汽车发动机曲轴加工工艺与夹具设计

本科毕业设计（论文）题目：汽车发动机曲轴加工工艺与夹具设计学院：机电与汽车工程学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：黄兴生指导教师：王正伦设计的主要内容•本设计是根据目标曲轴的加工技术要求，设计其机械工艺规程，然后拟定夹具设计方案，完成夹具设计。主要完成以下工作：1.绘制产品零件图2.对零件进行结构分析及工艺分析3.确定毛坯种类及制造方法4.拟定零件机械加工工艺过程5.选择各工序的加工设备6.确定各工序的加工余量与工序尺寸7.计算各工序的切削用量8.填写机械加工工序卡片9.设计主要工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图零件介绍•曲轴、凸轮轴、曲轴连杆、缸盖、缸体是内燃机的五大核心部件，曲轴是内燃机中最重要的部分。曲轴是一种异形轴，曲轴工作时做旋转运动，曲轴连杆轴颈与连杆之间相互配合，将作用在活塞上的气体压力通过活塞推动连杆带动曲轴连杆轴颈转化为曲轴旋转的扭矩输出给汽车。曲轴加工方法定位面粗车，半精车，精车主轴颈粗车，半精车，粗磨，半精磨连杆轴颈粗车，半精车，粗磨法兰盘粗车，半精车，粗磨其他粗车，半精车，钻，扩，铰毛坯基本尺寸确定工序名称工序余量mm经济精度基本工序尺寸mm工序尺寸mm粗糙度Ra/μm毛坯122122±2粗车912-1311311310-80半精车2.210-11110.8110.82.5-10半精磨0.47-8110.4110.41.25-10精磨0.46-7110110±0.030.63-2.5工序名称工序余量mm经济精度基本工序尺寸mm工序尺寸mm粗糙度Ra/μm毛坯9292±2粗车9.212-1382.882.810-80半精车2.210-1180.680.62.5-10粗磨0.48-980.280.21.25-10半精磨0.27-8800.63-2.5工序名称工序余量mm经济精度基本工序尺寸mm工序尺寸mm粗糙度Ra/μm毛坯8484±2粗车912-13757510-80半精车2.210-1172.872.82.5-10半精磨0.47-872.472.41.25-10精磨0.46-7720.63-2.5工序名称工序余量mm经济精度基本工序尺寸mm工序尺寸mm粗糙度Ra/μm毛坯152152±2粗车9.112-13142.9142.910-80半精车2.410-11140.5140.52.5-10半精磨0.57-81401401.25-10从而确定毛坯基本尺寸如图填写工序卡片•计算确定主要工序切削用量工步刀具选择被吃刀量mm进给量mm/r初选切削速度m/min计算主轴转速r/min选定主轴转速r/min计算切削速度m/min粗车第一主轴颈90°硬质合金外圆车刀2.20.76534535065.94粗车第三主轴颈90°硬质合金外圆车刀2.20.76534535065.94工步刀具选择被吃刀量mm进给量mm/r初选切削速度m/min计算主轴转速r/min选定主轴转速r/min计算切削速度m/min半精车第一主轴颈90°硬质合金外圆车刀1.10.58042445080.07半精车第三主轴颈90°硬质合金外圆车刀1.10.58042445080.07工步刀具选择被吃刀量mm进给量mm/r初选切削速度m/min计算主轴转速r/min选定主轴转速r/min计算切削速度m/min半精磨第一主轴颈砂轮0.40.055014416055.29半精磨第三主轴颈砂轮0.40.055014416055.29工步刀具选择被吃刀量mm进给量mm/r初选切削速度m/min计算主轴转速r/min选定主轴转速r/min计算切削速度m/min精磨第一主轴颈砂轮0.20.036518820069.11精磨第三主轴颈砂轮0.20.036518820069.11工步刀具选择被吃刀量mm进给量mm/r初选切削速度m/min计算主轴转速r/min选定主轴转速r/min计算切削速度m/min粗车第一连杆轴颈90°硬质合金外圆车刀2.20.76534535065.94粗车第二连杆轴颈90°硬质合金外圆车刀2.20.76534535065.94工步刀具选择被吃刀量mm进给量mm/r初选切削速度m/min计算主轴转速r/min选定主轴转速r/min计算切削速度m/min半精车第一连杆轴颈90°硬质合金外圆车刀1.10.58042445080.07半精车第一连杆轴颈90°硬质合金外圆车刀1.10.58042445080.07工步刀具选择被吃刀量mm进给量mm/r初选切削速度m/min计算主轴转速r/min选定主轴转速r/min计算切削速度m/min粗磨第一连杆轴颈砂轮0.60.074011512543.20粗磨第二连杆轴颈砂轮0.60.074011512543.20工步刀具选择被吃刀量mm进给量mm/r初选切削速度m/min计算主轴转速r/min选定主轴转速r/min计算切削速度m/min半精磨第一连杆轴颈砂轮0.40.055014416055.29半精磨第二连杆轴颈砂轮0.40.055014416055.29•填写工序卡片专用夹具设计•由于曲轴是异形轴，加工曲轴连杆轴颈部位时不能直接在机床上进行加工。粗车第一、二连杆轴颈，精车第一、二连杆轴颈，粗磨第一、二连杆轴颈以及半精磨第一、二连杆轴颈的时候，由于连杆轴颈有一定的偏心距，所以需要设计专门的专用夹具对零件进行装夹。•所以我设计了加工曲轴连杆轴颈时（工序11、12、13、14）所用的专用夹具。•夹具的定位方案由零件图纸可以看出，连杆轴颈的设计轴向尺寸基准位于第三主轴颈的左端面，轴类零件的径向定位一般选用V形块，为了方便工人的装卸，设计活动的夹具压板和六角螺钉来对零件进行夹紧。夹具应力分析•通过计算得出夹具的夹紧力为1830N，加载到夹具上进行应力分析•划分网格•应力云图，最大应力值为6.31×105𝑁∙m2•夹具变形位移图，最大位移量为8.56×10−5mm设计总结•设计创新点：1.通过更换V形块和垫块可以调整一定范围内的偏心距2.通过更换V形块、垫块和夹紧钉可以装夹不同大小曲轴3.通过转动分度盘可以加工不同连杆轴颈4.夹紧压板和夹紧螺杆的配合可以实现零件的较快速装夹•待改进点：1.夹紧螺母可以设计成快拆2.装夹时需要将左右夹具体之间较容易造成误差感谢帮助过我的老师和同学们由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教，本人十分乐意接受你们的指正，本人将万分感谢。