单拐曲轴零件的加工工艺规程设计.docx

嘉兴学院机械制造工程学课程设计任务书题目： 设计“单拐曲轴”零件的机械加工工艺规程（小批生产）内容： 1、零件图 1张 2、机械加工工艺过程卡片 1张 3、机械加工工序卡片 1套4、课程设计说明书 1份班 级： 学 生： 指 导 教 师： 系 主 任： 20*年3月目 录1、曲轴零件及其工艺特点12、曲轴的材料和毛坯13、曲轴加工的工艺特点分析24、尺寸公差等级25、技术要求26、工艺路线37、确定切削用量及基本工时4 工序01：铸造，清理4 工序02：正火4 工序03：粗刨两侧面、上下面和斜角4 工序04：超声波检查4 工序05：划左端顶尖孔线4 工序06：钻左端顶尖孔4 工序07：车两端主轴颈4 工序08：粗、精车连杆轴颈和连杆轴颈内测面6 （1）车连杆轴颈内测面6 （2）粗、精车连杆轴颈，留加工余量0.6mm7 工序09：精车两轴颈8 工序10：精车左端面，钻和，倒角，忽棱边10 （1）精车左端面10 （2）钻11 （3）钻11 工序11：精车1：10锥体，车端面，倒角，钻右端顶尖孔12 （1）精车1：10锥体12 （2）车端面12 工序12：精刨左右侧面和270mm上下两面13 工序13：划键槽，螺孔，油孔各处13 工序14：钻各处油孔和钻螺纹孔内经（按线加工）13 （1）钻13 （2）钻14 工序15： 磨两主轴颈和轴颈14 工序16：磨连杆颈15 工序17：磨1;10锥颈15 工序18：磁粉检验15 工序19：铣键槽15 工序20：攻三处螺纹，修连杆轴颈上油孔孔口，刨边倒钝16 工序21：按图纸要求检验16 工序22：上油入库168、参考文献169、附录一 机械加工工艺过程卡片1710、附录二 机械加工工序卡片1911、附录三 零件图351、曲轴零件及其工艺特点曲轴是将直线运动转变为旋转运动，或将旋转运动转变成直线运动的零件。曲轴工作时的受力情况非常复杂。它不但受到很大的扭转应力和大小、方向都在周期性变化的弯曲应力的作用，而且还受到振动所产生的附加应力的作用。因此曲轴应具有足够的强度、刚度、抗疲劳强度及抗冲击韧性。同时，由于曲轴工作时的旋转速度高，所以在设计曲轴时，应使曲轴的主轴颈和连杆轴颈有足够的耐磨性，且曲轴的质量应当平衡分布，以减少不平衡带给曲轴的附加载荷。曲轴的工艺特点主要取决于结构特点和技术要求。作为曲轴加工，其主要问题就是工件本身刚性差、零件技术要求高。这就需要在加工过程中采用一系列相应的措施，以使加工后的零件符合图纸的设计要求。应采用的措施大致有：1） 尽量减小或抵消切削力；2） 提高曲轴的支承刚性，以减小受力变形；3） 加工工艺要分阶段，以减小粗加工对精加工的影响。2、曲轴的材料和毛坯曲轴的材料一般采用45钢、45Mn2、50Mn、40Cr、35CrMo、QT60-2球墨铸铁等。根据不同的生产类型和工厂的具体条件，该曲轴为球墨铸铁QT60-2材料所以采用铸造毛坯。3、曲轴加工的工艺特点分析1）该零件的生产批量不大，因此选用中心孔定位，它是辅助基准，装夹方便，节省找正时间，又能保证位置精度。2）该零件刚度较差，故粗车、精车和磨均以工序分开。4、尺寸公差等级尺寸公差等级尺寸公差等级IT6IT9IT7IT9IT10IT5IT125、技术要求项目说明两处的外圆柱面的轴线，必须位于直径为公差值0.02，且与A、B公共基准轴线同轴的圆柱面内两处的外圆柱面必须位于半径差为公差值0.02的两同轴圆柱面之间外圆轴线必须位于直径为公差值0.02，且平行于A、B公共基准轴线的圆柱面内键槽的中心平面必须位于距离为公差值0.05的两平行面之间，该两平面对称配置在通过基准轴线的辅助平面两侧圆锥面对两处的外圆柱面的轴线的径跳公差0.036、工艺路线工序号工序名称工序内容01铸铸造，清理02热处理正火03刨粗刨左右侧面和27mm上下面和斜角，留加工余量5mm04检验超声波检查05划线划左端顶尖孔线，照顾左右侧面和两端主轴颈的加工余量均匀06钻钻左端顶尖孔07车两端主轴颈（）车至，表面粗糙度值（工艺用）08车粗、精车连杆轴颈，留加工余量0.6mm，连杆轴颈内测面至尺寸要求（专用偏心夹具）09车精车两轴颈，留加工余量0.6mm10车精车左端面，钻和，倒角，忽棱边11车精车1：10锥体，车端面，倒角，钻右端顶尖孔12刨精刨左右侧面和270mm上下两面至图纸要求13划线划键槽，螺孔，油孔各处14钻钻各处油孔和钻螺纹孔内经（按线加工）15磨磨两主轴颈和轴颈至图纸要求16磨磨连杆颈（偏心夹具）17磨磨1;10锥颈至图纸要求18检验磁粉探伤19铣铣键槽20钳攻三处螺纹，修连杆轴颈上油孔孔口，刨边倒钝21检验按图样要求检验22入库上油包装7、确定切削用量及基本工时工序01：铸造，清理工序02：正火工序03：粗刨两侧面、上下面和斜角。工件材料：QT60-2,190270HB，铸造加工要求：粗刨左右侧面和27mm上下面和斜角，留加工余量5mm机 床：B6050牛头刨刀 具：W18Cr4V1）切削深度：2mm2）进 给 量：f=1.0mm/双行程3）切削速度：v=20m/min工序04：超声波检查工序05：划左端顶尖孔线。加工要求：划左端顶尖孔线，照顾左右侧面和两端主轴颈的加工余量均匀 工 具：划线工具工序06：钻左端顶尖孔加工要求：划左端顶尖孔线，照顾左右侧面和两端主轴颈的加工余量均匀 机 床：C620-1卧式车床刀 具：复合中心钻B3工序07：车两端主轴颈（），同时应校验机床功率及进给机构强度。加工要求：两端主轴颈（）车至，表面粗糙度值机 床：C620-1卧式车床刀 具：刀片材料YT15、刀杆尺寸、 1）切削深度：单边余量2mm，可一次切除 2）进 给 量：查切削用量简明手册，第9页，表1.4 选用 f=1.0mm/r 3）计算切削速度：查切削用量简明手册第9页，表1.27 、 4）确定主轴转速： 按机床选取n=150r/min所以实际切削速度 5）检验机床功率：主切削力查切削用量简明手册第38页，表1.29计算公式 其中：、 、 切削时消耗功率Pc为：查切削用量简明手册第40页，表1.30中C620-1机床说明书可知，C620-1主电动机功率为7.8kw，当主轴转速为150r/min时，主轴传递的最大功率为5.9kw，所以机床功率足够，可以正常加工。 6）检验机床进给系统强度：已知主切削力，径向切削力Fp查切削用量简明手册第38页，表1.29计算公式 其中： 、 进给力：其中： 、 取机床的导轨和床鞍之间的摩擦系数，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为 查切削用量简明手册第40页，表1.30中C620-1机床说明书可知，机床的进给机构可承受的最大纵向力为3530N，故机床的进给系统可以正常加工。 7）切削工时： 其中：、 所以：工序08：粗、精车连杆轴颈和连杆轴颈内测面加工要求：粗、精车连杆轴颈，留加工余量0.6mm，连杆轴颈内测面至尺寸要求（专用偏心夹具）（1）车连杆轴颈内测面 1）切削深度：连杆轴颈内测面的最大加工余量，分两次加工， 计 2）进 给 量：查切削用量简明手册第9页，表1.4 选用 f=1.0mm/r 3）计算切削速度：查切削用量简明手册第9页，表1.27 、 4）确定主轴转速： 按机床选取n=76r/min所以实际切削速度 5）切削工时： 其中：、 所以：（2）粗、精车连杆轴颈，留加工余量0.6mm 1）切削深度：单边余量2mm，可一次切除 2）进 给 量：查切削用量简明手册第9页，表1.4 选用 f=1.0mm/r 3）计算切削速度：查切削用量简明手册第9页，表1.27 、 4）确定主轴转速： 按机床选取n=150r/min所以实际切削速度 5）切削工时： 其中：、 所以：工序09：精车两轴颈加工要求：精车两轴颈，留加工余量0.6mm机 床：C620-1卧式车床刀 具：刀片材料YT15、刀杆尺寸、 1）切削深度：单边余量1.5mm，可一次切除 2）进 给 量：查切削用量简明手册第9页，表1.4 选用 f=1.0mm/r 3）计算切削速度：查切削用量简明手册第9页，表1.27 、 4）确定主轴转速： 按机床选取n=230r/min所以实际切削速度 5）检验机床功率：主切削力查切削用量简明手册第38页，表1.29计算公式 其中：、 、 切削时消耗功率Pc为：查切削用量简明手册P40，表1.30中C620-1机床说明书可知，C620-1主电动机功率为7.8kw，当主轴转速为150r/min时，主轴传递的最大功率为5.9kw，所以机床功率足够，可以正常加工。 6）检验机床进给系统强度：已知主切削力，径向切削力Fp查切削用量简明手册第38页，表1.29计算公式 其中： 、 进给力：其中： 、取机床的导轨和床鞍之间的摩擦系数，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为查切削用量简明手册第40页，表1.30中C620-1机床说明书可知，机床的进给机构可承受的最大纵向力为3530N，故机床的进给系统可以正常加工。 7）切削工时： 其中：、 所以：工序10：精车左端面，钻和，倒角，忽棱边。机 床：C620-1卧式车床刀 具：刀片材料YT15、刀杆尺寸、（1）精车左端面1）切削深度：连杆轴颈内测面的最大加工余量，分两次加工， 计 2）进 给 量：查切削用量简明手册第9页，表1.4 选用 f=1.0mm/r 3）计算切削速度： 4）确定主轴转速： 按机床选取n=120r/min所以实际切削速度 5）切削工时： 其中：、 所以：（2）钻机 床：C620-1卧式车床刀 具：高速钢、标准钻头、直径20mm1）进给量的确定：查切削用量简明手册，第50页，表2.7 f=0.8mm/r2）切削速度的确定：查切削用量简明手册，第55页，表2.13及2.14V=13m/min按机床选取n=230r/min所以实际切削速度3）切削工时：（3）钻 刀 具：高速钢、标准钻头、直径32mm1）进给量的确定：查切削用量简明手册，第50页，表2.7 f=1.0mm/r2）切削速度的确定：查切削用量简明手册，第55页，表2.13及2.14V=14m/min按机床选取n=150r/min所以实际切削速度3）切削工时：工序11：精车1：10锥体，车端面，倒角，钻右端顶尖孔（1）精车1：10锥体 1）切削深度：最大切削余量1mm，可一次切除 2）进 给 量：查切削用量简明手册第9页，表1.4 选用 f=1.0mm/r 3）计算切削速度：查切削用量简明手册第9页，表1.27 、 4）确定主轴转速： 按机床选取n=230r/min所以实际切削速度 5）切削工时： 其中：、 所以：（2）车端面1）切削深度：连杆轴颈内测面的最大加工余量，分两次加工， 计 2）进 给 量：查切削用量简明手册第9页，表1.4 选用 f=1.0mm/r 3）计算切削速度： 4）确定主轴转速： 按机床选取n=120r/min所以实际切削速度 5）切削工时： 其中：、 所以：工序12：精刨左右侧面和270mm上下两面加工要求：精刨左右侧面和270mm上下两面至图纸要求机 床：B6050牛头刨床刀 具：W18Cr4V1）切削深度：2.5mm，分两次加工2）进 给 量：f=1.0mm/双行程3）切削速度：v=20m/min工序13：划键槽，螺孔，油孔各处。 工 具：划线工具工序14：钻各处油孔和钻螺纹孔内经（按线加工）机 床：Z525钻床刀 具：高速钢、标准钻头、直径10、20mm（1）钻1）进给量的确定：查切削用量简明手册，第50页，表2.7 f=0.8mm/r2）切削速度的确定：查切削用量简明手册，第55页，表2.13及2.14V=13m/min按机床选取n=230r/min所以实际切削速度3）切削工时：（2）钻1）进给量的确定：查切削用量简明手册，第50页，表2.7 f=0.5mm/r2）切削速度的确定：查切削用量简明手册，第55页，表2.13及2.14V=9m/min按机床选取n=272r/min所以实际切削速度3）切削工时：工序15： 磨两主轴颈和轴颈加工要求：磨两主轴颈和轴颈至图纸要求机 床：磨床选择砂轮：查机械制造工艺简明手册 1）砂轮转速：、 2）轴向进给量：3）工件速度：工序16：磨连杆颈机 床：磨床夹 具：偏心夹具选择砂轮：查机械制造工艺简明手册 1）砂轮转速：、 2）轴向进给量：3）工件速度：工序17：磨1;10锥颈加工要求：磨1;10锥颈至图纸要求机 床：磨床夹 具：偏心夹具选择砂轮：查机械制造工艺简明手册 1）砂轮转速：、 2）轴向进给量：3）工件速度：工序18：磁粉检验工序19：铣键槽加工要求：保证键宽机 床：XA6132铣床刀 具：高速钢立铣刀 1）切削深度：最大余量12mm，可一次切除 2）进 给 量：查切削用量简明手册第103页，表3.22 选用 3）计算切削速度：查切削用量简明手册第107页，表3.27 、4)确定主轴转速：根据XA6132型立铣床说明书切削用量简明手册第111页，表3.30选取n=300r/min 按机床选取n=150r/min 5）切削工时：工序20：攻三处螺纹，修连杆轴颈上油孔孔口，刨边倒钝刀 具：丝锥M24、M12、板锉 工序21：按图纸要求检验工序22：上油入库8、参考文献1 赵家齐编. 机械制造工艺学课程设计指导书（第2版）M. 机械工业出版社,2009.62 艾兴. 切削用量简明手册M. 机械工业出版社，2004.23 王先逵主编. 机械加工工艺手册单行本M.机械工业出版社，2008.64 李益民. 机械简明制造工艺设计简明手册M.机械工业出版社,2004.75 陈宏钧主编. 机械加工工艺设计员手册M. 机械工业出版社，2009.16 徐胜群. 简明机械加工工艺手册M.上海科学技术出版社,1991.27 邵青. 机械制造技术基础课程设计指导教程M. 机械工业出版社,2004.98 倪森寿. 机械制造工艺与装配习题集课程设计指导书(第二版)M.化学工业出版社，2009.2附件一：机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片嘉 兴 学 院机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片零件号零件名称001单拐曲轴工序号工序名称设备夹具刀具量具工时/min名称型号名称规格名称规格名称规格/mm01铸、清理02热处理、正火03粗刨140左右面牛头刨B6050平口钳刨刀W18Cr4V卡尺300粗刨270上下面粗刨倒角04检验，超声波检验05划左端顶尖孔线钳工台划针06钻左端顶尖孔卧式车床C620-1车床专用夹具中心钻B307车两端主轴颈卧式车床C620-1车床专用夹具外圆车刀YT15卡尺1503.408粗、精连杆颈卧式车床C620-1车床专用夹具外圆车刀YT15卡尺1508.04车连杆轴颈内侧面外圆车刀YT15卡尺1502.2409精车两端主轴颈卧式车床C620-1车床专用夹具外圆车刀YT15卡尺1502.2110精车左端面卧式车床C620-1车床专用夹具端面车刀YT15卡尺1500.98钻钻头直径20mm0.95钻钻头直径32mm0.53忽棱边外圆车刀YT15倒角外圆车刀YT1511精车1：10锥体卧式车床C620-1车床专用夹具外圆车刀YT15卡尺1500.96车端面端面车刀YT150.98倒角外圆车刀YT15钻右端顶尖孔中心钻B3嘉 兴 学 院机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片零件号零件名称001单拐曲轴工序号工序名称设备夹具刀具量具工时/min名称型号名称规格名称规格名称规格/mm12精刨140左右面牛头刨B6050平口钳W18Cr4V卡尺300精刨270上下面13划键槽钳工台划针划螺孔划针划油孔划针14钻油孔钻床Z525钻床专用夹具钻头直径10mm0.57钻螺纹孔内经钻头直径20mm2.2515磨主轴颈磨床磨床专用夹具砂轮卡尺150磨轴颈卡尺15016磨连杆颈磨床磨床专用夹具卡尺15017磨1：10锥颈磨床磨床专用夹具卡尺15018检验，磁粉探伤19铣键槽铣床XA6132铣床专用夹具立铣刀直径28mm卡尺1500.8320攻三处螺纹钳工台丝锥M24、M12修连杆轴颈的油孔刨边倒钝板锉21检验卡尺15022入库附件一：机械加工工序卡片嘉兴学院机械加工工序卡片工序名称铸 造工序号01零件名称单拐曲轴零件号001零件重量809kg同时加工零件数1材 料毛坯牌号硬度型式重量QT60-2200HB铸造130kg设备夹具辅助工具名称型号安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/min主轴转速rpm切削速度m/min基本工时min1铸造，清理钢直尺设计者指导老师共 16 页第 1 页嘉兴学院机械加工工序卡片工序名称刨工序号03零件名称单拐曲轴零件号001零件重量809kg同时加工零件数1材 料毛坯牌号硬度型式重量QT60-2200HB铸件130kg设备夹具辅助工具名称型号平口钳牛头刨B6050安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/min主轴转速rpm切削速度m/min基本工时min1侧面W18Cr4V卡尺28040201.0202270mm上下面W18Cr4V卡尺15030201.0203斜角W18Cr4V卡尺15014201.020设计者指导老师共 16 页第 2 页嘉兴学院机械加工工序卡片工序名称钻工序号06零件名称单拐曲轴零件号001零件重量809kg同时加工零件数1材 料毛坯牌号硬度型式重量QT60-2200HB铸件130kg设备夹具辅助工具名称型号车床专用夹具卧式车床C620-1安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/min主轴转速rpm切削速度m/min基本工时min1钻左端顶尖孔中心钻B3101300设计者指导老师共 16 页第 3 页嘉兴学院机械加工工序卡片工序名称车工序号07零件名称单拐曲轴零件号001零件重量809kg同时加工零件数1材 料毛坯牌号硬度型式重量QT60-2200HB铸件130kg设备夹具辅助工具名称型号车床专用夹具卧式车床C620-1安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速rpm切削速度m/min基本工时min1车两端主轴颈外圆车刀卡尺50512.01.015055.113.4设计者指导老师共 16 页第 4 页嘉兴学院机械加工工序卡片工序名称车工序号08零件名称单拐曲轴零件号001零件重量809kg同时加工零件数1材 料毛坯牌号硬度型式重量QT60-2200HB铸件130kg设备夹具辅助工具名称型号专用偏心夹具卧式车床C620-1安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速rpm切削速度m/min基本工时min1粗、精车连杆轴颈和连杆轴颈内测面端面车刀卡尺148.723.51.07649.408.042粗、精车连杆轴颈，留加工余量0.6mm外圆车刀卡尺16422.01.015055.112.24设计者指导老师共 16 页第 5 页嘉兴学院机械加工工序卡片工序名称车工序号09零件名称单拐曲轴零件号001零件重量809kg同时加工零件数1材 料毛坯牌号硬度型式重量QT60-2200HB铸件130kg设备夹具辅助工具名称型号车床专用夹具螺钉支承卧式车床C620-1安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速rpm切削速度m/min基本工时min1精车两端主轴颈，在曲拐中间安放螺钉支承外圆车刀卡尺94、41011.51.023081.612.21设计者指导老师共 16 页第 6 页嘉兴学院机械加工工序卡片工序名称车工序号10零件名称单拐曲轴零件号001零件重量809kg同时加工零件数1材 料毛坯牌号硬度型式重量QT60-2200HB铸件130kg设备夹具辅助工具名称型号车床专用夹具卧式车床C620-1安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速rpm切削速度m/min基本工时min1精车左端面端面车刀723.51.012041.490.982钻钻头卡尺16010.823014.440.953钻钻头卡尺16011.015015.070.53设计者指导老师共 16 页第 7 页嘉兴学院机械加工工序卡片工序名称车工序号11零件名称单拐曲轴零件号001零件重量809kg同时加工零件数1材 料毛坯牌号硬度型式重量QT60-2200HB铸件130kg设备夹具辅助工具名称型号车床专用夹具卧式车床C620-1安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速rpm切削速度m/min基本工时min1精车1：10锥体外圆车刀卡尺22011.01.023079.440.962精车右端面端面车刀723.51.012041.490.983钻右端顶尖孔中心钻B3101300设计者指导老师共 16 页第 8 页嘉兴学院机械加工工序卡片工序名称刨工序号12零件名称单拐曲轴零件号001零件重量809kg同时加工零件数1材 料毛坯牌号硬度型式重量QT60-2200HB铸件