毕业设计（论文）柴油机曲轴工艺规程设计（单独论文不含图）

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1、单独论文不含图等，加153893706毕业设计(论文)说明书题 目： 柴油机曲轴工艺规程设计 作 者： 学 号： 系 (院)： 东港学院机电工程系 专业班级： 机械设计制造及其自动化021 指导者： 副教授 评阅者： 2006年6月 连 云 港毕业设计（论文）中文摘要柴油机曲轴工艺规程设计摘 要：曲轴是单缸柴油机的心脏部件之一，它的功用是将活塞和连轴杆传来的气体力转变为转矩输出，以驱动与其相连的动力装置，此外还驱动内燃机本身的配气机构及各种附件。由于柴油机曲轴在工作中受力情况复杂，所以曲轴的加工工艺及加工精度要求较高。柴油机曲轴加工面较多、定位、装夹较为复杂，因此需制订合理的加工路线。本说明书

2、介绍了175型柴油机曲轴加工工艺规程的编制及相关夹具的设计，及曲轴的规程制定中遇到问题的分析、经济性分析、工时定额、切削用量的计算。同时还介绍曲轴加工中用到的两套夹具的设计过程，包括定位、夹紧及误差的计算分析。关键词：曲轴 加工 工艺规程 夹具毕业设计（论文）外文摘要The Design of Process Criterion for Diesel Engines CraftAbstract: The craft is one of the core parts of the diesel engine, which has the function of transferring the

3、air pressure from the piston and craft level to the output torque to drive the engine equipments, besides it also drives the air constructions and attachments which actuates the internal combustion engine owns itself. The craft of the diesel engine is complicated of force, so it needs higher precisi

4、on for its performance and manufacture. Its complex for the cutting planes, locating jig and fixture, so we need to design a reasonable route progress. The manual instruction includes the craft progress, jig designs, the problems analysis in design, economic, production time, and cuttings measure, t

5、he two sets of jigs design and the location as well as the tolerances calculation.Keywords: craft;manufacture;operation sheet;jigs and fixtures目 录1 引言 12 机械加工工艺规程的制订 12.1 机械加工工艺规程的作用 12.2 制订机械加工工始资料 22.3 曲轴的结构特点及主要技术要求 22.4 制订机械加工工艺规程的主要问题 42.5 工艺规程的拟订 122.6 工艺尺寸的计算 142.7 工艺过程的技术经济分析 172.8 确定切削用量 20

6、3 曲轴夹具的设计 223.1 夹具设计的要求 223.2 机床夹具设计原理 253.3 机床专用夹具设计 343.4 铣连杆轴颈的夹具设计 373.5 铣扇板内侧面夹具设计 37结论 39致谢 40参考文献 41淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第41页 共41页1 引言曲轴是内燃机中最重要的零件之一。它的功用是将活塞和连轴杆传来的气体力转变为转矩输出，以驱动与其相连的动力装置，此外还驱动内燃机本身的配气机构及各种附件。曲轴在工作中受到气体力、往复惯性力以及它们产生的转矩和弯矩的作用，受力情况十分复杂。其精度要求非常高，它的加工质量对内燃机的工作性能，对装配劳动量都要很大的影响。因此,各要素

7、的尺寸精度、位置精度和表面质量要求相当高。曲轴中几个主要加工表面、连杆表面、轴承轴颈及锥面键槽的精度要求都较高，连杆轴颈需经过抛光。所以研究曲轴对曲轴的生产具有一定的实际意义。本次毕业设计使我更加深入系统地学习了各种机械加工工艺依据、方法，夹具的定位、夹紧方法以及其优缺点。此课题要求我们充分了解柴油机曲轴加工过程中的实际情况，运用所学知识并发挥主观能动性，要求对已有的加工工艺进行优化、合理安排各道工序使其生产效率高同时具有经济性。查阅相关资料，将所学知识于实际相结合。经过深思熟虑最终设计出一套完整的曲轴加工工艺规程加工过程中要用的夹具。我希望通过这次毕业设计的课题巩固、扩大和强化自己所学到的理

8、论知识与技能，提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力，正确使用技术资料、标准、手册等工具书，并在设计中培养自己理论联系实际、严肃认真的工作作风和独立工作能力，为毕业后从事技术工作打下一个良好的基础。2 机械加工工艺规程的制订2.1 机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程是规定产品或零部件制造过程和操作方法等的文件，用于指导工人操作和用于生产工艺管理等的各种技术文件。机械加工工艺规程的作用： 机械加工工艺规程是组织车间生产的主要技术文件机机械加工工艺规程是车间中一切从事生产的人员都要严格、认真贯彻执行的工艺技术文件，按照它组织生产，就能做到各工序科学地衔接，实现优质、高产和低消耗。 机械加工

9、工艺规程是生产准备和计划调度的主要依据有了机械加工工艺规程，在产品投入生产之前就可以根据它进行一系列的准备工作，如原材料和毛坯的供应，机床的调整，专用工艺装备（如专用夹具、刀具和量具）的设计与制造，生产作业计划的编排，劳动力的组织，以及生产成本的核算等。有了机械加工工艺规程，就可以制定所生产产品的进度和相应的调度计划，使生产均衡有序地进行。 机械加工工艺规程是新建或扩建工厂、车间的基本技术文件 在新建或扩建工厂、车间时，只有根据机械加工工艺规程和生产纲领，才能准确地确定生产所需机床的种类和数量，工厂或车间的面积，机床的平面布置，生产工人的工种、等级、数量、以及各种辅助部门的安排等。 机械加工工

10、艺规程的制订能保证加工质量，可靠地达到产品设计图纸所要求的各项技术条件，确保较高的生产率，确保按期完成力争提前完成生产计划并减少人力物资的消耗，降低生产成本，成为最经济合理的工艺方案。 尽量降低工人的劳动强度，使操作工人有安全良好的工作条件。2.2 制订机械加工工艺规程的原始资料 曲轴的工作图（175型柴油机曲轴零件工作图） 产品的年生产纲领生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量，某零件的年生产纲领就是包括备品和废品在内的年产量，计算公式如下： (件/年)式中 零件的年生产纲领（件/年）；产品的年产量（台/年）；每台产品中，该零件的数量（件/台）；备用品率；废品率。 本次设计所加工的175

11、型柴油机曲轴要求年产量为15万台，其中， 故生产纲领：（件/年）生产类型是企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为：单件生产、成批生产、大批量生产本次设计加工的175型柴油机曲轴的生产纲领为214200件，零件重量不超过10，查阅有关资料属于大批量生产。2.3 曲轴的结构特点及主要技术要求2.3.1 分析曲轴的零件图 零件的结构对其机械加工工艺过程的影响很大.使用性能完全相同而结构不同的两个零件，他们的加工难易和制造成本可能有很大的差别。所谓良好的工艺性，首先是这种结构便于机械加工，即在同样的生产条件下能够采用简便和经济的方法加工出来。此外，零件结构还应适应生产类型和生

12、产条件的要求。曲轴是内燃机中最重要的零件之一。它的功用是将活塞和连轴杆传来的气体力转变为转矩输出，以驱动与其相连的动力装置，此外还驱动内燃机本身的配气机构及各种附件。曲轴在工作中受到气体力、往复惯性力以及它们产生的转矩和弯矩的作用，受力情况十分复杂。其精度要求非常高，它的加工质量对内燃机的工作性能，对装配劳动量都要很大的影响。因此,各要素的尺寸精度、位置精度和表面质量要求相当高.其主要尺寸和精度要求见曲轴零件图。曲轴中几个主要加工表面、连杆表面、轴承轴颈及锥面键槽的精度要求都较高，连杆轴颈需经过抛光。根据曲轴的工作特点，对其设计要求如下： 合理的结构设计（结构已定）。 足够的刚度、强度。 足够

13、的耐磨性、抗震性及尺寸稳定性。 一定的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面质量。 由于曲轴在旋转驱动连杆过程中承受交变载荷，因此它还应具有一定抗疲劳强度。以上其中第、项要求可以通过选择曲轴的材料及热处理工艺予以解决，曲轴的制造精度则由机械加工来加以保证。2.3.2 曲轴加工的技术要求 曲轴支承轴颈的精度曲轴在发电机中是以它的两个支承轴颈与相应的轴承内孔相配合，从而确定了曲轴在发电机中的位置，同时其轴承的位置也被确定下来。曲轴的两个支承轴颈的尺寸精度都是IT6，长头端轴颈尺寸55K6，工艺要求为，短头端轴颈尺寸为50K6，工艺要求 。曲轴支承颈表面的形位误差（圆度、同轴度、平行度、局部跳动）将直接

14、影响到曲轴的工作精度，造成曲轴的径向圆跳动、和端面圆跳动，这些跳动 又影响其驱动活塞的压缩平稳性。曲轴的轴肩轴承端面对曲轴回转轴心线的垂直度误差是使曲轴产生端面圆跳动的原因之一。设1和2分别是曲轴轴肩和轴承端面对回转轴心线的垂直度误差。从理论上讲，在曲轴旋转时总是垂直度误差较大，一方的最高点在垂直度误差较小的一方的表面上滑动，因此端面圆跳动量总是取1和2中较小的数值，若1或2任意一个垂直度误差为零，即轴肩或轴承端面之一对回转轴心线严格垂直，则曲轴没有圆跳动。 曲轴工作表面的精度曲轴工作表面是指安装飞轮的锥面及连接连杆的拐颈，飞轮转动带动曲轴的转动，从而驱动连杆带动缸体中的活塞移动。安装飞轮的工

15、作表面是锥面，具有配合要求的尺寸精度、形状精度、粗糙度和接触精度。技术要求锥面对主轴颈中心线的跳动0.04，用精度等级为K2的锥形量规涂色检验，锥面密合面应不小于70%。加工表面应光洁不得有裂纹、压伤、刻痕和黑点等缺陷，保证锥度为1：8。连杆轴颈要求精度磨至宽4 并要求保证靠长头端扇板两侧轴肩间距离为280.105，表面粗糙度为0.8。同时技术要求轴颈表面必须光洁不得有裂痕、压痕、黑点等缺陷。 曲轴其他表面及孔的精度其他表面指扇板内侧、键槽，孔指小油孔、过油孔及平衡孔。扇板精度要求表面粗糙度为12.5，两扇板内侧面之间的距离为46，同时必须清角，清角必须与两扇板内侧平整相接。钻过油孔要求尺寸4

16、.0表面粗糙度为12.5，平衡孔要求尺寸 ，小油孔要求尺寸表面6.6表面粗糙度为12.5，孔口倾角1.245。 曲轴各表面的表面层所有曲轴的支承轴颈表面、工作表面及其他配合表面都受到不同程度的摩擦作用，曲轴采用滚动轴承、轴颈可以不要求很高的耐磨性，因为摩擦转移给轴承环和滚动体，但是它仍然要求适当提高其硬度以改善它的装配工艺性和装配精度。滚动轴承的轴颈表面硬度为HRC4050。2.3.3 加工毛坯的分析由于生产规模大，宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法。精度较高的毛坯制造方法的生产率一般也较高，即节约原材料又减少机械加工劳动量，又可简化工艺和工艺设备、降低产品的总成本。选择毛坯时应考虑工件结构

17、形状和尺寸大小、对零件的机械性能的要求及本厂现有的设备和技术水平，还应考虑可能性和经济性等因素。本次设计曲轴材料选用为QT700-02铸件。根据制造厂现有的毛坯生产条件和曲轴生产数量属于大批量生产类型的生产纲领，采用铁型覆砂工艺的生产方法，性能高、成本低、效率高、毛坯精度高、加工余量小且组织均匀无胀砂、缩砂、缩孔等缺陷，表面尺寸精度高，可达到IT67级的精度，表面质量可达到表面粗糙度12.5。经粗加工后采用正火处理加氮化处理，要求布氏硬度为240300HBS，同一根曲轴硬度差50HBS。2.4 制订机械加工工艺过程的主要问题2.4.1 基准的确定基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依

18、据的那些点、线、面或其组合,在机器零件的设计和加工过程中,按不同要求选择哪些点、线、面作为基准,是直接影响零件加工工艺性和表面间尺寸、位置精度的主要因素之一。定位基准的选择与工艺过程的制订有密切的关系，故有必要多设想几种定位方案比较他们的优缺点，周密地考虑定位方案与工艺过程的关系，尤其对加工精度的影响。合理选择定位基准对保证加工精度和确保加工顺序都有决定性的影响，基准的选择其实就是基面的选择。根据作用的不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准：零件设计图样上所采用的基准，称为设计基准。这是设计人员从零件的工作条件、性能要求出发，适当考虑加工工艺性而选定的。一个零件图上可以有一个也可以

19、有多个设计基准。工艺基准：零件在工艺过程中所采用的基准，成为工艺基准。其中又包括工艺基准、定位基准、测量基准和装配基准，现分析如下。 设计基准设计基准就是在零件设计图纸上用来确定其他点、线和面的位置的基准。即零件图纸上标注尺寸的起点。 工艺基准工艺基准是在加工装配过程中所采用的基准。根据用途的不同可分为：定位基准、工序基准、装配基准和测量基准。 定位基准工件在机床上或夹具中进行加工时用作定位的基准，称为定位基准。当加工主轴颈时，其位置是由夹具上定位相接的面确定的，故该接触面即是本道工序的定位基准。 工序基准在工序图中，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准。应对各

20、工序中的工件加工面作具体分析、确定某面或线作为该工序的基准。工序基准采用工件上实际表面的点、线、面以外，还可以是工件表面的几何中心、对称面或对称线等。例，加工主轴颈时以主轴中心线为加工的工序基准。 测量基准在测量时所采用的基准，称为测量基准。根据不同工序要求测量已加工平面位置时使用不同的测量基准，如测量曲轴总长时应以曲轴两端面为测量基准。 装配基准在机器装配时，用来确定零件或部件在产品中所采用的基准，称为装配基准。2.4.2 定位基准的选择正确选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容。在最初的工序中只能选择未加工的毛坯表面作为定位基准，这种表面称为粗基准。用加工过的表面作为定位基准称为精基准。

21、另外，为了满足工艺需要在工件上专门设计的定位面，称为辅助基准。 粗基准的选择粗基准的选择影响各加工面的余量分配及不需加工表面之间的位置精度。这两方面的要求常相互矛盾，因此在选择粗基准时，必须首先明确那一方面是主要的，一般可遵循如下原则： 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中精度要求较高的表面作粗基准。 如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应该选择该表面作粗基准。 选作粗基准的表面，应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。 粗基准一般只能使用一次，即不应重复使用，以免产生较大的位置误差。

22、 精基准的选择选择精基准时应考虑如何保证加工精度和装夹准确方便等因素，一般遵循如下原则： 用设计基准作为精基准，以便消除基准不重合误差，即所谓“基准重合”原则。 当工件以某一组精基准定位可以较方便的加工其他各表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，即所谓“基准统一”原则。选作统一基准的表面，一般都应是面积较大、孔以及其他距离较远的几个面的组合。 当精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而且均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，而该加工表面与表面之间的位置精度则要求由先行工序保证，即遵循“自为基准”原则。 为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，在选择精度基准时，可遵循“互为基准”的原则。

23、 精基准的选择应使定位准确，夹紧可靠。为此，精基准的面积与被加工表面相比，应有较大的长度与宽度，以提高其位置精度。因此曲轴的设计加工应采用统一基准原则，交替或共同使用中心孔和外表面作为定位基准。2.4.3 零件表面加工方法的选择零件表面的加工方法，首先取决于加工表面应有的技术要求。但应注意，这些技术要求不是一定就是零件图所规定的要求，有时还可能由于工艺上的原因而在某些方面高于零件图上的要求。如果由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求，或由于被作为精基准而可能对其提出更高的加工要求。当明确了各加工表面的技术要求后，即可据此选择能保证该要求的最终加工方法，并确定需几个工步的加工方法。所选择的加工

24、方法，应满足零件的质量、良好的加工经济性和高的经济效率的要求。为此，选择加工方法时应考虑以下各因素： 任何一种加工方法能获得的加工精度和表面粗糙度都有一个相当大的范围，但只有在某一个较窄的范围才是经济的，这个范围的加工精度就是经济加工精度。为此，在选择加工方法时，应选择相应的能获得经济加工精度的加工方法。例如，公差为IT7级的和表面粗糙度为Ra0.4外圆表面，通过精心车削可以达到精度要求，但不如采用摸削经济。各种加工方法可达到的经济加工精度和表面粗糙度，可参阅工艺设计手册中的有关资料。 要考虑工件材料的性质。例如，对淬火钢应采用磨削加工，但对有色金属采用磨削加工就会发生困难，所以一般采用金刚镗

25、削或高速精细车削加工。 要考虑工件的结构形状和尺寸大小。例如，回转工件可以用车削或磨削等加工孔，而箱体上IT7级公差的孔，一般就不宜采用车削或磨削，而通常采用镗削或铰削加工。孔径小的宜采用铰孔，孔径大或长度较短的孔宜采用镗孔。 要考虑生产率和经济性要求。大批大量生产时，应采用高效率的先进工艺，如平面和孔的加工采用拉削代替普通的铣、刨和镗孔等加工方法。甚至可以从根本上改变毛坯的制造方法，以减少机械加工的劳动量。 要考虑工厂或车间的现有设备情况和技术条件。选择加工方法时应充分利用现有的设备，挖掘企业的潜力，发挥工人的积极性和创造性。但也应考虑不断改进现有的加工方法和设备，采用新技术和提高工艺水平，

26、此外还应考虑设备负荷的平衡。2.4.4 加工顺序的安排零件表面的加工方法确定之后，就要安排加工的先后顺序，同时还要安排热处理、检验等其他工序在工艺过程中的位置。零件加工顺序安排的是否合适，对加工质量、生产效率率和经济性有较大的影响。现将有关加工顺序安排的原则和应注意的问题分述如下。 加工工艺的划分零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，一般都将整个工艺过程划分为几个加工阶段，这就是在安排加工顺序时所应遵循的工艺过程划分阶段的原则。按加工性质和作用的不同，工艺过程可以划分如下几个阶段： 粗加工阶段这个阶段主要任务是却去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准

27、，因此主要是提高生产率的问题。 半精加工阶段这阶段的作用是为零件主要表面的精加工做好准备（达到一定的精度和表面粗糙度，的精加工余量），并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻丝、铣键槽等），一般在热加工以前进行。 精加工阶段对于零件上的精度和表面粗糙度要求高（精度在IT7级或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，还要安排精加工阶段。这个阶段的任务主要是提高加工表面的各项精度要求和降低表面粗糙度。有时由于毛坯余量特别大，加工表面十分粗糙，在粗加工前还需要去黑皮的加工阶段，称荒加工阶段。为了及时地发现毛坯的缺陷和减少运输工作量，通常把荒加工放在毛坯车间中进行。此外，对零件上的精度和表面粗糙要求特高

28、的表面还应在精加工后进行光整加工。称为光整加工阶段。 机械加工顺序的安排一个零件上往往有几个加工表面需要加工，这些表面不仅本身有一定的精度要求，而且各表面间还有一定的位置要求。为了达到这些精度要求，各表面的加工顺序就不能随便安排，而必须遵循一定的原则，这就是定位基准的选择和转换决定着加工顺序，以及前工序为后续工序准备好定位基准的原则。 热处理工序的安排热处理工序在工艺过程中的安排是否恰当，是影响零件加工质量和材料使用性能的重要因素。热处理的方法、次数和在工艺过程中的位置，应根据零件材料和热处理的目的而定。 退火或正火为了得到较好的表面质量、减少刀具磨损，需要对毛坯预先进行热处理，以消除组织的不

29、均匀，降低硬度、细化晶粒，提高加工性。对高碳钢零件用退火降低其硬度，对低碳钢零件却要用正火的办法提高其硬度；对锻造毛坯，因表面软硬不均不利于切削，通常也进行正火处理。退火、正火等，一般应安排在机械加工之前进行。 时效为了消除残余应力应进行时效处理（其中包括人工时效和自然时效）。残余应力无论在应力制造还是在切削加工时都会残留下来，不设法消除就会引起工件变形，降低产品质量，甚至造成废品。对于一般铸件，只需在粗加工后进行一次时效处理即可，或在铸造毛坯以后安排一次时效处理。 淬火淬火可提高材料的机械性能（硬度和抗拉强度等）。淬火后尚需回火以取得所需要的硬度与组织。由于工件淬火后常产生较大的变形，因此，

30、淬火工序一般安排在精加工阶段的磨削加工之后进行。 渗碳由于渗碳的温度高，容易产生变形，因此一般渗碳工序安排在精加工之前进行。氮化处理是为了提高零件的表面硬度和抗腐蚀性，一般安排在工艺过程的后部、该表面的最终加工之前。氮化处理前应调质。 表面处理为了提高零件的抗腐蚀能力、耐磨性、抗高温能力和导电率等，一般都采用表面处理的方法。如在零件的表面镀上一层金属镀层（铬、锌、镍、铜以及金、银、钼等）或使零件表面形成一层氧化膜。表面处理工序一般均安排在工艺过程的最后进行。 辅助工序的安排辅助工序种类很多，包括中间检验、洗涤、防锈、特种检验和表面热处理等。 检验检验工序一般安排粗加工全部结束之后，精加工之前；

31、送往外车间加工的前后（特别是热处理前后）；化费工时用于工序和重要工序的前后。以便及时控制质量，避免浪费工时。 特种检验X射线、超声波探伤等多用于工件材料内部质量的检验，一般安排在工艺过程的开始。荧光检验、磁力探伤主要用于工件表面质量的检验，通常安排在精加工阶段。如果用于检验毛坯的裂纹，则安排在加工前进行。 清洗、涂防锈油一般安排在最后工序。2.4.5 工序的组合安排了加工顺序之后，就可将各加工表面的各次加工，按不同的加工阶段和先后的顺序组合成若干个工序，组合时可采用工序分散或工序集中的原则。综合以上多种因素工艺过程的前几道工序的定位基准和加工过程大致安排如下： 用毛坯外圆表面作为粗基准铣两端面

32、，证尺寸2941.05。 用毛坯外圆表面作为粗基面钻长端中心孔。 用毛坯短头外圆表面和中心孔定位，车长端外圆。 用长头端外圆表面作为表面精基准面定位，车扇板外圆及钻中心孔。 用长头端外圆表面作为精基准面和短头中心孔定位，车短头端外圆。 用短头端外圆作为精基准面和中心孔定位，用仿形车刀粗精仿车长端外圆。2.4.6 加工工艺路线的拟订拟订工艺路线是制订工艺规程中最为关键性的一步，它于定位基准面的选择有着密切的关系。工艺路线不但影响加工的质量和效率，而影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等问题。工艺路线的主要工作是：选择定位基准，选择各表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定工序的集中

33、与分散程度等。 根据分析研究曲轴的零件图，其加工方法和方案，参考机械制造工艺学表1-13 、1-14、1-15有： 工件端面加工方案有粗车半精车精车粗铣精铣 曲轴颈的加工方案粗车半精车粗磨精磨镜面磨粗车半精车粗磨精磨超精加工粗车半精车精车精磨研磨粗车半精车精车精磨抛光 锥面的加工方案粗车半精车磨削粗车半精车粗磨精磨 孔的加工方案钻扩铰钻粗拉精拉钻粗铰精铰 加工阶段的划分由于曲轴的加工质量要求较高，把整个加工过程分为以下几个阶段： 粗加工阶段在这一阶段中切除较大量的加工余量，获得高的生产率。 半精加工阶段这一阶段为精加工作好准备，保证一定的精加工余量，并完成几个次要面的加工。 精加工阶段这一阶段

34、保证各主要面达到图纸要求的质量。 光整加工阶段这一阶段抛光精度要求很高，表面粗糙度参数值要求很小的表面。 工序顺序的安排 根据工厂生产经验和车间生产设备情况及遵循一般的加工原则：先粗后精、先主后次、先基面后其他面、先面后孔、在曲轴的加工过程中，在加工好一些工序后必须进行退刀槽、倒角等工序的加工，这些工序在实际中自行安排。 热处理工序的安排 曲轴是铸件也是加工要求较高的基准件，必须消除内应力防止加工过程中产生的变性影响加工精度，使零件报废增多，增大消耗，同时防止产生装配误差，所以必须在铸件取出后加工前进行回火处理，并检验。曲轴加工完后需进行氮化处理，氮化处理是在加热的情况下把活性氮原子渗入表面层

35、，形成硬度很高的氮化物。因为氮化处理的温度很低（500600）而且不需要经过淬火，所以氮化的热处理变形很小。与渗碳相比，氮化层形成较大的压应力，所以氮化后的抗疲劳强度极限可提高约1535氮化层还具有抗腐蚀性，可以替代镀锌、发蓝及其他化学镀层。氮化层深度只有0.5mm左右，由于是精磨之后的氮化最后抛光使抛光所去的氮化层薄而均匀。 检验工序的安排由于曲轴的尺寸精度、位置精度要求很高，所以在每加工完一道工序之后都要设计一道检验工序，依保证各尺寸精度的要求、位置精度要求，最后必须安排一道最终检验，按零件图加工技术要求进行检验。 加工余量的确定及工序尺寸的确定零件在机械加工工艺过程中，各个加工表面本身的

36、尺寸及各个加工表面相互之间的距离尺寸和位置关系，在每一道工序中是不同的，它们随着工艺过程的进行而不断改变，一直到工艺过程结束，达到图纸上所规定的要求。在工艺过程中，某工序加工达到应达到的尺寸称为工序尺寸。工序尺寸的正确确定不仅和零件图上的设计尺寸有关系，还与各工序的工序余量有关系。 加工余量的确定加工余量是指在加工过程中，从被加工表面上切除的金属层厚度。加工余量分工序余量和加工总余量（毛坯余量）二种。相邻两工序的工序尺寸之差称为工序余量。毛坯尺寸与成品零件图的设计尺寸之差就称为加工总余量即毛坯余量，其值等于各工序的工序余量总和。由于加工表面的形状不同，加工余量又可分为单边余量和双边余量两种。如

37、平面的加工余量则是单边余量，即实际所切除的金属层厚度。对于外圆和孔等旋转表面而言，加工余量是从直径上考虑的，故称双边余量。实际切除的金属厚度是从直径上的加工余量的一半。因各工序尺寸都有公差，故实际切除的金属层厚度不等，就产生了工序余量的最大值和最小值。在工艺过程中，用极值法还是用调整法计算工序余量的最大值和最小值，它们的概念是不同的。极值法是按试切加工原理计算，调整法是按加工过程中误差复原的原理来计算。为了便于加工和计算，工序尺寸一般按“如体原则”（指向工件材料体内的方向）标注极限偏差。对于外表面的工序尺寸取上偏差为零，而对于内表面的工序尺寸取下偏差为零。极值法计算的工序最大余量偏大，工序余量

38、偏小，使得工序余量波动较大，工序余量的偏差过大。所以在制订机械加工工艺规程中，单件或小批量生产时用极值法计算，大批量生产和生产稳定时用调整法计算，这样可节约材料、降低成本。 加工总余量的大小，对零件的加工质量和生产率以及经济性均有较大的影响。余量过大不但增加机械加工的劳动量，也增加材料、工具、电力等的消耗从而增加了成本，并使切削力增大而引起工件的变形较大。相反，余量过小不能保证零件的加工质量。确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下尽量减小加工余量。目前，工厂中确定加工余量的方法一般有两种，一种是靠经验缺定，但这种方法不够准确，为了保证不出废品，余量总是偏大，多用于单件小批生产。另一种方

39、法是查阅有关加工余量的表格来确定，这种方法应用比较广泛。比较合理的方法是加工余量的分析计算法。这种方法是在了解和分析影响加工余量基本因素的基础上，加以综合计算来确定余量的大小。加工总余量的数值，一般与毛坯制造精度有关。同样的毛坯制造方法，总余量的大小又与生产类型有关，批量大的总余量可以小一些。由于粗加工的工序余量的变化范围很大，半精加工和精加工的加工余量较小，所以在一般情况下加工总余量的分配是足够的。 工序尺寸的确定在零件的机械加工工艺过程中，各工序的工序尺寸及工序余量在不断地变化，其中一些工序尺寸在零件图上往往不标出或不存在，需要在制定工艺过程时予以确定。而这些不断变化的工序尺寸之间又存在着

40、一定的联系，需要用工艺尺寸链原理去分析它们的内在联系，掌握它们的变化规律，正确地计算出各工序的工艺尺寸。 本设计的曲轴毛坯是球墨铸铁铸件，查阅金属机械加工工艺人员手册可知铸造件的毛坯厚度约25mm，表面层有缺陷，其特点是有较高的硬度，如果刀具的刀刃切在表面层，将使刀具加速磨损，因此刀具切入金属的厚度应大于表面层的厚度，大批量生产类型用金属模铸造查得机械加工余量约为2.5mm。对于工序余量，可按工厂工人实际操作经验估计平面采用单边余量，轴、孔采用直径上的双边余量，也可查阅参照金属加工工艺人员手册或机械制造工艺设计手册。实际生产中影响工序余量的因素比较复杂，下面做几点说明作为确定工序余量的参考。

41、上道工序的表面粗糙度（Ra）由于尺寸测量是在表面粗糙度的高峰上进行的，任何后续工序都应减小表面粗糙度，因此在加工中首先要把上工序所形成的表面粗糙度切去。 上工序的表面破坏层（Da）由于切削加工都在表面上留下一层塑性变形层，这一层金属组织已遭破坏，必须在本工序中予以切除。 上工序的尺寸公差（Ta）上工序的尺寸公差愈大，则本道工序的标称余量愈大。本道工序应切除上道工序尺寸公差中包含的各种可能产生的误差。在工序余量内要包括上工序的尺寸公差。 上工序的形状和位置误差（Pa）零件上有一些形状和位置误差不包括在尺寸公差的范围内，但这些误差又必须在加工中加以纠正，这是就必须单独考虑其影响。 本工序的装夹误差

42、（）装夹误差应包含定位误差（包括夹具本身的误差）和夹紧误差。由于这项误差直接影响被加工表面与切削刀具的相对位置，所以加工余量中应包含这项误差。2.5 工艺规程的拟订 由于零件的加工质量、生产率、经济性和工人的劳动强度等，都与工艺过程有着密切关系，为此应在进行充分调查研究的基础上，多设计一些方案经分析比较，最后确定一个最合理的工艺过程。经过以上问题的分析、研究、评比和估算以后，就可尽量考虑工序的集中，减少装夹和调整的次数，以利于保证加工表面间的位置精度。经过综合分析和调整，就得到大批量生产条件下的曲轴零件机械加工工艺过程：序号工序名称工序内容及要求基面设备1铸造按曲轴铸造工艺进行2回火消除内应力

43、3检验 符合加工前要求4铣两端面保证尺寸2941.05mm两轴颈及扇板外侧轴肩双面铣床5钻长端中心孔短头端轴颈及轴肩钻床Z5206荒车长端外圆要求尺寸600-0.12及表面粗糙度12.5短头端轴肩车床C6207车扇板外圆及钻孔60保证尺寸R86-0.54mmC365L7J检验保证尺寸及表面质量，不允许有铸造毛面8粗精车短头外圆及扇板外侧仿型车刀粗车仿型车刀半精车、精车横切刀架切槽短头端面CE7120仿型车床8J检验保证符合图纸上的加工要求9粗精车长头外圆横切刀架扇板平面及70外圆仿型刀架粗车 仿型刀架精车短头端面CE71209J检验保证符合图纸上的加工要求10铣扇板内侧保证内侧表面质量达到图纸

44、上要求短头端轴肩内侧铣床11扇板内面清角清角需与两扇板内侧平整相接C63012短头倒角C62012J检验保证符合图纸上的加工要求13扩铰调整孔14修整中心孔修右端中心孔修右端60锥面C161615粗磨主轴颈粗磨右端主轴颈50.2-0.06并保证尺寸35.8粗磨飞轮端主轴颈55.2-0.06并保证两轴颈距98.3-0.15MQ142015J检验保证符合图纸上的加工要求16车调速孔及倒角16J检验保证符合图纸上的加工要求17铣连杆轴颈铣连杆轴颈45.9-0.1宽41+0.15并保证尺寸28.70.1弯头铣床17J检验保证符合图纸上的加工要求18粗磨连杆轴颈 粗磨连杆轴颈45.3-0.06 精磨R3

45、5使连杆轴颈靠长端一侧至主轴颈尺寸为28.40.05M8260曲轴磨床18J检验保证符合图纸上的加工要求19磨齿轮轴颈M1332B19J检验保证符合图纸上的加工要求20精车扇板外圆及倒角C61821铣过油孔台面X613221J检验保证符合图纸上的加工要求22钻平衡孔钻14平衡孔专用钻床23钻过油孔钻 4油孔主中心线钻床Z52024铰过油孔钻床Z52024J检验保证符合图纸上的加工要求25钻5斜油孔台钻265斜油孔倒角台钻26J检验保证符合图纸上的加工要求27铣键槽8N9 铣键槽8N9 铣止退槽8+0.30立式铣床28铣键槽12N9键槽铣床X92028J检验保证符合图纸上的加工要求29钻小油孔及

46、倒角 钻6油孔 孔口倒角台钻Z51230钻端面螺孔钻端面螺孔的底孔及倒角台钻Z51231攻丝攻丝2-M6-7H折臂攻丝机31J检验保证符合图纸上的加工要求32精磨主轴颈 精磨右端主轴颈50-0.005-0.020保证尺寸13+0.2 精磨飞轮端主轴颈55-0.009-0.006并保证两主轴颈间尺寸98-0.14外圆磨床MQ824032J检验主轴颈表面应光洁，不得有裂纹、压伤、刻痕和黑点等缺陷33精磨连杆轴颈精磨连杆轴颈45-0.055-0.010宽42-0.160并保证尺寸280.105曲轴磨床M826033J检验保证符合图纸上的加工要求34车螺纹 车外圆及退刀槽光锥面端平面保证尺寸1140-

47、0.35 车螺纹M362-6K 外径360-0.08中径34.700-0.170C61834J检验保证符合图纸上的加工要求35粗精磨锥面粗精磨锥度1：8外圆磨床MQ142035J检验 锥面对主轴颈中心线的圆跳动为0.04 用精度等级为K2的锥型量规涂色检验锥面密合面应不小于70% 加工表面应光洁，不得有裂纹、压伤、刻痕和黑点等缺陷36J最终检验符合曲轴零件纸上的技术要求2.6 工艺尺寸的计算 由于加工的需要，在工序附图或工艺规程中要标注一些专供加工用的尺寸，这类尺寸就称为工艺尺寸。工艺尺寸往往不能直接采用零件图上的尺寸，而需要另行计算，通常有以下几种情况： 基准不重合的尺寸计算在制订工艺过程中

48、当定位基面与零件图上的设计基准不重合时，为了经济合理地达到零件原设计的精度，就要校验或重新规定零件上有关尺寸的上下偏差，本设计中没有必要进行基准不重合的尺寸换算。 工序尺寸的计算在零件的机械加工工艺过程中，各工序的工序尺寸及工序余量在不断地变化，其中一些工序尺寸在零件图上往往不标出或不存在，需要在制订工艺过程时予以确定。而这些不断变化的工艺尺寸之间存在着一定的联系，需要用工艺尺寸链原理去分析它们的内在联系，掌握它们的变化规律，正确的计算出各工序的工序尺寸。机械加工过程中，零件尺寸的获得总有一个先后顺序。因此，工艺尺寸就与设计尺寸不同。就某一个尺寸而言，它是在加工过程中经过若干个工序，逐步切除余

49、量提高加工精度而最后才达到图纸设计要求的。 工艺尺寸链及其组成环、封闭环的确定工序尺寸及其公差就是根据零件图的设计要求，考虑到加工中的基准、工序间的余量以及工序的经济精度等条件。因此，零件加工后的最终尺寸及其公差就和有关工序的工序尺寸及其公差以及工序余量具有尺寸链的关联性，构成一种工艺尺寸链。工艺尺寸是根据加工的需要，在工艺附图或工艺规程中所给出的尺寸。尺寸链是相互联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组成。由此可知工艺尺寸链是在加工过程中的个有关工艺尺寸所组成的尺寸链。首先确定组成环、封闭环，组成环分为两类：一类叫增环，另一类叫减环。 工艺尺寸链的计算式工艺尺寸链的计算方法有两种，即极值法和概率法。

50、封闭环的基本尺寸等于组成环中所有增环的基本尺寸减去所有减环的基本尺寸，目前在生产中广泛采用极值法，其基本计算式如下：式中：，和 封闭环的基本尺寸、最大极限尺寸和最小极限尺寸；， 和组成环中减环的基本尺寸、最大极限尺寸和最小极限尺寸；，和组成环中增环的基本尺寸、最大极限尺寸和最小极限尺寸；，和封闭环、增环和减环的上偏差；，和封闭环、增环和减环的下偏差；、封闭环、组成环的公差；m尺寸链中的增环数；n尺寸链中的减环数；上述六个工艺尺寸链的计算式，分别用于封闭环和组成环的基本尺寸、最大极限尺寸、最小极限尺寸、上偏差、下偏差和公差的计算。若将工艺尺寸链中的各环的基本尺寸改用平均尺寸标注，且公差变为对称分

51、布的形式，则往往可使计算过程方便而不易发生错误。这是组成环的平均尺寸为封闭环的平均尺寸为式中：增环的平均尺寸； 减环的平均尺寸。采用平均尺寸后，各环尺寸及基偏差即可标注成如下形式进行计算 孔系坐标尺寸的计算孔系的坐标尺寸，通常在零件图上多数已经标注清楚，一般不必计算。下面就几个重要工序尺寸进行计算：工序1：铣两端面 一短头端面为基面，在保证A=2941.05尺寸的基础上保证A1 、A 2、 A3的尺寸，A0为间接保证的尺寸。偏差为： 即：此计算采用“入体原则”。长头端轴轴承颈的加工 偏差按等级公差值原则重新分配，采用“入体原则”偏差为： 即： 短头轴承颈的加工 偏差按等级公差值原则重新分配，采

52、用“入体原则”偏差为：即：2.7 工艺过程的技术经济性分析2.7.1 时间定额的估算 时间定额是在一定的生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。它是安排作业计划、进行成本核算、确定设备数量、人员编制以及规划生产面积的重要根据。因此，时间定额是工艺规程的重要组成部分。时间定额定的过紧，容易诱发忽视产品质量的倾向，或者会影响工人的主动性，创造性和积极性。时间定额定的过松就起不到指导生产和促进生产发展的积极作用。因此合理地制订时间定额对保证产品质量、提高劳动生产率、降低生产成本都是十分重要的。完成一个零件的一道工序的时间定额称为单位时间定额，它包括下列组成部分： 基本时间（）直接改变

53、生产对象的尺寸、形状、相对位置，以及表面形状或材料性质等的工艺过程所消耗的时间，称为基本时间。 辅助时间（）为实现工艺过程而必须进行的各种辅助动作所消耗的时间，称为辅助时间。这里所说的辅助动作包括：装卸工件、开动和停止机床、改变切削用量、测量工件尺寸以及进刀和退刀动作等。确定辅助时间的方法主要有两种：在大批大量生产中，可先将各辅助动作分解，然后查表确定各分解动作所消耗的时间，并进行累加；在小批量生产中，可按基本时间的百分比进行估算，并在实际中修改百分比，使之趋于合理。 布置工作地时间（）为使加工正常进行，工人照管工作地（如更换刀具、润滑机床、清洗切削、收拾刀具等）所消耗的时间，称为布置工作地时

54、间。又称工作地点服务时间，一般按操作时间的2%7%来计算。 休息和生理需要时间（）工人为了在工作班内，为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间，称为休息和生理需要时间，一般按操作时间的2%来计算。 准备与终结时间（）工人为了生产一批产品和零、部件，进行准备和结束工作所消耗的时间称为准备与终结时间。这里所说的准备和结束工作包括：在加工进行前熟悉工艺文件、领取毛坯、安装刀具和夹具、调整车床和刀具工作等必须准备的工作，加工一批工件终了后需要拆下和归还工艺装备，发送成品等结束工作。如果一批工件的数量为n，则每个零件所分摊的准备与结束时间为。可以看出，当n很大时，就可以忽略不计。单件时间的时间计算公式：单件

55、工时定额的计算公式：在大量生产中, 单件工时定额可忽略即：下面就几道工序进行计算：工序1：铣两端面（一次同时加工三个工件）铣床转速： 进给量： 中间有空行大概，故时间为。辅助时间根据工人操作的熟练程度和实际操作中的经验来推算所用时间的长短。布置工作地时间，休息和生理需要时间 ，根据平时的习惯及动作速度来决定时间的长短。折合时间约为工序2：荒车长端外圆，车床转速 进给量：荒车分两次其中有个自动退刀约为，故。折合时间约为故其他工序时间不再一一列出，见工艺卡。2.7.2 工艺过程的技术经济分析通常有两种方法来分析工艺方案的技术经济问题。其一是对同一加工对象的几种工艺方案进行比较；其二是计算一些技术经

56、济指标，再加以分析。制订机械加工工艺过程时，在同时能满足被加工精度和表面质量的要求下，通常可以有几种不同的加工方案来实现。其中有些方案有很高的生产率，但设备和夹具方面的投资较大；另一些可以节约投资，但生产率较低。因此，不同的方案有不同的经济效果。制造一个零件或一台产品所必须的一切费用的总和，就是零件或产品的生产成本。这种费用分为与工艺过程有关的费用和与工艺过程无关的费用两类，其中与工艺过程有关的费用约占7075%。因此，对不同的工艺方案进行经济分析和评比时，就只需分析、评比它们与工艺过程直接有关的生产费用，即所说的生产成本，可分为可变费用和不可变成本。在全年工艺成本中包含两种类型的费用。一种是

57、与年产量N同步增加的费用，称为全年可变费用N*V，如材料费、通用机床折旧费等；另一种是不随年产量变化的全年不变费用C，如专用机床折旧费等。这是由于专用机床为某零件的某加工工序所用，它不能被用于其它工序的加工，当产量不足，负荷不满时，就只能闲置不用。由于设备的折旧年限（或年折旧费用）是确定的，因此专用机床的全年费用不随年产量变化。因此，一种零件（或一道工序）的全年工艺成本S可用下式表示：S=V*N+C式中，V每零件的可变费用（元/件）； N零件的年生产纲领（件）； C全年的不可变费用（元）。单件工艺（或工序）成本Si就是：Si=V+C/N （元/件）可见，全年工艺成本S与零件年生产纲领N成线性正

58、比关系，而单件工艺成本Si则与N成双曲线关系，即当N很小时，由于设备负荷很低,单件工艺成本Si就会很高,如果在NN2的情况下,则结果相反,因Si已相应地很低,所以此时即使N有较大的变化N2,对Si的影响也已不是很敏感（Si2就是很小）。这种双曲线变化关系表明：当C值（主要是专用设备费用）一定时，若年生产纲领角小，则C/N与V相比在成本中所占的比重较大，因此N的增大就会使成本显著下降，这种情况就相当于单件生产与小件生产；反之，当生产纲领超过一定的范围，使C/N所占比重已很小，此时就需采用生产率更高的方案使V减小，才能获得很好的经济效果就相当于大批大量生产的情况。2.8 确定切削用量2.8.1 切削用量的确定 在切削加工时，根据不同的工件材料、刀具材料和其他技术经济要求来选择适宜的切削用量。切削用量的大小，反映了单位时间内金属切除量的多少，它是衡量生产率的重要参数