毕业设计（论文）柴油发动机曲轴设计

前 言

机械制造工艺与机床夹具设计是机械制造工艺与机床夹具教学的一个不可少的辅助环节。它是学生全面综合运用本课程及有关先修课程的理论联系实际的一次重要实践。它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，及以后到工厂从事工艺与夹具设计具有十分重要的意义。机械制造工艺是机械工业的基础，是机械产品的生产的基本技术，工艺工作是每一个机械企业基本的活动内容，加强工艺技术研究，提高工艺水平，搞好工艺管理是提高机械产品质量，降低消耗的根本措施。此次设计的目的在于：根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，制定夹具设计方案，完成夹具结构设计。

法国出生的德裔工程师狄塞尔，在1897年研制成功可供实用的四冲程柴油机。由于它明显地提高了热效率而引起人们的重视。起初，柴油机用空气喷射燃料，附属装置庞大笨重，只用于固定作业。二十世纪初，开始用于船舶，1905年制成第一台船用二冲程柴油机。 1922年，德国的博施发明机械喷射装置，逐渐替代了空气喷射。二十世纪20年代后期出现了高速柴油机，并开始用于汽车。到了50年代，一些结构性能更加完善的新型系列化、通用化的柴油机发展起来，从此柴油机进入了专业化大量生产阶段。特别是在采用了废气涡轮增压技术以后，柴油机已成为现代动力机械中最重要的部分。

现代柴油机应该在减少PM（颗粒物）和NOx（氮氧化物）排放量的同时，不断改进其可操作性和耐用性，大量采用电子设备，降低操作和维修的综合费用。柴油机用燃料硫含量越高，对发动机活塞环、缸壁等的腐蚀、磨损也越大，柴油机油的变质也越快。因此，欧美等发达国家主张使用低硫柴油燃料。这就产生了一个问题，通常柴油机油规格升级时，可以由API CF-4升级到API CG-4，但是API CG-4 仅仅是对低硫柴油燃料而言，为满足最近的排放控制Tier-2法规标准，使用高硫柴油燃料的发动机可以采用API CH-4或ACEA E5规格的柴油机油。

现代柴油机在使消费者满意的同时，必须符合排放法规的要求 因此其设计要求，关键在于如何平衡提高柴油发动机性能与减少排放的两者之间的关系。(1)增加柴油发动机比功率。经过多年的研究发展，柴油机的体积变得越来越小．维修费用越来越低，而且也更加节能；在汽缸容积不变的前提下，增加发动机比功率，必须提高操作效率、改进发动机材质、精确控制发动机。(2)改进柴油发动机的耐用性。(3)柴油发动机大修周期加倍延长。柴油机汽车行驶百万英里后，仍能保证其燃辩经济性和排放性能。

伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。曲轴在发动机中是承受载荷传递动力的重要零部件，也是发动机五大零部件中最难以保证加工质量的零部件，其性能、水平直接影响整机的性能水平及可靠性。因此，各工业发达国家十分重视曲轴的生产，不断改进其材质及加工手段， 以提高其性能水平，满足发动机行业的需要。近几年来， 国内曲轴加工发展十分迅速。尤其是大功率柴油机曲轴。先进的加工工艺加工出的曲轴质量好、效率高且稳定，伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。 本设计的指导思想：

1. 应保证零件的加工质量，结构性能可靠，使用安全，操作方便。 2. 尽量提高生产率和降低消耗。

3. 具有良好的结构工艺性，便于制造，调整，维修，且便于切屑的清理，尽量减轻工

人的劳动强度，工艺规程正确，完整，统一，清晰。 4. 工艺规程中的计算单位应全部使用法定计量资料。 本设计应解决的主要问题

1. 熟悉原始资料及对零件进行工艺分析。 2. 计算零件的生产纲领，确定生产类型。 3. 选择毛坯类型和制造方法，绘制毛坯图。 4. 零件的机械加工工艺过程。 5. 工艺的分析计算。 6. 填写工艺文件。

7. 审核。

目 录

摘 要 ................................................................... I ABSTRACT ................................................................ II 第1章 绪 论 ............................................................ 1

1.1设计的主要内容 .................................................... 1 1.2国内外的研究现状 .................................................. 1 第2章 零件分析 .......................................................... 2

2.1零件的作用 ........................................................ 2 2.2曲轴工艺分析 ...................................................... 2 第3章 工艺规程设计 ...................................................... 3

3.1确定毛坯的材料和制造形式 .......................................... 3 3.2基面的选择 ........................................................ 3

3.2.1粗基准的选择 ................................................ 3 3.2.2精基准的选择 ................................................ 4 3.3制定工艺路线 ...................................................... 4 3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ............................ 6

3.4.1确定加工余量 ................................................ 6 3.4.2确定工序尺寸及其公差 ........................................ 6 3.4.3具体的计算 .................................................. 7 3.5确定切削用量及基本工时 ........................................... 11 第4章 专用夹具设计 ..................................................... 33

4.1设计主旨 ......................................................... 33 4.2确定夹具设计方案 ................................................. 33

4.2.1选择定位基准，并确定工件的定位方式及定位元件的结构 ......... 33 4.2.2确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧机构 ..................... 33 4.2.3确定刀具的对刀、导向方式，选择对刀、导向元件 ............... 34 4.2.4确定铣床夹具与机床间的正确位置 ............................. 35 4.3夹紧力的计算 ..................................................... 35

4.3.1切削力的计算 ............................................... 35 4.3.2工件正确夹紧所需力的计算 ................................... 36 4.3.3螺钉夹紧力 ................................................. 37 4.3.4验算结果 ................................................... 37 4.4夹具的定位精度分析 ............................................... 37

4.4.1确定的定位对刀方案 ......................................... 37 4.4.2误差分析与计算 ............................................. 37 4.4.3误差分析 ................................................... 38

第5章 结论与展望 ....................................................... 39 致 谢 .................................................................. 40 参考文献 ................................................................ 41

柴油发动机曲轴机械设计

摘 要

曲轴是柴油发动机的重要零件。它的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动，将作用在活塞的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和柴油发动机各辅助系统进行工作。曲轴在工作时承受着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，因此要求曲轴具有强度高、刚度大、耐磨性好，轴颈表面加工尺寸精确，且润滑可靠。

本设计是根据被加工曲轴的技术要求，进行机械工艺规程设计，然后运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计。主要工作有：绘制产品零件图，了解零件的结构特点和技术要求；根据生产类型和所在企业的生产条件，对零件进行结构分析和工艺分析；确定毛坯的种类及制造方法；拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备和工艺设备，确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定额；填写机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片等工艺卡片；设计指定的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图。

关键词：机械制造，加工工艺，曲轴，夹具

I

柴油发动机曲轴机械设计

ABSTRACT

Crankshaft is a very important parts of diesel engine. Ist action is change the to and fro

straight-line motion of the piston into rotary motion,and change the gas pressure on the piston into torque, that is used to drive executive body and accessory system of the diesel engine. Crankshaft is withstanding the changing pressure, inertia force and the torque. So the crankshaft mast have high strength, high rigidity, high abrasion resistance and the surface of axle journal must have high precision with well lubricating.

This design is on the basis of technical requirement of the crankshaft to design the technological procedure. And then use the fundamental and method of the fixture design to fix the fixture design programme,and complete the structural of the fixture. The main work is: Parts drawing, understand the characteristic of structure and technical requirement; Accroding to the types of manufacturing and the plant conditions of the company we will analyse the structure and craft of the crankshaft; Fix the type and manufacturing method of the roughcast; Fix the processing technic of the crankshft,select device and equipment fix the machining allowance and working procedure size and count the cutting specifications and time allowance.; Fix the Processing technological process card and Machine-finishing operation card; Design the special fixture and plan the assembling drawing and main parts drawing.

KEYWORDS: Machine manufacture, Processing craft, Crankshaft, fixture

II

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1.绪 论

制造业生产的是具有直接使用价值的产品，而这些产品与社会的生产活动和人民生活息息相关。当今制造业不仅是科学发展和技术发明转换为现实规模生产力的关键环节，并已成为为人类提供生活所需物质财富和精神财富的重要基础。良好的居住环境，充分的能源供给，便捷的交通和通信设施，丰富多彩的应刷出版、广播影视和网络媒体，优良的医疗保健手段，可靠的国家和社会安全以及抵抗自然灾害的能力等，均需要制造业的支持。[10]

1.1设计的主要内容

柴油发动机曲轴机械加工工艺规程与夹具设计（生产纲领：20000件）。 掌握工业规程设计的基本要求，设计工艺规程内容及步骤，制作机械加工工艺过程卡片，机械加工工序卡片。

掌握专用机床夹具设计的基本要求，设计主轴箱零件加工1到2个主要工序的专用机床夹具，掌握夹具设计的程序与内容，绘制夹具总图和主要零件图，编写夹具设计使用说明书。

1.2国内外的研究现状

伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。曲轴在发动机中是承受载荷传递动力的重要零部件，也是发动机五大零部件中最难以保证加工质量的零部件，其性能、水平直接影响整机的性能水平及可靠性。因此，各工业发达国家十分重视曲轴的生产，不断改进其材质及加工手段， 以提高其性能水平，满足发动机行业的需要。近几年来， 国内曲轴加工发展十分迅速。尤其是大功率柴油机曲轴。先进的加工工艺加工出的曲轴质量好、效率高且稳定，伴随着汽车工业的发展，我国的发动机曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。[13]

1

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2.零件分析

2.1零件的作用

曲轴是柴油发动机的重要零件。它的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动，将作用在活塞上的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和柴油发动机各辅助系统进行工作[6]。

曲轴在工作时承受着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，因此要求曲轴具有强度高、刚度大、耐磨性好，轴颈表面加工尺寸精确。[6]

2.2曲轴工艺分析

曲轴一般是由自由端、功率输出端和若干个曲拐组成。曲拐由主轴颈、连杆轴颈和曲柄组成。如零件图所示，该曲轴是整体式曲轴，有四个曲拐；主轴颈和连杆轴颈分布在同一平面内，四个连杆轴颈在主轴颈两侧呈两两分布，相互夹角180°。

曲轴的工艺特点是：结构复杂，加工的尺寸精度、形位精度和表面质量要求较高；刚性差，属于易弯曲变形的异性轴类零件。

曲轴的主要加工表面有：主轴颈、连杆轴颈及法兰盘端等。除了在零件图上的技术要求之外还应满足以下要求：

1）曲轴半径公差为±0.05mm。

2）主轴颈、连杆轴颈与曲柄连接圆角的Ra≤0.4μm。 3）各连杆轴颈线之间的角度偏差不大于±30′。

4）主轴颈、连杆轴颈需高频淬火，硬度为55—62HRC，淬火层深度不小于3mm。 5）曲轴的动力平衡不得大于120g2cm。

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3.工艺规程设计

3.1确定毛坯的材料和制造形式

机械零件常用的毛坯主要有铸件、锻件、焊接件、各种型材及板料等。选择毛坯要综合考虑零件材料及其力学性能、零件材料的工艺性、零件的结构形状和尺寸、生产类型、工厂生产条件。曲轴要求较高的刚性和冲击韧性，其形状尺寸以轴为主，毛坯形状较复杂，采用45钢较合适，大批量生产曲轴可用锻造，由于生产纲领是20000件，是大批量生产故采用模锻。其锻造工艺为：将坯料加热至1180~1240℃，经模锻锤弯曲预锻及终锻；在压床上切边；再在模锻锤上进行热校正；最后经热处理消除内应力，调整硬度值到207~241HBS。。

曲轴毛坯主要技术要求有： 1）热处理：调质207—241HBS。

2）法兰端面对主轴中心线的垂直度不大于1mm，其上孔（Φ45）中心线对主轴颈的中心线同轴度不大于2mm。

3）错磨误差：连杆轴颈纵向不大于2.5mm；径向不大于1mm。 4）曲轴弯曲不大于1mm

3.2基面的选择

机械加工的最初工序只能用共件毛坯上未加工表面作为定位基准，这种定位基准称为粗基准。用已经加工过的表面作定位基准则称为精基准。在制定零件机械加工工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准定位把工件加工到设计要求，然后考虑选择怎样的粗基准定位，把用作精基准的表面加工出来。[3] 3.2.1粗基准的选择

粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工表面之间的位置要求及合理分配各加工面的余量。同时要为后续工序提供精基准。具体有以下原则：为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选择非加工面为粗基准；为了保证各加工面都有足够的加

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工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准；为了保证重要加工面的余量均匀，应选择为粗基准；粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次；作粗基准的表面应平整光洁，以使工件定位稳定可靠，夹紧方便。[3]

曲轴也是属于轴类零件，以外圆作为粗基准，可分别以主轴颈和连杆轴颈作为粗基准。

3.2.2精基准的选择

精基准选择时应能保证加工精度和装夹可靠方便，有以下原则：基准重合原则；基准同一原则；自为基准原则；互为基准原则；保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。[3]

3.3制定工艺路线

工艺路线是工艺规程设计的总体布局。其主要任务是选择零件表面的加工方法、确定加工顺序、划分加工阶段。根据工艺路线，可以选择各工序的工艺基准，确定工序尺寸、设备、工装、切削用量和时间定额等。在拟定工艺路线时应从实际情况出发，充分考虑应用各种新工艺、新技术的可行性和经济性。[8]

选择零件表面加工方法的主要根据：零件材料性质及热处理要求；零件加工表面的尺寸公差等级和表面粗糙度；零件加工表面的位置精度要求；零件的形状尺寸；生产类型；具体的生产条件。[8]

机械加工工序的安排原则：概括为十六字诀：基准先行，先主后次，先粗后精，先面后孔。在零件切削加工工艺过程中，首先要安排加工基准面得工序。作为精基准表面，一般都安排在第一道工序进行加工，以便后续工序利用该基准定位加工其它表面。其次安排加工主要表面。至于次要表面则可在主要表面加工后穿插进行加工。当零件需要分阶段进行加工时，即先进行粗加工，再进行半精加工，最后进行精加工和光整加工。总之表面粗糙度值最低的表面和最终加工工序必须安排在最后加工，尽量避免磕碰高光洁的表面。所有机械零件的切削加工总是先加工出平面（端面），然后再加工内孔。[8]

热处理工序的安排：预备热处理的是改善加工性能，为最终热处理作好准备和消除残余应力，如正火、退火和时效处理。它安排在粗加工前后和需要消除应力处。最终热处理的目的是提高力学性能，如调质、淬火、渗碳淬火、渗氮等。调质、淬火、渗

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碳淬火安排在半精加工之后，精加工之前进行，以便在精加工磨削时纠正热处理变形。

[8]

辅助工序的安排：辅助工序主要包括检验、去毛刺、清洗、涂防锈油等。检验工序

是主要的辅助工序，重要零件粗加工或半精加工后，重要工序加工之前，零件外送车间加工之前，零件全部加工结束之后都要检验。去毛刺也是不可缺少的工序，在成批生产中，对于车削回转表面的毛刺均由车工去除；对于刨、铣、磨、钻等表面毛刺均由钳工去除。[8] 工艺路线方案

1. 铣曲轴前端面，并从两面转中心孔 2. 切曲轴第四、五侧版面并车第三主轴颈 3. 粗磨第三主轴颈

4. 车曲轴一、二、四、五主轴颈和前后端 5. 粗磨曲轴第一、五主轴颈 6. 粗磨曲轴第二、四主轴颈 7. 铣定位面E

8. 切曲轴第一、二、七、八侧板，并粗车第一、四连杆轴颈 9. 切曲轴第三、四、五、六侧板，并粗车第二、三连杆轴颈 10. 粗磨曲轴第一、二、三、四连杆轴颈

11. 精车曲轴法兰外圆及端面，车油封轴颈并倒角

12. 在曲轴第一五主轴颈上和第二三连杆轴颈上钻四个Φ8.4斜油孔 13. 在曲轴法兰上铣缺口

14. 在曲轴连杆轴颈侧板上钻四个Φ31.4孔 15. 在油孔上扩孔倒角，并在滤油孔上钻小孔 16. 在四个孔中攻螺纹M3331.5 17. 电热淬火 18. 精车曲轴前端 19. 精磨曲轴第三主轴颈 20. 精磨曲轴第一、五主轴颈 21. 精磨曲轴第二、四主轴颈 22. 精磨曲轴法兰外圆和油封轴顶颈 23. 精磨曲轴齿轮轮轴颈与前端 24. 精磨曲轴法兰端面

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25. 在曲轴后端扩、镗、较轴承孔 26. 精磨四个连杆轴颈

27. 在曲轴法兰上钻、扩、铰两个定位孔和四个螺栓孔 28. 在曲轴前端铣键槽钻孔并攻螺纹 29. 装管子 30. 去毛刺并吹净 31. 终检

3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

选零件材料为45钢生产类型为大批量生产，以此为依据确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 3.4.1确定加工余量

合理选择加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响，余量过大，则浪费材料及工时、增加机床和刀具的消耗；余量过小，则不能去掉加工前存在的误差和缺陷层，影响加工质量，造成废品。故应在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量。确定加工余量有以下三种方法：

1）分析计算法 通过分析影响加工余量的诸因素并应用理论公式进行计算来确定工序余量；

2）查表修正法 实际生产中，加工余量常常是按有关工艺手册和资料结合具有具体情况加以修正确定的；

3）经验估算法 由一些有经验的工程技术人员或工人根据经验，采用类比估算法确定加工余量。[4]

3.4.2确定工序尺寸及其公差

零件每一道工序加工规定达到的尺寸称为工序尺寸。工序尺寸及其公差的大小不仅受到工序余量的影响，而且与工艺基准的选择有密切的关系。工序基准或定位基准与设计基准重合时，使用往前推算的方法就能得到其工序尺寸及公差，先确定各工序余量的基本尺寸再由后往前逐个工序推算，即由零件上的设计尺寸开始，由最后一道工序向前工序推算，直到毛坯尺寸，中间各工序尺寸公差等级都按经济精度，按入体原

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则确定极限偏差，毛坯尺寸公差及偏差按相应的标准确定。在复杂的零件加工中，常常是工艺基准不能直接选作设计基准，而必须经过基准换算，将设计尺寸换算成加工工艺所需要的尺寸即工艺尺寸。[4] 3.4.3具体的计算

查得到锻件毛坯各个尺寸的加工余量及公差如图3.1

图3.1

0.175主轴颈和连杆轴颈（Φ85??0.160mm）

（1）确定加工方案

表2—40[9]，对于基本尺寸85mm，公差为0.015mm,公差等级为IT6。 表1—6[9]，确定加工方案为粗车－粗磨－精磨。 （2）用查表法确定加工余量 表2—4[9]，毛坯总余量为Z总=7mm。 查表2—29[9]： 精磨余量Z精磨=0.1mm； 粗磨余量Z粗磨=0.9mm； 粗车余量Z粗车=6mm。

（3）计算工序尺寸的基本尺寸。精磨以后工序基本尺寸为Φ85mm（设计尺寸），各工序基本尺寸依次为： 粗磨(85＋0.1)mm=85.1mm； 粗车(85.1＋0.9)mm=86mm； 毛坯(86＋6)mm=92mm。

（4）确定各工序尺寸的公差及基本偏差。查表2—40[9]： 精磨IT6；公差值为0.01mm；

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粗磨IT9；公差值为0.14mm； 粗车IT11；公差值为1mm；

毛坯CT10；公差值为4.5mm（表2—3[9]）。 工序尺寸按“入体原则”标注：

0.175精磨Φ85?； ?0.160粗磨Φ85.10； ?0.14粗车Φ86±0.50；

3毛坯Φ92?。 ?1步骤基本同上，为了简明以下用表格列出：

0.175表3.1主轴颈和连杆轴颈（Φ85?mm） ?0.160工序名称 精磨 粗磨 粗车 毛坯 工序余量 0.1 0.9 6 7 工序尺寸 Φ85 Φ85.1 Φ86 Φ92 工序公差 0.015 0.14 1 4 0工序尺寸及偏差 Φ85?0.160 Φ85.10 ?0.14Φ86±0.50 3Φ92? ?1?0.175表3.2前端轴（Φ38?0.1mm） 工序名称 粗磨 精车 粗车 毛坯 工序余量 0.2 1.4 12.4 14 工序尺寸 38 38.2 39.6 52 工序公差 0.1 0.34 0.62 4.5 ?0.034工序尺寸及偏差 Φ38?0.1 Φ38.2?0.34 Φ39.6?0.62 Φ52?1.5 ?3000表3.3前端键槽轴（Φ45?0.009mm）

工序名称 粗磨 精车 粗车 毛坯 工序余量 0.2 1.2 5.6 7 工序尺寸 45 45.2 46.4 52 8

工序公差 0.025 0.34 0.62 4.5 工序尺寸及偏差 Φ45?0.009 Φ45.2?0.34 Φ46.4?0.62 Φ52?1.5 ?300?0.034柴油发动机曲轴机械设计

?0.05表3.4第一主轴轴向长（610mm）

工序名称 精磨 半精磨 粗磨 粗车 毛坯 工序余量 0.05 0.1 0.15 2.7 3 工序尺寸 61 60.95 60.85 60.7 58 工序公差 0.05 0.12 0.12 0.2 4 工序尺寸及偏差 610?0.05 ?0.1260.95060.8500 ?0.1260.7?0.20 58?2.0 ?0.35表3.5第三主轴轴向长（66.150mm） 工序名称 精磨 粗磨 粗车 毛坯 工序余量 0.2 0.2 5.75 6.15 工序尺寸 66.15 65.95 65.75 60 工序公差 0.35 0.5 0.5 3 ?0.09工序尺寸及偏差 66.150?0.35 65.95065.75060?2 ?1?0.5 ?0.5表3.6第五主轴轴向长（850工序名称 精磨 半精磨 粗磨 粗车 毛坯 工序余量 0.1 0.3 0.2 8.6 9.2 工序尺寸 85 84.9 84.6 84.4 76 mm）

工序尺寸及偏差 850?0.09工序公差 0.09 0.15 0.2 0.15 3 ?0.2 84.90?0.1584.6084.40?1?0.2 ?0.1576?2 表3.7其它主轴及连杆轴向长（600工序名称 精磨 半精磨 粗磨 粗车 毛坯 工序余量 0.1 0.25 0.25 9.5 10.1 工序尺寸 60 59.9 59.75 59.5 50 9

mm） 工序尺寸及偏差 600?0.2工序公差 0.2 0.2 0.2 0.2 3 59.90?0.259.75059.50?1?0.2?0.2 50?2

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表3.8后端面（560mm） ?0.25工序名称 精磨 精车 粗车 锪 毛坯 工序余量 0.3 0.8 1.2 1.5 3.8 工序尺寸 56 56.3 57.3 58.5 60 工序公差 0.25 0.25 0.25 1 2 工序尺寸及偏差 56?0.25 56.3?0.25 57.3?0.25 00058.5?0.5 60?1.0 0.014表3.9后端轴承孔（Φ62?mm） ?0.082工序名称 精镗 半精镗 粗镗 毛坯 工序余量 0.5 1.5 4 6 工序尺寸 62 61.5 60 56 工序公差 0.046 0.074 0.1 3 ?0.1工序尺寸及偏差 0.014Φ62? ?0.082Φ61.50Φ600?0.074 ?0.19 Φ561?2 表3.10油封轴顶颈（Φ85?0.2mm）

工序名称 精磨 精车 粗车 毛坯 工序余量 0.2 1.4 3.4 5 工序尺寸 85 85.2 86.6 90 工序公差 0.1 0.23 1 2.4 0工序尺寸及偏差 Φ85?0.2 Φ85.2?0.23 Φ86.6±0.5 Φ90±1.2 0?0.1表3.11法兰盘外圆（Φ160?0.04mm）

工序内容 精磨 精车 粗车 毛坯 工序余量 0.1 1.9 4 6 工序尺寸 160 160.1 162 166 工序公差 0.04 0.26 1 4.5 0工序尺寸及偏差 Φ160?0.04 Φ160.1?0.26 Φ162±0.5 Φ166?1.5 ?300表3.12后端轴肩（Φ110?0.46mm） 工序名称 精车 粗车 毛坯 工序余量 0.7 5.3 6 工序尺寸 110 110.7 116 10

工序公差 0.46 0.46 4.5 工序尺寸及偏差 Φ110?0.46 Φ110.7?0.46 Φ166?1.5 ?300柴油发动机曲轴机械设计

?0.019表3.13法兰上的孔Φ160mm

工序名称 铰 扩 钻 毛坯 工序余量 0.15 0.85 15 0 工序尺寸 16 15.85 15 ―― 工序公差 0.019 0.09 0.2 ―― 工序尺寸及偏差 ?0.019Φ160 ?0.09Φ15.850 Φ15±0.10 ―― ?0.24表3.14法兰上的孔Φ16.50mm 工序名称 铰 钻 毛坯 工序余量 0.2 16.3 0 工序尺寸 16.5 16.3 ―― 工序公差 0.24 0.3 ―― ?0.34工序尺寸及偏差 ?0.24Φ16.50 Φ16±0.15 ―― mm） 工序尺寸及偏差 Φ31.40?0.34表3.15曲轴在连杆轴颈侧板上四个孔（Φ31.40工序名称 扩 钻 毛坯 工序余量 1.4 30 31.4 工序尺寸 31.4 30 0 工序公差 0.34 1 — Φ30±0.50 — 3.5确定切削用量及基本工时

切削用量主要是指切削速度、经给量和切削深度。影响切削用量的因素有：刀具材料、结构形状以及刚度；被加工零件的材料及其切削性能、零件的形状和刚度；机床的性能、功率和刚度；加工方法对加工精度及表面粗糙度的要求；对生产率的要求等。

工时定额计算的说明：在一个工序中，实际完成一个零件的加工所需的时间，称为序单件时间tj，由以下几部分组成。直接用于改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程消耗的时间称为基本时间tj。为实现上述过程所进行的的各种辅助动作所消耗的时间，称为辅助时间tf。除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地间tb、休息与生理时间和准备与终结时间。由于

tf?(0.15~0.2)?tj 式（3.1）

设计中取0.175计算；

11

柴油发动机曲轴机械设计

tx?(2%~7%)?(tj?tf) 式（3.2）

设计中取4.5%

tb?(2%~4%)?(tj?tf) 式（3.3）

设计中取3%计算。

td?tj?tf?tx?tb?1.263tj 式（3.4）

所以在以下计算中，仅算tj就可直接得到tf与tdj。具体各

工序的切削用量及工时定额确定如下：

工序1：铣曲轴前端面，并从两面钻中心孔 工步1钻中心孔

1.背吃刀量的确定,选取ap=32mm 2.进给量的确定，由表选取f=0.85mm/r

3.切削速度的计算，由表选取v=22m/min，由公式

n?1000v?d 式（3.5）

求出n?195.55r/min。参照表4-18，选取n=200r/min，将此转速带入公式

v?n?d1000 式（3.6）

求出实际切削速度v=22.50。 4.基本时间tj的计算

l=170mm,根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=11mm。由表得l3=mm，将上述结果带入公式

tj?(l?l1?l2?l3)(f?n) 式（3.7）

求出tj?1.083min=65s。辅助时间：tf=0.175tj=11.375s。 工步2铣曲轴端面

1．背吃刀量确定 ，ap?1.5mm。

2．进给量的确定, 由表选取d/z=100/5选取f=0.20mmr。

3．速度的计算,由表选取v=15mmin。由公式（3.5）求出转速n?88.15rmin，参照表选取n=100rmin。将此转速带入公式（3.6）求出实际铣削速度

v?16.328mmin。

4．基本时间tj的计算

铣曲轴前端面：l=26mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=3.5mm。由公式

fMZ=fz?z?n 式（3.8）

式（3.9）

求出fMZ=100mm/min。将上述结果带入公式

tj?(l?l1?l2)fMz12

柴油发动机曲轴机械设计

本工序总的工时：tj=0.325min=19.5s。辅助时间：tf=0.175tj=3.41s。 工序2：切曲轴第四、五侧板面，并车第三主轴颈 工步1切曲轴第四、五侧板面 1．背吃刀量的确定，选取ap?4mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.5mmr。

3．切削速度的计算，由表选取v=26mmin，由公式（3.5），求出n?98.15rmin。参照表4—18，选取n=100rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?27mmin。

4．基本时间tj的计算

l=131mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=6mm。由表得l3＝4mm，将上述结果

带入公式（3.7），求出tj?2.88min=172.8s。辅助时间：tf=0.175tj=30.24s。

工步2车第三主轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?6.0mm。 2．进给量的确定，由表选取f?1.0mmr。

3．切削速度的计算，由表5－2选取v=60mmin，由公式（3.5）求出，求出n?210.35rmin。参照表4—18，选取n=200rmin，将此转速代入公式（3.6）实际切削速度v?54mmin。

4．基本时间tj的计算

l=65.75mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=8mm。由表得l3＝4mm，将上述结

果带入公式（3.7），求出tj?0.404min=24.2s。辅助时间：tf=0.175tj=4.235s。

工序3：粗磨曲轴第三主轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.4mm。

2．进给量的确定，由表5—35，选取f?0.012mmr。

3．磨削速度的计算，由表选取v=40mmin，由公式（3.5）求出n?148.01rmin。参照表选取n=160rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?43.20mmin。

4．基本时间tj的计算

粗磨第三主轴颈：l=65.95mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.4mm。由表得

l3tf＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?29.43min。辅助时间：=0.175tj=5.15min。

工序4：车曲轴第一、二、四、五、主轴颈和前后端（采用硬质合金刀YT15） 工步1车前端轴一

13

柴油发动机曲轴机械设计

1．背吃刀量的确定，选取ap?12.4mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.8mmr。

3．切削速度的计算，由表选取v=50mmin，由公式（3.5），求出n?199.97rmin。参照表n=200rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度v?54.01mmin。

4．基本时间tj的计算

车前端轴一：l=58mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=14.4mm。由表得l3＝3mm，

tf=0.175tj=5.145s。将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.49min＝29.4s。辅助时间：

工步2车前端轴二

1．背吃刀量的确定，选取ap?5.6mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.8mmr。

3．切削速度的计算，由表选取v=50mmin，由公式（3.5），求出n?199.97rmin。参照表n=200rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度v?54.01mmin。

4．基本时间tj的计算

车前端轴二：l=64.65mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=7.6mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.49min＝29.34s。辅助时间：

tf=0.175tj=5.1345s。 工步3车法兰外圆

1．背吃刀量的确定，选取ap?4.0mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.8mmr。

3．切削速度的计算，由表选取v=50mmin，由公式（3.5），求出n?199.97rmin。

参照表n=200rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度v?54.01mmin。

4．基本时间tj的计算

车法兰外圆：l=20mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=6mm。由表得l3＝3mm，

tf=0.175tj=2.205s。将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.21min＝12.6s。辅助时间：

工步4车油封轴顶颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?3.4mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.8mmr。

3．切削速度的计算，由表选取v=50mmin，由公式（3.5），求出n?199.97rmin。参照表n=200rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度v?54.01mmin。

4．基本时间tj的计算

车油封轴顶颈：l=29mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=5.4mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.25min＝15.15s。辅助时间：

14

柴油发动机曲轴机械设计

tf=0.175tj=2.65s。 工步5车后端轴肩

1．背吃刀量的确定，选取ap?5.3mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.8mmr。

3．切削速度的计算，由表选取v=50mmin，由公式（3.5），求出n?199.97rmin。

参照表n=200rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度v?54.01mmin。

4．基本时间tj的计算

车后端轴肩：l=5.8mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=7.3mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.119min＝7.16s。辅助时间tf=0.175tj=1.25s。

工步6车曲轴第一、二、四、五、主轴颈 1．背吃刀量的确定，选取ap?6mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.8mmr。

3．切削速度的计算，由表选取v=50mmin，由公式（3.5），求出n?199.97rmin。参照表n=200rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度v?54.01mmin。

4．基本时间tj的计算

车第一、二、四、五主轴颈：l=59.5mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=8mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.466min＝7.94s。辅助时间：

tf=0.175tj=1.3895s。

工序5：粗磨曲轴第一、五主轴颈 工步1粗磨曲轴第一主轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.4mm。

2．进给量的确定，由表5—35，选取f?0.012mmr。

3．磨削速度的计算，由表选取v=40mmin，由公式（3.5），求出n?148.01rmin。

参照表选取n=160rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?43.20mmin。

4．基本时间tj的计算

粗磨第一主轴颈：l=60.85mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.4mm。由表得

l3tf＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?27.44min辅助时间：=0.175tj=4.802min。 工步2粗磨曲轴第五主轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.4mm。

2．进给量的确定，由表5—35，选取f?0.012mmr。

15

柴油发动机曲轴机械设计

3．磨削速度的计算，由表选取v=40mmin，由公式（3.5），求出n?148.01rmin。参照表选取n=160rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?43.20mmin。

4．基本时间tj的计算

粗磨第五主轴颈：l=84.6mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.4mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?36.72min辅助时间：

tf=0.175tj=6.426min。

工序6：粗磨曲轴第二、四主轴颈 工步1粗磨曲轴第二主轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.4mm。

2．进给量的确定，由表5—35，选取f?0.012mmr。

3．磨削速度的计算，由表选取v=40mmin，由公式（3.5），求出n?148.01rmin。

参照表选取n=160rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?43.20mmin。

4．基本时间tj的计算

粗磨第二主轴颈：l=59.75mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.4mm。由表得

l3tf＝4mm将上述结果带入公式（3.7），求出tj?27.01min辅助时间：=0.175tj=4.726min。 工步2粗磨曲轴第四主轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.4mm。

2．进给量的确定，由表5—35，选取f?0.012mmr。

3．磨削速度的计算，由表选取v=40mmin，由公式（3.5），求出n?148.01rmin。

参照表选取n=160rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?43.20mmin。

4．基本时间tj的计算

粗磨第四主轴颈：l=59.75mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.4mm。由表得

l3tf＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?27.01min辅助时间：=0.15tj=4.05min。 工序7铣定位面E

1．背吃刀量的确定，选取ap?5.6mm。

2．进给量的确定，由表选取d/z=100/5, fz?0.15mmz。

3．钻削速度的计算，由表5-15选取v=38mmin，由公式（3.5），求出n?550rmin。

16

柴油发动机曲轴机械设计

参照表选取n=560rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?38.68mmin。

4．基本时间tj的计算

铣缺口：l=30mm，根据表5—43，l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=5.1mm，由公（3.8） 求出fMZ=420mmmin。将上述结果带入公式（3.9）求出tj?0.09min=5.44s。辅助时间：tf=0.175tj＝0.952s。

工序8：切曲轴第一、二、七、八侧板并粗车第一四连杆轴颈 工步1切曲轴第一、二、七、八侧板面 1．背吃刀量的确定，选取ap?4.0mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.5mmr。

3．切削速度的计算，由表选取v=26mmin，由公式（3.5），求出n?98.15rmin。参照表4—18，选取n=100rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?27mmin。

4．基本时间tj的计算

切曲轴第一、二、七、八侧板：l=131mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=6mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?2.88min辅助时间：

tf=0.175tj=0.504min。

工步2车曲轴第一、四连杆轴颈 1．背吃刀量的确定，选取ap?6mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.8mmr。

3．切削速度的计算，由表选取v=50mmin，由公式（3.5），求出n?199.97rmin。

参照表n=200rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度v?54.01mmin。

4．基本时间tj的计算

车曲轴第一、四连杆轴颈：l=59.5mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=8mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.466min＝27.94s辅助时间：

tf=0.175tj=4.8895s。

工序9：切曲轴第三、四、五、六侧板并粗车第二、三连杆轴颈 工步1切曲轴第三、四、五、六侧板面 1．背吃刀量的确定，选取ap?4.0mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.5mmr。

3．切削速度的计算，由表选取v=26mmin，由公式（3.5），求出n?98.15rmin。

参照表4—18，选取n=100rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

17

柴油发动机曲轴机械设计

v?27mmin。

4．基本时间tj的计算

切曲轴第三、四、五、六侧板：l=131mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=6mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?2.88min辅助时间：

tf=0.175tj=0.504min。

工步2车曲轴第二、三连杆轴颈 1．背吃刀量的确定，选取ap?6mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.8mmr。

3．切削速度的计算，由表选取v=50mmin，由公式（3.5），求出n?199.97rmin。

参照表n=200rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度v?54.01mmin。

4．基本时间tj的计算

车曲轴第二、三连杆轴颈：l=59.5mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=8mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.466min＝27.94s辅助时间：

tf=0.175tj=4.8895s。

工序10：粗磨曲轴第一、二、三、四连杆轴颈 工步1粗磨曲轴第一连杆颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.4mm。

2．进给量的确定，由表5—35，选取f?0.012mmr。

3．磨削速度的计算，由表选取v=40mmin，由公式（3.5），求出n?148.01rmin。

参照表选取n=160rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?43.20mmin。

4．基本时间tj的计算

粗磨第一连杆轴颈：l=59.75mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.4mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?27.01min辅助时间：

tf=0.175tj=4.726min。

工步2粗磨曲轴第二连杆轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.4mm。

2．进给量的确定，由表5—35，选取f?0.012mmr。

3．磨削速度的计算，由表选取v=40mmin，由公式（3.5），求出n?148.01rmin。

参照表选取n=160rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?43.20mmin。

4．基本时间tj的计算

18

柴油发动机曲轴机械设计

粗磨第二连杆轴颈：l=59.75mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.4mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?27.01min辅助时间：

tf=0.175tj=4.726min。

工步3粗磨曲轴第三连杆轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.4mm。

2．进给量的确定，由表5—35，选取f?0.012mmr。

3．磨削速度的计算，由表选取v=40mmin，由公式（3.5），求出n?148.01rmin。

参照表选取n=160rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?43.20mmin。

4．基本时间tj的计算

粗磨第三连杆轴颈：l=59.75mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.4mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?27.01min辅助时间：

tf=0.175tj=4.726min。

工步4粗磨曲轴第四连杆轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.4mm。

2．进给量的确定，由表5—35，选取f?0.012mmr。

3．磨削速度的计算，由表选取v=40mmin，由公式（3.5），求出n?148.01rmin。

参照表选取n=160rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?43.20mmin。

4．基本时间tj的计算

粗磨第四连杆轴颈：l=59.75mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.4mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?27.01min辅助时间：

tf=0.175tj=4.726min。

工序11：精车曲轴法兰外圆及端面，车油封轴颈并倒角 工步1精车曲轴法兰外圆

1．背吃刀量的确定，选取ap?1.9mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.2mmr。

3．切削速度的计算，由表选取v=120mmin，由公式（3.5），求出n?238.7rmin。

参照表选取n=240rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?120.65mmin。

4．基本时间tj的计算

精车曲轴法兰外圆：l=18.5mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=3.9mm。由表

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柴油发动机曲轴机械设计

tf=0.175 得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.592min＝35.5s辅助时间：tj=6.212s。

工步2精车曲轴法兰外圆端面

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.8mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.2mmr。

3．切削速度的计算，由表选取v=120mmin，由公式（3.5），求出n?238.7rmin。

参照表选取n=160rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?120.65mmin。

4．基本时间tj的计算

精车曲轴法兰外圆端面：l=80mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.8mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?1.85min＝111s辅助时间：

tf=0.175tj=19.425s。 工步3精车油封轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?1.4mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.2mmr。

3．切削速度的计算，由表选取v=120mmin，由公式（3.5），求出n?448rmin。

参照表选取n=480rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?128.4mmin。

4．基本时间tj的计算

精车油封轴颈：l=29.18mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=3.4mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），得tj?0.402min＝24.12s，辅助时间

tf=0.175tj=4.221s。 工步4精车曲轴后端轴肩

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.7mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.2mmr。

3．切削速度的计算，由表选取v=120mmin，由公式（3.5），求出n?347.7rmin。

参照表选取n=360rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?124.34mmin。

4．基本时间tj的计算

精车曲轴后端轴肩：l=5.12mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.7mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.19min＝11.52s辅助时间：

tf=0.175tj=2.016s。

20

柴油发动机曲轴机械设计

工序12：在曲轴第一、五主轴颈上和第二、三连杆轴颈上钻四个?8.4斜油孔（在组合机床上用高速钢刀具钻孔）

工步1在曲轴第一主轴颈上钻斜油孔 1．背吃刀量的确定，选取ap?8.4mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.15mmr。

3．钻削速度的计算，由表5－22选取v=20mmin，由公式（3.5），求出，求出实际切n?758.27rmin。参照表选取n=720rmin，将此转速代入公式（3.6）削速度v?18.99mmin。

4．基本时间tj的计算

在曲轴第一主轴颈上钻斜油孔：l=132.92mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得，求出tj?1.39minl1=10.4mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式（3.7）辅助时间：tf=0.175tj=14.6125s。

工步2在曲轴第五主轴颈上钻斜油孔 1．背吃刀量的确定，选取ap?8.4mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.15mmr。

3．钻削速度的计算，由表5－22选取v=20mmin，由公式（3.5），求出

n?758.27rmin。参照表选取n=720rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切

＝83.5s

削速度v?18.99mmin。

4．基本时间tj的计算

在曲轴第五主轴颈上钻斜油孔：l=132.92mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得

l1=10.4mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?1.39min＝83.5s

辅助时间：tf=0.175tj=14.6125s。

工步3在曲轴第二连杆轴颈上钻斜油孔 1．背吃刀量的确定，选取ap?8.4mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.15mmr。

3．钻削速度的计算，由表5－22选取v=20mmin，由公式（3.5），求出

n?758.27rmin。参照表选取n=720rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切

削速度v?18.99mmin。

4．基本时间tj的计算

在曲轴第二连杆轴颈上钻斜油孔：l=132.92mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得

l1=10.4mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?1.39min＝83.5s

辅助时间：tf=0.175tj=14.6125s。

21

柴油发动机曲轴机械设计

工步4在曲轴第三连杆轴颈上钻斜油孔 1．背吃刀量的确定，选取ap?8.4mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.15mmr。

3．钻削速度的计算，由表5－22选取v=20mmin，由公式（3.5），求出，求出实际切n?758.27rmin。参照表选取n=720rmin，将此转速代入公式（3.6）削速度v?18.99mmin。

4．基本时间tj的计算

在曲轴第三主轴颈上钻斜油孔：l=132.92mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得，求出tj?1.39minl1=10.4mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式（3.7）辅助时间：tf=0.175tj=14.6125s。

工序13：在曲轴法兰上铣缺口（高速钢立铣刀） 1．背吃刀量的确定，选取ap?11mm。

2．进给量的确定，由表选取d/z=22/5,fz?0.15mmz。

3．钻削速度的计算，由表5-15选取v=38mmin，由公式（3.5），求出n?550rmin。参照表选取n=560rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?38.68mmin。

＝83.5s

4．基本时间tj的计算

铣缺口：l=22mm，根据表5—43，l2=1~3mm，取l2=1mm，查表得l1=3.5mm，由公式（3.8），求出fMZ=82.5mmmin。将上述结果带入公式（3.9），求出

tj?0.32min=19.27s。辅助时间：tf=0.175tj＝3.37s。

工序14：在曲轴连杆轴颈侧板上钻四个?31.4孔 工步1钻孔

1．背吃刀量的确定，选取ap?15mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.40mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=20mmin，由公式（3.5），求出n?212rmin。参照表选取n=240rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?22.61mmin。

4．基本时间tj的计算

钻孔：l=90mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=17mm。由表得l3＝5mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?1.20min＝71.88s辅助时间：tf=0.175tj=12.579s。

工步2扩孔

1．背吃刀量的确定，选取ap?1.4mm。

22

柴油发动机曲轴机械设计

2．进给量的确定，由表选取f?0.60mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=63.3mmin，由公式（3.5）,求出n?642rmin。参照表选取n=680rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?67.05mmin。

4．基本时间tj的计算

扩孔：l=90mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=1.7mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式(3.7),求出tj?0.244min＝14.62s辅助时间：tf=0.15tj=2.19s。

所以得总的基本时间tj?58.48s。辅助时间：tf=0.175tj=10.234s。 工序15：在油孔上扩孔倒角，并在滤油孔上钻小孔 工步1扩孔

1．背吃刀量的确定，选取ap?2.6mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.50mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=5.65mmin，由公式（3.5）,求出n?163.58rmin。参照表选取n=180rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度v?5.80mmin。

4．基本时间tj的计算

扩孔：l=5.5mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=3.3mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式(3.7),求出tj?0.21min＝12.10s辅助时间：tf=0.175tj=2.1175s。

所以得总的基本时间tj?48.41s。辅助时间：tf=0.175tj=8.471s。 工步2钻小孔

1．背吃刀量的确定，选取ap?2mm。

2．进给量的确定，由表选取f?0.06mmr。

3．钻削速度的计算，由表5－22选取v=18mmin，由公式（3.5）,求出

n?1433.12rmin。参照表选取n=1480rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际

切削速度v?18.59mmin

4．基本时间tj的计算

钻小孔：l=2mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=4mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式(3.7),求出tj?0.18min＝10.8s辅助时间：tf=0.175tj=1.89s。

所以得总的基本时间tj?43.2s。辅助时间：tf=0.175tj=7.56s。 工序16：在四个孔中攻螺纹M33?1.5（高速钢螺母丝锥W18Cr4V） 1．背吃刀量的确定，选取ap?1.6mm。 2．进给量的确定，由表选取f?1.5mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=39.20mmin，由公式（3.5）,求出n?378rmin。

23

柴油发动机曲轴机械设计

参照表选取n=400rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度v?41.45mmin

4．基本时间tj的计算

攻螺纹：l=16.5mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=4mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式(3.7)，求出tj?0.18min＝9.46s辅助时间：tf=0.175tj=1.665s。

所以得总的基本时间tj?37.84s。辅助时间：tf=0.175tj=6.622s。 工序17：电热淬火 估计tj＝15min。 工序18：精车曲轴轴前端 工步1精车曲轴前端轴一

1．背吃刀量的确定，选取ap?1.4mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.2mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=120mmin，由公式（3.5）,求出n?1000.4rmin。参照表选取n=1000rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?119.95mmin。

4．基本时间tj的计算

精车曲轴前端轴一：l=58mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=3.4mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式(3.7),求出tj?0.342min＝20.5s辅助时间：

tf=0.175tj=3.5875。 工步2精车曲轴前端轴二

1．背吃刀量的确定，选取ap?1.2mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.2mmr。

3．钻削速度的计算，由表5－22选取v=120mmin，由公式（3.5）,求出

n?845.49rmin。参照表选取n=860rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切

削速度v?122.06mmin。

4．基本时间tj的计算

精车曲轴前端轴二：l=64.65mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=3.2mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式(3.7),求出tj?0.44min＝26.11s辅助时间：

tf=0.175tj=4.569s。

工序19：精磨曲轴第三主轴颈 1．背吃刀量的确定，选取ap?0.1mm。

2．进给量的确定，由表选取f?0.0045mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=60mmin，由公式（3.5）,求出n?224.81rmin。

24

柴油发动机曲轴机械设计

参照表选取n=240rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?64.09mmin。

4．基本时间tj的计算

精磨曲轴第三主轴颈：l=66.15mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm查表得l1=2.1mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式(3.7),求出tj?68.75min辅助时间：

tf=0.175tj=12.03min。

工序20：精磨曲轴第一、五主轴颈 工步1精磨曲轴第一主轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.1mm。

2．进给量的确定，由表选取f?0.0045mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=60mmin，由公式（3.5）,求出n?224.81rmin。

参照表选取n=240rmin，将此转速代入公式（3.6）,，求出实际切削速度

v?64.09mmin。

4．基本时间tj的计算

精磨曲轴第一主轴颈：l=61mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm查表得l1=2.1mm。由表得

l3tf＝3mm，将上述结果带入公式(3.7),求出tj?63.89min辅助时间：=0.175tj=11.18min。 工步2精磨曲轴第五主轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.1mm。

2．进给量的确定，由表选取f?0.0045mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=60mmin，由公式（3.5）,求出n?224.81rmin。

参照表选取n=240rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?64.09mmin。

4．基本时间tj的计算

精磨曲轴第五主轴颈：l=85mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，由公式（3.7）,求出

l1=2.1mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式(3.7),求出tj?86.20mintf辅助时间：

=0.175tj=15.08min。

工序21：精磨曲轴第二、四主轴颈 工步1精磨曲轴第二主轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.1mm。

2．进给量的确定，由表选取f?0.0045mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=60mmin，由公式（3.5），求出n?224.81rmin。

25

柴油发动机曲轴机械设计

参照表选取n=240rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?64.09mmin。

4．基本时间tj的计算

精磨曲轴第二主轴颈：l=60mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.1mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?63.06min辅助时间：

tf=0.175tj=11.035min。 工步2精磨曲轴第四主轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.1mm。

2．进给量的确定，由表选取f?0.0045mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=60mmin，由公式（3.5），求出n?224.81rmin。

参照表选取n=240rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?64.09mmin。

4．基本时间tj的计算

精磨曲轴第四主轴颈：l=60mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.1mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?63.06min辅助时间：

tf=0.175tj=11.035min。

工序22：精磨曲轴法兰外圆和油封轴顶颈 工步1精磨曲轴法兰外圆

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.1mm。

2．进给量的确定，由表选取f?0.0075mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=30mmin，由公式（3.5），求出n?59.71rmin。

参照表选取n=60rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度v?30.14mmin。

4．基本时间tj的计算

精磨曲轴法兰外圆：l=18mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.1mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?58min辅助时间：tf=0.175tj=10.15min。

工步2精磨曲轴油封轴顶颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.2mm。

2．进给量的确定，由表选取f?0.0075mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=30mmin，由公式（3.5），求出n?112.40rmin。参照表选取n=120rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?32.03mmin。

4．基本时间tj的计算

26

柴油发动机曲轴机械设计

精磨曲轴油封轴顶颈：l=34mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.2mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?46.89min辅助时间：

tf=0.175tj=8.205min。

工序23：精磨曲轴齿轮轴颈与前端 工步1精磨曲轴齿轮轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.2mm。

2．进给量的确定，由表选取f?0.0045mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=30mmin，由公式（3.5），求出n?212.31rmin。

参照表选取n=240rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?33.91mmin。

4．基本时间tj的计算

精磨曲轴前端齿轮轴颈：l=65mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.2mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?67.78min辅助时间：

tf=0.175tj=11.86min。 工步2精磨曲轴前端轴一

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.2mm。

2．进给量的确定，由表选取f?0.0045mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=30mmin，由公式（3.5），求出n?251.42rmin。

参照表选取n=280rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?33.41mmin。

4．基本时间tj的计算

精磨曲轴前端轴一：l=58mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.2mm。由表得l3tf=0.175tj=9.19min。＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?52.54min辅助时间：

工序24：精磨曲轴法兰端面

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.1mm。

2．进给量的确定，由表选取f?0.0075mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=120mmin，由公式（3.5），求出n?238.84rmin。参照表选取n=240rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?120.57mmin。

4．基本时间tj的计算

精磨曲轴法兰端面：l=80mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.1mm。由表得l3tf=0.175tj=8.56min。＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?48.94min辅助时间：

27

柴油发动机曲轴机械设计

工序25：在曲轴后端扩镗铰轴承孔 工步1粗镗

1．背吃刀量的确定，选取ap?4mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.3mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=40mmin，由公式（3.5），求出n?212.31rmin。参照表选取n=240rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?45.22mmin。

4．基本时间tj的计算

粗镗：l=20mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=6mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.458min＝27.5s辅助时间：tf=0.175tj=4.81s。

工步2半精镗

1．背吃刀量的确定，选取ap?1.5mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.2mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=80mmin，由公式（3.5），求出n?414.27rmin。参照表选取n=450rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?86.89mmin。

4．基本时间tj的计算

半精镗：l=20mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=3.5mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.339min＝20.33s辅助时间：tf=0.175tj=3.55s。

工步3精镗

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.5mm。 2．进给量的确定，由表选取f?1.0mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=15mmin，由公式（3.5），求出n?77.05rmin。参照表选取n=80rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度v?15.57mmin。

4．基本时间tj的计算

精镗：l=20mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.5mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.369min＝22.13s辅助时间：tf=0.175tj=3.87s。

工序26：精磨曲轴四个连杆轴颈 工步1精磨曲轴第一连杆轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.1mm。

2．进给量的确定，由表选取f?0.0045mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=60mmin，由公式（3.5），求出n?224.81rmin。

28

柴油发动机曲轴机械设计

参照表选取n=240rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?64.09mmin。

4．基本时间tj的计算

精磨曲轴第一连杆轴颈：l=60mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.1mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?63.06min辅助时间：

tf=0.175tj=11.03min。

工步2精磨曲轴第二连杆轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.1mm。

2．进给量的确定，由表选取f?0.0045mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=60mmin，由公式（3.5），求出n?224.81rmin。

参照表选取n=240rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?64.09mmin。

4．基本时间tj的计算

精磨曲轴第二连杆轴颈：l=60mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.1mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?63.06min辅助时间：

tf=0.175tj=11.03min。

工步3精磨曲轴第三连杆轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.1mm。

2．进给量的确定，由表选取f?0.0045mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=60mmin，由公式（3.5），求出n?224.81rmin。

参照表选取n=240rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?64.09mmin。

4．基本时间tj的计算

精磨曲轴第三连杆轴颈：l=60mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.1mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?63.06min辅助时间：

tf=0.175tj=11.03min。

工步4精磨曲轴第四连杆轴颈

1．背吃刀量的确定，选取ap?0.1mm。

2．进给量的确定，由表选取f?0.0045mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=60mmin，由公式（3.5），求出n?224.81rmin。

参照表选取n=240rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?64.09mmin。

29

柴油发动机曲轴机械设计

4．基本时间tj的计算

精磨曲轴第四连杆轴颈：l=60mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.1mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?63.06min辅助时间：

tf=0.175tj=11.03min。

工序27：在曲轴法兰上钻扩铰两个定位孔和四个螺栓通孔

?0.241.?16.50

工步1钻孔

（1）背吃刀量的确定，选取ap?16.3mm。 （2）进给量的确定，由表选取f?0.24mmr。

（3）钻削速度的计算，由表选取v=20mmin，由公式（3.5），求出n?390.76rmin。参照表选取n=400rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?20.47mmin。

（4）基本时间tj的计算

钻孔：l=18mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=10.15mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.36min＝21.34s辅助时间：tf=0.175tj=3.73s。

工步2铰孔

（1）背吃刀量的确定，选取ap?0.2mm。 （2）进给量的确定，由表选取f?0.80mmr。

（3）钻削速度的计算，由表选取v=3mmin，由公式（3.5），求出n?57.90rmin。参照表选取n=60rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度v?3.11mmin。

（4）基本时间tj的计算

铰孔：l=18mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.2mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.55min＝32.75s辅助时间：tf=0.175tj=5.73s。

?0.0192.?160

工步1钻孔

（1）背吃刀量的确定，选取ap?15mm。 （2）进给量的确定，由表选取f?0.24mmr。

（3）钻削速度的计算，由表选取v=20mmin，由公式（3.5），求出n?424.63rmin。参照表选取n=450rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?21.195mmin。

（4）基本时间tj的计算

钻孔：l=18mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=9.5mm。由表得l3＝3mm，将上

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柴油发动机曲轴机械设计

述结果带入公式（3.7），求出tj?0.31min＝18.61s辅助时间：tf=0.175tj=3.25s。

工步2扩孔

（1）背吃刀量的确定，选取ap?0.85mm。 （2）进给量的确定，由表选取f?0.50mmr。

（3）钻削速度的计算，由表选取v=10mmin，由公式（3.5），求出n?200.93rmin。参照表选取n=200rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度v?9.95mmin。

（4）基本时间tj的计算

扩孔：l=18mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.85mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.27min＝16.11s辅助时间：tf=0.175tj=2.81s。

工步3铰孔

（1）背吃刀量的确定，选取ap?0.15mm。 （2）进给量的确定，由表选取f?0.80mmr。

（3）钻削速度的计算，由表选取v=3mmin，由公式（3.5），求出n?59.71rmin。参照表选取n=60rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度v?3.02mmin。

（4）基本时间tj的计算

钻孔：l=18mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=2.15mm。由表得l3＝3mm，将上述结果带入公式（3.7）求出tj?0.55min＝32.69s辅助时间：tf=0.175tj=5.72s。

工序28：在曲轴前端铣键槽钻孔并攻螺纹 工步1铣键槽

1．背吃刀量的确定，选取ap?11.7mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.08mmr。

3．钻削速度的计算，由表5－14选取d/z=38/5,v=20mmin，由公式（3.5），求出n?167.62rmin。参照表选取n=200rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度v?23.86mmin。

4．基本时间tj的计算

铣键槽：l=11.7mm，根据表5—43，l2=1~3mm，取l2=1mm，查表得l1=2.1mm，由公式（3.8），求出fMZ=80mmmin。将上述结果带入公式（3.9），求出

tj?0.185min=11.1s。辅助时间：tf=0.175tj＝1.94s。

工步2钻孔

1．背吃刀量的确定，选取ap?14.5mm。 2．进给量的确定，由表选取f?0.24mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=20mmin，由公式（3.5），求出n?439.27rmin。

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柴油发动机曲轴机械设计

参照表选取n=450rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?20.49mmin。

4．基本时间tj的计算

钻孔：l=60mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=9.25mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.71min＝42.36s辅助时间：tf=0.175tj=7.41s。

工步3攻螺纹

1．背吃刀量的确定，选取ap?1.5mm。 2．进给量的确定，由表选取f?1.5mmr。

3．钻削速度的计算，由表选取v=29.4mmin，由公式（3.5），求出n?585.19rmin。参照表选取n=600rmin，将此转速代入公式（3.6），求出实际切削速度

v?30.144mmin。

4．基本时间tj的计算

攻螺纹：l=45mm，根据l2=1~3mm，取l2=3mm，查表得l1=3.5mm。由表得l3＝4mm，将上述结果带入公式（3.7），求出tj?0.06min＝3.7s。tf=0.175tj=0.64s

工序29：装管子 估计得：tj＝45s。 工序30：去毛刺并吹净 估计得：tj＝30s。 工序31：检验 估计得：tj＝5min。

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第4章 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，通常需要设计专用夹具。决定设计第7道工序――铣定位面E的铣床夹具。

4.1设计主旨

本夹具主要用来粗铣定位面E，在本道工序加工时，第一、二、三、四、五主轴颈都进行了粗磨加工，而且E端面是以后连杆轴颈加工工序的加工基准。

4.2确定夹具设计方案

4.2.1选择定位基准，并确定工件的定位方式及定位元件的结构

由图3.1可知，定位面E的加工基准是第五主轴颈的轴线。为了使定位误差为零，应该选择以V形块定位的定心夹具。采用硬质合金端铣刀，直径100mm，z＝5。为了简便实用，准备采用方头螺钉进行夹紧。

图3.1 定位面加工 4.2.2确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧机构

按照夹紧的基本原则，确定工件以2个V形块定位，限制了y的移动，z的移动，y的转动，z的转动，然后用压板夹紧，夹紧机构用方头螺钉。其定位夹紧方式简图见

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图4.2。

图4.2定位简图

4.2.3确定刀具的对刀、导向方式，选择对刀、导向元件

对刀块是用来确定夹具与刀具相对位置的元件。对刀时，不允许铣刀与对刀块的工作表面直接接触，而是通过塞尺来确定刀具的位置，以免划伤对刀块的工作表面。常用的塞尺有：厚度为1、3、5mm的平面塞尺和工作直径为3、5mm的圆柱塞尺两类。其公差均按h6制造。[5]

在本夹具设计中选择H＝5mm的对刀平塞尺：见图3.3。

图3.3 塞尺

在夹具总装图上，对刀块的位置应根据定位面来确定，并需按工件加工精度要求制定对刀块工作面的坐标尺寸、公差和位置精度要求。

在本夹具设计中选择直角对刀块：见图3.5。

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图3.5 对刀块

4.2.4确定铣床夹具与机床间的正确位置

铣床夹具与机床间的正确位置是靠夹具体底板底平面上的两个定位键与机床工作台上的T形槽配合确定的。常用的定位键为矩形断面结构。定位键用螺钉（GB65/T－2000）联结在夹具体底面的一条纵向槽中，一个夹具需要配置两个定位键。铣床夹具在机床工作台导航定位后，需要用T形螺栓和螺母及垫片把夹具与机床夹紧。因此，铣床夹具的夹具体上需要设计座耳。

4.3夹紧力的计算

4.3.1切削力的计算

切削刀具：硬质合金端铣刀，直径100mm，z＝5，则由表3－56得

P?1150t1.06Sz0.88D?1.3B0.90n?0.18z 式（4.1）

式中：P－铣削力（N）；

t－铣削深度（mm）（指铣刀刀齿切入和切出工件过程中接触弧在垂直走刀方向平面中测得的投影长度），t＝5.5mm；

Sz－每齿进给量（mm），Sz＝0.15mm；

D－铣刀直径（mm），D＝100mm；

B－铣削宽度（mm）（指平行于铣刀轴线方向测得的切削层尺寸）,B=10mm； n－铣刀的每分钟转数，n＝560r/min；

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z－铣刀的齿数，z＝5。 所以得：P＝42.74 N

在计算切削力时，必须考虑安全系数，总的安全系数由考虑各种因素所需的安全系数来决定

K?K0K1K2K3K4K5K6

式（3.2）

式中：K0－基本安全系数，一般均取1.5；

K1－加工状态系数。精加工：K1＝1.0；

K2－刀具钝化系数。一般K2＝1.0－1.9。由表K3－切削特点系数。断续切削：K3＝1.2； K4－考虑夹紧动力稳定性系数。K4＝1.2；

3－20取K2＝1.1；

K5－考虑手动夹紧时手柄位置的系数。K5＝1.0；

K6－仅在有力矩企图使工件回转时，才应考虑支撑面接触情况的系数。K6＝1.5。所以得：K＝1.531.031.131.231.231.031.5=3.564 于是 F＝KP＝152.3N M=LP＝3632.9N?mm 4.3.2工件正确夹紧所需力的计算

工件以V形块定位，压板夹紧，为防止工件在切削扭矩M（N?mm）的作用下打滑而转动所需的夹紧力：

KMsin?2?f2R Q1?f1Rsin?2 式（3.3）

为防止工作在轴向力P的作用下打滑而轴向移动所需的夹紧力：

KPsinQ2?f3sin?2?f4?2 式（3.4）

式中：f1－工件与压板间在圆周方向的摩擦系数，f1＝0.15；

f2－工件与

V形块间在圆周方向的摩擦系数，f2＝0.20； V形块间在轴向方向的摩擦系数，f4＝0.20。

f3－工件与压板间在轴向方向的摩擦系数，f3＝0.15； f4－工件与

所以得： Q1＝824.26N Q2＝397.42N 取其中比较大的值，于是Q＝Q1＝824.26N。

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4.3.3螺钉夹紧力

由表3－56[18]，查得d＝18mm的螺钉，扳手长度L＝190mm，夹紧力Q＝909N。 4.3.4验算结果

已知螺钉的旋转力臂L1=125mm，压板的旋转力臂L2＝60mm。所以螺钉可以提供的力矩M1=113625N?mm,而工件正确夹紧所需力矩M2＝54540N?mm。

此时螺钉可以提供的力矩M1已大于工件正确夹紧所需力矩M2，故本夹具可以安全工作。

4.4夹具的定位精度分析

4.4.1确定的定位对刀方案

为了保证E面与轴心线的平行度要求，夹具体底面应与V形块标准心棒Φ86mm

?0.1的轴线平行，其平行度公差取0.02/100mm。对刀块位置尺寸为1.50mm。试分析该定

位方案能否满足加工要求。 4.4.2误差分析与计算

尺寸45mm不是主要尺寸，精度不作要求，故不必进行分析。现只分析影响E面位置尺寸58?0.1mm的各种误差：

（1）因工件在夹具中定位不准确，使工件的原始基准偏离规定位置而产生的工件定位误差：

?d?w??d2sin0.0542?sin45??2??0.0382 式（3.5）

（2）因夹具的安装而偏离了规定位置，从而使原始基准发生移动而在工序尺寸方向上产生的偏差夹具的安装误差△a。由于第八侧板宽度为30mm，故安装误差：

?a?30?0.02100?0.006 式（3.6）

（3）因刀具相对于夹具位置不准确，或刀具与导向、对刀元件之间的配合间隙引起的导向或对刀误差△t。该项误差又称为刀具调整误差。由于夹具的类型不同，△t也有不同的特点。对于铣夹具，由于铣刀对定位件间的位置是参考对刀块调整获得的，

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所以对刀块至定位件间的尺寸公差可按经济加工精度给定，一般为0.06～0.10mm，这里取△t=0.08mm。

（4）因机床精度、刀具制造精度和磨损、加工调整、加工变形等因素引起的与加工方法有关的加工方法误差△g。取△g=0.06 4.4.3误差分析

为了使夹具能加工出合格的工件，上述各项误差的总和应不超过工序尺寸的公差△k，即△d?w +△a+△t+△g≤△k

由于△d?w+△a+△t+△g＝0.0382＋0.006＋0.08＋0.06＝0.1842mm，现E面位置尺寸公差为0.2mm，

通过以上误差分析说明，这个定位方案是可行的。

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第5章 结论与展望

在本次柴油发动机曲轴机械加工工艺规程与夹具设计中，要求任务内容是：掌握工业规程设计的基本要求，设计工艺规程内容及步骤，制作机械加工工艺过程卡片，机械加工工序卡片。掌握专用机床夹具设计的基本要求，设计主轴箱零件加工1到2个主要工序的专用机床夹具，掌握夹具设计的程序与内容，绘制夹具总图和主要零件图，编写夹具设计使用说明书。

经过了四年的大学机械方面知识的学习，自己到底学到了什么，自己能做什么，这问题在自我心中一直难以释怀。自己一直在害怕着这毕业设计，不知道自己能否胜任。在起初时，如同我所料，对着设计一片茫然，完全不知道从哪里下手。在后来看了许多参考书之后，才渐渐明白了，自己要做什么，要怎么做，需要哪些资料，在什么地方需要注意等。从制作加工工艺到专用夹具设计，再到后来的制图，自己从中发现了许许多多的以前未能掌握牢固的知识，以前忽略掉的知识，以前没有见过的知识。同时也发现有些学过的知识，相当有用，虽然用到的很少，但的确发挥了很大的作用。

后来明白了，毕业设计也是学习的一环，是锻炼自学能力的一次好机会，此次设计中自学能力占有相当重要的地位。在今后的工作中，同样会遇到许多类似的问题，再也没有教师指导的情况下，自学能力会发挥至关重要的作用。从这次设计看来，自己的自学能力还不错，对今后的工作多少有了些信心，自己一定能胜任。

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致 谢

我们的指导老师，曾宏达，在此首先要对他献上衷心的感谢。

在设计之初，曾宏达老师给我们提供了大量的参考资料，并教导了我们看书时的重点，让我们一步步地慢慢熟悉这次设计的主旨以及主要内容。在我们迷茫时，老师多次强调了按照步骤来，一步一个脚印，稳扎稳打，不能着急。在我因为一些问题而停滞不前时，老师叫我不要钻牛角尖，告诉我在设计中有许多东西没有绝对的错，有些数据是凭经验和常识来取得，比较随意，设计也是学习的过程，不用特别在意一些小事，最重要的是方法，要弄懂是如何一步步完成设计的。虽然，或许只是一些小小的点拨，但却给我扫清了障碍，对完成此次设计有莫大的帮助，在此又一次感谢老师对我的帮助。

同时感谢同组的同学，我们在一起商讨，交换经验、资料，对设计也有很大的帮助。 感谢所有老师和同学，谨以这份设计作为我对你们的献礼！

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柴油发动机曲轴机械设计

参考文献

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