1、西安航空职业技术学院 毕业设计论文1摘 要发动机曲轴是汽车的关键零件之一,其性能好坏直接影响到汽车发动机的质量和寿命.曲轴在发动机中承担最大负荷和全部功率,承受着强大的方向不断变化的弯矩及扭矩，同时经受着长时间高速运转的磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性、疲劳强度和良好的耐磨性能。发动机曲轴的作用是将活塞的往复直线运动通过连杆转化为旋转运动，从而实现发动机由化学能转变为机械能的输出。本课题是柴油机曲轴的加工工艺的分析与设计进行探讨。工艺路线的拟定是工艺规程制订中的关键阶段，是工艺规程制订的总体设计。所撰写的工艺路线合理与否，不但影响加工质量和生产率，而且影响到工人、设备、工艺装备及生产场地等
2、的合理利用，从而影响生产成本。所以，本次设计是在仔细分析曲轴零件加工技术要求及加工精度后，合理确定毛坯类型，经过查阅相关参考书、手册、图表、标准等技术资料，确定各工序的定位基准、机械加工余量、工序尺寸及公差，最终制定出曲轴零件的加工工序卡片。关键词：发动机 曲轴 工艺分析 工艺设计AbstractThe car engine crankshaft is one of the key parts and its direct influence on the performance of the quality of life and the car engine crankshaft in e
3、ngine. For maximum load and power, with all of the changes direction, bending and torque through long run, so the crankshaft material wear high rigidity, fatigue strength and wear resistance. Engine crankshaft role of piston is reciprocal linear motion through the link into the rotary motion, thus r
4、ealize engine by chemical energy into mechanical energy output.This topic is only diesel engine crankshaft process analysis and design are discussed. The process route plan is the key stage procedure formulation of regulations, is the overall design process. Which route reasonable or not, not only i
5、nfluence processing quality and productivity, and affect worker, equipment, and process equipment and production sites, which affect the reasonable utilization of production cost.Therefore, the design is in the careful analysis of the crankshaft parts processing technical requirements and machining
6、precision, reasonably determine the blank type, after consulting relevant reference, manuals, charts, standards, technical data to determine the locating datum, mechanical process and procedure limits.but dimensions and tolerances, eventually developing a crank parts processing process card.Keywords
7、: engine crankshaft process analysis and process design西安航空职业技术学院 毕业设计论文2目 录摘 要1第一章进给系统的控制回路41.1 曲轴的类型结构和应用41.2 曲轴的结构 81.3 曲轴的应用 10第二章急停回路的控制112.1 曲轴的结构特点112.2 曲轴的主要技术要求分析122.3 曲轴的材料和毛坯的确定12第三章伺服系统 143.1伺服驱动器14 3.2 伺服驱动放大器153.3 伺服系统故障 15第四章接触器、变压器、变频器174.1 变频器的连线 174.2 改善变频器的功率因数174.3 变频器的抗干扰 194.4变
8、频器的制动部件选用第五章急停信号225.1 机床夹具的分类、基本组成和功用 225.2 曲轴夹具的设计思路 225.3 夹具基准及误差分析 24结 论 26致 谢 27 参考文献 28西安航空职业技术学院 毕业设计论文3西安航空职业技术学院 毕业设计论文41 进给系统的控制回路1.1 曲轴的类型结构及应用1.1.1 曲轴的类型曲轴有整体曲轴、组合曲轴和半组合曲轴三种结构形式，一般采用整体曲轴。整体曲轴又可分为锻造曲轴和铸造曲轴。 （图表 11）名称简图整体锻造曲轴西安航空职业技术学院 毕业设计论文5整体铸造曲轴西安航空职业技术学院 毕业设计论文6组合曲轴西安航空职业技术学院 毕业设计论文7半组
9、合曲轴图表 11另外，曲轴根据结构和用途的不同又可分为曲拐轴、曲柄轴、偏心轴等。曲轴的性能整体锻造曲轴尺寸紧凑、质量较轻、强度高、刚性好。但形状复杂加工困难，平衡块也不易与曲轴做成一体。整体锻造曲轴一般采用模锻和连续纤维挤压锻造。只有小量生产的曲轴，主要是曲轴半径在 800mm以下的大中型曲轴，才采用自由锻。整体铸造曲轴的加工性能好，金属切削量少，成本低，铸造曲轴可以获得较合理的结构形状，如椭圆形曲柄臂，桶形空心轴颈和卸载槽等。从而使应力分布均匀，对提高曲轴的疲劳强度有显著效果。铸造曲轴的应用正在不断扩大。本次设计为整体铸造曲轴 西安航空职业技术学院 毕业设计论文81.1.2 曲轴的结构曲轴一
10、般由轴端、轴颈和曲柄臂三部分组成，曲轴内应开有油孔，作为润滑油的通道。曲轴的轴端：轴心线与曲轴旋转中心同心的轴向端部称之为轴端。轴端一般作为曲轴的输入（输出）端，与带轮、联轴器、飞轮和驱动机等连接，要求连接牢固可靠。曲轴的轴颈：轴颈包括主、支承轴颈和连杆轴颈。 （图 12）安装滑动轴承的轴颈要有足够的承压面积和较高的耐磨性保证供油和散热。主轴颈与连杆轴颈重叠的部分 S 称之为重合度。 （图 13）它对曲轴强度影响很大。S 增加，曲轴刚性增加，截面变化缓和，应力集中现象改善。应尽量避免 S 等于或接近于零。曲柄臂及曲拐：曲轴上连接主轴颈和连杆轴颈或连接相邻连杆轴颈的部位叫做曲柄臂。曲柄臂与连杆轴
11、颈的组合体称为曲拐。西安航空职业技术学院 毕业设计论文9图 12西安航空职业技术学院 毕业设计论文10图 131.1.3 曲轴的应用曲轴的材料：曲轴一般由碳素结构钢、合金结构钢或球墨铸铁制成的。曲轴的应用：曲轴是发动机上的一个重要的旋转机件。装上连杆后，可承接活塞的往复运动变成循环运动。曲轴的两个重要加工部位主轴颈和连杆轴颈，主轴颈被安装在缸体上，连杆轴颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与气缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。发动机的工作过程就是活塞经过混合压缩气的爆燃，推动活塞作直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。而曲轴加工的好坏将直接影响发动机整体性能的表现。曲
12、轴在工作时，受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。在曲轴的机械加工中，采用新技术和提高自动化程度都不断取得进展。目前，国内较陈旧的曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备一般采用多刀车床车削曲轴主轴颈及连杆轴颈。工序质量稳定性差，西安航空职业技术学院 毕业设计论文11容易产生较大的加工应力，难以达到合理的加工余量。精加工普遍采用 MQ8260 等普通曲轴磨床进行粗磨、半精磨、精磨和抛光，通常靠人工操作，加工质量不稳定，尺寸一致性
13、差。现在加工曲轴粗加工比较流行的工艺是：主轴颈采用车削工艺和高速铣削。连杆颈采用高速铣削，而且倾向于高速随动铣削，全部采用干式切削。在对连杆颈进行随动磨削时，曲轴以主轴颈为轴线进行旋转，并在一次装夹下磨削所有连杆颈。在磨削过程中，磨头实现往复摆动进给，跟踪着偏心回转的连杆颈进行磨削加工。2 急停回路的控制2.1 曲轴的结构特点曲轴的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。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。曲轴的曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，
14、曲柄处铸有(或紧固有) 平衡重块。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。曲轴前端装有齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成挡油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。另外，曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机)；V 型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。2.2 曲轴的主要技术要求分析主轴颈、连杆轴颈本身的精度即尺寸公差等级为 IT6，表面粗糙度 Ra 值在1.60.8um 之间。轴颈长度公差等级在 IT9IT10
15、之间。轴颈的形状公差如圆度、圆柱度控制在尺寸公差之半。位置精度包括主轴颈与连杆轴颈的平衡度。一般为 100um 之内不大于 200um；曲轴各主轴颈的同轴度：小型高速曲轴为 0.025mm，中大型低速曲轴为0.030.08mm。各连杆轴颈的位置度不大于20。西安航空职业技术学院 毕业设计论文122.3 曲轴的材料和毛坯的确定曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力，容易产生扭振、折断及轴颈磨损。因此要求用材应较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性。常用材料有35、40、45 钢或球墨铸铁 QT6003；对于高速、重载曲轴，可采用 40Cr、42Mn2V等材料。本设计采用球墨铸铁 QT6003
16、。曲轴的毛坯根据批量大小、尺寸、结构及材料品种来决定。批量较大的小型曲轴采用模锻；单件小批的中大型曲轴采用自用锻造；而对于球墨铸铁材料则采用铸造毛坯。2.4 曲轴的机械加工工艺过程曲轴的尺寸精度、加工表面形状精度以及位置精度的要求都很高，但刚性比较差，容易产生变形，这就给曲轴的机械加工带来了很多困难，必须予以充分的重视。曲轴需要加工的表面有：主轴颈、连杆轴颈、键槽、55、50 的外圆。由于使用了工艺搭子，铣键槽安排在切除工艺搭子后，磨削外圆安排在保留工艺搭子前。根据曲轴的结构特点及机械加工的要求，加工顺序大致可归纳为：铣两端面；车工艺搭子和钻中心孔；粗、精车三连杆轴颈；粗、精车各处外圆；精磨连
17、杆轴颈、主轴颈和 55、50 外圆；切除工艺搭子、车端面、铣键槽等。2.5 曲轴的机械加工工艺路线（1） 、铸造（2） 、热处理（3） 、铣两端面（4） 、车两端工艺搭子外圆（5） 、钻主轴颈中心孔（6） 、钻连杆轴颈中心孔（7） 、检验（8） 、粗车三个连杆轴颈（9） 、精车三个连杆轴颈（10） 、车工艺搭子两端面（11） 、粗车各处外圆（12） 、精车各处外圆（13） 、检验西安航空职业技术学院 毕业设计论文13（14） 、磨削连杆轴颈外圆（15） 、磨削两主轴颈（16） 、磨削 55 mm外圆025.（17） 、磨削 500.02mm 外圆（18） 、检验（19） 、车掉两端工艺搭子（2
18、0） 、车两端面（21） 、铣键槽（22） 、倒角（23） 、去毛刺（24） 、检验第三章 伺服系统第四章 接触器、变频器、变压器4.1 变频器的连线1、主电路接线（1） 变频器输入（R、S、T） ，输出（U、V、W）绝对不能接错（2）将变频器接地端子良好的接地（如果工厂电路是零地共用，那就要考虑单独取地线） 多台变频器接地，各变频器应分别和大地相连，不允许一台变频器的接地和另一台变频器的接地端连接后再接地。（3）将变频器的电源输入端子经过漏电保护开关接到电源上（漏电开关，空气开关应选择好的生产厂家） 2、控制电路的接线（1） 模拟量控制线应使用屏蔽线，屏蔽一端接变频器控制电路的公共端（COM
19、） ，不要接变频器地端（E）或大地，另一端悬空。（2） 开关量控制线允许不使用屏蔽线，但同一信号的两根线必须互相绞在一起，绞西安航空职业技术学院 毕业设计论文14合线的绞合间距应尽可能小。4.2 改善变频器的功率因数 为了改善功率因数或安装场所距大容量电源很近时，必须加直流电抗器和交流电抗器。除改善功率因数外，还有以下作用：（1） 抑制输入中的浪涌电流（2） 削弱电源电压不平衡所带来的影响电抗的选用：（1） 电抗器电压降不大于额定电压的 3%。（2） 当变压器容量大于 500KVA 或变压器容量超过变频器容量 10 倍以上时，应配电抗器。4.3 变频器的抗干扰1、 外界对变频器的干扰主要来源于
20、电源进线。当电源系统投入其它设备（如电容器）或由于其它设备的运行（如晶闸管等换相设备）时，容易造成电源的畸变，而损坏变频器的开关管。在变频器的输入电路中串入交流电抗器可有效抑制来源于进线的干扰。2、 变频器对外界的干（1） 干扰信号的传播方式空中辐射方式以电磁波的方式对外辐射电磁感应方式通过线间电感而感应静电感应方式 通讯线间电容而感应线路传播方式通过线源网络而传播（2） 抗干扰措施A 变频器侧感应方式传播的干扰信号，通过正确的布线和采用屏蔽线来消弱线路传播的干扰信号，可以在线路中串入小电感来消弱辐射传播的干扰信号，通过吸收方法来消弱（无线电抗干扰滤波器）在变频器输出侧和电机间串入滤波电抗器，
21、可以不仅起到抗干扰作用，还可以消弱由于高次谐波引起的附加转矩，改善电动机的运行特性。在变频器的输出侧，绝对不允许用电容器来吸收谐波电流。B 仪器侧电源隔离法 仪器电源侧接入隔离变压器信号隔离法 信号侧用光电耦合器隔离 西安航空职业技术学院 毕业设计论文154.4 变频器的制动部件选用1 制动单元(选配部件)当变频器所驱动的控制设备需要快速制动时，需选用制动单元释放电机制动时回馈至直流母线上的能量。2 制动电阻(选配部件)不同功率等级变频器的制动电阻选用如下所示。电压等级 V 电机功率 kW 电阻阻值欧/并联数目 电阻功率 kW 电机功率 kW 电阻阻值欧/并联数目 电阻功率 kW380 0.7
22、5 400 0.25 37 16 9 1.5 400 0.25 45 13.6 92.2 250 0.25 55 20/2 123.7 150 0.4 75 13.6/2 185.5 100 0.5 90 20/3 18 7.5 75 0.8 110 20/3 1811 50 1.0 132 20/4 2415 40 1.5 160 13.6/4 36 18.5 30 4.0 200 13.6/5 45 22 30 4.0 220 13.6/5 4530 20 6.0 280 13.6/6 54 3 制动部件的连接（举例） 制动电阻的安装7.5kW 以下 制动控制单元的安装11kW 以上 （二
23、）变频器的调试、注意事项变频器在调试时，应采取的基本步骤有带电源空载测试、带电机空载运行、带负载试运行、与上位机联机统调等；完成这些步骤应注意的问题： 1、在将变频器接通电源前需要检查它的输入、输出端是否符合说明书要求；2、特别要看是否有新的内容增加，认真阅读注意事项；3、检查接线是否正确和紧固。 一般的变频器均有运行（RUN） 、停止（STOP） 、编程（PROG） 、数据/确认西安航空职业技术学院 毕业设计论文16（DATA/ENTER） 、增加（UP、） 、减少（DOWN、） 、等 6 个键，不同变频器操作键的定义基本相同。此外有的变频器还有监视（MONTTOR/DISPLAY） 、复位
24、（RESET） 、寸动（JOG） 、移位（SHIFT）等功能键。一、变频器接通电源试运行（不接电机）接上电源后，按运行（RUN）键运行变频器到 50HZ，用万用表测量变频器的输出（U V W）相电压应平衡（370V-400V） 。按停止键后，再接上电机线。 二、变频器带电机空载运行 1.设置电机的功率、极数，要综合考虑变频器的工作电流。 2.设定变频器的最大输出频率、基频、设置转矩特性。3.将变频器设置为自带的键盘操作模式，按寸动键、运行键、停止键，观察电机是否反转，是否能正常地启动、停止。4.熟悉变频器运行发生故障时的保护代码，观察热保护继电器的出厂值，观察过载保护的设定值，需要时可以修改。
25、 三、带载试运行 1.手动操作变频器面板的运行停止键，观察电机运行停止过程及变频器的显示窗，看是否有异常现象。如果有现象，相应的改变预定参数后再运行。 2.如果启动.停止电机过程中变频器出现过流保护动作，应重新设定加速、减速时间。电机在加、减速时的加速度取决于加速转矩，而变频器在启、制动过程中的频率变化率是用户设定的。若电机转动惯量或电机负载变化，按预先设定的频率变化率升速或减速时，有可能出现加速转矩不够，从而造成电机失速，即电机转速与变频器输出频率不协调，从而造成过电流或过电压。因此，需要根据电机转动惯量和负载合理设定加、减速时间，使变频器的频率变化率能与电机转速变化率相协调。检查此项设定是
26、否合理的方法是先按经验选定加、减速时间进行设定，若在启动过程中出现过流，则可适当延长加速时间；若在制动过程中出现过流，则适当延长减速时间。另一方面，加、减速时间不宜设定太长，时间太长将影响生产效率，特别是频繁启、制动时。 3.如果变频器在限定的时间内仍然保护，应改变启动/停止的运行曲线，从直线改为 S 形、U 形线或反 S 形、反 U 形线。电机负载惯性较大时，应该采用更长的启动停止时间，并且根据其负载特性设置运行曲线类型。 4.如果变频器仍然存在运行故障，应尝试增加最大电流的保护值，但是不能取消保护，应留有至少 10%-20%的保护余量。 5.如果变频器运行故障还是发生，应更换更大一级功率的
27、变频器。 6.如果变频器带动电机在启动过程中达不到预设速度，可能有两种情况： 西安航空职业技术学院 毕业设计论文17（1）系统发生机电共振，可以从电机运转的声音进行判断。采用设置频率跳跃值的方法，可以避开共振点。一般变频器能设定三级跳跃点。V/f 控制的变频器驱动异步电机时，在某些频率段，电机的电流、转速会发生振荡，严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护使得电机不能正常启动，在电机轻载或转动惯量较小时更为严重。普通变频器均备有频率跨跳功能，用户可以根据系统出现振荡的频率点，在 V/f 曲线上设置跨跳点及跨跳宽度。当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统能够正常运行。 （2）电机
28、的转矩输出能力不够，不同品牌的变频器出厂参数设置不同，在相同的条件下，带载能力不同，也可能因变频器控制方法不同，造成电机的带载能力不同；或因系统的输出效率不同，造成带载能力会有所差异。对于这种情况，可以增加转矩提升量的值。如果达不到，可用手动转矩提升功能，不要设定过大，电机这时的温升会增加。如果仍然不行，应改用新的控制方法，比如日立变频器采用 V/f 比值恒定的方法，启动达不到要求时，改用无速度传感器空间矢量控制方法，它具有更大的转矩输出能力。对于风机和泵类负载，应减少降转矩的曲线值。 四、变频器与上位机相连进行系统调试 在手动的基本设定完成后，如果系统中有上位机，将变频器的控制线直接与上位机
29、控制线相连，要考虑并将变频器的操作模式改为端子控制。根据上位机系统的需要，调定变频器接收频率信号端子的量程 0-5V 或 0-10V，以及变频器对模拟频率信号采样的响应速度。如果需要另外的监视表头，应选择模拟输出的监视量，并调整变频器输出监视量端子的量程。 在调试时可能会遇到这种情况，如上位机给出信号后，变频器不执行。因为有的上位机只接受交流信号，不接受直流信号，而变频器的控制信号大多是直流信号，这时可以考虑外加继电器。（三） 保养和维护 由于变频器使用环境的变化，如温度、湿度、烟雾等的影响，以及变频器内部元器件的老化等因素，可能会导致变频器发生各种故障。因此，在存贮、使用过程中必须对变频器进
30、行日常检查，并进行定期保养维护。一、 日常维护 在变频器正常开启时，请确认如下事项：1、 电机是否有异常声音及振动。 2、 变频器及电机是否发热异常，环境温度是否过高。3、 负载电流表是否与往常值一样。4、 变频器的冷却风扇是否正常运转。西安航空职业技术学院 毕业设计论文18二、定期维护变频器定期保养检查时，一定要切断电源，待监视器无显示及主电路电源指示灯熄灭后，才能进行检查。检查内容如表所示。检查项目 检查内容 异常对策主回路端子、控制回路端子螺丝钉 螺丝钉是否松动 用螺丝刀拧紧散热片 是否有灰尘 用 46kg/cm2 压力的干燥压缩空气吹掉 PCB 印刷电路板 是否有灰尘 用46kg/cm
31、2 压力的干燥压缩空气吹掉冷却风扇 是否有异常声音、异常振动 更换冷却风扇功率元件 是否有灰尘 用 46kg/cm2 压力的干燥压缩空气吹掉铝电解电容 是否变色、异味、鼓泡 更换铝电解电容四、故障检测OH：机器过热 过热是平时会碰到的一个故障。当遇到这种情况时，首先会想到散热风扇是否运转，风扇是否堵转，周围环境温度是否过高，变频器通风不良，温度检测电路故障。 POFF：欠电压输入电源是否缺相，输入电源接线端子松动，输入电源电压波动大。检查整流是否有问题，直流电压是否低于 380V OU、：过压我们首先要排除由于参数问题而导致的故障。例如减速时间过短，由于再生负载而导致的过压（加制动单元） ，然
32、后我们可以看一下输入侧电压是否有问题，最后我们可以看一下电压检测电路是否出现了故障，一般的电压检测电路的电压采样点，都是中间直流回路的电压。OCU、OCS：过电流这可能是变频器里面最常见的故障了。我们首先要排除由于参数问题而导致的故障。例如电流限制，加速时间过短都有可能导致过电流的产生。然后我们就必须判断是否电流检测电路出问题了，如霍尔传感器，霍尔线故障。变频器输出侧是否短路。OL：过载加速时间太短，电机负载太重，电机有卡死现象。HE：电流传感器故障霍尔线没有接好，传感器损坏，电流检测电路有故障。OCU1：硬件保护这是最常见的故障。变频器三相输出 UVW 相有短路现象，外部用电设备干扰，IGB
33、T，IPM 模块损坏。 以下就是变频器主回路故障简易测试： 西安航空职业技术学院 毕业设计论文19技术人员凭借数字式万用表根据上图可简单判断主回路器件是否损坏。 （主要是整流桥，IGBT，IPM）为了人身安全，必须确保机器断电，并拆除输入电源线 R 、S、T和输出线 U、V、W 后放可操作！首先把万用表打到“二级管”档，然后通过万用表的红色表笔和黑色表笔按以下步骤检测：1、 黑色表笔接触直流母线的负极 P(+),红色表笔依次接触 R、S、T，记录万用表上的显示值；然后再把红色表笔接触 N(-)，黑色表笔依次接触 R、S、T，记录万用表的显示值；六次显示值如果基本平衡，则表明变频器二极管整流或软
34、启电阻无问题，反之相应位置的整流模块或软启电阻损坏，现象：无显示。2、 红色表笔接触直流母线的负极 P(+),黑色表笔依次接触 U、V、W，记录万用表上的显示值；然后再把黑色表笔接触 N(-)，红色表笔依次接触 U、V、W，记录万用表的显示值；六次显示值如果基本平衡，则表明变频器 IGBT 逆变模块无问题，反之相应位置的 IGBT 逆变模块损坏，现象：无输出或报故障。西安航空职业技术学院 毕业设计论文205 急停信号一个机床的机械制造工艺系统由机床、工件、刀具和夹具组成。机床夹具的用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的位置，并在加工过程中这个位置不变，可以看出夹具在
35、机械加工中占有很重要的地位，尤其是在成批生产时更是大量采用机床夹具，它们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对机床或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏直接影响工件加工表面的位置精度。所以，机床夹具设计是装备设计中的一项重要工作。机床夹具按其使用范围可分为以下五种基本类型：通用夹具，专用夹具，通用可调整夹具和成组夹具，组合夹具，随行夹具。机床夹具的基本组成，根据功用一般可分为：1）定位原件或装置，用以确定工件在夹具中的正确位置；2）刀具导向原件或装置，用以引导刀具或用以调整刀具相对于工件的位置；3）夹紧元件或装置，用以夹紧元件；4）连接原件，用以确定工件在机床上的正确位置并与机床相连接；5）夹具
36、体，用以连接各夹具元件及装置，使之成为一个整体，并通过它将夹具安装在机床上；6）其他元件及装置，如分度装置、防错装置等。机床夹具的功用一般为：1）保证加工质量；2）提高生产率，降低成本；3）扩大机床工艺范围，做到一机多能；4）平衡各工序时间，以便组织流水生产；5）减轻工人劳动强度，保证生产安全。5.2 曲轴夹具的设计思路曲轴除了具有轴的一般加工规律外，也有它的工艺特点，主要包括形状复杂，刚性差及技术要求高，针对这些特点应采取相应的措施，分析如下：5.2.1 形状复杂曲轴主轴颈与连杆轴颈不在同一轴上线，偏心距有一定的尺寸要求，并且两轴有较高的位置度要求，同时主轴颈与连杆轴颈间有较大的平衡块，因此
37、在工艺设计中应解决以下几点问题：a.设计加工连杆轴颈的偏心夹具，即连杆轴颈与机床主轴重合，并使夹具能回转 180度，加工另一连杆轴颈。b.为消除加工时的不平衡力的产生，设计夹具时应精确设计平衡重。5.2.2 刚性差因本曲轴长径比较大，同时具有曲拐，因此刚性较差。曲轴在切削力及自重的作用下会产生严重的扭曲及弯曲变形，特别在单边传动的机床上加工更为西安航空职业技术学院 毕业设计论文21严重，在工艺设计中应解决以下问题：（1）：粗加工时由于切削余量大，切削力也较大，可用中间托架来增强刚性，减小变形和振动，同时机床刀具及夹具都应有较高的刚度。（2）：在加工时尽量使切削力的作用相互抵消，可用前后刀架同时
38、横向进给。（3）：合理安排工位次序以减少加工变形，按先粗后精的原则安排加工工序，逐步提高精度。（4）：在有可能产生变形的工序后面增设校直工序。5.2.3 技术要求高曲轴技术要求较高，加工面多，需要保证的尺寸、形状、位置精度较多。因而总的工艺路线较长，精加工占有相当比例。加工时应要解决以下问题：A：正确分配粗加工、半精加工及精加工余量。B：粗基准选择用曲轴两端的中心孔。中心孔的加工以主轴颈外圆作为基准，这样能保证曲轴加工径向及轴向加工余量的均匀性。C：精加工时仍用中心孔作为基准，但要重新修磨中心孔，避免精加工时因中心孔磨损引起加工误差。也可一端用主轴颈定位，另一端用中心孔定位以提高刚度。D：曲轴
39、轴向定位以主轴颈轴肩定位，工艺设计时定位基准应尽量与设计基准一致。综上分析，鉴于磨削连杆轴颈夹具的典型性和特殊性，决定设计六个连杆轴颈的粗磨夹具，本夹具将用于 MQ1350B外圆磨床。本夹具可同时粗磨位于同一轴心线上的连杆轴颈、两侧面及过度圆角。其中，各连杆轴心线的相位差要求控制在 之内对夹具的分度装置精度要求较高，30同时连杆轴颈有较高的尺寸和位置精度，对夹具的定位夹紧机构精度要求较高。连杆轴颈侧面有较高的端面跳动要求，并同时满足和磨削表面的粗糙度要求，这就要求夹具有较好的定位和夹紧装置，尽量减少定位和夹紧误差。由于只能同时磨削在同一轴心线上的连杆轴颈，所以在每一组磨削完两道轴颈之后都要将工
40、件进行 角度调整使待磨削的连杆轴颈和机床中心线能够在同一条轴心012线上，这就可以考虑在夹具上设计出专用的 分度盘进行分度来提高生产效012率，不过 分度装置的精度等级要高出连杆轴颈精度等级 1级以上。综合分析以上问题，本夹具的设计存在特殊之处，对各部分的要求都相对较高，在设计时必须认真思考和全面地衡量，尽可能地减少夹具导致的加工误差和降低精度的因素。在保证加工质量的前提下，还要考虑提高生产率和降低西安航空职业技术学院 毕业设计论文22成本，减轻工人的劳动强度。5.3 夹具基准及误差分析5.3.1 定位基准的选择工件在机床上的定位，实际上包括工件在夹具上的定位和夹具在机床上的定位两个方面，这里
41、只讨论工件在夹具上的定位。在本夹具设计中，由零件图可知，曲轴六个连杆轴颈中心线对主轴中心线有平衡度要求，其设计基准为主轴颈中心线。为了使定位误差为零，应该选择以主轴颈为定位面的夹具，其轴向定位面为第一主轴颈上的止推面，因此这里设计以第一、七主轴颈和止推面为定位基准面的夹具。采用翻转压盖式机械夹紧，具有结构简单、通用性好、夹紧可靠、增力比大等特点。5.3.2 定位误差分析因为工件的定位基准和定位元件均有制造误差，所以工件在夹具中定位后的实际位置将在一定范围内变动，即存在一定的定位误差，设计定位装置时，就要控制这一误差在加工中所允许的范围内。产生定位误差的原因有以下两个方面：1）定位基准和工序基准
42、不重合；2）定位基准位移。定位误差就是由基准不重合误差和基准位移公差综合引起的同批工件工序尺寸的那部分公差，也就是等于两者的代数和。 2DwBgj本夹具的主要定位元件为 V型块，轴向定位时定位基准右夹具体的左端面与止推面的接合面即为曲轴连杆轴颈工序基准，即不存在基准位移公差也不存在基准不重合误差，所以 。0求工序尺寸 的定位误差，定位基准为主轴颈与 V型块接触母线 A0.4623和 B，工序基准为主轴中心线，当主轴颈直径存在误差 时，定位基准 A或 Bg沿 V型块工作面的位移为12cotgA所以基准不重合误差为西安航空职业技术学院 毕业设计论文2312cosctos2gwA基准位移误差为12s
43、B则总的定位误差为12singwBO已知本工序中 ， ，故0.34g09. .22sin5.7m5.3.3 夹具的使用方法将夹具体固定在铣床床体上，然后把定位销（4 个）及螺钉打入左右两 V型块固定到夹具体上。V 型块的定位靠定位销及螺钉来实现。V 型块的下面和侧面分别垫一块儿底面垫板和侧面垫板，用来调整工件的中心线，最后装上压盖，定位销等零件。加工时，将精磨后的第一主轴颈和第二主轴颈只与夹具的左右 V型块上，用百分表调整第 1或第 2连杆轴颈轴心线，使其处于磨床主轴回转中心位置，然后夹紧曲轴，再将分度盘套在曲轴皮带轮轴颈上，使 3个齿面中的一个紧靠在翻转块上，然后用内六角螺钉将其固在皮带轮轴
44、颈上，这样就可以磨削第1.2连杆轴颈了。由于分度盘的 3个齿面为 精确分度，因此保证了个连杆012轴颈的角度偏差并满足了工艺要求。由于用 V型块定位，零件支撑轴颈的偏差会引起曲轴轴颈的变化和产生锥度，因此要严格控制支撑轴颈的偏差。5.3.4 夹具的调整（1）调整曲轴连杆轴颈轴心线的平行度误差采用修磨侧面垫板来实现（2）调整曲轴的回转中心半径采用修磨地面板来完成（3）加工回转半径不同的曲轴时，可以通过更换不同厚度的地面板来实现总体来说，该夹具能够大大提高生产效率，因为可以调整，所以其加工范围增大，能够解决设备不足的情况；能够有效的保证加工精度，无需高技能操西安航空职业技术学院 毕业设计论文24作者；结构简单。制造方便、快捷，能够为新产品的顺利生产奠定技术基础。西安航空职业技术学院 毕业设计论文25西安航空职业技术学院 毕业设计论文26总结西安航空职业技术学院 毕业设计论文27西安航空职业技术学院 毕业设计论文27致 谢我本次的毕业设计，得到了谢贺年老师的亲切关怀和精心指导，使得本设计得以顺利完成，其中无不饱含着老师的汗水和心血。首先要感谢的是我的指导老师谢贺年，在整个过程中他给了我很大的帮助。他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲
