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1、1 绪 论毕业设计是对每个即将毕业的大学生在校四年学习情况的综合测评和考量，具有非常重要的意义。是对学校和家长做出一次总结性的汇报，是对自我能力的一次展示，也是对自我不足的一种审查。也是非常有用的一次实践机会。本次毕业设计的题目是“曲轴双端面铣打中心孔”专题是“曲轴铣端面打中心孔双面组合机床设计”课题来源于无锡市力源压缩机制造公司（原无锡市第二压缩机厂）本课题系压缩机曲轴加工的专用机床设计，对于压缩机是不可缺少的部件，应用于所有压缩机。本次设计的任务是：完成曲轴（以某一规格为准）工艺规程的制定；编制曲轴加工工序卡；完成机床总体设计的“三图一卡”。此次毕业设计任务要求机床功能得到进一步的完善，能
2、够提高零件的加工精度和加工效率，能够降低加工成本。该零件属空气压缩机用，其材料为QT600-3，要求单班制生产，年产量15000件。2 工艺方案的确定2.1曲轴零件的结构特点 轴类零件的功用为支撑传动零件、传递扭矩和承受载荷以及保证装在轴上的工件（刀具）具有一定的回转精度。曲轴在轴类零件分类中属于异型轴，是发动机上的一个重要零件，承受由活塞通过连杆传来的力，并将活塞往复运动通过曲柄连杆机构变为旋转运动，将发动机所做的功传递出去。曲轴在工作时所承受的是很大的扭转力矩以及大小和方向都有变化的弯曲力。 2.2 曲轴零件的技术要求(1)铸件应该经正火处理，硬度为240290HB，显微组织按部标JB18
3、02，石墨数不低于5级，球化体大于75，允许有少于5的碳化磷+磷共晶为05。(2)未注圆半角半径为3mm。(3)加工面不应该有毛刺、裂缝、结疤、夹渣等缺陷，并应清理清洁。(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，在磨光表面上不应该有深痕和黑点。(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。2.3 制定工艺规程考虑的有关因素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，对同意零件的加工工序可能有很多的方案。应当根
4、据具体条件采用其中最完善和最经济的一种方案。工艺规程选择要考虑的基本因素如下。(1)生产规模是决定生产类型的主要因素，即设备、用具、机械化。自动化程度等。(2)制造零件所用的坯料或型材的形状、尺寸和精度。(3)零件材料性质。(4)零件制造的精度，包括尺寸公差、形位公差以及零件图上所制定的要求。(5)零件表面粗糙度。(6)特殊限制条件，如：工厂设备和用具条件。(7)编制的加工规程要在生产规模与生产条件下达到经济与安全的效果。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/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
5、分率，%划分生产类型时，既要根据生产纲领，同时还要考虑零件的体积、质量等因素。值得一提的是生产类型将直接影响工艺过程的内容和生产的组织形式，并在一定程度上对产品的结构设计也起着重要的作用。 由于本零件是大批量生产，零件的生产纲领N为15000件/年，它的主要工艺特征是广泛采用专用机床、专用夹具、量具，机床按工艺路线排列组织流水生产。为减轻工人的劳动强度，留有进一步提高生产率的可能，该曲轴在工艺设计上采用了组合机床流水线加工的方式。 2.4 材料及毛坯要求QT600-3型曲轴材料为球墨铸铁。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，
6、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、有色金属及合金钢的铸件等。铸件毛坯的形状可以相当复杂，尺寸可以相当大，且吸震性能好，但铸件的力学性能差。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，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，从而提高材料利用率，降低了机械加工成本。本零件选用的造型方法是砂型机器造型。2.5 定位基准的选择工件在机床上用夹具进行夹紧加工时，用来决
7、定工件相对于刀具的位置的工件上这些表面称为定为基准。定位基准分为粗基准和精基准。曲轴和一般轴类零件主要区别是：一般轴类零件的全部轴颈位于同一轴线上，而曲轴的主轴颈虽然也位于同一轴线上，但是其连杆轴颈不与主轴颈同轴，而是离开一定距离而彼此平衡。为保证各轴颈的同轴度要求，在基准选择时采用基准同一的原则，即粗、精加工各主轴颈时都采用顶尖孔作为定为基准。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，在基准选择时应该采用定为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的角度定位面，通常是在曲柄上铣出两个小平面作为辅助基准。根据本曲轴的特点，连杆轴颈只有一个，因此不存
8、在与主轴颈的角度问题。在加工连杆轴颈时选择主轴颈定位，加工主轴颈时则选择顶尖孔定位。2.6 工艺路线的拟定 拟定工艺路线的出发点是使零件的几何形状、尺寸、精度以及位置精度等技术要求能得到保证。工艺路线的拟定一般需要做两方面的工作：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，减少安装的次数来提高生产率。除此之外，还应尽量考虑经济精度以便生产成本尽量下降，根据以上原则，拟定的工艺路线如下： 10 铸造15 正火20 铣端面，打中心孔30 粗车扇形面外圆及侧面40 粗长轴端面外圆及侧面4
9、5 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19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 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 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2.7 机械加工余量、工序尺寸1 毛坯机械加工余量确定 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
10、。查机械加工工艺手册1，综合得出铸件机械加工余量见表2-1、表2-2。基本尺寸/mm加工余量/mm附注基本尺寸/mm加工余量/mm附注3070R96653.03.03.03.0双侧双侧双侧双侧5025G1/23.03.03双侧双侧双侧表2-1 零件圆柱加工余量基本尺寸/mm加工余量/mm附注基本尺寸/mm加工余量/mm附注305（两外端面）281（70左侧面）203.5（70右侧面）3.03.03.0单侧单侧单侧40（厚度为29的扇形面内侧）192（厚度为29的扇形面外侧）33单侧单侧表2-2 零件各端面加工余量在此附上本设计曲轴的毛坯图,见图2-1：图2-1 曲轴毛坯图2 主要切削用量的确定
11、 查组合机床设计手册2得硬质合金铣刀的铣削用量，如表2-3所示。加工材料工序名称铣削深度/mm铣削速度v/mmin1每齿走刀量S/（mm/齿）铸铁粗铣2550800.20.4精铣0.51801300.050.2表2-3 硬质合金端铣刀的铣削用量初选v=62.8m/min，S齿=0.3mm/齿，铣削深度为5mm。查组合机床设计手册2得高速钢钻头加工铸铁件的切削用量，见表2-4。表2-4 高速钢钻头加工铸铁件的切削用量加工直径d/mm160200HB200241HB300400HBv/mmin1S转/mmr1v/mmin1S转/mmr1v/mmin1S转/mmr1225016240.40.8101
12、80.250.45120.20.3初选v=6.28m/min，S转=0.2mm/r。查中心钻刀具尺寸得：切深为15.5mm。2.8 切削用量选定、刀具的选用2.8.1 铣削要素和切削层要素(1) 铣削速度：V=d0n/1000 式中 v铣削速度(m/s); d0铣刀外径（mm）； n铣刀每秒转速（r/s）(2)进给量：若铣刀每转一周，工件与铣刀的相对位移为f，则有Z个刀齿的铣刀每转一齿角，工件与铣刀的相对位移为f/Z，工件与铣刀的每秒相对位移为fn。通常将f称为每转进给量；f/Z 用f 表示，称为每齿进给量；fn称为每秒进给量，亦可表示为进给速度f 。三者关系如下： f=fn=afZn mm/
13、s(3) 铣削宽度： 铣削宽度ae 是指垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸(4) 铣削深度： 铣削深度ap 是指平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸 铣削速度、每齿进给量f 、铣削宽度ae、铣削深度ap合称为铣削用量四要素。2.8.2 刀具的选择铣刀是一种多刃刀具，同时参加切削的切削刃总长度较长，切削时没有空行程，可使用较高的切削速度，一般情况下生产效率较高。应用各种铣刀可以加工平面、沟槽、台阶灯，也可以加工齿轮、螺纹、花键轴的齿形及各种成型表面。 铣刀也可以看成是由许多把车刀组成的多刃刀具，分析铣削过程、铣刀几何角度以及切削层参数等，可以根据前面叙述的车刀基本原理。2.8.2.1 硬质合金端铣
14、刀的设计硬质合金端铣刀主要用于铣削表面。当主偏角为90时，还可以用来加工互相垂直的台阶面。它与高速钢铣刀相比，效率很高，而且获得较高的表面光洁度。硬质合金端铣刀按照刀齿的安装方式有如下几种：1.整体焊接式 整体焊接式刀齿是将硬质合金刀片直接镶焊在铣刀刀体上。这种结构由于刃磨困难，浪费刀体材料及难于保证刀片焊接质量的原因，目前已很少用。2.焊接-夹固式 焊接-夹固式刀齿是将硬质合金刀片焊接在小刀头上，再将小刀头用机械夹固的方法安装在刀体上。这种结构目前在我国应用比较普遍，其中一些规格也已列入我国的工具标准。这种硬质合金端铣刀，按刃磨方法又可分为两种：一种是将小刀头装于刀体内，然后将整个铣刀在专用铣刀磨床或工具磨床上刃磨（体内刃磨）；一种是实现将小刀头在专用磨刀夹具上刃磨之后装在刀体上，用对刀装置调整各刀齿寸使之一致（体外刃磨）。焊接-夹固式端铣刀重磨时，要在铣床主轴上装卸刀体，又在刀体上装卸和调整刀头，比较麻烦，费时较多。这种
