曲轴箱的加工工艺设计

本科毕业论文（设计） - 第 1 页 - 曲轴箱的加工工艺设计 1 曲轴箱的工艺分析及生产类型的确定 曲轴箱的技术要求 需要的联系 78290349 加工表面 尺寸及偏差 公差及精度等级 表面粗糙度 (形位公差 箱盖上表面 盖下表面 行度 口孔 座上表面 行度 座下表面 口面、 缸口孔面与轴承孔中心 线 行度 直度 承孔 承孔面 曲轴箱形状特殊，为实现配合要求，加工精度要求较高。 （ 1） 审查曲轴箱的工艺 分析零件图可知，曲轴箱要求先粗铣、精铣箱盖，底座上下表面，以底座下表面为基准，本科毕业论文（设计） - 第 2 页 - 打磨箱盖与底座结合面，保证箱体尺寸，在通过合箱来加工重要部位，轴承孔、轴承面、缸扣孔、缸口面。由于表面粗糙度较高，需要粗、精铣、刮表面来达到要求。虽然重要加工部件精度相对较高，但也可以在正常生产 条件下，采用较经济的方法保证质量地加工出来，因此零件地工艺较好。 （ 2）确定曲轴箱地生产类型 依要求知 :Q=1000 台 /年 ,m=1 件 /台 ;结合生产实际 ,备品率 a%废品率 b%分别取 3%和5%，代入公式： =5001(1+3%)(1+5%)=541 件 /年 该曲轴箱为小批量生产。 1 1 确定毛坯 （ 1）选择毛坯 该零件材料为 坯为铸件，在小批量生产类型下，考虑到零件结构比较简单，所以采用砂型铸造的方法生产毛坯。铸件精度低，加工余量大。 （ 2）、确定毛坯的尺寸公差和机械余量。 查表确定毛坯的尺寸 公差及机械加工余量： 由表 12 3 得： 曲轴箱毛坯铸件的公差等级 由表 12 4 得： 曲轴箱铸件尺寸公差为 5 由表 12 5 得： 曲轴箱铸件得机械加工余量等级为 9 由表 12 2 得： 曲轴箱铸件得机械加工余量为 2 拟定曲轴的工艺路线 （ 1） 定位的选择 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定粗基准，然后在确定精基准。在工件加工时，因毛坯精度较低，粗加工时以采用划线找正装夹。为保证曲轴箱上重要表面的精度，根据粗基准选择原则，以箱盖下表面为基准加 工箱盖上表面。以底座上表面为粗基准加工底座下表面。在由精基准选择原则中互为基准原则来加工箱盖上下表面、底座上下表面。轴承孔、面由底座下表面为基准加工，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了要求，减少了误差。 本科毕业论文（设计） - 第 3 页 - （ 2） 表面加工方法的确定 加工表面 尺寸精度等级 表面粗造度 加工方案 备注 箱盖上表面 铣半精铣 表 1 8 箱盖下表面 铣精铣磨 表 1 8 缸口孔 铣半精铣精铣 表 1 7 底座上表面 铣精铣磨 表 1 8 底座下表面 铣半精铣 表 1 8 轴承面 铣半精铣 表 1 8 轴承孔 铣半精铣精铣 表 1 7 缸口面 铣半精铣 表 1 8 箱体输油孔面 铣 表 1 8 箱体出油孔面 铣 表 1 8 （ 3） 加工阶段的划分 曲轴箱的加工精度要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工、精加工，磨加工几个阶段。 在粗加工阶段，首先将粗基准准备好，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。 其中箱体的轴承孔加工是通过合箱 ，上定位销来加工，并且上下箱不能互换，要打标记。在加工好后要用心棒检查。然后加工缸口，用心轴，轴承孔面，底座底面定位，加工其缸口保证孔与轴承孔中心线的垂直度，同时并刮缸口端面保证与轴承孔中心线的平行度。 最后加工一些不重要的孔。 （ 4） 工序集中与分散 先用工序集中原则安排曲轴箱的加工工序。该曲轴箱为小批量生产，可采用普通机床，配以专用工、夹具，以提高生产率。运用工序集中原则，缩短辅助时间，方便加工。 本科毕业论文（设计） - 第 4 页 - （ 5） 工序顺序的安排 机械加工工序 A 遵循“先基准后其他”的原则，在工艺过程开始先将上述定位基准面加工出来 ，如底座的下表面。 B、遵循“先主后次”的原则，先安排粗加工主要表面：箱体上下表面、结合面、轴承面，缸口面。后加工次要的箱体的输、出油孔面。 C、遵循“先粗后精”的原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 D、遵循“先面后孔”的原则，在每个加工阶段均先加工平面，再加工孔。因为这样加工平面出来时系统的刚性较好。 热处理 人工时效 辅助工序 毛坯检验、去毛刺、清洗、终检工序 综上工艺分析可简单整理为； 铸件必须进行时效处理，以消除应力有条件时应在露天存放一年以上再加工 为提高孔的加工精度，应将粗镗 、半精镗和精镗分开进行 孔的尺寸精度检验，使用内径千分表或内径百分表进行测量 同一轴线上各孔的同轴度，可采用检验心轴进行检验 各轴孔的轴线之间的平行度，以及轴孔的轴线与基准面的平行度，均应通过检验心轴进行测量 为了保证加工精度应使定位基准统一，该零件主要定位基准， 轴承孔面，心轴定位 。 底座底面为辅助定位 （ 6） 确定工艺路线 本科毕业论文（设计） - 第 5 页 - 轴轴 箱箱 的的 加加 工工 工工 艺艺 路路 线线 工序号 工序名称 工序内容 定位基准 设备 1 铸造 2 热处理 人工时效 3 检验 4 划线 划箱盖下表面线找正装夹 工作台 5 铣 铣箱盖上 下表面 互为基准 立铣床 6 划线 7 钻孔 钻箱盖下表面的孔系 以下表面为基准 8 划线 划底座上表面线找正装夹 9 铣 铣底座上下表面 互为基准 立铣床 10 划线 11 钻孔 钻底座上表面的孔系 以上表面为基准 钻床 12 磨 打磨箱体结合面。 磨床 13 油漆 14 合箱 上螺栓打销孔，打标记 15 铣 铣轴承面 以下表面为基准 立铣床 16 镗 镗轴承孔并刮面 以下表面为基准 17 钻 钻轴承孔系 钻套 18 铣 铣两缸口 专用夹具 镗床 19 镗 镗两缸口并刮面 专用夹具 镗床 20 钻 钻两缸口 专用夹具 镗床 21 镗 镗输油孔 以下表面为基准 22 钻 钻出油孔面 以下表面为基准 23 铣 铣输油孔面 以下表面为基准 24 钳 去毛刺 25 清洗 26 检验 本科毕业论文（设计） - 第 6 页 - 1 3 机床设备及工艺装备选用 机床设备的选用和工艺装备的选用：根据小批量生产类型工艺特征，选择通用机床和部分专用夹具来加工，在工艺卡片中均写出。 1 4 加工余量、工序尺寸和公差的确定 （ 1）工序 9：铣面 以底座下表面 B 定位，粗铣上表面 A，保证工序尺寸 以 A 为基准定位，粗铣 B，保证工序尺寸 以 B 为基准定位，半精铣 A,保证工序尺寸 以 A 为基准定位，精铣 B，保证工序尺寸 有少量的磨削余量。通过磨削达到表面粗糙度的要求。 各工序寸： 通过 轴承孔面，心轴为主要定位 ,斜板为辅助定位。这存在着 X、 Y 转动方向 上的过定位。由于轴承孔面与轴承孔的垂直度很高 ,都是加工面 ,底面也是加工面 ,过定位是合适的。箱体采用一次装夹，减少装夹误差。 （ 2）夹紧机构 本科毕业论文（设计） - 第 7 页 - 夹紧机构在机床夹具设计中占有很重要 的地位。一般来说设计夹紧机构应该考虑夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位；工件和夹具的变形必须在允许的范围内；各元件要有足够的强度和刚度；操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯等。本工序中夹紧部分选自上向下压紧 . 特别的压板来夹紧箱体。通过拧紧螺母使压板压紧箱体，实现夹紧。 用此压板通过特定的螺栓来箱体。压板上开的两 U 型槽便于调节安装的位置。 上面的图是特质螺栓两端均带螺纹，长螺纹一端上螺母，短螺纹一端上 T 型槽， T 型螺栓的尺寸根据 床的工作台设计。通过上图装置把底板固定在工作台 上。底板图如下 本科毕业论文（设计） - 第 8 页 - 底板上沉孔的大小根据所选的镗床的工作台 T 型槽确定。而另外的孔是安装斜板 ,辅助支撑 和螺栓用的。 底板上的凸台表面粗糙度为 、 Y 方向的转动和 Z 方向的移动。 此斜板可以阻止箱体沿 Z 轴的转动，并保证箱体放的位置准确。 （ 3）对刀装置 利用镗床上的旋转工作台，一次装夹加工两缸口 ，采用打表找圆心的方法找铸孔的圆心来对刀，确定对刀面与定位元件之间的尺寸 关系。 （ 4）夹具与机床连接元件 采用四个标准定位键固定在斜板的四角处的沉孔中，用 T 型螺栓固定底板的位置。用于确定镗床夹具相对机床的旋转，进给方向的正确位置，并保证定位键与工作台 T 型槽相匹配的要求。 （ 5）定位误差的分析 一批工件依次在夹具中进行定位时，由于工序基准的变动对加工表面位置尺寸所造成的极限值之差值称为定位误差。产生定位误差的因素主要有工件在夹具中的定位、夹紧误差；家具带着工件安装在机床上，相对机床主轴或运动导轨的位置误差；加工过程中的本科毕业论文（设计） - 第 9 页 - 误差，如机床几何精度、工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因 引起的误差。设计夹具定位方案时，要充分考虑此定位方案的定位误差是否在允许的范围内。一般定位误差应控制在工件允差的 1/3 之内。 由于加工基准和设计基准一致。定位误差主要为轴承孔与心轴之间的误差。 2 3 夹具装备图 2 4 绘制夹具零件图 3 设计总结及个人体会 本次毕业设计是大学里最为重要的课程之一，为了能顺利完成，我在长壁煤矿机械厂实习了一个多月，目的是了解机床。首先，请师傅给我解剖了一台普通车床的工作原理，其次有师傅对机床讲解机床的详细结构，功能。最后还了解了其它设备。这对我帮助很大 ，特别是普通车床改装其它机床，对我启迪很大，使我对毕业设计有了想法。通过在工厂实习，认识了解了许多机床和其性能，并通过亲手操作知道各种机床适合加工哪些部件，这为我毕业设计中合理选择设备打下基础。 毕业设计是对所学专业的一次完整的综合应用，在查找资料，解决实际问题方面得到了很大的提高。本次设计近两个月，通过这次设计使我深刻的认识到机械设计的重要性。这次设计是对大学四年所学知识的最好检验，是对所学知识系统以及系统运用专业知识的能力，同时在分析问题，解决问题和独立取舍资料能力上得到进一步锻炼，为以后工作奠定良好的 基础。 此次毕业设计使我对所学专业有了质的飞跃，也为我今后的工作学习奠定了一个坚实的基础。这次毕业设计的顺利完成，使我体验到了一种成就感。相信在今后的学习和工作中，我会继续努力，做一名对社会有用之人。 4 致谢 “衷心藏之，何日忘之”在我即将完成此次毕业设计之际，我要再次衷心感谢帮助我，指导我的师傅，老师。特别是孙老师， 他既注重从宏观上把握这个课题的发展方向，加以总体指导，又注重培养我独立思考的能力。他 用其多年的教学经验，不辞辛劳的对我指导，才使得我毕业设计能顺利完成。感激之情难以言表。最后我想说声： 谢谢！ 5 参考资料 (1)机械制造装备设计 冯辛安 主编 第二版 机械工业出版社 (2)机械制造基础课程设计指导教程 邹青 主编 机械工业出版社； 本科毕业论文（设计） - 第 10 页 - (3)机床夹具设计手册 杨黎明 主编 国防工业出版社； (4) 金属机械加工人员手册 赵如福 主编 上海科学技术 出版社； (5) 机械零件手册 周开勤 主编 高等教育出版社； (6)互换性与技术测量 韩进宏 主编 机械工业出版；