毕业论文：曲轴加工工艺及双面钻削阶梯孔夹具设计 ㊣ 精品文档 值得下载

大多采用了先进的数控设备为主，而国内大多以手动设备为主，精度差，效率较低。

这就要求我们在实际设计加工工艺的过程中充分考虑各方面的因素，在借鉴国外先进的工艺方案的同时充分考虑现有设备资源的利用和改造，达到少投入，大收益。

本课题所研究的内容确定科学合理的加工工艺方案确定夹具的总体设计方案对各关键部件进行理论设计完成夹紧系统的设计及分析。

第页共页零件分析及设计任务曲轴类零件分析曲轴在柴油机中是承受载荷和传递动力的重要部件，也是柴油机五大部件中最难以保证加工质量的零部件，其性能，水平直接影响整机的性能水平和可靠性。

因此，各工业发达国家十分重视曲轴的生产，不断改进其材质和加工手段，以提高其性能水平，满足柴油机行业的需要。

近几年来，我国曲轴加工发展十分迅速，尤其是大功率柴油机曲轴。

本次设计给出的零件是常州材油机厂生产的曲轴零件，曲轴是发动机中承受冲击载荷传递动力的重要零件，在发动机五大件中最难以保证加工质量。

曲轴是轴类零件中加工难度较大的种零件，曲轴零件形状很规则，曲轴主要用来支承传动零件，传递运动和扭矩，主要特点是首先在外力作用下带动曲轴旋转，曲折部分的连杆轴颈上的连杆传动至筒缸内活塞，压缩高压油点燃，然后油燃烧后的高压带动连杆继续旋转。

这样来，曲轴既由开始的主运动转变成被动转动将转动传递出去。

再通过其他转动带动工件运动。

由此可见，曲轴是内燃机内部的重要零件，是内燃机与工作机之间主要的连接件，这便使得零件的加工难度和要求增高。

曲轴是柴油机中价格最贵的重要零件。

其成本大致占整机成本的。

曲轴承受着由缸内气体作用力往复惯性力和旋转惯性力引起的周期性变化的弯曲和扭转负荷。

般情况下，曲轴最常见的损坏原因是弯曲疲劳。

归纳起来对曲轴设计要求有以下几个方面曲轴的设计要求足够的疲劳强度，设计时特别要设法缓和应力集中现象，尽可能加强弯曲疲劳强度较弱的曲臂部分，选用适当材料或采用必要的强化工艺措施。

尽可能大的弯曲刚度和扭转刚度，以保证活塞连杆组和个轴承的可靠工作，避免产生严重的扭振纵振和横振。

为了提高弯曲刚度，最好是增加轴颈的直径，尽量争取较大的轴颈重叠度和减小跨度。

为了提高扭转刚度，也需加粗轴颈和减小曲轴的总长。

但是由于曲柄销直径的加大不仅受到活塞拆装的限制，而且会因转动惯量的增加导致扭振固有频率降低，对扭振不利，因此应该主要加粗主轴颈，并尽量将曲柄销作成空心的。

同样的道理，应尽量减小平衡块的重量和消除曲柄臂的肩部。

应保证主轴承和曲柄销轴承有足够的承压面积和可靠的润滑，轴颈具有良好的耐磨性。

为此要在曲轴及轴承材料的选择制造工艺降低轴承负荷及合理设计润滑油道等方面给与保证。

尽可能采用普通材料，如碳素钢或球墨铸铁，以降低制造成本，采用高合金钢材料，对应力集中比较敏感，表面粗糙度要好，否则疲劳强度会下降，过渡区应应力不能集中。

由上面可以看出曲轴设计时应首先考虑曲轴的疲劳强度，其次是曲轴尺寸的问题，现今科学技术的发展，加工精度的提高，新材料的研制使曲轴工艺更加的完善，曲轴加第页共页工的前景将是非常美好的。

曲轴零件的结构特点此次毕业设计的课题是曲轴工艺及双面钻削阶梯孔夹具设计。

采用的是江苏常州柴油机厂生产的型柴油机发动机用曲轴。

曲轴的工作情况决定了曲轴的结构特点。

轴类零件的功用为支承传动零件，传递扭矩和承受载荷以及保证装在轴上的工件刀具具有定的回转精度。

曲轴在轴类零件分类中属于异行轴，是发动机上的个重要零件，承受由活塞通过连杆传来的力，并将活塞的往复运动通过曲柄连杆机构变为旋转运动，将发动机所做的功传递出去。

曲轴在工作时所承受的是很大的扭转力矩以及大小和方向都变化的弯曲力。

本次毕业设计给出的零件是常州柴油机厂生产的曲轴零件，如图所示。

其材料为球墨铸铁，零件为铸件。

汽车，拖拉机用的发动机和固定式高速发动机的曲轴常用整体式模锻件，而重型和低速发动机的曲轴常用组合式的模锻件。

整体式曲轴具有强度高刚性好结构紧凑等优点，但是组合式曲轴毛坯制造和机械加工比整体式的简单。

型曲轴有左右二个主轴颈和个连杆轴颈，其外形结构是曲轴类零件中比较简单的种。

它的工作过程是在外力作用下使曲轴旋转，通过连杆轴颈上连杆将运动传递到缸筒内的活塞，从而压缩缸内的高压油并将油点燃，燃烧的高压油将自身的内能转换为动能推动活塞运动，运动又传到连杆再通过连杆带动连杆轴颈，这样曲轴继续旋转。

图曲轴零件图第页共页曲轴的技术要求铸件应该经过正火处理，硬度为。

未注圆角半径为毫米。

不加工面不应有毛刺裂缝结疤夹渣等缺陷，并应清理清洁。

所有加工表面应光洁不得有裂缝压痕毛刺气孔凹痕以及非金属夹渣物在磨光表面上不得有刻痕和黑点。

用锥形规涂色检查锥面，密合面应不少于。

仔细清除油道及其他的金属屑，脏物及其他杂物并清洗吸干。

中心孔必须保持完好。

精加工后，应经磁力探伤方式，其基准位移误差的计算方法也不同。

此外，不要把组合机床夹具和般的组合机床夹具混淆起来。

组合机床是在万能机床上为了完成道工序的加工，用些标准的和通用的元件组装成的定位夹紧装置。

用完后可用写元件重新组装成新的夹紧装置。

而组合机床则是以部分的通用元件加上专用元件组成的专用夹具，它不便于改装。

按结构特点，组合机床夹具分为单工位和多工位夹具两大类。

单工位夹具是指工件在个工位上完成加工工序的机床夹具。

按被加工零件的结构和加工要求，单工位夹具具有固定式的带滚道或浮动滚道的和小车等形式。

被加工零件工序图第页共页图被加工的工序图被加工零件工序图的作用和要求个或组工人在个工作地对同个或同时几个工件所连续完成的那部分工艺过程，它是组成工艺过程的基本单元，这就是工序。

用简图的形式清楚地表现出每个工序所要表现出的加工内容，这就是被加工零件工序图。

被加工零件工序图要用简洁的方式说明个工序的加工尺寸，加工精度和尺寸配合关系。

所标注的内容应该清晰和明了，为工人们工作减少麻烦。

被加工零件工序图的内容上述被加工零件工序图的内容是钻小油孔，详细描述如下加工孔直径为加工孔方向与水平面该平面是主轴轴颈轴线和连杆轴颈轴线所形成的面成夹角孔粗糙度为上限值为孔轴线与扇形面外侧面水平且相距主轴轴颈定位并在其上进行夹紧，扇形面外侧面定位，连杆轴颈定位。

钻阶梯孔夹具的定位支承系统定位支承系统主要由定位支承辅助支承和些限位元件组成。

定位支承是指在加工过程中维持被加工零件有定位置的元件。

辅助支承是仅用作增加被加工零件在加工过程中稳定性的种活动式支承元件。

由于定位支承元件直接与被加工零件接触，因此其尺寸结构精度和布置都直接第页共页影响被加工零件的精度。

为了避免产生废品以及经常修理定位支承元件的麻烦，设计时必须主义以下问题。

合理布置定位支承元件，力求使其组成较大的定位支承平面。

最好使夹紧力的位置对准定位支承元件。

当受工件结构限制不能实现时，也应使定位支承元件尽量接近夹紧力的作用线，并使夹紧力的合力中心处于定位支承平面内。

提高刚性，减少定位支承系统的变形。

提高定位支承系统的精度及其元件的耐磨性，以便长期保持夹具的定位精度。

可靠地排除定位支承部位的切屑。

使切屑不堵塞的粘附在定位支承系统上，对定位的准确性和工作可靠性有很大的影响。

因此设计时应尽量可能不使切屑落到定位支承系统上。

工件定位方案曲轴虽属于异行轴，但是它的定位与般轴类零件基本相同，即圆柱面定位。

本道工序是加工阶梯孔。

根据零件的结构特点和加工部位确定其定位方案为采用两个型块分别在两主轴轴颈处定位，限制四个自由度为防止加工过程中工件的轴向移动，用个定位销在扇形面处定位，限制个自由度为防止工件沿轴向转动，工件连杆轴颈和主轴轴颈所形成的面与夹具体水平，在连杆轴颈处放置个定位销，限制个自由度。

至此，工件的六个自由度完全被限制住了，可保证工件加工的准确性。

定位误差分析机械加工过程中，产生加工误差的因素很多。

在这些因素中，有项因素与机床夹具有关。

使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的位置及工件在夹具中的定位密切相关。

为满足工序加工要求，必须使工序中各项加工误差之总和等于或小于该工序所规定的工序误差，即式中与机床夹具有关的加工误差与工序中除夹具外其他因素有关的误差工序误差。

可见使用夹具加工工件时，应尽量减少与夹具有关的加工误差，在保证工序加工要求情况下，留给加工过程中其他误差因素的比例大些，以便较易控制加工误差。

本工序的定位误差计算如下。

式中油孔的定位误差第页共页，左右两主轴定位基准的基准位置误差的尺寸公差，。

由此可见定位误差满足零件精度要求夹紧机构系统的确定在机械加工过程中，工件将受到切削力离心力惯性力等外力的作用。

为保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动或位移，般在夹具结构中都必须设置定的夹紧装置，将工件可靠地夹紧。

夹紧装置由以下几个部分组成。

力源装置力源装置是产生夹紧作用力的装置。

通常是指机构夹紧时所用的气动液压电动等动力装置。

中间递力机构中间递力机构是将力源和夹紧作用力传递给夹紧元件，然后由夹紧元件最终完成对工件的夹紧。

夹紧元件与夹紧机构夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件，通过它和工件受压面的直接接触而完成夹紧动作，对夹紧装置的基本要求如下。

在夹紧过程中，工件应能保持在既定位置，即在夹紧力作用下，工件不应离开定位支承。

夹紧力的大小要适当可靠，既要使工件在加工过程中不产生移动和振动，又不使工件产生不允许的变形和损伤夹紧装置应操作安全方便省力夹紧元件选择常用夹紧元件有螺母螺钉螺栓压块压板等组合机床夹具常用夹紧机构为压板，压板分类为平压板勾形压板浮动压板三大类。

其中平压板在组合机床夹具中应用最广泛，平压板常用形式有固定式压板移动式旋转式压板根据本零件的结构尺寸和本道工序的加工要求，固定式压板不可用，旋转式的可用所以本次设计的夹具夹紧元件为旋转式压板。

夹紧机构的选择常见的夹紧机构有斜楔夹紧机构偏心夹紧机构螺旋夹紧机构和复合夹紧机构等。

由于夹紧元件我选用了旋转式压板，所以现在选择螺旋夹紧机构。

螺旋夹紧机构通过转动螺旋，使绕在圆柱体上的压板高度发生变化产生夹紧力。

第页共页典型螺旋夹紧机构特点增力大自锁性能好两大特点。

结构形式单个螺旋夹紧结构螺旋压板夹紧机构。

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