本科毕业论文设计--468曲轴工艺规程及钻模夹具的设计.doc

本科学生毕业设计468曲轴工艺规程及钻模夹具的设计 系部名称： 汽车工程系 专业班级： 车辆工程 B05-18班 学生姓名： 张敏键 指导教师： 张德生 职 称： 副教授 黑 龙 江 工 程 学 院二九年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeThe Design of Bored Fixture And Process for the 468 Crankshafts Candidate：Zhang MinjianSpecialty：Vehicle Engineering Class：B05-18Supervisor：Associate Professor .Zhang DeshengHeilongjiang Institute of Technology2009-06Harbin黑龙江工程学院本科生毕业设计 摘要本文介绍了曲轴加工过程中定位、装夹、加紧、钻模以及曲轴加工方面、夹具设计上的相关知识。综述了国内外目前微型车曲轴的制造技术及发展趋势。通过对曲轴的使用性能、工作条件、结构、技术要求的了解，对曲轴的加工工艺规程进行研究改进,提出了在加工过程中常出现的问题及改进的办法，使曲轴的精度和表面质量得到很大提高，降低了废品率，提高了劳动生产率。并绘制夹具的二维与三维图形。与在对国内外夹具的设计现状进行分析的基础上，针对中小企业广泛使用夹具常出现的情况，我们有必要对夹具进行设计，具有现代机床夹具设计的相关知识，这样可有效地提高夹具设计的速度和质量，从而提高企业效益。此外，本文顺应现代机械设计发展趋势，利用Pro/E绘出曲轴及重要工序夹具的三维图。关键词：曲轴；夹具；设计；三维图；Pro/E ABSTRACTThis paper introduces the crankshaft machining process of location 、clamping、intensify、jig and the relevant knowledge on crankshaft processing and the design of fixture. Reviewed the current micro-car crankshaft manufacturing technology and development trends. Through the use of performance, working conditions, structure and understanding of the technical requirements of the crankshaft processing improvements in the processing of those problems and improving the method, so that the crankshaft precision and surface quality can be improved greatly, reduced the reject rate, improved labor productivity. Furthermore, I am conversing the size of the chain. In considering the reasonableness of the crankshaft design, stress analysis for the crankshaft and the related calculation and verification. In the domestic and international fixture design for the analysis of the status quo, based on extensive use of the regular fixture. We need to design fixture, fixture with modern design knowledge, This will effectively increase the speed fixture design and quality, there by improving enterprise efficiency. In addition, the paper conform to the modern mechanical design development trends, using the Pro/E to draw the 3D map of crankshaft and the important processes on the fixture. Key words：Crank；Fixture；Design；3D Map；Pro/EII目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 选题背景11.2 国内外曲轴制造技术的发展趋势11.2.1 国外曲轴制造技术的发展趋势11.2.2 国内曲轴制造技术的发展趋势21.3 选题的目的和意义41.4 课题研究的主要内容5第2章 曲轴加工工艺研究及钻模夹具的设计62.1 概述62.1.1 曲轴使用的性能与工作条件62.1.2 曲轴的结构与技术要求62.1.3 材料与毛坯62.2 曲轴加工工艺分析62.2.1 曲轴加工工艺过程72.2.2 定位基准的选择82.2.3 加工工序的安排92.3 夹具的设计102.3.1 夹具的定义和作用102.3.2 夹具的分类102.3.3 进行夹具设计的意义112.4 夹具设计中需注意的问题112.4.1 清根问题112.4.2 让刀问题112.4.3 更换问题112.4.4 防松问题122.4.5 对夹具体的要求122.4.6 钻模夹具体毛坯的类型132.5 钻模夹具的设计132.5.1 部分基本件的选择132.5.2 主要零件的选择142.5.3 工步的制定142.5.4 钻模夹具应注意的问题142.5.5 钻模夹具的定位及设计原则142.5.6 斜孔钻模夹具的改进思路182.6 本章小结18第3章 液压系统的设计193.1 滑板液压系统的设计193.2 液压系统回路的设计193.2.1 减速回路193.2.2 锁紧回路193.2.3 液压缸的设计计算203.3 液压系统的组成203.3.1 液压系统的组成203.3.2 液压缸的组成213.3.3 齿轮泵223.3.4 单向阀223.3.5 溢流阀223.3.6 滤油器223.3.7 节流阀233.3.8 油箱233.4 油缸的计算与选型233.4.1 液压缸推力及行程的确定233.4.2油缸直径及行程的确定233.4.3 滑板机构油缸直径与行程的计算243.4.4 油缸的选型243.4.5 油缸壳体的设计243.5 油泵的计算与选型253.5.1 油泵工作压力的计算253.5.2 油泵理论流量的计算253.5.3 油泵排量的计算263.5.4 油泵功率的计算263.5.5 油泵的选型263.6 油箱与油管的计算与选型263.6.1 油箱容积V的计算273.6.2 油管内径d的计算273.7 本章小结27第4章 曲轴三维图及夹具的设计图284.1 概述284.1.1 PROE的主要特点及概念284.1.2 Pro/E在机械设计中的应用284.2 在Pro/E环境下生成曲轴294.2.1 画曲轴的方法及思路294.2.2 画曲轴的步骤294.2.3 画曲轴中使用到的几种功能294.2.4 Pro/E环境下的成型曲轴314.3 主要夹具的建模314.3.1 V型块的建模314.3.2 滑板的建模324.3.3 底座的建模324.3.4 钻模板的建模334.3.5 V型块夹板的建模334.3.6 定位凹槽的建模344.3.7 支座的建模344.4 本章小结35结论36参考文献37致谢38附录39第1章 绪 论1.1 选题背景微型汽车在我国有很大的市场，从0.9L到1.3L，价格也适合我国国情，同时适合正在发展的中国的现况，曲轴飞轮组结构、材料及加工手段等也在不断发展。曲轴是内燃机中承受冲击载荷传递动力的关键零件，也是在内燃机5大件(机体、缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴)中最难以保证加工质量的零件。由于曲轴工况条件恶劣，因此对曲轴的材质、毛坯加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求都十分严格。其中任何一个环节的质量对曲轴的寿命和整机的可靠性都具有很大的影响。因此世界各国对曲轴的加工都十分重视，都在不断地改进曲轴加工工艺，最大可能地提高曲轴寿命。曲轴质量约占内燃机质量的10%，成本约占整机的10%12%，其材质大体可分2类：一类是锻钢，一类是球墨铸铁。由于球墨铸铁的切削性能良好，并可通过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。球墨铸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，应力集中也没有钢质曲轴敏感，所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛的应用。近年来，我国内燃机曲轴专业生产厂家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。但是我国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。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，及时改进和提高曲轴制造技术水准，才能制造出具有世界一流水平的内燃机曲轴，以实力参与市场竞争。1.2 国内外曲轴制造技术的发展趋势1.2.1 国外曲轴制造技术的发展趋势 1、锻造技术随着锻压技术的进步，在变形理论上采用有限元法借助电子计算机应力和变形状态。在20世纪70年发达国家对新建或改建的大的专业锻造厂点，大都是以微机数控和群控的模锻压力机或电动液压锤及螺旋压力机为主机的生产线大批量生产曲轴等锻件。近年来，随着计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）、计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，简称CAM）的广泛采用，管理信息系统和集成生产系统的引入，锻造生产软件、硬件和数据库的研究，以实现锻造生产从原材料、工艺和工艺装备最佳方案的选择和整个过程的控制，推动着锻造生产向合理化、自动化方向发展。2、机加工技术由于数控技术的飞速发展，国外的机加工自动线将具有更高的适应性和灵活性,大批量生产的曲轴轴颈粗加工，国外采用车削、铣削和车拉三种方式，其中数控内铣和车拉逐渐显示出其高效和经济性，是曲轴粗加工的发展趋势。曲轴的磨削广泛在全数控、全封闭自动在线进行。广泛采用圆角滚压工艺强化圆角，轴颈抛光广泛采用砂带抛光机。曲轴动平衡采用自动线，一般均为计算机控制，进行自动测量和修正。曲轴的检测将广泛采用在线自动检测和终检相结合的方式，关键设备设有电子量仪，能连续监控加工精度，提高生产率，保证产品质量。3、热处理技术主要是表面强化技术的进一步发展和材质的开发和选择。非调质钢、微量合金钢、高强度贝氏体铸铁等将广泛的应用于曲轴。在提高曲轴的弯曲疲劳性能方面圆角滚压最为有效；曲轴的感应处理采用中频圆角轴颈淬火能同时提高耐磨性和疲劳强度；曲轴的表面化学热处理以德国的二段式气体软氮化法(Deganit法)较先进，可获得单相化合物层，大大提高产品的质量和性能，估计将会得到广泛的应用；曲轴化学复合表面热处理强化、中频淬火、圆角滚压复合强化等也将会得到广泛应用。1.2.2 国内曲轴制造技术的发展趋势目前国内曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备多采用多刀车床车削曲轴主轴颈及拐颈，工序的质量稳定性差，容易产生较大的内应力，难以达到合理的加工余量。一般精加工采用MQ8260等曲轴磨床粗磨-半精磨-精磨-抛光，通常靠手工操作，加工质量不稳定。曲轴的热处理关键技术是表面强化处理。球墨铸铁曲轴一般均采用正火处理，为表面处理做好组织准备，表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺。锻钢曲轴则采用轴颈与圆角淬火工艺。引进的设备有AEG全自动曲轴淬火机床、EMA淬火机床等。而在近几年里，国内制造技术将向以下方向发展：1、锻造艺术（1）计算机技术的应用计算机将广泛应用于生产过程的自动化控制，能实现锻造温度控制，过热和欠热棒料的自动化分选、润滑油点温监控、设备公称力显示、自动喷雾冷却模具、设备操纵系统控制、故障自动诊断、报警、工艺编程、模具设计与制造。计算机的广泛应用对工艺过程的规范化管理、促进曲轴乃至内燃机锻造行业的生产技术进步,发挥着重要的作用1。（2）形成柔性制造系统以热模锻压力机、电液锤为主机的自动线是今后生产曲轴的发展方向，这些生产线将普遍采用精密剪切下料、辊锻(楔横轧)制坯、中频感应加热、精整液压机精压等先进工艺，同时配有机械手、输送带、带回转台的换模装置等辅机，形成柔性制造系统。通过FMS可自动更换工件和模具以及自动进行参数调节，在工作过程中不断测量。显示和记录锻件厚度和最大压力等资料并与定值比较，选择最佳变形量以获得优质产品。由中央控制室监控整个系统，实现无人化操作。（3）发展电液锤锻造生产线随着市场竞争的激烈,质量价格在市场竞争中的作用日显重要，电液对击锤也就应运而生了。出现了以行程、打击能量、速度可控与预选的电液锤为主机的曲轴现代化水平生产线。由于电液锤锻造生产线投资小，技术水准高，适应性强，所以21世纪电液锤与热模锻压力机将同时得到发展，都将为各种新型或改进型内燃机提供合格的精密锻造毛坯。2、机械加工技术曲轴粗加工将广泛采用数控车床、CNC(Computerized numerical control)数控内铣床、CNC车削、拉削机床等先进设备对主轴颈、连杆轴颈进行数控车削、内铣削、车削、拉削加工，以有效的减少曲轴加工的变形量。曲轴精加工将广泛采用CNC控制的曲轴磨床对其轴颈进行精磨加工，此种磨床将配备砂轮自动动平衡装置、中心架自动跟踪装置、自动测量、自动补偿装置,实现砂轮自动修整、恒线速度等功能要求，以保证磨削质量的稳定。工件的输送，将广泛采用带自动编码识码的机动滚道输送，龙门式机械手上下工件，减少输送中的人为碰撞，实现曲轴的自动加工。曲轴超精加工将广泛采用砂带抛光机抛光加工，以改善曲轴表面粗糙度和提高曲轴抗疲劳强度。3、热处理技术和表面强化技术（1）曲轴中频感应淬火曲轴中频感应淬火，将采用微机监控死循环中频感应加热装置，该装置的特点主要为：能动态的显示系统工况，具有多任务、多窗口及动态数据交换等功能，操作方便；多幅画面，各画面之间以动态图像实时显示中频设备运行过程中各重要参数状态、各点温监控画面，具有显示曲轴多点温度、时间等情况及根据不同直径、材质选用加热温度的功能；记录实时及历史趋势曲线，记录打印装置运行过程中某一范围内的各项参数，主要用于档案管理及过程分析；报警功能，当某项关键参数达到相应极限值时自动报警。该装置具有高效率，质量稳定，运行可靠等特点，今后将得到广泛应用。（2）曲轴软氮化为了提高产品质量，对于大批量生产的曲轴将采用微机控制的氮基气氛气体软氮化生产线是今后的发展方向。氮基气氛气体软氮化生产线由前清洗机(清洗干燥)、预热炉、软氮化炉、冷却油槽、后清洗机(清洗干燥)、控制系统及制气配气等系统组成2。该工艺具有安全、节能、工艺控制可靠、气源成本低、产品质量稳定、性能重现性好、易实现自动化、计算机管理、生产率高等显著特点，具有较高的实用性和应用推广前景。（3）曲轴表面强化技术为了大幅度提高曲轴的抗疲劳强度，圆角滚压强化将大量应用于曲轴加工中。另外，曲轴圆角滚压强化和轴颈表面淬火等复合强化工艺也将大量应用于曲轴加工中。1.3 选题的目的和意义了解曲轴飞轮组的功用及工作条件和受力情况，及了解相关零部件的材质及加工和使用特点。确定加工工艺方案，通过对加工工艺方案的改进及加工工艺分析，提出相应加工方案，从而达到对曲轴飞轮组在发动机运转的工况了解和原理认知，为将来设计发动机打下坚实基础。同时了解机床夹具的功用、组成和分类。以及机床夹具设计的步骤和方法，夹具总图的设计和绘制方法，及了解曲轴三维图的画法。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。由于曲轴工作条件恶劣，因此对曲轴工艺规程的编制、夹具的选择都要有严格的要求。如果其中任何一个环节质量没有得到保证，则可严重影响曲轴的使用寿命和整机的可靠性，因此我们应不断改进曲轴加工工艺。我国曲轴专业生产厂家不是很多，且整体规模小、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，这些都影响了整机适应国内及国际市场的能力。随着我国加入WTO，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，及时改进和提高曲轴制造技术水准，才能制造出具有世界一流水平的内燃机曲轴，以实力参与市场竞争。1.4 课题研究的主要内容本设计主要是通过了解曲轴飞轮组的功用及工作条件和受力情况，以及了解相关零部件的材质及加工和使用特点。确定加工工艺方案，通过对加工工艺方案的改进及加工工艺的分析，提出相应加工方案。通过了解机床夹具的功用，分类，组成以及在设计中应注意的问题，完成机床夹具总图与零件图的设计和绘制。另外，了解目前曲轴制造业的一些情况及其未来的发展趋势，熟悉曲轴夹具设计的相关知识。从设计方法、结构原理、材料及应用等方面分析曲轴加工技术，提出自己的设计思想、加工方法及改进方法。第2章 曲轴加工工艺研究及钻模夹具的设计2.1 概述2.1.1 曲轴使用的性能与工作条件曲轴是将直线运动变成旋转运动，或将旋转运动变成直线运动的零件。它是往复式发动机、压缩机、剪切机与冲压机械的重要零件。曲轴工作时要承受很大的扭应力及大小和方向都在不断变化的弯曲应力的作用，因此曲轴应具有足够的强度和支承刚性。曲轴工作时的旋转速度很高，曲轴的轴颈和连杆轴颈需要足够的耐磨性，且曲轴的质量分布应当平衡，以防因不平衡而产生离心力使曲轴承受附加载荷。多拐曲轴是多个曲柄连杆机构的组合，主轴颈和连杆轴颈不在同一条在线，各连杆轴颈间应有一定的角度位置要求，曲轴在各个连杆轴颈处形成了多个开檔，因此曲轴设计时应根据这些特点，正确确定其结构及尺寸、位置、形状精度，满足曲轴使用性能要求。2.1.2 曲轴的结构与技术要求1、曲轴的结构根据上述的使用要求及结构特点，可以看出曲轴是一个形状复杂、结构细长、多曲拐、刚性极差、技术要求高的异形轴类零件。2、曲轴的主要技术要求为了保证曲轴的正常工作，对曲轴规定了严格的技术要求。其主要技术要求如下：主轴颈和连杆轴颈的尺寸精度通常为IT6IT7，同轴度允许偏差0.015mm，表面粗糙度值为0.20.4um。轴颈长度公差等级IT9IT10。轴颈的形状公差，如圆度、圆柱度控制在尺寸公差之内。本次设计圆柱度公差为0.005。位置精度，包括主轴颈与连杆轴颈的平行度：一般为100mm之内不大于0.02mm；曲轴各主轴颈的同轴度：小型高速曲轴为0.025mm，中大型低速轴为0.030.08mm；各连杆轴颈的位置度不大于20。本设计中各连杆轴颈的轴心线应与主轴颈中心线在同一平面内，位置公差为0.2。2.1.3 材料与毛坯曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力，容易产生扭振、折断及轴颈磨损，因此要求所用材料应有较高的强度、疲劳强度和耐磨性。对于材料的选择有一定的要求：一般曲轴为35、40、45钢或球墨铸铁QT600-2；对于高速、重载曲轴，可采用35CrMoAl、42Mn2V等材料。本次设计曲轴所采用的材料为45钢。曲轴是发动机的重要零件，在工作时承受很大的扭矩以及大小和方向都在变化的弯曲应力。为增强曲轴的强度，其毛坯一般采用锻造毛坯，对于复杂的曲轴也可采用铸造毛坯。曲轴的毛坯根据批量大小、尺寸、结构及材料品种来决定。本次设计的曲轴是批量较大的小型曲轴，采用模锻。2.2 曲轴加工工艺分析2.2.1 曲轴加工工艺过程曲轴的材料为45钢，经模锻和调质处理，发动机为4缸驱动，因此曲轴可分为4段曲轴，小头连齿轮及凸轮：大头为动力输出。其加工工艺过程如表2.1所示。表2.1 工序目录表工序号工序名称设备名称110铣两端面、钻中心孔铣端面钻中心孔机床130检查150铣工艺定位面双柱铣床170粗车各主轴颈数控车床190半精车各主轴颈数控车床210铣定位基准面铣床230粗车各连杆轴颈数控车床250半精车各连杆轴颈数控车床270钻、铰工艺孔专用钻床290钻油孔深孔组合钻床310清洗330中间检查并热校正350粗磨各主轴颈 数控磨床370粗磨各连杆轴颈数控磨床390精磨各主轴颈数控磨床410精磨各连杆轴颈数控磨床430铣键槽键槽铣床450磁力探伤470倒角、去毛刺490中间检查510校直油压机530动平衡检查动平衡机550粗抛光各轴颈抛光机床570精抛光各轴颈抛光机床590清洗清洗机610尺寸检验630最终检查2.2.2 定位基准的选择1、基准的概念：在构成零件形状的点、线、面中，总有这样的一些点、线、面是用以确定其它点、线、面相对位置或方向的，这样的一些点、线、面称作基准。选择基准是加工的第一步。2、粗基准的选择：精基准选定之后，就应在最初的工序中把这些精基准的基面加工出来。这时，工件的各个表面均为经过加工，选择粗基准时，主要要求保证各加工表面有足够的余量，一般应考虑下列原则：（1）如果必须首先保证工件上各表面加工余量均匀，则应选择此种表面为粗基准。（2）若在设计上要求保证加工面与不加工面间的相互位置精度，则应选不加工面为粗基准。（3）作为粗基准的表面，应尽量平整光洁，有一定面积，不能有飞边、浇口、冒口或其它缺陷，以使工件定位可靠、夹紧方便。（4）粗基准一般只在第一工序中使用一次，以尽量避免重复使用。因为毛坯面粗糙且精度低，重复使用将产生较大的误差。3、精基准的选择：选择精基准时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准确、牢固、方便。其选择的原则有：（1）基准重合原则：应尽量选用零件的设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。（2）基准统一原则：应尽可能采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一的原则。（3）互为基准原则：当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复加工，以保证位置精度要求。（4）自为基准原则：某些加工工序，加工余量小而不均匀，常选择加工表面本身作为定位基准。4、基准的选择曲轴本身的结构特点是主要表面的位置精度要求都决定了以轴线为定位基准是最理想的。这样既基准统一，又基准重合。在曲轴加工工艺过程中，除了主要表面的加工外，还有基准的准备与转换的有关工序。在机加工开始，先以第二、四主轴颈定位（粗基准）加工两端面和中心孔，就是为后续工序准备精基准，用曲轴的两中以孔来定位即可。在选择第一道工序的定位基准时，应考虑以后各道工序中都应保持基准不变的原则。在不能保持各工序基准统一的情况下，对有关工序应通过计算工艺尺寸，并根据尺寸链原理给出它们的极限偏差。工艺基准选定后，还应考虑夹紧方式，并用定位、夹紧符号在工艺简图上标明。5、选择工艺定位基准必须遵循的原则（1）尽可能选用设计基准作为工艺定位基准，以保证基准统一，避免或减少定位误差。（2）在工件的各个主要加工工序中，尽可能使各加工表面选用同一基准，尤其是有相互位置精度要求的表面更应如此。（3）粗加工后定位基准应尽量选用不加工或加工余量小的平整面，可提高加工精度。（4）精加工工序定位基准应是已加工表面。（5）所选用的定位基准应保证必须使工件定位、夹紧方便、加工时稳定可靠。主要定位基准面应尽量选用工件上较大的表面。（6）所选用的定位基准面应保证工件在一次安装中能加工出尽可能多的表面，以保证各加工表面间的位置精度和提高加工效率。2.2.3 加工工序的安排1、加工顺序的安排先粗后精：先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。本文的曲轴是先粗加工、半精加工各轴颈，然后再安排精加工和光整加工。先主后次：先安排主要表面的加工，后安排次要表面的加工。曲轴的主要加工表面为主轴颈、连杆轴颈、各轴颈与轴肩端面间的圆角等；次要加工端面为键槽、斜油孔、法兰端面螺栓孔及回油螺纹等。先基面后其它面：加工开始，首先应该把精基准加工出来。如果精基准不只一个，应该按照基准转换的顺序逐个进行加工。曲轴的工艺基准依次为中心孔、曲柄上的定位平台及法兰上的定位孔、作轴向定位的轴肩。作为精基准的中心孔应该首先加工，加工两端面及中心孔时以两端主轴颈和中间轴颈开档作为粗基准。曲柄定位平台应在连杆轴颈加工之前进行。粗加工主轴颈时要以中间主轴颈作为辅助支承，所以中间主轴颈的加工应该在其它轴颈之前，进行粗加工和半精加工。2、热处理及辅助工序的安排包括轴颈淬火、平衡、探伤、校直、检验、清洗等工序。淬火放在轴颈精加工之前，平衡放在精加工之后，毛坯探伤放在粗加工之前，磁力探伤主要用来检查零件的细微裂纹和其它缺陷。磁力探伤一般安排在精加工之后。校直放在容易引起弯曲变形的工序后进行。检查分中间检查和最终检查，中间检查放在重要工序之后。零件全部加工完毕后，进行最终检验。最后清洗一般放在曲轴光整加工之后，最终检验工序之前进行。3、加工阶段的划分曲轴的结构比较复杂，精度要求高，表面粗糙度值小，所以不能在几个工序内全部完成所有表面的加工。对于曲轴，总是先粗加工而后再精加工。粗加工主要是用来高效地切掉大部分余量，精加工是为了达到规定的精度和表面粗糙度。因此，按加工性质的不同，将主要表面的加工，一般划分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。2.3 夹具的设计2.3.1 夹具的定义和作用1、夹具的定义：夹具是用以装夹工件的装置。机械制造过程中广泛地使用各种夹具，包括机床夹具、装配夹具、焊接夹具、热处理夹具、检验夹具等。机床夹具用于切削加工。在切削加工中，用以固定加工对象，使之定位。机床、夹具、刀具、工件在加工时组成加工系统，工件实现定位和夹紧。2、夹具的作用：保证加工精度；减少安装工件的辅助时间，提高劳动生产率；改善劳动条件，减少劳动量和劳动强度；降低加工成本，扩大机床的使用范围；保证安全生产等3。2.3.2 夹具的分类机床夹具一般按适用对象、使用特点、使用机床和动力源分类。具体说来，有：1、通用夹具：用以加工两种或两种以上工件的同一夹具。特点：能较好地适应加工工序和加工对象的变换，一般结构均已定型，尺寸、规格系列化。2、专用夹具：专为某一工件的某一工序而设计的夹具。 我们设计的钻模夹具就是专用夹具的一种。3、可调夹具：通过调整或更换个别零、部件，能适用多种工件加工的夹具。特点：夹具的使用对象在设计前并不非常确定，通用性范围大。4、成组夹具：根据成组技术原理设计的用于成组加工的夹具。设计成组夹具的前提是成组工艺。特点：只需对个别定位和夹紧组件进行调整或更换，即可用于加工成组内的所有零件。5、组合夹具：由可循环使用的标准夹具零、部件组装成易于联接和拆卸的夹具。6、随行夹具：用以装夹工件，并由工件输送带送至自动线各工位的装置。2.3.3进行夹具设计的意义夹具是机械制造厂里使用的一种工艺装备。对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此，在进行机械加工之前，先要对其进行夹具设计。2.4 夹具设计中需注意的问题 在夹具设计过程中，对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题，设计人员一般都会考虑的比较周全，但是，夹具设计还经常会遇到一些小问题，这些小问题如果处理不好，也会给夹具的使用造成许多不便，甚至会影响到工件的加工精度。在此归纳一下在夹具设计中经常遇到的一些小问题，具体如下：2.4.1 清根问题在设计端面和内孔定位的夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处清根问题。端面和定位外圆如不连接就无此问题。夹具要不要清根，应根据工件的结构而定。如果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角，则必须清根；如果零件定位孔孔口倒角较大或孔口是空位，则不需要清根，而且交界处可以倒为圆角。端面与外圆定位时，也采取一样的规则。2.4.2 让刀问题 在设计圆盘类刀具（如铣刀、砂轮等）加工的夹具时，会存在让刀问题。设计这类夹具时，应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后，铣刀或砂轮的退刀位置，其位置大小应根据所使用的铣刀或砂轮的直径大小，留出超过刀具半径的尺寸位置即可。2.4.3 更换问题 在设计加工结构相同或相似，尺寸不同的系列产品零件夹具时，为了降低生产成本，提高夹具的利用率，往往会把夹具设计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具。定位件外圆与夹具体孔之间的配合不能有间隙，若有了间隙就会影响夹具的定位精度；但是，两者之间也不能有太大的过盈量，如果过盈量太大，就使得零件更换困难。所以，设计时一般采用较紧的过渡配合。为了使定位件能够顺利拆下来，可以在定位件中心设计一螺孔，用一螺杆拧入螺孔内，定位件就能顺利地被顶出。当然，此螺孔直径应小于夹具体孔。2.4.4 防松问题 在夹具设计中，经常会使用双头螺柱，双头螺柱一端固定于夹具上，另一端用螺母压紧于加工的零件。双头螺柱与夹具的固定端一般采用六角薄螺母锁紧，然而用螺母锁紧后，在使用中常常会出现松动。如果把螺柱的固定端与夹具体背面基本拧平（螺柱头略低于夹具体），在背面（即左端面）螺纹旋合处，沿圆周均匀铆三点，就能够起到防松作用。而且省去锁紧螺母，需要时还可以进行更换4。2.4.5 对夹具体的要求 1、有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位工件的表面、导向组件的表面以及夹具体的安装基面等，应有适当的尺寸和形状精度，他们之间应有适当的位置精度。为使夹具体尺寸稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具要进行退火处理。 2、有足够的强度和刚度加工过程中，夹具体要承受较大的切削力和夹紧力。为保证夹具体不产生不允许的变形和振动，夹具体应该有足够的强度和刚度。因此夹具体须有一定的壁厚，铸造和焊接夹具体常设置加强肋，或在不影响工件装卸的情况下采用框架式夹具体。3、结构工艺性好夹具体应便于制造、装配和检验。铸造夹具体上安装各种组件的表面应铸出凸台，以减少加工面积。夹具体毛面与工件之间应留有足够的间隙。夹具体结构型式应便于工件的装卸，分为开式、半开式和框架式结构等。 4、排屑方便切屑多时，夹具体上应考虑排屑结构。可以在夹具体上开排屑槽或在夹具体下部设置排屑斜面。5、在机床上安装稳定可靠夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，重心越高则支承面应越大；夹具底面四边应凸出，使夹具体的安装基面与机床的工作台面接触良好。2.4.6钻模夹具体毛坯的类型1、铸造夹具体铸造夹具体的优点是工艺性好，可铸出各种复杂形状，具有较好的抗压强度、刚度和抗振性，但生产周期长，需进行时效处理，以消除内应力。常用材料为灰铸铁，要求强度高时用铸钢，要求重量轻时用铸铝。 在底座毛坯类型选择时，考虑到铸造。2、焊接夹具体它由钢板、型材焊接而成，这种夹具体制造方便、生产周期短、成本低、重量轻。但焊接夹具体的热应力较大，易变形，需经退火处理，以保证夹具体尺寸的稳定性。 对于一些工型或者凹槽类的夹具，可以考虑到使用焊接，这样可以节省所用的材料，降低成本。3、锻造夹具体它适用于形状简单、尺寸不大、要求强度和刚度大的场合。锻造后也需要经退火处理。此类夹具体应用较少。在设计滑板时考虑要首先考虑到这种类型。4、型材夹具体这类夹具体取材方便、生产周期短、成本低、重量轻。5、装配夹具体此类夹具体具有制造成本低、周期短、精度稳定等优点，有利于夹具标准化、 系列化，也便于夹具的计算机辅助设计。 2.5 钻模夹具的设计2.5.1 部分基本件的选择钻模类型的选择：钻模的类型有很多种，在设计钻模时，需要根据工件的形状尺寸、重量、加工要求和批量来选择钻模的结构类型。本文选择固定式钻模。钻套类型的选择：钻套和钻模板是钻床夹具的特殊原件。钻套装配在钻模板上，其作用是确定被加工孔的位置和引导刀具加工。在本文选择可换钻套。当钻套磨损后，可卸下螺钉，更换新的钻套。其中螺钉能防止加工时钻套转动和退刀时随刀具拔出。钻套的尺寸、公差及材料的选择：钻套导向孔的基本尺寸取刀具的最大极限尺寸，采用基轴制间隙配合。座套的导向高度取的要大一点，这样导向性能可增强，刀具强度高，则加工精度高，但钻套和刀具的磨损加剧。一般取(为钻套孔直径)。对于加工精度要求高的孔或者是被加工孔中心较小且其钻头刚度较差时，则应取较大值，反之取较小值。钻套底面应与工件表面留一定空间，方便排屑5。钻模板的选择：应具有足够的刚度来保证钻套位置的准确性。2.5.2 主要零件的选择在进行钻斜油孔时，由于要完成钻2个油孔，因此在设计时就要完成零件的钻第1油孔-放松曲轴-旋转-加紧-移动-停止-钻第2油孔的步骤，利用底座作为滑板的与支架的支撑，滑板完成移动的功能，V型块和V型块夹板保证曲轴的定位与加紧，因此主要零件包括V型块、V型块夹板、滑板、支架、底座等。2.5.3 工步的制定在进行钻斜油孔时，主要由2个工步组成，第一个工步为钻第一个斜油孔，首先将曲轴安放在V型块上，利用活节螺栓和螺母将V型块和V型块夹板进行手动机械加紧，钻第一个油孔，第2工步步骤为，放松螺母，旋转V型块夹板，将曲轴旋转180，利