曲轴加工工艺及工装设计-毕业设计

xxxx学校本科毕业设计（xx届）题目：xxxxx系列曲轴加工工艺及工装设计学生姓名：xxx学号：xxx院（系）：xxx专业班级：xxx指导教师：xxx 讲师起止时间：x年x月—x年x月摘要不管在发达国家还是发展中国家，机械制造业水平都是一国生产力的体现。

而作为机械制造业发展水平的一个重要体现，汽车制造业发展状况具有很强的代表性。

进入21世纪以后，发动机曲轴在制造工艺。

刀具等方面都发生了巨大的变化。

与以前加工工艺有很多不同，临近半个世纪的多刀车削工艺和手动磨销工艺，由于加工精度低和柔性差等原因，将逐步退出历史舞台。

高效复合加工技术及装备迅速进入汽车及零部件制造业，曲轴的高效复合加工技术在行业内也有相当程度的应用，这都将代表这一行业的未来发展趋势。

正是基于以上出现的信情况，进入21世纪以来，高效复合加工技术及装备汽车制造业得到了迅速的应用，生产效率得到了很到的提高，发动机曲轴生产线生产设备数量才得以减少，一条轿车发动机曲轴生产线，全线仅有十几台设备左右便可完成曲轴的整个加工过程，产品周转线短，加工效率高，易于质量管理。

因此本次毕业设计，在设计过程当中，务求在结合国内生产现状的情况下，充分学习国际先进加工技术，在理论上对传统的工艺进行改进，这也是本次设计的核心理念。

本说明书就是对本次设计的内容进行介绍和说明。

摘要：本说明书主要介绍了六缸汽车发动机曲轴的加工工艺，及其中一道工序的的夹具设计，还包含了测量连杆轴颈的单头双极限卡规的设计。

设计的理念是：在保证产品质量的前提下，充分利用现有生产条件，尽量提高生产率、降低成本、保证工人有良好且安全的劳动条件。

在工艺设计过程当中，设计充分考虑现有加工水平，并对传统工艺进行分析，在理论上进行设计改进。

在设计过程当中大量收集曲轴加工相关资料，多工件材料、结构特点、技术要求及工艺分析的基础上，并在老师的指导下，设计出了符合曲轴加工的理论工艺路线。

关键词：发动机、曲轴、工艺、夹具Summary：This manual introduces the six-cylinder car engine crankshaft machining process, and in a fixture design process, but also includes measuring the first pair of single-crankpin design rules limit card. Design philosophy is: the prerequisite of guaranteeing the quality of products, the full use of existing production conditions, to maximize productivity, reduce costs, ensure that workers are good and safe working conditions. In the process design process, design fully into account the existing level of processing, and analysis of the traditional process, in theory, design improvements. In the design process a large collection of relevant information crankshaft machining, multi-part material, structural characteristics, technical requirements and processes based on the analysis, and under the guidance of the teacher to design a process consistent with the theory of crankshaft machining line.Keywords: engine, crankshaft, process, fixture一、零件分析1、零件介绍曲轴是汽车发动机的主要零件之一，用于将活塞的往复运动变为旋转运动，以输出发动机的功率。

曲轴工作时要承受很大的转矩及大小和方向都发生变化的弯矩，因此曲轴应有足够的强度、支承刚度及耐磨性。

曲轴的质量分布平衡，防止因不平衡产生离心力，使曲轴承受附加载荷。

曲轴的形状和曲柄的相互位置，决定于发动机气缸的数目、行程数、排列情况及各气缸的工作顺序。

在单列式多缸发动机中，连杆轴颈的数目与气缸数相同，主轴颈的数目由发动机的型式和用途决定。

多主轴颈曲轴的优点是：提高了曲轴承载能力，减少了轴颈载荷。

但也使曲轴长度增加，材料消耗增加，机械劳动量也随之增加。

2、零件的工艺分析根据已完成曲轴的零件图，尺寸、公差和技术要求齐全；零件选用材料为QT700-2，该材料具有较高的强度、韧性和塑性，切削性能良好；结构工艺性较好。

根据各加工方法的精度及机床所能达到的敬加工精度，该零件没有不可完成加工表面，零件要求的各加工表面均可完成。

3、零件的结构结构特点：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。

直列式发动机，曲轴的曲拐数目等于气缸数；V型发动机曲轴的曲拐数等于汽缸数的一半。

主轴颈是曲轴的支承部分，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汽缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。

曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，通过曲柄与主轴颈相连，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。

直列发动机的连杆轴颈数目和气缸数相等。

V型发动机的连杆轴颈数等于气缸数的一半。

曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，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，有时还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。

曲轴前端装有正时齿轮，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档油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。

曲轴零件展开图：4、零件生产类型根据毕业设计任务书的要求，本次设计的零件加工批量为大量生产。

故初步确定工艺安排的基本倾向为：加工设备以自动化和专用设备为主，通用该设备为辅；机床按流水线或自动化线排列；广泛采用专业量具、量仪和自动检验装置。

5、零件毛坯○1确定毛坯种类由于曲轴要求有较高的强度、干股和良好的耐磨性，因此一般都选用优质碳素钢、合金钢、球墨铸铁、可锻铸铁或合金铸铁材料制作。

今年来稀土球墨铸铁应用广泛，它有铸造性好、较小的缺口敏感度等优点。

因此本次设计选用球墨铸铁。

依据曲轴的结构形状、尺寸大小和生产类型，毛坯的制造方法选用金属膜机械砂型铸造。

根据《机械制造技术基础课程设计指导书》，表2—3铸件尺寸公差等级采用CT8级，表2—4机械加工余量RMA—G级，毛坯的铸造技术要求本次设计没有涉及，因此不在叙述。

○2确定铸件余量及形状根据《机械制造技术基础课程设计指导书》表2-5，确定敬爱工余量等级为MA-G 级，查表2-4，确定各加工表面的机械加工余量。

对于金属模机械砂型铸造，根据《机械制造技术基础课程设计指导书》最小铸出孔的直径，故本零件上的孔不铸出。

○3零件毛坯图二、机械加工工艺过程设计1、确定各表面加工方法根据各表面加工要求和各种加工方法所能达到的经济精度，《机械制造技术基础课程设计指导书》表1-20选择零件表面的加工方法与方案如下：主轴颈：车（IT11）—粗磨（IT8）—精磨（IT6）—抛光（IT6）连杆轴颈：粗铣（IT10）—精铣（IT8）—半精磨（IT7）—精磨（IT6）—抛光（IT6）前端轴颈：车（IT10）—精磨（IT8）—抛光（IT7）油封轴颈：车（IT10）—精磨（IT8）—抛光（IT7）法兰盘端面：铣（IT10）—精车（IT8）前端轴端面：铣（IT10）平衡块外圆：粗车（IT12）键槽：铣（IT10）油孔：钻（IT12）法兰盘端面孔：钻（IT12）—扩（IT10）—精绞（IT8）前端轴颈端面螺纹孔：钻（IT12）—绞（IT10）—攻螺纹（IT8）2、确定工艺过程方案○1拟定方案各表面的加工方法已基本确定，现按照“先基准后其它”、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”的原则，初步拟定两种工艺过程方案，如下：○2方案讨论方案一：工序基本遵循工艺设计原则，且适当集中，保证了加工精度要求和效率要求，采用了专用的曲轴加工机床，适合大量生产类型。

方案二：工序分散，但部分工序安排不合理，且基本运用普通机床，不利于效率的提高，适合中小批量的生产。

根据以上分析，及实际情况的考虑，确定方案一为曲轴零件的加工工艺方案。

3、确定工序尺寸根据《机械制造技术基础课程设计指导书》的各表，现将各表面的加工方法、加工尺寸、精度等级、表面粗糙度查出，见下表：4、确定主要工序时间定额○1基本时间t j的计算工序3：铣端面、钻中心孔铣端面：根据公式：if l l l t mzj 211++=选取参数： 进给量：r mm f /08.0=齿数：10=z转速：min /160r n =1281601008.0=⨯⨯=⨯⨯=n z f f mz ()()49.1224.1804.121=+-⨯=+-=ee a d a lmm l 32=基本加工时间：min22.1128349.12141=++=j t钻孔： 根据公式：fnl l l t j21++=选取参数：1.0=f960=nmm D 19=mmkr D l `91.85.154cot 2195.1cot 21=+⨯=+=2=l基本时间：min 61.01.096091.8502=⨯+=j t所以，基本时间：min 83.161.022.121=+=+j j t t 。

工序5：车全部主轴颈、前端轴颈及油封轴颈和法兰外圆车主轴颈： 根据公式：fnl l l L t j 211+++=选取参数：︒=60r kr mm f /55.0=mm a p 3=7.160tan 3tan 1===︒rpk al42=lmi n /5.47m v =mm D 60=min /2167014.35.4710001000r Dv n =⨯⨯==π基本时间：()min70.055.0216247.1361=⨯⨯++=h t车前端轴颈： 根据公式：fnl l l L t j 211+++=选取参数：m m a p 3=︒=60r k4=lm mk a l rp 7.160t an 3t an 1=︒==r mm f /55.0=min /5.47m v =mm D 60=2166014.35.4710001000=⨯⨯==Dv n π基本时间：()min5.155.0216244.182212=⨯⨯++=+++=fn l l l L j t所以本工序基本时间：min2.25.17.021=+=+=j j jttt工序7：粗铣连杆轴颈 根据公式：if l l l tmzj21++=选取参数：mm a e 5.2=()()()2.1425.2625.23~11=+-⨯=+-=e e a d a lmm l 5.32=mm f 08.0=10=z min /160r n =1281601008.0=⨯⨯=⨯⨯=n z f f mz基本时间：min 44.01285.32.143821=++=++=if l l l tmzj工序9：车平衡外圆 根据公式：fnl l l L t j 21+++=选取参数：r mm f /55.0=min /5.47m v =mm D 60=min/2166014.35.471000100r Dvn =⨯⨯==π mm l 20=m m a p 3=︒=60r k mm l 42=m mka l rp7.160t an 3t an 1===︒基本时间：()min43.055.0216247.12021=⨯⨯++=+++=fnl l l L tj工序11：铣键槽 根据公式：if l l l t mzj 21++=选取参数：mm a e 5.2=d=6mm()()3~11+-=e e a d a l=()25.265.2+-⨯=4.96mm l 2=3.5mmmm f 08.0=z=3 n=160r/min4.38160308.0=⨯⨯=⨯⨯=n z f f mz 基本时间：i f l l l t mzj 21++==4.385.396.47.7++=0.29min工序14：在六个连杆轴上钻孔 根据公式：fnl l l t j21++=选取参数：f=0.1mm/r n=960r/mi n k r =54° D=6mm()2~1cot 21+=r k Dl =5.154cot 26+︒⨯ =3.28mml 2=0mm基本时间：fnl l l tj21++==9601.0028.377⨯++=0.84min ○2辅助时间的t f计算 根据公式，辅助时间t a 与基本时间t j 的关系为t f =（0.15~0.2）t j ，取t f =0.15t j ，则各工序的辅助时间分别为：工序3：t f =1.83×0.15=0.275min ；工序5：t f =2.2×0.15=0.33min ； 工序7: t f =0.44×0.15=0.066min ； 工序9: t f =0.43×0.15=0.0645min 。