曲柄的机械加工工艺规程及夹具设计.docx
《曲柄的机械加工工艺规程及夹具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《曲柄的机械加工工艺规程及夹具设计.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
曲柄的机械加工工艺规程及夹具设计
曲柄的机械加工工艺规程及夹具设计
郭亮
西南大学工程技术学院2010级机制4班
摘要：
本次课程设计的课题是曲柄的机械加工工艺规程及工艺装备的设计，主要的设计内容包括曲柄的毛坯图，零件图，夹具装配图及装配图上的两个零件图，还有工艺过程卡片和工序卡各一张。
首先是设计机械加工工艺规程，然后是机械加工工序设计，最后是机床夹具的设计。
1引言
机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化专业的一门主干专业基础课，内容覆盖金属切削原理和刀具、机械加工方法及设备、机械制造工艺学及工艺装备等知识，贯穿大学的整个专业课程，是一门要求实践性和综合性的课程，通过我们做课程设计这个实践性环节才使我们对机械设计制造技术基础的基础理论有更加深刻的认识，为以后的工作打下扎实基础。
课程设计是我们在学完了机械制造技术基础后进行的、这个课程设计是我们在进行毕业设计之前对所学各专业课程的一次综合性的复习。
这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，分析零件的工艺机构，对其工艺性进行分析，然后确定加工的路线，最后设计出机床夹具。
设计机床专用夹具这一典型的工装，是我们对工程训练的提升，是实践运用到理论上来，这个对提高我们认识机械制造技术基础的基本知识，为今后的毕业设计及未来从事的机械加工工艺方向的工作打下了良好的坚实的基础。
2机械加工工艺规程的制定
2.1零件的工艺分析
2.1.1零件的作用及技术要求
该零件属于典型的曲柄类零件，而且为曲柄。
因此，其主要的要素应该包括两侧面，大、小头孔。
另外，还有其他的辅助要素：
小头和大头的径向孔以及柄身部分的铸造结构。
它的所有表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。
表面质量要求也不是很高，还是比较容易加工得到的，应该说，这个零件的工艺性较好。
2.1.2零件的主要表面的加工
零件的材料为HT250，灰铸铁铸造性能好，生产的工艺简单，但塑性较差、脆性高，这也是它的缺点，因此不适合磨削，适合铣削加工，为此以下是曲柄需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：
1、小头孔Φ10H9以及与此孔相贯的Φ4的孔和Φ9的端面，并且还要倒角。
2、大头孔Φ18H8以及与此孔相贯的Φ4的孔和Φ9的端面，并且还要倒角。
3、端面A和B、小头孔1和小头孔2与大头端面的垂直度误差为0.05mm。
4、对小孔Φ10H9还有一定的位置要求，小头孔1与大头孔相隔100mm；小孔2与大头孔相70mm。
由上面分析可知，可以粗加工曲柄的端面A和B，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工大头孔和小头孔以及径向孔和径向孔的端面，并且保证位置精度要求。
再根据各加工方法所能达到的的经济精度及机床所能达到的位置精度，因为曲柄零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常用的加工方法和常用的加工工艺均可保证上述的精度和要求。
各个零件的加工要求和位置精度
加工面
加工精度要求
值
大头两端面
17，未注公差尺寸，是小头孔的基准面
1.6
小头两端面
17.，未注公差尺寸，是小头孔的基准面
1.6
相贯孔端面
3个的端面均需加工，表面质量不高
12.5
大头孔
Φ18H8，并且还要倒角
1.6
小头孔1
Φ10H9，与大头孔相隔100mm，并且还要倒角
1.6
小头孔2
Φ10H9，与大头孔相70mm，并且还要倒角
1.6
大头孔径向孔
Φ4与孔相贯
3.2
小头孔1径向孔
Φ4与孔相贯
3.2
小头孔2径向孔
Φ4与孔相贯
3.2
2.2毛坯及其尺寸的确定
2.2.1选择毛坯
该零件材料为HT250。
综合考虑到材料的性能及该零件在工作中所受冲击不大，轮廓尺寸不大而且零件的零件结构又比较简单，生产类型为成批、大批大量的生产，因此应该选用铸件生产比较合适，从提高生产率、保证加工精度，也是应该选金属型铸造。
金属型铸造的参数
毛坯种类
制造精度（CT）
毛坯尺寸公差（mm）
原材料
工件尺寸
工件形状
加工余量等级
生产率
生产类型
金属型铸造
8~10
1~3
灰铸铁
中小型
复杂
G
高
大批大量生产
2.2.2确定机械加工余量
查《机械制造工艺设计简明手册》确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示
①铸件的最小壁厚，查表可以得到铸件的最小壁厚。
铸件的最小壁厚为2.5mm。
②铸件的拔模斜度
铸件外表面的拔模斜度
铸件内表面的拔模斜度
③铸件的圆角半径
铸件壁部连接处的转角应有铸造圆角。
主要是为减少应力集中，防止冲砂、裂纹等缺陷。
根据国标GB/T2822-2005，查得，对于金属型铸件一般取R3或者取R5。
本次取R5mm。
④铸件的浇注位置及分型面的选择
铸件的重要加工面或主要工作面一般应处于底面或侧面，应避免气孔、砂眼、疏松、缩孔等缺陷出现在工作面上；大平面尽可能朝下或采用倾斜浇铸，避免夹砂或夹渣缺陷；铸件的薄壁部分放在下部或侧面，以免产生浇铸不足的情况。
分型面的选择一般在中心位置上。
本零件的分型面选择在中心上。
⑤毛坯尺寸的确定
选择的毛坯铸造方法是金属模机器造型，零件的最大尺寸<250mm，铸件的机械加工余量等级则为5~7级（《机械制造技术基础课程设计》），选择6级。
对于本次零件按照要求毛坯尺寸只有孔和端面是加工的对象，所以只需要对毛坯的孔的尺寸进行设计，其具体尺寸见后面的工序尺寸。
2.3制定零件的机械加工路线
2.3.1选择定位基准
本零件是曲柄类零件，孔是其设计基准，为了避免由于基准不重合而产生的误差，应该选择孔为定位基准，遵守基准重合的原则，选择Φ18H8及它的端面为基准，由于本零件的全部表面都需要加工，而孔作为精基准要先加工，故应该选择端面为粗基准。
①粗基准的选择：
以零件的端面A（大头上端面）为主要的定位粗基准，以两个小头孔端面为辅助粗基准。
②精基准的选择：
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的端面B为主要的定位精基准，以两个小头孔端面为辅助的定位精基准
2.3.2零件表面加工方法的选择
本零件的加工表面有端面，孔，小孔，材料为HT250，按照公差的等级和表面的粗糙度的要求，参考机械制造技术基础课程设计，选择的机械加工方法如下：
1端面A和B：
未注公差尺寸，表面粗糙度Ra为1.6mm，需要进行粗铣和精铣。
②相贯孔端面：
未注公差尺寸，表面粗糙度为Ra12.5mm，粗铣即可。
③大头孔Φ18H8：
表面粗糙度为Ra1.6mm，并进行倒角，需要进行钻半精镗精镗。
④小头孔Φ10H9：
表面粗糙度为Ra1.6mm，并进行倒角，需要进行钻半精镗精镗。
⑤大小头孔径向孔Φ4：
表面粗糙度为Ra3.2mm，进行钻孔和半精镗就可以了。
各表面的加工方法见下表
曲柄零件表面加工方法的选择
加工面
加工方法的选择
值
端面A和B
粗铣上粗铣下精铣上精铣下
1.6
相贯孔端面
粗铣
12.5
大头孔
钻半精镗精镗
1.6
小头孔1
钻半精镗精镗
1.6
小头孔2
钻半精镗精镗
1.6
大头孔径向孔
钻半精镗
3.2
小头孔1径向孔
钻半精镗
3.2
小头孔2径向孔
钻半精镗
3.2
2.3.3制定工艺路线
机械零件的加工工艺路线一般是先进加工基准面，先粗后精，先面后孔的原则，按照上述的原则，曲柄零件的加工工艺路线一根据曲柄零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领是大批大量的情况下,并尽量使工序集中来提高生产率，以便使生产成本尽量低。
查《机械制造工艺设计简明手册》选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：
工序10铸造毛坯
工序20粗铣Φ30上端面，以毛坯为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；
工序30粗铣Φ20上端面，以Φ30上端面为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；
工序40精铣Φ30下端面，以上端面为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；
工序50精铣Φ20下端面，以上端面为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；
工序60粗铣3个端面，采用X51立式铣床加专用夹具；
工序70钻Φ18H8孔，以Φ30上端面为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；
工序80钻Φ10H9孔，以Φ30上端面为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；
工序90钻Φ10H9孔，以Φ30上端面为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；
工序100钻三个径向孔Φ4，采用Z525立式钻床加专用夹具；
工序110半精镗大头孔Φ18H8，采用T68立式镗床加专用夹具；
工序120半精镗小头孔Φ10H9，采用T68立式镗床加专用夹具；
工序130半精镗大头孔Φ10H9，采用T68立式镗床加专用夹具；
工序140精镗大头孔Φ18H8，采用T68立式镗床加专用夹具；
工序150精镗小头孔Φ10H9，采用T68立式镗床加专用夹具；
工序160精镗小头孔Φ10H9，采用T68立式镗床加专用夹具；
工序170去毛刺
工序180检验入库
曲柄零件加工工艺路线
工序号
加工内容
说明
10
铸造毛坯
20
清砂
除去浇冒口，锋边及型砂
30
热处理
退火以便于切削加工
40
粗铣端面A
50
粗铣端面B
60
精铣端面A
留B面的精铣余量
70
精铣端面B
80
粗铣3个端面
表面质量要求12.5，粗铣就可
90
钻大头孔Φ18H8
100
钻小头孔Φ10H9
110
钻三个径向孔Φ4
达到图样尺寸
120
半精镗大头孔Φ18H8
130
半精镗小头孔Φ10H9
140
半精镗Φ4
150
精镗大头孔Φ18H8
达到图样尺寸
160
精镗小头孔Φ10H9
达到图样尺寸
170
去毛刺
倒孔口角及去锐边毛刺
180
检验入库
3机械加工工序设计
3.1选择加工设备与工艺装备
3.1.1选择机床
工序号
加工内容
机床设备
说明
10
铸造毛坯
铸造车间
20
清砂
30
热处理
40
粗铣端面A
X51
常用，工作台尺寸，机床电动机功率均合适
50
粗铣端面B
X51
常用，工作台尺寸，机床电动机功率均合适
60
精铣端面A
X51
常用，工作台尺寸，机床电动机功率均合适
70
精铣端面B
X51
常用，工作台尺寸，机床电动机功率均合适
80
粗铣3个端面
X51
常用，工作台尺寸，机床电动机功率均合适
90
钻大头孔Φ18H8
Z525
常用，工作孔径，机床电动机功率均合适
100
钻小头孔Φ10H9
Z525
常用，工作孔径，机床电动机功率均合适
110
钻三个径向孔Φ4
Z525
常用，工作孔径，机床电动机功率均合适
120
半精镗大头孔Φ18H8
T68
常用，最大镗孔直径、机床电动机功率均合适
130
半精镗小头孔Φ10H9
T68
常用，最大镗孔直径、机床电动机功率均合适
140
精镗大头孔Φ18H8
T68
常用，最大镗孔直径、机床电动机功率均合适
150
精镗小头孔Φ10H9
T68
常用，最大镗孔直径、机床电动机功率均合适
160
精镗小头孔Φ10H9
T68
常用，最大镗孔直径、机床电动机功率均合适
170
去毛刺
手工到孔口角及去锐边毛刺。
180
检验入库
3.1.2选择夹具
升级会员 