曲轴课程设计说明书

曲轴课程设计说明书

辽宁工程技术大学课程设计 1

辽宁工程技术大学

机 械 制 造 技 术 基 础

题 目：曲轴机械加工工艺规程及工艺装备设计

课 程 设 计

班 级：机电09-4班 姓 名：呼哲勇 指导教师：孙远敬 完成日期：2012-9-12 1

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一、设计题目

曲轴机械加工工艺规程及工艺装备设计

二、原始资料

(1) 被加工零件的零件图 1张 (2) 生产类型:（中批或大批大量生产）

三、上交材料

1．绘制零件图 1张 2．毛坯图 1张 3．编制机械加工工艺过程综合卡片 1套

4．编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片） 1套

5．绘制夹具装配图（A0或A1） 1张

6．绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1张

7．编写课程设计说明书（约5000-8000字）。 1份

四、进度安排

本课程设计要求在3周内完成。 1．第l～2天查资料，熟悉题目阶段。

2．第3～7天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。

3．第8～10天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。

4．第11～13天，完成夹具总装图的绘制。 5．第14～15天，零件图的绘制。

6．第16～18天，整理并完成设计说明书的编写。 7．第19天，完成图纸和说明书的输出打印。 8．第20～21天，答辩

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五、指导教师评语

成 绩：

指导教师 日 期

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序言

大三下学期我们进行了《机械制造基础》课的学习，并且也进行过金工实习。为了巩固所学知识，并且在我们进行毕业设计之前对所学各课程的进行一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,我们进行了本次课程设计。

通过这次课程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，同时，在课程设计过程中，我们认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。另外，在设计过程中，经过老师的悉心指导和同学们的热心帮助，我顺利完成了本次设计任务。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。

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摘要

在进行了一系列的课程学习之后我们进行了本次课程设计，目的是通过这次设计加深理解前面的知识，同时为我们以后的设计课程做一个铺垫，本次设计的内容为一个曲轴，对他的设计主要有从铸造生产到加工成型，整个过程：包括毛坯铸造，刀具选择，机床选择 加工工序设计以及加工误差的计算等一系列过程。起中有两个最主要的过程：一是机床与刀具的计算和选择，二是，工序专用夹具的设计。 在进行这两部分是要分外的耐心，查找各种手册和工具书来完成设计。最后要对整个过程进行检验。

关键词： 曲轴；工艺规格设计；定位夹紧；夹具设计。

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abstract

After carried on a series of curricula studied us to carry on this curriculum to design，Front the goal is deepens understanding the knowledge through this design Meanwhile makes an upholstery for we later design curriculum This design content is one and so on the crankshaft.His design mainly has from the casting produces to the processing formation Entire process: Including semifinished materials casting,Engine bed choice，Cutting tool choice Processing working procedure design as well as processing error computation and so on a series of processes. Gets up has two most main processes:first, Engine bed and cutting tool computation and choice; Working procedure unit clamp design. Is carrying on these two parts is must the particularly patience, Searches each kind of handbook and the reference book completes the design,Finally must carry on the examination to the entire process

Key words: bent axle Craft specification design Clamp planning fixture design

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目 录

序言 2 摘要 3

一、零件的分析 6 （一）零件的作用 6 （二）零件的工艺分析 6 二、确定生产类型 6 三、确定毛坯 7 （一）确定毛坯种类 7 （二）确定铸件加工余量及形状 8 （三）绘制毛坯图 8 四、工艺规程设计 8 （一）选择定位基准 8 （二）制定工艺路线 9 （三）机械加工余量、工序尺寸和加工时间的确定 10 五、夹具设计 25 六、参考文献 26 设计总结 27

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一、零件的分析 （一）零件的作用

题目给出的零件是曲轴，曲轴的作用是将连杆传来的力转变成为绕其本身轴线旋转的扭矩，并将此扭矩输出给汽车或其他，同时曲轴还驱动配器机构以及其他个辅助装置。 （二）零件的技术要求

（二）零件的工艺分析

分析零件图得出，该壳体外圆面可进行车削加工，

凹槽可以用铣刀加工，考虑到安装的统一性，为减少误差可同时进行车削加工。曲轴表面粗糙度要求不统一，且一些尺寸要求精度等级不同根据《机械制造手册》制定以下方案：对于表面粗糙度为1.6 m，进行精加工；对于表面粗糙度为3.2 m，进行半精车加工；对于表面粗糙度为6.3 m，进行粗加工。

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对于键槽的加工，考虑其形位误差要求高，且不易定位，因此必须采用专用夹具，并以形位基准为基准面装夹，这样可以保证加工工艺性。

二、确定生产类型

设此零件的生产纲领为5000件，查《机械制造设计基础课程设计指导书》第3页表1-2，可确定该曲轴生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中;加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。

三、确定毛坯

（一）确定毛坯种类：

零件材料为45号钢。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择金属摸机械造型铸件毛坯。查《机械制造技术基础课程设计指导书》第23页表2-3,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。 （二）确定铸件加工余量及形状：

查《机械制造技术基础课程设计指导书》第24页表2-4，选用加工余量为MA-H级，机械加工余量为3mm.并查表第24页2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量：

由确定下的切削类型主要为粗车、半精车和精车，由于半精车工序集中在曲轴（左端Ф20mm，右端Ф15mm和Ф12mm）。为减少切削时间，且考虑到所加工的材料为45号钢，可以在以上处留取半精车加工余量，其它需要精车的部位不必留取加工余量，直接进行粗车和精车。通过查表可以得出粗车的加工余量可取为5mm,半精车的加工余量可取为1mm。（表2-16，表2-17） （三）绘制铸件毛坯图

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四、工艺规程设计 (一)选择定位基准：

定位基准分为精基准、粗基准及辅助基准。在最初加工工序中，

只能用毛坯上未经加工的表面做为定位基准(粗基准)。在后续工序中，则使用已加工表面作为定位基准(精基准)。为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度，可在工件上某部位作一辅助基准，用以定位。

选择定位基准时，既要考虑零件的整个加工工艺过程，又要考虑零件的特征、设计基准及加工方法，根据粗、精基准的选择原则，合理选定零件加工过程中的定位基准。

通常在制定工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各个表面加工出来，即先选择零件表面最终加工所用精基准和中间工序所用的精基准，然后再考虑选择合适的最初工序的粗基准把精基准面加工出来

(1)粗基准的选择：以零件外圆为主要的定位粗基准。 (2)精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的外圆为主要的定位精基准。

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（二）制定工艺路线 机械加工工序：

1.遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，再安排精加工工序。 2.遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准。 3.遵循“先主后次”原则。

4.遵循“先面后孔”原则，先加工圆柱面，在加工键槽。

根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能

达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查《机械制造技术基础课程指导书》，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：

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（三）机械加工余量、工序尺寸及加工时间的确定

工序一 铸造 工序二 清砂

工序三 热处理 调质250—285HBS

淬火835℃，保温八小时，水中冷却。取出铸件后修行处理：去除飞边毛刺。 工序四 铣

用V型块和辅助支承调整装加工件后压紧，铣曲轴中部的上，下面，保证厚度尺寸为10mm。 （1）加工条件的确定

工件材料：由给定材料为45号钢：

加工要求：专用夹具，用V型块和辅助支承调整装加工件后压紧，洗曲轴中部分上，下平面，厚度尺寸保证为10mm：

机床：由被加工件为45号钢，考虑加工的经济性，可采用普通铣床X6132进行加工。

刀具：综合考虑加工的可行性，选择铣进行加工时。 (2)铣削用量的选择及有关计算：

a)切削深度 因切削用量较小，故可以选择ap=1.6mm,二次走刀即可完成所需尺寸。

b)每齿进给量：由《切削手册》表3.30可知机床的功为7.5KW， 查《切削手册》表3.5可得f=0.14~0.24mm/z,由于是对称铣， 选较小量f=0.14mm/z c)查后刀面最大磨损及寿命

查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为（1.0~1.5）mm 查《切削手册》表3.8, 寿命T=180min

d)计算切削速度 按《切削手册》表3.27中的公式：

vc

cvdoqv

Tapxvfzyvuvaez

m

pr

kv

也可以由表3.16查得vc=98mm/s n=439r/min vf =490mm/s 又根据XC6312

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铣床参数，选 n=475r/min vf =600mm/s，则实际的切削速度为： 即vc=

d0n

1000

=

3.14 180 475

1000

600

=119.3m/min,实际进给量为：fzv

v

fc

ncz

即fzv=

475 10

=0.13mm/z

e)校验机床功率 查《切削手册》表3.24，Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率Pcm为1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校验合格。

最终确定ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/z f)计算基本工时

tm

LVf

公式中： L=l+y+Δ；根据《切削手册》表3.26，可得 l+Δ=12mm, 所以L=98mm

故 tm=98/119.3=0.82min=50s 工序五 粗车

1．夹右端顶左边中心孔，车左端φ24mm，长度尺寸至20mm。 （1）加工条件的确定

工件材料：由给定材料为45钢；

加工要求：专用夹具，夹右端顶左边中心孔； 粗车左端面 24，保证总长度为20.8mm；

机床：由被加工件为铸件，考虑加工的经济性，可采用普通车床CA6140进行加工。

刀具：综合考虑加工的可行性，选择45°刀进行加工时。 (2) 切削用量的选择及有关计算 查《机械制造手册》表5-22：

1）确定背吃刀量ap ：选取背吃刀量 ap=1.3mm； 2）确定进给量 fz：选取进给量 f=0.7mm/r； 3）确定切削速度 vc：选取切削速度 vc=40m/min；

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4）主轴转速的确定：

由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×20.8=612.444 N/min； 5）走刀次数的选定：

由i=2.5/1.3；选取次数为2； 6）计算基本工时 切削时间为：

tj=

l l1 l2

fn

=

20 3 30.7 612.444

×2=0.12min=7.3s

2．夹右端顶左边中心孔，车左端φ22mm，长度尺寸至16mm。 （1）加工条件的确定

工件材料：由给定材料为45钢；

加工要求：专用夹具，夹右端顶左边中心孔； 粗车左端面 22，保证总长度为18.8mm；

机床：由被加工件为铸件，考虑加工的经济性，可采用普通车床CA6140进行加工。

刀具：综合考虑加工的可行性，选择45°刀进行加工时。 (2) 切削用量的选择及有关计算 查《机械制造手册》表5-22：

1）确定背吃刀量ap ：选取背吃刀量 ap=2mm； 2）确定进给量 fz：选取进给量 f=0.7mm/r； 3）确定切削速度 vc：选取切削速度 vc=40m/min； 4）主轴转速的确定：

由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×18.8=677.598 N/min； 5）走刀次数的选定： 由i=2.5/2；选取次数为1； 6）计算基本工时 切削时间为：

tj=

l l1 l2

fn

=

16 3 30.7 677.598

×1=0.046min=2.78s

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工序六 半精车

1．夹右端顶左边中心孔，车左端φ20mm，长度尺寸至16mm。 （1）加工条件的确定

工件材料：由给定材料为45钢；

加工要求：专用夹具，夹右端顶左边中心孔； 粗车左端面 22，保证总长度为18.8mm；

机床：由被加工件为铸件，考虑加工的经济性，可采用普通车床CA6140进行加工。

刀具：综合考虑加工的可行性，选择45°刀进行加工时。 (2) 切削用量的选择及有关计算 查《机械制造手册》表5-22：

1）确定背吃刀量ap ：选取背吃刀量 ap=0.5mm； 2）确定进给量 fz：选取进给量 f=0.7mm/r； 3）确定切削速度 vc：选取切削速度 vc=40m/min； 4）主轴转速的确定：

由公式n=1000v/πd得： n=1000×40/3.14×20=636.942 N/min； 5）走刀次数的选定：

由i=0.5/0.5；选取次数为1； 6）计算基本工时 切削时间为：

tj=

l l1 l2

fn

=

16 3 30.7 636.942

×=0.005min=3s

2．车槽2mm×φ18mm倒角C2。 （1）加工条件的确定

工件材料：由给定材料为45钢；

加工要求：专用夹具，夹右端顶左边中心孔；车槽2mm×φ18mm倒角C2 机床：由被加工件为铸件，考虑加工的经济性，可采用普通车床CA6140进行加工。

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刀具：综合考虑加工的可行性，选择切断刀进行加工时。 (2) 切削用量的选择及有关计算 查《机械制造手册》表5-22：

1）确定背吃刀量ap ：选取背吃刀量 ap=1mm； 2）确定切削速度 vc：选取切削速度 vc=20m/min； 3）主轴转速的确定：

由公式n=1000v/πd得： n=1000×20/3.14×2=3184.713 N/min； 4）计算基本工时 切削时间为：

tj=

2 21 3184.713

=0.008min

工序七 粗车

1.专用夹具夹左端顶右边中心孔，车右端φ30mm长度尺寸至80mm。 （1）加工条件的确定

工件材料：由给定材料为45钢；

加工要求：专用夹具，夹左端顶右边中心孔； 粗车右端面 30，保证总长度为80mm；

机床：由被加工件为铸件，考虑加工的经济性，可采用普通车床CA6140进行加工。

刀具：综合考虑加工的可行性，选择45°刀进行加工时。 (2) 切削用量的选择及有关计算 查《机械制造手册》表5-22：

1）确定背吃刀量ap ：选取背吃刀量 ap=2mm； 2）确定进给量 fz：选取进给量 f=0.7mm/r； 3）确定切削速度 vc：选取切削速度 vc=40m/min； 4）主轴转速的确定：

由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×80=159.235 N/min； 5）走刀次数的选定：

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由i=2.5/2；选取次数为1 6）计算基本工时 切削时间为：

tj=

l l1 l2

fn

=

2 3 30.7 159.235

=0.053min=3.2S

2.专用夹具夹左端顶右边中心孔，车右端φ27.6mm长度尺寸至78mm。 （1）加工条件的确定

工件材料：由给定材料为45钢；

加工要求：专用夹具，夹左端顶右边中心孔； 粗车右端面 20.6，保证总长度为78mm；

机床：由被加工件为铸件，考虑加工的经济性，可采用普通车床CA6140进行加工。

刀具：综合考虑加工的可行性，选择45°刀进行加工时。 (2) 切削用量的选择及有关计算 查《机械制造手册》表5-22：

1）确定背吃刀量ap ：选取背吃刀量 ap=1.5mm； 2）确定进给量 fz：选取进给量 f=0.7mm/r； 3）确定切削速度 vc：选取切削速度 vc=40m/min； 4）主轴转速的确定：

由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×78=163.45 N/min； 5）走刀次数的选定：

由i=2.5/1.5；选取次数为1； 6）计算基本工时 切削时间为：

tj=

l l1 l2

fn

=

30 3 30.7 163.45

=0.31min=18.87S

3.专用夹具夹左端顶右边中心孔，车右端φ20.6mm长度尺寸至48mm。

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（1）加工条件的确定

工件材料：由给定材料为45钢；

加工要求：专用夹具，夹右端顶左边中心孔； 粗车左端面 20.6，保证总长度为48mm；

机床：由被加工件为铸件，考虑加工的经济性，可采用普通车床CA6140进行加工。

刀具：综合考虑加工的可行性，选择45°刀进行加工时。 (2) 切削用量的选择及有关计算 查《机械制造手册》表5-22：

1）确定背吃刀量ap ：选取背吃刀量 ap=1.5mm； 2）确定进给量 fz：选取进给量 f=0.7mm/r； 3）确定切削速度 vc：选取切削速度 vc=40m/min； 4）主轴转速的确定：

由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×48=365.393 N/min； 5）走刀次数的选定：

由i=2.5/1.5；选取次数为1； 6）计算基本工时 切削时间为：

tj=

l l1 l2

fn

=

25 3 30.7 365.393

=0.12min=7.3S

4.专用夹具夹左端顶右边中心孔，车右端φ15mm长度尺寸至23mm。 （1）加工条件的确定

工件材料：由给定材料为45钢；

加工要求：专用夹具，夹端顶左边中心孔； 粗车左端面 15，保证总长度为23mm；

机床：由被加工件为铸件，考虑加工的经济性，可采用普通车床CA6140进行加工。

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刀具：综合考虑加工的可行性，选择45°刀进行加工时。 (2) 切削用量的选择及有关计算 查《机械制造手册》表5-22：

1）确定背吃刀量ap ：选取背吃刀量 ap=1.5mm； 2）确定进给量 fz：选取进给量 f=0.7mm/r； 3）确定切削速度 vc：选取切削速度 vc=40m/min； 4）主轴转速的确定：

由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×23=553.863 N/min； 5）走刀次数的选定：

由i=2.5/1.5；选取次数为5； 6）计算基本工时 切削时间为：

tj=

l l1 l2

fn

=

23 3 30.7 553.863

=0.07min=4.5S

工序八 半精车

1.专用夹具夹左端顶右边中心孔，车右端φ25.6mm长度尺寸至78mm。 （1）加工条件的确定

工件材料：由给定材料为45钢；

加工要求：专用夹具，夹端顶左边中心孔； 粗车左端面 25.6，保证总长度为78mm；

机床：由被加工件为铸件，考虑加工的经济性，可采用普通车床CA6140进行加工。

刀具：综合考虑加工的可行性，选择45°刀进行加工时。 (2) 切削用量的选择及有关计算 查《机械制造手册》表5-22：

1）确定背吃刀量ap ：选取背吃刀量 ap=1.3mm； 2）确定进给量 fz：选取进给量 f=0.7mm/r； 3）确定切削速度 vc：选取切削速度 vc=40m/min；

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4）主轴转速的确定：

由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×78=163.45 N/min； 5）走刀次数的选定： 选取次数为1； 6）计算基本工时 切削时间为：

tj=

l l1 l2

fn

=

30 3 30.7 163.45

=0.31min=18.6S

2.专用夹具夹左端顶右边中心孔，车右端φ16.3mm长度尺寸至48mm。 （1）加工条件的确定

工件材料：由给定材料为45钢；

加工要求：专用夹具，夹右端顶左边中心孔； 粗车左端面 16.3，保证总长度为48mm；

机床：由被加工件为铸件，考虑加工的经济性，可采用普通车床CA6140进行加工。

刀具：综合考虑加工的可行性，选择45°刀进行加工时。 (2) 切削用量的选择及有关计算 查《机械制造手册》表5-22：

1）确定背吃刀量ap ：选取背吃刀量 ap=1.5mm； 2）确定进给量 fz：选取进给量 f=0.7mm/r； 3）确定切削速度 vc：选取切削速度 vc=40m/min； 4）主轴转速的确定：

由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×48=365.393 N/min； 5）走刀次数的选定： 选取次数为1； 6）计算基本工时 切削时间为：

tj=

l l1 l2

fn

=

25 3 30.7 365.393

=0.12min=7.2S

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工序九 精车

1. 专用夹具夹左端顶右边中心孔，车右端φ20.5mm长度尺寸至78mm。 （1）加工条件的确定

工件材料：由给定材料为45钢；

加工要求：专用夹具，夹端顶左边中心孔； 粗车左端面 20.5，保证总长度为78mm；

机床：由被加工件为铸件，考虑加工的经济性，可采用普通车床CA6140进行加工。

刀具：综合考虑加工的可行性，选择45°刀进行加工时。 (2) 切削用量的选择及有关计算 查《机械制造手册》表5-22：

1）确定背吃刀量ap ：选取背吃刀量 ap=0.5mm； 2）确定进给量 fz：选取进给量 f=0.7mm/r； 3）确定切削速度 vc：选取切削速度 vc=40m/min； 4）主轴转速的确定：

由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×78=163.45 N/min； 5）走刀次数的选定： 选取次数为1； 6）计算基本工时 切削时间为：

tj=

l l1 l2

fn

=

30 3 30.7 163.45

=0.31min=18.8S

2．车槽2mm×φ16mm。 （1）加工条件的确定

工件材料：由给定材料为45钢；

加工要求：专用夹具，夹右端顶左边中心孔；车槽2mm×φ16mm倒角C2 机床：由被加工件为铸件，考虑加工的经济性，可采用普通车床CA6140进行加工。

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