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1、2015年机床夹具设计 课程设计,S195-05006型曲轴铣端面打中心孔组合机床及专用夹具设计,曲轴铣端面打中心孔工艺规程编制打中心孔专用夹具（铣床）设计,设计要求与设计任务,任务： 1、曲轴铣端面打中心孔工艺规程编制 2、打中心孔专用夹具（铣床）设计 零件年生产纲领：15000件/年 应完成： 1、曲轴铣端面打中心孔工艺卡（ 1套） 2、夹具装配图 A0（841x1189） 3、课程设计说明书（A4纸打印）,课程设计说明书 结 构,课程设计任务书 课程设计目录 课程设计各项 附录 参考文献不包含教材类,具 体 要 求,目录：目录采用四号字，其中每章题目用黑体字，每节题目用宋体字，并注明各章
2、节起始页码，题目和页码间用“”相连；英文采用四号字，“Times New Roman”字型。其中每章题目要加黑，其它与中文目录相同。,设 计 方 法 与 步 骤 （工艺规程编制部分）,准备工作阶段 工艺路线拟定阶段 工序设计阶段 最终确定阶段,S195-05006曲轴铣端面打中心孔 工艺规程编制,一、分析加工零件的工艺性（原始资料分析）1、了解、分析产品的零件图 （1）零件的作用 （2）性能要求 （3）主要技术要求与分析2、审查零件的结构工艺性3、 由零件的生产纲领决定生产类型,（1）零件的作用,曲轴在轴类零件分类中属于异形轴，是传动发动机动力的相关零件，它可以接受活塞与连杆传来的能量，传递于
3、活塞，使活塞不间断的进行着往返运动，不停地将发动机所作的功传递出去。,本次设计的零件是柴油机厂生产的曲轴零件，材料是球墨铸铁（QT602），毛坯采用铸件。S19505006型曲轴有左、右二个主轴颈和一个连杆轴颈，其外形结构是曲轴类零件中比较简单的一种。它的工作过程是：在外力作用下使曲轴旋转，通过连杆轴颈上的连杆将运动传递到缸筒内的活塞，从而压缩缸内的高压油并将油点燃，燃烧的高压油将自身的内能转换为动能推动活塞运动，运动又传到连杆再通过连杆带动连杆轴颈，这样曲轴继续旋转，并输出转矩。,（2）技术要求,(1) 铸件应该经正火处理，硬度为240290HB，显微组织按部标JB1802，石墨数不低于5级
4、，球化体大于75，允许有少于5的碳化铁+磷共晶，但磷共晶为05。 (2) 未注圆角半径为3mm。 (3) 加工面不应该有毛刺、裂缝、结疤、夹渣等缺陷，并应清理干净。 (4) 所有加工表面应光洁，不可有裂缝、压痕、毛刺、气孔、凹痕以及非金属夹杂物，在磨光表面上不该有深痕和黑点。 (5) 锥形规涂色检查锥面密合面应不少于70。,(6) 清除油道及其他部分的金属屑、污染物及其他杂物，并清洗吸干。 (7) 中心孔必须保持完好。 (8) 精加工后，应经磁力探伤，并退磁。 (9) 允许在R96表面上钻孔调整不平衡力矩，孔径15mm，孔边应不小于10mm，深度不大于30mm，不平衡重心应在曲轴对称平面内允许
5、偏差1。 (10) 70、65三处轴颈淬硬4048HRC，淬深1545mm。轴颈圆角处允许不淬火，但在距离轴颈端面10mm内均匀过渡。,二、工艺规程的制定,零件加工的工艺规程就是一系列不同工序的综合。由于生产规模和具体情况的不同，对同一零件的加工工序可能有很多的方案。应当根据具体条件采用其中最完善和最经济的一种方案。,（一）S195-05006曲轴材料及毛坯,S195-05006曲轴材料为球墨铸铁(QT60-2)。该材料强度高、耐磨，并有一定的韧性，用于制作部分机床的主轴，空压机、冷冻机的曲轴、缸体，小水轮发电机主轴，中小型柴油机、汽油机曲轴，部分轻型柴油机、汽油机的凸轮轴、汽缸套，农业机械小
6、负荷齿轮等。毛坯种类的确定是与零件的结构形状、尺寸大小、材料的力学性能和零件的生产类型直接相关的，另外还和毛坯车间的具体生产条件相关。铸件：包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。铸件毛坯的形状可以相当复杂，尺寸可以相当大，且吸振性能好，但铸件的力学性能较差。 在大批量生产中，常采用精度和生产率高的毛坯制造方法，如金属型铸造，并采用机器造型，可以使毛坯的形状接近于零件的形状，因此可以减小切削加工用量，从而提高材料的利用率，降低了机械加工成本。本零件选用的造型方法为砂型机器造型,（二）生产类型及工艺特征,零件的生产纲领：N=Qn(1+a)(1+b) 式中N零件的生产纲领，件年；Q产品的年产量，台
7、年；n每台产品中包含该零件的数量；a该零件备件的百分率，；b该零件废品的百分率，。,（三）定位基准的选择,为保证各轴颈的同轴度要求，在基准选择时采用基准统一的原则，即粗、精加工各主轴颈时都采用顶尖孔作为定位基准。对于连杆轴颈的加工，为保证连杆轴颈轴线与主轴颈的轴线之间的平行，在基准选择时应采用定位基准和装配基准重合的原则，即粗、精加工连杆轴颈时都采用两个主轴颈作为定位基准。,（四）工艺路线的拟定,工艺路线的拟定一般需要做两个方面的工作：一是根据生产纲领确定加工工序和工艺内容，根据工序的集中和分散程度划分工艺；二是选择工艺基准，即主要选择定位基准和检验基准。在生产纲领已确定为批量生产的条件下，可
8、以考虑采用万能机床、组合机床和专用夹具，并尽量采用工序集中的原则，减少安装的次数来提高生产率。,拟定的工艺路线如下：10 铸造15 正火20 铣两端面（保证总长），打中心孔30 粗车扇形面外圆及侧面40 粗车长轴端外圆及侧面45 粗车锥面1：1050 粗车短轴端外圆及侧面60 精车长轴端外圆及侧面70 精车短轴端外圆及侧面80 铣扇形侧面90 铣连杆轴颈100 钻l9孔，扩孔25，攻2-G1/2螺纹,110 钻斜油孔6115 钻连杆轴颈30。斜孔120 检验125 轴颈部高频淬火130 修整中心孔140 粗磨主轴颈150 铣键槽160 磨锥面1：10165 粗磨连杆轴颈170 精磨主轴颈175
9、 精磨连杆轴颈180 车退刀槽190 车螺纹M42200 抛光主轴颈及连杆轴颈210 检验，探伤，退磁，清理油孔,（五）毛坯机械加工余量及工序尺寸的确定,因曲轴形状较为复杂且生产批量大，故毛坯选用铸件，造型方法为砂型机器造型。查机械加工工艺手册，综合得出铸件机械加工余量。,三、铣端面打中心孔组合机床的总体设计,本专题“铣端面打中心孔组合机床设计”是针对s195-05006曲轴左右两个端面加工工序进行设计的，工艺要求在工序20#中完成铣端面和打中心孔。该工序采用双面铣和钻的方法同时对两个端面进行加工。该零件总体轮廓尺寸较小，属于小型零件加工，零件的定位夹紧元件也不会太大，设计时考虑到诸多因素后，
10、决定选用卧式双面铣削和钻削组合机床。,曲轴铣端面打中心孔工序简图,曲轴铣端面打中心孔工序简图,组合机床联系尺寸总图,四、专用夹具设计,夹具是组合机床的重要组成部件，是根据机床的工艺结构的具体要求而专门设计的。它是用于实现对加工零件的准确定位、夹紧、刀具的导向以及装卸工件时的限位等作用的。,（一）夹具定位支撑系统,1. 工件定位方案曲轴虽然属于异形轴，但是它的定位与一般轴类零件基本相同。即：圆柱面定位。本道工序是加工3051处的两个端面。根据零件的结构特点和加工部位确定其定位方案为：采用两个V形块，分别在两主轴颈处定位，限制四个自由度；用一个定位销在扇形面处完成轴向定位，限制一个自由度；工件沿轴
11、向转动不影响加工的准确性，此处自由度可不限制。至此，工件的五个自由度全部被限制住了，可保证工件加工的准确性。 2.定位误差分析,（二）夹紧机构,1. 夹紧元件 2.夹紧动力部件的确定 3.夹紧力的计算,（三）铣床夹具设计要点,(1)为提高铣床夹具在铣床上安装的稳固性，除要求夹具有足够的刚度和强度外，还应注意使工件的加工面尽可能靠近工作台面，以降低夹具重心。因此夹具的高度比HB应限制在1125的范围内。(2)对定位装置的设计和布置，应尽量使主要支承面大些；要尽量选取加工过的平面为定位基准；定位元件要用支承板，且布置尽可能远些，必要的时候可采用辅助支承，以免加工时发生振动。(3)铣床夹具的夹紧装置
12、应有足够的夹紧力和良好的自锁性能。夹紧力的作用点要尽量靠近加工表面，并夹紧在工件刚性较好的部位，以保证夹紧可靠，定位稳定。必要时可采用浮动夹紧机构，以提高夹紧刚度。(4)为了减少装卸工件需用的辅助时间，改善工人的劳动条件，在与夹具的复杂程度、工作效率和生产规模相适应的前提下，要注意采用快速夹紧、联动夹紧、气动液压夹紧装置和机械化传动装置等。,（四）对刀装置工作原理,对刀装置用来确定刀具和夹具的相对位置，它是由对刀块和塞尺等所组成。利用它可迅速而准确的调整刀具和夹具的相对位置。对刀时，要使用对刀平塞尺或对刀圆柱塞尺。 采用对刀塞尺的目的是为了防止刀具与对刀块直接接触而损坏刀刃和对刀块的工作表面。使用时，将塞尺放在刀具和对刀块之间，凭抽动塞尺的松紧感觉来判断对刀精度。 对刀块在夹具中的位置，应设于刀具开始铣削或刨削的一端，以免在加工过程中因换刀而要卸下正在加工的工件。在实际生产中，如果由于工件的加工精度较高，用对刀块对刀不能保证加工精度时，则采用试切对刀。即使采用对刀装置对刀之后，对加工的第一个工件也要进行测量，如其尺寸精度不能达到规定要求时，还必须调整刀具，直到加工合格为止。有时由于夹具结构的限制，不便于设置对刀块，则可以用标准试件对刀。 铣端面打中心孔夹具图如图所示。,
