曲軸的畢業(yè)設計

1、<p><b>　　前 言</b></p><p>　　對典型零件的工藝及夾具結(jié)構(gòu)設計，在加深我們對課程基本理論的理解和加強對解決工程實際問題能力的培養(yǎng)方面發(fā)揮著極其重要的作用。使我們能夠?qū)⒋髮W四年所學知識融會貫通，也使我們在設計過程中不斷學習一些新知識。通過畢業(yè)設計環(huán)節(jié)，培養(yǎng)我們廣泛查找資料、分析問題、解決問題的能力，使我們養(yǎng)成認真仔細，精益求精的科學工作習慣。</p>

2、;<p>　　選擇曲軸的夾具設計能很好的綜合考查我們大學四年來所學的知識。本次所選設計內(nèi)容主要包括：工藝路線的確定，夾具方案的優(yōu)選，各種圖紙的繪制，設計說明書的編寫等。機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零件的機械加工工藝過程、操作方法及指導生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟效益。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程編制的好壞將

3、直接影響到該產(chǎn)品的質(zhì)量。</p><p>　　利用合理、方便的夾具可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。機床夾具的首要任務是保證加工精度，特別是保證被加工工件的加工面與定位面以及加工表面相互之間的位置精度。提高生產(chǎn)率，降低成本，使用專用夾具后可以減少劃線、找正等輔助時間，且易于實現(xiàn)多工位加工，擴大機床工藝范圍。在機床上使用專用夾具后可使加工變得方便，并可擴大機床工藝范圍，減輕工人勞動強度，保證生產(chǎn)安全。</p>

4、;<p>　　此次畢業(yè)設計有著其特殊的重要性，這是對自己大學四年來學習的一次綜合檢驗，是一次大型的將自己所學與現(xiàn)實應用的一次結(jié)合，對以后的工作學習都有重要的指導意義。同學們也認真對待，積極查閱有關(guān)資料，作好每周必須完成的任務。在老師和學生的共同努力下，將學院布置的畢業(yè)設計圓滿完成。    </p><p>　　在設計的過程中得到田老師的大力幫助和輔導，在此表示深深的敬

5、意和衷心感謝，另外對關(guān)心幫助我們設計的同學表示感謝。由于本人的設計水平有限，錯誤在所難免，敬請各位同學老師批評指正。</p><p>　　1 空氣壓縮機曲軸的工藝規(guī)程設計</p><p>　　1.1 零件圖工藝分析</p><p>　　零件的工作狀態(tài)及工作條件</p><p>　　3L-10/8型空氣壓縮機</p><

6、p>　　該壓縮機主要為風動機械、風動工具提供穩(wěn)定氣源，廣泛用于礦山開采、建筑施工，輕工建材、機械制造等行業(yè)，具有高效、節(jié)能、安全、可靠的特點。</p><p>　　本機為L型、兩列、兩級、雙作用、水冷、有十字頭的固定式無基礎往復活塞空氣壓縮機。該機只需放在硬質(zhì)水平地面接上儲氣罐即可使用，可為用戶節(jié)約大量安裝費用，同時可省去電機安裝“對中”這一較為復雜的，技術(shù)性要求較高的過程。</p><

7、p>　　曲軸是活塞式發(fā)動機的主要零部件之一，用來將活塞的往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。根據(jù)發(fā)動機氣缸的數(shù)目，曲軸一般分單缸、雙缸、三缸、四缸和六缸曲軸。曲軸的加工工藝復雜，特別是軸頸有很高的尺寸和形位公差要求，一般按6級精度制造，粗糙度不高于Ra0.8μm。軸頸表面需要熱處理以提高其耐磨性，常用的熱處理形式為氮化和高頻淬火。</p><p><b>　　零件的作用</b></p>

8、<p>　　題目所給定的零件是3L—10/8空氣壓縮機上的曲軸，它位于空氣壓縮機連桿處，曲軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，帶動連桿使活塞產(chǎn)生往復運動，并將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為直線運動，它在工作過程中將承受周期性的復雜的交變載荷。其主要作用是傳遞轉(zhuǎn)矩，是連桿獲得所需的動力。</p><p><b>　　零件的技術(shù)條件分析</b></p><p>　　由3L-10/8空氣壓縮機的曲軸零

9、件圖可知，它的外表面上有多個表面需要進行加工，此外各表面上還需加工一系列螺紋孔和鍵槽。現(xiàn)分析如下：</p><p>　　1、零件的表面粗糙度</p><p>　　Φ86軸，錐度為1：10，表面粗糙度為Ra=1.6，鍵槽24H9，粗糙度Ra=6.3。</p><p>　　左側(cè)Φ95k6軸,表面粗糙度為Ra=1.6；圓角R6表面粗糙度為Ra=1.6。</p>

10、<p>　　Φ95f7軸，表面粗糙度為Ra=0.8；圓角R6表面粗糙度為Ra=12.5。</p><p>　　B視圖，Φ8孔，表面粗糙度為Ra=25。</p><p>　　右側(cè)Φ95k6，表面粗糙度為Ra=1.6；圓角R6表面粗糙度Ra=12.5。</p><p>　　Φ86軸端面，端面2X45°倒角，Φ86軸與Φ90b12軸之間R6圓角，Φ

11、90b12軸表面，Φ90b12軸與左側(cè)Φ95k6軸之間2X45°倒角，底座，底座2X45°倒角，Φ93表面及倒角，這些表面粗糙度均為Ra=12.5。</p><p>　　其余表面均用不去除材料法得到。</p><p>　　2、表面間的位置精度</p><p>　　由于零件圖尺寸的確定關(guān)系，零件的主要設計基礎為空間一點（即基準： 用來確定生產(chǎn)對象上

12、幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面。）。零件在加工過程中，為測量方便，可以通過基準的轉(zhuǎn)換（即基準的變換）。一般的情況設計基準與工藝基準重合，當基準不重合時可以通過尺寸鏈換算得出工藝尺寸。</p><p>　　鍵槽24H9對于Φ86軸軸線的對稱度：</p><p>　　Φ86軸表面對于Φ95k6軸軸線的圓跳動：</p><p>　　Φ86軸表面的圓柱度：</p>

13、;<p>　　Φ95f7軸對于Φ95k6軸軸線的平行度，及自身圓柱度 ：</p><p>　　3、零件的其它技術(shù)要求</p><p>　　1、曲軸的曲頸、曲拐曲頸的過度圓弧必須圓滑光潔，不允許有接頭。</p><p>　　2、曲軸不允許有裂縫、毛刺、縮孔、氣孔和影響質(zhì)量的夾雜物，其摩擦表面不允許有凹痕和碰傷。</p><p

14、>　　3、磁粉探傷按GB2843--80中的第13條有關(guān)規(guī)定驗收。</p><p>　　4、曲軸的機械性能應符合GB1348--78的規(guī)定，并按JB2842--80〈〈氣體壓縮機用球墨鑄鐵體技術(shù)條件〉〉的要求進行鑄造。</p><p><b>　　說明：</b></p><p>　　磁粉探傷：將鋼鐵等磁性材料制作的工件予以磁化，利用其缺陷

15、部位能吸附磁粉的特征，依磁粉分布顯示被探測物件表面缺陷和近表面缺陷的探傷方法。該探傷方法的特點是簡便、顯示直觀。磁粉探傷與利用霍耳元件、磁敏半導體元件的探傷法，利用磁帶的錄磁探傷法，利用線圈感應電動勢探傷法同屬磁力探傷方法。通過磁粉在缺陷附近漏磁場中的堆積以檢測鐵磁性材料表面或近表面處缺陷的一種無損檢測方法。</p><p>　　機械性能實驗：通常，硬度值與抗拉強度值一一對應，為驗證其硬度值的準確性，進行性能測試

16、。</p><p>　　壓縮機曲軸材料及切削加工性</p><p>　　球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強度。球墨鑄鐵是20世紀五十年代發(fā)展起來的一種高強度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優(yōu)異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復雜，強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的、應

17、用十分廣泛的鑄鐵材料。所謂“以鐵代鋼”，主要指球墨鑄鐵。</p><p>　　球墨鑄鐵的成分要求比較嚴格，一般范圍是：w（C）=3.6%~3.9%，w（Si）=2.2%~2.8%，w（Mn）=0.6%~0.8%，w（S）<0.07%，w（P）<0.1%。</p><p>　　由于球墨鑄鐵的切削性能良好，可獲得較理想的結(jié)構(gòu)形狀，并且和鋼質(zhì)曲軸一樣可以進行各種熱處理和表面強化處理來

18、提高曲軸的抗疲勞強度、硬度和耐磨性。球墨鑄鐵曲軸成本只有調(diào)質(zhì)鋼曲軸成本的1/3左右，所以球墨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到了廣泛應用。</p><p>　　在實際應用中，大多數(shù)承受動載荷的零件是帶孔和臺肩的，因此完全可以使用球墨鑄鐵來代替鋼制造某些重要零件，如曲軸，連桿，凸輪等。</p><p>　　球磨鑄鐵的可切削性與基體組織有關(guān)，鐵素體球墨鑄鐵的可切削性優(yōu)于球光體球墨鑄鐵，切削用量相同時，球墨鑄

19、鐵鐵素體含量越高，切削速度就可以提高。鑄件切削部位含有自由或共晶滲碳體和其他硬質(zhì)化合物時，將使可切削性變差。磨削時石墨易堵塞砂輪，采用鐠釹剛玉自礪砂輪可提高磨削速度。</p><p>　　1.1.5 熱處理檢驗</p><p>　　熱處理是將金屬材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu),來控制其性能的一種金屬熱加工工藝。</p><p

20、>　　熱處理的目的：提高工件的機械性能，改善材料的可加工性，消除前一工序的殘余內(nèi)應力。</p><p>　　球墨鑄鐵的熱處理主要有退火、正火、調(diào)質(zhì)、等溫淬火等。</p><p>　　根據(jù)處理件的使用情況，可分為普通件，重要件，特殊重要件。普通件需要外觀，力學性能，變形檢驗；重要件需要外觀，力學性能，變形，金相組織檢驗；特殊重要件外觀，力學性能，變形，金相組織，探傷檢驗。其中力學性能包

21、括硬度，抗拉強度，延伸率和沖擊值。</p><p><b>　　零件的工藝性分析</b></p><p>　　根據(jù)零件圖可知，它的外表面上有多個平面需要進行加工，此外各表面上還需加工一系列螺紋孔和鍵槽。因此可將其分為三組加工表面。</p><p>　　第一組，以左側(cè)軸心線為基準的加工表面，其中包括Φ86軸及其端面，鍵槽，倒角，端面上的孔，Φ90

22、b12軸及其圓角、倒角，Φ95k6軸及其圓角，左側(cè)2個長寬均為20的耳片，除了Φ86軸表面，Φ95k6軸表面及其圓角表面粗糙度Ra=1.6，需要精加工，或者磨削，其余尺寸均可以粗加工或半精加工達到。</p><p>　　第二組，以拐徑為Φ95f7軸心線為基準的加工表面，其中包括，Φ95f7表面及其圓角，兩個Φ8的斜油孔以及兩個油孔孔口倒角，長斜油孔與水平線夾角為40°，短斜油孔與豎直線夾角為60

23、6;，底座4個螺紋孔；Φ95f7表面需要采用磨削才能保證其表面粗糙度Ra=0.8。而兩個斜油孔只需要粗加工即可滿足表面粗糙度要求，但是其主要工藝關(guān)鍵是保證角度問題，也就是對夾角有很高的要求，根據(jù)國內(nèi)鉆床現(xiàn)狀，可以自由變換角度的鉆床很少，而且為了保證零件的成本及其加工效率，選擇搖臂鉆床，夾具就必須達到，加工長斜油孔時，使工件傾斜50°，保證加工孔與鉆頭保持豎直；加工短斜油孔，夾角必須使工件傾斜30°。</p>

24、;<p>　　第三組，以右側(cè)軸心線為基準的加工表面，其中包括Φ95k6軸表面及其端面孔，Φ93半軸及其倒角，右側(cè)2個長寬均為20的耳片；其中，Φ95k6軸表面需要進行精加工才能達到粗糙度要求；端面孔其表面粗糙度Ra=1.6，需要鉆，擴，鉸，來達到其精度，其余尺寸，均可粗加工或半精加工得到。</p><p>　　為保證加工精度，對所有加工的部位均應采用粗、精加工分開的原則。</p>&l

25、t;p>　　1.2 毛坯的設計</p><p><b>　　毛坯種類的確定</b></p><p>　　毛坯采用鑄件，鑄件是采用鑄造方法獲得的有一定形狀、組織和性能的金屬件。</p><p>　　鑄件有優(yōu)良的機械、物理性能，它可以有各種不同的強度、硬度、韌性配合的綜合性能，還可兼具一種或多種特殊性能，如耐磨、耐高溫和低溫、耐腐蝕等。&l

26、t;/p><p>　　采用球墨鑄鐵作為材料，按照零件圖上要求：球墨鑄鐵選用QT600-3，其抗拉強度其抗拉強度≥600Mpa，屈服強度≥370Mpa，延伸率≥3%，硬度HB190~270，主要金相組織為珠光體和鐵素體。</p><p>　　由于是大批量生產(chǎn)，考慮到成本及材料使用率，采用砂型手工制造。</p><p>　　1.2.2 毛坯的工藝要求</p>

27、<p><b>　　1、分模面的確定</b></p><p>　　分模面是指分開模具取出產(chǎn)品和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能一個或兩個以上的分模面，分模面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜。</p><p>　　鑄件分模面位置的確定是否適宜，關(guān)系到鑄件的成型，鑄件出模，材料利用率等一系列問題。確定分模面位置最基本的原則是

28、保證鑄件形狀盡可能與零件形狀相同，以及鑄件容易從鑄模中取出。</p><p>　　根據(jù)確定原則，鑄件的分模位置應選擇在具有最大水平投影尺寸的位置上。也就是在零件圖右視圖，豎直中心線所在的面，并于兩條水平中心線垂直，使零件左右對稱。</p><p><b>　　2、圓角半徑</b></p><p>　　因為零件的毛坯為鑄件，根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄

29、件各表面相交的轉(zhuǎn)角處都應做成圓角。鑄造圓角可防止鑄件澆鑄時轉(zhuǎn)角處的落砂現(xiàn)象及避免金屬冷卻時產(chǎn)生縮孔和裂紋。適應的選擇圓角半徑，對鑄件質(zhì)量，鑄件出模，提高鑄模壽命等方面都是有利的。</p><p>　　國家對圓角半徑大小有明確規(guī)定（Q/ZB157-73）。圓角分為外圓角和內(nèi)圓角，在毛坯圖中可以看出，本零件沒有內(nèi)圓角，只有外圓角。外圓角的大小與表面最小邊尺寸，外圓角度有關(guān)，通過這兩項，可以根據(jù)Q/ZB157-73可以

30、查出外圓角大小。</p><p><b>　　3、鑄造斜度</b></p><p>　　鑄造斜度指的是拔模斜度，在造型時，為方便取模而又不會損害砂型，又保證鑄件尺寸而加的斜度。這種斜度在圖上可以不予標注，也不一定畫出；必要時，可以在技術(shù)要求中用文字說明。</p><p>　　鑄造斜度的大小原則：金屬的收縮阻力大時，斜度應大；收縮量大和熔點高的合

31、金，斜度應大；鑄件需要拔模部分尺寸大時，斜度應小，反之斜度應大。</p><p>　　根據(jù)Q/ZB158-73可知，一般情況下，斜度為1：20，角度為3°</p><p><b>　　4、技術(shù)要求及說明</b></p><p><b>　　鑄造斜度為3度。</b></p><p><

32、b>　　未注圓角R2.5。</b></p><p>　　不加工表面應去除焦砂和毛刺，表面要光潔。</p><p>　　1.2.3 毛坯余量和公差</p><p><b>　　1、余量的確定</b></p><p>　　零件的加工表面在設計鑄件時應留有機械加工余量。加工余量根據(jù)鑄件材料，鑄件最大輪廓尺寸

33、來選取。在某些情況下，可以根據(jù)機械加工工藝條件，可以增大或減小標準內(nèi)的加工余量的數(shù)值。</p><p>　　鑄件的材料為球墨鑄鐵，因為大批量生辰，工藝方法為砂型手工造型，根據(jù)GB/T11350-89可知，尺寸公差等級CT為11或12或13級，加工余量等級MA為H級。</p><p>　　根據(jù)各個表面的基本尺寸，查表，可知工件的各個表面的加工余量。</p><p>&