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3L108空气压缩机曲轴零件设计毕业设计
3L-10/8空气压缩机曲轴零件
的机械加工工艺及夹具设计
二〇〇七年六月
目录
摘要I
ABSTRACTI
1绪论1
2零件分析2
2.1零件的作用2
2.2零件的工艺分析2
2.3零件加工的主要问题和工艺过程设计分析2
3工艺规程设计5
3.1确定毛坯的制造形式5
3.2基面的选择5
3.2.1粗基准选择5
3.2.2精基准的选择5
3.3制定工艺路线5
3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定7
3.5确定切削用量及基本工时11
3.6时间定额计算及生产安排31
4专用夹具设计40
4.1加工曲拐上端面油孔夹具设计40
4.1.1定位基准的选择40
4.1.2切削力的计算与夹紧力分析40
4.1.3夹紧元件及动力装置确定41
4.1.4钻套、衬套及夹具体设计42
4.1.5夹具精度分析44
4.2加工曲拐上侧面油孔夹具设计45
4.2.1定位基准的选择45
4.2.2切削力的计算与夹紧力分析45
4.2.3夹紧元件及动力装置确定46
4.2.4钻套、衬套及夹具体设计47
4.2.5夹具精度分析48
4.3铣曲拐端面夹具设计49
4.3.1定位基准的选择49
4.3.2定位元件的设计49
4.3.3铣削力与夹紧力计算50
4.3.4对刀块和塞尺设计51
4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。
ABSTRACT
Thisgraduationprojectdutyistothe3L-10/8aircompressorcrankcomponentsmachine-finishingcraft,thejigdesign,betweenthecrankcomponentsprocessingtechnologicalprocessmiddleaxleandtheaxlemusthavethepositionrequest,processestwocenterboresfirstbythesemifinishedmaterialsaxisbothsideslocalization,bybothsidescenterborelocalizationagainthick,precisionworkvariousaxessurface.Thenafterthick,theessencetwoaxlediameterlocalizationdrillsthethread,thekeyseatandthemillcrankendsurface.,usestheunitclamptoprocesstwoslantingoilholes,finallythick,correctgrindingvariousaxes.
Inthejigdesignprocess,mainlylocatesbyVshapeblockandthesupportplate,dependsonthestraightclampandthespringclamps,drillsturnsdiametertwotobesupposedtouselongtradesquicklydrillsthewrap,whendrillsturnsthediameterinclineholeusestheplaneinclinethejigbody,whendrillsturnsthediameterinclineholeusesisthehorizontal-typedrillingmachine,whenfacemilling2Vshapeblocksandthemillingcuttercannotinterfere,thereforeVshapeblockaltitudemustreduce,thejigdesignmustbeconvenient,besimple.
Keywordscrank,processingcraft,jigdesign.
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。
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3L—10/8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Ø95mm为中心的加工表面
这一组加工表面包括:
拐径Ø95
mm加工及其倒圆角,两个Ø8的斜油孔,两个油孔孔口倒角,它的加工表面的位置要求是Ø95
mm圆跳动公差为0.01mm。
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Ø15mm深16.8mm的中心孔,2个M12深24mm的螺纹孔,各轴的外圆表面,右端面Ø95
mm的孔Ø30
mm。
这组加工表面有一定的位置要求,主要是:
(1)键槽24
mm×110mm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)Ø90
mm轴表面的圆柱度公差为0.01mm
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Ø95
mm轴心线与A-B轴心线的平行度公差Ø0.03mm
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)曲轴在铸造时,右端Ø95
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110
0.1mm的检验方法如图1-3。
将等高V形块放在工作平台上,以曲轴两轴径Ø95
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Ø1和轴径Ø2,Ø3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
-Ø
/2)-(H
-Ø
/2)
式中H
——曲轴拐径最高点………………………………式
(1)
H
(H
)——曲轴轴径最高点…………………………式
(2)
Ø
——曲轴拐径实际尺寸……………………………式(3)
Ø
(Ø3)——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Ø
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。
4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。
在加工汽车变速箱箱体零件时,需要设计专用夹具。
根据任务要求中的设计内容,需要设计加工两油孔夹具及铣曲拐端面夹具各一套。
其中加工两油孔的夹具将用于卧式钻床、组合钻床,刀具分别为两把麻花钻、扩孔钻对工件上的两个工艺孔同时进行加工,铣曲拐端面夹具将用于X62W铣床,刀具为两把硬质合金端铣刀YG8
,齿数
对变速箱箱体的前后两个端面同时进行加工。
4.1加工曲拐上端面油孔夹具设计
本夹具主要用来钻、扩油孔
,油孔倾斜的角度不一样,曲拐上端处的油孔较深选择钻头时要选择较为合理的,强度硬度还有长度都要考虑清楚,曲拐上顶面油孔并应与顶面成40
角,加工到本道工序前要完成曲拐的粗、精磨。
因此本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求。
以及如何提高劳动生产率,降低劳动强度。
4.1.1定位基准的选择
由零件图可知,油孔位于零件曲拐上,其尺寸精度要求和表面粗糙度要求不高,曲拐上顶面油孔并应与顶面成40
角。
为了保证所钻、扩的孔与顶面顶面成40
角并保证油孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。
根据基准重合、基准统一原则。
在选择油孔的加工定位基准时,应尽量选择上一道工序即粗、精磨顶面工序的定位基准,以及设计基准作为其定位基准。
因此加工油孔的定位基准应选择曲轴两端轴中心线作为主要定位基面以限制工件的四个自由度,用支承板在曲拐端面限制工件的一个自由度。
4.1.2切削力的计算与夹紧力分析
由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩加工,而钻削力远远大于扩的切削力。
因此切削力应以钻削力为准。
由《切削手册》得:
钻削力
钻削力矩
式中:
当用两把刀具同时钻削时:
本道工序加工油孔时,工件前后两轴承放在两V形块上。
再使工作台面上升一段距离。
夹紧力方向与钻削力方向不同。
有40
的夹角的偏向,所以夹紧力
1995.5N
。
4.1.3夹紧元件及动力装置确定
由于空气压缩机曲轴的生产量很大,采用手动夹紧的夹具虽然结构简单,在生产中的应用也比较广泛。
因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。
采用手动夹紧,原始夹紧力可以连续作用,夹紧可靠,方便实用。
本道工序夹具的夹紧元件选用两个V形块、一个支承板来对曲轴定位。
再用一个直压板对工件夹紧,从倾斜方向夹紧工件。
但工件仍可绕轴心线转动所以采用了一个支承板来限制它的转动。
由于夹紧力方向与钻削力方向不同,轴心线方向上受到力的作用,所以用一个支承板来定位。
根据工件的直径D=95mm可知V形块的结构尺寸如下:
表4-1V形块的各参数
H
D
>80-100
50
12
18
12
30
15
25
140
V形块设计如图
图4-1V形块图
4.1.4钻套、衬套及夹具体设计
工艺孔的加工需钻、扩两次切削才能满足加工要求。
故选用快换钻套(其结构如下图所示)以减少更换钻套的辅助时间。
根据工艺要求:
工艺孔8mm分钻、扩两个工步完成加工。
即先用
的麻花钻钻孔,根据GB1141—84的规定钻头上偏差为零,
夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。
这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。
整个夹具的结构夹具装配图所示。
4结论
机械制造毕业设计是我们学完了大学的全部基础颗,技术基础课以及所有的专业课之后进行的。
这是我们在毕业之前对我们所学各课程的一次深入的综合性的总测验,也是一次理论联系实际的训练,它在我们将来的工作和生活中占有举足轻重的地位。
在本次设计中,对零件的工艺分析是整个设计的前提,一个好的工艺规程还应考虑加工工艺装备等,如工序的合理性、工人的劳动强度等。
设计夹具时综合分析夹具发展现状,即高精、高效、经济。
就我个人而言,我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己分析问题,解决问题的能力。
因此在设计过程中,需仔细分析、计算各种参数,确保拉刀设计的合理性、经济性、可加工性等。
可以在今后的工作中在知识,能力和素质方面得到进一步提高。
为今后参加祖国的四个现代化建设打下一个良好的基础,为祖国的发展出一份力量。
设计尚有许多不足的地方,恳请各位老师给予指导和帮助。
参考文献
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[21]HandbookofMachineToolsManfredweck1984。
致谢
首先,我要感谢卢宗彪老师对毕业设计的指导。
在毕业设计中,卢老师花了大量的时间提出了很多的设计问题,并给予了很多的建议,让我知道了在做设计时应多方面考虑问题,同时,卢老师认真、负责的工作态度,让我在此次设计路上走的更为平坦,衷心的感谢卢老师,您辛苦了!
同时,在大学四年里我学到了很多很多知道,都离不开教导我的每一位老师,是他们辛勤的培养,使我受益匪浅,得到了不少对我论文有帮助的知识。
我深深感谢谢
我还要感谢每一位关心我的亲人和朋友们,使我在大学四年过完了一个充实而又开心的生活。
还有我辛苦的父母给了我很多的爱,使我有个美好的学习生活。
我想对你们说:
你们辛苦了。
我会好好的努力工作让你们有个幸福的生活的。
最后,很感谢阅读这篇毕业设计(论文)的人们。
感谢您们抽出宝贵的时间来阅读这篇毕业设计(论文)。
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