《某壓縮機曲軸的工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計》14000字（論文）

第頁共39頁序言壓縮機作為將原動機機械能轉(zhuǎn)化為氣體動能的動力設(shè)備，在石油化工、冶金采礦、交通船舶、食品醫(yī)療等領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。隨著各工業(yè)領(lǐng)域中科技含量增加、生產(chǎn)效率提升，壓縮機也在向高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量、低噪聲的目標(biāo)邁進。壓縮機根據(jù)壓縮氣體的方式分為動力型、容積型和熱力型三種。動力型指氣體通過葉輪的高速旋轉(zhuǎn)獲得動能，并由擴壓部件將動能轉(zhuǎn)化為壓力能而產(chǎn)生壓縮氣體，如軸流式、離心式屬于此類型。容積型指氣體通過氣缸內(nèi)的容積使其分子密度增大，氣體壓力增高而獲得壓縮氣體，如渦旋式、往復(fù)式屬于此類型。熱力型指泵體內(nèi)低速氣體通過由外界噴射進來的高速氣體而獲得較高的流速，之后由擴壓部件將動能轉(zhuǎn)化為壓力能而產(chǎn)生壓縮氣體，如噴射型壓縮機。在容積式壓縮機中，渦旋壓縮機相比其它幾種更佳高效、節(jié)能。由于其在受載和熱力方面的優(yōu)勢，具有零件數(shù)量少、機械結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲振動小、工作效率高的特點。與同等排氣量的往復(fù)活塞式壓縮機相比，其主要部件數(shù)量只有其十分之一，設(shè)備體積減小近四成，工作噪升音降低5分貝。渦旋壓縮機主要零部件有靜渦旋盤、動渦旋盤、防自轉(zhuǎn)機構(gòu)、曲軸、帶輪等。動渦旋盤和靜渦旋盤呈一定角度安裝在曲軸上，并有一定的嚙合點。當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時，這些嚙合點沿著渦旋齒的周向由外向內(nèi)移動，并且工作腔容積由大變小，致使工作腔內(nèi)的氣體被壓縮，氣體壓力被升高，繼而實現(xiàn)壓縮氣體的作用。而渦旋壓縮機能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，曲軸作為安裝靜渦旋盤盒動渦旋盤的運動部件和受力部件，起到了重要作用。曲軸具有結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、轉(zhuǎn)動慣量大、扭轉(zhuǎn)剛度小的特點，并在運轉(zhuǎn)時受到交變載荷的作用，其綜合性能直接影響著壓縮機的可靠性和使用壽命。曲軸的工作情況決定了其材料必須具有良好的力學(xué)性能，加之其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這導(dǎo)致其加工工藝的復(fù)雜程度在渦旋壓縮機各個零部件中首屈一指。國內(nèi)外的機械加工企業(yè)對曲軸的加工工藝都特別重視，不斷優(yōu)化其制造工藝，更新其切削裝備，以提高其加工精度、延長使用壽命。曲軸的加工中，其軸頸、曲柄臂在工序中比重最大，通常為在車床上通過偏心卡具裝夾后進行粗加工，但由于曲軸為細長結(jié)構(gòu)，受到切削力后變形較大，讓刀現(xiàn)象嚴(yán)重，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力較大，刀具磨損較快，加工精度和加工效率都不樂觀。之后世界各國通過研發(fā)專用的曲軸切削機床，探索先進的加工工藝，使曲軸的粗加工質(zhì)量有了顯著的提升。如車削和銑削均采用數(shù)控技術(shù)，同時銑削還配置多刀盤進行同時切削。內(nèi)銑通過雙刀盤分別完成主軸頸和連桿頸的加工，加工精度和加工效率大幅提高。通過車——車?yán)に噷崿F(xiàn)了所有同心圓在一次加工中完成。國內(nèi)的曲軸加工工藝和加工設(shè)備的研究具有以下特點：（1）壓縮機的快速發(fā)展促使曲軸的設(shè)計和加工的多種類、多方位發(fā)展，這意味著不可能通過單一技術(shù)來滿足曲軸的工藝要求。（2）目前國內(nèi)的曲軸加工還在初級階段，但很多科研院所都在從事該方面的技術(shù)研究工作，取得了較為豐碩的成果，這為今后工藝和裝備的開發(fā)提供了較好的技術(shù)保障。（3）隨著我國對機床制造的重視，機床理論、電氣理論等方面都有了長足進步，這些理論對曲軸的加工工藝和加工裝備的研發(fā)起到了指導(dǎo)作用。國內(nèi)研究學(xué)者雖然在不斷學(xué)習(xí)和探索，掌握了較為先進的加工技術(shù)，但在一些關(guān)鍵工序上，加工設(shè)備和加工刀具對國外還比較依賴。因此，本文從深入研究曲軸加工工藝、優(yōu)化加工設(shè)備的角度出發(fā)，對渦旋壓縮機曲軸進行加工工藝分析和專用夾具設(shè)計，為今后的生產(chǎn)實踐提供參考。第1章零件的分析1.1零件的作用曲軸是空氣壓縮的核心零件，在軸上固定有端面凸輪，并通過連桿與活塞連接。當(dāng)空氣壓縮機運轉(zhuǎn)時，曲軸帶動凸輪作旋轉(zhuǎn)運動，進而通過連桿使活塞作往復(fù)直線運動。曲軸受到凸輪的離心力和周期變化的慣性力的共同作用，為此曲軸需要有較高的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)能力，在具備足夠強度和剛度的同時，還需要具有良好的耐磨性和動平衡特性。1.2零件的工藝分析本零件材料為優(yōu)質(zhì)碳素鋼，牌號為45，力學(xué)性能為屈服強度≥335MPa、抗拉強度≥600MPa、硬度229HBS。其機械性能好，且價格較低，廣泛應(yīng)用機械制造中。對零件進行結(jié)構(gòu)分析可知，本零件為雙軸頸的曲軸，形狀復(fù)雜，尺寸精度和表面粗糙度要求較高，公差等級達到IT7級，表面粗糙度達到Ra0.8。本零件加工表面有外圓表面、外錐面、外圓表面、外圓表面、外圓表面、螺紋M45×1.5、鍵槽、鍵槽和螺紋孔M12×1.25。尺寸精度方面，外圓表面為IT7，外錐面、外圓表面為IT8級，鍵槽為IT9級，軸頸寬度為IT11級，外圓表面為IT12級。表面糙度方面，外圓表面的表面粗糙度為0.8，外錐面、軸頸端面φ80的表面粗糙度為1.6，外圓表面、外圓表面、φ85端面、鍵槽的表面粗糙度為3.2，其它加工表面取粗糙度值為6.3。形狀位置公差方面，外圓表面有7級的圓柱度公差0.008，外錐面相對于兩個軸段軸線有8級的圓跳動公差0.025，軸頸軸線相對于兩個軸段軸線有7級的同軸度公差φ0.025，鍵槽側(cè)壁相對于兩個軸段軸線有9級的對稱度公差0.03。圖1-1零件圖

第2章工藝規(guī)程設(shè)計2.1毛坯的制造形式本零件在工作時受到交變載荷和沖擊載荷的作用，為避免金屬纖維因載荷作用而被切斷，可通過鍛造的方式確保其材質(zhì)內(nèi)部流向，故選用鍛造的形式進行毛坯制造，同時考慮本零件為大批量生產(chǎn)，確定為模鍛實現(xiàn)毛坯成型。2.2基準(zhǔn)面的選擇從基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一的角度考慮，結(jié)合本工件回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的特征，在徑向方向上，加工外圓表面主要以軸線作為設(shè)計基準(zhǔn)，故選用軸端的中心孔最為精基準(zhǔn)，在軸向方向上選取左側(cè)φ85端面作為精基準(zhǔn)，以將設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合。在確定完畢精基準(zhǔn)后，首次精基準(zhǔn)的加工需要通過粗基準(zhǔn)進行定位。在徑向方向上，考慮本工件為軸端中心孔作為精基準(zhǔn)，可通過定位外圓表面以進行中心孔的鉆削。故粗基準(zhǔn)選為曲軸毛坯外圓表面。在軸向方向上，選取與左側(cè)φ85端面有線性尺寸關(guān)系48的曲柄側(cè)面作為粗基準(zhǔn)。2.3擬訂工藝路線2.3.1工件表面加工方法的選擇表2-1曲軸主要表面的加工路線加工表面尺寸精度等級表面粗糙度加工路線外圓表面IT7Ra0.8粗車、半精車、粗磨、精磨外錐面IT8Ra1.6粗車、半精車、粗磨外圓表面IT8Ra3.2粗車、半精車、粗磨外圓表面IT12Ra3.2粗車、半精車鍵槽IT9Ra3.2粗銑、半精銑鍵槽IT12Ra3.2粗銑、半精銑螺紋M45×1.56g粗車外圓、粗車螺紋、精車螺紋2.3.2工藝路線安排工藝方案一：工序10：鍛造毛坯工序20：正火處理工序30：粗銑兩側(cè)端面至尺寸879±1，鉆兩側(cè)中心孔φ5，孔深12.5工序40：粗車各臺階軸外圓分別至尺寸、、、、，表面粗糙度達到6.3工序50：粗車外錐面至，錐度1:10，表面粗糙度達到6.3工序60：粗車左側(cè)軸頸處外圓至、，端面至，表面粗糙度達到6.3工序70：粗車左側(cè)軸頸處外圓至、，端面至，表面粗糙度達到6.3工序80：半精車各臺階軸圓分別至尺寸、、，倒角至C2，表面粗糙度達到3.2工序90：半精車外錐面至，錐度1:10，表面粗糙度達到3.2工序100：車兩側(cè)退刀槽φ38×3，粗車、精車螺紋M45×1.5工序110：半精車左側(cè)軸頸處外圓至，端面至，表面粗糙度達到3.2工序120：半精車右側(cè)軸頸處外圓至，端面至，表面粗糙度達到3.2工序130：粗銑左、右兩側(cè)曲柄端面至尺寸，表面粗糙度達到6.3工序140：鉆底孔4×φ10.8，深度38，攻螺紋4×M12×1.25，深度30工序150：粗銑兩側(cè)圓弧槽20，槽深10，表面粗糙度達到6.3工序160：粗銑、半精銑鍵槽和鍵槽至尺寸，槽深分別為12和8，表面粗糙度達到3.2工序170：表面淬火工序180：研修中心孔工序190：粗磨外圓表面至尺寸、，表面粗糙度達到1.6工序200：粗磨外錐面至尺寸，錐度1:10，表面粗糙度達到1.6工序210：粗磨左側(cè)軸頸處外圓至尺寸，表面粗糙度達到1.6工序220：粗磨右側(cè)軸頸處外圓至尺寸，表面粗糙度達到1.6工序230：動平衡，標(biāo)記，去重量工序240：精磨外圓表面至，表面粗糙度達到0.8工序250：精磨左側(cè)軸頸處外圓至，表面粗糙度達到0.8工序260：精磨右側(cè)軸頸處外圓至，表面粗糙度達到0.8工序270：超聲波探傷工序280：檢驗各項工藝方案二：工序10：鍛造毛坯工序20：正火處理工序30：粗車左側(cè)端面至總長883±1，鉆中心孔φ5，孔深12.5工序40：粗車、半精車左側(cè)各臺階軸外圓分別至、、、、，外錐面錐度1:10，表面粗糙度達到3.2工序50：粗車右側(cè)端面，鉆中心孔φ5，孔深12.5工序60：粗車、半精車右側(cè)各臺階軸外圓分別至、、、、、，，表面粗糙度達到3.2工序70：粗車圓角至R2，倒角至C2，退刀槽至，粗車、精車螺紋M45×1.5工序80：粗車、半精車左側(cè)軸頸處外圓至、，端面至，表面粗糙度達到3.2工序90：粗車、半精車右側(cè)軸頸處外圓至、，端面至，表面粗糙度達到3.2工序100：粗銑左、右兩側(cè)曲柄端面至尺寸，表面粗糙度達到6.3工序110：鉆底孔4×φ10.8，深度38，攻螺紋4×M12×1.25，深度30工序120：粗銑兩側(cè)圓弧槽20，槽深10，表面粗糙度達到6.3工序130：粗銑、半精銑鍵槽和鍵槽至尺寸，槽深分別為12和8，表面粗糙度達到3.2工序140：動平衡，標(biāo)記，去重量工序150：精車、細車左側(cè)外圓至，外錐面至尺寸，錐度1:10，表面粗糙度達到0.8工序160：精車、細車右側(cè)外圓至、，表面粗糙度達到0.8工序170：精車、細車左側(cè)軸頸處外圓至，表面粗糙度達到0.8工序180：精車、細車右側(cè)軸頸處外圓至，表面粗糙度達到0.8工序190：超聲波探傷工序200：檢驗各項通過對比兩套工藝路線發(fā)現(xiàn)，一是在加工階段的劃分上，方案一將粗、精加工分開，比較適合大生產(chǎn)批量的加工要求，同時可以針對加工階段，選用適當(dāng)功率和適當(dāng)精度的切削機床。二是方案一在精加工前安排了表面淬火和研修中心孔工序，熱處理后的尺寸變化可以通過精加工進行修正，同時粗加工后中心孔相應(yīng)被磨損，通過研修可以在精加工階段提高工件的定位精度。三是方案一將外錐面的加工安排在外圓表面φ65加工完之后，這樣可以用外圓表面φ65進行定位來加工外錐面，更易于保證外錐面相對于φ65軸線的半跳動公差要求。故通過上述分析，最終確定工藝路線如下：工序10：鍛造毛坯工序20：正火處理工序30：粗銑兩側(cè)端面至尺寸879±1，鉆兩側(cè)中心孔φ5，孔深12.5工序40：粗車各臺階軸外圓分別至尺寸、、、、，表面粗糙度達到6.3工序50：粗車外錐面至，錐度1:10，表面粗糙度達到6.3工序60：粗車左側(cè)軸頸處外圓至、，端面至，表面粗糙度達到6.3工序70：粗車左側(cè)軸頸處外圓至、，端面至，表面粗糙度達到6.3工序80：半精車各臺階軸圓分別至尺寸、、，倒角至C2，表面粗糙度達到3.2工序90：半精車外錐面至，錐度1:10，表面粗糙度達到3.2工序100：車兩側(cè)退刀槽φ38×3，粗車、精車螺紋M45×1.5工序110：半精車左側(cè)軸頸處外圓至，端面至，表面粗糙度達到3.2工序120：半精車右側(cè)軸頸處外圓至，端面至，表面粗糙度達到3.2工序130：粗銑左、右兩側(cè)曲柄端面至尺寸，表面粗糙度達到6.3工序140：鉆底孔4×φ10.8，深度38，攻螺紋4×M12×1.25，深度30工序150：粗銑兩側(cè)圓弧槽20，槽深10，表面粗糙度達到6.3工序160：粗銑、半精銑鍵槽和鍵槽至尺寸，槽深分別為12和8，表面粗糙度達到3.2工序170：表面淬火工序180：研修中心孔工序190：粗磨外圓表面至尺寸、，表面粗糙度達到1.6工序200：粗磨外錐面至尺寸，錐度1:10，表面粗糙度達到1.6工序210：粗磨左側(cè)軸頸處外圓至尺寸，表面粗糙度達到1.6工序220：粗磨右側(cè)軸頸處外圓至尺寸，表面粗糙度達到1.6工序230：動平衡，標(biāo)記，去重量工序240：精磨外圓表面至，表面粗糙度達到0.8工序250：精磨左側(cè)軸頸處外圓至，表面粗糙度達到0.8工序260：精磨右側(cè)軸頸處外圓至，表面粗糙度達到0.8工序270：超聲波探傷工序280：檢驗各項2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定2.4.1毛坯尺寸的確定（1）公差等級：普通級（2）鍛件重量，毛坯重量約（3）鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S=0.8，屬于級。（4）45為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼或合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于3%的合金鋼，屬于級。（5）鍛件分模線形狀：對稱（6）工件的表面粗糙度最大為0.8（7）為簡化毛坯結(jié)構(gòu)，降低鍛模的制造難度，對于左、右兩側(cè)臺階軸均以φ85為基礎(chǔ)進行毛坯尺寸的選取，對于兩個曲頸均以φ80為基礎(chǔ)進行毛坯尺寸的選取。則毛坯尺寸為，外圓直徑φ85：單邊余量推薦范圍為2.5~3.2，取2.5。外圓直徑φ80：單邊余量推薦范圍為2.5~3.2，取2.5。曲柄長度879：單邊余量推薦范圍為3~4.5，取4。曲柄厚度48：單邊余量推薦范圍為2.5~3.0，取3.0。曲柄高度140：單邊余量推薦范圍為2.5~3.0，取3.0。表2-2毛坯的加工面尺寸零件尺寸單邊余量基本尺寸鑄件尺寸外圓直徑φ853.0φ90外圓直徑φ803.0φ85曲柄長度8794887曲柄厚度483.051曲柄高度453.0482.4.2機械加工余量、工序尺寸1、外圓表面表2-3切削過程尺寸參數(shù)切削表面過程尺寸切削余量尺寸要求公差值表面質(zhì)量毛坯Φ85粗車φ66.618.4IT126.3半精車φ65.61IT103.2粗磨φ65.20.4IT81.6精磨φ650.2IT70.82、外圓表面表2-4切削過程尺寸參數(shù)切削表面過程尺寸切削余量尺寸要求公差值表面質(zhì)量毛坯φ90粗車φ51.438.6IT126.3半精車φ50.41IT103.2粗磨φ500.4IT83.23、外圓表面表2-5切削過程尺寸參數(shù)切削表面過程尺寸切削余量尺寸要求公差值表面質(zhì)量毛坯φ90粗車φ6129IT126.3半精車φ601IT123.24、外錐面，錐度1:10表2-6切削過程尺寸參數(shù)切削表面過程尺寸切削余量尺寸要求公差值表面質(zhì)量毛坯φ90第一次粗車Φ6129IT126.3第二次粗車φ48.412.6IT126.3半精車φ47.41IT103.2粗磨φ470.4IT86.35、外圓表面表2-7切削過程尺寸參數(shù)切削表面過程尺寸切削余量尺寸要求公差值表面質(zhì)量毛坯φ90粗車φ855IT126.36、螺紋M45×1.5表2-8切削過程尺寸參數(shù)切削表面過程尺寸切削余量尺寸要求公差值表面質(zhì)量毛坯φ90粗車φ4545IT126.3車螺紋M456g6.37、鍵槽表2-9切削過程尺寸參數(shù)切削表面過程尺寸切削余量尺寸要求公差值表面質(zhì)量粗銑1414IT126.3半精銑162IT93.28、鍵槽表2-10切削過程尺寸參數(shù)切削表面過程尺寸切削余量尺寸要求公差值表面質(zhì)量粗銑77IT126.3半精銑81IT123.29、曲柄高度45表2-11切削過程尺寸參數(shù)切削表面過程尺寸切削余量尺寸要求公差值表面質(zhì)量毛坯48粗銑453IT126.32.5工藝裝備的選用2.5.1加工設(shè)備的選擇各工序選用的切削機床如表2-12所示表2-12各工序切削機床工序號工序內(nèi)容機床類型30粗銑兩側(cè)端面至尺寸879±1，鉆兩側(cè)中心孔φ5，孔深12.5X2540雙柱銑床40粗車各臺階軸外圓分別至尺寸、、、、，表面粗糙度達到6.3CA6140臥式車床50粗車外錐面至，錐度1:10，表面粗糙度達到6.3CA6140臥式車床60粗車左側(cè)軸頸處外圓至、，端面至，表面粗糙度達到6.3CA6140臥式車床70粗車左側(cè)軸頸處外圓至、，端面至，表面粗糙度達到6.3CA6140臥式車床80半精車各臺階軸圓分別至尺寸、、，倒角至C2，表面粗糙度達到3.2CA6140臥式車床90半精車外錐面至，錐度1:10，表面粗糙度達到3.2CA6140臥式車床100車兩側(cè)退刀槽φ38×3，粗車、精車螺紋M45×1.5CA6140臥式車床110半精車左側(cè)軸頸處外圓至，端面至，表面粗糙度達到3.2CA6140臥式車床120半精車右側(cè)軸頸處外圓至，端面至，表面粗糙度達到3.2CA6140臥式車床130粗銑左、右兩側(cè)曲柄端面至尺寸，表面粗糙度達到6.3Z3040搖臂鉆床140鉆底孔4×φ10.8，深度38，攻螺紋4×M12×1.25，深度30Z3040搖臂鉆床150粗銑兩側(cè)圓弧槽20，槽深10，表面粗糙度達到6.3X52K立式銑床160粗銑、半精銑鍵槽和鍵槽至尺寸，槽深分別為12.2和8.2，表面粗糙度達到3.2X52K立式銑床190粗磨外圓表面至尺寸、，表面粗糙度達到1.6MGB1320外圓磨床200粗磨外錐面至尺寸，錐度1:10，表面粗糙度達到1.6MGB1320外圓磨床210粗磨左側(cè)軸頸處外圓至尺寸，表面粗糙度達到1.6MGB1320外圓磨床220粗磨右側(cè)軸頸處外圓至尺寸，表面粗糙度達到1.6MGB1320外圓磨床240精磨外圓表面至，表面粗糙度達到0.8MGB1320外圓磨床250精磨左側(cè)軸頸處外圓至，表面粗糙度達到0.8MGB1320外圓磨床260精磨右側(cè)軸頸處外圓至，表面粗糙度達到0.8MGB1320外圓磨床2.5.2工藝裝備的選擇各工序選用的切削刀具和量具如表2-13所示表2-13各工序切削刀具和量具工序號刀具類型量具類型30d/z=80/10高速鋼鑲齒套式面銑刀、φ5的高速鋼中心鉆游標(biāo)卡尺40高速鋼外圓車刀游標(biāo)卡尺50高速鋼外圓車刀游標(biāo)卡尺60高速鋼外圓車刀游標(biāo)卡尺70高速鋼外圓車刀游標(biāo)卡尺80高速鋼外圓車刀游標(biāo)卡尺90高速鋼外圓車刀游標(biāo)卡尺1003mm高速鋼切槽車刀，高速鋼螺紋車刀游標(biāo)卡尺110高速鋼外圓車刀游標(biāo)卡尺120高速鋼外圓車刀游標(biāo)卡尺130d/z=25/3高速鋼立銑刀游標(biāo)卡尺140φ10.8高速鋼麻花鉆，M12高速鋼機用絲錐游標(biāo)卡尺、螺紋量規(guī)150d/z=20/3高速鋼立銑刀游標(biāo)卡尺160d/z=14/3高速鋼立銑刀，d/z=7/3高速鋼立銑刀，d/z=16/3高速鋼立銑刀，d/z=8/3高速鋼立銑刀游標(biāo)卡尺190φ400×40粒度80陶瓷結(jié)合劑的砂輪千分尺200φ400×40粒度80陶瓷結(jié)合劑的砂輪千分尺210φ400×40粒度80陶瓷結(jié)合劑的砂輪千分尺220φ400×40粒度80陶瓷結(jié)合劑的砂輪千分尺240φ400×40粒度120陶瓷結(jié)合劑的砂輪千分尺、粗糙度儀250φ400×40粒度120陶瓷結(jié)合劑的砂輪千分尺、粗糙度儀260φ400×40粒度120陶瓷結(jié)合劑的砂輪千分尺、粗糙度儀2.6確定切削用量及基本工時工序30：粗銑兩側(cè)端面至尺寸879±1，鉆兩側(cè)中心孔φ5，孔深12.5本工序分為兩個工步，即工步1：粗銑兩側(cè)端面、工步2：鉆兩側(cè)中心孔φ5（1）加工機床：X2540雙柱銑床（2）加工刀具：工步1規(guī)格為d/z=80/10的高速鋼鑲齒套式面銑刀，工步2規(guī)格為φ5的高速鋼中心鉆（3）加工參數(shù)：工步1由過程尺寸確定背吃刀量為4mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.2mm/z和v=19.2m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=75r/min。則實際切削速度為，工步2由過程尺寸確定背吃刀量為，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.06mm/r和v=12m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=600r/min。則實際切削速度為，（4）加工工時：工步1，由、、得，工步2，由、得，工序40：粗車各臺階軸外圓分別至尺寸、、、、，表面粗糙度達到6.3（1）加工機床：CA6140臥式車床（2）加工刀具：高速鋼外圓車刀（3）加工參數(shù)：由過程尺寸確定最大背吃刀量為22.5mm，均分3次走刀為7.5mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.71mm/r和v=20m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=80r/min。則實際切削速度為，（4）加工工時：由、得，工序50：粗車外錐面至，錐度1:10，表面粗糙度達到6.3（1）加工機床：CA6140臥式車床（2）加工刀具：高速鋼外圓車刀（3）加工參數(shù)：由過程尺寸確定最大背吃刀量為6.3mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.56mm/r和v=20m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=125r/min。則實際切削速度為，（4）加工工時：由、、得，工序60：粗車左側(cè)軸頸處外圓至、，端面至，表面粗糙度達到6.3（1）加工機床：CA6140臥式車床（2）加工刀具：高速鋼外圓車刀（3）加工參數(shù)：由過程尺寸確定最大背吃刀量為9.2mm，均分兩次走刀為4.6mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.71mm/r和v=20m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=80r/min。則實際切削速度為，（4）加工工時：由得，工序70：粗車左側(cè)軸頸處外圓至、，端面至，表面粗糙度達到6.3（1）加工機床：CA6140臥式車床（2）加工刀具：高速鋼外圓車刀（3）加工參數(shù)：由過程尺寸確定最大背吃刀量為9.2mm，均分兩次走刀為4.6mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.71mm/r和v=20m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=80r/min。則實際切削速度為，（4）加工工時：由得，工序80：半精車各臺階軸圓分別至尺寸、、，倒角至C2，表面粗糙度達到3.2本工序分為兩個工步，即工步1：半精車各臺階軸外圓、工步2：倒角至C2（1）加工機床：CA6140臥式車床（2）加工刀具：工步1為高速鋼外圓車刀，工步2為高速鋼外圓車刀（3）加工參數(shù)：工步1由過程尺寸確定背吃刀量為0.5mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.61mm/r和v=31m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=160r/min。則實際切削速度為，工步2與工步1主軸轉(zhuǎn)速相同，采用手動進給。（4）加工工時：工步1由、得，工序90：半精車外錐面至，錐度1:10，表面粗糙度達到3.2（1）加工機床：CA6140臥式車床（2）加工刀具：高速鋼外圓車刀（3）加工參數(shù)：由過程尺寸確定背吃刀量為0.5mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.61mm/r和v=31m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=200r/min。則實際切削速度為，（4）加工工時：由、、得，工序100：車兩側(cè)退刀槽φ38×3，粗車、精車螺紋M45×1.5本工序分為三個工步，即工步1：車兩側(cè)退刀槽φ38×3、工步2：粗車螺紋M45×1.5、工步3：精車螺紋M45×1.5（1）加工機床：CA6140臥式車床（2）加工刀具：工步1為規(guī)格寬度3mm的高速鋼切槽車刀，工步2為高速鋼螺紋車刀，工步3為高速鋼螺紋車刀（3）加工參數(shù)：工步1由過程尺寸確定背吃刀量為3.5mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.1mm/r和v=27m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=200r/min。則實際切削速度為，工步2由過程尺寸確定最大背吃刀量為0.4mm，進行5次走刀，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=1.5mm/r和v=15m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=100r/min。則實際切削速度為，工步3由過程尺寸確定最大背吃刀量為0.1mm，進行3次走刀，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=1.5mm/r和v=18m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=125r/min。則實際切削速度為，（4）加工工時：由、、得，工步1為工步2為工步3為工序110：半精車左側(cè)軸頸處外圓至，端面至，表面粗糙度達到3.2（1）加工機床：CA6140臥式車床（2）加工刀具：高速鋼外圓車刀（3）加工參數(shù)：由過程尺寸確定背吃刀量為0.5mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.35mm/r和v=45m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=250r/min。則實際切削速度為，（4）加工工時：由得，工序120：半精車右側(cè)軸頸處外圓至，端面至，表面粗糙度達到3.2（1）加工機床：CA6140臥式車床（2）加工刀具：高速鋼外圓車刀（3）加工參數(shù)：由過程尺寸確定背吃刀量為0.5mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.35mm/r和v=45m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=250r/min。則實際切削速度為，（4）加工工時：由得，工序130：粗銑左、右兩側(cè)曲柄端面至尺寸，表面粗糙度達到6.3本工序分為兩個工步，即工步1：粗銑左側(cè)曲柄端面至尺寸、工步2：粗銑右側(cè)曲柄端面至尺寸（1）加工機床：X52K立式銑床（2）加工刀具：工步1為規(guī)格d/z=25/3的高速鋼立銑刀，工步2為規(guī)格d/z=25/3的高速鋼立銑刀（3）加工參數(shù)：工步1由過程尺寸確定背吃刀量為3mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.12mm/z和v=22m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=300r/min。則實際切削速度為，工步2由過程尺寸確定背吃刀量為3mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.12mm/z和v=22m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=300r/min。則實際切削速度為，（4）加工工時：由、、得，工步1為工步2為工序140：鉆底孔4×φ10.8，深度38，攻螺紋4×M12×1.25，深度30本工序分為兩個工步，即工步1：鉆底孔4×φ10.8深度38、工步2：攻螺紋4×M12×1.25深度30（1）加工機床：Z3040搖臂鉆床（2）加工刀具：工步1為規(guī)格φ10.8的高速鋼麻花鉆，工步2為M12高速鋼機用絲錐（3）加工參數(shù)：工步1由過程尺寸確定背吃刀量為5.4mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.5mm/r和v=12m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=320r/min。則實際切削速度為，工步2由過程尺寸確定最大背吃刀量為0.6mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=1.25mm/r和v=10m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=250r/min。則實際切削速度為，（4）加工工時：工步1由、得，工步2由、得，工序150：粗銑兩側(cè)圓弧槽20，槽深10，表面粗糙度達到6.3（1）加工機床：X52K立式銑床（2）加工刀具：規(guī)格d/z=20/3的高速鋼立銑刀（3）加工參數(shù)：由過程尺寸確定背吃刀量為20mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.06mm/z和v=19m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=300r/min。則實際切削速度為，（4）加工工時：由、得，工序160：粗銑、半精銑鍵槽和鍵槽至尺寸，槽深分別為12和8，表面粗糙度達到3.2本工序分為四個工步，即工步1：粗銑鍵槽、工步2：粗銑鍵槽、工步3：半精銑鍵槽、工步4：半精銑鍵槽（1）加工機床：X52K立式銑床（2）加工刀具：工步1為規(guī)格d/z=14/3的高速鋼立銑刀，工步2為規(guī)格d/z=7/3的高速鋼立銑刀，工步3為規(guī)格d/z=16/3的高速鋼立銑刀，工步4為規(guī)格d/z=8/3的高速鋼立銑刀（3）加工參數(shù)：工步1由過程尺寸確定背吃刀量為14mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.04mm/z和v=23m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=475r/min。則實際切削速度為，工步2由過程尺寸確定背吃刀量為7mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.02mm/z和v=36m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=1500r/min。則實際切削速度為，工步3由過程尺寸確定背吃刀量為2mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.02mm/z和v=33m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=600r/min。則實際切削速度為，工步4由過程尺寸確定背吃刀量為1mm，由工件與刀具材質(zhì)、背吃刀量確定進給量和切削速度分別為f=0.01mm/z和v=51m/min。則加工機床主軸轉(zhuǎn)速為，，取n=1500r/min。則實際切削速度為，（4）加工工時：工步1由得，工步2由得，工步3由得，工步4由得，工序190：粗磨外圓表面至尺寸、，表面粗糙度達到1.6本工序分為兩個工步，即工步1：粗磨外圓表面至尺寸、工步2：粗磨外圓表面至尺寸（1）加工機床：MGB1320外圓磨床（2）加工刀具：工步1為規(guī)格400×40、粒度80陶瓷結(jié)合劑的砂輪，工步2為規(guī)格400×40、粒度80陶瓷結(jié)合劑的砂輪（3）加工參數(shù)：工步1由過程尺寸確定背吃刀量為0.2mm。砂輪速度取28m/s，則砂輪轉(zhuǎn)速為，。工件速度由工件磨削表面直徑取16m/min，則工件轉(zhuǎn)速為。由于MGB1320為主軸為無級調(diào)速控制，則取n=100r/min?？v向進給量得。橫向進給量由工件磨削表面直徑、工件速度、縱向進給量占比，取工步2由過程尺寸確定背吃刀量為0.2mm。砂輪速度取28m/s，則砂輪轉(zhuǎn)速為，。工件速度由工件磨削表面直徑取16m/min，則工件轉(zhuǎn)速為。由于MGB1320為主軸為無級調(diào)速控制，則取n=80r/min。縱向進給量得。橫向進給量由工件磨削表面直徑、工件速度、縱向進給量占比，取（4）加工工時：工步1為工步2為工序200：粗磨外錐面至尺寸，錐度1:10，表面粗糙度達到1.6（1）加工機床：MGB1320外圓磨床（2）加工刀具：規(guī)格400×40、粒度80陶瓷結(jié)合劑的砂輪（3）加工參數(shù)：由過程尺寸確定背吃刀量為0.2mm。砂輪速度取28m/s，則砂輪轉(zhuǎn)速為，。工件速度由工件磨削表面直徑取16m/min，則工件轉(zhuǎn)速為。由于MGB1320為主軸為無級調(diào)速控制，則取n=85r/min。縱向進給量得。橫向進給量由工件磨削表面直徑、工件速度、縱向進給量占比，取（4）加工工時：工序210：粗磨左側(cè)軸頸處外圓至尺寸，表面粗糙度達到1.6（1）加工機床：MGB1320外圓磨床（2）加工刀具：規(guī)格400×40、粒度80陶瓷結(jié)合劑的砂輪（3）加工參數(shù)：由過程尺寸確定背吃刀量為0.2mm。砂輪速度取28m/s，則砂輪轉(zhuǎn)速為，。工件速度由工件磨削表面直徑取16m/min，則工件轉(zhuǎn)速為。由于MGB1320為主軸為無級調(diào)速控制，則取n=80r/min?？v向進給量得。橫向進給量由工件磨削表面直徑、工件速度、縱向進給量占比，?。?）加工工時：工序220：粗磨右側(cè)軸頸處外圓至尺寸，表面粗糙度達到1.6（1）加工機床：MGB1320外圓磨床（2）加工刀具：規(guī)格400×40、粒度80陶瓷結(jié)合劑的砂輪（3）加工參數(shù)：由過程尺寸確定背吃刀量為0.2mm。砂輪速度取28m/s，則砂輪轉(zhuǎn)速為，。工件速度由工件磨削表面直徑取16m/min，則工件轉(zhuǎn)速為。由于MGB1320為主軸為無級調(diào)速控制，則取n=80r/min?？v向進給量得。橫向進給量由工件磨削表面直徑、工件速度、縱向進給量占比，?。?）加工工時：工序240：精磨外圓表面至，表面粗糙度達到0.8（1）加工機床：MGB1320外圓磨床（2）加工刀具：規(guī)格400×40、粒度120陶瓷結(jié)合劑的砂輪（3）加工參數(shù)：由過程尺寸確定背吃刀量為0.1mm。砂輪速度取30m/s，則砂輪轉(zhuǎn)速為，。工件速度由工件磨削表面直徑取30m/min，則工件轉(zhuǎn)速為。由于MGB1320為主軸為無級調(diào)速控制，則取n=150r/min?？v向進給量得。橫向進給量由工件磨削表面直徑、工件速度、縱向進給量占比，取（4）加工工時：工序250：精磨左側(cè)軸頸處外圓至，表面粗糙度達到0.8（1）加工機床：MGB1320外圓磨床（2）加工刀具：規(guī)格400×40、粒度120陶瓷結(jié)合劑的砂輪（3）加工參數(shù)：由過程尺寸確定背吃刀量為0.1mm。砂輪速度取30m/s，則砂輪轉(zhuǎn)速為，。工件速度由工件磨削表面直徑取30m/min，則工件轉(zhuǎn)速為。由于MGB1320為主軸為無級調(diào)速控制，則取n=150r/min?？v向進給量得。橫向進給量由工件磨削表面直徑、工件速度、縱向進給量占比，?。?）加工工時：工序260：精磨右側(cè)軸頸處外圓至，表面粗糙度達到0.8（1）加工機床：MGB1320外圓磨床（2）加工刀具：規(guī)格400×40、粒度120陶瓷結(jié)合劑的砂輪（3）加工參數(shù)：由過程尺寸確定背吃刀量為0.1mm。砂輪速度取30m/s，則砂輪轉(zhuǎn)速為，。工件速度由工件磨削表面直徑取30m/min，則工件轉(zhuǎn)速為。由于MGB1320為主軸為無級調(diào)速控制，則取n=150r/min?？v向進給量得。橫向進給量由工件磨削表面直徑、工件速度、縱向進給量占比，取（4）加工工時：第3章專用銑夾具的設(shè)計本章節(jié)針對“工序160：粗銑、半精銑鍵槽和鍵槽至尺寸，槽深分別為12和8，表面粗糙度達到3.2”，進行了專用銑夾具的設(shè)計。3.1定位基準(zhǔn)的選擇通過加工工藝方案可知，在進行本表面的加工前，已經(jīng)加工完成了工件的端面和外圓表面，為此可采用這些表面作為精基準(zhǔn)來進行本道工序的加工。由鍵槽的參數(shù)要求可知，槽深8mm，槽壁相對于軸線有0.03mm的對稱度要求，長度分別為鍵槽長108mm、鍵槽為15mm。故需要對本工件進行完全定位。選擇左端面進行點定位，限制一個移動自由度，保證鍵槽長度方向尺寸。選擇兩處外圓表面進行定位，限制兩個旋轉(zhuǎn)自由度和兩個移動自由度，保證凹槽兩側(cè)壁與軸線的對稱度。選擇一處曲拐端面進行點定位，限制一個旋轉(zhuǎn)自由度、保證鍵槽在外圓表面的周向位置。3.2定位元件的設(shè)計對于外圓表面的定位，采用V形塊作為定位元件，由于設(shè)計V形塊限制四個自由度，故采用兩個短V形塊的組合形式。在定位位置上，左右兩個各有一個φ65g6外圓表面，兩個軸段的直徑參數(shù)相同，故將V形塊布置到這兩個軸段處。對左端面采用定位銷進行點定位，以限制沿軸線的移動自由度。定位銷與夾具體采用過渡配合H7/n6，最后通過螺紋緊固。對一處曲拐采用定位銷進行點定位，以限制繞軸線的旋轉(zhuǎn)自由度。定位銷與夾具體采用過渡配合H7/n6，最后通過螺紋緊固。3.3定位誤差的計算根據(jù)零件的尺寸要求可知，凹槽深度尺寸8mm未進行公差標(biāo)注，則可以按照《GB/T1804-2000未注公差的線性和角度尺寸公差》，取中等公差等級m，具體為線性公差±0.2mm，角度公差±30′。（1）對于長度尺寸，由于左端面和定位銷緊密接觸，故因本定位元件產(chǎn)生的定位誤差為，（2）對于對稱度公差0.03mm，由于V形塊具有自定心的作用，故在凹槽兩側(cè)壁對于軸線的對稱度的定位誤差為，（3）對于槽底與軸線的平行度，雙短V形塊組合形式的定位誤差根據(jù)下式進行計算，為，式中，分別為兩個定位外圓的尺寸公差，此時兩個定位外圓的已完成半精加工，尺寸公差為。α為V形塊的夾角，本夾具中取。為兩V形塊定位點間的距離，由裝配圖得，則所用夾具能夠滿足加工所需的定位要求。3.4導(dǎo)向裝置在銑削加工中，通常選用對刀塊作為導(dǎo)向裝置實現(xiàn)快速對刀。在本工序中采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件直角對刀塊作為導(dǎo)向裝置，設(shè)置與加工側(cè)一端，對刀塊與立銑刀間距1mm以放置塞尺，避免刀具和對刀塊發(fā)生接觸和磨損。對刀塊與夾具體通過φ5的圓柱銷定位，采用過渡配合H7/n6，并通過M6的內(nèi)六角螺釘進行緊固。3.5夾緊力的確定在本工序中，考慮到已對工件的外圓表面進行了定位，且V形塊承載力更強，故將夾緊力施加在垂直于V形塊基面上。夾緊力的大小必須大于工件所受切削力，且在對鍵槽16進行粗加工時切削力最大。高速鋼立銑刀對45鋼進行粗銑時，銑削力的計算公式為，式中，為銑削深度，。f為每齒進給量，f=0.04mm/z。d為銑刀直徑，d=14mm。b為銑削寬度，b=8。z為銑刀齒數(shù)，z=3。為工件材料修正系數(shù)，當(dāng)材料為45鋼時，。則，對求解數(shù)值乘以安全系數(shù)，得到切削力為，式中，為實際所需的夾緊力大??；為切削力等其它外力大小之和；為安全系數(shù)，通常K=2.2。3.6夾緊機構(gòu)的設(shè)計在本工序中，同時對兩個工件進行夾緊，故采用選用兩個移動壓板與螺紋夾緊相組合的結(jié)構(gòu)進行夾緊力的施加，將壓板作用到外圓表面上，通過聯(lián)動裝置，通過螺紋手柄同時控制對兩個壓板的動作。夾緊螺紋采用M8，所施加的夾緊力計算公式為，式中，螺紋直徑，作用力Q=100N，施力長度L=120mm，當(dāng)量摩擦半徑，螺紋中徑的一半，螺紋升角，當(dāng)量摩擦角。得，W=4216N。通過裝配圖得知，施力點到支承點的距離為50mm，作用點到支承點的距離為82mm將計算夾緊力與切削力的力矩比較為，故本夾具采用的移動壓板螺紋夾緊，夾緊力大小滿足要求。

第4章總結(jié)本課題是某壓縮機曲軸的工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計。首先壓縮機及核心零件曲軸進行了闡述。其次針對該工件進行工藝分析和工藝規(guī)程的設(shè)計，并工藝裝備的選擇和切削用量及切削時間的確定，同時完成工藝文件的填寫。最后，針對銑削鍵槽和鍵槽的工序完成了專用銑夾具的設(shè)計。并得出以下結(jié)論：（1）本工件毛坯通過鍛造成型，根據(jù)基準(zhǔn)統(tǒng)一和基準(zhǔn)重合的原則確定工件的軸線和左端面為精基準(zhǔn)，并確定粗基準(zhǔn)為毛坯的外圓表面和右端面。（2）從基準(zhǔn)重合、先粗后精、先面后孔的角度設(shè)計了工藝加工路線，并將輔助加工工序與切削加工工序進行了合理結(jié)合。（3）設(shè)計專用銑夾具時，采用完全定位的方式并計算定位誤差滿足零件技術(shù)要求。對刀裝置選用直角對刀塊，并配合塞尺完成對刀。對確定夾緊力方向垂直于主定位面，選擇鉸鏈板和移動壓板的聯(lián)動夾緊方式實現(xiàn)了工件的夾緊，并校核夾緊力滿足要求。

參考文獻朱耀祥,浦林祥.現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2018:14