曲軸的工藝設(shè)計及銑鍵槽夾具的設(shè)計

1、曲軸的工藝設(shè)計及銑鍵槽夾具的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計說明書設(shè)計題目 :曲軸的工藝設(shè)計及銑鍵槽夾具的設(shè)計班 級 :設(shè)計者:指導(dǎo)老師 :湘潭技師學(xué)院2009年 11月 18日目 錄一 . 任務(wù)書 (1)二 . 曲軸工藝分析 (25)1( 曲軸加工工藝特點(23)2.毛坯的選擇及加工余量的確定(34) 3.定位基準(zhǔn)的選擇(4) 4.曲軸加工工藝路線(45)三 . 夾具設(shè)計. (611)1. 專用夾具設(shè)計的基求 (6)2. 專用夾具設(shè)計的規(guī)范化程序 (67) 3. 夾具設(shè)計的規(guī)范程序 (8)4. 繪制夾具總圖 (811)四 . 結(jié)束語 (12)五 . 參考資料 (13)一 . 任務(wù)書湖南紡織職工大學(xué)機械加工技術(shù)專

2、業(yè)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書課題名稱 : 曲軸加工及磨連頸夾具的設(shè)計設(shè)計要求 :1、要求獨立完成曲軸零件圖紙的繪制;2、編寫曲軸零件完整的工藝過程卡片( 要求包括選用的機床、刀具、量具以及需要設(shè)計的夾具 );3、分組設(shè)計夾具一套4、編寫夾具設(shè)計說明書一份;5、設(shè)計時間 :6 周參考資料 :機械加工工藝基礎(chǔ) 注 : 本期教材機床夾具設(shè)計注: 本期教材二、曲軸工藝分析擬定工藝規(guī)程時，必須分析零件圖以及產(chǎn)品裝配圖，充分了解產(chǎn)品的用途、性能和工作條件，熟悉該零件在產(chǎn)品中的位置和功用，分析對該零件提出的技術(shù)要求，找出技術(shù)關(guān)鍵，以便在擬定工藝規(guī)程時采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┘右员ＷC。同時要審查零件的尺寸精度、形狀精度、位置精

3、度、表面質(zhì)量等技術(shù)要求，以及零件的結(jié)構(gòu)是否合理，在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下能否達到，以便與設(shè)計人員共同研究探討，通過改進設(shè)計的方法達到經(jīng)濟合理的要求。同樣零件材料的選擇不僅要考慮實用性能及材料成本，還要考慮加工需要。2.1曲軸加工工藝特點曲軸除了具有軸的一般加工規(guī)律外，也有它的工藝特點，主要包括形狀復(fù)雜，剛性差及技術(shù)要求高，針對這些特點應(yīng)采取相應(yīng)的措施，分析如下:1、形狀復(fù)雜曲軸主軸頸與連桿軸頸不在同一軸上線，偏心距有一定的尺寸要求，并且兩軸有較高的位置度要求，同時主軸頸與連桿軸頸間有較大的平衡塊，因此在工藝設(shè)計中應(yīng)解決以下幾點問題 :a. 設(shè)計加工連桿軸頸的偏心夾具，即連桿軸頸與機床主軸重合，并使夾具

4、能回轉(zhuǎn)180 度，加工另一連桿軸頸。b. 為消除加工時的不平衡力的產(chǎn)生，設(shè)計夾具時應(yīng)精確設(shè)計平衡重。2、剛性差因本曲軸長徑比較大，同時具有曲拐，因此剛性較差。曲軸在切削力及自重的作用下會產(chǎn)生嚴(yán)重的扭曲及彎曲變形，特別在單邊傳動的機床上加工更為嚴(yán)重，在工藝設(shè)計中應(yīng)解決以下問題:(1): 粗加工時由于切削余量大，切削力也較大，可用中間托架來增強剛性，減小變形和振動，同時機床刀具及夾具都應(yīng)有較高的剛度。(2): 在加工時盡量使切削力的作用相互抵消，可用前后刀架同時橫向進給。(3): 合理安排工位次序以減少加工變形，按先粗后精的原則安排加工工序，逐步提高精度。(4): 在有可能產(chǎn)生變形的工序后面增設(shè)校

5、直工序。3 、技術(shù)要求高曲軸技術(shù)要求較高，加工面多，需要保證的尺寸、形狀、位置精度較多。因而總的工藝路線較長，精加工占有相當(dāng)比例。加工時應(yīng)要解決以下問題:A: 正確分配粗加工、半精加工及精加工余量。B: 粗基準(zhǔn)選擇用曲軸兩端的中心孔。中心孔的加工以主軸頸外圓作為基準(zhǔn)，這樣能保證曲軸加工徑向及軸向加工余量的均勻性。C: 精加工時仍用中心孔作為基準(zhǔn)，但要重新修磨中心孔，避免精加工時因中心孔磨損引起加工誤差。也可一端用主軸頸定位，另一端用中心孔定位以提高剛度。D: 曲軸軸向定位以主軸頸軸肩定位，工藝設(shè)計時定位基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計基準(zhǔn)一致。2.2 毛坯的種類鑄件 ( 球墨鑄鐵 )一 : 作為鋼的替代品，

6、1949 年人類開發(fā)了球墨鑄鐵。鑄鋼含碳量少于0.3%，而鑄鐵和球墨鑄鐵含炭量量則至少為3%。鑄鋼中的低含碳量使得作為游離石墨存在的碳不會形成結(jié)構(gòu)薄片。鑄鐵內(nèi)的碳天然形式是游離石墨薄片形式。在球墨鑄鐵內(nèi)，這種石墨薄片通過特殊的處理方法變化成微小的球體。這種改進后的球體使得使得球墨鑄鐵比鑄鐵和鋼相比具有更加優(yōu)異的物理性能。正是這種碳的球狀微觀結(jié)構(gòu)，使得球墨鑄鐵具有更加良好的展延性和抗沖擊性，而鑄鐵內(nèi)部的薄片形式導(dǎo)致鑄鐵沒有展延性。通過鐵素體基體可獲得最佳的展延性，球墨鑄鐵內(nèi)部的球狀結(jié)構(gòu)也能夠消除鑄鐵內(nèi)部的薄片石墨容易產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象。球墨鑄鐵的抗拉強度是60k，屈服強度是 40k，且球墨鑄鐵的強度

7、 - 成本比非常出色。所以我們選擇它作為曲軸的毛坯材料。二 : 毛坯尺寸和形狀的確定( 形狀與曲軸的相似 )曲軸的形狀與尺寸基本上決定了毛坯的形狀和尺寸，二者的差別在于把毛坯上需要加工表面上的余量去掉，即是零件表面，去掉的部分叫加工余量。毛坯上加工余量的大小，直接影響機械加工的加工量的大小和原材料的消耗量，從而影響產(chǎn)品的制造成本。因此，在選擇毛坯形狀和尺寸時盡量與零件達到一致，力求做到少切削或者無切屑加工。毛坯尺寸及其公差與毛坯制造的方法有關(guān)，這里我們選擇澆鑄成型的毛坯。2.3定位基準(zhǔn)的選擇曲軸在發(fā)動機中的高負荷快速運轉(zhuǎn)決定了它的高精度性，這就較高的要求了在加工中定位基準(zhǔn)的選擇。中心孔是加工軸

8、類零件的定位基準(zhǔn)和檢驗基準(zhǔn)，曲軸兩端中心孔加工質(zhì)量的好壞直接影響到曲軸的加工精度(1) 粗基準(zhǔn) 選擇粗基準(zhǔn)時，主要是保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面的尺寸、位置符合要求，如果必須保證零件上加工表面與不加工表面之間的位置要求，則應(yīng)選擇不需要加工的表面作為粗基準(zhǔn)。若零件上有多個不加工表面，要選擇其中與加工表面的位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。先銑過兩端面，在分別劃線，打中心孔(2) 精基準(zhǔn) 選擇精基準(zhǔn)時，應(yīng)保證零件的加工精度。?基準(zhǔn)重合原則。主要考慮減少由于基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差，即選擇設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，尤其是在最后的精加工。?基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。為減少設(shè)計和制造夾具的時間與費用，避免

9、因基準(zhǔn)頻繁變化所帶來的定位誤差，提高各加工表面的位置精度，盡可能選用同一個表面作為各個加工表面的加工基準(zhǔn)。修研中心孔，精磨主三為定位基準(zhǔn)，然后精磨其余各主軸頸連桿軸頸，均以主三為基準(zhǔn)。保證同軸度及圓跳動。2.4 曲軸加工工藝路線1 銑兩端面保證總長2 在兩端面劃線3 打中心孔4 粗車法蘭5 粗車主三 做粗加工的基準(zhǔn)6 粗加工其余各軸頸 去余量7 粗磨8 鉆油孔9 熱處理10 精磨主三 做精加工基準(zhǔn)11 精磨其余軸頸12 精加工軸承孔13 精磨小頭14 鉆、攻法蘭孔15 去毛刺16 動平衡去重17 圓角強化、拋光18 檢測、清洗、校直包附注 :1 曲軸車削技術(shù)摘要多采用低速、寬刃、成型刀、大走刀

10、量對其軸頸進行加工，提高加工速度的同時保證加工精度，一般為專用機床。2 磨削加工技術(shù)摘要粗磨留下 50 絲左右的精磨余量，精磨前應(yīng)修研中心孔，并采用中心架支撐，邊磨削邊使用外徑千分尺套在加工面測量，調(diào)整中心架在Z 軸 Y 軸上的松緊程度來控制其圓跳動。精磨連桿軸頸時，為保證兩對連桿的相對角度，可以在小頭或法蘭盤上套上一個平行度較高的矩形條，并用水平百分表找正。三、專用的夾具設(shè)計夾具設(shè)計一般是在零件的機械加工工藝過程制訂之后按照某一工序的具體要求進行的。由于本人負責(zé)的是曲軸銑鍵槽加工用夾具，為此制訂工藝的過程，應(yīng)充分考慮夾具實現(xiàn)的可能性，設(shè)計夾具時，充分考慮其加工特性，綜合考慮夾具質(zhì)量的高低能否

11、穩(wěn)定地保證工件的加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、維護容易等為其衡量指標(biāo)。3.1專用夾具設(shè)計的基本要求一個優(yōu)良的機床夾具必須滿足下列基本要求:(1) 保證工件的加工精度 保證加工精度的關(guān)鍵，首先在于正確地選定定位基準(zhǔn)、定位方法和定位元件，必要時還需進行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零部件的結(jié)構(gòu)對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。(2) 提高生產(chǎn)效率 專用夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。(3) 工藝性能好 專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、合理，便于制造、裝配、調(diào)整、檢驗、維修等。

12、專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)，當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整和修配結(jié)構(gòu)。(4) 使用性能好 專用夾具的操作應(yīng)簡便、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟適用的前提下，應(yīng)盡可能采用氣動、液壓等機械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動強度。專用夾具還應(yīng)排屑方便。必要時可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)，防止切屑破壞工件的定位和損壞刀具，防止切屑的積聚帶來大量的熱量而引起工藝系統(tǒng)變形。(5) 經(jīng)濟性好 專用夾具應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對夾具方案進行必要的技術(shù)經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。3.2專用夾具設(shè)計的規(guī)范化程序一、夾

13、具設(shè)計規(guī)范化概述1( 夾具設(shè)計規(guī)范化的意義研究夾具設(shè)計規(guī)范化程序的主要目的在于:(1) 保證設(shè)計質(zhì)量，提高設(shè)計效率 夾具設(shè)計質(zhì)量主要表現(xiàn)在 : 1) 設(shè)計方案與生產(chǎn)綱領(lǐng)的適應(yīng)性 ;2) 高位設(shè)計與定位副設(shè)置的相容性 ;3) 夾緊設(shè)計技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的先進性 ;4) 精度控制項目的完備性以及各控制項目公差數(shù)值規(guī)定的合理性;5) 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的工藝性 ;6) 夾具制造成本的經(jīng)濟性。有了規(guī)范的設(shè)計程序，可以指導(dǎo)設(shè)計人員有步驟、有計劃、有條理地進行工作，提高設(shè)計效率，縮短設(shè)計周期。(2) 有利于計算機輔助設(shè)計 有了規(guī)范化的設(shè)計程序，就可以利用計算機進行輔助設(shè)計，實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計，減輕設(shè)計人員的負擔(dān)。利用計算機

14、進行輔助設(shè)計，除了進行精度設(shè)計之外，還可以尋找最佳夾緊狀態(tài)，利用有限元法對零件的強度、剛度進行設(shè)計計算，實現(xiàn)包括繪圖在內(nèi)的設(shè)計過程的全部計算機控制。(3) 有利于初學(xué)者盡快掌握夾具設(shè)計的方法 近年來，關(guān)于夾具設(shè)計的理論研究和實踐經(jīng)驗總結(jié)已日見完備，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出來的夾具規(guī)范化設(shè)計程序，使初級夾具設(shè)計人員的設(shè)計工作提高到了一個新的科學(xué)化水平。2( 夾具設(shè)計精度的設(shè)計原則要保證設(shè)計的夾具制造成本低，規(guī)定零件的精度要求時應(yīng)遵循以下原則:(1) 對一般精度的夾具1) 應(yīng)使主要組成零件具有相應(yīng)終加工方法的平均經(jīng)濟精度;2) 應(yīng)按獲得夾具精度的工藝方法所達到的平均經(jīng)濟精度，規(guī)定基礎(chǔ)件夾具體加工孔的形位公

15、差。對一般精度或精度要求低的夾具，組成零件的加工精度按此規(guī)定，既達到了制造成本低，又使夾具具有較大精度裕度，能使設(shè)計的夾具獲得最佳的經(jīng)濟效果。(2) 對精密夾具 除遵循一般精度夾具的兩項原則外，對某個關(guān)鍵零件，還應(yīng)規(guī)定與偶件配作或配研等，以達到無間隙滑動等。 3.3 夾具設(shè)計的規(guī)范程序工藝人員在編制零件的工藝規(guī)程時，便會提出相應(yīng)的夾具設(shè)計任務(wù)書，經(jīng)有關(guān)負責(zé)人批準(zhǔn)后下達給夾具設(shè)計人員。夾具設(shè)計人員根據(jù)任務(wù)書提出的任務(wù)進行夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計?，F(xiàn)將夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范化程序具體分述如下。1( 明確設(shè)計要求，認真調(diào)查研究，收集設(shè)計資料(1) 仔細研究零件工作圖、毛坯圖及其技術(shù)條件。(2) 了解零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)、

16、投產(chǎn)批量以及生產(chǎn)組織等有關(guān)信息。(3) 了解工件的工藝規(guī)程和本工序的具體技術(shù)要求，了解工件的定位、夾緊方案，了解本工序的加工余量和切削用量的選擇。(4) 了解所使用量具的精度等級、刀具和輔助工具等的型號、規(guī)格。(5) 了解本企業(yè)制造和使用夾具的生產(chǎn)條件和技術(shù)現(xiàn)狀。(6) 了解所使用機床的主要技術(shù)參數(shù)、性能、規(guī)格、精度以及與夾具連接部分結(jié)構(gòu)的聯(lián)系尺寸等。(7) 準(zhǔn)備好設(shè)計夾具用的各種標(biāo)準(zhǔn)、工藝規(guī)定、典型夾具圖冊和有關(guān)夾具的設(shè)計指導(dǎo)資料等。(8) 收集國內(nèi)外有關(guān)設(shè)計、制造同類型夾具的資料，吸取其中先進而又能結(jié)合本企業(yè)實際情況的合理部分。2( 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案在廣泛收集和研究有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，著手

17、擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案，主要包括:(1) 根據(jù)工藝的定位原理，確定工件的定位方式，選擇定位元件。(2) 確定工件的夾緊方案和設(shè)計夾緊機構(gòu)。(3) 確定夾具的其它組成部分，如分度裝置、對刀塊或引導(dǎo)元件、微調(diào)機構(gòu)等。(4) 協(xié)調(diào)各元件、裝置的布局，確定夾具體的總體結(jié)構(gòu)和尺寸。在確定方案的過程中，會有各種方案供選擇，但應(yīng)從保證精度和降低成本的角度出發(fā)，選擇一個與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)的最佳方案。3.4( 繪制夾具總圖繪制夾具總圖通常按以下步驟進行:(1) 遵循國家制圖標(biāo)準(zhǔn)，繪圖比例應(yīng)盡可能選取 1:1 ，根據(jù)工件的大小時，也可用較大或較小的比例 ; 通常選取操作位置為主視圖，以便使所繪制的夾具總圖具有良好的直觀

18、性 ; 視圖剖面應(yīng)盡可能少，但必須能夠清楚地表達夾具各部分的結(jié)構(gòu)。(2) 用雙點劃線繪出工件輪廓外形、定位基準(zhǔn)和加工表面。將工件輪廓線視為“透明體”，并用網(wǎng)紋線表示出加工余量。(3) 根據(jù)工件定位基準(zhǔn)的類型和主次，選擇合適的定位元件，合理布置定位點，以滿足定位設(shè)計的相容性。(4) 根據(jù)定位對夾緊的要求，按照夾緊五原則選擇最佳夾緊狀態(tài)及技術(shù)經(jīng)濟合理的夾緊系統(tǒng)，畫出夾緊工件的狀態(tài)。對空行和較大的夾緊機構(gòu)，還應(yīng)用雙點劃線畫出放松位置，以表示出和其他部分的關(guān)系。(5) 圍繞工件的幾個視圖依次繪出對刀、導(dǎo)向元件以及定向鍵等。(6) 最后繪制出夾具體及連接元件，把夾具的各組成元件和裝置連成一體。(7) 確

19、定并標(biāo)注有關(guān)尺寸 夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的有以下五類尺寸 :1) 夾具的輪廓尺寸 : 即夾具的長、寬、高尺寸。若夾具上有可動部分，應(yīng)包括可動部分極限位置所占的空間尺寸。2) 工件與定位元件的聯(lián)系尺寸 : 常指工件以孔在心軸或定位銷上 ( 或工件以外圓在內(nèi)孔中 ) 定位時，工件定位表面與夾具上定位元件間的配合尺寸。3) 夾具與刀具的聯(lián)系尺寸 : 用來確定夾具上對刀、導(dǎo)引元件位置的尺寸。對于銑、刨床夾具，是指對刀元件與定位元件的位置尺寸 ; 對于鉆、鏜床夾具，則是指鉆 ( 鏜 ) 套與定位元件間的位置尺寸，鉆 ( 鏜 ) 套之間的位置尺寸，以及鉆 ( 鏜) 套與刀具導(dǎo)向部分的配合尺寸等。4) 夾具內(nèi)部的

20、配合尺寸 : 它們與工件、機床、刀具無關(guān)，主要是為了保證夾具裝置后能滿足規(guī)定的使用要求。5) 夾具與機床的聯(lián)系尺寸 : 用于確定夾具在機床上正確位置的尺寸。對于車、磨床夾具，主要是指夾具與主軸端的配合尺寸; 對于銑、刨床夾具，則是指夾具上的定向鍵與機床工作臺上的T 型槽的配合尺寸。標(biāo)注尺寸時，常以夾具上的定位元件作為相互位置尺寸的基準(zhǔn)。上述尺寸公差的確定可分為兩種情況處理: 一是夾具上定位元件之間，對刀、導(dǎo)引元件之間的尺寸公差，直接對工件上相應(yīng)的加工尺寸發(fā)生影響，因此可根據(jù)工件的加工尺寸公差確定，一般可取工件加工尺寸公差的1/31/5; 二是定位元件與夾具體的配合尺寸公差，夾緊裝置各組成零件間

21、的配合尺寸公差等，則應(yīng)根據(jù)其功用和裝配要求，按一般公差與配合原則決定。(8) 規(guī)定總圖上應(yīng)控制的精度項目，標(biāo)注相關(guān)的技術(shù)條件夾具的安裝基面、定向鍵側(cè)面以及與其相垂直的平面( 稱為三基面體系 ) 是夾具的安裝基準(zhǔn)，也是夾具的測量基準(zhǔn)，因而應(yīng)該以此作為夾具的精度控制基準(zhǔn)來標(biāo)注技術(shù)條件。在夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)條件( 位置精度要求 ) 有如下幾個方面 :1) 定位元件之間或定位元件與夾具體底面間的位置要求，其作用是保證工件加工面與工件定位基準(zhǔn)面間的位置精度。2) 定位元件與連接元件 ( 或找正基面 ) 間的位置要求。3) 對刀元件與連接元件 ( 或找正基面 ) 間的位置要求。4) 定位元件與導(dǎo)引元件的位置要求。5) 夾具在機床上安裝時位置精度要求。上述技術(shù)條件是保證工件相應(yīng)的加工要求所必需的，其數(shù)量應(yīng)取工件相應(yīng)技術(shù)要求所規(guī)定數(shù)值的1/31/5 。當(dāng)工件沒注明要求時，夾具上的那些主要元件間的位置公差，可以按經(jīng)驗取為(100:0.02)(100:0.05)mm，或在全長上不大于0.030.05mm。(9) 編制零件明細表 夾具總圖上還應(yīng)畫出零件明細表