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3L-108空气压缩机曲轴零件的机械加工工艺及夹具设计

减小字体 增大字体 作者:佚名  来源:本站整理  发布时间:2010-03-19 22:26:00
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零件分析
 
2.1零件的作用
题目所给定的零件是3L10/8空气压缩机上的曲轴,它位于空气压缩机连杆处,曲轴产生旋转运动,带动连杆使活塞产生往复运动,并将旋转转为直线运动,它在工作过程中将承受周期性的复杂的交变载荷。其主要作用是传递转矩,是连杆获得所需的动力。
 
2.2零件的工艺分析
3L-10/8空气压缩机的曲轴零件图可知,它的外表面上有多个平面需要进行加工,此外各表面上还需加工一系列螺纹孔和键槽。因此可将其分为两组加工表面,它们相互间有一定的位置要求它们之间有一定的位置要求.现分析如下:
2.2.1以拐径为Ø95mm为中心的加工表面
这一组加工表面包括: 拐径Ø95 mm加工及其倒圆角,两个Ø8的斜油孔,两个油孔孔口倒角,它的加工表面的位置要求是Ø95 mm圆跳动公差为0.01 mm
2.2.2以轴心线两端轴为中心的加工表面
这一组加工表面:1:10锥度面的键槽24  mm并左端倒角,端面Ø15 mm深16.8 mm的中心孔,2个M12深24 mm的螺纹孔,各轴的外圆表面, 右端面Ø95  mm的孔Ø30  mm
这组加工表面有一定的位置要求,主要是:
(1)键槽24 mm×110mm与 1:10锥度轴心线的对称度公差为0.10mm。
(2)1:10锥度轴心线对A-B轴心线的的圆跳动公差0.025mm;
(3)Ø90 mm轴表面的圆柱度公差为0.01 mm
这两组加工表面之间有着一定的位置要求,主要有:
(1)曲轴拐径Ø95 mm轴心线与A-B轴心线的平行度公差Ø0.03mm
又以上分析可知,对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面,并保证他们的位置精度要求。
 
2.3零件加工的主要问题和工艺过程设计分析
1)曲轴在铸造时,右端Ø95 mm要在直径方向上留出工艺尺寸量,铸造尺寸为105mm,这样为开拐前加工出工艺键槽准备。该工艺键槽与开拐工装配合传递扭转。
    (2)为保证加工精度,对所有加工的部位均应采用粗、精加工分开的原则。
    3)曲轴加工应充分考虑在切削时平衡装置。

    1)车削拐径用专用工装及配重装置。

3 工艺规程设计
 
3.1确定毛坯的制造形式
零件材料为球球墨铸铁,型号为QT600-3。考虑到空气压缩机曲轴的零件较大,零件比较复杂,应采用铸件。而且投资较少,成本较低,生产周期短。
 
3.2基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得以提高,不盲目的选择基面。否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件的大批报废,使生产无法正常进行。
3.2.1粗基准选择
在小批生产的条件下,通常都是采取划线找正。所以曲轴加工的第一道工序是钳工划线,划出主轴颈端面的十字中心线以及待加工表面的轮廓线,然后按划线找正将曲轴安装在机床上进行加工。这样兼顾了各部分的加工余量,以减少毛坯的废品率。
3.2.2精基准的选择
加工曲轴的主轴颈止以及与主轴颈同旋转轴心线的其它配合部分和曲柄外圆弧面、外端面时,同轴类零件外圆表面加工一样,采用辅助精基准-顶针孔。用顶针孔作为精基准,符合基面同一的原则,从而可以保证一次安装中加工的各表面的同轴度或垂直度。对于主轴颈较大而偏心距又较小的曲轴,可以在曲轴两端面上分别各打出两个顶针孔A及B,使用典型的一面两孔定位方法,则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求
 
3.3制定工艺路线
制定工艺路线的出发点,应该是使零件的几何形状、尺寸精度等技术要求能得到合理的保证。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。
工艺路线方案(一):
    1)画线,以毛坯外形找正,划主要加工线,偏心距100 mm及外形加工。
    2)划轴两端中心孔线,顾各部加工余量。     
3)工件平放在镗床工作台上,压轴95  mm两处,钻右端中心孔。
4)夹右端(1:10锥度一边)顶右端中心孔,粗车左端外圆Ø95  mm,粗车左端所有轴径,粗车拐径外侧左、右端面,保证拐径外侧的对称性及尺寸,粗铣凸台Ø25
5)夹右端,左端上中心架车端面,去长短保证总长尺寸610mm,钻左端中心孔,钻左端Ø6的孔,深16.8mm,锪60°角,深7.8mm,再锪120°角,深1.8mm。
6)粗车拐径Ø95  mm尺寸。
7)精车拐径Ø95  mm尺寸。
8)夹左端,顶右端中心孔,精车右端轴径Ø95  mm,长度尺寸至87mm,保证曲拐端面60mm尺寸,精车右端轴径Ø93至图示长度12mm。
9)夹右端,顶左端中心孔,精车左端轴径Ø95  mm,长度尺寸至85mm,保曲拐端面60mm尺寸。
10)以两中心孔定位,磨左端轴径Ø95  mm,磨左端轴径Ø90 mm
11)以两中心孔定位,倒头装夹,磨左端轴径Ø95  mm
12)底面60mm×115mm,以两侧面定位并压紧,保证距中心高70mm,总高236mm。
13)以两轴径定位压紧钻、攻4—M20螺纹。
14)以两端中心孔定位,精磨拐径Ø95  mm至图样尺寸,磨圆角R6。
15)以两端中心孔定位,精磨两轴径Ø95  mm至图样尺寸,磨圆角R6,精磨Ø90 mm至图样尺寸,倒角2.5×45°。
16)夹右端,顶右端中心孔车1:10圆锥,留余量1.5mm 。
17)以两端中心孔定位,磨1:10圆锥Ø86长124mm,磨圆角R6。
    18)粉探伤各轴径,拐径。
    19)划键槽线24mm×110mm,铣键槽,以两轴径Ø95  mm定位,采用专用工装装夹铣键槽24mm×110mm至图样尺寸。
    20)铣右端轴径Ø93mm的槽44 mm至图样尺寸。
21粗镗、精镗右端Ø30 mm孔至图样尺寸,深75mm。锪60°角,深5.5mm,再锪120°角,深2mm。。
22)重新装夹工件,采用专用工装装夹,钻拐径Ø95  mm两斜油孔Ø8mm。
27)钳工,修油孔,倒角,清污垢。
   28)检查。
工艺路线方案(二):
    1)画线,以毛坯外形找正,划主要加工线,偏心距100 mm及外形加工。
    2)划轴两端中心孔线,顾各部加工余量。     
3)工件平放在镗床工作台上,压轴95  mm两处,钻右端中心孔。
4)夹右端(1:10锥度一边)顶右端中心孔,粗车左端外圆Ø95  mm,粗车左端所有轴径,粗车拐径外侧左、右端面,保证拐径外侧的对称性及尺寸,粗铣凸台Ø25
5)夹右端,左端上中心架车端面,去长短保证总长尺寸610mm,钻左端中心孔,钻左端Ø6的孔,深16.8mm,锪60°角,深7.8mm,再锪120°角,深1.8mm。
6)粗车拐径Ø95  mm尺寸。
7)精车拐径Ø95  mm尺寸。
8)夹左端,顶右端中心孔,精车右端轴径Ø95  mm,长度尺寸至87mm,保证曲拐端面60mm尺寸,精车右端轴径Ø93至图示长度12mm。
9)夹右端,顶左端中心孔,精车左端轴径Ø95  mm,长度尺寸至85mm,保曲拐端面60mm尺寸。
10)以两轴径定位压紧钻、攻4—M20螺纹。
    11)粉探伤各轴径,拐径。
    12)划键槽线24mm×110mm,铣键槽,以两轴径Ø95  mm定位,采用专用工装装夹铣键槽24mm×110mm至图样尺寸。
    13)铣右端轴径Ø93mm的槽44 mm至图样尺寸。
14粗镗、精镗右端Ø30 mm孔至图样尺寸,深75mm。锪60°角,深5.5mm,再锪120°角,深2mm。。
15)重新装夹工件,采用专用工装装夹,钻拐径Ø95  mm两斜油孔Ø8mm。
16)以两中心孔定位,磨左端轴径Ø95  mm,磨左端轴径Ø90 mm
17)以两中心孔定位,倒头装夹,磨左端轴径Ø95  mm
18)底面60mm×115mm,以两侧面定位并压紧,保证距中心高70mm,总高236mm。
19)以两端中心孔定位,精磨拐径Ø95  mm至图样尺寸,磨圆角R6。
20)以两端中心孔定位,精磨两轴径Ø95  mm至图样尺寸,磨圆角R6,精磨Ø90 mm至图样尺寸,倒角2.5×45°。
21)夹右端,顶右端中心孔车1:10圆锥,留余量1.5mm 。
22)以两端中心孔定位,磨1:10圆锥Ø86长124mm,磨圆角R6。
23)钳工,修油孔,倒角,清污垢。
   24)检查。
    通过两种工艺方案的比较可得出第一种方案中在精磨以后再铣键槽、钻油孔,这样会影响精磨后各轴的加工精度。而第二种方案则比较好些,它在铣键槽、钻油孔后粗、精磨各轴保证了各轴的精度要求。
 
3.4机械加工余量、工序尺寸及毛尺寸的确定
3L-10/8空气压缩机”曲轴零件材料为球墨铸铁,硬度190~270HBS毛坯重量约为40.3kg,生产类型为大批生产,采用毛坯铸件。
3.4.1加工两端中心线上的外圆表面。
    由于这些表面的粗糙度要求较高,它们的表面粗糙度都是Ra1.6,根据工序要求,轴径Ø90mm,Ø95  mm加工分粗、精车,还有粗、精磨。
粗车:参照《机械加工工艺手册》表2.3-5,其余量规定为,现取
精车:参照《机械加工工艺手册》表2.3-39,其余量规定为 1.1mm
粗磨:参照《机械加工工艺手册》表2.3-42,其余量规定为,现取
精磨:参照《机械加工工艺手册》表2.3-44,其余量规定为现取
轴径Ø90mm,Ø95  mm铸造毛坯的基本尺寸分别为:
90+4.5+1.1+0.45+0.01=96.15mm,95+4.5+1.1+0.45+0.01=101.15mm
根据《机械加工工艺手册》表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用CT11~13,再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为,现取7mm。对轴径Ø90mm有:
毛坯的名义尺寸为:90+4.5+1.1+0.45+0.01=96.15mm
毛坯最小尺寸为:96.15-3.5=92.65 mm
毛坯最大尺寸为:95.05+3.5=99.65mm
精车后尺寸为:90+1.1+45+0.01=91.56
精磨后尺寸与零件图尺寸相同,即Ø90mm
对轴径Ø95 mm有:
毛坯的名义尺寸为:95+4.5+1.1+0.45+0.01=101.15mm
毛坯最小尺寸为:101.15-3.5=96.65mm
毛坯最大尺寸为:101.15+3.5=104.65mm
精车后尺寸为:95+1.1+0.45+0.01=96.56 mm
精磨后尺寸与零件图尺寸相同, Ø95 mm
而对于轴径Ø86 mm、Ø93mm粗糙度要求为Ra 1.6,精车能达到要求,此时直径粗加工余量2Z=3mm精加工为0.5mm能满足加工要求。
3.4.2 粗车Ø86 mm Ø93 mm外圆端面,及M12深24mm螺孔
根据工艺要求,端面精度要求不高粗糙度为Ra12.5。只需要粗车加工就可以了。
粗车:参照《机械加工工艺手册》表2.3-5,其余量规定为,现取。铸造毛坯的基本尺寸为: 610+6+6=622mm
3.4.3 攻M12深24mm螺孔,及攻4—M20螺纹
毛坯为实心,不冲孔。参照《机械加工工艺手册》表2.3-71,现确定螺孔加工余量为:
2­­螺孔­­
钻孔:    
攻丝:    
4螺孔
钻孔:    
攻丝:     
3.4.4 钻轴径Ø86 mm的端面钻左端Ø6的锥行孔
毛坯为实心,不冲孔。参照《机械加工工艺手册》表2.3-,确定工序尺寸为:
    钻孔:Ø6mm,深16.8mm。
    锪角: 锪60°角,深7.8mm。
    锪角:锪120°角,深1.8mm,圆口径Ø15mm。
3.4.5 铣右端轴径Ø93mm的上的槽
根据工艺要求,端面精度要求不高粗糙度为Ra12.5,只需要粗铣就可以了,此时的余量2Z=3mm已能满足加工要求。
3.4.6 Ø86处键槽
根据工艺要求,端面精度要求不高粗糙度为Ra6.3,只需要粗铣键槽就可以了此时的余量2Z=3mm已能满足加工要求。
3.4.7 钻右端轴径Ø95 mm的孔(Ø30mm
根据工序要求,后端面孔的加工分为粗镗、精镗两个工序完成,工序余量如下:
粗镗:Ø孔,参照《机械加工工艺手册》表2.3-48,其余量值为
精镗:孔,参照《机械加工工艺手册》表2.3-48,其余量值为
铸件毛坯的基本尺寸为:
孔毛坯基本尺寸为:Ø30mm-1.5mm-0.3mm= Ø28.2mm
根据《机械加工工艺手册》表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用CT12,再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为:1.1mm.
孔毛坯名义尺寸为;
 毛坯最大尺寸为+0.55mm=;
 毛坯最小尺寸为-0.55mm=;
粗镗工序尺寸为;
   精镗后尺寸与零件图尺寸相同,即
3.4.8 铣115mm左右两侧面
由工序要求可知,两侧面只需进行粗铣加工。其工序余量如下:
参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2-23,其余量规定为,现取其为
铸件毛坯的基本尺寸。根据《机械加工工艺手册》表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用CT12,再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为7m
毛坯名义尺寸为:;
毛坯最小尺寸为:-3.5mm=114mm;
毛坯最大尺寸为:+3.5mm=121mm;
粗铣后尺寸与零件图尺寸相同,即115mm
3.4.9 铣60mm×115 mm平面
    根据工艺要求,底面精度要求不高粗糙度为Ra12.5,只需要粗铣就可以了,此时的余量2Z=3mm已能满足加工要求。
3.4.10钻拐径Ø95处的两个油孔(Ø8
根据工艺要求,油孔精度要求不高粗糙度为Ra25,毛坯为实心,不冲出孔,参照参照《机械加工工艺手册》表2.3-92.3-12确定工序尺寸及余量为:
钻孔:     

扩孔:            2Z=2mm


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