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1、中国计量学院现代科技学院本科毕业设计（论文）WD615系列发动机曲轴加工工艺设计The MachiningProcessesDesign on WD615 Series Engine Crankshaft 学生姓名 学号 学生专业 机械设计制造及其自动化 班级 机械081 系 机电工程系 指导教师 罗文 副研究员 中国计量学院现代科技学院2012年6月郑 重 声 明本人呈交的毕业设计论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集
2、体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。学生签名：陈兆松 日期： 2012年5月分类号： TH122 密 级： 公开 UDC： 621 学校代码： 13292 中国计量学院现代科技学院本科毕业设计（论文） WD615系列发动机曲轴加工工艺设计The MachiningProcessesDesign on WD615 Series Engine Crankshaft 作 者 陈兆松 学号 0830115134 申请学位 工学学士 指导教师 罗文 副研究员 学科专业 机械设计制造及其自动化 培养单位 中国计量学院现代科技学院答辩委员会主席 评 阅 人 2012 年 6月
3、致谢 经过几个月的忙碌，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于缺乏实践经验，难免有许多考虑不周全的地方，多亏身边有一群共同努力、互相帮助的同学以及指导老师的精心指导。 在这里首先要感谢我的导师罗文老师。罗老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期修改这整个过程中都给予了我宝贵的意见和建议。由于没有实际经验，我在设计过程遇到了许多困难，但是罗老师总会耐心的给我介绍各种实际生产加工中的情况和方案。除了敬佩罗老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。 其次要感谢我的同学对
4、我无私的帮助，正因为如此我才能顺利的完成设计，我要感谢我的母校，是母校给我们提供了优良的学习环境；另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师你们教会我专业知识。在此，我衷心的说一次谢谢大家！WD615系列发动机曲轴加工工艺设计摘要：曲轴是发动机中最重要的运动零件，它的作用是与连杆组成曲柄连杆机构，将活塞受到的燃烧室内膨胀压力而产生的上下运动转变为曲轴的旋转运动，产生动能。曲轴结构复杂，加工要求高，因此工艺过程复杂。本课题将对直列六缸发动机曲轴的零件结构、加工技术要求和尺寸做详细分析。然后根据加工要求对毛坯锻造工艺、机械加工工艺、与热处理工艺设计。其中包括毛坯的制造形式、机械加工的基准选择、加
5、工路线安排和工序尺寸的计算以及热处理的关键参数的确定，最后根据这些制定整个工艺流程的工艺卡和工序卡。关键词: WD615 曲轴 锻造 机械加工 热处理 工艺设计The machining processes design on WD615 series engine crankshaft Abstract: The crankshaft is the most important moving parts in the engine, its role with the connecting rod connecting rod, up and down movement of the pis
6、ton by the pressure of combustion chamber expansion into the rotary motion of the crankshaft, resulting in kinetic energy. Crankshaft structural complexity, processing requirements are high, so the process is complex. This topic will be inline six-cylinder engine crankshaft part structure, processin
7、g requirements and the size of a detailed analysis. And then processing the rough forging process, machining processes and heat treatment process design. Including the rough form of manufacturing, machining of baseline selection, processing route arrangements and the calculation of the process size
8、and the key parameters of the heat treatment to determine the entire process of technology cards and processes card, and finally developed the basis of these.Keywords: WD615 crankshaf forging machining heat treatment process design目录1 绪论11.1选题背景11.2 曲轴制造的国内外现状11.3 WD615系列曲轴概述22 WD615系列发动机曲轴分析42.1 零件
9、的工作机理42.2 零件结构42.3定毛坯材料和制定形式52.4零件的加工技术要求52.5加工工序安排63 锻造工艺的制定73.1 曲轴锻造工艺性分析73.2 曲轴的锻造工艺流程73.3 锻造工艺的设计84 机械加工工艺设计104.1定位基准的选择104.1.1粗基准的选择104.1.2精基准的选择104.2机械加工工艺路线的拟订114.2.1 机械加工工序安排原则114.2.2工艺路线方案114.3确定加工余量124.4 工艺计算134.4.1 工序尺寸的基本尺寸134.4.2毛坯及各工序尺寸的公差及基本偏差134.5确定切削用量和时间定额164.5.1切削用量164.5.2时间定额174.
10、5.3切削用量与时间定额的计算174.6 辅助工序安排245 热处理工艺的设计255.1 曲轴的预备热处理255.2 曲轴的表面处理265.2.1 圆角淬火265.2.2 气体软氮化处理276.小结28参考文献29附件1：锻造工艺过程卡片31附件2：机械加工工艺过程卡片32附件3：铣端面工序卡片34附件4：车大小端外圆工序卡片35附件5：铣主轴颈、连杆轴颈工序卡片36附件6：钻直油孔、斜油孔工序卡片37附件7：粗、精磨端面38附件8：车大小端外圆工序卡片39附件9：粗、精磨轴颈外圆工序卡片40附录10：学位论文数据集411 绪论1.1选题背景我们所能见到的所有零件，当人们还在做图纸设计的同时都
11、必须经过一个重要的步骤加工工艺设计。工艺技术是制造生产的基本技术，工艺设计是一项十分重要的工作。加强工艺技术研究，提高工艺水平，做好工艺管理工作是提高产品质量，降低生产成本的根本措施1。伴随着我国汽车产业的日益发涨，发动机生产技术越趋成熟。曲轴的生产加工效率和质量也越来越高，无论产品种类、生产规模、生产方式都有很大发展。但是不同公司生产的产品质量差异却较大，其中最重要的原因就是工艺流程的不同。目前，各个工业发达的国家如日本、德国、美国等汽车生产大国都非常重视曲轴的生产，不断改进材质和工艺，来提高产品质量，满足发动机行业的需求2。为了跟上国际的脚步，我国也必须在这方面继续努力。本课题之所以选择曲
12、轴作文对象是因为它作为发动机的最重要原动件，负荷最大。它的作用是与连杆组成曲柄连杆机构，将活塞受到的燃烧室内膨胀压力而产生的上下运动转变为曲轴的旋转运动，产生动力能。承受冲击载荷，并且对外输出功率。如果曲轴质量没有保证，将严重影响整个发动机的质量。因此，要求曲轴有良好的疲劳强度，耐磨性、冲击韧性和良好的综合机械性能2。这些条件也注定了曲轴的加工工艺复杂，是工艺分析中的一个经典实例。通过完成对该零件的工艺设计和部分夹具的设计， 将会对制造行业，尤其是工艺方面有更深的理解。1.2 曲轴制造的国内外现状当前，国外（如美国、日本、英国等）的曲轴加工技术已经相当成熟，其主要特点是生产线自动化水平高、灵活
13、性和适应性强，加工工艺和设备先进。例如：国外曲轴的中心孔一般采用质量定心加工方式，这样可以保证后续加工中工件运转稳定，有利于提高质量；轴颈加工采用数控铣削，精度可达到国内粗磨后的水品，而且变形小、效率高。因此，他们生产的曲轴无论是质量、精度都能得到很好的保证3。我国曲轴生产技术主要参考国外的生产技术，随着不断改进，我国曲轴的生产加工效率和质量也越来越高，无论产品种类、生产规模、生产方式都有很大发展。但是，国内很多大规模的主机厂普遍采用进口设备为主，组建具有示范作用的高水平曲轴加工线，能够满足自身部分配套需求，同时向专业厂家采购大部分配套所需曲轴。而绝大部分专业厂家为了减少投资以及生产成本，普遍
14、采用普通机床和少专用组合机床组成生产线，生产效率和自动化程度都比较低。工序质量稳定性较差，而且容易产生内应力，而且大多采用手工操作多次磨削的方式来保证成品尺寸，因此加工质量不稳定，废品率高4。总而言之，由于机床设备精度差距和工艺处理上的一些环节处理不善，导致生产的曲轴质量上与好的公司生产的存在较大差距，在生产工艺和技术上还有很大的改进空间。1.3 WD615系列曲轴概述为了弥补中国卡车市场缺重的情形，WD615系列发动机伴随着国家从奥地利斯太尔公司整体引进斯太尔重卡平台而来到了中国。WD615系列发动机有许多优点：（1）经济性好、燃油消耗低：三道新结构活塞环，最佳配缸间隙，降低了燃油消耗率和机
15、油消耗率，增压中冷机型最低燃油耗达到194g/kWh，机油消耗率低于0.8 g/kWh。（2）可靠性高：WD615系列发动机采用隧道式结构型式，曲轴箱和七道主轴承盖铸成一体，整体锻造的氮化曲轴和优质合金钢锻造连杆以及采用柔性设计制造的强力螺栓等，均保证了柴油机各运动件性能的高可靠性。（3）动力性好、扭矩储备大：该系列柴油机采用波许P型结构高压油泵和全程式调速器配低惯量多孔喷油器，通过供油特性校正和高效增压器的合理匹配，动力性能好，扭矩储备大于20%，能够满足各种工程机械的功率和扭矩要求。（4）有良好的高原适应能力：新型增压器具有进气回流功能，增大了柴油机高效工作区范围，能补偿高原动力损失。有良
16、好的高原适应性，柴油机设计海拔高度为2000m，在此海拔高度柴油机功率仍然不需降低。（5）结构合理、操作维修方便：单体式气缸盖，体积小、工艺性好、互换性强。零部件通用化、标准化、系列化程度高，易于大批量组织生产，降低了制造、维修成本。（6）有良好的配套适应性：WD615系列工程机械柴油机各种附件配件齐全，具有多种规格和不同型号的配件。（7）绿色、环保型：无石棉气缸垫设计，无公害。主体采用无衬垫结构，框架式曲轴箱、冲压式油底壳、高精度齿轮和扭转棒齿轮传动，能够确保柴油机的低噪音。烟度、废气排放大大低于国家标准规定，绿色环保。增压机型可达到欧I排放标准6。正因为它有上述诸多优点，因此WD615发动
17、机产品在中国重卡用户心中有很高的地位。引进后，中国重汽公司组织重汽公司技术中心、杭州汽车发动机厂、济南汽车制造总厂、潍坊柴油机厂根据曲轴图纸要求联合攻关,研究WD615系列发动机曲轴国产化生产技术，并参照斯太尔及国内技术标准, 制定了斯太尔载货汽车WD615系列曲轴模锻件技术条件，该技术条件的各项指标在达到斯太尔原件要求的同时，也考虑到国内工艺水平，因此在国内实施是可行的，为国产化生产提供了依据，取得了巨大成果，使我国的曲轴生产技术取得了突飞猛进的进步。，可以说，没有斯太尔平台的引进，就没有中国重卡的今天6。WD615系列曲轴主要特点：该发动机曲轴为整体锻造模锻件，材料采用优质45钢，曲轴6
18、拐呈120分布，带12个整体平衡块，平衡块大而薄，横切面呈椭圆形，间距较小（46）mm ，厚度31mm，曲轴主轴颈直径为100mm，其摆差要求小于3mm，轴向尺寸有较高的公差要求。连杆颈直径82mm，夹角为120士1.5。曲轴加工余量和尺寸公差要求符合DIN7526E 级，同时对动平衡、表面质量、脱碳层和几何形状都做了严格的规定，代表了当前国内外曲轴模锻件制造技术的最高水平。2 WD615系列发动机曲轴分析2.1 零件的工作机理曲轴是发动机最重要的运动件，负荷最大，它与连杆组成曲柄连杆机构，将活塞收到的燃料室内膨胀压力而产生的上下运动转变为曲轴的旋转运动，从而产生动能，驱动运动系统进行工作2。
19、曲轴上位于转动中心的叫做主轴颈，它通过轴瓦与曲轴箱相连，不在转动中心的叫做连杆轴颈，它通过连杆轴瓦和螺栓与连杆相连。曲轴形状不规则，转动时会产生不规则的离心力和离心矩，加上活塞往复运动的惯性力，会导致不平衡。不平衡现象不仅会产生噪音，还会大大缩短零件寿命8。因此保持动平衡十分重要。另外，曲轴工作时要高速旋转，需要不断的对曲轴的摩擦表面用润滑油润滑，因此，在曲轴的主轴颈和连杆颈上都钻有油孔，以便更好的润滑。图2.1 WD615系列曲轴实物图2.2 零件结构 如图2.1所示：WD615系列发动机曲轴由七个100长46的主轴颈、六个82长46的连杆轴颈、一个120长44的大头飞轮端和一个50的小头齿
20、轮端以及十二个连接主轴颈与连杆轴颈的扇形块组成。主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，通过曲柄与主轴颈相连，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。直列发动机的连杆轴颈数目和气缸数相等，WD615系列发动机是直列六缸发动机。大头飞轮端装飞轮，向汽车输出动力，小头齿轮端套齿轮，输出动力可驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。校验动平衡时，先在专用的动平衡机上测试，然后在过重的扇形块上去除材料，以达到平衡。2.3定毛坯材料和制定形式在毛坯成形方案的选择中，要考虑
21、适应性原则。既根据零件的结构形状、外形尺寸和工作条件要求，选择适应的毛坯方案。尺寸较大的毛坯，通常不采用模锻、压力铸造和熔模铸造，多数采用自由锻、砂型铸造和焊接等方法制坯。零件的工作条件不同，选择的毛坯类型也不同13。内燃机曲轴在工作过程中承受很大的拉伸、弯曲和扭转应力，应具有良好的综合力学性能，故高速大功率内燃机曲轴一般采用强度和韧性较好的合金结构钢锻造成形，功率较小时可采用球墨铸铁铸造成形或用中碳钢锻造成形。WD615系列曲轴毛坯材料采用优质45钢锻造而成，大约能达到HB228。 2.4零件的加工技术要求曲轴结构复杂，属于易弯曲变形的特殊轴类零件。在质量上要求能够承受周期性弯曲力矩，扭转力
22、矩和附加应力。要求能达到“二度”、“三性”即强度、刚度、耐磨性、耐疲劳性、和冲击韧性。在内在质量上还要求达到“四度”即尺寸精度、位置精度、形状精度和表面光洁度。（1）尺寸精度分析WD615系列曲轴总长1108mm，该曲轴的主轴颈和连杆轴颈的精度都采用6级精度，主轴颈直径100h6，表面粗糙度为Ra0.2m， 连杆轴颈直径82h6，表面粗糙度为Ra0.2m；各轴颈开档均为46，轴向公差为0.15。主轴颈与连杆轴颈的中心距为65，连杆径夹角为120士1.5。（2）形状精度分析主轴颈圆柱度公差为0.01mm；连杆轴颈圆柱度公差也为0.01。（3）位置精度分析主轴颈轴线和连杆轴颈外圆的平行度为0.02
23、，主轴颈的圆跳动误差不大于0.03mm，同轴线的连杆轴颈圆跳动误差不大于0.03mm。2.2 曲轴零件图2.5加工工序安排曲轴的基本加工路线如下图2.3 锻造调质处理粗加工热处理精加工表面热处理抛光质检清洗图2.3 曲轴基本加工路线3 锻造工艺的制定3.1 曲轴锻造工艺性分析WD615系列曲轴带有12个平衡块，6拐6 拐呈120分布，这种曲轴直接锤上锻出来难度很大，通常是先锻出平面曲轴，然后用去曲轴扭拐机扭出角度。毛坯的主要技术要求：（1）热处理：调整硬度值到207-241HBS （2）法兰端面对主轴中心线垂直度误差不大于1mm，其上孔的中心线与主轴中心线同轴度误差不大于2mm（3）连杆轴颈纵
24、向误差不大于2.5mm，轴向误差不大于1mm（4）曲轴弯曲不大于1mm锻件尺寸如表3.1所示。表3.1 WD615曲轴锻件毛坯尺寸表零件尺寸/mm单边余量/mm毛坯尺寸/mm10031068238850254120412811083.51115这种曲轴几何形状复杂，技术条件严格，工序多，锻造工艺性较差，生产难度较高。要生产出合格的锻件，不仅要有先进的设备，还要有正确的工艺。3.2 曲轴的锻造工艺流程锻造工艺过程是指一个零件从最初的原料，到成为一个可供机械加工的毛坯的这个过程。曲轴的锻造是从45钢的棒料变成毛坯的过程。其中包括加热、锻造、切边、扭拐、校正等多道工序，详细的流程为清楚表达用工艺流程
25、图画出。WD615系列发动机曲轴锻造工艺如下图：入库抛丸探伤磨毛边锻造切边扭拐校正热处理检查加热备料剥皮图3.1 WD615系列去曲轴锻造工艺流程图3.3 锻造工艺的设计（1）备料曲轴材料是精炼45钢，锯床下料，要求Mo0.1%并经过热顶锻实验，规格为直径150的专用轧料，重量约为150kg。（2）剥皮由于国产的材料脱碳层较深，对曲轴的锻件表面质量有较大影响，因此下料后要去除表层，剥皮后直径为145，质量约140kg。（3）加热要求始锻温度为118020，加热设备是步进式煤气加热炉。（4）锻造锻造又分为预锻和终锻两步，预锻和终锻工步都是水平分模的，终锻温度控制在1050以上，使用的设备是16t
26、模锻锤。（5）切边终锻成形后的锻件在专用的12.5MN曲柄压力机上切边。（6）扭拐在美国CLEARING公司生产的2MN扭拐机上扭拐，扭拐温度在9501050，扭拐时几乎在全塑性变形条件下进行，扭矩约为56.6KNm。（7）校正校正的目的是在扭拐之后校正主轴颈的直线度和和连杆之间的夹角，第一次校正后旋转九十度校正第二次，校正的设备是16MN液压校正机，校正温度是850左右。（8）热处理调质处理，具体造作将在后续热处理章节中详细介绍。（9）后继工序热处理之后要进行检查，主轴颈的摆差，连杆颈的夹角以及热处理硬度逐一检查，不合格的要进行返工，合格的则要抛丸处理，去除表面氧化层，然后磁力探伤，若都合格
27、则清理残余毛边，并浸油以防止生锈最后存库，等待机械加工。4 机械加工工艺设计4.1定位基准的选择 定位基准的选择是工艺规程制定中一项重要工作，它是工艺路线是否正确合适的主要前提。正确与合理的选择定位基准，能够确保加工质量、缩短加工过程、简化装备结构与种类、提高生产率17。机械零件最初加工时只能选用毛坯上未加工过的表面作为定位基准，这种基准叫做粗基准。用已加工过的表面作为定位基准成为精基准。零件在设计工艺规程是总是先考虑用怎么样的精基准加工可以达到设计要求，然后考虑用怎样的粗基准来加工出精基准。4.1.1粗基准的选择零件粗基准的选择原则是：（1）若要保证工件上加工表面之间的位置要求，如果不加工表
28、面多，则以其中与加工表面位置精度要求高的表面当做粗基准。（2）如果要求工件某重要表面的加工余量均匀，那么，就要选择该表面为粗基准。（3）如果要保证各表面有足够的加工余量，就选择加工余量较小的表面作为粗基准。（4）作为粗基准的表面应平整，才能保证定位可靠性。（5）粗基准一般只使用一次，特别是主要的定位基准，以免产生较大误差18。曲轴属于轴类零件，应选择毛坯外圆表面作为粗基准。4.1.2精基准的选择精基准的选择原则有：（1）用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。（2）当工件以某一基准定位可以较方便的加工多个表面时，应选择该表面本身作为精基准，实现“基准统一”避免基准转换
29、产生误差。（3）当精加工或光整加工工序要求加工余量较小而均匀时，应以加工表面为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。（4）为获得均匀的余量和保证较高的位置精度可遵循“互为基准”、反复加工的原则。（5）有多种方案可供选择时，应选择定位基准未定、夹紧可靠，可使夹具简单化的表面为精基准18。 曲轴机械加工的精基准是两端的中心孔。4.2机械加工工艺路线的拟订制定工艺路线是体现工艺师工艺水平的重要方面，也是工艺人员制定工艺规程时的最重要的工作。其原则是，既要保证零件的几何形状、尺寸精度、位置精度、表面质量，又要尽可能的提高生产率、降低成本，取得较好经济效益。
30、这里需要说明几点：（1）在具体制定工艺路线时，必须充分考虑本企业的实际加工条件与能力。因为工艺路线是实践性很强的工作。（2）工艺师应具有较丰富的实际生产经验，制定机械加工工艺规程也是不断积累经验的过程。对于一个零件的加工，虽然可以安排不同的加工路线工艺师的任务就是找出一条生产条件下最佳的工艺路线。（3）计算机辅助工艺编制是制定机械加工工艺规程的发展方向，即CAPP（computer aided process planning）。工艺路线的制定可以利用成组技术、人工智能技术自动进行19。4.2.1 机械加工工序安排原则机械加工工序的安排原则是：基准先行，先主后次，先粗后精，先面后孔。在零件切削
31、加工工艺过程中，首先应该安排加工基准面的工序。作为基准表面，一般都安排在第一道工序进行之后，以便后续工序利用该基准面定位加工其他表面。其次安排加工主要表面。至于次要表面加工则可在主要表面加工后穿插进行加工。总之表面粗糙度最低的表面和最终的加工工序必须安排在最后加工，避免磕碰高光洁的表面。所有机械零件加工时都是先加工平面再加工内孔20。4.2.2工艺路线方案根据以上原则，以及具备所需设备的情况下，制定的工艺路线方案如下（不包含毛坯锻造）： （1）铣大小头端面，从两面打中心孔（2）用车床车大端和小端外圆，达到所需厚度和长度（3）用自动内铣铣床铣主轴颈和连杆轴颈（4）去毛刺，切扇形板（5）打钢印（6
32、）热处理：首次氮化（7）用中心孔专用机校正大小头中心孔（8）用组合式钻床钻主轴颈和连杆轴颈上的直油孔及在弯头扇板上结合部钻斜油孔（9）用电动专用修磨器对直油孔和斜油孔倒角（10）在钻床上打工艺定位销（11）用磨床粗磨、精磨大小头端面（12）用4R自动磨床粗磨、精磨主轴颈外圆和开档（13）用5R自动磨床粗磨、精磨各连杆轴颈外圆和开档（14）铣小头槽，校正斜油孔（15）用专用钻床钻大头端面上的九只螺孔（16）表面处理，圆角淬火（17）用动平衡机配合钻、铣床校正动平衡，不平衡时在扇板上打铣平衡位（18）用电动专用修磨器修磨直油孔和斜油孔（19）用抛光机对各主轴颈和连杆轴颈外圆抛光（20）用清洗机清洗
33、、疏通直油孔和斜油孔（21）用清洗机清洗整条曲轴（22）质检入库4.3确定加工余量加工余量是指加工过程中所切除的金属层厚度，零件的工艺路线确定后，再进一步确定各个工序的具体内容时需对每一道工序进行详细设计，其中包括确定各个工序的工序尺寸，而工序尺寸的确定，首先应确定加工余量。确定加工余量的方法有三种：（1）经验估算法，即根据工艺人员的讲演来确定加工余量。为避免产生废品，所确定的加工余量一般偏大。该方法常用于单件小批量。（2）查表修正法，即根据有关手册，查的加工余量的数值，然后根据实际情况进行适当修改，这是一种广泛采用的方法。（3）分析计算法，即对影响加工余量的各种因素进行分析，然后再计算加工余
34、量的方法。此方法确定的加工余量较合理，但需要全面的试验资料，计算也复杂，很少采用22。 从工艺路线方案可以看出，曲轴外圆表面加工的加工方案是：粗车粗磨精磨。查常用加工方法加工余量表得，100、82的加工余量为：粗铣余量Z11=5.4，粗磨余量Z12=0.5，精磨余量Z13=0.150的加工余量为：粗车余量Z21=3.4，粗磨余量Z22=0.5，精磨余量Z23=0.1120的加工余量为：粗车余量Z31=7.4，粗磨余量Z32=0.5,精磨余量Z33=0.1曲轴2个端面的加工方案是铣粗磨精磨。粗铣余量Z=2.9，粗磨余量Z32=0.5，精磨余量Z33=0.14.4 工艺计算4.4.1 工序尺寸的基
35、本尺寸主轴颈精磨后的工序基本尺寸为100，各工序尺寸依次为：粗磨（100+0.1）mm=100.1mm粗车（100.1+0.5）=100.6mm连杆轴颈精磨后的工序基本尺寸为82，各工序尺寸依次为：粗磨（82+0.1）mm=82.1mm粗车（82.1+0.5）=82.6mm小头端精磨后的工序基本尺寸为50，各工序尺寸依次为：粗磨（50+0.1）mm=50.1mm粗车（50.1+0.5）=50.6mm大头端精磨后的工序基本尺寸为120，各工序尺寸依次为：粗磨（120+0.1）mm=120.1mm粗车（120.1+0.5）=120.61mm开档长度46，各工序尺寸依次为：粗磨（46+0.1）mm=
36、46.1mm粗车（46.1+0.5）=46.6mm4.4.2毛坯及各工序尺寸的公差及基本偏差查钢质模锻件公差表（普通级）得，毛坯尺寸公差如表4.1表 4.1 毛坯尺寸公差表毛坯尺寸/mm公差/mm按对称标注结果/mm1062.51.251061.25882.21.1881.154215411282.51.251281.25111573.511153.5查标准公差数值表（GB/T 1800.3-1998）得：主轴颈100精磨IT6的公差值为0.022mm；粗磨IT9的公差值为0.087mm；粗铣IT11的公差值为0.22mm；连杆轴颈82精磨IT6的公差值为0.022mm；粗磨IT9的公差值为0
37、.087mm；粗铣IT11的公差值为0.22mm；小头端50精磨IT6的公差值为0.019mm；粗磨IT9的公差值为0.074mm；粗车IT11的公差值为0.19mm；大头端120精磨IT6的公差值为0.025mm；粗磨IT9的公差值为0.1mm；粗车IT11的公差值为0.16mm；开档长46精磨IT10的公差值为0.1mm；粗磨IT12的公差值为0.25mm工序尺寸按“入体原则”标注，主轴颈100精磨粗磨粗铣毛坯所有工序尺寸的计算过程同上，为了简明，计算后列出以下表格表4.2 主轴颈工序尺寸表工序名称工序余量/mm工序尺寸/mm工序公差/mm工序尺寸及偏差/mm精磨0.11000.022粗磨
38、0.5100.10.087粗铣5.4100.60.22毛坯61062.51061.25表4.3 连杆轴颈工序尺寸表工序名称工序余量/mm工序尺寸/mm工序公差/mm工序尺寸及偏差/mm精磨0.1820.022粗磨0.582.10.087粗铣5.482.60.22毛坯6882.2881.1表4.4小头端工序尺寸表工序名称工序余量/mm工序尺寸/mm工序公差/mm工序尺寸及偏差/mm精磨0.1500.019粗磨0.550.10.074粗车3.450.60.19毛坯4542541表4.5 小头端工序尺寸表工序名称工序余量/mm工序尺寸/mm工序公差/mm工序尺寸及偏差/mm精磨0.11200.025
39、粗磨0.5120.10.1粗车7.4120.60.16毛坯81282.51281.25表4.6 开档长度工序尺寸表工序名称工序余量/mm工序尺寸/mm工序公差/mm工序尺寸及偏差/mm精磨0.1460.1粗磨0.545.90.25粗车1.444.40.5毛坯34324314.5确定切削用量和时间定额4.5.1切削用量切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）这三个切削时的运动参数总称为切削用量。刀具寿命与工序的切削用量有密切关系（见金属切削原理），一般分为该工序单件成本最低的经济寿命和最大生产率寿命两类。按后者选择的切削用量称为最大生产率切削用量，一般在生产任务紧迫时使用。按前者选择的切削用量称为
40、最低成本切削用量，这是通常使用的18。对于保证加工质量、提高加工效率和降低生产成本具有重要意义。选择切削用量时应考虑的主要因素有：刀具和工件的材料、刀具寿命、机床功率、工件的加工精度和表面粗糙度、机床机床夹具工件刀具系统的刚度以及断屑、排屑条件等。粗加工时，一般优先选用尽可能大的背吃刀量，其次选用大的进给量，最后根据道具耐用度要求，确定合适的切削速度。这样可以尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要求，故一般选用较小的进给量和背吃刀量，而尽可能选用较大的切削速度18。4.5.2时间定额工时定额计算的说明：时间定额是工艺规程中的重要组成部分，是劳
41、动生产率指标，也是完成一个工序所需的时间。根据时间定额可以安排生产作业计划，确定设备数量和人员编制，进行成本核算，规划生产面积17。 时间定额由基本时间（Tj）、辅助时间（Tf)、布置工作地时间（Tw）、准备与终结时间（Tz）和休息和生理需要时间（Tx）组成。（1）基本时间Tj：直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置以及表面状态等工艺过程所消耗的时间，称为基本时间。 对机加工而言，基本时间就是切去金属所消耗的时间。（2）辅助时间Tf：主要指装卸工件、开停机床、改变切削用量、测量工件尺寸、进退刀等动作所消耗的时间。（3） 操作时间：操作时间=基本时间Tj+辅助时间Tf 。（4）服务时间Tw（布置
42、工作地时间）：为正常操作服务所消耗的时间，主要指：修整刀具、收拾工具、润滑机床、换刀、清理切宵等所消耗的时间。计算方法：一般按操作时间的2%7%进行计算，设计中取4.5%。（5）准备与终结时间Tz：为生产一批零件，进行准备和结束工作所消耗的时间，称为准备与终结时间。 主要指：熟悉工艺文件、领取毛坯、安装夹具、调整机床、拆卸夹具等所消耗的时间。计算方法：根据经验进行估算。在大量生产中，产品终年不变，可不计准终时间。（6）休息时间Tx：为恢复体力和满足生理卫生需要所消耗的时间为休息时间。 计算方法：一般按操作时间的2%进行计算17。T= Tj+ Tf+ Tw +Tx= Tj+ Tf+（Tj+ Tf
43、）x 0.045 +0.02x（Tj+ Tf）T=1.065（Tj+ Tf） （式4.1）4.5.3切削用量与时间定额的计算4.5.3.1 工序（1）铣大小头端面，从两面打中心孔工步1：铣曲轴大端面选用直径为130的硬质合金刀具，确定背吃刀量，由机械制造工艺学课程设计指导书表5-15查得，p=2.5mm进给量的确定， 由表5-27选取f=0.5mm/r切削速度的计算，由表5-30选取v=110m/min，刀具直径为130，由公式n= （式4.2） 求出n=1000x110/(3.14x130)=269.5r/min，取n=300r/min，求的实际切削速度V=122.4m/min时间定额计算查表5-33，端铣刀对称铣的基本时间为tm= （式4.3）式中，Lw为工件切削部分长度，单位mmL1为切入行程长度，单位mmL2为切出行程长度，单位mmVf为工作台每分钟进给量，单位mm/min已知Vf=nf=100mm/min，Lw=128，查表5-33取L1=3，L2=3，计算的tm=134/100=1.34 min=79s工步2：铣曲轴小端面选用直径为60的硬质合金刀具，确定背吃刀量，由机械制造工艺学课程设计指导书表5-15查得，p=2
