单拐曲轴零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计1

河南科技大学毕业设计说明书（机械制造及自动化）

地市：南阳

准考证号：130********

姓名：陆明

河南省高等教育自学考试

高等教育自学考试

毕业设计任务书

一、题目单拐曲轴零件机械加工工艺规程制订及工艺装备设计

二、本环节自2012年5月20日起至2012 年9月1日止

三、进行地点河南工业职业技术学院

内容要求1. 毕业设计（论文）应该在培养计划所规定的时限内完成。毕业设计（论文）时间根据各助学考试学校情况确定，但原则上不得少于12周。

2. 毕业设计（论文）原则上一般在助考院校的校内进行。毕业设计场所由助考院校安排。

3. 严格执行指导教师资格认定条件和程序，选拔具有较丰富的教学经验、水平高、教风严谨、责任心强、为人师表、教书育人的教师从事指导工作。

4. 毕业设计（论文）要切实做到与科学研究、技术开发、经济建设和社会发展紧密结合，必须明确每个学生应独立完成的任务，使每个学生都受到较全面的训练。

指导教师：曹故宫

批准日期：2012/6/20

摘要

曲轴是发动机的关键零件之一，其性能好坏直接影响到发动机的质量和寿命。曲轴在发动机中承担最大负荷和全部功率,承受着强大的方向不断变化的弯矩及扭矩，同时经受着长时间高速运转的磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性、疲劳强度和良好的耐磨性能。发动机曲轴的作用是将活塞的往复直线运动通过连杆转化为旋转运动，从而实现发动机由化学能转变为机械能的输出。本课题以单拐曲轴的加工工艺的分析与设计进行探讨。工艺路线的拟定是工艺规程制订中的关键阶段，是工艺规程制订的总体设计。所撰写的工艺路线合理与否，不但影响加工质量和生产率，而且影响到工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响生产成本。本次设计是在仔细分析曲轴零件加工技术要求及加工精度后，合理确定毛坯类型，经过查阅相关参考书、手册、图表、标准等技术资料，确定各工序的定位基准、机械加工余量、工序尺寸及公差，最终制定出曲轴零件的加工工序卡片。

关键词：发动机，曲轴，工艺分析，工艺设计

ABSTRACT

The crankshaft is one of the key parts of the engine, its performance directly affects the quality and life of the engine. Bear the maximum load and full power of the crankshaft in the engine, to withstand the bending moment and torque of a powerful direction changing, and simultaneously subjected to the wear of the high speed operation for an extended period of time, thus requiring a crankshaft material with high rigidity, fatigue strength and good resistance to grinding performance. The role of the crankshaft of the engine is transformed to the linear reciprocating motion of the piston through a connecting rod to rotational movement, in order to achieve the engine by the chemical energy is converted to mechanical energy output. Subject to single-throw crankshaft machining process analysis and design to explore. The elaboration of the process route is a critical stage in the formulation of the technical rules, the overall design developed by the technical rules. Written process route is reasonable or not, will not only affect the processing quality and productivity, but also affect the reasonable use of workers, equipment, process equipment and production sites, thus affecting the cost of production. The design is a careful analysis of the the crankshaft parts processing technology requirements and processing accuracy, reasonable determine the rough type, consult relevant reference books, manuals, diagrams, standards and other technical information to determine the basis of positioning of the various processes, machining allowances, processes dimensions and tolerances, and eventually worked out the the crankshaft the parts machining processes card.

KEY WORDS:engine, crankshaft, process analysis, process design

摘要 (1)

ABSTRACT (2)

前言 (5)

第1章工艺设计说明书 (1)

1、零件图工艺分析 (1)

1.1、零件结构功用分析 (1)

1.2、零件技术条件分析 (1)

1.3、零件结构工艺性分析 (1)

2.、毛坯选择 (1)

2.1、毛坯类型 (1)

2.2、毛坯于量确定 (1)

2.3、毛坯零件和图草图 (1)

3、机加工工艺路线确定 (2)

3.1、加工方法分析确定 (2)

3.2、加工顺序安排 (2)

3.3、定位基准选择 (2)

3.4、加工阶段的划分说明 (2)

3.5、主要机加工工序简图 (3)

4、工序尺寸及其公差确定 (9)

5、设备及其工艺装备确定 (13)

6、切削用量及工时定额确定 (17)

第2章第12号工序夹具设计说明书 (18)

1、工序尺寸精度分析 (18)

2、定位方案确定 (18)

3、定位元件确定 (18)

4、定位误差分析计算 (19)

5、加紧方案及元件确定 (19)

6、夹具总装草图 (20)

第3章第6号工序刀具设计说明书 (21)

1、工序尺寸精度分析 (21)

2、刀具类型确定 (21)

3、刀具设计参数确定 (21)

4、刀具工作草图 (22)

第4章第23号工序量具设计说明书 (23)

1、工序尺寸精度分析 (23)

2、量具类型确定 (23)

3、极限量具尺寸公差确定 (23)

4、极限量具尺寸公差带图 (23)

5、极限量具结构设计 (23)

结论 (25)

参考文献 (26)

致谢 (27)

前言

经过两年多自考的学习，并且里进行了工艺实习。为了让我们对理论知识和实际应用之间建立密切联系，在课程结束时我们开始了毕业设计。设计开始之前我们对所学的各相关课程进行了一次深入的综合性的回忆与温习,这次温习我们对设计的内容也有了一定的认识,大家一致认为本次毕业设计对我们非常重要，是我们对自己实际能力的一次历练。

通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，同时，在设计过程中，我们认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。我们分组进行设计，在团队的实际操作过程中也发生过一些摩擦，不过在大家的责任心驱使下结果还是团结一致去分工完成任务，结果也让大家锻炼了团队协作的意识，相信在以后的学习生活中我们也会受益。另外，在设计过程中，经过老师的指导和同学们的热心帮助，我们顺利完成了本次设计任务。

在设计中我们分组进行设计，在团队的实际操作过程中也发生过一些摩擦，不过在大家的责任心驱使下结果还是团结一致去分工完成任务，结果也让大家锻炼了团队协作的意识，相信在以后的学习生活中我们也会受益。另外，在设计过程中，经过老师的指导和同学们的热心帮助，我们顺利完成了本次设计任务。由于理论知识不够完善，实践能力尚不成熟，以及一些疏忽和大意的存在，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。

第1章工艺设计说明书

1. 零件图工艺性分析

1.1零件结构功用分析

曲轴是将直线运动转变成旋转运动，或将旋转运动转变为直线运动的零件。它是往复式发动机、压缩机、剪切机与冲压机械的重要零件。曲轴的结构与一般轴不同，它有主轴颈、连杆轴颈、主轴颈和连杆轴颈之间的连接板组成。

1.2零件技术条件分析

1）主轴颈、连杆轴颈本身精度：

主轴颈φ110003

.0025

.0++尺寸公差等级IT6，表面粗糙度Ra 为1.25μm ，连

杆轴颈φ110

071

.0036

.0--尺寸公差等级为IT7，表面粗糙度Ra 为0.63μm ，轴颈

长度公差等级为IT13，圆柱度误差0.015，连杆轴竟的圆柱度误差0.015。 2）位置精度，主轴颈与连杆轴颈的平行度φ0.02，主轴颈的同轴度误差为φ0.02。

1. 3零件结构工艺性分析

曲轴的结构与一般轴不同，它有主轴颈、连杆轴颈、主轴颈和连杆轴颈之间的连接板组成，其L/D=818/110=7.44＜12，钢性差，易变形，形状复杂，它的工作特点是在变动和冲击载荷下工作，对曲轴的基本要求是高强度、高韧性、高耐磨性和回转平稳性，因而安排曲轴加工过程应考虑到这些特点。

2. 毛坯选择

2.1毛坯类型

曲轴工作时要承受很大的转矩及变形的弯曲硬力，容易产生扭振、折断及轴颈磨损，要求材料应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性，所以要求用球墨铸铁QT600-2，此零件属中批生产，固采用铸造毛坯。 2.2毛坯余量确定

由书机械加工工艺设计资料表1.2-10查得毛坯加工余量为5，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得为±1.4. 2.3毛坯－零件合图草图

图1-1毛坯

3．机加工工艺路线确定

3.1加工方法分析确定

该零件是单拐曲轴。中批量生产。故选用中心孔定位，它是辅助基准，

装夹方便节省找正时间又能保证连杆轴颈的位置精度，连杆轴颈与主轴颈的

中心距为120不能直接在轴端面上钻中心孔，加工连杆时，可利用以加工过

的主轴颈定位，安装到专用的偏心卡盘分度夹具中使连杆轴颈的轴线与转动

轴线重合。

3.2加工顺序的安排

此零件是单拐曲轴，刚性差、易变形，中批量生产。故选用中心孔定位，它是辅助基准，装夹方便节省找正时间，又能保证连杆轴颈的位置精度。

先以主轴颈为粗基准连杆轴颈作支撑铣两端面，粗打中心孔。该零件的刚性差，应按先粗后精的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度，主轴颈与连杆轴颈的加工顺序：先粗加工主轴颈再半精加工主轴颈，然后粗加工连杆轴颈，再磨主轴颈，再磨连杆轴颈。

3.3定位基准选择

先以主轴颈为基准铣曲轴两端面并打中心孔，再以两顶尖定位方式粗加

工主轴颈，再半精加工主轴颈，再以偏心卡盘分度夹具夹住主轴颈加工连杆

轴颈，再磨主轴颈，最后磨连杆轴颈。

3.4加工阶段的划分说明

加工阶段分为：粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段。

3.5主要机加工工序简图

1、铸铸造、清理

2、热处理正火

3、锯式样

4、铣曲轴两端面并从两面钻中心孔

图1-2 中心孔位置5、粗车主轴颈右端

图1-3粗车主轴颈右端

6、粗车主轴颈左端

图1-4粗车主轴颈左端7、半精车主轴颈右端

图1-5 半精车主轴颈右端8、半精车主轴颈左端

图1-6 半精车主轴颈左端9、粗车连杆轴颈，切第一、二侧板

图1-7 粗车连杆轴颈10、粗铣连杆上、下及前、后端

图1-8 粗铣连杆上、下及前、后端11、在第一侧板上钻油孔，在主轴颈左端钻油孔

图1-9 钻油孔

12、扩孔φ32

图1-10 扩孔

13、在油孔中攻螺纹4-M24、M12，并倒角

图1-11 攻螺纹倒角

14、在主轴颈右端粗铣键槽

图1-12 铣键槽

15、校直

16、热处理：淬火

17、去毛刺（在所有侧面去除机械加工所留下的毛刺）

18、清洗吹净

在乳化液中清洗曲轴，重点清洗顶尖孔和油孔，保证没有铁削、油污和其他赃物，清洗时间不少于3min，清洗的同时通入压缩空气以提高清洗效果，清洗后用压缩空气吹净零件，并用擦布擦净中心孔表面。

19、检验

20、修正中心孔

21、磨主轴颈右端并倒角

图1-13 磨主轴颈22、磨主轴颈左端并倒角

图1-14 磨主轴颈左端

23、磨连杆轴颈，第一、二侧板，并倒角

图1-15磨连杆轴颈

24、磨连杆上、下端及前、后端并倒角

图1-16

25、去毛刺吹净

在所有油道孔口处抛光棱边，在键槽、主轴颈及连杆轴颈上去毛刺，仔细吹净曲轴油孔中的切削和油污。

26、检验

27、动平衡

曲轴的动平衡量每端不大于120g.cm n=600r/min

28、去除不平衡量

29、校直

30、终检

4.工序尺寸及其公差确定

φ110

003

.0025

.0++

表1-1

φ110

071

.0036

.0--

表1-2

φ105

.024.0--

表1-3

140

008

.0022

.0++

表1-4

表1-5

103

表1-6

164

53.0+

表1-8

28074

.0022.0-- 表1-9

表1-10

180

表1-11

表1-12

410

表1-13

所用的设备有：卧式双面中心钻床、CA6140、特种多刀车床、立式铣床、摇臂钻床、攻螺纹机床、液压床、辊道、清洗机、检验台、外圆磨床、动平衡机。

夹具有：顶尖、V形块、偏心卡盘分度夹具。钻直孔专用夹具、钻斜孔专用夹具。

刀具有：90度车刀、R3圆弧车刀、铣刀、φ10、φ20钻头、砂轮、切断刀。

量具有：千分尺、游标卡尺、专用卡规。

6．切削用量及工时定额确定

（1）铣曲轴两端面并从两面钻中心孔时：（T1=T辅 T2=T机 T3=T工 T4=T 休）

切削用量：ap=5

由表7.3-5得：f=0.5mm/r

由表7.3-11得 v=16m/min

则n=318x16/22=231.3=232r/mm

工时定额：由表7.4-1得钻中心孔时机动时间为：