0288-YC4108Q曲軸零件機械加工工藝及夾具設計【銑鍵槽夾具、鉆直油孔夾具】【全套16張CAD圖】,銑鍵槽夾具、鉆直油孔夾具,全套16張CAD圖,yc4108q,曲軸,零件,機械,加工,工藝,夾具,設計,鍵槽,鉆直油孔,全套,16,cad
摘 要
曲軸是發(fā)動機中承受沖擊載荷、傳遞動力的重要零件，在發(fā)動機五大件中最難以保證加工質量。其材料是由碳素結構鋼或球墨鑄鐵制成的，由于曲軸工作條件惡劣，因此對曲軸材質以及毛坯加工技術、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強化、動平衡等要求都十分嚴格。如果其中任何一個環(huán)節(jié)質量沒有得到保證，則可嚴重影響曲軸的使用壽命和整機的可靠性。曲軸有兩個重要部位：軸徑，拐徑，（還有其他）。軸徑被安裝在缸體上，拐徑與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個典型的曲柄滑塊機構。發(fā)動機工作過程就是，活塞經(jīng)過混合壓縮氣的燃爆，推動活塞做直線運動，并通過連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線運動轉變?yōu)樾D運動。曲軸的旋轉是發(fā)動機的動力源。世界汽車工業(yè)發(fā)達國家對曲軸的加工十分重視，并不斷改進曲軸加工工藝。
在曲軸零件的加工工藝過程中軸與軸中心線之間要有位置要求, 以毛坯軸兩端定位先加工兩中心孔,以兩端中心孔定位再粗、精加工各軸的表面，然后以粗、精后的兩軸徑定位，采用專用夾具加工直油孔和銑鍵槽最后粗、精磨各軸。
在夾具的設計過程中，主要以V形塊和支承板來定位，靠直壓板和螺母來夾緊，鉆直油孔時應采用長型快換鉆套，銑鍵槽時采用立式銑床，曲軸小頭處應安裝一個對刀塊，夾具設計要方便、簡單。
關鍵詞：曲軸；加工工藝；專用夾具；中心孔；對刀塊
II
Abstract
Engine crankshaft is subject to impact load, transmission power of the important parts, the five pieces in the engine are the most difficult to ensure quality processing. Its material is from the carbon structure which made of steel or ductile iron, as a result of the poor working conditions, the crankshaft and the rough material processing technology, precision, surface roughness, heat treatment and surface hardening, dynamic balancing requirements are very stringent. If any of these are not a part of quality assurance that can be seriously affected the life of the crankshaft and machine reliability. There are two important parts of the crankshaft: shaft diameter, Po Drive, (and others). Shaft has been installed in the cylinder block, the Po Drive and connecting rod big hole, connecting rod and cylinder head piston connecting hole, is a typical slider-crank mechanism. Engine working process is that the Pistons after the blasting compressed gas mixture to promote the piston to do linear motion and force through the connecting rod to the crankshaft will be from the crankshaft to linear motion into rotary movement. The rotation of the crankshaft is the engine power source. The world automobile industry in developed countries are attach great importance to improve the processing crankshaft and crankshaft processing technology.
In crankshaft machining process between the central axis, with the axis center line of the location of the requirements have to be rough-axis positioning processing at both ends of the two central hole to center hole location on both ends and then rough, finishing the surface of
the shaft, and then to crude, refined of the two shaft after positioning, the use of dedicated processing fixture straight hole and the final rough keyway milling, grinding of the shaft.
In the fixture design process, mainly V-shaped block and bearing plates to locate by direct plate and nut to clamp, drill hole should be directly used for drilling long set of fast, used vertical milling keyway milling, crankshaft head should be installed on a knife block, fixture design should be convenient and simple.
Key words: crankshaft; processing technology; dedicated fixture; central hole; the knife block
目 錄
摘 要 I
Abstract II
1 緒 論 1
2 零件分析 2
2.1 零件的作用 2
2.2 零件的技術要求分析 2
2.3 零件的結構及其工藝性分析 2
2.4 零件的加工面的分析 3
3 機械加工工藝過程設計 5
3.1 定義 5
3.2 機械加工工藝過程的組成 5
3.3 工藝規(guī)程的作用 5
3.4 工藝規(guī)程的設計原則 5
3.5 計算生產綱領，確定生產類型 5
3.6 確定毛坯的制造形式 6
3.7 基準的選擇 7
3.8 材料及熱處理 8
3.9 分析并制訂工藝路線 8
3.10 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10
3.11 確定切削用量及基本工時 13
4 夾具設計 17
4.1 打直油孔夾具設計 17
4.2 銑鍵槽夾具設計 25
5 加工方案的技術經(jīng)濟分析 30
5.1工藝方案比較 30
5.2 技術經(jīng)濟指標 31
5.3應用舉例 31
結 論 34
致 謝 35
參考文獻 36
附錄 37
1 緒 論
曲軸的主要作用是將活塞連桿組傳來的氣體壓力轉變?yōu)檗D矩，然后通過飛輪傳遞到汽車底盤的傳遞系統(tǒng)，此外，還用來驅動發(fā)動機的配氣機構和水泵、發(fā)電機、空調機、風扇等輔助裝置。所以說曲軸是機動車動力的核心來源。曲軸在工作中，要承受周期性變化的氣體壓力、往復的慣性力、離心力及扭矩和彎矩的共同作用，還要承受高溫，因此曲軸要有足夠的剛度、強度、各表面的潤滑性要好、耐磨，各軸頸表面要達到必要的加工精度，達到較高的動平衡要求。曲軸一般是由前端軸、平衡重、連桿軸頸、主軸頸、曲柄和后端軸組成。
曲軸按結構型式分為整體式和組合式兩大類，整體式曲軸具有較高的強度和剛度、結構緊湊和重量輕；組合式曲軸的優(yōu)點是加工方便，便于系列產品通用，缺點是強度和剛度差，裝配復雜。本設計產品是型號為YC4108Q的柴油機曲軸，主要用于輕型汽車和農用車，它很好的沿用了YC6108Q的技術。它為整體式曲軸，有4個曲拐，主軸頸和連桿頸分布在同一平面內，4個連桿軸頸在主軸頸兩側呈兩兩分布，相互夾角180°；主軸頸與連桿頸之間有4個斜油孔相通，以便對連桿軸頸潤滑。
YC4108Q采用了強度、沖擊韌性和耐磨性都比較高的球墨鑄鐵QT900-3材料。曲軸的工藝特點是：結構復雜，加工的尺寸精度、形位精度和表面質量要求較高；剛性特差，屬于易彎曲變形的異形軸類零件。制定工藝路線的出發(fā)點，應該是應當使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理的保證。選用適當?shù)臋C床，既保證生產進度，又要考慮經(jīng)濟效果，以降低生產成本。此產品年生產綱領2500件/年。已經(jīng)達到了大批生產的水平，從生產效率，生產成本，保證加工質量，降低勞動強度的角度考慮，為YC4108Q產品設計一套專用機床夾具是非常必要的，曲軸在加工過程中要需要車、銑、鉆、磨等工藝裝備，本設計中涉及到鉆直油孔夾具和銑鍵槽夾具設計。
本設計的主要工作是：對YC4108Q曲軸進行工藝分析、工藝規(guī)程的制訂及夾具的設計，并進行工藝論證，對關鍵工序的加工余量、工序尺寸、工序公差、切削用量和工時定額進行計算。在夾具設計中，對夾具結構及定位方案進行論證分析，對定位誤差、夾緊力進行詳細的計算，最后是對夾具的評估。
2 零件分析
2.1 零件的作用
題目所給定的零件是YC4108Q曲軸（見圖2-1），曲軸零件是柴油機機體中一個重要的零件。在柴油機工作時，動力源是氣缸內因受壓而使溫度劇增從而導致爆炸的霧化柴油與空氣的混合氣體，在這個過程中活塞受到強大的推力作用，被迅速的向外推出，在這個過程中氣體對活塞做功，但這只是柴油機工作四個沖程中的一個，接下來的三個沖程——排氣沖程、吸氣沖程和壓縮沖程中外界對活塞并不做功，為了使活塞能自行的完成四個沖程，就需要一個裝置將做功沖程的能量儲存下來，以便在其他三個沖程中為活塞提供足夠的能量，于是，飛輪便產生了。但是，活塞的運動形式是往復式的直線運動，而飛輪的運動形式是繞固定軸的轉動，在它們之間就需要一個運動形式的轉換元件，于是，曲軸就成為它們的媒介，同時曲軸還可以把這部分能量提供給柴油機發(fā)動機各輔助系統(tǒng)進行工作。
為了給工作機械和柴油機各輔助系統(tǒng)提供足夠的能量，需要一根曲軸與多個氣缸相連接，這就需要曲軸有相應個數(shù)的曲柄。在多缸發(fā)動機中，為了滿足點火順序，及運行無死點等要求，就需要曲軸有相應的形狀改變，例如，曲柄之間成120°夾角和曲柄之間成180°夾角等。
2.2 零件的技術要求分析
1．加工表面的尺寸精度
2．主要加工表面的形狀精度
3．主要加工表面之間的相互位置精度
4．各加工表面粗糙度以及表面質量方面的其它要求
5．熱處理要求及其它技術要求（如動平衡等）
6．零件的視圖、技術要求是否齊全——主要技術要求和加工關鍵
7．零件圖所規(guī)定的加工要求是否合理
8．零件的選材是否恰當，熱處理是否合理
另外，曲軸在工作時承受著不斷變化的壓力、慣性力和它們的力矩作用，因此要求曲軸具有強度高、剛度大、耐磨性好，軸頸表面加工尺寸精確，且潤滑可靠。
2.3 零件的結構及其工藝性分析
曲軸是柴油機發(fā)動機中的一個重要的零件。曲柄和連桿，活塞等組成曲柄連桿機構。發(fā)動機工作時，活塞向下的推力經(jīng)連桿傳到曲軸，由曲軸將活塞的直線運動變?yōu)榍S自身軸線的旋轉運動，并向外輸出功率，經(jīng)傳動系統(tǒng)驅動其它部件的運動。曲軸一般由曲軸前端，連桿軸頸，曲柄，主軸頸，曲軸后端組成。
本次設計的曲軸（圖2-1）為整體式曲軸，有4個曲拐，主軸頸和連桿頸分布在同一平面內，4個連桿軸頸在主軸頸兩側呈兩兩分布，相互夾角180°；主軸頸與連桿頸之間有4個斜油孔相通，以便對連桿軸頸潤滑。
機構工藝性——保證使用要求的前提下，能否以高生產率和低成本制造。
曲軸的工藝特點是：結構復雜，加工的尺寸精度、形位精度和表面質量要求較高；剛性特差，屬于易彎曲變形的異形軸類零件。
制定工藝路線的出發(fā)點，應該是應當使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理的保證。選用適當?shù)臋C床，既保證生產進度，又要考慮經(jīng)濟效果，以降低生產成本。
2.4 零件的加工面的分析
曲軸加工主要有五組加工面，他們相互有一定位置度的要求?，F(xiàn)分述如下：
1．五個φ85軸頸
要求：徑向跳動公差0.060mm，圓度公差為0.010mm。
2．四個φ66連桿軸頸
要求：與B面的平行度公差為0.020mm。
3．φ100大頭
要求：徑向跳動公差0.040mm。
4．φ45小頭
要求：徑向跳動公差0.080mm。
5．曲柄
要求：端面跳動公差0.030mm。
圖2-1 YC4108Q曲軸零件圖
43
3 機械加工工藝過程設計
3.1 定義
機械加工工藝過程是機械產品生產過程的一部分，是直接生產過程，其原意是指采用金屬切削刀具或磨具來加工工件，使之達到所要求的形狀、尺寸、表面粗糙度和力學物理性能，成為合格零件的生產過程。由于制造技術的不斷發(fā)展，現(xiàn)在所說的加工方法除切削和磨削外，還包括其他加工方法，如電加工、超聲波加工、電子束加工、激光束加工，以及化學加工等幾乎所有的加工方法。
它是在具體的生產條件下，把最合理或較合理的工藝過程和操作方法，并按規(guī)定的形式寫成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導生產的。工藝規(guī)程中包括各個工序的排列順序、加工尺寸、公差及技術要求、工藝設備及工藝措施、切削用量及工時定額等內容。
3.2 機械加工工藝過程的組成
機械加工工藝過程由若干個按一定順序排列的工序組成，每道工序又包括若干工步，每個工步又包括幾次走刀。
1．工序——一個工人或一組工人在一個工作地點，連續(xù)完成一個或幾個零件的工藝過程中的某一部分。
2．安裝——工件經(jīng)一次裝夾后完成的那一部分工序內容。
3．工位——一次裝夾后，工件在機床上所占的每個位置
4．工步——工序中加工表面、切削工具、切削用量均保持不變的部分
5．走刀——切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步內容。
3.3 工藝規(guī)程的作用
1．指導生產
2．組織生產和管理生產
3．新建、擴建和改建工廠和車間
3.4 工藝規(guī)程的設計原則
1．技術上的新近性
2．經(jīng)濟上的合理性
3．良好的勞動條件
3.5 計算生產綱領，確定生產類型
企業(yè)根據(jù)市場需求和自身的生產能力決定生產計劃。在計劃期內，應當生產的產品產量和進度計劃成為生產綱領。計劃期為一年的生產綱領稱為年生產綱領。
3.5.1 計算生產綱領
該產品年產量為20000件/年，備品率為10％，廢品率為1％
N=Qn1+a%+b%
=20000 ×1×(1+10%+1%)
=22200件/年
式中 N——零件的年生產綱領（件/年）；
Q——產品的年產量（臺/年）；
n——每臺產品中，該零件的數(shù)量（件/臺）；
a%——備品率；
b%——廢品率。
3.5.2 確定生產類型
不同的生產類型，其生產過程和生產組織、車間的機床布置、毛坯的制造方法、采用的工藝裝備、加工方法以及工人的熟練程度等都有很大的不同，因此在制定工藝路線時必須明確該產品的生產類型。
表3－1 各種生產類型的規(guī)范表
已知零件為中型零件，根據(jù)上表可確定其生產類型為大量生產。
本零件為重型零件的成批生產中的大量生產，適應相應的生產特點。
3.6 確定毛坯的制造形式
選擇毛坯時，應考慮以下因素：
1．零件材料的工藝性（如可鑄性和可塑性）以及零件對材料組織和性能的要求。例如鑄鐵和青銅不能鍛造，只能選鑄件。
2．零件的結構形狀和外形尺寸。
3．生產綱領的大小。它在很大程度上決定了所采用毛坯制造的方法。
4．現(xiàn)場的條件。這里主要現(xiàn)場的毛坯制造的實際工藝水平、設備狀況以及外協(xié)的可能性和經(jīng)濟性，但同時也要考慮生產發(fā)展而采用較先進的毛坯制造方法，如近凈鑄造方法等。
零件材料為QT900-3。考慮到曲軸在工作時承受這不斷變化的壓力、慣性力和它們的力矩作用，因此要求曲軸具有強度高、剛度大、耐磨性好，軸頸表面加工尺寸精確，且潤滑可靠。因此應選鑄造件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件的年產量為20000件，已達到大量生產的水平，而且零件輪廓較大，用球墨鑄鐵代替鋼材來做曲軸，因為材料本來就便宜，再加上可以省曲鍛打工序，故可以大幅的降低成本，故可采用鑄造成型。這是從提高生產率、降低成本上考慮的，也是應該的。
3.7 基準的選擇
基準選擇是工藝規(guī)程中的重要工作之一?；鶞蔬x擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。
3.7.1 粗基準的選擇
1．保證相互位置要求的原則
選擇與加工表面有相互位置要求的不加工表面為粗基準。有加工表面和不加工表面時，選取不加工表面做基準。
2．保證加工表面加工余量合理分配的原則
選擇要求加工余量均勻的重要表面為粗基準。都是加工表面時，選加工余量最小的面為基準
3．便于工件裝夾的原則
應選取大的平整光華的面為基準。粗基準的表面應盡可能平整、光潔，有足夠大的尺寸，不允許有鍛造飛邊、鑄造澆口、冒口或其他嚴重缺陷。以使定位準確，裝夾牢固可靠。
4．粗基準只能使用一次。
3.7.2 精基準的選擇
1．基準重合原則
盡可能選擇被加工表面的設計基準為精基準。
2．基準統(tǒng)一原則
應盡可能在多個工序中采用同一組精基準定位。
精基準要盡早加工出來，并達到一定的精度。可使工件在一次定位中能加工盡量多的表面，減少工件搬動和翻轉的次數(shù)，有利于提高各加工表面的位置精度，簡化夾具設計，提高生產率。
3．互為基準原則
為了使加工表面間有較高的相互位置度，并使加工余量均勻，采用互為基準原則，反復加工的方法。
4．自為基準原則
旨在減小表面粗糙度，減小加工余量和保證加工余量均勻的工序，常以加工本身為基準進行加工，稱為自為基準原則。
5．便于裝夾原則
所選擇的精基準，應能保證定位準確、可靠，夾緊機構簡單,操作方便,這稱為便于裝夾原則。
根據(jù)上述粗基準選擇原則可選擇兩中心孔的連線作為粗基準，因為這樣可使重要的加工面，例如曲軸各軸頸和連桿軸頸達到較高的精度。
3.8 材料及熱處理
曲軸材料選用QT900-3有很高的硬度、強度和耐磨性，可以替代原來昂貴的合金鋼材料，保證在工作時不變形。鑄鐵要經(jīng)過時效處理，以消除應力，并做噴丸處理，在完全加工完后還要蘸防銹油，以防止表面生銹。
3.9 分析并制訂工藝路線
3.9.1 加工階段的劃分
1．荒加工階段：安排在粗加工之前，若毛坯的余量特別大，表面及其粗糙時，為粗加工做準備。
2．粗加工階段：去除各加工表面的大部分余量，使毛坯在形狀上盡快接近成品，給后面的工序留下適當?shù)募庸び嗔俊?
3．半精加工階段：為精加工作準備，留有一定的加工余量，加工精度為IT8~IT9，表面粗糙度為Ra6.3。
4．精加工階段：使零件的形狀尺寸達到圖紙要求，滿足各公差、配合、表面粗糙度等要求。
5．各加工面孔：在工序完成后達到圖樣技術要求，精度為IT7，表面粗糙度為Ra1.6—0.8。
加工工藝路線劃分的原則：先粗后精，先面后孔，基準先行，先主后次，往往是反復加工互為基準而達到逐漸精確。
曲軸加工分為：粗、半精、精三個階段。
3.9.2 工序的集中與分散
3.9.2.1 工序集中：
零件的加工集中在少數(shù)工序內完成，每一工序的加工內容較多,因而使總的工序數(shù)目減少，使夾具的數(shù)目和工件的安裝次數(shù)也減少。
特點：
1．可減少工件裝夾次數(shù)，減少裝夾及搬運時間。一次裝夾，可加工較多的平面，縮短輔助時間，易于保證加工表面的位置精度。
2．可減少工序數(shù)量、設備數(shù)量、操作人員與生產場地便于生產計劃和調度工作有利于采用高效專用設備（如多工位組合機床等），提高生產率。
3．有利于采用高效專用設備及自動化程度高的機床（如多工位組合機床、加工中心等），以提高生產率。
4．使用的設備及投資大，轉換產品較困難，要求工人的技術水平較高。
3.9.2.2. 工序分散
工藝路線中的工步內容分散在更多的工序中完成，每一工序的加工內容少。
特點：
1．工件工序多，內容簡單，往往一個工序只有一些簡單的工作內容，可以采用最合理的切削用量，減少機動時間，對操作工人技術水平要求不高。
2．設備與工藝簡單，調整方便，工人易于掌握，容易適應產品的變化。
3．設備數(shù)目多，生產場地大，操作工人多，管理工作量較大。
3.9.3 制訂工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及其位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大量生產的條件下，可以考慮采用專用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產成本盡量下降。
工藝路線方案：
表3-2 工藝路線方案表
工序號
工序名稱
設備名稱
設備型號
1
毛坯下料
2
正火處理，消除內應力
3
粗銑、半精銑兩端面以及打中心孔
銑端面，打中心孔專用機床
CE6163
4
粗車、半精車大小端外圓
普通車床
CW6136A
5
粗車、半精車第三主軸頸
曲軸車床
S1—217
6
粗磨第三主軸頸及其大盤側面
外圓磨床
GZ073
7
粗車、半精車1、2、4、5主軸頸
曲軸車床
S1—130B
8
粗車，半精車連桿頸
曲軸車床
S1—130B
9
粗磨1、2、4、5主軸頸及其大盤側面
外圓磨床
GZ073
10
粗磨連桿頸及其大盤側面
外圓磨床
GZ073
11
中間檢查主軸頸、連桿頸尺寸
12
對主軸進行磁力探傷
探傷機
CLN-4000A
13
修研中心孔
14
精車大端面及外圓
普通車床
CW6136A
15
精磨小頭
外圓磨床
MB1632
16
精磨大頭
外圓磨床
MB1632
17
精磨連桿軸頸及大盤側面
外圓磨床
GZ073
18
精磨主軸頸及其大盤側面
外圓磨床
GZ073
19
中間檢查
20
銑定位面
普通銑床
MB1632
21
銑鍵槽
立式升降臺銑床
X5030A
22
鉆直油孔
搖臂鉆床
Z3040
23
鉆斜油孔
搖臂鉆床
Z3040
24
動平衡試驗
動平衡機
YQW—160
25
對曲軸外表面拋光
自動沙袋拋光機
MBA1632/1
26
清洗
27
終檢
28
防銹
29
包裝
3.10 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
進行機械加工余量的分析計算，是為了確定最有利的加工余量，以節(jié)省材料。利用分析計算法，必須要有可靠的實驗數(shù)據(jù)，否則難以進行。
影響機械加工余量的因素：
①前工序（或毛坯）加工后其表面粗糙度及表面缺陷。
②前工序（或毛坯）的尺寸公差。
③前工序（或毛坯）各表面相互位置的空間偏差，如彎曲度、垂直度和同軸度誤差等等。
④本工序裝夾誤差。
確定毛坯的形狀和尺寸——盡量與零件接近
毛坯加工余量——毛坯制造尺寸與零件相應尺寸的差值——加工總余量
毛坯公差——毛坯制造尺寸的公差
YC4108Q曲軸零件材料為QT900-3，硬度為HBS270～321，同一根曲軸硬度差小于30HBS，生產類型為大批生產，采用鑄造毛坯，鑄造好后要安排人工時效，以消除殘余應力。
3.10.1 鑄件尺寸公差
鑄件尺寸公差分為16級，由于是大量生產，毛坯制造方法采用人工砂箱造型，根據(jù)《機械加工工藝手冊》選取鑄件尺寸公差等級為CT11，根據(jù)表3.1-21，選取錯箱值為6mm。
3.10.2 鑄件機械加工余量
對于成批生產的鑄件加工余量由《機械加工工藝手冊》查得，根據(jù)表3.1-26，和上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
表3-3 毛坯加工余量表
加工表面
加工余量
毛坯尺寸
大頭
6
106
小頭
6
51
主軸頸
6
91
連桿軸頸
6
72
⑴大頭工序尺寸：
粗車：φ101.9 2Z=4.1mm
精車：φ100.1 2Z=1.8mm
精磨：φ100 2Z=0.1mm
⑵小頭工序尺寸：
粗車：φ47.3 2Z=3.7mm
精車：φ45.5 2Z=1.8mm
精磨：φ45 2Z=0.1mm
⑶主軸頸工序尺寸：
粗車： φ87.1 2Z=3.9mm
半精車：φ85.1 2Z=2.0mm
精磨： φ85 2Z=0.1mm
⑷連桿軸頸工序尺寸：
粗車：φ69 2Z=3mm
粗磨：φ66.1 2Z=2.9mm
精磨：φ66 2Z=0.1mm
3.10.3 零件－毛坯綜合圖
零件毛坯綜合圖一般包括以下內容：鑄造毛坯形狀、尺寸及公差、加工余量與工藝余量、鑄造斜度及圓角、分型面、澆冒口殘根的位置、工藝基準及其它有關技術要求等。本次設計的零件的澆冒口位置在零件小頭上方，具體采用的澆注系統(tǒng)為頂澆注式的一般形式。具體要求見《機械加工工藝手冊》和《金屬工藝學實習教材》第一章。分型面選在軸頸的軸線與連桿軸頸的軸線所構成的平面上，這樣分型，零件的上下箱對稱，容易作砂箱。拔模斜度取2.5°，圓角取R8～10。
零件－毛坯綜合圖上的技術條件一般包括以下內容：合金牌號、鑄造方法、鑄造的精度等級、未注明的鑄造斜度及圓角半徑、鑄件的檢驗等級、鑄造綜合技術條件、鑄造交貨狀態(tài)、鑄件是否進行氣壓或液壓試驗、熱處理硬度。具體的標記見零件－毛坯綜合
圖。
圖3-1 YC4108Q曲軸鑄造毛坯圖
3.11 確定切削用量及基本工時
本次以第5道工序粗車、半精車第三主軸頸工序、第15道打直油孔工序和第30道銑鍵槽工序為例，以確定切削用量及基本工時。
3.11.1 工序5 粗車、半精車第三主軸頸
工步1 檢查毛坯件大小頭尺寸
工步2 清除夾具定位面上的鐵屑、雜物
工步3 裝夾如圖所示，以大端外圓及小端中心孔定位
工步4 精車各主軸頸，保證圖示尺寸，及中間主軸跳動
工步5 檢查本工序尺寸及跳動
圖3-2 YC4108Q曲軸粗車、半精車主軸頸工序圖
3.11.1.1 加工條件
工件材料：QT900-3
加工要求：保證如圖尺寸
刀具：主軸車刀、R刀
3.11.1.2 計算切削用量
3.11.1.3 切削深度
Z=6mm，分三刀，Z1=3mm,Z2=2mm,Z3=1mm
3.11.1.4 進給量
根據(jù)《機械加工工藝手冊》表8.4-2，當?shù)稐U尺寸為25mm×40mm，ap≤3mm以及加工軸頸為100mm（實際加工軸頸為87mm，與100mm最為接近）時,進給量f=1.0~1.4mm/r，在此選用f=1.2mm/r
3.11.1.5 計算切削速度
按《機械加工工藝手冊》表8.4-8，切削速度的計算公式為
v=x=CvTmapxvfyv(m/min)
其中ap1=3mm,ap2=2mm,ap3=1mm,f=0.25mm/r,Cv=208,xv=0.40,yv=0.20,m=0.28,T=60,見《機械加工工藝手冊》表8.4-8 有V1=56.20m/min,V2=66.10m/min,V3=87.22m/min
3.11.1.6 確定機床主軸轉速
根據(jù)實際應用，選擇n=260r/min
3.11.1.7切削工時
l=229.6-97.6X2=34.4mm
3.11.2 工序15 鉆直油孔
工步1 裝夾如圖所示
工步2 以1、5主軸頸和一個連桿頸定位來鉆四個直油孔
圖3-3 YC4108Q曲軸鉆直油孔工序圖
3.11.2.1 加工條件
工件材料：QT900-3
加工要求：保證如圖尺寸
刀具：φ6錐柄加長麻花鉆
3.11.2.2 鉆削深度
l=75mm
3.11.2.3 進給量
根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10.4-1，當鉆頭直徑為6mm～8mm，鑄鐵硬度＞200HB時，進給量f=0.22—0.26mm/r，在此選用f=0.25mm/r
3.11.2.4 計算切削速度
v=cvd0ZvTmapxvfyvkv(m/min)
式中， cv=8.1， Zv=0.25， xv=0， yv=0.55， m=0.125, d0=6, T=20,見《機械加工工藝手冊》表10.4-9
v=18.69m/min
3.11.2.5 確定主軸轉速
n=1000vπd=992.04r/min
在實際生產中，我們選用n實際=1020r/min
3.11.2.6 計算切削工時
鉆削工時t=4×ln實際f=1.21min
3.11.3 工序21銑鍵槽
工步1 檢查精磨小頭軸頸尺寸
工步2 裝夾工件，夾1、5主軸并使1連桿定位
工步3 銑鍵槽，保證鍵槽長度、深度、寬度、對稱度
工步4 松開夾具，取下工件，去處毛刺
工步5 檢查合格后，轉下道工序。
圖3-4 YC4108Q曲軸銑鍵槽工序圖
3.11.3.1 加工條件
工件材料：QT900-3氮化
加工要求：保證如圖尺寸
刀具：直柄鍵槽銑刀
3.11.3.2 計算切削用量
3.11.3.3切削深度
Z=4.5mm
3.11.3.4 進給量
根據(jù)《機械加工工藝手冊》表9.4-1，和系統(tǒng)特性例如圓柱形銑刀、系統(tǒng)剛度大、功率<5等，選擇進給量0.12mm/r
5844.168N
因此本夾具安全可靠。
4.1.8 夾具精度分析
夾具放在機床上必然會有一定的夾具定位誤差，所謂的定位誤差是由于定位不準造成的某工件在工序尺寸（通常是指加工表面對工序基準的距離尺寸）或位置度要求表面的加工誤差。夾具的定位誤差通常包括兩方面：
⒈夾具各元件之間的位置誤差；
⒉夾具中各定位元件的磨損。
曲軸在定為時，主要依靠定位支柱來定為，而定為支柱在定為過程中又包括兩部分配合，襯套2和夾具體的配合和襯套2與定為支柱的配合，定為誤差關鍵就在這兩部分的配合公差。
φ26H7的公差為φ260+0.021
φ26p6的公差為φ26+0.022+0.035
則，其公差為φ26-0.022-0.014；
φ16H8的公差為φ160+0.027
φ16h7的公差為φ16-0.0180
則，其公差為φ16+0.018+0.027
所以其最大間隙為：
?bmax=0.027--0.022=0.049mm
通常，對某一定位方案，經(jīng)分析計算其可能產生的定位誤差，只要小于有關尺寸或位置公差的，一般即認為定位方案能滿足該工序的加工要求。
而曲軸在該夾具上的允許誤差為43.8+0.05+0.25，因此，該夾具定為滿足要求。
工件在夾具中的位置是由定位元件確定的，當工件上的定位表面一旦與夾具上的定位元件相接觸或相配合，作為一個整體的工件的位置也就確定了。當對于一批工件來說，由于在各個工件的有關表面之間，彼此在尺寸及位置上均有著在公差范圍內的差異，但每個被定位元件的某些表面都會有自己的位置變動量，從而造成在工序尺寸和位置要求上的加工誤差。
該零件在本工序的精度要求為自由公差，而本工序的主要定位面主軸頸3，尺寸精度要求也為自由公差，根據(jù)經(jīng)驗，其對加工誤差的影響在要求范圍內。
4.1.9 夾具設計及操作的簡要說明
如前所述，在設計夾具時首先著眼于定位精確，裝卸方便。在定位過程中，由于主軸頸3及其主側面已經(jīng)粗磨過，已經(jīng)達到較高的精度（43.8-0.100），以其作為定位基準，以定位鐵2作為定位部件，對其進行定位能夠達到要求的定位精度（43.8+0.05+0.25）；再把它放在其工作平臺墊鐵1上，然后通過手柄與壓板螺栓驅動壓板推動曲軸向墊鐵2移動并將其壓緊。鉆孔的過程是通過鉆模板的定位，在襯套1內的襯套的導向作用下，采用φ6高速鋼錐柄加長麻花鉆對曲軸進行鉆削，形成通孔，從而完成打直油孔工序。
4.2 銑鍵槽夾具設計
本夾具用于X6132銑床，刀具為 直柄銑刀，對工件小頭進行銑削，從而形成鍵槽。
4.2.1 問題的提出
本夾具用于大批量生產YC4108Q曲軸第30道工序銑鍵槽，應利用已加工面來實現(xiàn)本工序加工的定位，提高加工精度。夾具設計時，應使夾具結構簡單，以降低成本；應使夾具操作方便，以提高勞動生產率；但最重要的是，夾具的夾緊要可靠、剛度要強，以保證工件在加工過程中定位精確，以避免產生相對位置移動或撓度，從而產生不必要的廢品。
4.2.2 夾具設計基本要求
在大量生產中，應用專用夾具，是合理的；但要以提高勞動生產率和降低勞動強度為前提，同時還要適當?shù)目紤]成本，因為夾具的費用也是要計算在被加工產品的成本中。
4.2.3 定位基準的選擇
在以前的工序中主軸、連桿軸頸、止推都經(jīng)過精磨工序，各種尺寸都已達到較高的精度，可以作為本道工序的定位基準。
本道工序定位選擇裝夾1、5主軸頸并使1連桿定位。夾持1、5主軸的兩個V型塊，限制了工件的4個自由度，車間自配小頭端面定位鐵限制了工件的1個自由度，定位柱80限制了工件的1個自由度，這樣工件的6個自由度就被完全限制住了，工件就被牢固的定位在夾具上。
4.2.4 刀具的選擇
銑削鍵槽可用直柄鍵槽銑刀、莫氏錐柄鍵槽銑刀和半圓鍵槽銑刀。在實際生產中，常根據(jù)實際情況來選擇，本道工序在考慮提高銑削效率、裝刀方便等綜合條件后，在實際中應用的是φ12-0.05-0.03直柄鍵槽銑刀。
4.2.5 工件的夾緊及夾緊裝置
4.2.5.1 夾緊裝置的組成
1．力源裝置
本夾具仍采用手動夾緊。
2．夾緊機構
本次采用螺旋壓板機構。
3．相關加緊機構簡介
螺旋壓板夾緊機