【毕业设计】曲轴数控工艺及工装夹具毕业设计说明书

另外球墨铸铁的切削性能良好，并且和钢质曲轴样可以进行各种热处理和表面强化处理来提高曲轴的抗疲劳强度硬度和耐磨性。

而且第页球铁中的内摩擦所耗功比钢大，减小了工作时的扭转振动的振幅和应力，应力集中也没有刚质曲轴敏感。

所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛的应用。

统计资料表明，车用发动机曲轴采用球铁材质的比例为美国，日本，俄罗斯比利时荷兰和德国也已大批量生产。

国内采用球铁曲轴的趋势则更加明显，中小型功率柴油机曲轴以上用球铁。

近年来随着行业的不断发展，通过引进技术消化吸收和自行开发总体水平有了较大的提高。

但是我们也应该看到，我国内燃机曲轴生产技术距世界先进水平仍相差很远，甚至于还满足不了我国内燃机工业技术发展的要求。

国内曲轴专业生产厂家虽然不是很多，但存在整体规模小专业化程度低企业设备陈旧产品设计和工艺落后性能寿命和可靠性差品种杂乱和三化程度低等差距，它是影响整机适应国内及国际市场能力的重要因素。

随着我国加入，内燃机零部件行业将面临更加激烈的市场竞争，也将迎来新的发展与机遇。

我们只有充分了解国内外内燃机曲轴制造技术现状及发展趋势，及时的改进和提高曲轴制造技术水平，生产出具有世界流水平的内燃机曲轴，才能以实力参与市场竞争。

曲轴制造技术现状毛坯的铸造技术国外砂处理系统和单元多为自动化微机管理，型砂中水分和有效粘土含量及煤粉含量实测控制仪等。

铸件的清理使用吊链式抛丸室和铸件水平旋转鼠笼式抛丸机。

我国引进了混砂机和旧砂冷却装置，以及大容量的滚筒筛斗式提升机砂形水分检自动检测和控制，型砂运输系统多为自动化控制。

铸件清理全部在专机自动线上进行，多数劳动由机械手和机器人操作。

球铁曲轴的生产继之后，现已能稳定的生产等几种牌号，目前已能大批量生产球铁曲轴。

但从整体水平来看，存在生产效率低，工艺装备落后，毛坯机械性能不稳定精度低废品率高等问题。

在熔炼方面，高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球铁的关键所在。

经大量分析研究表明，国外球铁中硫磷镁及稀土元素含量明显低于国产件，且金相组织中的石墨圆整均匀。

究其原因，主要是国内以冲天炉为主的生产设备，铁水未进行预脱硫处理其次是高纯生铁少焦炭质量差。

为获得高温低硫磷的铁水，可采用双联外加预脱硫的熔炼方法，既可以用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫把硫降到以下，然后在感第页应电炉中升温并调整成分。

炉前铁水成分的检测国内已普遍采用真空直读光谱仪来进行，真空直读光谱仪引进的多为日本美国英国等国的检测设备。

在造型方面，气流冲击造型工艺明显优于粘土砂造型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量的特点，这对于多拐曲轴尤为重要。

目前国内些厂家已从瑞士德国意大利西班牙等国公司引进。

在国外，曲轴造型多采用壳形工艺，其中酚醛树脂砂热固化壳形工艺是比较成熟的种。

利用该工艺及其配套设备可制取高强度的铸型壳，从而确保铸件的高精度较低的表面粗糙度和致密的金相组织。

目前国内极少数厂家已引进整条生产线。

在砂处理和清理方面，型砂质量是确保铸形质量的重要条件，在高效混砂和旧砂冷却方面是我国的薄弱环节。

因此国内部分厂家从德国日本瑞士美国引进了混砂机和旧砂冷却装置，以及大容量的滚筒筛斗式提升机砂形水分检测控制仪等。

铸件的清理使用吊链式抛丸室和铸件水平旋转鼠笼式抛丸机。

国外砂处理系统和单元多为自动化微机管理，型砂中水分和有效粘土含量及煤粉含量实行自动检测和控制，型砂运输系统多为自动化控制。

铸件清理全部在专机自动线上进行，多数劳动由机械手和机器人操作。

毛坯的锻造技术目前，国内虽已有批先进的锻造设备，但由于数量少，加之模具制造技术和其他些设施跟不上，使部分先进设备未充分发挥应有的作用。

但从总体上来讲，需改造的和更新的陈旧普通锻造设备多落后的工艺和设备占主导地位，先进的技术有所应用但还不普遍，检测手段以手工测量为主，锻件质量不稳定，加工余量偏大材料利用率偏低能耗高噪声振动和烟尘治理差，劳动强度大生产效率低。

机械加工技术国内大部分专业厂家普遍采用普通机床和专用组合机床组成的流水线生产，生产效率自动化程度较低。

粗加工设备多采用或曲轴车床加工主轴颈及连杆颈，工序质量稳定性较差，且容易产生较大的内部应力，难以达到合理的加工余量。

外圆的磨削余量般单边留止推面单边余量般留，为保证成品尺寸，采用多次磨削方式。

般精加工采用曲轴磨床粗磨半精磨精磨抛光。

通常靠手工操作，加工质量不稳定，废品率较高。

八五期间，部分企业曾先后引进数控内铣床铣曲轴主轴颈和连杆轴颈，数控磨床，数控砂带抛关机等先进设备，第页使曲轴机加工水平提高，但整体工艺水平仍很低。

曲轴的关键技术项目与国外相差个数量级。

热处理和表面强化处理技术曲轴的热处理关键技术是表面强化处理。

曲轴般均采用正火处理，为表面处理做好组织准备。

国内在正火工艺方面也进行了大量的探索和创新。

例如国内有的厂家试验成功了用铸造余热进行正火热处理的工艺，具有明显的节能降耗效果，值得推广应用。

表面强化处理般采用感应淬火或氮化工艺，少数厂家还引进了圆角淬火技术和设备。

八五期间我国引起了德国美国意大利等国家的曲轴淬火和气体氮化设备多套，近年来还引进了德国的曲轴软液软氮化和设置在粗车加工中是否允许底切，若允许底切，则设置底切参数。

当选择栏中的单选按钮时，切削加工跳过所有的底切部分，这时需要生成另外的刀具路径进行底切部分的切削加工。

当选择栏中的单选按钮时，系统可以进行底部分的加工，这时系统激活栏。

当选择栏中的单选按钮时，激活输入框，系统按输入框输入的角度在底切部分进刀。

第页当选择栏中的单选按钮时，激活栏。

这时系统根据刀具的宽度及栏中的设置进行底切部分的加工。

当在栏选中单选按钮时，系统用刀具的前角点刀底切加工。

当在栏选中单选按钮时，系统用刀具的后角点刀底切加工。

通常这时刀具应设置为前后均可加工，否则将会引起工件或刀具的损坏。

生成精车加工刀具路径精车是沿工件的外侧内侧或端面外形做次或多次的车削。

般用于精车加工的工件在进行精车加工前因进行粗车加工。

要生成精车加工刀具路径，除了要设置共有的刀具参数外，同样还要设置组精车加工刀具路径特有的参数。

精车加工参数在图所示的选项卡中进行设置。

下面接着前面的例子来介绍生成精车加工刀具路径及文件的方法。

。

选择与精加工的外圆柱表面，如图所示。

然后选择。

图系统弹出参数对话框和参数对话框。

在参数对话框中选择刀具，并设置其他参数，如图所示。

第页图选择对话框中的标签，并设置参数。

选项卡中各参数与选项卡中的参数基本相同，如图所示。

选项卡中增加的输入框用来设置精车加工的次数。

精车加工图的次数应设置为粗车加工预留量除以输入框中输入的精车加工进刀量。

确定。

生成如图所示的刀具路径。

图第页专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。

工序尺寸精度分析由工序图可知此工序的加工精度要求不高，具体加工要求如下钻孔，深度为，无其它技术要求，该工序在摇臂钻床上加工，零件属大批量生产。

定位方案确定根据该工件的加工要求可知该工序必须限制工件四个自由度，即移动移动转动转动，但为了方便的控制刀具的走刀位置，还应限制移动转动两个自由度，因而工件的六个自由度都被限制，由分析可知要使定位基准与设计基准重合。

选主轴颈中心线和侧板平面为定位基准。

见工序图第页图工序图定位元件确定由于本工序的定位面是主轴颈中心线和侧板平面，所以夹具上相应的定位元件选为四个形块和个平面。

由图可知此工序的加工精度要求不高，所以四固定形块的尺寸由机床夹具设计手册图得形块的宽度根据工件的实际情况可选为。

图型块根据工件的实际情况，底版的长度选为，宽度为，高度为。

定位误差分析计算第页分析计算孔的深度尺寸的定位误差用外圆表面定位，工件定位面是外圆表面，定位元件的定位工作面是形块对称面，定位基准是外圆中心线，当工件外圆直径发生变化时其中心线在形块对称面上上下移动。

定位误差计算如下分析计算孔中心线与侧板中心线的重合度误差夹紧方案及元件确定计算切削力及所需加紧力工件在加工时所受的力有夹紧力切削力和工件重力，三者作用方向至，由机床夹具设计手册表得切削力的计算公式实际所需加紧力与计算加紧力之间的关系为由表查得为计算加紧机构并验算机构所能产生的加紧力满足加紧力水平作用要求的加紧装置结构方案可用螺纹加紧机构，这种加紧方案装卸工件及清理切削方便，所以这种结构较好。

加紧机构所能产生的加紧力η其中η加紧机构效率取，螺栓的许用加紧力。

选定根据机床夹具设计手册表查得当螺纹公称直径时，η故加紧方案可行。

第页设计钻套，连接元件及夹具体，钻模板由于此工件是中批量生产，固选用可换钻套，选用固定式钻模板。

根据钻床型槽的宽度，决定选用宽度，公差带为的型两个定位键来确定夹具在机床上的位置。

夹具选用灰铸铁的铸造夹具体，其基本厚度选为，并在夹具体底部两端设计出供型槽用螺栓紧固夹具用的型槽耳座。

结论通过近段时间的毕业设计，使我们充分的掌握了般的设计方法和步骤，不仅是对所学知识的个巩固，也从中得到新的启发和感受，同时也提高了自己运用理论知识解决实际问题的能力，而且比较系统的理解了液压设计的整个过程。

在整个设计过程中，我本着实事求是的原则，抱着科学严谨的态度，主要按照课本的步骤，到图书馆查阅资料，在网上搜索些相关的资料和相关产品信息。

这次设计是在大学里最系统最完整的次设计，也是最难的次。

在曲轴的加工工艺及工装设计的时候，不停的计算比较修改，再比较再修改，我也付出了定的心血和汗水，在期间也遇到不少的困难和挫折，幸好有老师的指导和帮助，才能够在设计中少走了些弯路，顺利的完成了曲轴零件的工艺分析与加工设计，并熟练使用了软件和软件。

本次毕业设计过程中使我学到的知识，使我终生受益。

第页由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。

致谢时光飞逝，岁月如梭，转眼之间大学生活已经接近尾声，回首大刚入学的场景依然历历在目，仿佛还是昨天的事情。

再从头到尾看看这篇毕业设计，每个环节都离不开陈利强老师的帮助，从题目的拟定，到结构框架，资料搜集，整理提炼，以及最后的反复斟酌。

在具体的写作过程中，我遇到了许多这样或那样的预料之外的困难，让我感到困惑和焦虑，但最终在陈利强老师的指