空气压缩机曲轴零件设计.doc

《空气压缩机曲轴零件设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《空气压缩机曲轴零件设计.doc（17页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、目 录摘 要IABSTRACTI1 绪 论12 零件分析22.1零件的作用22.2零件的工艺分析22.3零件加工的主要问题和工艺过程设计分析23 工艺规程设计53.1确定毛坯的制造形式53.2基面的选择53.2.1 粗基准选择53.2.2 精基准的选择53.3制定工艺路线53.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定73.5 确定切削用量及基本工时113.6 时间定额计算及生产安排314 专用夹具设计404.1加工曲拐上端面油孔夹具设计404.1.1定位基准的选择404.1.2切削力的计算与夹紧力分析404.1.3夹紧元件及动力装置确定414.1.4钻套、衬套及夹具体设计424.1.5夹具精度

2、分析444.2加工曲拐上侧面油孔夹具设计454.2.1定位基准的选择454.2.2切削力的计算与夹紧力分析454.2.3夹紧元件及动力装置确定464.2.4钻套、衬套及夹具体设计474.2.5夹具精度分析484.3铣曲拐端面夹具设计494.3.1定位基准的选择494.3.2定位元件的设计494.3.3铣削力与夹紧力计算504.3.4对刀块和塞尺设计514 结 论53参考文献54致 谢55摘 要此次毕业设计任务是对3L-10/8空气压缩机曲轴零件的机械加工工艺、夹具的设计,在曲轴零件的加工工艺过程中轴与轴中心线之间要有位置要求, 以毛坯轴两端定位先加工两中心孔,以两端中心孔定位再粗、精加工各轴的

3、表面，然后以粗、精后的两轴径定位钻螺纹、铣键槽和铣曲拐端面，采用专用夹具加工两斜油孔，最后粗、精磨各轴。在夹具的设计过程中，主要以V形块和支承板来定位，靠直压板和弹簧来夹紧，钻拐径两孔应采用长型快换钻套，在钻拐径倾斜的孔时采用平面倾斜的夹具体，在钻拐径倾斜的孔时使用的是卧式钻床，铣面时2个V形块与铣刀不能干涉，因此V形块高度要降低，夹具设计要方便、简单。关键词 曲轴，加工工艺，夹具设计。ABSTRACTThis graduation project duty is to the 3L-10/8 air compressor crank components machine-finishing

4、craft, the jig design, between the crank components processing technological process middle axle and the axle must have the position request ,processes two center bores first by the semifinished materials axis both sides localization ,by both sides center bore localization again thick, precision wor

5、k various axes surface.Then after thick, the essence two axle diameter localization drills the thread, the keyseat and the mill crank end surface.,uses the unit clamp to process two slanting oil holes, finally thick, correct grinding various axes. In the jig design process, mainly locates by V shape

6、 block and the support plate, depends on the straight clamp and the spring clamps, drills turns diameter two to be supposed to use long trades quickly drills the wrap, when drills turns the diameter incline hole uses the plane incline the jig body, when drills turns the diameter incline hole uses is

7、 the horizontal-type drilling machine, when face milling 2 V shape blocks and the milling cutter cannot interfere ,therefore V shape block altitude must reduce, the jig design must be convenient, be simple.Key words crank, processing craft, jig design.1 绪 论夹具结构设计在加深我们对课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题能力的培养方面发挥着

8、极其重要的作用。选择曲轴的夹具设计能很好的综合考查我们大学四年来所学的知识。本次所选设计内容主要包括：工艺路线的确定，夹具方案的优选，各种图纸的绘制，设计说明书的编写等。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。利用更好的夹具可以保证加工质量，机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件是加工面与定位面以及被加工表面相互之间的位置精度。

9、提高生产率，降低成本，使用夹具后可以减少划线、找正等辅助时间，且易于实现多工位加工。扩大机床工艺范围，在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床工艺范围。减轻工人劳动强度，保证生产安全。为了让夹具有更好的发展，夹具行业应加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时局进地创新和发展夹具技术。 2 零件分析2.1零件的作用题目所给定的零件是3L10/8空气压缩机上的曲轴，它位于空气压缩机连杆处，曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，并将旋转转为直线运动，它在工作过程中将承受周期性的复杂的交变载荷。其主要作用

10、是传递转矩，是连杆获得所需的动力。2.2零件的工艺分析由3L-10/8空气压缩机的曲轴零件图可知，它的外表面上有多个平面需要进行加工，此外各表面上还需加工一系列螺纹孔和键槽。因此可将其分为两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求它们之间有一定的位置要求.现分析如下:2.2.1以拐径为95mm为中心的加工表面这一组加工表面包括: 拐径95 mm加工及其倒圆角,两个8的斜油孔,两个油孔孔口倒角，它的加工表面的位置要求是95 mm圆跳动公差为0.01 mm。2.2.2以轴心线两端轴为中心的加工表面这一组加工表面：1：10锥度面的键槽24 mm并左端倒角，端面15 mm深16.8 mm的中心孔,2个M

11、12深24 mm的螺纹孔，各轴的外圆表面, 右端面95 mm的孔30 mm。这组加工表面有一定的位置要求，主要是：(1)键槽24mm110mm与 1：10锥度轴心线的对称度公差为0.10mm。(2)1：10锥度轴心线对A-B轴心线的的圆跳动公差0.025mm；(3)90 mm轴表面的圆柱度公差为0.01 mm这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要有：(1)曲轴拐径95 mm轴心线与A-B轴心线的平行度公差0.03mm又以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并保证他们的位置精度要求。2.3零件加工的主要问题和工艺过程设计分析（1）曲轴

12、在铸造时，右端95 mm要在直径方向上留出工艺尺寸量，铸造尺寸为105mm，这样为开拐前加工出工艺键槽准备。该工艺键槽与开拐工装配合传递扭转。 （2）为保证加工精度，对所有加工的部位均应采用粗、精加工分开的原则。 （3）曲轴加工应充分考虑在切削时平衡装置。 1）车削拐径用专用工装及配重装置。图2-1 车削拐径2）粗、精车轴径及粗、精磨轴径都应在曲轴拐径的对面加装配重。 图2-2 车、磨轴径（4）1：10锥度环规与塞规要求配套使用，环规检测曲轴锥度，塞规检测与之配套的电机转子锥孔或联轴器锥孔，以保证配合精度。（5）曲轴偏心距1100.1mm的检验方法如图1-3。将等高V形块放在工作平台上，以曲轴

13、两轴径95 mm作为测量基准。将曲轴放在V形块上。首先用百分表将两轴径的最高点调整到等高（可用纸垫V形块的方法），并同时用高度尺测出轴径的最高点实际尺寸H,H(如两轴径均在公差范围内，这是H和 H应等高)。用百分表将曲轴拐径调整到最高点位置上，同时用高度尺测出拐径最高点实际尺寸H。在用外径千分尺测出拐径1和轴径2，3的实际尺寸。这样经过计算可得出偏心距的实际尺寸。 图2-3 曲轴偏心距检测示意图偏心距=（H-/2）-（H-/2）式中 H曲轴拐径最高点式(1)H（ H）曲轴轴径最高点式(2)曲轴拐径实际尺寸式(3) （3）曲轴轴径实际尺寸式(4)（6）曲轴拐径轴线与轴径轴线平行度的检查，可参照图

14、1-3进行。当用百分表将两轴径的最高点，调整到等高后，可用百分表再测出拐径最高点两处之差（距离尽可能远些），然后通过计算可得出平行度值。（7）曲轴拐径、轴径圆度测量，可在机床上用百分表测出。圆柱度的检测，可以在每个轴上选取个截面测量，通过计算可得出圆柱度值。3 工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式零件材料为球球墨铸铁，型号为QT600-3。考虑到空气压缩机曲轴的零件较大，零件比较复杂，应采用铸件。而且投资较少，成本较低，生产周期短。3.2基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，不盲目的选择基面。否则，加工工艺过程中会问题百

15、出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。3.2.1 粗基准选择在小批生产的条件下，通常都是采取划线找正。所以曲轴加工的第一道工序是钳工划线，划出主轴颈端面的十字中心线以及待加工表面的轮廓线，然后按划线找正将曲轴安装在机床上进行加工。这样兼顾了各部分的加工余量，以减少毛坯的废品率。3.2.2 精基准的选择加工曲轴的主轴颈止以及与主轴颈同旋转轴心线的其它配合部分和曲柄外圆弧面、外端面时，同轴类零件外圆表面加工一样，采用辅助精基准顶针孔。用顶针孔作为精基准，符合基面同一的原则，从而可以保证一次安装中加工的各表面的同轴度或垂直度。对于主轴颈较大而偏心距又较小的曲轴，可以在曲轴两端面上

16、分别各打出两个顶针孔A及B，使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。3.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应该是使零件的几何形状、尺寸精度等技术要求能得到合理的保证。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案（一）： 1）画线，以毛坯外形找正，划主要加工线，偏心距100mm及外形加工。 2）划轴两端中心孔线，顾各部加工余量。 3）工件平放在镗床工作台上，压轴95 mm两处，钻右端中心孔。4）夹右端（1：10锥度一边）顶右端中心孔，粗车左端外圆95 mm，粗车左端所有轴径，粗车拐径外侧左、右端面，保证拐径外侧的对称性及尺寸，

17、粗铣凸台25。5）夹右端，左端上中心架车端面，去长短保证总长尺寸610mm，钻左端中心孔，钻左端6的孔，深16.8mm，锪60角，深7.8mm，再锪120角，深1.8mm。6）粗车拐径95 mm尺寸。7）精车拐径95 mm尺寸。8）夹左端，顶右端中心孔，精车右端轴径95 mm，长度尺寸至87mm，保证曲拐端面60mm尺寸，精车右端轴径93至图示长度12mm。9）夹右端，顶左端中心孔，精车左端轴径95 mm，长度尺寸至85mm，保曲拐端面60mm尺寸。10）以两中心孔定位，磨左端轴径95 mm，磨左端轴径90mm。11）以两中心孔定位，倒头装夹，磨左端轴径95 mm。12）底面60mm115mm

18、，以两侧面定位并压紧，保证距中心高70mm，总高236mm。13）以两轴径定位压紧钻、攻4M20螺纹。14）以两端中心孔定位，精磨拐径95 mm至图样尺寸，磨圆角R6。15）以两端中心孔定位，精磨两轴径95 mm至图样尺寸，磨圆角R6，精磨90mm至图样尺寸，倒角2.545。16）夹右端，顶右端中心孔车1：10圆锥，留余量1.5mm 。17）以两端中心孔定位，磨1：10圆锥86长124mm，磨圆角R6。 18）粉探伤各轴径，拐径。 19）划键槽线24mm110mm，铣键槽，以两轴径95 mm定位，采用专用工装装夹铣键槽24mm110mm至图样尺寸。 20）铣右端轴径93mm的槽44mm至图样尺

19、寸。21）粗镗、精镗右端30mm孔至图样尺寸，深75mm。锪60角，深5.5mm，再锪120角，深2mm。22）重新装夹工件，采用专用工装装夹，钻拐径95 mm两斜油孔8mm。27）钳工，修油孔，倒角，清污垢。 28）检查。工艺路线方案（二）： 1）画线，以毛坯外形找正，划主要加工线，偏心距100mm及外形加工。 2）划轴两端中心孔线，顾各部加工余量。 3）工件平放在镗床工作台上，压轴95 mm两处，钻右端中心孔。4）夹右端（1：10锥度一边）顶右端中心孔，粗车左端外圆95 mm，粗车左端所有轴径，粗车拐径外侧左、右端面，保证拐径外侧的对称性及尺寸，粗铣凸台25。5）夹右端，左端上中心架车端面

20、，去长短保证总长尺寸610mm，钻左端中心孔，钻左端6的孔，深16.8mm，锪60角，深7.8mm，再锪120角，深1.8mm。6）粗车拐径95 mm尺寸。7）精车拐径95 mm尺寸。8）夹左端，顶右端中心孔，精车右端轴径95 mm，长度尺寸至87mm，保证曲拐端面60mm尺寸，精车右端轴径93至图示长度12mm。9）夹右端，顶左端中心孔，精车左端轴径95 mm，长度尺寸至85mm，保曲拐端面60mm尺寸。10）以两轴径定位压紧钻、攻4M20螺纹。 11）粉探伤各轴径，拐径。 12）划键槽线24mm110mm，铣键槽，以两轴径95 mm定位，采用专用工装装夹铣键槽24mm110mm至图样尺寸。

21、 13）铣右端轴径93mm的槽44mm至图样尺寸。14）粗镗、精镗右端30mm孔至图样尺寸，深75mm。锪60角，深5.5mm，再锪120角，深2mm。15）重新装夹工件，采用专用工装装夹，钻拐径95 mm两斜油孔8mm。16）以两中心孔定位，磨左端轴径95 mm，磨左端轴径90mm。17）以两中心孔定位，倒头装夹，磨左端轴径95 mm。18）底面60mm115mm，以两侧面定位并压紧，保证距中心高70mm，总高236mm。19）以两端中心孔定位，精磨拐径95 mm至图样尺寸，磨圆角R6。20）以两端中心孔定位，精磨两轴径95 mm至图样尺寸，磨圆角R6，精磨90mm至图样尺寸，倒角2.545

22、。21）夹右端，顶右端中心孔车1：10圆锥，留余量1.5mm 。22）以两端中心孔定位，磨1：10圆锥86长124mm，磨圆角R6。23）钳工，修油孔，倒角，清污垢。 24）检查。 通过两种工艺方案的比较可得出第一种方案中在精磨以后再铣键槽、钻油孔，这样会影响精磨后各轴的加工精度。而第二种方案则比较好些，它在铣键槽、钻油孔后粗、精磨各轴保证了各轴的精度要求。3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“3L-10/8空气压缩机”曲轴零件材料为球墨铸铁，硬度190270HBS，毛坯重量约为40.3kg，生产类型为大批生产，采用毛坯铸件。3.4.1加工两端中心线上的外圆表面。 由于这些表面的粗糙度

23、要求较高，它们的表面粗糙度都是Ra1.6，根据工序要求，轴径90mm，95 mm加工分粗、精车，还有粗、精磨。粗车：参照机械加工工艺手册表2.3-5，其余量规定为 ，现取。精车：参照机械加工工艺手册表2.3-39，其余量规定为 1.1mm粗磨：参照机械加工工艺手册表2.3-42，其余量规定为 ，现取。精磨：参照机械加工工艺手册表2.3-44，其余量规定为 现取。轴径90mm，95 mm铸造毛坯的基本尺寸分别为：90+4.5+1.1+0.45+0.01=96.15mm,95+4.5+1.1+0.45+0.01=101.15mm。根据机械加工工艺手册表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用CT1113

24、，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为，现取7mm。对轴径90mm有：毛坯的名义尺寸为：90+4.5+1.1+0.45+0.01=96.15mm毛坯最小尺寸为：96.15-3.5=92.65 mm毛坯最大尺寸为：95.05+3.5=99.65mm精车后尺寸为：90+1.1+45+0.01=91.56精磨后尺寸与零件图尺寸相同，即90mm对轴径95 mm有：毛坯的名义尺寸为：95+4.5+1.1+0.45+0.01=101.15mm。毛坯最小尺寸为：101.15-3.5=96.65mm毛坯最大尺寸为：101.15+3.5=104.65mm精车后尺寸为：95+1.1+0.45+0.01=96.56

25、mm精磨后尺寸与零件图尺寸相同, 即95 mm而对于轴径86 mm、93mm粗糙度要求为Ra 1.6,精车能达到要求，此时直径粗加工余量2Z=3mm精加工为0.5mm能满足加工要求。3.4.2 粗车86 mm 与93 mm外圆端面，及M12深24mm螺孔根据工艺要求，端面精度要求不高粗糙度为Ra12.5。只需要粗车加工就可以了。粗车：参照机械加工工艺手册表2.3-5，其余量规定为 ，现取。铸造毛坯的基本尺寸为： 610+6+6=622mm。3.4.3 攻M12深24mm螺孔，及攻4M20螺纹毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表2.3-71，现确定螺孔加工余量为：2螺孔 钻孔： 攻丝： 4

26、螺孔钻孔： 攻丝： 3.4.4 钻轴径86 mm的端面钻左端6的锥行孔毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表2.3-，确定工序尺寸为： 钻孔：6mm，深16.8mm。 锪角: 锪60角，深7.8mm。 锪角：锪120角，深1.8mm，圆口径15mm。3.4.5 铣右端轴径93mm的上的槽根据工艺要求，端面精度要求不高粗糙度为Ra12.5，只需要粗铣就可以了，此时的余量2Z=3mm已能满足加工要求。3.4.6 铣86处键槽根据工艺要求，端面精度要求不高粗糙度为Ra6.3,只需要粗铣键槽就可以了，此时的余量2Z=3mm已能满足加工要求。3.4.7 钻右端轴径95 mm的孔（30mm）根据工序要

27、求，后端面孔的加工分为粗镗、精镗两个工序完成，工序余量如下：粗镗：孔，参照机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；精镗：孔，参照机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；铸件毛坯的基本尺寸为：孔毛坯基本尺寸为：30mm-1.5mm-0.3mm= 28.2mm；根据机械加工工艺手册表2.3-11，铸件尺寸公差等级选用CT12，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为：1.1mm.孔毛坯名义尺寸为; 毛坯最大尺寸为+0.55mm=; 毛坯最小尺寸为-0.55mm=;粗镗工序尺寸为; 精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即3.4.8 铣115mm左右两侧面由工序要求可知，两侧面只需进行粗铣加工。其工序余量如

28、下：参照机械加工工艺手册第1卷表3.2-23，其余量规定为,现取其为。铸件毛坯的基本尺寸。根据机械加工工艺手册表2.3-11，铸件尺寸公差等级选用CT12，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为7m。毛坯名义尺寸为：;毛坯最小尺寸为：-3.5mm=114mm;毛坯最大尺寸为：+3.5mm=121mm;粗铣后尺寸与零件图尺寸相同，即115mm。3.4.9 铣60mm115 mm平面 根据工艺要求，底面精度要求不高粗糙度为Ra12.5，只需要粗铣就可以了，此时的余量2Z=3mm已能满足加工要求。3.4.10钻拐径95处的两个油孔（8）根据工艺要求，油孔精度要求不高粗糙度为Ra25，毛坯为实心，不冲出孔

29、，参照参照机械加工工艺手册表2.3-9及2.3-12确定工序尺寸及余量为：钻孔： 扩孔： 2Z=2mm3.4.11 车磨拐径为95 mm由于表面的粗糙度要求较高，它们的表面粗糙度都是Ra0.8，根据工序要求，拐径95 mm加工分粗、精车，还有粗、精磨。粗车：参照机械加工工艺手册表2.3-5，其余量规定为 ，现取。 精车：参照机械加工工艺手册表2.3-39，其余量规定为 。粗磨：参照机械加工工艺手册表2.3-42，其余量规定为 ，现取。精磨：参照机械加工工艺手册表2.3-44，其余量规定为 ，现取。拐径95 mm铸造毛坯的基本尺寸为：95+4.5+1.1+0.45+0.01=101.06mm。根据机械加工工艺手册表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用CT1113，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为，现取7mm。对轴径95 mm有： 毛坯的名义尺寸为：95+4.5+1.1+0.45+0.01=101.06mm；毛坯最小尺寸为：101.06mm-3.5mm=97.56mm;毛坯最大尺寸为：101.06mm+3.5mm=104.56mm;精车后尺寸为：95+0.45+0.01=95.46mm；精磨后尺寸与零件图尺寸相同，即95 mm。3.5 确定切削用量及基本工时此处省去NNNNN需要更多更完整的图纸和说明书请联系 秋