毕业设计（论文）-曲轴零件的数控工艺及工装夹具设计（回转体）.docx

毕业设计（论文）回转体的工艺规程及工装夹具设计学院专业名称班级学号学生姓名指导教师201年月日回转体的工艺规程及工装夹具设计（曲轴零件）摘要本文是通过利用回转体零件诸如曲轴零件的工艺规程及工装夹具设计为例子，完成回转体曲轴零件的数控加工工艺规程设计。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，口润滑可能。本设计是根据被加工曲轴的技术要求，进行数控加工工艺规程设计，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：绘制产品零件图和三维建模，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：确定数控加工工艺过程：拟定零件的数控加工工艺，制定数控加工工艺过程卡，并利用MASTERCAM对工件进行数控编程及模拟.并对曲轴零件进行工装夹具设计并绘制夹具装配图和零件图。关键词：回转体零件，曲轴，数控加工，夹具CrankshaftMachiningProcessAndFixtureDesignAbstractInthispaper,throughtheuseofrotaryparts,suchasprocessp1.anningandfixturedesigncrankshaftforexamp1.e,NCmachiningprocessp1.anningtocomp1.ete(erotatingcrankshaftparts.Crankshaftisavita1.partof(hediese1.engine.Itsro1.eisturning(he1.inearreciprocatingn)tionofthepistonintoaotar),motionandmakingthegaspressureactingonthepistonintoatorque.Inthatwayitcandriveworkingmachineryandvariousauxi1.iarysystemsofdiese1.engines(owork.Crankshaftsufferconstant1.ychangingpressure,intreiaforceandtheirmomentofforce.Therefor,crankshaftisrequiredtoachievethecharacteristicssuchashighstrength,NiffneSandwearresisiance.Meanwhi1.e,hemachiningsizeofthejourna1.surfaceshou1.dbepreciseand1.ubricationre1.iab1.e.Basedonthetechnica1.requirementofthemachinedcrankshaft,thisdesigninc1.udesproceedingmechanica1.processp1.anning,protoco1.ingfixturedesignp1.anningandcomp1.etingfixturedesign(houghthebasicprincip1.esandmethodsoffixturedesign.Maintasksinc1.udethefo1.1.owing.FirstIyJrawtheproductdetai1.drawingandrea1.izethestructureofa,tsandtechnica1.requirements.Second1.y,carryonstructura1.ana1.ysisandprocessana1.ysisofthepartsaccordingtotheproductiontypeandproductionconditions.ThirdIy,confirmheroughtypesandthemanufacturingmethods.Fourth1.y,protoco1.themachiningprocessofthepartsandse1.ecteachstepCf1.heprocessingequipmentandprocessequipmentandconfinnhea1.1.owanceandstepsizeofeachprocessandthenca1.cu1.atethecuttingandfixedworkinghoursofeachprocess.Fif1.h1.y.fi1.1.inmachiningprocesscardandsoon.Thendesignthedesignatedspecia1.fixturesanddrawassemb1.yfigureandthefigureofmajorparts.KeyWords:Roatarj-parts,Cain,CNC,FixtureI绪论I1.1 毕业设计的背景及目的11.2 曲轴制造技术现状与趋势I1.2.1 概述I1.2.2 曲轴制造技术现状21.3 本设计应解决的主要问题41.4 零件图42零件分析62.1 零件的作用62.2 曲轴工艺分析63零件的三维建模73.1 PRoE三维软件介绍63.2 曲轴零件的三维建模64工艺规程设计74.1 确定毛坯的材料94.2 制定工艺路线104.3 零件的数控加工工艺分析114.4 数控加工工艺过程卡片I1.5MASTERCAM数控加工与编程设计75.1 MASTERCAM软件介绍95.2 MASTERCAM数控车加工工艺过程设计96专用夹具设计136.1 工序尺寸精度分析236.2 定位方案确定236.3 定位元件确定236.4 定位误差分析计算246.5 央案方案及元件确定25结论26致谢27参考文献281绪论1.1 毕业设计的背景及目的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活动息息相关。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畜的全要基础。机械制造工艺与机床极具设计是机械制造工艺与机床夹具教学的个必不可少的辅助环节。他是学生全面综合运用本课程及有关选修课程的理论联系实际的一次重要实践。他对于培养学生编写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加工的基础，是机械产品的生产的基本技术，工艺工作是每个机械企业基本的生活内容，加工工艺技术研究，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，完成夹具设计。1.2 曲轴制造技术现状与趋势1.2.1 概述曲轴是内燃机中的全要零件之一，是承受冲击载荷传递动力的关键零件，在内燃机五大件（机体、缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴）中是最难以保证加工质量的零件。由于的轴工况条件恶劣，因此对曲轴的材质、毛坯加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求都卜分严格。若其中任何一个环节没有保证质量，即可严重影响曲轴的寿命和整机的可林性，因此包括中国在内的世界各国对曲轴的加工都十分重视，都在不断的改进曲轴加工工艺，最大可能的提高曲轴寿命.曲轴质量（指轻成）约占内燃机质址的10%，成本约占整机的IO%I2%,其材质大体分两类：一类是锻钢，一类是球墨铸铁。由于采用铸造方法可获得较为理想的结构形状，从而减轻质量，且机加工余量随铸造工艺水平的提高而减小，目前国外球铁铸造曲轴的单边加工余量可达23mm,另外球界铸铁的切削性能良好，并且和钢质曲轴一样可以进行各种热处理和表面强化处理来提高曲轴的抗疲劳强度、硬度和耐磨性.而且球铁中的内摩擦所耗功比钢大，减小/工作时的扭转振动的振幅和应力，应力集中也没有刚质曲轴极感。所以球黑铸铁曲轴在国内外得到了广泛的应用。统计资料表明，车用发动机曲轴采用球铁材质的比例为:美国85%,日本40%,俄罗斯、比利时、荷兰和德国也已大批量生产。国内采用球铁曲轴的趋势则更加明显，中小型功率柴油机曲轴85%以上用球铁。近年来随着行业的不断发展，通过引进技术消化吸收和自行开发总体水平有了较大的提高。但是我们也应该看到，我国内燃机曲轴生产技术距世界先进水平仍相差很远，枝至于还满足不了我国内燃机工业技术发展的要求“国内曲轴专业生产厂家虽然不是很多，但存在挖体规模小、专业化程度低、企业设备陈旧、产品设计和工艺落后、性能寿命和可花性差、品种杂乱和“三化”程度低等差距，它是影响整机适应国内及国际市场能力的重要因素“随着我国加入WTO内燃机零部件行业将面临更加激烈的市场竞争，也招迎来新的发展与机遇。我们只有充分了解国内外内燃机曲轴制造技术现状及发展趋势，及时的改进和提高曲轴制造技术水平，生产出具仃世界流水平的内燃机曲轴，才能以实力参与市场竞争。1.2.2 曲轴制造技术现状（1）毛坯的铸造技术国外防处理系统和单元多为自动化微机管理，型砂中水分和有效粘土含量及煤粉含量实测控制仪等。铸件的清理使用吊琏式抛丸室和铸件水平旋转鼠笼式抛丸机.我国引进了混砂机和旧砂冷却装置，以及大容fit的滚筒筛,斗式提升机、砂形水分检自动检测和控制，型砂运输系统多为自动化控制。铸件清理全部在专机自动线上进行,多数劳动由机械手和机器人操作。球铁曲轴的生产继QT600.2、700-2之后，现己能稳定的生产QT8（X1.2、QT9（K）-2等几种牌号，目前己能大批Ift生产QT800-6球铁曲轴。但从整体水平来看，存在生产效率低，工艺装备落后，毛坯机械性能不稳定、精度低、废品率高等问题。在熔炼方面，高温低成纯净铁水的获得是生产高质量球铁的关键所在。经大量分析研究表明，国外球铁中破、磷、镁及稀土元素含量明显低于国产件，且金相组织中的公里圆整均匀。究其原因，主要是国内以冲天炉为主的生产设备，铁水未进行顶脱硫处理：其次是而纯生铁少、焦炭质量差。为获得高温低破磷的铁水，可采用双联外加预脱硫的熔炼方法，既可以用冲天炉熔化铁水，经炉外脱磕（把硫降到0.01%以下），然后在感应电炉中升温并调整成分。炉前铁水成分的检测国内已普遍采用真空直读光谱仪来进行，无空宣读光谱仪引进的多为日本、美国、英国等国的检测设备。在造型方面，气流冲击造型工艺明显优于粘土阶造型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量的特点,这对于多拐曲轴尤为重要。目前国内一些厂家已从瑞上、德国、意大利、西班牙等国公司引进。在国外，曲釉造型多采用壳形工艺，其中酚酹树脂砂热固化壳形工艺是比较成熟的一种。利用该工艺及其配套设备可制取高强度的铸型壳，从而确保铸件的高精度、较低的表面粗糙度和致密的金相组织。目前国内极少数厂家已引进整条生产线。在砂处理和消理方面，型砂质量是确保铸形质量的重要条件，在高效混砂和旧砂冷却方面是我国的薄弱环节。因此国内部分厂家从福国、日本、瑞士、美国引进了混砂机和旧砂冷却装理，以及大容量的滚筒筛、斗式提升机、砂形水分检测控制仪等。铸件的清理使用用链式抛丸室和铸件水平旋转鼠笼式抛丸机.国外砂处理系统和单元多为自动化微机管理，型砂中水分和有效粘土含量及煤粉含量实行自动检测和控制，型砂运辘系统多为自动化控制.铸件清理全部在专机自动线上进行，多数劳动由机械手和机器人操作。（2）毛坯的锻