曲轴机械加工工艺及钻斜油孔夹具设计
曲轴机械加工工艺及钻斜油孔夹具设计,曲轴,机械,加工,工艺,钻斜油孔,夹具,设计
毕业设计说明书课题名称:曲轴加工工艺及钻夹具设计 学生姓名 学 号 所在学院 专 业 班 级 指导教师 起讫时间: 年 月 日 年 月 日II摘 要曲轴是用来支撑轴承的,固定轴承的外圈,仅仅 让内圈转动,外圈保持不动,始终与传动的方向保持一致(比如电机运转方向),并且保持平衡;,曲轴的概念就是轴承和箱体的集合体,以便于应用,这样的好处是可以有更好的配合,更方便的使用,减少了使用厂家的成本.至于形状,多种多样,通常是一个箱体,轴承可以安装在其中。随着科学技术的不断进步,它在国民经济中占有越来越重要的地位,发展前景十分广阔,尤其是在汽车和电子电器等高速发展的领域。本次课程设计设计的课题就是曲轴的设计,是在学完汽车制造工艺学后进行的一项教学环节;在老师的指导下,要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程,并且独立完成的一项工程基本训练。关键词:曲轴 工艺规格设计 夹具设计 工序 工艺性AbstractThe Crankshaft seat is used to support the Crankshaft outer ring, inner ring for fixing the Crankshaft outer ring rotation, let alone, keep still, always keep consistent with the direction of transmission (such as motor rotation direction), and keep the balance; and aggregate concept is Crankshaft and the Crankshaft seat, in order to facilitate the application, so that the benefits of cooperation can be better, more convenient to use, to reduce the use of cost for manufacturers. As for the shape, variety, is usually a box can be installed in the Crankshaft. With the continuous progress of science and technology, it plays a more and more important role in the national economy, the development prospect is very wide, especially in the automotive and electronic appliances such as the rapid development of the field. The course design is the subject of the Crankshaft seat design, is a teaching link in the completion of the manufacturing technology of automobile; under the guidance of the teacher, to a full course of primary learn the integrated use of previously learned in the design, the basic training and independence completion of an engineering.Keywords: Crankshaft process specifications for design of fixture design process.目 录摘 要IAbstractII第1章 曲轴工艺规程41.1分析曲轴零件图41.1.1曲轴使用的性能与工作条件41.1.2曲轴的结构与技术要求41.2曲轴毛坯的选择51.2.1选择毛坯51.2.2确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差61.3本章小结6第2章 曲轴机械加工工艺设计72.1工艺基准的选择72.2加工阶段的划分72.3工序的集中与分散82.4工序顺序的安排82.5确定工艺路线92.6 加工余量、工序尺寸和公差的确定102.7确定切削用量及时间定额13第3章 钻孔夹具的设计203.1部分基本件的选择203.2 主要零件的选择203.3 工步的制定203.4 钻模夹具应注意的问题213.5 钻模夹具的定位及设计原则213.6 斜孔钻模夹具的改进思路24结 论25参考文献26致 谢2727第1章 曲轴工艺规程1.1分析曲轴零件图1.1.1曲轴使用的性能与工作条件曲轴是将直线运动变成旋转运动,或将旋转运动变成直线运动的零件。它是往复式发动机、压缩机、剪切机与冲压机械的重要零件。曲轴工作时要承受很大的扭应力及大小和方向都在不断变化的弯曲应力的作用,因此曲轴应具有足够的强度和支承刚性。曲轴工作时的旋转速度很高,曲轴的轴颈和连杆轴颈需要足够的耐磨性,且曲轴的质量分布应当平衡,以防因不平衡而产生离心力使曲轴承受附加载荷。图1.1曲轴锻件的三维模型多拐曲轴是多个曲柄连杆机构的组合,主轴颈和连杆轴颈不在同一条在线,各连杆轴颈间应有一定的角度位置要求,曲轴在各个连杆轴颈处形成了多个开檔,因此曲轴设计时应根据这些特点,正确确定其结构及尺寸、位置、形状精度,满足曲轴使用性能要求。1.1.2曲轴的结构与技术要求1、曲轴的结构根据上述的使用要求及结构特点,可以看出曲轴是一个形状复杂、结构细长、多曲拐、刚性极差、技术要求高的异形轴类零件。2、曲轴的主要技术要求为了保证曲轴的正常工作,对曲轴规定了严格的技术要求。其主要技术要求如下:主轴颈和连杆轴颈的尺寸精度通常为IT6IT7,同轴度允许偏差0.015mm,表面粗糙度值为0.20.4um。轴颈长度公差等级IT9IT10。轴颈的形状公差,如圆度、圆柱度控制在尺寸公差之内。本次设计圆柱度公差为0.005。位置精度,包括主轴颈与连杆轴颈的平行度:一般为100mm之内不大于0.02mm;曲轴各主轴颈的同轴度:小型高速曲轴为0.025mm,中大型低速轴为0.030.08mm;各连杆轴颈的位置度不大于20。本设计中各连杆轴颈的轴心线应与主轴颈中心线在同一平面内,位置公差为0.2。1.2曲轴毛坯的选择1.2.1选择毛坯曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力,容易产生扭振、折断及轴颈磨损,因此要求所用材料应有较高的强度、疲劳强度和耐磨性。对于材料的选择有一定的要求:一般曲轴为35、40、45钢或球墨铸铁QT600-2;对于高速、重载曲轴,可采用35CrMoAl、42Mn2V等材料。该零件材料为QT800-2,考虑该工件形状比较复杂,因此应该选用铸件,以最大限度减少金属切屑量,保证高效率低消耗。图2.3曲轴铸件图1.2.2确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差由零件图可知,该曲轴为球墨铸铁,牌号为QT800-2,铸造,查机械加工简明手册表1.3-1知,CT9级,MA-G级,采用壳模铸造。又由CT9级,MA-G级和曲轴基本尺寸查机械加工简明手册表2.2-4知其加工余量如下表1-1表1-1曲轴铸件毛坯各段尺寸公差以及加工余量项目曲轴前端主轴颈连杆轴颈全部曲柄法兰端公差等级CT99999加工面尺寸40705784105铸件尺寸公差3.63.63.63.63.6机械加工余量等级GGGGG加工余量2.52.5332.5毛坯基本尺寸457563901101.3本章小结本章通过分析曲轴零件图,了解了曲轴的使用性能与工作条件,知道了曲轴的结构与技术要求,确定了零件的生产类型和加工余量,审查了零件的加工工艺性,选择了适当的毛坯。第2章 曲轴机械加工工艺设计2.1工艺基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择得正确,合理,可以保证加工质量,提高生产效率,否则,就会使加工工艺过程问题百出,严重的还会造成零件大批报废,使生产无法进行。定位基准有粗基准和精基准之分,通常先确定精基准,再确定粗基准。 精基准的选择选择精基准时应遵循下列原则:基准重合原则;基准统一原则;自为基准原则;互为基准原则;便于装夹原则。加工齿轮轴,主轴和曲柄侧面时,以第8侧板右侧面为精基准,符合基准统一原则。加工各轴面均一轴心为精基准。加工右端法兰盘以以经精加工后的轴肩为基准。法兰铣缺口以法兰上对应两孔为精基准,遵循互为基准原则。钻斜油孔以曲柄侧面和轴心夹角为基准、前端铣键槽。钻孔和攻螺纹以已加工曲柄侧面为基准。法兰上钻,扩定位孔,螺栓孔以法兰圆盘中心为基准。 粗基准的选择选择粗基准时应遵循下列原则:余量均匀原则;保证加工表面位置正确的原则;粗基准只能有效使用一次的原则;粗基准平整光洁定位可靠的原则。 该曲轴粗选择左端面和第8曲柄右侧面为粗基准进行加工。2.2加工阶段的划分曲轴为异形轴类零件,且加工精度要求比较高。 粗加工阶段; 钻两端中心孔,为方便后续工作定位安装。 将精基准准备好,使后续工序都可以采用精基准定位加工,保证其他加工表面的精度要求。铣外形,铣各主轴颈曲柄和连杆轴颈.达到半精加工前要求。 半精加工阶段:粗磨铣各主轴颈曲柄和连杆轴颈,精铣加工和铣螺纹,钻,扩定位,斜油孔,法兰定位孔,安装孔孔。 精加工阶段;精磨各主轴颈曲柄和连杆轴颈,镗孔。 超精加工阶段;抛光加工。2.3工序的集中与分散该曲轴的生产类型为大批生产,且工序较多。因此选用工序集中原则安排曲轴的加工工序。采用高效专用设备及工艺装备,以提高生产率,工序装夹的次数少,易于保证表面间位置精度,还能减少工序间运输量,缩短生产周期。2.4工序顺序的安排1.机械加工工序的安排 遵循“基面先行”原则,先加工精基准-铣第8曲柄外侧面。 遵循“先粗后精”原则,先进行粗加工工序,后安排精加工工序。 遵循“先主后次”原则,先加工主要表面。各段主轴和曲柄断面,直径,后加工次要表面-法兰面等。 遵循“先面后孔”原则,先加工各平面,最后进行螺纹孔的加工。2.热处理工序的安排由于毛坯为铸件,壁厚不均匀,在加热冷却及相变过中。会产生效应力和组织应力,应采用回火消除这种应力,毛坯在出厂前已经过相应热处理,在此工艺路线中将省略。在精磨加工前,为提高球墨铸铁的表面机械性能和磨削精度,应安排淬火工艺,本加工采用电热淬火。淬火后,为消除淬火带来的残余应力。应安排回火处理。3.辅助工序的安排 校直工序:由于结构复杂,工序较多,为严格控制加工质量,保证直线度精度,减少废品率,应在加工阶段安排多次校直工序,本加工工艺规程安排在第03,14,23,28,35,47工序,采用液压压床设备。 检验工序:同样由于工序较多,结构复杂的原因,为控制废品率,安排多处检验,本规程竟检验安排在第5,7,13,26,44,51工序。清洗和去毛刺:为便于后续工序的准确定位,消除切屑对后工序表面质量的影响,在重要加工工序和检验前都应该清洗和去毛刺。综上所述,该换工件工序的安排顺序为:基准加工主要表面粗加工及一些余量大的表面加工主要表面半精加工及次要表面加工热处理主要表面精加工,超精加工。2.5确定工艺路线曲轴的工艺路线,机床设备及工艺装备见表3-1。表3.1 工序目录表工序号工序名称设备名称001检查002热处理003批量毛坯检验004铣两端面数控铣床005钻中心孔专用钻中心孔机床006铣工艺定位面双柱铣床007粗车第三主轴颈数控车床008粗车第一、二、四、五主轴颈数控车床009半精车第三主轴颈数控车床010半精车第一、二、四、五主轴颈数控车床011铣定位基准面铣床012粗车一、二连杆轴颈数控车床013粗车三、五连杆轴颈数控车床014半精车一、四连杆轴颈数控车床015半精车三、五连杆轴颈数控车床016钻、铰工艺孔专用钻床017钻油孔深孔组合钻床018粗磨第三主轴颈 数控磨床019粗磨第一、二、四、五主轴颈数控磨床020粗磨第一、四连杆轴颈数控磨床021粗磨第二、三连杆轴颈数控磨床022精磨第三主轴颈数控磨床023精磨第一、二、四、五主轴颈数控磨床024精磨第一、四连杆轴颈数控磨床025精磨第二、三连杆轴颈数控磨床026铣键槽键槽铣床027动平衡检查动平衡机028粗抛光各轴颈抛光机床029精抛光各轴颈抛光机床030清洗清洗机031 最终检查2.6 加工余量、工序尺寸和公差的确定工序尺寸及公差的确定有两种情况;一种是工序尺寸及其公差与零件上某设计尺寸或其他工序尺寸相关,需要通过解算尺寸链的方法来确定。另一种是工序尺寸及其公差仅与工序余量有关,如加工过程中不存在基准转换的情况。此时,可按如下方法确定个工序尺寸和公差: 确定该加工表面的总余量,再根据加工路线确定各工序的基本余量,并核对第一道工序的加工余量是否合理。 自终加工工序起,即从设计尺寸开始,至第一道工序,逐次加上(对被包容面)或减去(对包容面)个工序的基本余量,便可得到各工序的基本工序尺寸。 除终加工工序外,根据各工序的加工方法及其经济加工精度,确定其工序公差和表面粗糙度。 按“入体原则”以单向偏差方式标注工序尺寸,并可作适当调整。加工余量、工序尺寸和公差的计算: 圆柱面加工余量、工序尺寸以及公差、和粗糙度,由机械设计简明手册得出:曲轴上各圆柱面加工余量,工序尺寸以及公差和粗糙度如表3.2(a)、(b)、(c)。表 3.2 加工余量、工序尺寸以及公差、和粗糙度(a)加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度Ra()M36X2螺纹铸件车螺纹精车半精铣粗铣50.41.03.6CT9IT6IT10IT12411.00.86.312.51:8圆锥面铸件磨削半精铣粗铣50.41.03.6CT9IT6IT10IT120.86.312.545油封档铸件研磨磨削半精车50.41.0CT9IT6IT10501.00.80.86.3表 3.2 加工余量、工序尺寸以及公差、和粗糙度(b)加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度Ra()45油封档粗铣3.6IT1212.540主轴颈铸件精磨粗磨半精铣粗铣50.20.61.13.1CT9IT6IT7IT10IT12551.00.80.86.312.560铸件半精铣粗铣51.13.9CT9IT10IT12651.16.312.560铸件半精车粗车51.13.9CT9IT10IT12651.16.312.550主轴颈铸件精磨粗磨半精铣粗铣50.20.61.13.1CT9IT6IT7IT10IT12551.00.80.86.312.540圆柱面铸件精磨粗磨半精铣粗铣50.20.61.03.2CT9IT6IT7IT10IT12451.00.80.86.312.5表 3.2 加工余量、工序尺寸以及公差、和粗糙度(c)加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度Ra()45连杆颈铸件研磨精磨粗磨半精铣粗铣50.20.61.03.2CT9IT5IT6IT7IT10IT12501.00.40.80.86.312.548孔铰孔钻孔0.27.8IT8IT127.81.612.52M10X1.25攻丝钻孔8.8IT128.812.519孔铰孔钻孔0.518.5IT8IT1218.51.612.52M6攻丝钻孔5IT12512.514.2斜孔钻孔14.2IT1214.212.55斜油孔抛光钻孔5IT8IT1250.812.52.7确定切削用量及时间定额1.铣各轴颈切削用量及时间本工序选用数控铣床,拨盘、顶尖装夹,分三个工步:工步1为铣40h6,工步2为铣50k6主轴颈,工步3为铣60。加工后表面粗糙度为Ra12.5。(1) 工步1粗铣40h61)选择刀具 选择外圆车刀。 根据切削用量简明手册表1.1,由于铣床的中心高为200mm(表1.30),故选刀杆尺寸BXH=16mmX25mm,刀片厚度为4.5mm。 根据切削用量简明手册表1.2,可选择YG6牌号硬质合金。 车刀几何形状(见表1.3),选择平面带倒棱前刀面,r=60,r=10,。=6,。=12,s= 10,=0.8mm, =10,=0.4mm。2)选择切削用量 确定切削深度p 由于粗加工余量仅为1.6mm,可在一次走刀内切完,故:p=(4541.8)/2mm=1.6mm 确定进给量f 根据切削用量简明手册表1.6,在粗铣铸铁、表面粗糙度Ra=12.5m时:f=0.250.40mm/r按数控铣床说明书选择:f=0.36mm/r 选择铣刀磨钝标准及寿命 根据切削用量简明手册表1.9,铣刀后刀面最大磨损量取为1.0mm,车刀寿命T=60min。 确定切削速度Vc 切削速度Vc可根据公式计算,也可直接由表中查出。根据切削用量简明手册表1.27 (11)式中 :=故由公式(1-1)得:Vc=69.6m/minn=492r/min按数控铣床说明书,选择n=500r/min,这时Vc=110m/min。最后决定的铣削用量为:p=1.6mm,f=0.36mm/r,n=500r/min,Vc=110m/min。3)计算基本工时: (12)式中L=l+y+,l=12mm,根据切削用量简明手册表1.26,铣削时的入切量及超切量y+=2.1mm,则L=12+2.1mm=14.1mm,故由公式(1-2)得:tm=0.08min(2) 工步2粗铣50k6主轴颈1)选择刀具 选择外圆铣刀。 根据切削用量简明手册表1.1,由于铣床的中心高为200mm(表1.30),故选刀杆尺寸BXH=16mmX25mm,刀片厚度为4.5mm。 根据切削用量简明手册表1.2,可选择YG6牌号硬质合金。 铣刀几何形状(见表1.3),选择平面带倒棱前刀面,r=60,r=10,。=6,。=12,s= 10,r=0.8mm,=10,=0.4mm。2)选择切削用量 确定切削深度p 由于粗加工余量仅为1.55mm,可在一次走刀内切完,故:p=(5551.9)/2mm=1.55mm 确定进给量f 根据切削用量简明手册表1.6,在粗铣铸铁、表面粗糙度Ra=12.5m时:f=0.250.40mm/r 选择铣刀磨钝标准及寿命 根据切削用量简明手册表1.9,铣刀后刀面最大磨损量取为1.0mm,车刀寿命T=60min。 确定切削速度Vc 切削速度Vc可根据公式计算,也可直接由表中查出。根据切削用量简明手册表1.27 (11)式中:=故由公式(1-1)得:Vc=69.9m/minn=405r/min按数控铣床说明书,选择n=500r/min,这时Vc=86m/min。最后决定的车削用量为:p=1.55mm,f=0.36mm/r,n=500r/min,Vc=86m/min。3)计算基本工时 (12)式中L=l+y+,l=21mm,根据切削用量简明手册表1.26,铣削时的入切量及超切量y+=2.1mm,则L=21+2.1mm=23.1mm,故由公式(1-2)得:tm=0.13min(3) 工步3粗车601)选择刀具选择R3成形车刀。2)选择切削用量 确定切削深度p 由于粗加工余量仅为1.95mm,可在一次走刀内切完,故:p=(6561.1)/2mm=1.95mm 确定进给量f 根据切削用量简明手册表1.6,在粗铣铸铁、表面粗糙度Ra=12.5m时:f=0.250.40mm/r 选择铣刀磨钝标准及寿命 根据切削用量简明手册表1.9,铣刀后刀面最大磨损量取为1.0mm,车刀寿命T=60min。 确定切削速度Vc 切削速度Vc可根据公式计算,也可直接由表中查出。根据切削用量简明手册表1.27 (11)式中:=故由公式(1-1)得Vc=59.7m/minn=271r/min按数控铣床说明书,选择n=500r/min,这时Vc=110m/min。最后决定的铣削用量为:p=1.95mm,f=0.36mm/r,n=500r/min,Vc=110m/min。3)计算基本工时 (12)式中L=l+y+,l=6mm,根据切削用量简明手册表1.26,铣削时的入切量及超切量y+=3.6mm,则L=6+3.6mm=9.6mm,故由公式(1-2)得:tm=0.05min2. 钻孔切削用量及时间(1)选择刀具选择高速钢麻花钻头,其直径d。=14.2mm。钻头几何形状为:双锥修磨横刃,=30,2=118,21=70,b=3.5mm,。=12,=55,b=2mm,l=4mm。(2)选择切削用量1)决定进给量f 按加工要求决定进给量:根据切削用量简明手册表2.7,当加工要求为H12H13精度,铸铁的硬度大于200HBS,d。=14.2mm时,f=0.370.45mm/r。由于l/d=47/14.2=3.33,故应乘孔深修正系数k1f=0.915,则:f=(0.370.45)X0.915mm/r=0.340.41mm/r 按钻头强度决定进给量:根据切削用量简明手册表2.8,当灰铸铁硬度大于213HBS,d。=14.2mm,钻头强度允许的进给量f=1.0mm/r。 按机床进给机构强度决定进给量:根据切削用量简明手册表2.9,当灰铸铁硬度大于210HBS,d。14.5mm,机床进给机构允许的轴向力为8830N时,进给量为0.81mm/r。从以上三个进给量比较可以看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为f=0.340.41mm/r。根据Z5125钻床说明书,选择f=0.36mm/r。2)决定钻头磨钝标准及寿命 由切削用量简明手册表2.12,当d。=14.2mm时,钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm,寿命T=60min。3)决定切削速度 由切削用量简明手册表2.15,当f=0.36mm/r时,Vt=13m/min。切削速度的修正系数为:kTv=1.0,kcv=1.0,klv=0.85,ktv=1.0,故:v=vtkv=13X1.0X1.0X0.85X1.0m/min=11.1m/minn=1000v/(d。)=248.8r/min根据Z5125钻床说明书,可考虑选择n=272r/min,但因所选转数较计算转数为高,会使刀具寿命下降,故可将进给量降低一级,即取f=0.28mm/r;也可选择较低一级转数n=195r/min,仍用f=0.36mm/r,比较这两种方案:第一方案 f=0.28mm/r,n=272r/min nf=2720.28mm/min=76.16mm/min第二方案 f=0.36mm/r,n=195r/min nf=1950.28mm/min=70.2mm/min因为第一方案nf的乘积较大,基本工时较少,故第一方案较好。这时Vc=12m/min;f=0.28mm/r。(3)计算基本工时 (12)式中L=l+y+,l=47mm,根据切削用量简明手册表2.29,入切量及超切量y+=6mm,则L=47+6mm=53mm,故由公式(1-2)得:tm=0.70min3.工序铣端面切削用量及时间(1)选择刀具1)根据切削用量简明手册表1.2,选择YG6A硬质合金刀片。根据切削用量简明手册表3.1,铣削深度p4mm时,圆盘铣刀直径d。为80mm,a为60mm。但已知铣削宽度ae为70mm,故应根据铣削宽度ae49mm,选择d。=80mm。由于采用标准硬质合金圆盘铣刀,故齿数z=12。2)铣刀几何形状(表3.2);由于铸铁硬度大于200HBS,故选择r=60,r=30,r=5,。=8(假定cmax0.08mm), 。=10, s= 10,。1=5。(2)选择切削用量1)决定铣削深p 由于加工余量不大,故可在一次走刀内切完,则:p=h=3mm2)决定每齿进给量fz 根据切削用量简明手册表3.3,当使用YG6A,铣床功率为4.5KW时:fz=0.200.30mm/z取:fz=0.30mm/z3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据切削用量简明手册表3.8,由于铣刀直径d。=80mm,故刀具寿命T=180min。4)决定切削速度Vc和每分钟进给量Vf 切削速度Vc可根据切削用量简明手册表3.27中的公式计算,也可直接由表中查出。根据切削用量简明手册表3.27的公式进行计算。各修正系数为:kMv=0.72,ksv=0.8 (见表1.28) kv= kMv ksv=0.576故 :Vc=14.5m/minn=58r/min根据X62W型铣床说明书选择:n=60r/min,Vfc=235mm/min因此实际切削速度和每齿进给量为:vc=d。n/1000=3.14*80*60/1000m/min=15m/minfzc=Vfc/n z=235/(60*12)mm/z=0.33mm/z(3)计算基本工时 (13)式中L=l+y+,l=40mm,根据切削用量简明手册表3.25,入切量及超切量y+=17mm,则L=40+17mm=57mm,故由公式(1-3)得:tm=0.32min其余工序切削用量及基本时间见工序卡片。2.8本章小结本章对曲轴加工工艺进行分析与设计,在工艺路线确定之后,确定各工序的的具体内容,并通过手册确定加工余量及工序尺寸、设备与工艺设备、切削用量与时间定额。第3章 钻孔夹具的设计3.1部分基本件的选择钻模类型的选择:钻模的类型有很多种,在设计钻模时,需要根据工件的形状尺寸、重量、加工要求和批量来选择钻模的结构类型。本文选择固定式钻模。钻套类型的选择:钻套和钻模板是钻床夹具的特殊原件。钻套装配在钻模板上,其作用是确定被加工孔的位置和引导刀具加工。在本文选择可换钻套。当钻套磨损后,可卸下螺钉,更换新的钻套。其中螺钉能防止加工时钻套转动和退刀时随刀具拔出。钻套的尺寸、公差及材料的选择:钻套导向孔的基本尺寸取刀具的最大极限尺寸,采用基轴制间隙配合。座套的导向高度取的要大一点,这样导向性能可增强,刀具强度高,则加工精度高,但钻套和刀具的磨损加剧。一般取(为钻套孔直径)。对于加工精度要求高的孔或者是被加工孔中心较小且其钻头刚度较差时,则应取较大值,反之取较小值。钻套底面应与工件表面留一定空间,方便排屑5。钻模板的选择:应具有足够的刚度来保证钻套位置的准确性。3.2 主要零件的选择在进行钻斜油孔时,由于要完成钻2个油孔,因此在设计时就要完成零件的钻第1油孔-放松曲轴-旋转-加紧-移动-停止-钻第2油孔的步骤,利用底座作为滑板的与支架的支撑,滑板完成移动的功能,V型块和V型块夹板保证曲轴的定位与加紧,因此主要零件包括V型块、V型块夹板、滑板、支架、底座等。3.3 工步的制定在进行钻斜油孔时,主要由2个工步组成,第一个工步为钻第一个斜油孔,首先将曲轴安放在V型块上,利用活节螺栓和螺母将V型块和V型块夹板进行手动机械加紧,钻第一个油孔,第2工步步骤为,放松螺母,旋转V型块夹板,将曲轴旋转180,利活节螺栓和螺母手动机械加紧,利用液压机构推动滑板带动曲轴运动到第2个油孔位置,利用液压缸的自动锁至机构保证滑板上的曲轴在底座上的位置保持不动,钻第2个斜油孔。3.4 钻模夹具应注意的问题1、钻削过程中切削力不大且主切削力向下,所以钻床夹具不一定要固定在机床上。2、钻床夹具应具有确定刀具位置和方向的导向组件钻套和导套以及安装钻套的钻范本。钻套和导套孔就以刀具导向部分尺寸为依据确定其尺寸。钻套高度一般为加工孔径的1.52倍。钻套下端面与所加工孔端面的距离不宜过小或过大,过小了不宜排屑;过大了影响刀具导向精度,一般为1/31倍加工孔径。3、钻模与多轴头配合使用时,钻床夹具应设计导柱或导孔为多轴头导向用。两面导柱和导孔距离应一致,并验算多轴头与夹具在钻床上的封闭尺寸6。3.5 钻模夹具的定位及设计原则本文设计的钻模夹具,主要有两个作用。首先它是曲轴在钻油路孔时的钻模夹具。另外可以用作油路孔检验夹具。当然这两个部分,它的定位是有区别的。主要体现在夹紧和量具方面。1、钻模夹具的定位在钻斜油路孔时,采用底座支撑,由于曲轴斜油孔与水平面具有25的夹角,为了保证在钻孔时钻头能够竖直钻入曲轴中,因此在设计底座时,把底座设计成斜面,并与水平面成25的夹角。左右采用两个V形块在下面起支撑作用,他们上面采用V型块夹板机械夹紧,这样的设计的底座和V型块可以使曲轴在自身重力的作用下对于V型块有个压力,使曲轴实现定位。使V型块完成加紧、定位、支撑这3个作用。由于在进行斜油孔钻模时要完全限制住曲轴的6个自由度,左右2个V型块及V型块夹板互相配合可以限制曲轴除在X方向转动以外的5个自由度,因此我们在设计时还要限制曲轴X方向转动的自由度,根据曲轴自身加工基准选择在第2个曲柄处设计一个定位装置,用来限制曲轴X方向转动,可以设计一个类似于凹形槽的装置即可,这样便完全限制住了曲轴的6个自由度,保证加工时的准确性。在底座上、曲轴旁安装一个支座。它的作用主要是支撑钻模板,为它和钻头提供一个较好的角度和高度。它的位置在之前根据所要钻的油路孔的位置来进行调节。另外是钻模板的固定以及钻套的定位。主要是为刀具提供导向作用。而用于检验夹具时,只需要选择量具。对于量具的选择,主要体现在直径和角度方面。直径的检验,可以用心轴。而角度的检验,则需用一个角度量具。如图4.1所示为钻模夹具布置方案。钻孔时加一个夹紧装置,检验油路孔时加一个量具。在检验孔时,用心轴插入油路孔即可。这里的心轴的直径是根据孔的直径及上下偏差来设计的。检验两个孔之间的角度时,采用滑块连杆机构,在两个心轴都插入孔时,用量具来测量之间的角度,即可知道油路孔之间的角度是否合规范以及偏差的多少。2、V形块的设计设计一个V形块,结构如图4.2所示。V型块的设计主要为了完成曲轴定位、支撑的作用,以及配合V型块夹板对曲轴进行加紧,在设计时要考虑到这3方面进行设计。V型块要与滑板进行连接这样左右2个V型块与夹板都连接在一起并且配合V型块夹板就能完成对曲轴的定位和支撑,因此在V型块上要设计2个定位销进行定位同时设计4个孔利用螺栓将V型块与滑板连接在一起。V形块两斜面的夹角选用90。图中可知,V形块的基本尺寸为:V形块的标准心轴直径;V形块高度;检验时,V形块放标准心轴的标准定位高度。根据曲轴零件图,可知工件直径=50mm,尺寸mm,取=59mm。当=90时, (4-1) (4-2)式中:a=(0.140.16)=(0.140.16)50mm=(78)mm此处取:a=7.5mm则由公式(4-2)得:mm由公式(4-1)得:=60+0.70750-0.555.5=71mm基本尺寸确定。用定位块对曲轴主轴颈进行定位,上面采用V型块夹板配合采用机械夹紧。图4.2 V形块3、滑板的设计设计一个滑板如图2.3所示,滑板选用燕尾式结构,滑板的设计主要是为了完成曲轴在底座上平稳的移动,在设计上选用燕尾式,这样的结构能够更好的与支座的燕尾式凹槽配合固定住滑板,限制滑板在底座上的自由度,保证滑板能够沿着导轨稳定的移动。此外由于V型块以及定位凹槽都要固定在滑板上,因此在滑板上要钻出6个定位孔及12个螺栓孔,用来与V型块和定位凹槽进行配合固定。图4.3 燕尾滑板 4、支座的设计设计一个支座如图2.4所示,设计支座主要是为了支撑钻模板,因此支座上下面采用2面支撑,为了节省材料,因此上下2个面与中间钢板采用焊接连接在一起。此外为了保证钻模板的稳定,支座要固定在底座上,这样在支座的下底面上要钻2个定位孔进行定位此外还要钻4个孔利用螺栓和底座进行固定。而在支座上端面由于要与钻模板进行连接,因此在上端面要钻2个定位孔以及4个螺栓孔与钻模板配合进行固定。图4.4 支座5、底座的设计设计底座如图4.5所示,设计底座主要是为了支撑支座、液压缸等具有稳定的位置,此外还要保证滑板在底座燕尾凹槽上能够稳定的移动,底座采用铸造完成,使用HT150作为材料。根据曲轴油孔角度的设定,设计要求底座具有一定的角度,根据曲轴斜油孔角度选择底座角度为25,以保证钻头能够在竖直方向上准确的钻入要求的斜油孔位置。为了保证支座以及液压缸能够固定在底座上,在底座上要钻出4个定位孔分别定位支座以及液压缸,还要钻出8个螺栓孔用来和液压缸和支座配合进行固定。6、设计的原则首先要保证夹具设计的合理性;第二,要保证曲轴的全方位定位,以避免在加工过程中所产生的误差来提高油路孔的精度。第三,要保证生产效率。3.6 斜孔钻模夹具的改进思路设计选用可换钻套。当钻套磨损后,随时可以更换。为了保证钻套在使用过程中不破坏钻模板,故在钻套外配装衬套。钻模板与衬套之间采用H7/g6过盈配合,衬套与钻套之间采用H7/r7间隙配合。钻套材料的选择主要从钻套耐磨性考虑,为此可选择9SiCr,淬火硬度为HRC62-64。将钻模板上限位元部分镶上硬质合金,增强耐磨性,可延长夹具使用寿命。钻套内孔基本尺寸应是所用刀具的最大极限尺寸;钻套与刀具是间隙配合,一般应根据被加工孔的尺寸精度和选用刀具确定钻套内孔的公差。结 论本次毕业设计中,主要完成了曲轴加工工艺分析设计与专用机床夹具设计。加工工艺方面,通过分析曲轴零件图,确定了零件的生产类型和加工余量,了解了曲轴的详细加工过程、技术要求,审查了零件加工工艺。通过分析设计加工工艺,确定各工序的安装工位和该工序需要的工步,加工该工序的机车及机床的进给量,切削深度,主轴转速和切削速度,该工序的夹具,刀具及量具,还有走刀次数和走刀长度,最后计算该工序的基本时间,辅助时间和工作地服务时间。夹具方面,首先需要对工件的定位基准进行确定,然后选择定位元件及工件的夹紧,为了提高整个工艺加工的生产效率,在保证定位夹紧要求和零件的各项技术要求的前提下,对于夹具的选择也要满足一定的经济性:1.在夹具设计中,应尽量采用标准件或推荐的元件,这样在夹具需更换元件时,可避免重复设计、重复制造带来的麻烦和浪费,减少更换时间,且降低了夹具成本。2.尽量减小需精加工的平面的面积,降低夹具的制造成本。3.为提高生产率,夹具安装在回转工作台上,实行连续加工。每个夹具同时安装正反两个工件,机动时间与辅助时间完全重合,从而提高生产率。4.为提高生产率,应尽量采用机动控制装置,避免采用手动装置,这样不仅可以减少劳动强度,还可实现远距离操纵与控制,为今后的技术改革做准备。参考文献1丁丰荣.汽车材料及金属加工M.人民交通出版社,2000.4 2熊志旺.SEAT发动机曲轴的结构及工艺性能分析研究D.南京理工大学,20043张雪.机床与夹具M.机械工业出版社,2002.94富成科.机械制造基础M.人民交通出版社,1999.15曹春.斜孔钻模设计J. 农机化研究.2004.56王宝玺.汽车拖拉机制造工艺学M 机械工业出版社,2002.107彭俊.钻孔夹具的结构特点及改进J.机床与液压.2004.18王野牧自动液压夹紧器及其液压控制系统设计J机床与液压,2005(02)9宫培毅.三维软件Pro_ENGINEER在机床夹具设计中的应用J 新技术新工艺.2008.510岳陆游,胡天策,储亚峰.基于Pro/E三维夹具设计研究J.机械工程师,2006.0311臧杰.汽车构造M.机械工业出版社,2005.1012徐灏.机械设计手册M.机械工业出版社,2002.813李海国.钻曲轴斜油孔工装工艺参数的实用算法与研究J机械,2002(02)14E V Korobko,RG Oorodkin,M M RagotnerERF used for fix2ing blanks when machining their surfaceCBelarus Academy of Sciences ofBelarus,1993,1致 谢感谢所有任课老师四年来对我的培养。是你们在我有困难的时候帮我们解决困难。借此,感谢大学四年中我的班主任和任课老师们给予的教诲,你们的教诲,不仅让我学到了书本的基础知识,更重要的是让我学会了如何做一名优秀的大学生,如果没有你们的辛勤教诲,也不会有我今天的成长。也感谢学院为我们提供了一次这样好的机会,使自己在学习的同时也锻炼了自己的实践能力。
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