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畢業(yè)設(shè)計（論文）
課題名稱 曲柄板加工工藝及工裝設(shè)計
課題來源 生產(chǎn)實際
學生姓名
學 號
所在學院
專 業(yè)
班 級
指導教師
起訖時間：2014 年3 月24 日～2014 年 5月 16 日
35
曲柄板加工工藝及工裝設(shè)計
摘 要
本文是對曲柄板零件加工應(yīng)用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。選擇正確的加工方法，設(shè)計合理的加工工藝過程。此外還對156FM凸輪軸調(diào)節(jié)叉零件的兩道工序的加工設(shè)計了專用夾具.
機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化，并且有專業(yè)的工廠進行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專為某工件加工工序服務(wù)的專用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設(shè)計制造。本論文夾具設(shè)計的主要內(nèi)容是設(shè)計鏜床夾具和銑床夾具，最后設(shè)計了一副檢驗夾具。
關(guān)鍵詞：曲柄板，加工工藝，加工方法，工藝文件，夾具
浙江機電職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書
Abstract
This article is on the fork parts processing application and processing technology and analysis, including the spare parts diagram analysis, the choice of blank, parts of the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Choose the correct processing method, the rational design of machining process. In addition to the156FM camshaft adjusting fork parts of the two process designing special fixture.
Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, designed for a certain workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of design jig boring machine and milling fixture, the design of a test fixture.
Key Words:Adjust the fork，Processing technology, processing method, process documentation, fixture
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 機械加工工藝概述 1
1.2機械加工工藝流程 1
1.3夾具概述 2
1.4機床夾具的功能 3
1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 3
第2章 曲柄板的工藝設(shè)計 6
2.1 曲柄板的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求 6
2.2 曲柄板的材料、毛坯和熱處理 6
2.3 工藝過程設(shè)計中應(yīng)考慮的主要問題 7
2.4 曲柄板的機械加工工藝過程分析 9
2.5 曲柄板的工序設(shè)計 14
2.6 曲柄板切削用量的確定 18
2.7 曲柄板加工時間定額計算 22
第3章 鉆孔夾具設(shè)計 25
3.1 研究原始質(zhì)料 25
3.2 定位、夾緊方案的選擇 25
3.3切削力及夾緊力的計算 26
3.4 誤差分析與計算 28
3.5鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 29
3.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 30
結(jié) 論 32
參 考 文 獻 33
致謝 34
浙江機電職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書
第1章 緒論
1.1 機械加工工藝概述
機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據(jù)。
機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。
機械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。
技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣。
總的來說，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個步驟的詳細參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)實際情況編寫的特定的加工工藝。
1.2機械加工工藝流程
機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導生產(chǎn)。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。
制訂工藝規(guī)程的步驟
1) 計算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。
2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對零件進行工藝分析。
3) 選擇毛坯。
4) 擬訂工藝路線。
5) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。
6) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。
7) 確定切削用量及工時定額。
8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗方法。
9) 填寫工藝文件。
在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內(nèi)容進行調(diào)整，以提高經(jīng)濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進，新材料、先進設(shè)備的應(yīng)用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。
1.3夾具概述
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。
在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，幫機床夾具設(shè)計在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準備中占有極其重要的地位。機床夾具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工作。
隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機械制造工藝正向著高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地推動了機械加工工藝的進步，使工藝過程的自動化達到了一個新的階段。
“工欲善其事，必先利其器。”
工具是人類文明進步的標志。自20世紀末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。
1.4機床夾具的功能
在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1．機床夾具的主要功能
機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。
（1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。
2．機床夾具的特殊功能
機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。
（1）對刀 調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。
（2）導向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導其進行鉆削。導向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導向功能。
1.5機床夾具的發(fā)展趨勢
隨著科學技術(shù)的巨大進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀
國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工作品種已占工件種類總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為15%左右。特別是近年來，數(shù)控機床（NC）、加工中心（MC）、成組技術(shù)（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術(shù)的應(yīng)用，對機床夾具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本。
2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。
3）適用于精密加工的高精度機床夾具。
4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具。
5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產(chǎn)率。
6）提高機床夾具的標準化程度。
1.5.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向
現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標準化四個方面。
精密化
隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內(nèi)；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達0.2～0.5μm。
高效化
高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗）轉(zhuǎn)速為2600r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。
柔性化
機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調(diào)整、拼裝、組合等方式，以適應(yīng)可變因素的能力?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣鳌⑸a(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機床夾具等。在較長時間內(nèi)，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。
標準化
機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。在制訂典型夾具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結(jié)構(gòu)。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標準化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。
第2章 曲柄板的工藝設(shè)計
2.1 曲柄板的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求
曲柄板是該機床上的一個重要零件，因為其零件尺寸較小，結(jié)構(gòu)形狀也不是很復雜。但因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作壽命。曲柄板毛坯材料45鋼，硬度范圍在180～230HBW，承受中等載荷，用于制造機器的運動件。采用鍛造方法，由于成批量生產(chǎn)故宜采用模鍛方法。
曲柄板是模鍛件，根據(jù)要求主要是加工孔、底平面和外圓柱面。具體特點和技術(shù)要求如下：
① 精加工孔Φ30H8要求達到的精度等級為，粗糙度為，且以底平面為基準，要求垂直度公差為0.01，主要滿足加工孔的位置精度。
② 其他各個孔的加工都要以Φ103底平面為定位基準。所以，底平面的形位公差要達到設(shè)計要求。
③ 精加工Φ29h6外圓柱面，精度等級為粗，粗糙度為，且與Φ30H8孔軸線有位置要求。
④ 五個Φ5.2孔和五個Φ11沉孔的同軸度和相互夾角45度的位置，需設(shè)計一立軸回轉(zhuǎn)分度鉆床夾具。
2.2 曲柄板的材料、毛坯和熱處理
2.2.1毛坯材料及熱處理
毛坯材料
45鋼，由資料14表2.1-84，可得力學性能：
表2.1 45鋼的性能參數(shù)
牌號
/
/
(%)
(%)
/J
45
335
600
16
40
39
45鋼的性能特性：45鋼為中碳鋼，具有良好的綜合力學性能，可加工性能好。
45鋼應(yīng)用舉例：曲柄、連桿、聯(lián)合收割機轉(zhuǎn)向節(jié)、主軸、變速桿、曲軸等。
毛坯的熱處理
45鋼為中碳鋼，應(yīng)采用退火處理，加熱到線以上30—50℃，隨爐冷卻到500℃左右出爐空冷。目的使鋼的成分均勻化，細化晶粒，改善組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切削性能以及最終熱處理性能。
2.3 工藝過程設(shè)計中應(yīng)考慮的主要問題
2.3.1加工方法選擇的原則
① 所選加工方法應(yīng)考慮每種加工方法的經(jīng)濟、精度要求相適應(yīng)。
② 所選加工方法能確保加工面的幾何形狀精度，表面相互位置精度要求。
③ 所選加工方法要與零件材料的可加工性相適應(yīng)。
④ 加工方法要與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。
⑤ 所選加工方法企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備條件和工人技術(shù)水平相適應(yīng)。
2.3.2加工階段的劃分
按照加工性質(zhì)和作用的不同，工藝過程一般可劃分為三個加工階段：
① 粗加工階段
粗加工的目的是切去絕大部分多余的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為，粗糙度為。
② 半精加工階段
半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為。表面粗糙度為。
③ 精加工階段
精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。
精加工應(yīng)采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為，表面粗糙度為。
④ 光整加工階段
對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質(zhì)量，對尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為,表面粗糙度為。
此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。
2.3.3工序的合理組合
確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則：
① 工序分散原則
工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。
② 工序集中原則
工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。
一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。
2.3.4加工順序的安排
零件的加工過程通常包括機械加工工序，熱處理工序，以及輔助工序。在安排加工順序時常遵循以下原則：見下表
表2.2 加工工序安排原則
工序類別
工序
安排原則
機械加工
1） 對于形狀復雜、尺寸較大的毛坯，先安排劃線工序，為精基準加工提供找正基準
2） 按“先基準后其他”的順序，首先加工精基準
3） 在重要表面加工前應(yīng)對精基準進行修正
4） 按“先主后次，先粗后精”的順序
5） 對于與主要表面有位置精度要求的次要表面應(yīng)安排在主要表面加工之后加工
熱處理
退火與正火
毛坯預(yù)備性熱處理，應(yīng)安排在機械加工之前進行
時效
為消除殘余應(yīng)力，對于尺寸大結(jié)構(gòu)復雜的鑄件，需在粗加工前、后各安排時效處理；對于一般鑄件在鑄造后或則粗加工后安排時效處理；對于精度高的鑄件，在半精加工前、后各安排一次時效處理
淬火
淬火后工件硬度提高，應(yīng)安排在精加工階段的磨削加工前進行
滲碳
滲碳易產(chǎn)生變形，應(yīng)安排在精加工前
滲氮
一般安排在工藝過程的后部、該表面的最終加工之前
輔助工序
中間檢驗
一般安排在粗加工全部結(jié)束之后，精加工之前；花費工時較多和重要工序的前后
2.4 曲柄板的機械加工工藝過程分析
2.4.1曲柄板零件圖分析
圖2-1 曲柄板零件圖
由圖2-1可知：
① 該零件為模鍛件，材料為45鋼。
② 要求加工Φ30H8，表面粗糙度=1.6，且軸線要求與Φ103底平面的垂直度公差為0.01。
③ 要求精加工Φ103底平面，表面粗糙度=1.6，平面度公差為0.03。
④ 要求精加工Φ44圓柱端面，表面粗糙度=6.3，并且此端面與底面平行度公差0.01。
⑤ 要求精加工Φ29h6外圓柱面，表面粗糙度=1.6，并且軸線與孔Φ30H8軸線有位置要求。
⑥ 要求粗加工曲柄板斜面，表面粗糙度=6.3。
⑦ 要求粗加工Φ103外圓，Φ44外圓，Φ22外圓和凹槽。
⑧ 要求粗加工Φ8深孔。
⑨ 要求加工5-Φ5.2通孔與5-11沉孔。
有零件圖分析知，該零件有車削部分、銑削部分、鉆孔部分。其中車削部分有Φ103外圓，車Φ103外圓上端面，粗車Φ44外圓柱面，精加工Φ44外圓柱面的端面，在車床上加工孔Φ30H8，精加工Φ103的底面，精加工Φ29h6的外圓柱面，粗車Φ22的外圓柱面，粗車Φ22外圓的端面，在車床上加工深孔Φ8；銑削部分有粗加工斜面；鉆孔部分為在立式鉆床上加工5-Φ5.2通孔與5-Φ11沉孔。
根據(jù)零件幾何形狀和尺寸、技術(shù)要求、加工位置以及加工順序原則，可把加工順序進行劃分為：
① 裝夾Φ44毛坯外圓上，車Φ103外圓至尺寸，作為粗基準。
② 裝夾Φ103外圓，粗車、半精車Φ103上端面，粗車Φ44外圓，粗加工凹槽，精加工Φ44外圓拄端面，倒角，粗鏜、半精鏜、精鏜孔Φ30H8。
③ 掉頭用專用夾具裝夾工件，精加工Φ103外圓底面至尺寸，精加工Φ29h6的外圓柱面，粗車Φ22的外圓柱及其端面，倒角，加工Φ8的深孔。
④ 銑床上加工兩斜面。
⑤ 立式鉆床上加工5-Φ5.2通孔與5-Φ11沉孔。
2.4.2曲柄板的加工工藝的路線分析與比較
擬定工藝路線是制定工藝過程的關(guān)鍵性的一步。在擬定時應(yīng)充分調(diào)查研究，多提幾個方案，加以分析比較確定一個最合理方案。
采用加工方法一般所能達到的公差等級和表面粗糙度以及需留的加工余量
表2.3 (參考參數(shù))
加工表面
加 工
方 法
表面粗糙 度 Ra
表 面光 潔
度
公 差
等 級
公 差
等 級
加 工
余 量
說 明
外
圓
粗 車
半精車
精 車
細 車
粗 磨
精 磨
研 磨
12.5
6.3
1.6
0.8
1.0
0.4
0.1
1~3
4~5
6~7
7~8
6~7
8~9
10~14
IT12~IT11
IT10~IT9
IT8~IT7
IT6~IT5
IT8~IT7
IT6~IT5
IT6~IT5
11~10
10~8
8~7
7~6
7
6
4~5
1~5
0.50~1.60
0.2~0.5
0.1~0.25
0.25~0.85
0.06
0.10~0.03
指尺寸在直徑180以下,長度在500以下,鑄件的直徑余量
內(nèi)
孔
鉆 孔
擴 孔
粗 鏜
半精鏜
精 鏜
細 鏜
粗 鉸
精 鉸
粗 磨
精 磨
研 磨
25
6.3
6.3
3.2
1.6
0.2
3.2
1.6
1.6
0.2
0.1
1~3
4~5
2~4
5~6
6~7
9~10
5~6
6~7
6~7
910
10~14
IT13~IT11
IT10~IT9
IT10~IT9
IT9~IT8
IT8~IT7
IT7~IT6
IT8
IT7
IT8
IT7~IT6
IT7~IT6
10
8
9~8
8
7
6
8~7
7~6
7
6
5~4
0.3~0.5
>1.8
1.0~1.8
0.5~0.8
0.1~0.3
0.1~0.55
0.4~0.2
0.2~0.3
0.2~0.5
0.1~0.2
0.01~0.02
指孔徑在180以下,鑄件直徑的余量.L/d<2
L/d=2~10時,加工誤差增加1.2~2倍
平
面
粗刨,粗銑
精刨,精銑 粗 磨
半精磨
精 磨
研 磨
12.5
6.3 1.6
0.8
0.8
0.1
1~3
4~6 6~7
7~9
7~9
10~14
IT14~IT11
IT10
IT9
IT7~IT6
IT7~IT6
IT5
11~9
10~9 8~6
7~5
7~5
5~2
0.9~2.3
0.2~0.3 0.05
0.03
0.03
0.01~0.03
指平面最大尺寸500以下的鑄件的平面余量
主要工序的加工工藝路線
主要工序的加工工藝路線：① 加工Φ30H8孔
孔的加工精度等級IT8，表面粗糙度=1.6。
由上述的技術(shù)要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經(jīng)濟的加工方式，可得孔的加工工藝路線為：
粗鏜——半精鏜——精鏜
② 加工Φ103底面
底面的加工精度等級IT8，表面粗糙度=1.6。
由上述的技術(shù)要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經(jīng)濟的加工方式，可得孔的加工工藝路線為：
粗車——半精車——精車
③ 加工Φ44圓柱端面
加工平面的精度等級IT10，表面粗糙度=6.3，并且與底面平行度有要求。
由上述的技術(shù)要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經(jīng)濟的加工方式，可得孔的加工工藝路線為：
粗車——半精車——精車
④ 加工Φ29h6的外圓柱面
軸的加工精度等級IT8，表面粗糙度=1.6。
加工工藝路線為：
粗車——半精車——精車
⑤ 加工兩斜面
根據(jù)加工面的表面粗糙度=12.5，根據(jù)零件形狀特點選擇合理、經(jīng)濟的加工方式，可得軸的加工工藝路線為：
粗銑
曲柄板加工工藝路線的確定
在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟效果，降低生產(chǎn)成本，曲柄板具體加工工藝過程如下表：
表2.4 機械加工工藝過程方案一
·
工序內(nèi)容
加工車間
設(shè)備名稱
工藝設(shè)備名稱
夾具
刀具
量具
1
備料用模鍛方法獲得毛坯
鍛造車間
模鍛錘
2
毛坯退火熱處理
熱處理間
退火爐
3
裝夾Φ44外圓車Φ103外圓柱面至尺寸，倒角
金工車間
普通車床
專用夾具
外圓車刀
專用量具
4
車Φ103上端面，車Φ44外圓，加工Φ44外圓端面，加工凹槽，倒角
金工車間
普通車床
專用夾具
外圓車刀，端面車刀，切槽刀
專用量具
5
加工Φ30H8孔至要求
金工車間
普通車床
專用夾具
鏜刀
專用量具
6
調(diào)頭夾Φ103外圓，并用Φ44外圓端面定位，車Φ103底面至尺寸
金工車間
普通車床
專用夾具
端面車刀
專用量具
7
車Φ29h6外圓柱面
金工車間
普通車床
專用夾具
外圓車刀
8
車Φ22外圓柱面，車Φ22外圓端面，倒角，鉆Φ8的深孔
金工車間
普通車床
專用夾具
外圓車刀，端面車刀，直柄麻花鉆
專用量具
9
銑斜面到要求
金工車間
萬能銑床
專用夾具
圓柱銑刀
專用量具
10
加工5-Φ5.2通孔與5-Φ11沉孔
金工車間
立式鉆床
專用夾具
專用量具
11
檢驗
表2.4 機械加工工藝過程方案二
·
工序內(nèi)容
加工車間
設(shè)備名稱
工藝設(shè)備名稱
夾具
刀具
量具
1
備料用模鍛方法獲得毛坯
鍛造車間
模鍛錘
2
毛坯退火熱處理
熱處理間
退火爐
3
銑斜面到要求
金工車間
萬能銑床
專用夾具
圓柱銑刀
專用量具
4
裝夾Φ44外圓車Φ103外圓柱面至尺寸，倒角
金工車間
普通車床
專用夾具
外圓車刀
專用量具
5
車Φ103上端面，車Φ44外圓，加工Φ44外圓端面，加工凹槽，倒角
金工車間
普通車床
專用夾具
外圓車刀，端面車刀，切槽刀
專用量具
6
加工Φ30H8孔至要求
金工車間
普通車床
專用夾具
鏜刀
專用量具
7
調(diào)頭夾Φ103外圓，并用Φ44外圓端面定位，車Φ103底面至尺寸
金工車間
普通車床
專用夾具
端面車刀
專用量具
8
車Φ29h6外圓柱面
金工車間
普通車床
專用夾具
外圓車刀
9
車Φ22外圓柱面，車Φ22外圓端面，倒角，鉆Φ8的深孔
金工車間
普通車床
專用夾具
外圓車刀，端面車刀，直柄麻花鉆
專用量具
10
加工5-Φ5.2通孔與5-Φ11沉孔
金工車間
立式鉆床
專用夾具
專用量具
11
檢驗
方案一與方案二的區(qū)別在于 方案二把銑斜面的工序調(diào)到最前面，這將對于加工時沒有相關(guān)的基準，導致加工尺寸不準。故選擇方案一做為最終方案。
2.5 曲柄板的工序設(shè)計
工序設(shè)計包括工序基準的選擇、工序尺寸的確定、加工余量的確定、機床的選擇、工藝裝備的選擇、切削用量的選擇和時間定額的確定。
工序基準是在工序圖上以標定被加工表面位置尺寸和位置精度的基準。所標定的位置尺寸和位置精度分別稱為工序尺寸和工序技術(shù)要求，工序尺寸和工序技術(shù)要求的內(nèi)容在加工后應(yīng)進行測量，測量時所用的基準稱為測量基準。通常工序基準和測量基準重合。
2.5.1加工余量的確定
⑴ 外圓柱面加工余量的確定
查表資料14（第1卷）表3.2-2，表3.2-3，表5.2-9，可得：
粗車Φ103外圓柱面
粗車加工余量2.5mm，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度=（12.5-6.3）
粗車Φ44外圓柱面
粗車加工余量2.0mm，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度=（12.5-6.3）
粗車Φ22外圓柱面
粗車加工余量2.0mm，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度=（12.5-6.3）
粗車、半精車、精車Φ29H6外圓柱面
粗車加工余量2.0mm，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度=（12.5-6.3）
半精車加工余量1.3mm，加工精度IT8-IT9，表面粗糙度=（6.3-3.2）
精車加工余量0.2mm，加工精度IT6-IT7，表面粗糙度=（1.6-0.8）
⑵ 內(nèi)孔加工余量的確定
查表資料14（第1卷）表3.2-10，表3.2-11，表5.2-8，可得：
粗鏜、半精鏜、精鏜Φ30H8孔
粗鏜加工余量2.0mm，加工精度IT11-IT13，表面粗糙度=（12.5-6.3）
半精鏜加工余量0.9mm，加工精度IT9-IT10，表面粗糙度=（3.2-1.6）
精車加工余量0.1mm，加工精度IT7-IT8，表面粗糙度=（1.6-0.8）
⑶ 軸端面加工余量確定
查表資料14（第1卷）
粗車、半精車、精車Φ103底面的加工余量
粗車加工余量2.0mm，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度=（12.5-6.3）
半精車加工余量0.8mm，加工精度IT8-IT9，表面粗糙度=（6.3-3.2）
精車加工余量0.2mm，加工精度IT6-IT7，表面粗糙度=（1.6-0.8）
粗車Φ103上端面的加工余量
粗車加工余量2.0mm，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度=（12.5-6.3）
粗車Φ22外圓柱端面
粗車加工余量2.0mm，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度=（12.5-6.3）
粗車、半精車Φ44外圓柱端面
粗車加工余量2.0mm，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度=（12.5-6.3）
半精車加工余量1.0mm，加工精度IT8-IT9，表面粗糙度=（6.3-3.2）
由以上分析可得下表：
表2.5 加工余量、工序尺寸
序號
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量（mm）
表面粗糙度（mm）
加工精度等級IT
尺寸
1
Φ103底面
粗車
2.0
12.5
11
Φ103圓柱高為21
半精車
0.8
6.3
8
精車
0.2
1.6
7
2
Φ103上端面
粗車
2.0
12.5
11
3
Φ103外圓柱面
粗車
2.5
12.5
11
Φ103
4
Φ44外圓柱面
粗車
2.0
12.5
11
Φ44
5
Φ44外圓柱端面
粗車
2.0
12.5
11
至要求
半精車
1.0
6.3
9
6
Φ30H8孔
粗鏜
2.0
12.5
13
Φ30H8
半精鏜
0.9
3.2
10
精鏜
0.1
1.6
8
7
Φ29h6外圓柱面
粗車
2.0
12.5
11
Φ29h6
半精車
1.3
6.3
9
精車
0.2
1.6
7
8
Φ22外圓柱面
粗車
2.0
12.5
11
Φ22
9
Φ8深孔
鉆
孔深59mm
12.5
11
Φ8
10
5-Φ5.2通孔與5-Φ11沉孔
鉆
通孔深16mm沉孔深3.5mm
12.5
11
通孔Φ5.2，沉孔Φ11
由上表可得鍛造毛坯圖，如下：
圖2-2 鍛造毛坯圖
2.5.2確定各工序的加工設(shè)備和工藝裝備
1.機床的選用
機床的選用原則
⑴ 機床的加工尺寸范圍應(yīng)與零件的外輪廓尺寸相適應(yīng)。
⑵ 機床的工作精度應(yīng)與工序要求精度相適應(yīng)。
⑶ 機床的生產(chǎn)率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。
查資料14可得：
普通車床（C6132），主要用于車外圓、倒角、車端面、車凹槽、加工孔等。
立式鉆床（Z5132A），主要用于Φ5-5.2通孔與Φ5-11沉孔的加工。
萬能銑床（XW6032A），主要用于銑平面加工。
2. 刀具的選用
刀具的選擇主要取決于工序采用的加工方法，加工表面的尺寸，工件材料，所要求的加工精度，表面粗糙度，生產(chǎn)率及經(jīng)濟性等，一般應(yīng)盡可能采用標準刀具，必要時采用高生產(chǎn)率的復合刀具及其化專用刀具。
查資料14可得：
車刀：材料 硬質(zhì)合金
外圓車刀：前角 = 后角 = 主偏角 = 副偏角 = 刃傾角 =。
端面車刀：前角 = 后角 = 主偏角 = 副偏角 = 刃傾角 =。
切槽刀：前角 = 后角 = 主偏角 = 副偏角 = 刃傾角 =。
倒角車刀：前角 = 后角 = 主偏角 = 副偏角 = 刃傾角=。
鏜刀：材料 硬質(zhì)合金 YT15
刀具幾何參數(shù)：= =- = =
銑刀：材料 高速鋼 （）
圓柱形銑刀：D=63mm L=70mm Z=10 （GB/T1115.1-2002）
鉆頭：材料 高速鋼 （）
直柄長麻花鉆：Φ8(GB/T1135.4-1996)
專用復合刀具：材料 高速鋼
用于加工Φ5-5.2通孔與Φ5-11沉孔
2.6 曲柄板切削用量的確定
2.6.1車外圓柱面切削用量用量的確定
查資料14（第2卷）得：切削深度切削速度進給量
⑴ 粗車Φ103圓柱面
=2.5 =40 =1.0
機床主軸轉(zhuǎn)速：
（2-1），取
實際切削速度：
（2-2）
⑵ 粗車Φ44圓柱面
=2.0 =40 =0.6
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實際切削速度：
⑶ 粗車、半精車、精車Φ29h6外圓柱面
粗車：=2.0 =40 =0.5
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實際切削速度：
半精車：=1.3 =60 =0.3
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實際切削速度：
精車：=0.2 =80 =0.1
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實際切削速度：
⑷ 粗車Φ22外圓柱面
=2.0 =40 =0.4
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實際切削速度：
2.6.2車端面切削用量的確定
⑴ 粗車、半精車、精車Φ103圓柱底面
粗車：=2.0 進給速度 =200 取
半精車：=0.8 進給速度 =100 取
精車：=0.2 進給速度 =80 取
⑵ 粗車、半精車Φ44圓柱端面
粗車：=2.0 進給速度 =100 取
半精車：=1.0 進給速度 =50 取
⑶ 粗車Φ103圓柱上端面及Φ22圓柱端面
=2.0 進給速度 =50 取
2.6.3加工孔切削用量的確定
⑴ 粗鏜、半精鏜、精鏜Φ30H8孔
查資料14（第2卷）得：切削深度 切削速度 進給量
粗鏜：=2.0 =40 =0.5
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實際切削速度：
半精鏜：=0.9 =80 =0.3
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實際切削速度：
精鏜：=0.1 =10 =1.0
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實際切削速度：
⑵ 加工孔Φ8深孔
切削速度 =10 進給量 =1.0
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實際切削速度：
⑶ 銑斜面
銑削寬度 =8 每齒進給量 =0.03mm/齒 背吃刀量=50mm 切削速度V=25
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實際切削速度：
⑷ 加工5-Φ5.2通孔與Φ5-11沉孔
進給量 =1.0 切削速度 =10
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實際切削速度：
2.7 曲柄板加工時間定額計算
2.7.1粗車、半精車、精車Φ29h6外圓柱面
查資料14可知：
切削時間 = （2-3）
式中：
-加工長度,-刀具切入長度（mm）,-刀具切出長度（mm）,-進給次數(shù),-加工余量（mm）,-背吃刀量,-進給量(mm/r),-機床主軸轉(zhuǎn)速,-切削速度（m/min）,-加工直徑（mm）
查資料14 3mm 可計算 1
粗車Φ29h6外圓
=min=0.14min
半精車Φ29h6外圓
===0.14min
精車Φ29h6外圓
===0.31min
本工序總基本時間：==0.59min
2.7.2粗車、半精車、精車Φ103底面
查資料14可知：
切削時間 = （2-4）
-加工長度（mm）,-刀具切出長度（mm）,-進給速度（mm/min）
取=2mm， 計算可得：=81.5mm，=1
粗車：==min=0.41min
半精車：==min=0.82min
精車：==min=1.04min
本工序總基本時間：==2.27min
2.7.3粗鏜、半精鏜、精鏜Φ30H8孔
由式（2-3） ,查資料14 3mm 可計算 1
粗鏜：=min=0.08min
半精鏜：==min=0.10min
精鏜：==min=0.24min
本工序總基本時間：==0.42min
2.7.4加工5-Φ5.2通孔與5-Φ11沉孔
查資料14可知：
切削時間 = （2-5）
式中：
-沉孔深度（mm）,-切入長度（mm），=（1-2）mm
切削時間： ==min=0.17min
2.7.5粗銑斜面
查資料14可知：
切削時間 = （2-6）
式中：
-銑削長度（mm）,-刀具切入長度（mm）,-刀具切出長度（mm）,-進給速度（mm/min）
其中：=, =-
=0.03mm/齒 =10 =100r/min =8mm =103mm =63mm
得：=39mm/min =14.5mm
又由零件圖知：=50mm =26.5mm
則：
切削時間 ==min=2.3min
第3章 鉆孔夾具設(shè)計
3.1 研究原始質(zhì)料
因為加工精度不高，故在加工中，主要目的是降低生產(chǎn)成本，減輕勞動強度從而來提高效率。
3.2 定位、夾緊方案的選擇
零件圖顯示：在前面的孔的加工，在粗，精銑，鉆，表面擴孔，擴孔。因此，定位，夾緊方案：
方案一：底面周圍和軸端定位，定位的V型塊.
方案二：表面，底表面的采用，銷軸位于擋銷和定位工藝孔的大孔端，夾緊方式與芯軸上的緊固螺母。
方案三：選擇一二銷定位方法，采用短圓柱銷孔的過程，和一個止動銷位于大孔端的夾持方法，操作簡單，通用性強的移動壓板夾緊。
與上述三個方案的比較分析：V型塊定位方案的定位和夾緊方式，擴大設(shè)計，安裝，和工件是不容易的。心軸夾緊，定位方案二是不正確的，也是不處理，以及定位和夾緊的應(yīng)該分開，因為夾持損傷位置。
要合理選擇定位基準，不然會影響加工過程的質(zhì)量，進而最終工件質(zhì)量。選擇不合適的基準，故會增加加工過程或不合理工藝路線，導致夾具設(shè)計困難，最終達不到零件加工精度（特別位置精度）。
所以應(yīng)根據(jù)零件要求，保證加工要求，合理選擇定位基準。這一部分不需很高的技術(shù)要求，平行性和對稱性不高，所以應(yīng)如何降低強度，提高工作效率，提高加工，減少定位誤差，選擇利于定位精度夾具設(shè)計，包括加工工藝，設(shè)計好定位夾具。
當曲柄板底面與設(shè)置成三角形布置的三個固定支撐接觸為平面定位，限制工件的,,三個自由度，工件H8孔與分度盤上H7的外圓柱面接觸行成圓柱孔定位，限制了工件,兩個自由度，當工件上h6外圓柱面與活動V形塊接觸形成外圓柱定位，限制了一個自由度。如圖3-1所示:
圖3-1 曲柄板定位示意圖
綜上分析：H8孔，端面和h6外圓在分度盤f7外圓，三個支撐釘和工件以活動V形塊上定位，限制了工件的6個自由度，實現(xiàn)了曲柄板的完全定位。
3.3切削力及夾緊力的計算
選用：鉆床Z525，刀具高速鋼刀具。
由文獻可得：
切削力公式：
式中
查表得：
其中：
即：
實際所需夾緊力
有：
安全系數(shù)K可按下式計算有：
式中：因素安全系數(shù)
所以
通過計算實際夾緊力不大，夾具結(jié)構(gòu)簡單操作方便，采用螺旋夾緊機構(gòu)。
取，，
根據(jù)切削力，夾緊力的影響因素，在夾緊不利狀態(tài)過程，該夾緊力的計算應(yīng)該根據(jù)機械平衡原理來設(shè)計。最后，為了確保可靠夾緊，數(shù)值乘以安全系數(shù)實際所需夾緊力。
安全系數(shù)K可按下式計算有：：
式中：是各種因素安全系數(shù)
所以有：
按以下公式計算有：
根據(jù)參考文獻可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
通過計算實際所需夾緊力不大，該夾具具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，決定使用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
3.4 誤差分析與計算
必須要滿足誤差的總和應(yīng)該小于或等于該工序公差。
與夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻可得：
⑴定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上、所設(shè)計的夾具滿足零件加工精度要求。
3.5鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用
為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達到孔的加工的要求。
表
d
D
D1
H
t
基本
極限
偏差F7
基本
極限
偏差D6
＞0～1
+0.016
+0.006
3
+0.010
+0.004
6
6
9
--
0.008
＞1～1.8
4
+0.016
+0.008
7
＞1.8～2.6
5
8
＞2.6～3
6
9
8
12
16
＞3～3.3
+0.022
+0.010
＞3.3～4
7
+0.019
+0.010
10
＞4～5
8
11
＞5～6
10
13
10
16
20
＞6～8
+0.028
+0.013
12
+0.023
+0.012
15
＞8～10
15
18
12
20
25
＞10～12
+0.034
+0.016
18
22
＞12～15
22
+0.028
+0.015
26
16
28
36
＞15～18
26
30
0.012
＞18～22
+0.041
+0.020
30
34
20
36
HT200
＞22～26
35
+0.033
+0.017
39
＞26～30
42
46
25
HT200
56
＞30～35
+0.050
+0.025
48
52
＞35～42
55
+0.039
+0.020
59
30
56
67
＞42～48
62
66
＞48～50
70
74
0.040
鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。
3.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)
對夾具體的設(shè)計的基本要求
（1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性
在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。
（2）應(yīng)具有足夠的強度和剛度
保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當加固。
（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯
夾較大的工件的外觀，更復雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。
（4）應(yīng)便于鐵屑去除
在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。
（5）安裝應(yīng)牢固、可靠
夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。