曲軸的畢業(yè)設(shè)計(jì)

前言對(duì)經(jīng)典零件的工藝及夾具構(gòu)造設(shè)計(jì)，在加深我們對(duì)課程基本理論的理解和加強(qiáng)對(duì)處理工程實(shí)際問題能力的培養(yǎng)方面發(fā)揮著極其重要的作用。使我們可以將大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫穿，也使我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中不停學(xué)習(xí)某些新知識(shí)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)我們廣泛查找資料、分析問題、處理問題的能力，使我們養(yǎng)成認(rèn)真仔細(xì)，精益求精的科學(xué)工作習(xí)慣。選擇曲軸的夾具設(shè)計(jì)能很好的綜合考察我們大學(xué)四年來(lái)所學(xué)的知識(shí)。本次所選設(shè)計(jì)內(nèi)容重要包括：工藝路線確實(shí)定，夾具方案的優(yōu)選，多種圖紙的繪制，設(shè)計(jì)闡明書的編寫等。機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程、操作措施及指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文獻(xiàn)。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高下以及處理多種工藝問題的措施和手段都要通過(guò)機(jī)械加工工藝來(lái)體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程編制的好壞將直接影響到該產(chǎn)品的質(zhì)量。運(yùn)用合理、以便的夾具可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。機(jī)床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，尤其是保證被加工工件的加工面與定位面以及加工表面互相之間的位置精度。提高生產(chǎn)率，減少成本，使用專用夾具后可以減少劃線、找正等輔助時(shí)間，且易于實(shí)現(xiàn)多工位加工，擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍。在機(jī)床上使用專用夾具后可使加工變得以便，并可擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)有著其特殊的重要性，這是對(duì)自己大學(xué)四年來(lái)學(xué)習(xí)的一次綜合檢查，是一次大型的將自己所學(xué)與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的一次結(jié)合，對(duì)后來(lái)的工作學(xué)習(xí)均有重要的指導(dǎo)意義。同學(xué)們也認(rèn)真看待，積極查閱有關(guān)資料，作好每周必須完畢的任務(wù)。在老師和學(xué)生的共同努力下，將學(xué)院布置的畢業(yè)設(shè)計(jì)圓滿完畢。

在設(shè)計(jì)的過(guò)程中得到田老師的大力協(xié)助和輔導(dǎo)，在此表達(dá)深深的敬意和衷心感謝，此外對(duì)關(guān)懷協(xié)助我們?cè)O(shè)計(jì)的同學(xué)表達(dá)感謝。由于本人的設(shè)計(jì)水平有限，錯(cuò)誤在所難免，敬請(qǐng)各位同學(xué)老師批評(píng)指正。

1空氣壓縮機(jī)曲軸的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1.1零件圖工藝分析零件的工作狀態(tài)及工作條件3L-10/8型空氣壓縮機(jī)該壓縮機(jī)重要為風(fēng)動(dòng)機(jī)械、風(fēng)動(dòng)工具提供穩(wěn)定氣源，廣泛用于礦山開采、建筑施工，輕工建材、機(jī)械制造等行業(yè)，具有高效、節(jié)能、安全、可靠的特點(diǎn)。本機(jī)為L(zhǎng)型、兩列、兩級(jí)、雙作用、水冷、有十字頭的固定式無(wú)基礎(chǔ)往復(fù)活塞空氣壓縮機(jī)。該機(jī)只需放在硬質(zhì)水平地面接上儲(chǔ)氣罐即可使用，可為顧客節(jié)省大量安裝費(fèi)用，同步可省去電機(jī)安裝“對(duì)中”這一較為復(fù)雜的，技術(shù)性規(guī)定較高的過(guò)程。曲軸是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零部件之一，用來(lái)將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的數(shù)目，曲軸一般分單缸、雙缸、三缸、四缸和六缸曲軸。曲軸的加工工藝復(fù)雜，尤其是軸頸有很高的尺寸和形位公差規(guī)定，一般按6級(jí)精度制造，粗糙度不高于Ra0.8μm。軸頸表面需要熱處理以提高其耐磨性，常用的熱處理形式為氮化和高頻淬火。零件的作用題目所給定的零件是3L—10/8空氣壓縮機(jī)上的曲軸，它位于空氣壓縮機(jī)連桿處，曲軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿使活塞產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)，它在工作過(guò)程中將承受周期性的復(fù)雜的交變載荷。其重要作用是傳遞轉(zhuǎn)矩，是連桿獲得所需的動(dòng)力。零件的技術(shù)條件分析由3L-10/8空氣壓縮機(jī)的曲軸零件圖可知，它的外表面上有多種表面需要進(jìn)行加工，此外各表面上還需加工一系列螺紋孔和鍵槽。現(xiàn)分析如下：1、零件的表面粗糙度Φ86軸，錐度為1：10，表面粗糙度為Ra=1.6，鍵槽24H9，粗糙度Ra=6.3。左側(cè)Φ95k6軸,表面粗糙度為Ra=1.6；圓角R6表面粗糙度為Ra=1.6。Φ95f7軸，表面粗糙度為Ra=0.8；圓角R6表面粗糙度為Ra=12.5。B視圖，Φ8孔，表面粗糙度為Ra=25。右側(cè)Φ95k6，表面粗糙度為Ra=1.6；圓角R6表面粗糙度Ra=12.5。Φ86軸端面，端面2X45°倒角，Φ86軸與Φ90b12軸之間R6圓角，Φ90b12軸表面，Φ90b12軸與左側(cè)Φ95k6軸之間2X45°倒角，底座，底座2X45°倒角，Φ93表面及倒角，這些表面粗糙度均為Ra=12.5。其他表面均用不清除材料法得到。2、表面間的位置精度由于零件圖尺寸確實(shí)定關(guān)系，零件的重要設(shè)計(jì)基礎(chǔ)為空間一點(diǎn)（即基準(zhǔn)：用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何關(guān)系所根據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。）。零件在加工過(guò)程中，為測(cè)量以便，可以通過(guò)基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換（即基準(zhǔn)的變換）。一般的狀況設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)重疊，當(dāng)基準(zhǔn)不重疊時(shí)可以通過(guò)尺寸鏈換算得出工藝尺寸。鍵槽24H9對(duì)于Φ86軸軸線的對(duì)稱度：≡Φ0.10BΦ86軸表面對(duì)于Φ95k6軸軸線的圓跳動(dòng)：↑0.025AΦ86軸表面的圓柱度：/○/0.01Φ95f7軸對(duì)于Φ95k6軸軸線的平行度，及自身圓柱度

：∥0.03A/○/0.013、零件的其他技術(shù)規(guī)定1、曲軸的曲頸、曲拐曲頸的過(guò)度圓弧必須圓滑光潔，不容許有接頭。2、曲軸不容許有裂縫、毛刺、縮孔、氣孔和影響質(zhì)量的夾雜物，其摩擦表面不容許有凹痕和碰傷。3、磁粉探傷按GB2843--80中的第13條有關(guān)規(guī)定驗(yàn)收。4、曲軸的機(jī)械性能應(yīng)符合GB1348--78的規(guī)定，并按JB2842--80〈〈氣體壓縮機(jī)用球墨鑄鐵體技術(shù)條件〉〉的規(guī)定進(jìn)行鑄造。闡明：磁粉探傷：將鋼鐵等磁性材料制作的工件予以磁化，運(yùn)用其缺陷部位能吸附磁粉的特性，依磁粉分布顯示被探測(cè)物件表面缺陷和近表面缺陷的探傷措施。該探傷措施的特點(diǎn)是簡(jiǎn)便、顯示直觀。磁粉探傷與運(yùn)用霍耳元件、磁敏半導(dǎo)體元件的探傷法，運(yùn)用磁帶的錄磁探傷法，運(yùn)用線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)探傷法同屬磁力探傷措施。通過(guò)磁粉在缺陷附近漏磁場(chǎng)中的堆積以檢測(cè)鐵磁性材料表面或近表面處缺陷的一種無(wú)損檢測(cè)措施。機(jī)械性能試驗(yàn)：一般，硬度值與抗拉強(qiáng)度值一一對(duì)應(yīng)，為驗(yàn)證其硬度值的精確性，進(jìn)行性能測(cè)試。壓縮機(jī)曲軸材料及切削加工性球墨鑄鐵是通過(guò)球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機(jī)械性能，尤其是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強(qiáng)度。球墨鑄鐵是20世紀(jì)五十年代發(fā)展起來(lái)的一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，其綜合性能靠近于鋼，正是基于其優(yōu)秀的性能，已成功地用于鑄造某些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性規(guī)定較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的、應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵材料。所謂“以鐵代鋼”，重要指球墨鑄鐵。球墨鑄鐵的成分規(guī)定比較嚴(yán)格，一般范圍是：w（C）=3.6%~3.9%，w（Si）=2.2%~2.8%，w（Mn）=0.6%~0.8%，w（S）<0.07%，w（P）<0.1%。由于球墨鑄鐵的切削性能良好，可獲得較理想的構(gòu)造形狀，并且和鋼質(zhì)曲軸同樣可以進(jìn)行多種熱處理和表面強(qiáng)化處理來(lái)提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度、硬度和耐磨性。球墨鑄鐵曲軸成本只有調(diào)質(zhì)鋼曲軸成本的1/3左右，因此球墨鑄鐵曲軸在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)承受動(dòng)載荷的零件是帶孔和臺(tái)肩的，因此完全可以使用球墨鑄鐵來(lái)替代鋼制造某些重要零件，如曲軸，連桿，凸輪等。球磨鑄鐵的可切削性與基體組織有關(guān)，鐵素體球墨鑄鐵的可切削性優(yōu)于球光體球墨鑄鐵，切削用量相似時(shí)，球墨鑄鐵鐵素體含量越高，切削速度就可以提高。鑄件切削部位具有自由或共晶滲碳體和其他硬質(zhì)化合物時(shí)，將使可切削性變差。磨削時(shí)石墨易堵塞砂輪，采用鐠釹剛玉自礪砂輪可提高磨削速度。1.1.5熱處理檢查熱處理是將金屬材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過(guò)變化材料表面或內(nèi)部的金相組織構(gòu)造,來(lái)控制其性能的一種金屬熱加工工藝。熱處理的目的：提高工件的機(jī)械性能，改善材料的可加工性，消除前一工序的殘存內(nèi)應(yīng)力。球墨鑄鐵的熱處理重要有退火、正火、調(diào)質(zhì)、等溫淬火等。根據(jù)處理件的使用狀況，可分為一般件，重要件，特殊重要件。一般件需要外觀，力學(xué)性能，變形檢查；重要件需要外觀，力學(xué)性能，變形，金相組織檢查；特殊重要件外觀，力學(xué)性能，變形，金相組織，探傷檢查。其中力學(xué)性能包括硬度，抗拉強(qiáng)度，延伸率和沖擊值。零件的工藝性分析根據(jù)零件圖可知，它的外表面上有多種平面需要進(jìn)行加工，此外各表面上還需加工一系列螺紋孔和鍵槽。因此可將其分為三組加工表面。第一組，以左側(cè)軸心線為基準(zhǔn)的加工表面，其中包括Φ86軸及其端面，鍵槽，倒角，端面上的孔，Φ90b12軸及其圓角、倒角，Φ95k6軸及其圓角，左側(cè)2個(gè)長(zhǎng)寬均為20的耳片，除了Φ86軸表面，Φ95k6軸表面及其圓角表面粗糙度Ra=1.6，需要精加工，或者磨削，其他尺寸均可以粗加工或半精加工到達(dá)。第二組，以拐徑為Φ95f7軸心線為基準(zhǔn)的加工表面，其中包括，Φ95f7表面及其圓角，兩個(gè)Φ8的斜油孔以及兩個(gè)油孔孔口倒角，長(zhǎng)斜油孔與水平線夾角為40°，短斜油孔與豎直線夾角為60°，底座4個(gè)螺紋孔；Φ95f7表面需要采用磨削才能保證其表面粗糙度Ra=0.8。而兩個(gè)斜油孔只需要粗加工即可滿足表面粗糙度規(guī)定，不過(guò)其重要工藝關(guān)鍵是保證角度問題，也就是對(duì)夾角有很高的規(guī)定，根據(jù)國(guó)內(nèi)鉆床現(xiàn)實(shí)狀況，可以自由變換角度的鉆床很少，并且為了保證零件的成本及其加工效率，選擇搖臂鉆床，夾具就必須到達(dá)，加工長(zhǎng)斜油孔時(shí)，使工件傾斜50°，保證加工孔與鉆頭保持豎直；加工短斜油孔，夾角必須使工件傾斜30°。第三組，以右側(cè)軸心線為基準(zhǔn)的加工表面，其中包括Φ95k6軸表面及其端面孔，Φ93半軸及其倒角，右側(cè)2個(gè)長(zhǎng)寬均為20的耳片；其中，Φ95k6軸表面需要進(jìn)行精加工才能到達(dá)粗糙度規(guī)定；端面孔其表面粗糙度Ra=1.6，需要鉆，擴(kuò)，鉸，來(lái)到達(dá)其精度，其他尺寸，均可粗加工或半精加工得到。為保證加工精度，對(duì)所有加工的部位均應(yīng)采用粗、精加工分開的原則。1.2毛坯的設(shè)計(jì)毛坯種類確實(shí)定毛坯采用鑄件，鑄件是采用鑄造措施獲得的有一定形狀、組織和性能的金屬件。鑄件有優(yōu)良的機(jī)械、物理性能，它可以有多種不一樣的強(qiáng)度、硬度、韌性配合的綜合性能，還可兼具一種或多種特殊性能，如耐磨、耐高溫和低溫、耐腐蝕等。采用球墨鑄鐵作為材料，按照零件圖上規(guī)定：球墨鑄鐵選用QT600-3，其抗拉強(qiáng)度其抗拉強(qiáng)度≥600Mpa，屈服強(qiáng)度≥370Mpa，延伸率≥3%，硬度HB190~270，重要金相組織為珠光體和鐵素體。由于是大批量生產(chǎn)，考慮到成本及材料使用率，采用砂型手工制造。1.2.2毛坯的工藝規(guī)定1、分模面確實(shí)定分模面是指分開模具取出產(chǎn)品和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要也許一種或兩個(gè)以上的分模面，分模面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜。鑄件分模面位置確實(shí)定與否合適，關(guān)系到鑄件的成型，鑄件出模，材料運(yùn)用率等一系列問題。確定分模面位置最基本的原則是保證鑄件形狀盡量與零件形狀相似，以及鑄件輕易從鑄模中取出。根據(jù)確定原則，鑄件的分模位置應(yīng)選擇在具有最大水平投影尺寸的位置上。也就是在零件圖右視圖，豎直中心線所在的面，并于兩條水平中心線垂直，使零件左右對(duì)稱。2、圓角半徑由于零件的毛坯為鑄件，根據(jù)鑄造工藝的規(guī)定，鑄件各表面相交的轉(zhuǎn)角處都應(yīng)做成圓角。鑄造圓角可防止鑄件澆鑄時(shí)轉(zhuǎn)角處的落砂現(xiàn)象及防止金屬冷卻時(shí)產(chǎn)生縮孔和裂紋。適應(yīng)的選擇圓角半徑，對(duì)鑄件質(zhì)量，鑄件出模，提高鑄模壽命等方面都是有利的。國(guó)家對(duì)圓角半徑大小有明確規(guī)定（Q/ZB157-73）。圓角分為外圓角和內(nèi)圓角，在毛坯圖中可以看出，本零件沒有內(nèi)圓角，只有外圓角。外圓角的大小與表面最小邊尺寸，外圓角度有關(guān)，通過(guò)這兩項(xiàng)，可以根據(jù)Q/ZB157-73可以查出外圓角大小。3、鑄造斜度鑄造斜度指的是拔模斜度，在造型時(shí)，為以便取模而又不會(huì)損害砂型，又保證鑄件尺寸而加的斜度。這種斜度在圖上可以不予標(biāo)注，也不一定畫出；必要時(shí)，可以在技術(shù)規(guī)定中用文字闡明。鑄造斜度的大小原則：金屬的收縮阻力大時(shí)，斜度應(yīng)大；收縮量大和熔點(diǎn)高的合金，斜度應(yīng)大；鑄件需要拔模部分尺寸大時(shí)，斜度應(yīng)小，反之斜度應(yīng)大。根據(jù)Q/ZB158-73可知，一般狀況下，斜度為1：20，角度為3°4、技術(shù)規(guī)定及闡明鑄造斜度為3度。未注圓角R2.5。不加工表面應(yīng)清除焦砂和毛刺，表面要光潔。1.2.3毛坯余量和公差1、余量確實(shí)定零件的加工表面在設(shè)計(jì)鑄件時(shí)應(yīng)留有機(jī)械加工余量。加工余量根據(jù)鑄件材料，鑄件最大輪廓尺寸來(lái)選用。在某些狀況下，可以根據(jù)機(jī)械加工工藝條件，可以增大或減小原則內(nèi)的加工余量的數(shù)值。鑄件的材料為球墨鑄鐵，由于大批量生辰，工藝措施為砂型手工造型，根據(jù)GB/T11350-89可知，尺寸公差等級(jí)CT為11或12或13級(jí)，加工余量等級(jí)MA為H級(jí)。根據(jù)各個(gè)表面的基本尺寸，查表，可知工件的各個(gè)表面的加工余量。4-10工序卡片四方模具數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱材料零件圖號(hào)曲軸45鋼工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱夾具編號(hào)使用設(shè)備車間20四爪單動(dòng)卡盤數(shù)控車床工步號(hào)工步內(nèi)容加工面刀具號(hào)刀具規(guī)格/mm主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)進(jìn)給速度/(mm/min)背吃刀量/mm1車平左端面T015002002車曲頸部分T02刀寬4mm500150編制審核同意共3頁(yè)第1頁(yè)4-20工序卡片四方模具數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱材料零件圖號(hào)曲軸45鋼工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱夾具編號(hào)使用設(shè)備車間30四爪單動(dòng)卡盤數(shù)控車床數(shù)控中心工步號(hào)工步內(nèi)容加工面刀具號(hào)刀具規(guī)格/mm主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)進(jìn)給速度/(mm/min)背吃刀量/mm3調(diào)頭，車平右端面4￠19的麻花鉆鉆孔至24mm處￠194502005￠21的麻花鉆擴(kuò)孔至4m