毕业设计(论文)柴油机曲轴工艺规程设计(全套图纸).doc
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1、全套图纸等,加153893706毕业设计(论文)说明书题 目: 柴油机曲轴工艺规程设计 作 者: 学 号: 系 (院): 东港学院机电工程系 专业班级: 机械设计制造及其自动化021 指导者: 副教授 评阅者: 2006年6月 连 云 港毕业设计(论文)中文摘要柴油机曲轴工艺规程设计摘 要:曲轴是单缸柴油机的心脏部件之一,它的功用是将活塞和连轴杆传来的气体力转变为转矩输出,以驱动与其相连的动力装置,此外还驱动内燃机本身的配气机构及各种附件。由于柴油机曲轴在工作中受力情况复杂,所以曲轴的加工工艺及加工精度要求较高。柴油机曲轴加工面较多、定位、装夹较为复杂,因此需制订合理的加工路线。本说明书介绍了
2、175型柴油机曲轴加工工艺规程的编制及相关夹具的设计,及曲轴的规程制定中遇到问题的分析、经济性分析、工时定额、切削用量的计算。同时还介绍曲轴加工中用到的两套夹具的设计过程,包括定位、夹紧及误差的计算分析。关键词:曲轴 加工 工艺规程 夹具毕业设计(论文)外文摘要The Design of Process Criterion for Diesel Engines CraftAbstract: The craft is one of the core parts of the diesel engine, which has the function of transferring the air
3、 pressure from the piston and craft level to the output torque to drive the engine equipments, besides it also drives the air constructions and attachments which actuates the internal combustion engine owns itself. The craft of the diesel engine is complicated of force, so it needs higher precision
4、for its performance and manufacture. Its complex for the cutting planes, locating jig and fixture, so we need to design a reasonable route progress. The manual instruction includes the craft progress, jig designs, the problems analysis in design, economic, production time, and cuttings measure, the
5、two sets of jigs design and the location as well as the tolerances calculation.Keywords: craft;manufacture;operation sheet;jigs and fixtures目 录1 引言 12 机械加工工艺规程的制订 12.1 机械加工工艺规程的作用 12.2 制订机械加工工始资料 22.3 曲轴的结构特点及主要技术要求 22.4 制订机械加工工艺规程的主要问题 42.5 工艺规程的拟订 122.6 工艺尺寸的计算 142.7 工艺过程的技术经济分析 172.8 确定切削用量 203 曲
6、轴夹具的设计 223.1 夹具设计的要求 223.2 机床夹具设计原理 253.3 机床专用夹具设计 343.4 铣连杆轴颈的夹具设计 373.5 铣扇板内侧面夹具设计 37结论 39致谢 40参考文献 411 引言曲轴是内燃机中最重要的零件之一。它的功用是将活塞和连轴杆传来的气体力转变为转矩输出,以驱动与其相连的动力装置,此外还驱动内燃机本身的配气机构及各种附件。曲轴在工作中受到气体力、往复惯性力以及它们产生的转矩和弯矩的作用,受力情况十分复杂。其精度要求非常高,它的加工质量对内燃机的工作性能,对装配劳动量都要很大的影响。因此,各要素的尺寸精度、位置精度和表面质量要求相当高。曲轴中几个主要加
7、工表面、连杆表面、轴承轴颈及锥面键槽的精度要求都较高,连杆轴颈需经过抛光。所以研究曲轴对曲轴的生产具有一定的实际意义。本次毕业设计使我更加深入系统地学习了各种机械加工工艺依据、方法,夹具的定位、夹紧方法以及其优缺点。此课题要求我们充分了解柴油机曲轴加工过程中的实际情况,运用所学知识并发挥主观能动性,要求对已有的加工工艺进行优化、合理安排各道工序使其生产效率高同时具有经济性。查阅相关资料,将所学知识于实际相结合。经过深思熟虑最终设计出一套完整的曲轴加工工艺规程加工过程中要用的夹具。我希望通过这次毕业设计的课题巩固、扩大和强化自己所学到的理论知识与技能,提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力,
8、正确使用技术资料、标准、手册等工具书,并在设计中培养自己理论联系实际、严肃认真的工作作风和独立工作能力,为毕业后从事技术工作打下一个良好的基础。2 机械加工工艺规程的制订2.1 机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程是规定产品或零部件制造过程和操作方法等的文件,用于指导工人操作和用于生产工艺管理等的各种技术文件。机械加工工艺规程的作用: 机械加工工艺规程是组织车间生产的主要技术文件机机械加工工艺规程是车间中一切从事生产的人员都要严格、认真贯彻执行的工艺技术文件,按照它组织生产,就能做到各工序科学地衔接,实现优质、高产和低消耗。 机械加工工艺规程是生产准备和计划调度的主要依据有了机械加工工艺规程
9、,在产品投入生产之前就可以根据它进行一系列的准备工作,如原材料和毛坯的供应,机床的调整,专用工艺装备(如专用夹具、刀具和量具)的设计与制造,生产作业计划的编排,劳动力的组织,以及生产成本的核算等。有了机械加工工艺规程,就可以制定所生产产品的进度和相应的调度计划,使生产均衡有序地进行。 机械加工工艺规程是新建或扩建工厂、车间的基本技术文件 在新建或扩建工厂、车间时,只有根据机械加工工艺规程和生产纲领,才能准确地确定生产所需机床的种类和数量,工厂或车间的面积,机床的平面布置,生产工人的工种、等级、数量、以及各种辅助部门的安排等。 机械加工工艺规程的制订能保证加工质量,可靠地达到产品设计图纸所要求的
10、各项技术条件,确保较高的生产率,确保按期完成力争提前完成生产计划并减少人力物资的消耗,降低生产成本,成为最经济合理的工艺方案。 尽量降低工人的劳动强度,使操作工人有安全良好的工作条件。2.2 制订机械加工工艺规程的原始资料 曲轴的工作图(175型柴油机曲轴零件工作图) 产品的年生产纲领生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量,某零件的年生产纲领就是包括备品和废品在内的年产量,计算公式如下: (件/年)式中 零件的年生产纲领(件/年);产品的年产量(台/年);每台产品中,该零件的数量(件/台);备用品率;废品率。 本次设计所加工的175型柴油机曲轴要求年产量为15万台,其中, 故生产纲领:(件
11、/年)生产类型是企业(或车间、工段、班组、工作地)生产专业化程度的分类。一般分为:单件生产、成批生产、大批量生产本次设计加工的175型柴油机曲轴的生产纲领为214200件,零件重量不超过10,查阅有关资料属于大批量生产。2.3 曲轴的结构特点及主要技术要求2.3.1 分析曲轴的零件图 零件的结构对其机械加工工艺过程的影响很大.使用性能完全相同而结构不同的两个零件,他们的加工难易和制造成本可能有很大的差别。所谓良好的工艺性,首先是这种结构便于机械加工,即在同样的生产条件下能够采用简便和经济的方法加工出来。此外,零件结构还应适应生产类型和生产条件的要求。曲轴是内燃机中最重要的零件之一。它的功用是将
12、活塞和连轴杆传来的气体力转变为转矩输出,以驱动与其相连的动力装置,此外还驱动内燃机本身的配气机构及各种附件。曲轴在工作中受到气体力、往复惯性力以及它们产生的转矩和弯矩的作用,受力情况十分复杂。其精度要求非常高,它的加工质量对内燃机的工作性能,对装配劳动量都要很大的影响。因此,各要素的尺寸精度、位置精度和表面质量要求相当高.其主要尺寸和精度要求见曲轴零件图。曲轴中几个主要加工表面、连杆表面、轴承轴颈及锥面键槽的精度要求都较高,连杆轴颈需经过抛光。根据曲轴的工作特点,对其设计要求如下: 合理的结构设计(结构已定)。 足够的刚度、强度。 足够的耐磨性、抗震性及尺寸稳定性。 一定的尺寸精度、形状精度、
13、位置精度和表面质量。 由于曲轴在旋转驱动连杆过程中承受交变载荷,因此它还应具有一定抗疲劳强度。以上其中第、项要求可以通过选择曲轴的材料及热处理工艺予以解决,曲轴的制造精度则由机械加工来加以保证。2.3.2 曲轴加工的技术要求 曲轴支承轴颈的精度曲轴在发电机中是以它的两个支承轴颈与相应的轴承内孔相配合,从而确定了曲轴在发电机中的位置,同时其轴承的位置也被确定下来。曲轴的两个支承轴颈的尺寸精度都是IT6,长头端轴颈尺寸55K6,工艺要求为,短头端轴颈尺寸为50K6,工艺要求 。曲轴支承颈表面的形位误差(圆度、同轴度、平行度、局部跳动)将直接影响到曲轴的工作精度,造成曲轴的径向圆跳动、和端面圆跳动,
14、这些跳动 又影响其驱动活塞的压缩平稳性。曲轴的轴肩轴承端面对曲轴回转轴心线的垂直度误差是使曲轴产生端面圆跳动的原因之一。设1和2分别是曲轴轴肩和轴承端面对回转轴心线的垂直度误差。从理论上讲,在曲轴旋转时总是垂直度误差较大,一方的最高点在垂直度误差较小的一方的表面上滑动,因此端面圆跳动量总是取1和2中较小的数值,若1或2任意一个垂直度误差为零,即轴肩或轴承端面之一对回转轴心线严格垂直,则曲轴没有圆跳动。 曲轴工作表面的精度曲轴工作表面是指安装飞轮的锥面及连接连杆的拐颈,飞轮转动带动曲轴的转动,从而驱动连杆带动缸体中的活塞移动。安装飞轮的工作表面是锥面,具有配合要求的尺寸精度、形状精度、粗糙度和接
15、触精度。技术要求锥面对主轴颈中心线的跳动0.04,用精度等级为K2的锥形量规涂色检验,锥面密合面应不小于70%。加工表面应光洁不得有裂纹、压伤、刻痕和黑点等缺陷,保证锥度为1:8。连杆轴颈要求精度磨至宽4 并要求保证靠长头端扇板两侧轴肩间距离为280.105,表面粗糙度为0.8。同时技术要求轴颈表面必须光洁不得有裂痕、压痕、黑点等缺陷。 曲轴其他表面及孔的精度其他表面指扇板内侧、键槽,孔指小油孔、过油孔及平衡孔。扇板精度要求表面粗糙度为12.5,两扇板内侧面之间的距离为46,同时必须清角,清角必须与两扇板内侧平整相接。钻过油孔要求尺寸4.0表面粗糙度为12.5,平衡孔要求尺寸 ,小油孔要求尺寸
16、表面6.6表面粗糙度为12.5,孔口倾角1.245。 曲轴各表面的表面层所有曲轴的支承轴颈表面、工作表面及其他配合表面都受到不同程度的摩擦作用,曲轴采用滚动轴承、轴颈可以不要求很高的耐磨性,因为摩擦转移给轴承环和滚动体,但是它仍然要求适当提高其硬度以改善它的装配工艺性和装配精度。滚动轴承的轴颈表面硬度为HRC4050。2.3.3 加工毛坯的分析由于生产规模大,宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法。精度较高的毛坯制造方法的生产率一般也较高,即节约原材料又减少机械加工劳动量,又可简化工艺和工艺设备、降低产品的总成本。选择毛坯时应考虑工件结构形状和尺寸大小、对零件的机械性能的要求及本厂现有的设备和技
17、术水平,还应考虑可能性和经济性等因素。本次设计曲轴材料选用为QT700-02铸件。根据制造厂现有的毛坯生产条件和曲轴生产数量属于大批量生产类型的生产纲领,采用铁型覆砂工艺的生产方法,性能高、成本低、效率高、毛坯精度高、加工余量小且组织均匀无胀砂、缩砂、缩孔等缺陷,表面尺寸精度高,可达到IT67级的精度,表面质量可达到表面粗糙度12.5。经粗加工后采用正火处理加氮化处理,要求布氏硬度为240300HBS,同一根曲轴硬度差50HBS。2.4 制订机械加工工艺过程的主要问题2.4.1 基准的确定基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面或其组合,在机器零件的设计和加工过程中,
18、按不同要求选择哪些点、线、面作为基准,是直接影响零件加工工艺性和表面间尺寸、位置精度的主要因素之一。定位基准的选择与工艺过程的制订有密切的关系,故有必要多设想几种定位方案比较他们的优缺点,周密地考虑定位方案与工艺过程的关系,尤其对加工精度的影响。合理选择定位基准对保证加工精度和确保加工顺序都有决定性的影响,基准的选择其实就是基面的选择。根据作用的不同,基准可分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准:零件设计图样上所采用的基准,称为设计基准。这是设计人员从零件的工作条件、性能要求出发,适当考虑加工工艺性而选定的。一个零件图上可以有一个也可以有多个设计基准。工艺基准:零件在工艺过程中所采用的基准,成
19、为工艺基准。其中又包括工艺基准、定位基准、测量基准和装配基准,现分析如下。 设计基准设计基准就是在零件设计图纸上用来确定其他点、线和面的位置的基准。即零件图纸上标注尺寸的起点。 工艺基准工艺基准是在加工装配过程中所采用的基准。根据用途的不同可分为:定位基准、工序基准、装配基准和测量基准。 定位基准工件在机床上或夹具中进行加工时用作定位的基准,称为定位基准。当加工主轴颈时,其位置是由夹具上定位相接的面确定的,故该接触面即是本道工序的定位基准。 工序基准在工序图中,用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准,称为工序基准。应对各工序中的工件加工面作具体分析、确定某面或线作为该工序的基准
20、。工序基准采用工件上实际表面的点、线、面以外,还可以是工件表面的几何中心、对称面或对称线等。例,加工主轴颈时以主轴中心线为加工的工序基准。 测量基准在测量时所采用的基准,称为测量基准。根据不同工序要求测量已加工平面位置时使用不同的测量基准,如测量曲轴总长时应以曲轴两端面为测量基准。 装配基准在机器装配时,用来确定零件或部件在产品中所采用的基准,称为装配基准。2.4.2 定位基准的选择正确选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容。在最初的工序中只能选择未加工的毛坯表面作为定位基准,这种表面称为粗基准。用加工过的表面作为定位基准称为精基准。另外,为了满足工艺需要在工件上专门设计的定位面,称为辅助基
21、准。 粗基准的选择粗基准的选择影响各加工面的余量分配及不需加工表面之间的位置精度。这两方面的要求常相互矛盾,因此在选择粗基准时,必须首先明确那一方面是主要的,一般可遵循如下原则: 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求,则应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面,则应以其中精度要求较高的表面作粗基准。 如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀,应该选择该表面作粗基准。 选作粗基准的表面,应平整,没有浇口、冒口或飞边等缺陷,以便定位可靠。 粗基准一般只能使用一次,即不应重复使用,以免产生较大的位置误差。 精基准的选择选择精基准时应考虑如何保证加工精度和装夹准确
22、方便等因素,一般遵循如下原则: 用设计基准作为精基准,以便消除基准不重合误差,即所谓“基准重合”原则。 当工件以某一组精基准定位可以较方便的加工其他各表面时,应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位,即所谓“基准统一”原则。选作统一基准的表面,一般都应是面积较大、孔以及其他距离较远的几个面的组合。 当精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而且均匀时,应选择加工表面本身作为精基准,而该加工表面与表面之间的位置精度则要求由先行工序保证,即遵循“自为基准”原则。 为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度,在选择精度基准时,可遵循“互为基准”的原则。 精基准的选择应使定位准确,夹紧可靠。为此,精基准的面积与
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