头孔的中心距超差

大头孔经过扩粗镗半精镗精镗金刚镗和珩磨达到IT6级公差等级表面粗糙度Ra 为04μm大头孔的加工方法是在铣开工序后将连杆与连杆体组合在一起然后进行精镗大头孔的工序这样在铣开以后可能产生的变形可以在最后精镗工序中得到修正以保证孔的形状精度 连杆螺栓孔的加工

连杆的螺栓孔经过钻扩铰工序加工时以大头端面小头孔及大头一侧面定位 为了使两螺栓孔在两个互相垂直方向平行度保持在公差范围内在扩和铰两个工步中用上下双导向套导向从而达到所需要的技术要求

粗铣螺栓孔端面采用工件翻身的方法这样铣夹具没有活动部分能保证承受较大的铣削力精铣时为了保证螺栓孔的两个端面与连杆大头端面垂直使用两工位夹具连杆在夹具的工位上铣完一个螺栓孔的两端面后夹具上的定位板带着工件旋转1800 铣另一个螺栓孔的两端面这样螺栓孔两端面与大头孔端面的垂直度就由夹具保证

连杆体与连杆盖的铣开工序

剖分面亦称结合面的尺寸精度和位置精度由夹具本身的制造精度及对刀精度来保证为了保证铣开后的剖分面的平面度不超过规定的公差003mm 并且剖分面与大头孔端面保证一定的垂直度除夹具本身要保证精度外锯片的安装精度的影响也很大如果锯片的端面圆跳动不超过002 mm则铣开的剖分面能达到图纸的要求否则可能超差但剖分面本身的平面度粗糙度对连杆盖连杆体装配后的结合强度有较大的影响因此在剖分面铣开以后再经过磨削加工

大头侧面的加工

以基面及小头孔定位它用一个圆销小头孔装夹工件铣两侧面至尺寸保证对称此对称平面为工艺用基准面

确定工序尺寸的一般方法是由加工表面的最后工序往前推算最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注当无基准转换时同一表面多次加工的工序尺寸与工序或工步的加工余量有关当基准不重合时工序尺寸应用工序尺寸链解算 确定各主要面的工序尺寸

圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关前面根据有关资料已经查出本零件各圆柱面的总加工余量毛坯余量应将总加工余量分为各工序加工余量然后由后往前计算工序尺寸中间工序尺寸的公差按加工方法的经济加工精度确定

根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》 表229 表234 1大头孔各工序尺寸及其公差铸造出来的大头孔为55 mm 工序名称 工序基 本余量 工序经济

精度 工序尺寸 最小极限尺寸 表面粗糙度

1375 16 半精镗 1

137 16 134 134 125

精镗

04

1375136

二次粗镗 2 扩孔 136 63 一次粗镗 2 132 132 2小头孔各工序尺寸及其公差

根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》 表229表230 工序

名称 工序基本余量 工序经济 精度 工序

尺寸 最小极限尺寸 表面 粗糙度

精镗

02

Φ7749 Φ7749 16

半精镗 02

Φ7729Φ7729 64

Φ68 二次粗镗 9 Φ68

125

Φ771 Φ771 125 一次粗镗 锻至Φ68 1铣连杆大小头平面 选用X52K机床

根据《机械制造工艺设计手册》表2481选取数据

铣刀直径D 100 mm 切削速度Vf 247 ms 切削宽度 ae 80 mm 铣刀齿数Z 6 切削深度ap 3 mm 则主轴转速n 1000vD 475 rmin 根据表3131 按机床选取n 500 min 则实际切削速度V Dn1000³60 267 ms 铣削工时为按表2510 L 3 mm L1 15 50 mm L2 3 mm 基本时间tj Lfm z 32003 500³018³6 038 min 按表2546 辅助时间ta 04³045 018 min 粗磨大小头平面 选用M7350磨床

根据《机械制造工艺设计手册》表24170选取数据 砂轮直径D 40 mm 磨削速度V 033 ms 切削深度ap 03 mm fr0 0033 mmr Z 8 则主轴转速n 1000vD 1588 rmin 根据表3148 按机床选取n 100 rmin 则实际磨削速度V Dn1000³60 020 ms 磨削工时为按表2511 基本时间tj zbknfr0z 03³1 100³0033³8 001 min 按表3140 辅助时间ta 021 min 铣大头两侧面

选用铣床X62W 根据《机械制造工艺设计手册》表2477 88 选取数据

铣刀直径D 50 mm 切削速度V 064 ms 铣刀齿数Z 3 切削深度ap 4 mm af 010 mmr 则主轴转速n 1000vD 611 rmin 根据表3174 按机床选取n 750 rmin 则实际切削速度V Dn1000³60 078 ms 铣削工时为按表2510 L 40 mm L1 15 85 mm L2 25 mm 基本时间tj Lfmz 408525 750³010³3 023 min 按表2546 辅助时间ta 04³045 018 min 粗镗大头孔 选用镗床T68 根据《机械制造工艺设计手册》表2466选取数据

铣刀直径D 135m 切削速度V 016 ms 进给量f 030 mmr 切削深度ap 30 mm 则主轴转速n 000vD 47 rmin 根据表3141 按机床选取n 800 rmin 则实际切削速度V Dn1000³60 272 ms 镗削工时为 按表253 L 38 mm L1 35 mm L2 5 mm 基本时间tj Lifn 38355 030³800 019 min 按表2567 辅助时间ta 050 min 铣开连杆体和盖 选用铣床X62W 根据《机械制造工艺设计手册》表2479 90 选取数据

铣刀直径D 63 mm 切削速度V 034 ms 切削宽度ae 3 mm 铣刀齿数Z 24 切削深度ap 2 mm af 0015 mmr d 40 mm 则主轴转速n 1000vD 103 rmin 根据表3174 按机床选取n 750 rmin 则实际切削速度V Dn1000³60 247 ms 铣削工时为 按表2510 L 17 mm L1形容词节点甲 飞机 3 节点乙 鱼片 形容词节点丙 飞机 3 节点乙 鱼片 形容词节点甲 飞机-1 节点丙 飞机 A C not_a_blind_slot 甲乙丙

图4 步骤 图5 盲步骤 图6 焊盘 图7 洞 图8 盲孔

一种原始的功能是通过合并形成的边界面孔的原根的功能突变的成员根本特点和成员的边界将面临着一个家庭的一个原始的特征[ 16 ] 原始功能中可能存在三个礼仪 一独立 二与另一原始功能形成一个复杂的功能或 iii 与其他复杂的功能形成一个高层次复杂的功能下一水平的塑料制品的特点是复杂的功能这是所形成的相互作用的两个原始的塑料产品功能

有四种类型的功能互动边界脸边界面临 bb 段的相互作用根面临边界面临经常预算的相互作用根面临根面居民的相互作用和边界面临根面巴西的相互作用在BB心跳的互动这两个功能有一个共同的边界脸在经常预算的互动边界面对的一

毕业设计(论文)柴油机连杆加工工艺设计说明书 第2篇

曲轴是发动机上的一个重要的旋转机件，装上连杆后，可承接活塞的上下(往复)运动变成循环运动。曲轴主要有两个重要加工部位：主轴颈和连杆颈。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。发动机工作过程就是：活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。而曲轴加工的好坏将直接影响着发动机整体性能的表现。曲轴的材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈。本次采用球墨铸铁QT600-2.设计的主要就是这两方面的在数控机床的加工。集合多种的曲轴加工后，深入分析了曲轴的加工工艺。

关键词：曲轴

主轴劲

连杆劲

数控加工。

一

曲轴的根底信息

1.1曲轴的作用

曲轴是汽车发动机中的重要零件，它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构，同时，驱动配气机构和其它辅助装置。

曲轴在工作时，受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。

1.2曲轴的结构及其特点

图1-1

曲轴的结构图

曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机)；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。

主轴颈是曲轴的支承局部，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。

连杆轴颈是曲轴与连杆的连接局部，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。

曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接局部，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有(或紧固有)平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一局部往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。

曲轴前端装有齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成挡油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。

1.3曲轴的主要技术要求分析

〔1〕.主轴颈、连杆轴颈本身的精度，即尺寸公关等级IT6，外表粗糙度Ra值为1.25～0.63μm。轴颈长度公差等级为IT9～IT10。轴颈的形状公差，如圆度、圆柱度控制在尺寸公差之半。

〔2〕.位置精度，包括主轴颈与连杆轴颈的平行度：一般为100mm之内不大于0.02mm；曲轴各主轴颈的同轴度：小型高速曲轴为0.025mm，中大型低速曲轴为0.03～0.08mm。

〔3〕.各连杆轴颈的位置度不大于±20′。

1.4曲轴的材料和毛坯确实定

曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力，容易门生扭振、折断及轴颈磨损，因此要求用材应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性。常用材料有：一般曲轴为35、40、45钢或球墨铸铁QT600-2；对于高速、重载曲轴，可采用40Cr、42Mn2V等材料。

1.5曲轴的机械加工工艺过程

曲轴的尺寸精度、加工外表形状精度以及位置精度的要求都很高，但刚性比拟差，容易产生变形，这就给曲轴的机械加工带来了很多困难，必须予以充分的重视。

曲轴需要加工的外表有：主轴颈、连杆轴颈、键槽、外圆。由于使用了工艺搭子，铣键槽安排在切除工艺搭子后，磨削外圆安排在保存工艺搭子前。

根据曲轴的结构特点及机械加工的要求，加工顺序大致可归纳为：铣两端面；车工艺搭子和钻中心孔；粗、精车三连杆轴颈；粗、精车各处外圆；精磨连杆轴颈、主轴颈和外圆；切除工艺搭子、车端面、铣键槽等。

1.6曲轴机械加工工艺根本路线

（1）

根底锻造

（2）

热处理

（3）

铣两端面

（4）

车两端工艺搭子外圆

（5）

钻主轴颈中心孔

（6）

钻连杆轴颈中心孔

（7）

检验

（8）

粗车连杆轴颈

（9）

精车连杆轴颈

（10）

车工艺搭子两端面

（11）

粗车各处外圆

（12）

精车各处外圆

（13）

检验

（14）

磨削连杆轴颈外圆

（15）

磨削主轴颈

（16）

磨削外圆

（17）

磨削φ20

0

-00.021mm外圆

（18）

检验

（19）

车掉两端工艺搭子

（20）

车两端面

（21）

铣键槽

（22）

倒角

（23）

去毛刺

（24）

最后检验

二

曲轴的机械加工工艺过程分析

2.1曲轴的机械加工工艺特点

三拐曲轴除了具有轴的一般加工规律外，也有它的工艺特点，主要包括形状复杂，刚性差及技术要求高，针对这些特点应采取相应的措施

2.2曲轴的机械加工工艺特点分析

〔1〕该零件是多拐小型曲轴，生产批量不大，应选用中心孔定位，它是辅助基准，装夹方便，节省找正时间，又能保证三处连杆轴颈的位置精度。但轴两端的轴颈比例不再统一圆周上，故不能直接在轴端面上钻三对中心孔。于是，在曲轴毛坯制造时，预先铸造两端的工艺搭子，这样就可以在工艺搭子上钻出四对中心孔，到达用中心孔定位的目的。

〔2〕在工艺搭子端面上钻四对中心孔，先以两主轴颈为粗基准，钻好主轴颈的一对中心孔；然后以这一对中心孔定位，以连杆轴颈为粗基准划线，再将曲轴放到回转工作台上，加工φ32mm、圆周120°均布的三个连杆轴颈的中心孔，这样就保证了它们之间的位置精度。

〔3〕该零件刚性较差，应按先粗后精的原那么安排加工顺序，逐步提高加工精度。对于主轴颈与连杆轴颈的加工顺序是，先加工三个连杆轴颈，然后再加工主轴颈及其他各处的外圆，这样安排可以防止一开始就降低工件刚度，减少受力变形，有利于提高曲轴加工精度。

〔4〕由于使用了工艺搭子，铣键槽工序安排在切除中心孔后进行，故磨外圆工序必须提前在还保存工艺搭子中心孔时进行，同时要注意防止已磨好的外表被碰伤。

2.3曲轴主要加工工序分析

〔1〕铣曲轴两端面,钻中心孔

本工序在钻铣车组合车床上完成，主要保证曲轴总长及中心孔的质量，假设端面不平那么中心钻上的两切削刃的受力不均，钻头可能引偏而折断，因此采用先面后孔的原那么。中心孔除影响曲轴质量分布外，它还是曲轴加工的重要基准贯穿整个曲轴加工始终。因而直接影响曲轴加工精度。打中心孔在本次工艺设计中因考虑设备因素，采用找出曲轴的几何中心代替质量中心。打中心孔以毛坯的外外表作为基准，因而毛坯外外表质量好坏直接影响孔的位置误差。

〔2〕曲轴主轴颈的车削

由于曲轴年产量不大，主轴颈加工采用车削，在刚度较强的普通车床上进行。曲轴安装在前、后顶尖上线一端用大盘夹住而另一端用顶尖顶住，用硬质合金车几道工序上完成主轴颈的车削。由于加工余大且不均匀，旋转不平衡，加工时产生冲击，因此工件要夹牢固。车床、刀具、夹具要有足够的刚性。主轴颈车削顺序是先精车一端主轴颈及轴肩，然后以车好的主轴颈定位。另一侧用顶尖以中心孔定位。车另一端主轴颈、肩及各个轴颈，半精度及精车都按此顺序进行，逐渐提高主轴颈及其他轴颈的加工精度。

〔3〕曲轴连杆轴颈的车削

主轴颈及其它外圆车好后，以主轴颈作为加工连杆轴颈的基准，采用专用的车夹具、车削连杆轴颈，车削同样在普通车床上进行。车削连杆轴颈需要解决的是角度定位〔两连杆轴颈轴线需要控制在180度+30度或180度—30度〕以及曲轴旋转的不平衡问题。这些都由专用夹具来保证，夹具体为一对用以定位的V型块组成，装在接盘上。接盘与车床过渡接盘靠中间的定位销定位并连接，接盘在过渡接盘上靠棱形定位销可转180度，依次车削两个连杆轴颈。V型块中心与车床主轴线距离一个曲轴半径。车削过程中，一端与曲轴主轴颈定位并夹紧，另一端靠偏中心座夹紧，中心座上钻有中心孔，中心孔偏心距同样为一个曲轴半径。用顶尖顶紧中心孔，这样就能保证连杆轴颈轴线与车床主轴线一致。安装夹具体的接盘上有平衡块，消除曲轴旋转时不平衡力矩的生。曲轴加工时由于受到离心力和两顶尖的轴向压紧偏心力的作用，容易发生弯曲变形，为了加强工件刚度，用撑杆来撑住另一个曲拐的开移。车削连杆轴颈时为了使切削力不致于太大，每次车削余量控制在1~1.5mm内，同时车床旋转不能太高，刀具采用高速钢。

〔4〕键槽加工

这个键槽主要用于飞轮，加工此键槽应安排在主轴颈精车工序之后，这样能保证定位精度及控制键槽的深度以及对称度。键槽加工是以两主轴颈定位，同样用专用夹具在普通铣床上进行。

〔5〕轴颈的磨削

由于主轴颈及连杆轴颈精度较高，尺寸精度为IT6级，外表粗糙度1.6~0.8μm，并且具有较高的形状精度及位置精度。因此主轴颈与连杆轴颈精车后要进行磨削，以提高精度外表粗糙度。

在工艺设计中，首先磨主轴颈然后磨连杆轴颈。中间主轴颈磨好后才能磨其余轴颈，磨主轴颈和连杆轴颈的安装方法根本上与车轴颈相同，磨主轴颈是以中心孔定位，在外圆磨床上进行，磨连杆轴颈那么以经过精磨的两端主轴颈定位，以保证与主轴颈的轴线距离及平行度要求，磨连杆轴颈是在曲轴磨床上进行的。

由于轴颈宽度不大，采用横向进给磨削法，生产率较高，磨轮的外形需仔细地修整，因为直接影响轴颈与圆角的形状，磨削余量根据车削后的精度而定，粗磨余量值每边0.2~0.3mm，精磨余量控制在0.1~0.15

mm内。

在横向进给磨削中，磨轮对工件的压力很大，为防止曲轴弯曲，采用可以调节的中心架，否那么就不能去掉上道工序留下的弯曲度，最好待这个轴颈的摆差减小才开始使用中心架。

磨削主轴颈时应把两顶尖孔倒角处抹干净，去砂粒及油泥，确保加工基准——中心孔的精度，磨削工序之前必须修研中心孔。

三

机械加工余量、工序尺寸及公差确实定

3.1曲轴主要加工外表的工序安排

曲轴的主要加工外表为主轴颈、连杆轴颈、各外圆；次要加工外表为两端面、键槽。此外，还有还有检验、清洗、去毛刺等工序。

连杆各主要外表的工序安排如下：

〔1〕、主轴颈：粗车、精车、磨削；

〔2〕、连杆轴颈：粗车、精车、磨削；

3.2确定工时定额

粗车七个连杆轴颈至φ。

〔1〕

被吃刀量：取=1mm，〔2〕

进给量f：取。

〔3〕

机床主轴转速:

取n=600r/min

〔4〕

切削速度：

〔5〕

计算切削工时：被切削层长度=3×22=66mm，因为粗车走刀两次，故tm=0.44min

精车三个连杆轴颈至φ24.50-0.033。

〔1〕

被吃刀量：取=0.65mm，〔2〕

进给量f：取f=0.3mm/r

〔3〕

机床主轴转速:

取n=800r/min

〔4〕

切削速度：

〔5〕

计算切削工时：被切削层长度=3×22=66mm，因为粗车走刀两次，故tm=0.55min

四

附录设备刀具

工序号

工序名称

设备名称型号

夹具、刀检具及辅具

005

铣端面

双面铣床

010

划线

可调V型架

015

打中心孔

中心孔钻床

可调中心架

020

粗车法兰外圆

C630

025

粗车主四

C630

030

粗磨主四

MQ8260

P900x38x305A46#P5V

035

车主颈及大小头

S1-206

卡瓦、成型车刀

040

粗磨主颈及小头

MQ8260

砂轮

045

精车大头

CA6140

050

车小头平端面

C3180

锥柄钻花

055

钻大头孔

C3180

锥柄麻花钻

060

铣定位面

065

车外端连颈

S1-217

卡瓦、成型车刀

070

车第二区连颈

S1-217

卡瓦、成型车刀

075

车中心区连颈

S1-217

卡瓦、成型车刀

080

粗磨连颈

MQ8260

三等分夹具、砂轮

085

半精磨小头

MQ8260

090

钻直油孔

Z35A

钻直油孔钻模

095

钻斜油孔

油孔钻床

钻斜油孔钻模

精磨主颈

MQ8260

砂轮、修整器、中心架、千分尺、卡板

精磨法兰

MQ8260

砂轮、修整器、中心架、千分尺、卡板

精磨连颈

MQ8260

砂轮、修整器、中心架、三等分夹具、中心高检具

115

探伤及退磁

JDC-900

120

氮化前抛光

砂纸150#

125

检验

130

校直

Y41-63

V型块

135

氮化

140

修中心孔、倒角

CA6140

145

精磨小头

MQ8260

表架、主一长度检具

150

精车轴承孔

CA6140

内径量缸表、校对规

155

钻法兰孔

Z35A

钻模、钻花、丝攻

160

铣键槽

X62W

铣键槽夹具

165

去毛刺

电开工具

170

油孔口抛光

橡胶锥及砂纸180#

175

动平衡及去重

动平衡机、Z35A

钻花

180

氮化后抛光

砂纸180#

185

检验

190

清洗、上蜡、包装

清洗机

柴油、清洗液、蜡

五

工序分析

〔1〕铣端面工序有两个作用：保证曲轴的总长；保证中心孔的质量。假设端面不平，那么中心钻上两个切削刃的受力不均，钻头引偏而折断。这也是“先面后孔〞原那么的具体应用。

〔2〕中心孔的重要性：中心孔除影响曲轴的质量分布外，它的重要性还在于它是曲轴加工的重要精基准，直接影响曲轴的加工精度，因此中心孔必须满足其质量要求。但工件经过粗加工后，中心孔的精度往往不可防止地受到影响，所以在精加工之前，必须对中心孔进行修研，确保符合其技术要求。可用油石或橡胶砂轮修研。

〔3〕打中心孔是采用找出曲轴的几何中心来代替质量中心，是以毛坯的外表作为基准。毛坯外表光洁圆整，那么打出的中心孔位置误差就小。

〔4〕按照S1-206车床的工装结构，必须先粗车和粗磨主颈四。主颈四是加工长度尺寸的一个基准，其两侧扇板的厚度应分均匀，否那么极易使整根曲轴的轴向尺寸发生偏移，即单边，致使曲轴各扇板厚度不一而致废。

〔5〕因曲轴刚度差，故车主轴颈的工序，采用前后刀架同时横向进给的S1-206一次加工成型的机床，必须注意刀排分布应合理，车刀应常换常磨，进刀量应适中。

〔6〕车小头孔、平端面工序不容无视。因为小头是与起动爪相连的部位，在用人力起动发动机时,小头传递大力矩,所以首先要保证小头的有效深度，其次小头孔倒角应圆整光滑,角度正确,以保证精磨小头时外圆跳动合格,否那么就应重新精修小头孔倒角。

〔7〕钻大头孔工序。孔太深会影响第七主轴颈及法兰的强度,太浅会影响内装黄油的空间和装轴承的轴向位置。

〔8〕铣定位面。为了使车连颈时角度分布均匀，按照铸造毛坯六缸曲轴的角度均布原理去掉铸造余量,故必须铣好定位面。不管定位面向那边有所偏移,都会严重改变铸件曲轴工序余量的均匀分布,严重偏移的致使连颈加工缺乏而致废。

〔9〕车连颈S1-217是成型车床，刀排分布合理、车刀的成型正确、进刀量适中、定位面紧靠都直接影响到产品能否到达工艺技术要求。故中心距、长度、宽度尺寸和圆弧、外圆尺寸等的调整必须在车床进入稳定加工状态后才可进行，防止工艺系统热变形影响太大。

〔10〕粗磨连颈是一道重要工序。粗磨连颈要进行曲轴120°的三等分,保证中心高尺寸。磨床首尾两端偏心夹具的移动会引起主连轴颈中心高的变化，应仔细调整至适宜之处反锁固定。此外假设中心架调整不恰当会引起曲轴变形而致中心高超差，而砂轮进刀太快那么会引起角度偏移,甚至曲轴断裂。

致谢

我本次的毕业设计，得到邹竹青老师的亲切关心和精心指导，使得本设计得以顺利完成，其中无不饱含着老师的汗水和心血。首先要感谢的是我的指导老师邹竹青老师，在整个过程中他给了我很大的帮助。在完成初稿后，老师认真查看了我的设计内容和格式，指出了我存在的很多问题，让后我回去在查看资料，在反复的修改中我学到了不少知识，同时在请教别人的过程中我也增加了和同学老师之间的感情，使我们的友谊更进一步加深了，在此十分感谢邹老师的细心指导，才能让我顺利完成毕业设计。同时感谢所有任课老师三年来对我的培养。如果没有你们的精心培育我不可能有今天的没好时光，是你们在我有困难的时候帮我们解决困难，就包括这次的毕业设计有许多老师都给与了我们很大的帮助，不管是从材料的来源还是格式的指导都非常认真细心地给我们指引。同时也要感谢我的同学和朋友们，在设计过程中也得到了许多朋友的关心，不管是学哥学姐，都给予我们帮助，我将永远记得你们伴我走过的每一个有欢笑有泪水的日子，是你们的关心和帮助，让我感受到了家的温暖。

毕业设计(论文)柴油机连杆加工工艺设计说明书 第3篇

柴油机连杆属于典型的连接部件, 也是机械加工中的常见零件。连杆属于大型特种件, 加工工艺复杂, 尤其精加工部分直接决定连杆的最终质量, 而某些加工工序需要特种加工设备及与其配套的夹具。

2 夹具的设计背景

大型柴油机连杆体积和质量巨大, 形状结构特殊, 属于特种零件, 因此切分面的精加工更为困难。经过对国内柴油机生产企业的调研, 目前连杆体、盖切分面精加工的方法主要有两种:一种是用数控加工中心精密铣削齿形, 而后由钳工精密研磨。对于企业一年几万根的产量, 此方法效率低、钳工劳动量大、不易控制切分面粗糙度。另一种是利用德国进口的高精度磨床进行齿形磨削, 这种方法虽然加工精度非常高, 但是配套的进口夹具价格极其昂贵。此外, 德国公司出于商业保护拒绝提供夹具图纸, 出现故障只能向德国厂家定制原装夹具, 周期漫长, 极大影响生产效率。

目前国外发达国家制造大型柴油机连杆应用精密锻造技术, 连杆体、盖切分面齿形蓝图尺寸可以得到精确保证, 而我国由于工业水平的限制尚无法应用此技术, 必须经过精加工工序完成连杆体、盖的切分面齿形, 因此设计一种新的夹具势在必行。

3 夹具的设计原理

该夹具的设计原理是:根据连杆体大小端面的高度差和三处定位尺寸, 把夹具的定位尺寸与夹紧可靠相结合进行设计[1]。连杆三个定位面与中心基准的尺寸均为加工时的定位尺寸, 定位尺寸必须准确无误。连杆的中心距尺寸加工后间接得到, 是连杆的最重要的尺寸, 该尺寸必须正确无误, 否则会出现安装误差, 因此对夹具的精度要求非常高。

4 夹具的设计

设计的关键问题:第一, 经过精确的计算和分析, 优化夹具最合理的结构;第二, 定位元件必须精密磨削和热处理淬火, 以达到持久耐磨, 强度可靠[2];第三, 结合夹具的耐用性、寿命以及生产部门的加工环境, 因夹具的工作环境比较恶劣, 需要着重考虑防锈防腐蚀[3]。

设计的技术难点为:第一, 连杆的体积大, 质量大, 加工工艺复杂, 需进行翻转与吊装, 夹具要兼顾功能与重量限制, 使夹具在使用过程中便于安装定位与调整;第二, 各种连杆由于外形的差异导致相对于夹具的定位尺寸不同, 考虑企业控制成本的要求, 夹具的定位部分在更换定位件后必须具有比较好的通用性, 可以满足形状类似的连杆使用;第三, 由于精磨切分面齿形是精密加工, 因此夹具的制造精度必须满足, 此外还要考虑对夹具精度的检测;第四, 为了保证加工精度, 必须保证夹具的定位部分和夹紧机构可靠准确。

5 夹具的成品图纸及创新点

根据考察的结果结合企业的年产量等综合因素, 利用德国进口的磨床精磨切分面齿形精度和效率最高, 因此必须解决进口夹具的弊端。虽然各种连杆由于外形的差异导致连杆体、盖切分面齿形的尺寸不同, 但是装夹方式和精磨方法是一致的, 本文以265H型柴油机连杆为对象, 进行夹具设计, 其余形状的连杆夹具皆可以此为参考进行设计。夹具的成品图纸如图1所示。

该夹具可以满足大型柴油机连杆体、盖切分面齿形的精磨加工, 代替原装进口夹具。该夹具为纯机械组装夹具, 设计制造成本较低, 国内现有的加工技术可以满足夹具的制造精度和定位元件的精度, 配件的互换性较强, 加工工艺较为简单, 维修保养容易。所有零部件均进行发黑处理, 最大限度做到防锈防腐, 长久耐用。这种新型夹具可以解决目前大型柴油机企业在此技术领域的瓶颈与难题, 使企业在此领域提高加工效率, 降低机床的购置成本, 即企业只需购买德国原装机床, 无需配用原装的液压夹具。

6 结语

本文提及的夹具是作者根据生产中的实际经验设计的, 原理通俗易懂, 可靠耐用, 而且夹具的制造成本较为经济, 可靠耐用, 维护容易, 定期检验精度即可, 具有重大经济价值和实用意义。另外, 作者的设计经验也为具有类似结构的工件的配套夹具设计提供了参考。

摘要：柴油机连杆体与连杆盖切分面齿形的加工精度对柴油机的运用有至关重要的影响, 德国进口夹具为液压控制系统, 结构非常复杂, 价格极其昂贵, 设计一种新的夹具势在必行。

关键词：柴油机连杆,精磨切分面,夹具设计

参考文献

[1]孙月华主编.机械系统设计[M].北京大学出版社, 2012.

[2]耿运祥, 刘璇.夹具概念设计的研究[J].机械工程师, 2002 (01) .

毕业设计(论文)柴油机连杆加工工艺设计说明书 第4篇

关键词：连杆零件；机械加工工艺规程；专用夹具及其设计

1.引言

近年来，我国机械制造业随着科学技术的不断进步，得到了飞快的发展，也取得了较好的成效。机械制造是制造具有操作功能的零件和产品，其产品和零件在生活生产中可以直接被人们所使用，在社会中占据着举足轻重的地位，为国家的生活生产活动作出了巨大的贡献。连杆零件经常运用于我们的生活中，是活塞式压缩机、发动机重要的零件之一，其力学性能较好，使得机器在运行过程中，有足够的强度和刚度，能保证机器运行的效率。本文就连杆零件的机械加工工艺的规程和专用夹具的设计进行讨论分析。

2.连杆零件的机械加工工艺规程

2.1机械加工工艺规程设计

一般来讲，连杆零件的机械加工工艺规程包括：分析零件工艺性、选择毛坯的制造方法、选择基面的水位和高程的起始面、制定相关的工艺制造路线、确定各工艺的制造设备、刀具和夹具等、确定工序的切削用量，最后完整的填写工艺文件。这些步骤和环节紧紧相扣，缺一不可，为工艺生产奠定了坚实的基础。

2.2连杆的工艺性分析及生产类型的确定

连杆是机构中两端分别与主动和从动构件衔接，达到传递运动和力的目的，连杆工作的条件要求连杆具有较高的力学性能。这就对连杆机械加工工艺有了严格的要求。在连杆机械工艺性方面，应从其焊接性能、成型性能、铸造性能、热处理性等方面考虑，以保证连杆的强度、硬度、刚度和韧度，同时，还应该注意反映连杆进度的参数，如连杆大小头孔中心距尺寸进度、连杆大小头孔平行度等。由于连杆使用的比较广泛，生产类型一般为大批生产，因此在生产中，可以根据生产类型和生产条件，采用先进的制造方法，对此进行机械制造。

2.3拟定连杆工艺路线

连杆的工艺路线是描述机械制造中的操作顺利的技术。一般来说，连杆的机械制造的一项集很多工序为一体的制造工艺，为了完成连杆制造，需要进行一串的连续动作。制定出科学完善的工艺路线，对机械制造的有序进行有着重要的意义。对于连杆工艺路线，可拟定设计为：铸造—时效处理—铣上下2端面—铣下面侧面—钻孔—镗孔—钻孔—沟槽—铣宽槽—质检—入库。制造工艺却不是一层不变的，企业可根据自身的实际特点，对其中的环节进行增加、减少、交换和改变等。

2.4加工余量、工序尺寸和公差的确定

连杆机械制造工序的加工余量应该选择最小的加工余量，其目的是为了缩短加工时间，降低制造成本。加工余量必须保证能达到规定标准的精度和表面粗糙度。当然，加工连杆零件的尺寸越大，加工余量就越大，切削力、内应力引起的形变也会随之增大。因此，在选择加工余量和工序尺寸时，可以引入工序尺寸公差来进行经济加工精度范围的判断，以保证选择最佳的连杆零件的加工余量和工序尺寸。

2.5切削用量、时间定额的计算

切削用量是连杆零件机械制造过程中所采用的切削速度、切削深度和进给量等参数。可利用公式：vf=f.n=ɑf·z·n（n为工件或刀具的转速（转/分）或每分钟行程数（双行程/分）；z为多齿刀具的齿数），对其参数进行计算。针对时间定额的计算，可以根据粗铣槽底面和两侧面、半精铣槽底面和两侧面的时间计算公式：tj=（1+1a+1b）/fmz计算出基本时间。当然，每道工序时间还包括布置时间、休息与生理需要时间等，由于连杆零件机械生产类型为大量生产，其时间可以忽略不计。

3.连杆零件机械制造工序专用夹具的设计

3.1定位方案及定位误差分析

定位基准的选择应该尽量符合基准重合原则，但是对于工件槽深的要求来说，选择所加工槽相对的另一端面为定位基准，不重合的误差为ΔB，ΔB为两端面间的尺寸公差0.1mm，加工的槽深公差为0.4mm。槽角度位置为45±30’，工序要求的是大孔中心为基准，与两孔连线为45±30’。这样的定位方案，完全符合基准重合，使其定位精度比较高。

3.2夹紧机构

设计加紧机构时，应该充分考虑动作迅速可靠，加紧点接近被加工部位，提高生产效率，保证加工质量。因此，可以采用两个手动螺旋压板，夹紧点选择在大孔端面，同时把防转销设置在压板外侧，使其使用方便，进一步满足加工需求。

3.3对刀及夹具的安装方案的确定

在夹具设计安装方案时，可以拟定夹具机构方案或者绘制夹具草图，这对于设计定位装置，确定工具安装位置有很大的作用。由于槽的加工要保证刀具方向的位置，为了快速准确的对刀，必须使用直角对刀块。夹具在安装时，采用一对定位键定向，用螺母加紧两端耳座的T形螺栓，以保证对刀块的方向和工作台纵向方向一致，进一步提高槽深进度，使得加工质量得到保证。

3.4夹具体

夹具是机械制造过程中用来固定加工对象，让其能占有正确的位置，以接受施工或者检测。夹具体一般夹具上较为复杂的元件，不仅要考虑安置在夹具中所需要的各种元件，还要考虑工件的装卸和机床的固定较为方便。因此在设计夹具体的时候，应该满足一些基本要求：1）重量较轻，便于操作；2）有良好的强度、刚度等力学性能；3）应吊装方便，安全使用；4）结构和尺寸都较为稳定，有一定的精度；5）排屑方面，保证机器性能。

3.5方案综合评价和总结

在连杆零件专用夹具设计方案进行综合评价，该夹具结构比较简单，操作方面，不仅可以提高加工效率，还可以保证加工质量。采用手动加紧装置，直角对刀块可以使夹具在连杆零件加工前很好的对刀；同时，两对定位键可以使整个夹具在机床工作台有正确的安装位置，装卸比较方便，保证了加工精度，提高生产效率，扩大机床使用范围，减少成本投入，进一步提高了加工质量，达到了加工的目的。

4.总结

总而言之，连杆零件设计加工，包括了加工工艺规程和夹具设计。因为连杆工作条件要求比较高，在连杆的设计时，应该选择合适的机械定位基准，分析连杆的工艺性，拟定工艺制造路线，较准确的确定加工余量和切削用量；对夹具进行专业的设计，严格的考虑夹具定位的误差，进一步提高加工精度，减少成本，降低劳动力，确保连杆零件制造的质量。（作者单位：重庆市凯喆机械配件厂）

参考文献：

[1]贾会会.数控加工工艺规程与夹具设计的问题研究[J].机电产品开发与创新，2012，05：175-177.

[2]徐晋之.“钻床夹具设计”零件的机械加工工艺过程及工艺装备[J].科技传播，2013，03：169+120.

[3]许自英.车床专用夹具设计的分析与加工[J].硅谷，2012，12：130-131.

数控加工工艺设计原则分析论文 第5篇

摘要：工业加工一直以来都是一个融合了最新科学技术的行业。随着现代化高速发展和电子信息技术的不断成熟，数控加工在工业成产中的作用越来越大，极大地提高了工业加工的精准度和生产的统一规范化。数控加工技术近年来也朝着越来越智能化和自动化的方向发展和改进。从技术层面来看，数控加工工艺需要的技术和专业度要求都比较高，它直接决定了后面的零件加工的规范，属于零件加工的准备环节。数控加工工艺设计是需要在电子程序编制完成之前就完成设计工作，确定好数据加工的设计方案，只有这样，后续的电子程序编程才能有所依据。既然数控加工工艺设计这么重要，那它设计的合理性和科学性能有效地减少后期实际加工过程中的工作量，提高数控机床的编程效率。本文从数控加工工艺的设计原则和数控加工工艺设计的方法2个方面来进行简单的分析和阐述。

关键词：数控加工；设计原则；设计方法

数控加工工艺是在工业加工中一个比较大的进步。相比于传统的机床加工零件生产，它实现了将最新的电子数字信息技术同机械设备加工技术的科学合理结合。通过电子信息技术有效地将合理的编程指令发送给机械加工设备以完成加工控制，利用电子数控的最大优点就是它要比传统的机床加工技术更加高效，加工出来的零件参数都更加准确规范。电子数控的指令是将设计好的编程通过计算机传递给机械加工设备的，而数控加工工艺设计的方法和原则是这一设计工作最需要遵守和探究的两大方面，只有严格依据设计原则，不断地探讨和改进设计方法，编程才能发送更合理的指令给数控机床。从结果上来讲，数控加工工艺设计的好坏直接关系到零件加工最后成品的优劣，所以合理科学地完成数控加工工艺设计这一个前期准备工作就显得尤为重要。一般来讲，数控加工工艺设计中最容易出现的失误就是设计方案和编程的不全面，在设计方案和编程中没有考虑到一些容易被忽略的细节，从而导致实际加工中出现工作时间和成本的增加，甚至影响到零件加工的质量和规格[1]。

毕业设计(论文)柴油机连杆加工工艺设计说明书 第6篇

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、凸轮以及连杆等传动件，按照结构类型不同，轴可以分为很多种如：阶梯轴、锥度心轴、空心轴、凸轮轴等，轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间，轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高。根据零件的结构类型、及其功能，运用定位夹紧的知识从而完成了夹具设计。关键词：轴类零件、轴颈、夹具、工艺分析

目录

目录…………………………………………………………………………………………………………… 1 第一章 轴类零件技术要求......................................................................................................2 1、1尺寸精度......................................................................................................................2 1、2几何形状精度.............................................................................................................2 1、3 相互位置精度............................................................................................................2 1、4表面粗糙度..................................................................................................................2 第二章 轴类零件的毛胚和材料.............................................................................................3 2、1 轴类零件的选材.......................................................................................................3 2、2 轴类零件的切削用量选择.....................................................................................3 第三章 轴类零件一般加工要求及方法...............................................................................4 3、1 轴类零件加工工艺规程..........................................................................................4 3、2 轴类零件加工注意事项..........................................................................................4 3、3节轴类零件加工的技术要求..................................................................................4 第四章 夹具设计........................................................................................................................6 4、1夹具的现状与发展....................................................................................................6 4、2夹具的作用…………………………………………………………………………… 7 4、3夹具的分类……………………………………………………………………………7 4、4定位原理......................................................................................................................9 第五章 轴类零件的工艺路线...............................................................................................11 5、1主轴的加工工艺分析.............................................................................................11 5、2选择零件材料……………………………………………………………………… 12 5、3确定零件加工方法................................................................................................13 5、4定位基准..................................................................................................................13 5、5加工尺寸的切削用量………………………………………………………………14 5、6定工艺过程………………………………………………………………………… 14 6、1心轴的编程编制......................................................................................................15 6、2 心轴的加工路径……………………………………………………………………16

第六章 心轴的编程及加工路径...........................................................................................15 结束语...........................................................................................................................................18 谢

词

.........................................................................................................................................19 参考文献......................................................................................................................................20

１

第一章 轴类零件技术要求 1、1尺寸精度

起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5～IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6～IT9）。1、2、几何形状精度

轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。1、3 相互位置精度

轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01～ 0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001～ 0.005mm。1、4、表面粗糙度

一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5～0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63～0.16μm。

２

第二章 轴类零件的毛胚和材料 2、1 轴类零件的选材

轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。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的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。

根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。

轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，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机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。

40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。

轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。

精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。2、2 轴类零件的切削用量的选择 2、2、1传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。2、2、2车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取

３

第三章 轴类零件加工要求方法 3、1 轴类零件加工注意事项

在学校机械加工实习课中，轴类零件的加工是学生练习车削技能的最基本也最重要的项目，但学生最后完工工件的质量总是很不理想，经过分析主要是学生对轴类零件的工艺分析工艺规程制订不够合理。

轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点：

（1）零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。

（2）渗碳件加工工艺路线一般为：下料→锻造→正火→粗加工→半精加工→渗碳→去碳加工（对不需提高硬度部分）→淬火→车螺纹、钻孔或铣槽→粗磨→低温时效→半精磨→低温时效→精磨。

（3）粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。

（4）精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。3、2 轴类零件的热处理

（1）加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。

（2）调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。（3）表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。（4）精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。3、3 轴类零件加工的技术要求

（1）尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5～IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为IT6~IT9。

（2）几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。

（3）相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重

４

要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。

（4）表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。

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第四章 夹具的设计

一、现状及发展

夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1．夹具的现状

国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；（2）能装夹一组具有相似性特征的工件；（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；

（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；

（5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；

（5）提高机床夹具的标准化程度。2．现代机床夹具的发展方向

现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。

（1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148~T2259－91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。（2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。

（3）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。（4）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工 ６

业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。

二、夹具的作用(1)保证加工精度

采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。(2)提高生产率、降低成本

用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时；用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。(3)扩大机床的工艺范围

使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。4.1夹具的概念

机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。4.2 车床夹具的主要类型

在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具称为车床夹具。车床夹具多数安装在主轴上；少数安装在床鞍或床身上。车床夹具按工件定位方式不同分为：定心式、角铁式和花盘式等。4.3夹具的分类 4.3.1专门化分类：

（1）通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。

（2）专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。

（3）通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。（4）组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。

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（5）随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。4.3.2按使用分类：

由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。4.3.3按夹紧分类

根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：定心式夹具、角铁式夹具、花盘式夹具、手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。

4.4定心式车床夹具

在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。4.5角铁式车床夹具

角铁式车床夹具：在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。4.6花盘式车床夹具

这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。4.7定位原理 4.7.1完全定位

工件在夹具中的定位的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位，当工件在x、y、z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。4.7.2部分定位

工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。

在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。4.7.3过定位（重复定位）

几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。一般情况下，应该避

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免使用过定位。

通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件（或定位件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。

过定位亦可合理应用虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。

工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡盘中，另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床（夹具）有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强，尾架的扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以工件安装方便，加工质量和效率也大为提高。4.7.4欠定位

按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。

4.8夹具的组成 4.8.1定位元件

它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。4.8.2夹紧装置

用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。4.8.3对刀、引导元件或装置

这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。4.8.4连接元件

使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系。4.8.5夹具体

用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。4.8.6其它元件及装置

有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，它们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹牢。

4.9夹具的功用

4.9.1能稳定地保证工件的加工精度

用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。4.9.2能减少辅助工时，提高劳动生产率

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使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。4.7.4能扩大机床的使用范围，实现一机多能

根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工。

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第五章 轴类零件工艺路线

（1）轴类零件是常见的零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。

（2）对于7级精度、表面粗糙度Ra0.8～0.4μm的一般传动轴，其工艺路线是：正火－车端面钻中心孔－粗车各表面－精车各表面－铣花键、键槽－热处理－修研中心孔－粗磨外圆－精磨外圆－检验。

（3）轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。在单件小批生产中钻中心孔工序常在普通车床上进行。在大批量生产中常在铣端面钻中心孔专用机床上进行。

（4）中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重大影响。所以必须安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。

（5）对于空心轴（如机床主轴），为了能使用顶尖孔定位，一般均采用带顶尖孔的锥套心轴或锥堵。若外圆和锥孔需反复多次、互为基准进行加工，则在重装锥堵或心轴时，必须按外圆找正或重新修磨中心孔。

（6）轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一般安排在外圆精车之后，磨削之前进行。因为如果在精车之前就铣出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工质量，又容易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。但也不应安排在外圆精磨之后进行，以免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。

（7）在轴类零件的加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证其机械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯锻造后安排正火工序，而调质则安排在粗加工后进行，以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合机械性能。淬火工序则安排在磨削工序之前。

（8）台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工艺。

１１ 5、1传承轴图样分析

图5.1

（1）图5.1所示零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。

（2）根据工作性能与条件，该传动轴图样(图5.1)规定了主要轴颈M，N，外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。5、2选择零件材料

该传动轴材料为45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择￠60mm的热轧圆钢作毛坯。

１２ 5、3确定零件的加工方法

1轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为：粗车→半精车→磨削。

2加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。

精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。

3刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。

4切削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动（此时应安装卡拉工具），这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋势，而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。5、4定位基准

（1）合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。

（2）粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。5、5工尺寸和切削用量

（1）传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。

（2）车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取。5、6工艺过程

定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化

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皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工￠52mm、￠44mm及M24mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹；三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。

１４

第六章 传承轴加工路径及编程 6、1心轴的工路径分析

采用一夹一顶装夹工件，粗、精加工外圆及加工螺纹。所用工具有外圆粗加工正偏刀（T01）、刀宽为2mm的切槽刀（T02）、外圆精加工正偏刀（T03）。加工工艺路线为：粗加工φ42mm的外圆（留余量：径向0.5mm，轴向0.3mm）→粗加工φ35mm的外圆（留余量：径向0.5mm，轴向0.3mm）→粗加工φ28mm的外圆（留余量：径向0.5mm，轴向0.3mm）→精加工φ28mm的外圆→精加工螺纹的外圆（φ34.85mm）→精加工φ35mm的外圆→精加工φ42mm的外圆→切槽→加工螺纹→切断。

调头用铜片垫夹φ42mm外圆，百分表找正后，精加工φ20mm的内孔。所用刀具有45°端面刀（T01）、内孔精车刀（T02）。加工工艺路线为：加工端面→精加工φ20mm的内孔。

１５ 6、2心轴的程序编写

％7091 N10 G92 X100 Z10 N20 M03 S500 N30 M06 T0101 N40 G00 Z5 N50 X47 Z2 N60 G80 X42.5 Z-364 F300 N70 G80 X38 Z-134.mj8+wdas80 G80 X35.5 Z-134.2 F300 N90 G80 X30 Z-47.2 F300 N100 G80 X28.5 Z47.2 F300 N110 G00 X100 N120 Z10 N125 T0100 N130 M06 T0303 N140 S800 N150 G00 Z1 N160 X24 N170 G01 X28 Z-1 F100 N180 Z-47.5 N190 X32.85 N200 X34.85 Z-48.5 N210 Z-70.5 N220 X35 N230 Z-134.5 N240 X42 N230 Z-360.5 N240 G00 X100 N250 Z10 N255 T0300 N260 M06 T0202 N270 S300 N280 G00 X45 Z-134.5 N290 G01 X34 F50 N300 X36 N310 G00 Z-70.5 N320 G01 X33 N330 X36 N340 Z-69.5 N350 X33

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N360 X36 N370 G00 X100 N380 Z10 N385 T0200 N390 M06 T0404 N400 S400 N410 G00 X37 Z-45 N420 G76 R4 A60 X33.65 Z-72 I0 K0.8 F1.5 N430 G00 X100 N440 Z10 N445 T0400 N450 M06 T0202 N460 S300 N470 G00 Z-363.5 N480 X45 N490 G01 X5 F50 N500 G00 X100 N510 Z10 N515 T0200 N518 M05 N520 M02 ％7092 N10 G92 X100 Z50 N20 M03 S600 N30 M06 T0101 N40 G90 G00 X20 Z2 N50 G01 X14 Z-1 F100 N60 Z0 N80 G00 X100 Z50 N85 T0100 N90 M06 T0202 N100 G00 X24 Z1 N110 G01 X20 Z-1 F100 N120 Z-35 N130 X18 N140 G00 F50 N150 X100 N160 T0200 N165 M05 N180 M02

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结束语

通过做毕业设计，使我对书本的知识有了更深一步的认识和理解，知道了理论联系实际的重要性；另外，对如何查阅资料与合理利用有了更深入的了解；本次毕业设计过程中进行了工件的工艺路线分析、工艺过程的分析、轴类零件与夹具的设计与分析，是对我在大学期间所学的专业知识的一个检验，也是对所学知识的运用和综合；通过做毕业设计的这个过程，对我以后参加实际工作一定有很好的锻炼意义和指导作用。

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致谢辞

本设计的完成是在我们李秀珍指导老师的细心的指导下进行的，在设计中每次遇到困难，我们的老师都非常耐心的给我们讲解，正是因为有了她这样不辞辛苦的讲解，才使我们的毕业设计进行的这么顺利。

在临近毕业之际，我还要借此机会向在这三年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。

从设计到选材，再到资料的收集，到毕业设计的修改的全部过程，都花了我们李秀珍老师许多的时间和精力，对此我向您表示中心的感谢，您的严谨治学的态度和高度的责任心使得我们的同学受益终身。

同时我也要感谢我的同学，在我的毕业设计中得到了许多你们的帮助，帮我及时发现问题帮我改正，使我的设计顺利的完成，对此我向你们深表谢意。

本设计参考了大量的文献资料，在此向学术界的各位前辈学 长们致敬、感谢你们！

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参考文献